沉积物碳氮交互效应及其对河流水体脱氮治理的影响——以厦门市西溪中下游为例

作者：李巧玉; 唐玉钱; 王吉苹^*

来源：环境工程学报, 2023, 17(01): 268-278.

• 河流
• 沉积物
• 同位素
• 脱氮速率
• 反硝化型厌氧甲烷氧化

通过福建厦门市内陆河流西溪中下游上覆水及沉积物中碳氮理化指标的时空分布特征，利用碳(13C)、氮(15N)稳定同位素技术研究了沉积物中厌氧氨氧化(ANAMMOX)、反硝化(denitrification)及反硝化型厌氧甲烷氧化(DAMO)的反应速率及其分布规律。结果表明：西溪中下游上覆水水质总氮为3.02～5.68mg·L-1；利用15N同位素技术测得西溪中下游沉积物中厌氧氨氧化的平均速率为18.953μmol·m-2·h-1，平均脱氮贡献率为40.13%，反硝化平均速率为27.386μmol·m-2·h-1，平均贡献率为59.87%；起主要脱氮贡献的为反硝化反应，但厌氧氨氧化的脱氮作用仍不可忽视。利用13C同位素技术测得西溪中下游沉积物中DAMO反应速率为0～6.122μmol·m-2·h-1，平均速率为1.139μmol·m-2·h-1。这表明西溪中下游沉积物中存在DAMO反应，可在厌氧条件下以硝酸盐作为电子受体将CH4转化为CO2。在空间上，西溪中下游DAMO速率存在较大差异性；而在时间上，DAMO速率秋季高于冬春季。反硝化与厌氧氨氧化作用对西溪生态系统中脱氮具有重要意义，DAMO在西溪中下游沉积物虽然反应速率较低，但仍然证明了西溪沉积物生态系统存在连接碳氮循环的微生物反应。反硝化、厌氧氨氧化和DAMO的相互协同，在西溪中下游沉积物脱氮治理及相应过程中的温室气体减排中起到重要作用。

• 单位
  厦门理工学院; 环境科学与工程学院