有机电子供体影响下硝酸盐和铁对磷转化的驱动作用

作者：童永杰; 汪毅; 华玉妹^*; 赵建伟; 刘广龙; 蒋永参

来源：生态环境学报, 2023, 32(07): 1263-1274.

DOI：10.16258/j.cnki.1674-5906.2023.07.009

• 沉积物
• 磷
• 硝酸盐
• 乙酸盐
• 铁结合态磷

磷是湖泊的关键生源要素，其转化受多种生物化学反应的驱动。在富营养化后期，藻类在厌氧条件下衰败所产生的乙酸盐可作为反硝化过程的有机电子供体，铁可作为反硝化过程的电子供体和能量来源，它们会通过影响氮的转化而直接或间接对磷转化产生影响。本研究取武汉市墨水湖的样品构建了沉积物-上覆水体系，通过向上覆水中输入硝酸盐、铁和乙酸盐以探明有机电子供体(乙酸盐)影响下铁和氮对磷转化的驱动作用。在不同乙酸盐浓度下，研究上覆水和间隙水中氮、磷与铁质量浓度随时间的变化，确定沉积物中反硝化酶活性与硝酸盐型亚铁氧化菌(NDFOB)丰度，分析沉积物中的磷形态以明晰铁结合态磷的存在形式。结果表明，(1)乙酸盐增加了沉积物中NDFOB丰度和反硝化酶活性，使硝态氮(NO3--N)去除效率提高22.6%。(2)总磷(TP)浓度与总铁(TFe)浓度之间显著正相关(P=0.001)，易还原铁氧化物(Feox1)和可还原铁氧化物(Feox2)是沉积物中对磷吸附能力最强的铁形态，占沉积物总铁质量的43.8%-54.1%。(3)乙酸盐促进了沉积物中Fe(Ⅲ)的还原，由于沉积物中Feox1和Feox2还原作用而产生较高质量分数Fe(Ⅱ)，铁结合态磷质量分数明显降低。(4)最终沉积物中易还原铁结合态磷(P-Feox1)质量分数比NO3-处理组低0.250 mg·g-1，同时乙酸盐抑制沉积物中Feox2生成过程，可还原铁结合态磷(P-Feox2)质量分数比NO3-处理组低0.010 mg·g-1，上覆水和间隙水总磷浓度显著高于NO3-处理组(P=0.000)。研究结果通过明确不同介导作用下沉积物磷与铁结合形式的转变，有助于加深对湖泊内源污染理论的认识。

• 单位
  华中农业大学