水钠锰矿对沉积物反硝化过程的影响机制

作者：徐炜谟; 张龙; 李润佳; 曹力; 龙旦; 刘丹阳; 张李潘; 艾海男^*

来源：中国环境科学, 2023, 43(07): 3704-3712.

DOI：10.19674/j.cnki.issn1000-6923.20230227.001

• δ-MnO2
• 水体沉积物
• 反硝化
• N2O

以重庆市嘉陵江支流——清水溪段沉积物为研究对象,将其暴露在不同水钠锰矿(δ-MnO2)含量条件下(0,2,4,7g/kg),探究了δ-MnO2对沉积物反硝化过程及氧化亚氮(N2O)释放的影响机制.结果表明:δ-MnO2抑制了沉积物中微生物电子传递系统(ETS)活性,导致了反硝化过程中4种关键酶活性的降低[硝酸盐还原酶(NAR):9.62%～43.64%;亚硝酸盐还原酶(NiRs):29.13%～69.39%;一氧化氮还原酶(NOR):22.55%～44.87%;氧化亚氮还原酶(NOS):20.48%～68.80%],从而抑制了整个反硝化过程,特别是显著降低了0～3h内各试验组的沉积物NO3--N还原速率(23.47%～89.30%).同时,δ-MnO2降低了试验期内N2O的释放量(2.65%～28.55%),这可能是因为NiRs/NOS的显著降低.微生物分析结果表明,经较长时间的暴露,δ-MnO2改变了沉积物微生物群落结构,使得微生物群落向着适应高Mn环境的方向演化.Firmicutes门下的Exiguobacterium＿sibiricum＿255-15、Bacillussimplex和Proteobacteria门下的Pseudomonadales等与锰氧化还原相关的菌种得到富集,然而与沉积物异养反硝化相关的Trichococcus属的相对丰度减小,这可能是在经过δ-MnO2的暴露后沉积物反硝化性能恶化的根本原因.

• 单位
  南京市市政设计研究院有限责任公司; 重庆大学; 三峡库区生态环境教育部重点实验室