太湖沉积物中厌氧铁氨氧化过程

作者：陈小锋^*; 王润竹; 陈静; 朱诗雅

来源：湖泊科学, 2023, 35(05): 1604-1615.

• 铁氨氧化
• 沉积物
• 太湖
• 蓝藻水华

铁氨氧化(Feammox)是近年来发现的一种新型的厌氧氨氧化耦合三价铁[Fe(Ⅲ)]还原的脱氮途径,该途径对于水生态系统中的氮素自净可能有着重要的作用。但是相对于废水处理和农田土壤,目前自然水体中Feammox相关的研究相对甚少。为此,本研究采集太湖不同区域沉积物进行厌氧培养,并借助同位素技术和分子生物学等手段,对沉积物中铁、氮循环相关细菌、Feammox影响因素以及潜在速率等进行了探究。厌氧培养过程中,亚铁[Fe(Ⅱ)]和各形态氮的浓度以及沉积物形态和颜色的变化,表明沉积物中发生了Feammox反应,并且硝酸盐(NO3-)是铵(NH4+)氧化的重要产物之一。不同氨氮(NH4+-N)添加量的厌氧培养实验表明,NH4+可以促进Fe(Ⅲ)的还原,但过量的NH4+可能会产生抑制效应。不同Fe(Ⅲ)添加量的各处理中,NH4+-N浓度的变化无显著差异(P>0.05,ANOVA),但是高Fe(Ⅲ)添加量的处理中,硝酸盐氮(NO3--N)浓度显著高于其它处理(P<0.01,ANOVA),表明Fe(Ⅲ)的添加可以促进NH4+氧化为NO3-的过程。厌氧培养过程中,NO3--N浓度急剧上升后又快速下降,伴随着反硝化功能相关的菌属相对丰度的大大增加,说明体系中可能发生了Feammox和反硝化的耦合。同位素富集培养结果表明,太湖不同区域沉积物均有较高的Feammox潜在速率(0.17～0.51 mg N/(kg·d)),表明Feammox在太湖氮素自净过程中可能发挥了重要的作用。

• 单位
  环境科学与工程学院; 扬州大学