【摘 要】
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作为氮和磷等营养元素的重要来源,雨水可大量排入水生态系统,从而引起富营养化问题.生物过滤系统是雨水处理的有效手段,但其最佳工艺与反应过程仍待深入阐明.选取碎石、
【机 构】
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中国科学院水生生物研究所,淡水生态与生物技术国家重点实验室,武汉430072;中国科学院研究生院,北京100049华中农业大学,武汉430072中国科学院水生生物研究所,淡水生态与生物技术国家重点实验
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作为氮和磷等营养元素的重要来源,雨水可大量排入水生态系统,从而引起富营养化问题.生物过滤系统是雨水处理的有效手段,但其最佳工艺与反应过程仍待深入阐明.选取碎石、粗砂、中砂以及沙壤土综合系统为研究对象,比较了不同添加物(铁锰结核、巢湖沉积物、水生植物碎屑以及陆生植物碎屑)组成的基质的实验组中氮磷的去除效果,测定各组土壤的硝化潜力(PNR)与反硝化潜力(PDR)以及相关功能菌(氨氧化古菌,AOA；氨氧化细菌AOB；S型反硝化菌)的数量与群落组成.结果表明：1、添加了铁锰结核的处理组,磷的去除效率(大于95％)显著高于未添加组,且其基质中磷的最大吸附量Smax值亦较高.2、植物碎屑的添加有利于氮的去除.且添加了植物碎屑的处理组基质中PNR与PDR显著高于未添加组.系统中AOA、AOB和S型反硝化菌数量亦显著高于未添加组.3、巢湖沉积物的添加可丰富并改变基质微生物的群落结构,其氮去除效率显著高于未添加组.且PNR、PDR与AOA、AOB以及S型反硝化菌数量均有升高.此外,巢湖沉积物的添加对AOB的群落结构亦有显著影响.4、大量被吸附的磷亦可促进系统中氮的去除.添加了铁锰结核的处理组,基质中生物可利用性磷(AP)含量显著高于未添加组.此外,其中PNR、PDR与AOA、AOB以及S型反硝化菌数量均显著高于未添加组.且铁锰结核的添加对AOA的群落结构具有重要影响.因此,基质的优选和组合对生物过滤系统的构建具有至关重要的作用.具体而言,作为高效磷吸附剂的铁锰结核、植物碎屑与沉积物的添加可为硝化与反硝化菌提供丰富的磷、有机碳和种源,并创造其适宜生境与独特群落,从而显著提高系统氮和磷的去除效率.
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