淺層地下水氮污染對(duì)氮代謝微生物影響及其生化修復(fù)研究.pdf

1、我國(guó)地下水污染問(wèn)題日益突出，尤其是農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖所產(chǎn)生的廢液和廢渣直接排入水體或者任意堆置，經(jīng)過(guò)淋溶滲濾，進(jìn)入地下水體，造成地下水氮污染。目前我國(guó)地下水氮污染修復(fù)水平相對(duì)落后，如何經(jīng)濟(jì)高效的修復(fù)治理氮污染地下水是一個(gè)亟需解決的問(wèn)題。本研究針對(duì)浙江省海鹽縣某養(yǎng)殖場(chǎng)氧化塘周邊地下水的氮污染情況，開(kāi)展了場(chǎng)地環(huán)境及微生物調(diào)查和氮污染修復(fù)工作，主要取得的研究結(jié)果如下：
　　(1)研究區(qū)內(nèi)地下水氮污染物主要以氨氮為主，范圍在0.30～463.9

2、6mg/L之間，呈現(xiàn)了較強(qiáng)的時(shí)間和空間異質(zhì)性;地下水硝氮濃度較低，普遍小于10mg/L;同時(shí)，場(chǎng)地內(nèi)總有機(jī)碳較高，最高可達(dá)250.06mg/L，而且呈現(xiàn)較大的空間異質(zhì)性;地下水pH范圍為7～8，呈弱堿性;電導(dǎo)率范圍為0.65～2.51ms/cm。根據(jù)PCA分析結(jié)果，理化因子中主因子為氨氮和硝氮，并且可以將場(chǎng)地劃分為3個(gè)Clusters，分別是靠近No.1氧化塘的ClusterⅠ、遠(yuǎn)離氧化塘的場(chǎng)地東南區(qū)域ClusterⅡ、靠近No.2氧化

3、塘的ClusterⅢ，氮素濃度分布ClusterⅢ＞ ClusterⅡ＞ClusterⅠ;碳氮比分布ClusterⅠ＞ClusterⅡ＞ClusterⅢ; pH分布ClusterⅡ＞ClusterⅢ＞ClusterⅠ;電導(dǎo)率分布ClusterⅢ＞ ClusterⅡ＞ClusterⅠ;溫度無(wú)明顯分布規(guī)律。
　　(2)通過(guò)調(diào)查場(chǎng)地內(nèi)微生物數(shù)量和群落結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，場(chǎng)地內(nèi)氮代謝微生物以氨氧化細(xì)菌、亞硝酸鹽還原菌、氧化亞氮還原菌等為主，數(shù)量關(guān)系

4、為氨氧化細(xì)菌＞亞硝酸鹽還原菌＞氧化亞氮還原菌，場(chǎng)地優(yōu)勢(shì)種為變形菌的β亞綱。根據(jù)PCA結(jié)果劃分場(chǎng)地后可以得到，各類(lèi)氮代謝細(xì)菌的數(shù)量都是ClusterⅢ＞ClusterⅡ＞ClusterⅠ。氨氮、硝氮和各類(lèi)氮代謝細(xì)菌之間都呈不同程度的正相關(guān)關(guān)系，除此之外，亞硝酸鹽還原菌量和總有機(jī)碳濃度及電導(dǎo)率呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)，氧化亞氮還原菌量和總有機(jī)碳濃度呈極顯著正相關(guān)(P＜0.01)?？傮w來(lái)說(shuō)，呈現(xiàn)污染越嚴(yán)重，微生物多樣性越低的現(xiàn)象。

5、>　　(3)用包埋脫氮菌液的麩皮與木屑混合，形成有機(jī)質(zhì)層，代替多介質(zhì)層處理系統(tǒng)(MSL)系統(tǒng)中的土壤層，對(duì)MSL系統(tǒng)進(jìn)行改良。系統(tǒng)的運(yùn)行結(jié)果表明，在運(yùn)行初期，系統(tǒng)的沸石層的強(qiáng)吸附作用使得地下水氮素基本被完全去除;長(zhǎng)期運(yùn)行后，吸附作用達(dá)到平衡，而地下水氮素仍在進(jìn)一步去除，說(shuō)明此時(shí)依靠有機(jī)質(zhì)層上氮代謝微生物形成的生物膜完成脫氮作用。根據(jù)分子生物學(xué)手段(qPCR和高通量測(cè)序)及掃描電鏡(SEM)鑒定等方法，初步研究了系統(tǒng)經(jīng)過(guò)運(yùn)行后有機(jī)質(zhì)層上的

6、生物膜的微生物結(jié)構(gòu)。結(jié)果顯示有機(jī)質(zhì)層生物膜上存在的主要氮代謝微生物類(lèi)型有氨氧化細(xì)菌、氧化亞氮還原菌和氨氧化古菌，微生物優(yōu)勢(shì)種為變形菌門(mén)β亞綱，SEM結(jié)果顯示細(xì)菌形態(tài)主要是球菌和桿菌等。系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行的末期，最終出水氨氮濃度小于5mg/L，氨氮去除率大于90％，對(duì)高濃度氨氮污水實(shí)現(xiàn)了良好的處理效果;但是同時(shí)硝氮濃度較高，約為80mg/L，分析原因，可能是由于系統(tǒng)內(nèi)缺乏適合反硝化的良好厭氧環(huán)境和反硝化關(guān)鍵微生物亞硝酸鹽還原菌，具體原因仍需要進(jìn)