前期干旱天数对生物滞留系统除氮性能的影响

• 作者: 陈垚 李欣芮 郑爽 刘臻 余雪花 程启洪
• 来源期刊: 环境科学
• 学科: 地球科学
• 关键词: 生物滞留系统 干湿交替 前期干旱天数(ADD) 除氮 氮还原酶 微生物群落
• 年，卷（期）: 2021,（1）
• 页码范围: 263-273
• 页数: 11页
• 分类号: X52
• 语种: 中文
• DOI: 10.13227/j.hjkx.202005049

摘要

生物滞留系统是海绵城市建设的优选设施之一,但其对氮素的去除特性受前期干旱天数(ADD)影响较大.通过设计不同ADD(1、2、3、5、7、12和22 d)条件,形成7种恒定干湿交替周期的生物滞留系统,研究ADD对氮素去除性能的影响,并根据不同ADD条件下氮还原酶和微生物种群的空间变化规律,分析ADD对生物滞留系统除氮过程的影响机制.结果表明,生物滞留系统对NH4+-N的去除受ADD影响不显著,但去除率会因填料水力渗透性能和植物生长状况的影响而呈现较大的波动性;当ADD从7 d增至22 d时,NO3--N和TN去除率随ADD的增加而减小.ADD在一定程度上影响土壤中硝酸还原酶(NaR)、亚硝酸还原酶(NiR)和羟胺还原酶(HyR)的空间分布;生物滞留系统中氮素转化过程受淹没层含水率调控,且NO3--N可通过淹没层中氮还原酶的次第催化还原作用发生硝酸盐异化还原成铵(DNRA),进而影响NH4+-N的去除.ADD会显著改变土壤微生物群落结构及其空间分布,影响系统对不同形态氮的综合去除能力.其中,较短ADD(1～5 d)条件下,具反硝化能力的Firmicutes为优势菌门,其优势菌属Clostridium_sensu_stricto_1 还具有DNRA功能.结果证实,恒定干湿条件下ADD对生物滞留系统中氮素的去除能力、氮还原酶活性以及微生物种群结构空间变化存在一定的影响.