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環(huán)藝所在生態(tài)浮床強(qiáng)化低碳廢水中氮的去除研究方面取得新進(jìn)展
近日，我院環(huán)境園藝研究所水環(huán)境修復(fù)團(tuán)隊(duì)利用稻草墊作為固體碳基質(zhì)，在低碳廢水中強(qiáng)化生態(tài)浮床的氮去除效率。相關(guān)研究論文在國(guó)際TOP期刊Bioresource Technology（中科院一區(qū)，IF=11.4）上發(fā)表。環(huán)藝所蔡茜茜副研究員為論文第一作者，秦紅杰研究員為論文通訊作者。
生態(tài)浮床是利用水生植物設(shè)計(jì)，在水面漂浮，通過(guò)水生植物和微生物的協(xié)同作用完成生態(tài)修復(fù)功能，能在有限空間內(nèi)富集更多生物量，實(shí)現(xiàn)快速高效修復(fù)富營(yíng)養(yǎng)化水體。在生態(tài)浮床中，異養(yǎng)性反硝化的脫氮過(guò)程需要碳源作為電子供體來(lái)還原硝酸鹽或亞硝酸鹽。碳源的有效供應(yīng)已被證實(shí)能顯著影響反硝化性能。然而，在大多數(shù)富營(yíng)養(yǎng)水體中，通常存在微量可降解有機(jī)碳源，限制了異養(yǎng)反硝化微生物的生長(zhǎng)和新陳代謝，導(dǎo)致水中硝酸鹽積累，加劇富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題。因此，通常向生態(tài)浮床添加外部有機(jī)碳（通常為葡萄糖和醋酸鈉）以誘導(dǎo)異養(yǎng)反硝化，將硝酸鹽還原為氮?dú)?。然而，向?qū)嶋H水體中不斷引入碳源面臨挑戰(zhàn)且不可持續(xù)。因此，尋找可持續(xù)的碳源支持硝酸鹽還原對(duì)綠色生態(tài)浮島修復(fù)技術(shù)增強(qiáng)富營(yíng)養(yǎng)水體中氮的去除至關(guān)重要。
農(nóng)業(yè)生物質(zhì)作為固體碳基質(zhì)被應(yīng)用于生態(tài)浮床中，已被證明適用于低碳型廢水中的氮去除。然而，植物、根際微生物和農(nóng)業(yè)生物質(zhì)之間微妙的相互作用尚未得到充分研究。為探究低碳富營(yíng)養(yǎng)水體中農(nóng)業(yè)生物質(zhì)的再利用潛力和脫氮機(jī)制，本研究將稻草墊與不同水生植物（Myriophyllum verticillatum L., Lolium perenne L.和Oenanthe javanica (Bl.) DC.）結(jié)合在生態(tài)浮床中。結(jié)果顯示，稻草顯著提高了生態(tài)浮床的氮去除效率，同時(shí)富集了固氮細(xì)菌和反硝化細(xì)菌（如Rhizobium, Rubrivivax和Rhodobacter等）。此外，在生態(tài)浮床的反硝化過(guò)程中，稻草釋放類腐酸物質(zhì)作為電子供體，支持微生物的代謝活動(dòng)；水生植物提供更多樣化的可溶性有機(jī)物，促進(jìn)根系微生物可持續(xù)的反硝化過(guò)程。這些發(fā)現(xiàn)有助于理解在濕地生態(tài)系統(tǒng)中利用農(nóng)業(yè)生物質(zhì)進(jìn)行硝化過(guò)程的協(xié)同作用。
本研究獲得科技創(chuàng)新戰(zhàn)略專項(xiàng)資金（高水平農(nóng)科院建設(shè)）（R2021YJ-QG003）、國(guó)家自然科學(xué)基金（41877510,32170375）以及廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金（2023A1515012037）等項(xiàng)目資助。
原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.130785
