生态与农村环境学报

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生物炭及其碳骨架对微生物去除水中低浓度硝酸盐的影响

常智淋;王朝旭;张峰;李红艳;崔建国   

  1. 太原理工大学环境科学与工程学院;山西省市政工程研究生教育创新中心
  • 基金资助:
    山西省自然科学基金(201901D111066)

摘要: 为探究生物炭及其碳骨架对反硝化过程以及N2O排放的影响,本研究以稻壳生物炭(BC)为例,首先通过水洗法制备碳骨架(WBC)和浸提液(BCE),并富集筛选厌氧反硝化细菌(DB),然后分别在BC、WBC或BCE存在条件下,开展DB去除模拟废水中低浓度硝酸盐(约10 mg·L-1)的室内培养实验,探究培养过程中模拟废水N2O和N2O+N2排放速率、理化指标及硝酸盐还原酶和亚硝酸盐还原酶活性的动态变化。结果表明,模拟废水的N2O排放完全通过微生物途径产生。DB处理的反硝化速率(N2O+N2排放速率)峰值在48 h出现,而DB+BC处理的反硝化速率峰值在36 h出现,DB+WBC处理的反硝化速率峰值甚至在24 h出现,且DB+BC和DB+WBC处理的峰值(分别为44 087.79和46 826.27 ng N·h-1)均明显高于DB处理(38 097.45 ng N·h-1)。与DB处理相比,DB+BC和DB+WBC处理的N2O+N2累积排放量分别增加30.17%和2.86%,N2O累积排放量分别减少83.04%和74.52%,表明生物炭及其碳骨架均提高反硝化速率,并促进N2O还原。与DB+BC处理相比,DB+WBC处理的N2O+N2累积排放量减少20.98%,表明碳骨架的反硝化促进作用不及生物炭,但在生物炭中仍起主要作用。

关键词: 稻壳生物炭, 碳骨架, 硝酸盐, 反硝化作用, N2O排放

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