生態(tài)浮床強化低碳廢水氮去除
近日，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境園藝研究所水環(huán)境修復(fù)團(tuán)隊在生態(tài)浮床強化低碳廢水中氮的去除研究方面取得新進(jìn)展。他們利用稻草墊作為固體碳基質(zhì)，在低碳廢水中強化生態(tài)浮床的氮去除效率。相關(guān)成果發(fā)表于《生物資源技術(shù)》（Bioresource Technology）。
秸稈草甸作為固體碳基質(zhì)與水生植物構(gòu)建生態(tài)浮床強化水體氮去除原理圖。研究團(tuán)隊供圖
論文第一作者、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境園藝研究所副研究員蔡茜茜表示，生態(tài)浮床是利用水生植物設(shè)計，在水面漂浮，通過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，實現(xiàn)快速高效修復(fù)富營養(yǎng)化水體。在生態(tài)浮床中，異養(yǎng)性反硝化的脫氮過程需要碳源作為電子供體來還原硝酸鹽或亞硝酸鹽。碳源的有效供應(yīng)已被證實能顯著影響反硝化性能。
在大多數(shù)富營養(yǎng)水體中，通常存在微量可降解有機碳源，限制了異養(yǎng)反硝化微生物的生長和新陳代謝，導(dǎo)致水中硝酸鹽積累，加劇富營養(yǎng)化問題。因此，通常向生態(tài)浮床添加外部有機碳（通常為葡萄糖和醋酸鈉）以誘導(dǎo)異養(yǎng)反硝化，將硝酸鹽還原為氮氣。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綠色生態(tài)浮島修復(fù)技術(shù)增強富營養(yǎng)水體中氮的去除至關(guān)重要。
論文通訊作者、廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院環(huán)境園藝研究所研究員秦紅杰表示，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。
據(jù)介紹，為探究低碳富營養(yǎng)水體中農(nóng)業(yè)生物質(zhì)的再利用潛力和脫氮機制，秦紅杰團(tuán)隊將稻草墊與不同水生植物結(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，同時富集了固氮細(xì)菌和反硝化細(xì)菌。
此外，在生態(tài)浮床的反硝化過程中，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；水生植物提供更多樣化的可溶性有機物，促進(jìn)根系微生物可持續(xù)的反硝化過程。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)行硝化過程的協(xié)同作用。
上述研究得到國家自然科學(xué)基金、廣東省基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究基金、科技創(chuàng)新戰(zhàn)略專項資金（高水平農(nóng)科院建設(shè)）等項目的資助。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.130785
