湟水河西宁段水体和沉积物中氮素转化关键过程与影响因素分析

作     者：尚韵依 李治龙 孙立宇 陈倩 SHANG Yunyi;LI Zhilong;SUN Liyu;CHEN Qian

作者机构：北京大学深圳研究生院环境与能源学院深圳518055 北京大学环境科学与工程学院北京100871 

出 版 物：《北京大学学报（自然科学版）》 (Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis)

年 卷 期：2023年第59卷第1期

页      面：92-104页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0815[工学-水利工程] 

基　　金：青海省自然科学基金(2019-ZJ-952Q) 国家自然科学基金(52100171)资助 

主　　题：氮转化功能基因 氮素转化过程 污水处理厂 湟水河 影响因素 

摘      要：于丰水期(2018年7月)和枯水期(2019年4月)分别在湟水河西宁段典型断面采集水体和沉积物样品共58个,枯水期同时采集污水处理厂出水样6个。利用实时荧光定量PCR方法,对12种氮转化功能基因进行定量分析。结果表明,湟水河平均总氮浓度为3.06±1.23(1.308~6.51)mg/L。水体和沉积物中相对丰度较高的氮转化功能基因是narG,nirS和nosZ。氮转化功能基因的丰度和组成在沉积物中存在明显的季节差异,在水体中无明显季节差异。关键氮素转化过程是反硝化,对水体和沉积物氮素的去除贡献率分别为88%和98%。水体氮素转化主要受pH值、总氮及NO_(3)^(-)-N调控,其中,氨氧化与NO_(3)^(-)-N浓度负相关,反硝化与pH负相关。沉积物氮素转化与水体氮素浓度、沉积物pH值、总氮、总磷和有机碳等相关,其中,氨氧化与水体氮素浓度负相关,而反硝化主要受沉积物性质影响。进一步的分析结果表明,污水处理厂排放会显著降低水体中AOA-amoA,CMX-amoA,nirS,nxrB,napA,narG和hzsA等基因的丰度,增加nrfA基因的丰度,使反硝化、厌氧氨氧化、硝化和完全硝化等过程受到抑制,硝酸盐异化还原成铵(DNRA)对水体氮素去除的贡献提高。受影响河段沉积物中,AOA-amoA,nxrB和CMX-amoA等基因丰度显著降低,硝化和完全硝化过程受到抑制。研究结果可为湟水河西宁段氮素污染控制提供科学依据。