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随着温度的升高,硫酸盐还原促进了黑臭沉积物中有机磷和铁结合磷的释放

更新时间:2023-09-05   点击次数:299次


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摘要


目的

温度升高可促进黑臭沉积物中磷的移动。一般认为温度诱导沉积物中P的释放主要受铁还原控制,而硫酸盐还原的作用往往被忽视。本文研究了在黑臭沉积物中,硫酸盐还原对有机磷和无机磷释放的影响及其机理。

材料与方法

2021年1月,利用重力采样器在典型的黑臭河流南京忠字河采集了9个沉积物柱样。所有样品运到实验室后,将3个沉积物岩心放入3个不同的槽中培养,通过循环水水槽将槽内水温控制在5℃、15℃、25℃。培养15d后,结合薄膜扩散梯度(DGT)、高分辨率孔隙水扩散平衡(HR-Peeper)、P序列提取和16S rRNA扩增子测序技术,研究温度变化与硫酸盐还原速率变化和P迁移的关系。

结果与讨论

结果表明,温度从5℃升高到25℃,孔隙水中活性硫化物(S(-II))和可溶性活性磷(SRP)的浓度及其垂直分布趋势呈显著正相关(r≥0.45,P≤0.05)。同时,沉积物中有机磷(OP)和铁结合磷(Fe-P)的减少幅度最大。进一步分析发现,硫酸盐还原菌(SRB)的相对丰度从4.35%上升到5.43%,而铁还原菌(IRB)的相对丰度从4.99%下降到3.68%,可能时SRB抑制了IRB的生长,微生物硫酸盐还原(MSR)成为OP成矿的主要途径。虽然IRB的生长受到抑制,但沉积物中Fe-p和Fe(III)氧化物含量明显降低,表明发生了化学铁还原(CIR)。



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(a)黑臭河沉积物孔隙水中可溶性S(-II)的二维垂向空间变化;(b,c,d)不同温度下,SRP、Fe(II)和S(-II)浓度的一维垂向变化。

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不同温度下,黑臭沉积物孔隙水中SRP、S(-II)和Fe(II)的相关性分析。

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黑河沉积物中磷各组分随温度升高的变化规律




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结论


温度升高促进了黑臭沉积物中SRB的繁殖,抑制了IRB的生长,这不仅使MSR成为OP矿化的主要途径,而且改变了铁还原的主要途径,使微生物铁还原(MIR)被S(-II)诱导的CIR所取代,导致黑臭沉积物中磷的高移动性。