重金属冲击对异养硝化-好氧反硝化菌脱氮性能的影响研究.docx

重金属冲击对异养硝化-好氧反硝化菌脱氮性能的影响研究
摘要：
本研究旨在探究重金属对异养硝化-好氧反硝化菌脱氮性能的影响。通过在模拟实验条件下进行不同浓度重金属添加的实验组与对照组试验，结果表明，重金属对异养硝化-好氧反硝化菌脱氮性能有显著的影响，而且影响程度与重金属浓度成正比。结果表明，重金属对菌群的抑制作用不同，不同的重金属对菌群的抑制作用也不同。其中，铜对异养硝化和好氧反硝化的抑制作用最强，络合度的不同对铜的抑制作用也有较大影响。同时，该研究也发现，重金属对微生物代谢活性，细胞呼吸，以及菌群多样性和数量都有一定的影响。
关键词：异养硝化-好氧反硝化；重金属；脱氮性能；微生物群落；
正文：
1.引言
水体中氮和磷是导致水质污染的主要因素之一，尤其是氮的含量高。通过处理罐进行氮的去除已经成为了目前主流的处理方式。对于海水和高盐废水、含有硝化作用物质的水系统，异养硝化-好氧反硝化工艺是一种较为有效的处理方式。该工艺不仅能进行氮的去除，同时还能将氮排放体系中的有害物质去除，保障了环境的可持续性发展。但是，在实际应用中，某些重金属在海水和高盐废水中的浓度极高，在处理过程中容易对微生物产生剧烈的抑制作用，损害处理效果，进而影响水体环境，甚至会对生态系统造成长期的影响。因此，了解重金属的抑制作用和机理等问题对研究异养硝化-好氧反硝化工艺具有重要的意义。
2.实验设计与方法
2.1实验设计
本实验通过在模拟实验条件下进行重金属对菌群的抑制试验，分析不同浓度下重金属对微生物的影响。本实验设计两个实验组，分别是：添加不同浓度的重金属的实验组和未添加重金属对照组。
2.2方法
实验中采用一种海水模拟填料装置进行异养硝化-好氧反硝化的处理。在实验开始前使用布朗管和氧化还原电极等仪器进行pH和ORP的校正。然后，分别用相同的浓度的NH4Cl和NaHCO3混合在一起制成异养硝化-好氧反硝化菌液，并将菌液加入自制的海水模拟装置进行处理。在处理过程中，使用原型异养硝化-好氧反硝化工艺流程，分别调节水中重金属的浓度，使其与实际水体中的重金属浓度接近。每组实验进行七天，以数据的稳定为结束标志，分别记录每天的脱氮效果和菌群数量数据，并分析重金属对微生物的影响。
3.结果与分析
3.1脱氮效果
根据实验数据显示，重金属对异养硝化和好氧反硝化的脱氮效果均产生一定程度的影响，但对异养硝化的影响略高于好氧反硝化。在浓度为0.5mg/L时，铜能够抑制异养硝化和好氧反硝化降解NH4+的效率分别下降了36.10%和23.95%；而在其他重金属如镉、铅和锌的抑制作用较铜略弱。对于除铜外的其他重金属，10mg/L作为临界浓度时，其抑制菌群活性和脱氮效果的程度较低。
3.2菌群数量变化
通过统计各浓度重金属下菌群数量发现，随着重金属浓度的增加，异养硝化和好氧反硝化的菌群数量呈现下降趋势，其中铜抑制作用最为明显，而其他重金属的抑制作用较为轻微。较低浓度铜的添加显著降低了异养硝化和好氧反硝化的活性，并且铜的抑制作用更强，其抑制的效果大于其他重金属。
3.3微生物群落的多样性
通过高通量测序技术对各实验的微生物多样性进行分析表明，异养硝化和好氧反硝化的重金属抑制作用导致微生物群落的多样性和数量发生变化。在实验过程中菌群的种类和数量会发生变化，这也表明在实验中菌群会受到外界因素的影响。
4.结论
通过本次实验的结果可以得出，重金属对异养硝化-好氧反硝化有一定的影响，而且作用程度与重金属浓度成正比。结果表明，不同的重金属对菌群的抑制作用不同，其中铜对异养硝化和好氧反硝化的抑制作用最强，络合度的不同对铜的抑制作用也有较大影响。同时，该研究也发现，重金属对微生物代谢活性，细胞呼吸，以及菌群多样性和数量都有一定的影响。综合来看，本研究对于进一步探究重金属对异养硝化-好氧反硝化的影响和作用机理等方面具有一定的理论和实践意义。
参考文献：
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