河岸带介质中硝态氮衰减机制的实验研究

闫雅妮,廖 曼,王智真,陈余道,蒋亚萍

(1.桂林理工大学 a.环境科学与工程学院;b.广西环境工程与保护评价重点实验室,广西 桂林 541006; 2.深圳市环境科学研究院,广东 深圳 518001;3.湖北水总水利水电建设股份有限公司,武汉 430000)

0 引 言

1 实验材料与方法

1.1 沉积物采集及测试方法

沉积物采自湖北省武汉市倒水河下游,采样点位于新洲区汪集杨泊村倒水河岸边,周边主要为农业区,沉积物采样点位置如图1所示。采样时挖去表层0.5 m杂质含量较高的土层,采样深度为0.5～1 m。

图1 沉积物采样点位置示意图Fig.1 Sampling sites of sediment

将沉积物带回实验室自然风干后研磨,过60目(0.25 mm)筛,挑除植物根系等杂物,避免对实验产生影响。 采用激光粒度分析仪测定沉积物的机械组成,结果显示,沉积物中粉粒占75.4%,砂粒占24.6%,为粉砂土。

1.2 实验过程

表1 沉积物的基本理化性质Table 1 Basic physical and chemical properties of sediment wB/(mg·kg-1)

表2 实验分组组分及浓度Table 2 Additions and concentrations in each group of experiment

注: “-”表示不添加该试剂。

1.2.2 取样分析 厌氧瓶中沉积物与溶液充分摇匀后置于生化培养箱中,温度设定为25 ℃。按照时间顺序由密到疏进行取样,取样时间分别为0、3、5.5、10.5、23、33.5、57.5、81.5、105.5、149、201、248.5 h。取样时,两组样品各取1瓶,取出瓶中水样和沉积物进行检测分析。

2 结果与讨论

2.1 硝态氮的衰减机制

图2 NC组水样各形态氮浓度变化Fig.2 Variation of nitrogen concentration in water samples of NC group

图3 NC组DO浓度及pH变化Fig.3 Variation of DO concentration and pH of NC group

(1)

(2)

2NO+2H++2e-→N2O+H2O；

(3)

N2O+2H++2e-→N2+H2O。

(4)

(5)

图4 NC组和TOC含量变化Fig.4 Variation of TOC concentration in NC group

(6)

图5 水样中NH3-N浓度Fig.5 NH3-N concentration in water samples

0.142 9C5H7NO2+0.142 9 OH-+0.285 8CO2。

(7)

表3 NC组实验前后水-沉积物系统中各形态氮素总量

Table 3 Content of various forms nitrogen in the water-sediment system before and after experiment in NC group mg

水NO-3-NNH3-NNO-2-N沉积物NO-3-NNH3-N有机氮TN合计 实验前200.0100.990.0731.6552.72 250 h后0.060.6001.732.6342.3947.41

2.2 氮转化途径强度分析

图6 NC组在河岸带介质中的转化机制示意图Fig.6 Schematic diagram of transformation mechanism in riparian sediments of NC group

3 结论与展望