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水体富营养化已成为中国最重要的水环境问题之一,水体中过量的营养元素是引起富营养化的根本原因,其中氮、磷是主要的控制因素。水库水体的富营养化很大程度上是由于底泥向水体释放营养元素氮、磷所致,尤其是在外源性污染负荷得到控制以后。沉积物.水界面氮、磷等营养盐的交换受上覆水特征、微生物、温度、各种扰动等多种因素的影响,其过程和机理较为复杂,因此对沉积物的内源污染问题仍需进一步进行研究。本试验以西安水源水体沉积物作为研究对象,通过室内静态模拟沉积物-水界面环境,研究了微生物在氮释放过程中的作用,尤其针对微生物对沉积物中氮之间相互转化关系的影响展开了较深入的研究。(1)常温条件下,试验分为好氧和厌氧阶段。好氧阶段,硝化作用比较明显,硝酸盐氮浓度明显增加;厌氧阶段,氨氮呈现明显的释放趋势,氨氮是氮释放的主要形式。厌氧条件下,在微生物作用下,未灭菌装置中氮会发生反硝化和厌氧氨氧化作用,氮会转化为气态形式释放出水体。(2)低温条件下,氨氮作为氮释放的主要形式,其释放伴随着有机物的释放,其释放速率灭菌和未灭菌分别为:1.3574mg/m~2·d、1.0122mg/m~2·d,表面上灭菌装置释放现象更明显。有微生物作用的装置中耗氧速率,初期达70mg/m~2·h,后期耗氧速率平均为15mg/m~2·d,试验进行到17天时,溶解氧降至0mg/L,而灭菌装置后期溶解氧稳定在2mg/L左右。对沉积物中有机质和总氮进行测定,结果显示,未灭菌沉积物试验前TN含量为1167.65μg/g,有机质含量为:3.30%,试验结束后TN含量为968.76μg/g,有机质含量为2.99%,但灭菌装置试验前后沉积物中总氮并没有多大变化,试验前后分别为:1107.98μg/g、1079.57μg/g,有机质含量还呈现增加的趋势。(3)通过对沉积物间隙水中氮的测定,结果显示,沉积物间隙水中硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的含量很少,分别为:0.312mg/L、0.580 mg/L,占总氮的3.08%、5.74%,氨氮和有机氮是间隙水中TN的主要组成部分,分别占总氮的60.64%,30.54%;灭菌间隙水中的氨氮是上覆水的6.41倍,未灭菌装置为4.35倍,浓度梯度可促进沉积物氮的释放,但浓度梯度不是氮释放的决定因素。(4)将试验前后沉积物中的氮进行分级测定,将可转化态氮分为离子交换态(IEF)、碳酸盐结合态(CF)、铁锰结合态(IMOF)、有机态和硫化物结合态(OSF)进行测定,结果显示,沉积物中可转化态氮占总氮的39.66%,其中IEF-N、CF-N、IMOF-N及OSF-N含量分别为63.64μg/g、101.41μg/g、105.21μg/g、192.80μg/g,离子交换态氮中90%都是氨态氮;试验结束后测得IEF-N、CF-N、IMOF-N及OSF-N含量分别为37.20μg/g、45.46μg/g、93.26μg/g、89.32μg/g,其中OSF-N、IEF-N和CF-N对沉积物氮释放的贡献比较大。