还原态硫介导沉积物-水系统硝酸盐还原过程研究

沉积物-水系统中存在着硫元素与反硝化(DN)、硝酸盐异化还原成铵(DNRA)过程的耦合。通过向构建的沉积物-水微宇宙系统依次投加0(N组)、50(L组)和75 mg·L^-1(H组)还原态硫,解析各形态氮在上覆水、间隙水和沉积物中的浓度变化与微生物群落结构,以揭示还原态硫对反硝化、硝酸盐异化还原成铵过程的影响。结果显示,还原态硫投加量分别为50和75 mg·L^-1时,系统分别有38.02%和33.27%还原态硫被转化为SO₄^2-。硫氧化作用促进了反硝化的发生,导致L和H组总氮分别比N组减少11%和8%;但是对DNRA过程没有显著影响。此外,具有硫自养反硝化功能的Thiobacillus和Dechloromonas相对丰度之和随着还原态硫浓度增加而上升,N、L和H组两者相对丰度之和分别为5.69%、6.52%和8.70%;而N、L和H组异养硝酸盐还原菌(HNRB)相对丰度分别为0.98%、0.91%和1.05%,其中,DNRA细菌相对丰度均较低(不超过1%),且不受还原态硫浓度的影响。此结果进一步印证了...     

MFC处理人工湿地生物堵塞物及同步产电研究

为探究MFC（microbial fuel cells,微生物燃料电池）对人工湿地（constructed wetland,CW）堵塞物EPS（extracellular polymeric substances,胞外聚合物）组分的处理效果和产电性能,构建双室MFC,设置闭路组（closed circuit MFC,MFC-C）和开路组（open circuit MFC,MFC-O）对EPS中的主要组分〔PN（protein,蛋白质）和PS（polysaccharide,多糖）〕及人工湿地堵塞物进行处理,分析底物类型、底物浓度和外阻（R_ex）对MFC系统产电性能的影响及系统对底物的处理效果.结果表明:①MFC系统的产电性能受底物类型、底物浓度及R_ex的影响较大,底物浓度增加1.5倍（由200 mg/L增至500 mg/L）时,MFC系统最大电压（V_max）增加5.8%（PN）,最大功率密度（P_max）分别增加188.30%（PN）和124.21%（PS）;保持底物类型和底物浓度不变,R_ex增加9倍（由100 Ω增至1 000 Ω）时,MFC的V_max分别增加110.26%（PN）和92.81%（PS）,P_max分别增加109.19%（PN）和7.51%（PS）.②PN可全部被阳极微生物利用,但同时阳极微生物会分泌PS,底物浓度增加1.5倍时,出水中ρ（PS）分别增加107.85%（MFC-C）和78.55%（MFC-O）;R_ex增加9倍时,ρ（PS）分别增加415.85%（MFC-C）和294.29%（MFC-O）;底物为PN时,出水中ρ（PS）均表现为MFC-C < MFC-O,说明MFC形成的微弱电场在一定程度上可抑制PS的分泌.③人工湿地堵塞物可作为MFC的底物,随着投加量的增加（除堵塞物投加量为0.500 g/L外）,V_max（约750 mV）变化不大,但电压稳定时间随投加量的增加而略有延长;堵塞物投加量为6.667 g/L时,MFC的P_max为12.25 mW/m2,内阻（R_int）为1 112.5 Ω,MFC产电性能下降.研究显示,人工湿地堵塞物EPS可以作为MFC的阳极底物并同步实现能源回收.