湟水河西宁段水体和沉积物中氮素转化关键过程与影响因素分析

尚韵依^1,2, 李治龙^1,2, 孙立宇^1,2, 陈倩^2,?

1. 北京大学深圳研究生院环境与能源学院, 深圳 5180552. 北京大学环境科学与工程学院, 北京 100871

收稿日期:2022-02-27修回日期:2022-03-16出版日期:2023-01-20发布日期:2023-01-20
通讯作者:陈倩, E-mail: qianchen(at)pku.edu.cn

基金资助:青海省自然科学基金(2019-ZJ-952Q)和国家自然科学基金(52100171)资助

Microbial Nitrogen Transformation Key Processes and Its InfluencingFactors in Water and Sediment of Xining Section of the Huangshui River

SHANG Yunyi^1,2, LI Zhilong^1,2, SUN Liyu^1,2, CHEN Qian^2,?

1. School of Environment and Energy, Peking University Shenzhen Graduate School, Shenzhen 5180552. College of Environmental Sciences and Engineering, Peking University, Beijing 100871

Received:2022-02-27Revised:2022-03-16Online:2023-01-20Published:2023-01-20
Contact:CHEN Qian, E-mail: qianchen(at)pku.edu.cn

摘要/Abstract

摘要： 于丰水期(2018年7月)和枯水期(2019年4月)分别在湟水河西宁段典型断面采集水体和沉积物样品共58个, 枯水期同时采集污水处理厂出水样6个。利用实时荧光定量PCR方法, 对 12 种氮转化功能基因进行定量分析。结果表明, 湟水河平均总氮浓度为3.06±1.23 (1.308~6.51) mg/L。水体和沉积物中相对丰度较高的氮转化功能基因是narG, nirS和nosZ。氮转化功能基因的丰度和组成在沉积物中存在明显的季节差异, 在水体中无明显季节差异。关键氮素转化过程是反硝化, 对水体和沉积物氮素的去除贡献率分别为88%和 98%。水体氮素转化主要受pH值、总氮及NO₃^--N调控, 其中, 氨氧化与NO₃^--N浓度负相关, 反硝化与pH负相关。沉积物氮素转化与水体氮素浓度、沉积物pH值、总氮、总磷和有机碳等相关, 其中, 氨氧化与水体氮素浓度负相关, 而反硝化主要受沉积物性质影响。进一步的分析结果表明, 污水处理厂排放会显著降低水体中AOA-amoA, CMX-amoA, nirS, nxrB, napA, narG和hzsA等基因的丰度, 增加nrfA基因的丰度, 使反硝化、厌氧氨氧化、硝化和完全硝化等过程受到抑制, 硝酸盐异化还原成铵(DNRA)对水体氮素去除的贡献提高。受影响河段沉积物中, AOA-amoA, nxrB和CMX-amoA等基因丰度显著降低, 硝化和完全硝化过程受到抑制。研究结果可为湟水河西宁段氮素污染控制提供科学依据。

引用本文

尚韵依, 李治龙, 孙立宇, 陈倩. 湟水河西宁段水体和沉积物中氮素转化关键过程与影响因素分析[J]. 北京大学学报自然科学版, 2023, 59(1): 92-104.
SHANG Yunyi, LI Zhilong, SUN Liyu, CHEN Qian. Microbial Nitrogen Transformation Key Processes and Its InfluencingFactors in Water and Sediment of Xining Section of the Huangshui River
[J]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Pekinensis, 2023, 59(1): 92-104.





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