目的

溫度升高可促進(jìn)黑臭沉積物中磷的移動。一般認(rèn)為溫度誘導(dǎo)沉積物中P的釋放主要受鐵還原控制，而硫酸鹽還原的作用往往被忽視。本文研究了在黑臭沉積物中，硫酸鹽還原對有機(jī)磷和無機(jī)磷釋放的影響及其機(jī)理。

材料與方法

2021年1月，利用重力采樣器在典型的黑臭河流南京忠字河采集了9個(gè)沉積物柱樣。所有樣品運(yùn)到實(shí)驗(yàn)室后，將3個(gè)沉積物巖心放入3個(gè)不同的槽中培養(yǎng)，通過循環(huán)水水槽將槽內(nèi)水溫控制在5℃、15℃、25℃。培養(yǎng)15d后，結(jié)合薄膜擴(kuò)散梯度(DGT)、高分辨率孔隙水?dāng)U散平衡(HR-Peeper)、P序列提取和16S rRNA擴(kuò)增子測序技術(shù)，研究溫度變化與硫酸鹽還原速率變化和P遷移的關(guān)系。

結(jié)果與討論

結(jié)果表明，溫度從5℃升高到25℃，孔隙水中活性硫化物(S(-II))和可溶性活性磷(SRP)的濃度及其垂直分布趨勢呈顯著正相關(guān)（r≥0.45，P≤0.05）。同時(shí)，沉積物中有機(jī)磷（OP）和鐵結(jié)合磷（Fe-P）的減少幅度最大。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)，硫酸鹽還原菌（SRB）的相對豐度從4.35%上升到5.43%，而鐵還原菌（IRB）的相對豐度從4.99%下降到3.68%，可能時(shí)SRB抑制了IRB的生長，微生物硫酸鹽還原（MSR）成為OP成礦的主要途徑。雖然IRB的生長受到抑制，但沉積物中Fe-p和Fe(III)氧化物含量明顯降低，表明發(fā)生了化學(xué)鐵還原（CIR）。

（a）黑臭河沉積物孔隙水中可溶性S(-II)的二維垂向空間變化；（b,c,d）不同溫度下，SRP、Fe(II)和S(-II)濃度的一維垂向變化。

溫度升高促進(jìn)了黑臭沉積物中SRB的繁殖，抑制了IRB的生長，這不僅使MSR成為OP礦化的主要途徑，而且改變了鐵還原的主要途徑，使微生物鐵還原（MIR）被S（-II）誘導(dǎo)的CIR所取代，導(dǎo)致黑臭沉積物中磷的高移動性。