水钠锰矿对沉积物反硝化过程的影响机制

以重庆市嘉陵江支流——清水溪段沉积物为研究对象,将其暴露在不同水钠锰矿(δ-MnO_(2))含量条件下(0,2,4,7g/kg),探究了δ-MnO_(2)对沉积物反硝化过程及氧化亚氮(N_(2)O)释放的影响机制.结果表明:δ-MnO_(2)抑制了沉积物中微生物电子传递系统(ETS)活性,导致了反硝化过程中4种关键酶活性的降低[硝酸盐还原酶(NAR):9.62%~43.64%;亚硝酸盐还原酶(NiRs):29.13%~69.39%;一氧化氮还原酶(NOR):22.55%~44.87%;氧化亚氮还原酶(NOS):20.48%~68.80%],从而抑制了整个反硝化过程,特别是显著降低了0~3h内各试验组的沉积物NO_(3)^(-)-N还原速率(23.47%~89.30%).同时,δ-MnO_(2)降低了试验期内N_(2)O的释放量(2.65%~28.55%),这可能是因为NiRs/NOS的显著降低.微生物分析结果表明,经较长时间的暴露,δ-MnO_(2)改变了沉积物微生物群落结构,使得微生物群落向着适应高Mn环境的方向演化.Firmicutes门下的Exiguobacterium_sibiricum_255-15、Bacillus simplex和Proteobacteria门下的Pseudomonadales等与锰氧化还原相关的菌种得到富集,然而与沉积物异养反硝化相关的Trichococcus属的相对丰度减小,这可能是在经过δ-MnO_(2)的暴露后沉积物反硝化性能恶化的根本原因.