生態浮床強化低碳廢水氮去除

近日，廣東省農業科學院環境園藝研究所水環境修復團隊在生態浮床強化低碳廢水中氮的去除研究方面取得新進展。他們利用稻草墊作為固體碳基質，在低碳廢水中強化生態浮床的氮去除效率。相關成果發表于《生物資源技術》（Bioresource Technology）。

秸稈草甸作為固體碳基質與水生植物構建生態浮床強化水體氮去除原理圖。研究團隊供圖

論文第一作者、廣東省農業科學院環境園藝研究所副研究員蔡茜茜表示，生態浮床是利用水生植物設計，在水面漂浮，通過水生植物和微生物的協同作用完成生態修復功能，能在有限空間內富集更多生物量，實現快速高效修復富營養化水體。在生態浮床中，異養性反硝化的脫氮過程需要碳源作為電子供體來還原硝酸鹽或亞硝酸鹽。碳源的有效供應已被證實能顯著影響反硝化性能。

在大多數富營養水體中，通常存在微量可降解有機碳源，限制了異養反硝化微生物的生長和新陳代謝，導致水中硝酸鹽積累，加劇富營養化問題。因此，通常向生態浮床添加外部有機碳（通常為葡萄糖和醋酸鈉）以誘導異養反硝化，將硝酸鹽還原為氮氣。然而，向實際水體中不斷引入碳源面臨挑戰且不可持續。因此，尋找可持續的碳源支持硝酸鹽還原對綠色生態浮島修復技術增強富營養水體中氮的去除至關重要。

論文通訊作者、廣東省農業科學院環境園藝研究所研究員秦紅杰表示，農業生物質作為固體碳基質被應用于生態浮床中，已被證明適用于低碳型廢水中的氮去除。然而，植物、根際微生物和農業生物質之間微妙的相互作用尚未得到充分研究。

據介紹，為探究低碳富營養水體中農業生物質的再利用潛力和脫氮機制，秦紅杰團隊將稻草墊與不同水生植物結合在生態浮床中。結果顯示，稻草顯著提高了生態浮床的氮去除效率，同時富集了固氮細菌和反硝化細菌。

此外，在生態浮床的反硝化過程中，稻草釋放類腐酸物質作為電子供體，支持微生物的代謝活動；水生植物提供更多樣化的可溶性有機物，促進根系微生物可持續的反硝化過程。這些發現有助于理解在濕地生態系統中利用農業生物質進行硝化過程的協同作用。

上述研究得到國家自然科學基金、廣東省基礎與應用基礎研究基金、科技創新戰略專項資金（高水平農科院建設）等項目的資助。

相關論文信息：https://doi.org/10.1016/j.biortech.2024.130785