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水源水库温跃层溶解氧最小值条件下,天冬氨酸的转化规律与机制如何变化?近年来,水源藻华明显,这些水源水通常具有较高的溶解性

作者:悠米游戏解说

水源水库温跃层溶解氧最小值条件下,天冬氨酸的转化规律与机制如何变化?

近年来,水源藻华明显,这些水源水通常具有较高的溶解性有机氮(DON)水平,其中AAs是DON化合物的重要组成部分。

天冬氨酸(Asp)作为天然水中主要的AAs之一,广泛存在于湖泊、水库和河流中,在长江和汉江中占总AAs的40.00%~60.00%,这与Asp主要存在于大型水生植物,和维管植物组织中(占15%左右)有关。

研究选取了水体中常见的、含量较高的、典型含氮消毒副产物前体物质Asp作为研究对象,通过改变MOM的DO浓度和压力,探究不同MOM条件下Asp样品的水化学特性及其DBPFPs变化规律。

材料与方法

研究使用7个容积为5.00L的自制密封不锈钢容器,先在不锈钢容器的A口、B口均打开的状态下,通过B口向容器连续注入氮气,进行曝气将DO排出到所需设置浓度,模拟水体中不同DO浓度。

设置完成DO浓度后,关闭B口和减压阀,通过A口向密封不锈钢容器注入氮气调节设置不同的压力,模拟不同水深。

设置初始DO浓度为0.50mg/L模拟水体DO最小值,通过向密封容器(A口)注入氮气设置压力,分别为0.30MPa和0.70MPa,即未注入氮气状态,以探究固定水体DO最小值条件下,不同压力MOM的影响。

设置压力为0.30MPa模拟水源水库中MOM常发生的30m水深,通过向容器(B口)连续注入氮气将DO排出到设置浓度,分别为7.00mg/L,5.00mg/L,3.00mg/L,0.50mg/L。

设置无菌水对照组DO浓度为0.50mg/L,压力为0.30MPa,模拟水源水库MOM条件,通过灭菌使容器达到无菌状态。

室温(25.00℃±2.00℃)下持续反应14天,分别于第0、1、3、5、7、10和14天取样并对样品进行分析,取第14天样品进行微生物分析,研究的所有参数均重复3次(n=3)进行计算。

Asp水样在不同DO(7.00mg/L、5.00mg/L、3.00mg/L、0.50mg/L)条件下反应过程中DOC和DON均呈下降趋势。

反应前3天,DOC分别降低了84.53%、76.00%、70.27%、17.87%,DON分别降低了95.00%、85.50%、82.00%、25.00%,之后缓慢变化。

DO浓度越低,微生物对Asp水样的转化越慢,这是因为低DO浓度影响了微生物的代谢。

有趣的是,当DO为7.00mg/L时,DOC和DON在反应第3~14天呈略微升高的趋势,这可能是由于较高的DO浓度促进了微生物的生长繁殖和新陈代谢,从而增加了样品中有机物的浓度。

Asp水样的DON主要在细菌的矿化作用下被转化为NH4+-N,且DO浓度越低转化越慢。

不同DO条件下,UV254均随着反应时间的增加呈略微升高趋势,反应结束时分别为0.027cm-1、0.008cm-1、0.014cm-1、0.033cm-1。

这间接说明,Asp水样在微生物降解过程中产生了微量的芳香性物质,且厌氧条件下表现出更强的芳香性。

结论

不同DO条件下,DO浓度越低,Asp水样的转化及T-DBPFPs的降低越慢,反应第3天,有氧条件下DOC和DON降低了70.27%~95.00%,T-DBPFPs降低了61.50%~98.88%。

厌氧条件下DOC、DON和T-DBPFPs仅降低了17.87%、25.00%和30.34%,且微生物代谢过程中,产生了更多的可溶性生物代谢物,这种物质的大量产生可能是导致低DO浓度下水样转化效率降低的主要原因。

不同压力条件下,反应第3天,有压Asp水样的DOC、DON和T-DBPFPs,最大降低程度比常压条件小36.80%、36.50%和24.17%,0.70MPa和0.30MPa间的差异并不明显。

有压水样的转化较慢,可能与其C1类色氨酸荧光强度降低较慢,C2可溶性生物代谢物荧光强度较高有关。

RDA分析结果表明,不同MOM条件下,DO的浓度对Asp水样的特性,及DBPFPs变化有较大影响,且DOC、DON和类色氨酸蛋白样荧光,与DBPFPs相关性较强。

Asp水样的降解过程中微生物发挥着主要作用,有氧条件下优势门依次为变形菌门、拟杆菌门、放线菌门,厌氧条件下只有变形菌门一种优势菌门。

低DO浓度显著抑制细菌群落多样性,进而影响细菌代谢程度,大大降低了Asp水样被细菌降解的速率,不利于DBPFPs的降低。

有压条件与常压相比较仅降低了部分新生菌群的相对丰度,厌氧有压的MOM条件,不利于Asp水样的转化及后续DBPFPs的控制。

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