[发明专利]原位测定水/沉积物体系厌氧氨氧化速率及其对氮去除贡献率的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种原位测定水/沉积物体系厌氧氨氧化速率及其对氮去除贡献率的方法和装置。

背景技术

厌氧氨氧化是近十年环境科学领域最震惊的发现之一，相关研究成果在《Nature》等期刊上发表，由于该过程在氮循环过程中完全避免了N₂O的产生，因此受到国际社会的广泛关注。厌氧氨氧化是由厌氧氨氧化菌(无机化能自养型细菌)以亚硝酸盐作为电子受体将氨氮直接氧化产生氮气的过程(NH₄⁺+NO₂^-→N₂+2H₂O)。与传统的反硝化产N₂途径(NO₃^-→NO₂^-→NO→N₂O→N₂)相比，厌氧氨氧化是自然界又一重要的产N₂途径。

厌氧氨氧化过程最早由Mulder等在反硝化流化床中发现，随后主要应用在污水处理领域，在废水处理中因为其不需要消耗有机物、氧气，并避免了N₂O的产生，是目前最为经济的一种生物脱氮工艺，具有广泛的应用前途。随着厌氧氨氧化过程在海洋生态系统、陆地生态系统等自然生态系统中的相继发现，其重要作用越来越受到国际社会的普遍关注。目前所采用的分子生物学方法已不能满足厌氧氨氧化过程对自然界氮去除贡献的研究，急需采用同位素示踪等生物地球化学方法对厌氧氨氧化速率进行测定，进而明确其在自然界氮循环中的重要作用。目前所采用的厌氧氨氧化速率测定方法仅限于室内培养实验或采集原位柱样进行室内培养的半原位实验。进行完全原位培养实验，然后采集原位样品测定厌氧氨氧化速率是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种原位测定水/沉积物体系厌氧氨氧化速率及其对氮去除贡献率的方法和装置。

本发明提供的原位测定厌氧氨氧化速率及其对氮去除贡献率的装置，包括两端敞口的管11、与所述管11匹配的胶塞10和贯通排布在所述胶塞10上的配件；

所述胶塞10与所述管11完全密封；

所述胶塞上的配件包括压力调节装置、搅拌装置和取样装置；

其中，所述搅拌装置包括顺次连接的防水马达6、传动轴7和搅拌子9；所述防水马达6位于所述胶塞10的中心，并贯通所述胶塞10；所述传动轴7和搅拌子9位于所述管11内；

所述防水马达6与所述胶塞10的接合处用玻璃胶完全密封；

所述取样装置包括由上至下顺次连接的取样注射器3、三通阀2、硅胶管4与位于所述管11内的取样玻璃管8。

上述原位测定厌氧氨氧化速率及其对氮去除贡献率的装置也可只由上述组件组成。

其中，所述压力调节装置优选为无活塞的注射器1，该压力调节装置的作用是保证不锈钢管内外的气压平衡。在使用时，需先将原位水充分用高纯氦曝气后再注入所述无活塞的注射器1。

所述管11具有较高强度，可保证其置入待测沉积物一定深度。所述胶塞10可以与管11完全密封，保证该柱状水/沉积物体系与外界无物质交换。

所述硅胶管4的两端分别连接一个控制样品采集量的三通阀2和一根取样注射器3的目的是保证在与外界无物质交换的条件下定量采集柱体内的上覆水样。

所述测定厌氧氨氧化速率及其对氮去除贡献率的装置还包括与所述防水马达6连接的电源5，以提供所述防水马达6所需动力。与防水马达6相连的传动轴7和搅拌子9用于搅拌混匀沉积物上覆水体。另外，所述防水马达6与所述胶塞10的接合处用玻璃胶密封，以保证气密性。

本发明提供的测定厌氧氨氧化速率及其对氮去除贡献率的方法，包括如下步骤：

1将前述装置中的管11置入待测水/沉积物体系30-50cm稳定后，向所述管11的水中加入¹⁵NO₃^-盐的水溶液，再将权利要求1-4任一所述装置中的胶塞10及所述胶塞10上的配件均塞入所述管11的上端，使所述取样玻璃管8的下端距离所述待测水/沉积物体系界面3-8cm处，并密封所述胶塞10与所述管11的缝隙；