[发明专利]一种湖滨带氧化亚氮的减排方法

说明书

本发明公开了一种湖滨带氧化亚氮的减排方法，具体包括以下步骤：湖滨带基质收集、分选和均质化、功能微生物驯化及富集培养。本发明方法针对于水生植物生长茂盛的湖滨带地区较高的氧化亚氮排放通量，富集特定的功能微生物，强化微生物介导的氧化亚氮减排过程，维持湿地脱氮作用的生态功能的同时，抑制其对大气温室气体的排放。本发明的实例显示，富集功能微生物后的底泥样品能明显降低原位沉积物中的氧化亚氮的排放量。本发明对湖滨带环境有较强的针对性，无二次污染，具备良好推广性。

技术领域

本发明涉及温室气体减排的微生物控制技术领域，具体是一种湖滨带氧化亚氮的减排方法。

技术背景

作为极为重要的温室气体，氧化亚氮的全球增温潜势是二氧化碳的296倍，且对平流层臭氧有严重危害。氧化亚氮排放的全球调查显示，淡水湖的湖滨带、水陆交错区是陆地生态系统中重要的氧化亚氮“源”。作为硝化、反硝化过程中的伴随产物，湖滨带的氧化亚氮主要来源是有氧条件下反硝化微生物介导的不完全反硝化过程。长期的水位波动以及岸带大型水生植物根系活动，都会导致湖滨带基质处于有氧-缺氧的循环过程，很大程度上抑制了微生物的完全反硝化进程，从而造成湖滨带氧化亚氮排放的增加。但同时，湖滨带富含有机质的环境，促进了微生物的生长繁殖，而水生植物的根际效应提高了硝化-反硝化的耦合作用，增强了代谢氧化亚氮微生物的活性，这些条件使得湖滨带有望成为是氧化亚氮的潜在“汇”。

随着人类的生产生活污水排放剧增，湖滨带的截污纳污能力受到极大挑战。水生植物无法完全吸收转化的氮素营养盐，势必要通过脱氮微生物进行去除。中国专利文献CN109626585A在2019年4月16日公布的一种湖滨带强化脱氮除磷的技术，该技术通过引入生物炭，增强了湖滨带脱氮除磷的过程。但该发明侧重于补充湖滨带基质的有机质和含氧条件，虽然能有效去除氮磷营养盐，但无法去除这种此技术带来的氧化亚氮排放量增加的趋势。此外，现有的其他针对氧化亚氮减排的技术方法，往往适用于农业生态系统，无法在湖滨带形成有效的氧化亚氮减排功效，且无法延伸到湖滨带环境，或存在成本高、推广困难的难题。基于湖滨带的高度异质性的生境条件，以及其高度时间动态的污染负荷过程，组织和构建出高性价比、实施简单、可持续性的氧化亚氮减排方法具有重要实际意义。

发明内容

发明目的：针对现有技术的不足，本发明提供一种湖滨带氧化亚氮的减排方法。该技术方法以湖滨带基质为原料，通过调节营养条件和氧含量，富集湿地沉积物中具备氧化亚氮还原能力的微生物类群，并促进其还原功能的表达，获取的基质产物，施用到原湿地环境中，监测发现湖滨带基质的氧化亚氮排放有显著下降趋势。该方法因地制宜，实施简单，成本低廉，且便于推广。

技术方案：为了实现上述目的，如本发明所述一种湖滨带氧化亚氮的减排方法，包括如下步骤：

(1)湖滨带基质收集：选择水生植物生长茂盛的、水位波动频繁的湖滨带进行基质沉积物采集；

(2)分选和均质化：剔除收集的基质沉积物中的动植物、腐败物、筛去大颗粒杂质，并混合均匀，静置并使其阴干；

(3)功能微生物驯化：处理后的基质沉积物在通入氧化亚氮进行培养驯化，激活沉积物中反硝化微生物的氧化亚氮代谢能力，富集携带相关代谢酶的微生物；

(4)富集培养：继续向驯化后的基质沉积物中添加富含有机质的溶液，厌氧条件下进行培养得到底泥；底泥施用于原位沉积物后实现湖滨带氧化亚氮的减排。

本发明中所述原位沉积物实际指原位湖滨带环境或者原位湖滨带环境中含氧化亚氮的原始沉积物，基质沉积物是指采集的用于功能微生物驯化的沉积物样本，本发明通过将驯化后的基质沉积物加入到原位沉积物能够实现湖滨带沉积物的氧化亚氮减排过程。

在湖滨带选取有植物根系的沉积物，沉积物深度设置为水土界面以下5～15厘米深度，先剪去植株的茎叶组织，挖掘出带有挺水植物根系组织的沉积物样，剔除表面大量腐败凋落物，沥水后收集得到底泥样本原料即为基质沉积物。