改性稻壳生物炭对水中反硝化过程和N2O排放的影响

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为探究H2O2改性和NaBH4改性稻壳生物炭(BC-H2O2和BC-NaBH4)对反硝化过程和N2O排放的影响及机理,在制备并测定BC-H2O2和BC-NaBH4理化性质及其表面含氧官能团含量基础上,将BC、BC-H2O2和BC-NaBH4以1%(w/v)的比例分别加入含有厌氧反硝化细菌(DB)的培养体系,开展DB去除模拟废水中低浓度硝酸盐(约10 mg/L,以N计)的室内培养实验。结果表明,H2O2改性增加了生物炭表面的羧基含量,而NaBH4改性增加了生物炭表面的内酯基和酚羟基含量(P<0.05)。另外,傅立叶变换红外光谱分析表明,与BC相比,BC-H2O2的C=O含量明显增加。与DB+BC处理相比,DB+BC-H2O2和DB+BC-NaBH4处理的反硝化速率峰值提前12 h出现,且分别高17.50%和6.32%。与DB+BC处理相比,DB+BC-NaBH4处理的N2O累积排放量增加10.43%,但差异不显著;DB+BC-H2O2处理的N2O累积排放量显著增加165.54%,N2O/(N2O+N2)比值显著增加170.00%,但N2O+N2累积排放量之间无显著差异(P<0.05),表明BC-H2O2抑制反硝化过程中N2O向N2还原,进而促进N2O排放,这可能与添加BC-H2O2使培养体系的pH值、碳生物有效性降低以及C=O含量增加有关。
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