铁锰对红层包气带中垃圾渗滤液泄漏后氮生物转化的影响机制研究

本文揭示了垃圾渗滤液泄漏对红层包气带(VZRB)氮生物转化的三重促进机制：通过提升氨氮含量(8.44±2.14倍)、增加氮转化菌多样性(如Gordonia富集76.47%)、激活铁锰介导的电子传递链(Fe(II)/Mn(II)作为电子供体)。研究发现39.00 mg/L Fe(III)和23.00 mg/L Mn(II)可显著增强硝化/反硝化作用，使硝酸盐还原酶(NAR)等关键酶活性提升26.64%-103.05%，为红层区地下水氮污染修复提供新靶点。

　　

Highlight

垃圾渗滤液泄漏导致含高铁(Fe)锰(Mn)的红层地下水氮污染。本研究通过批式与柱实验揭示：39.00 mg/L Fe(III)和23.00 mg/L Mn(II)可促进硝化/反硝化，而更高浓度会抑制微生物酶活性。渗滤液使包气带土壤氨氮含量飙升8.44±2.14倍，氮转化菌多样性显著提升——Gordonia的引入使菌群丰富度增加76.47%，地下水中的Comamonas和Achromobacter占比从14.59%跃升至53.93%。

Materials

实验土壤采自四川盆地红层区(104°21′E, 30°39′N)10-30cm深度，渗滤液取自垃圾填埋场调节池。采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定金属含量，高通量测序分析微生物群落，分光光度法监测氮转化酶活性。

Influence on the physicochemical properties

pH动态：渗滤液入渗初期pH从8.18±0.20降至7.50±0.07（19天），37天后回升至8.47±0.16，这与有机酸中和、碳酸盐缓冲及土壤胶体阳离子吸附有关。含铁渗滤液(IL)的pH始终显著高于无铁渗滤液(IP)(p=0.001)，归因于IL进水pH更高(8.35)。

Conclusion

本研究阐明渗滤液通过三重机制促进氮生物转化：(1)提供充足氮源（地下水氨氮达85.22 mg/L）；(2)富集氮转化菌群；(3)驱动铁锰氧化还原循环——Fe(III)/Mn(IV)转化为Fe(II)/Mn(II)作为电子供体，其中Fe(II)作用更显著，使反硝化关键酶NAR、NIR、NOR、NOS活性分别提升26.64%、26.00%、103.05%和56.31%。