中文摘要：

N2O是三种最重要的温室气体之一，其效应值约为CO2的300倍。污（废）水处理的生物脱氮过程被认为是N2O产生的重要人为源。N2O的产生涉及复杂的酶促反应机制。本申请项目拟采用DNA探针及定量PCR分析技术等手段，结合中（终）产物的化学（仪器）分析结果，研究污（废）水生物脱氮耦合复杂体系N2O的释放与关键酶系特征的量化关系，探索微生物种群的演替规律及N2O的产生机理，得到减量化控制的关键参数和控制策略。研制负载N2O还原酶金属离子激活剂的新型酶促生物填料，并将其应用于流化床生物脱氮工艺中，通过代谢调控，寻求N2O的减量化控制途径，在反应器水平上实现N2O减量化95％以上的目标。研究工作的开展将为N2O的减量化控制提供理论依据和控制途径，对有效减排温室效应气体、开创污（废）水的生态工程处理模式具有现实的指导意义。

结论摘要：

污水生物脱氮过程是大气N2O的重要人为源，如何实现高脱氮效率前提下N2O的有效减排是构建清洁的污水处理工艺必须解决的问题。本项目采用新型生物反应器，研究了生物脱氮过程Nar、Nir及nosZ等关键酶活性的变化以及脱氮中间产物的变化与N2O积累的关系，采用16S rRNA、DNA探针、PCR及DGGE等方法研究了优化脱氮及N2O减量化释放条件下的微生物优势菌群的演替特征，并对N2O积累的机理进行了分析。结果表明，生物脱氮过程中N2O的积累与脱氮中间产物NO2- - N的浓度呈正相关，也与Nar、Nir及NosZ等关键酶的催化活性及催化反应的速率匹配程度相关。研究发现，外源有机碳的种类及浓度对反硝化脱氮过程N2O的积累产生显著的影响。以葡萄糖为碳源会引起反硝化过程N2O的大量释放，最高浓度达到116μL/L，而以CH3COONa为碳源的反应体系，经过代谢调控，不仅能保持反硝化脱氮效率高于90％而且N2O的产生量较葡萄糖体系减量化程度达到90％～95％，最大释放浓度仅7μL/L，取得了显著的减量化控制效果。研究工作的开展对有效减排温室气体、建立污水的生态工程处理模式具有现实的指导意义。