Molybdate effectively controls sulphide production in a shrimp pond model  

鉬酸鹽在蝦池模型中有效控制硫化物的生產  

來源： Environmental Research 203 (2022) 111797

《環境研究》 第203卷，2022年，文章編號：111797

 

摘要

探討了在模擬蝦池底部系統中，使用鉬酸鈉、硝酸鈉和過碳酸鈉控制硫化物（尤其是H2S）生產的潛力。研究通過微電極測量沉積物深度剖面，發現50 mg/L鉬酸鈉顯著減少H2S產生，在沉積物-水界面處H2S降低73%，深層沉積物中降低47%，并抑制硫酸鹽還原過程；而硝酸鹽和過碳酸鈉處理僅有限降低水柱中H2S，對沉積物影響不顯著。這表明鉬酸鹽作為硫酸鹽還原細菌（SRB）抑制劑，比化學氧化劑或硝酸鹽更有效控制H2S生產。  

 

研究目的

評估鉬酸鹽、硝酸鹽和過碳酸鈉在模擬蝦池環境中控制H2S生產的有效性，以減輕H2S對蝦類的毒性影響，并為蝦池管理提供基于機制的預防策略。  

 

研究思路

包括三個實驗：1）測試不同濃度（10、25、50 mg/L）過碳酸鈉對H2S控制的效果；2）測試不同濃度（10、25、50 mg/L）鉬酸鈉對H2S抑制的機制；3）比較50 mg/L鉬酸鈉、硝酸鈉和過碳酸鈉的效能。實驗使用模擬蝦池系統（沉積物底層、人工海水覆蓋層和蝦飼料/糞便有機廢物輸入），在28°C下培養7天。通過丹麥Unisense微電極定期監測O2、H2S和pH深度剖面，終點分析硫酸鹽濃度；數據通過生物三重重復確保可靠性。  

 

測量的數據及研究意義  

使用丹麥Unisense微電極監測O2深度剖面。

研究意義：評估處理對氧化條件的影響，揭示過碳酸鈉處理下O2快速耗盡（約1小時內），表明其增氧效果短暫且不足以維持有氧環境，這解釋了H2S控制效果有限的原因。  

 

使用丹麥Unisense微電極監測H2S深度剖面（來自圖2、圖3、圖4）。

 

 

 

研究意義：量化H2S生產時空動態，顯示鉬酸鹽處理顯著降低水柱和沉積物H2S濃度（如M-50處理在沉積物-水界面減少73%），而硝酸鹽和過碳酸鈉僅臨時減少水柱H2S；這些數據直接驗證鉬酸鹽的抑制機制優于其他處理。  

 

使用丹麥Unisense微電極監測pH深度剖面（來自圖2、圖3、圖4）。研究意義：揭示酸堿變化對硫化物形態的影響（如過碳酸鈉和硝酸鹽處理pH升高可能改變H2S/HS-比例），并排除光合作用干擾（pH無CO2吸收特征），輔助解釋H2S濃度變化非單純化學氧化所致。  

 

終點硫酸鹽濃度分析（來自表2）。

 

研究意義：通過硫酸鹽殘留量評估SRB活性抑制程度（鉬酸鹽處理SO4-S殘留高16±4%），結合H2S數據證實鉬酸鹽通過抑制硫酸鹽還原減少H2S生產，而非臨時氧化。  

 

結論  

鉬酸鹽處理（50 mg/L Na2MoO4·2H2O）顯著抑制H2S生產，沉積物-水界面H2S減少73%，深層沉積物減少47%，并提高硫酸鹽殘留量16±4%，表明其通過抑制SRB活性有效控制硫化物源頭。  

 

硝酸鹽和過碳酸鈉處理僅臨時減少水柱H2S（最高37%），但未顯著降低沉積物H2S濃度；硝酸鹽通過氧化H2S（部分生成S0）和競爭電子受體作用，過碳酸鈉通過短暫增氧，但效果有限且依賴化學條件。  

 

微電極數據證實鉬酸鹽作為預防策略（抑制SRB生長）優于硝酸鹽和過碳酸鈉的臨時氧化機制，推薦用于蝦池H2S控制實踐。  

 

使用丹麥unisense電極測量數據的研究意義

使用丹麥Unisense電極測量的O2、H2S和pH深度剖面數據具有高分辨率時空監測意義。這些微電極（tip sizes O2:50μm, H2S:100μm, pH:200μm）通過微操縱器以μm級步進測量沉積物剖面，提供實時、原位數據（如H2S剖面結合pH計算總硫化物濃度）。研究意義在于：1）精準定位H2S生產熱點（如沉積物1.5mm深度峰值），揭示處理效果的空間異質性（鉬酸鹽將H2S峰延遲至第5天并降低強度）；2）量化動態變化（如H2S濃度從<9μM升至>500μM），直接關聯硫化物可用性與SRB活性；3）結合pH數據解釋硫形態轉化（總硫化物計算公式考慮溫度、鹽度和pH），區分化學氧化（pH升高）與生物抑制（pH不變）；4）驗證機制（如鉬酸鹽處理H2S降低伴隨硫酸鹽殘留高，確認SRB抑制；硝酸鹽處理pH升高表明不完全氧化）。這些數據提供實證基礎優化蝦池管理策略，避免依賴實驗室批量分析的時間延遲和空間模糊性。