我国水库、湖泊的富营养化问题依然存在,而作为水体中主要污染物的氮素,一直以来都是研究的重点。近几年来,生物方法尤其是好氧反硝化去除氮素成为了研究热点。本研究于2015年8月~2016年7月对周村水库主库区进行定期监测,研究了水库水体、间隙水和沉积物中氮素的变化规律,并且选取了氮素降低较为明显的热分层初期,对氮素降低的驱动因子进行了详细分析。与此同时,在热分层初期采集了新鲜水样和表层沉积物,在实验室进行同步模拟,估算了水体和表层沉积物反硝化作用对于氮素降低的影响,并结合三维荧光光谱技术分析探究了模拟实验过程中荧光性有机物的变化特性。主要研究成果和结论如下:(1)周村水库属于季节性分层水库,因此监测期间,水库的水温、溶解氧、pH和叶绿素出现较为明显的季节性变化。为期一年的监测期间,水库表层、底层水体的总氮浓度分别在0.48~2.43mg/L、0.48~2.63mg/L之间;水库上层、下层间隙水的总氮浓度分别在8.95~27.97mg/L、13.01~25.25mg/L之间;水库上层、下层沉积物总氮浓度分别在3199.52~4477.29mg/kg、591.95~2001.08mg/kg之间。水库水体、间隙水、沉积物总氮浓度变化主要受水库热分层环境、降雨以及微生物作用影响。(2)热分层初期,水库水体总氮从2.28mg/L降低到1.04mg/L,表层沉积物的总氮从4391.91mg/kg降低到3611.12mg/kg,同时对该时期水库氮素的输入输出量进行分析,结果表明主库区的氮素总量减少。热分层初期水库的温度从4.68℃升至18.89℃,温度的增加提高了水体微生物的生物活性,溶解氧从12.53mg/L降至2.37mg/L,提高了好氧微生物的代谢活性,有机物以小分子为主的构成,利于微生物的的吸收利用,并且通过现场检测得到该时期好氧反硝化菌菌落数分别从1.10×105cfu/L上升至8.90×106cfu/L,使得水库的反硝化作用增强,更利于氮素的去除,因此水库氮素降低主要是由于好氧反硝化作用。(3)同步模拟水库氮素变化的实验中,有水样和沉积物样品的实验中总氮从2.28mg/L降低到0.43mg/L,去除率为80.31%,只有水样的实验中总氮从2.28mg/L降低到1.85mg/L,去除率为18.86%,说明水体与表层沉积物中好氧反硝化菌的反硝化作用去除氮量之比大体为1:4,因此表层沉积物的反硝化作用是水库氮素去除的重要因素;没有遮光处理的实验中总氮去除率为80.31%,遮光处理的实验中总氮去除率为78.33%,表明水体中的藻类对氮素浓度的影响较小。(4)利用三维荧光光谱技术结合平行因子分析法对好氧反硝化过程中的有机物特性进行分析,结果表明:解析出的荧光物质分别为类富里酸(含辅酶NADH)、类腐殖质和类色氨酸(类蛋白)。其中辅酶NADH由于生物氧化过程受阻、细菌衰亡等会产生积累;类腐殖酸的荧光强度在检测过程中没有较大变化;类蛋白的荧光强度出现增强、减弱再增强的趋势。