上向流曝气生物滤池中有机氮沿程转化规律与生物特性研究

为揭示上向流曝气生物滤池中有机氮沿程转化规律及其微生物特性,优化滤池的设计与运行,以有机氮废水为处理对象,在水力负荷0.329～0.50 5m3/(m2.h)、气水比4-5:1、沿程DO 3.0～5.85 mg/L、不加任何有机碳源的情况下,研究氮元素沿程转化规律.结果表明:曝气生物滤池内有机氮氨化与硝化同步进行,90%以上的溶解性有机氮(DON)转化为NO3-N;滤池沿程各段对于TKN的降解进程(TKN→NH3-N)与NH3-N的硝化进程(NH3-N→NO2-N→NO3-N)一致:微生物总量沿水流方向呈逐渐递减趋势;生物耗氰速率(OUR)沿程逐渐减小,OUR 数量级为101mg/(g·h).该研究可为硝化滤池的设计提供理论依据以及滤池运行参数的优化提供技术支持.     

人为活动N对太湖地区水体中溶液N2O的影响

从2000年9月到2001年9月，每月两次采样连续监测太湖地区湖、河和井水水体中溶解的N2O浓度、NO3^-－N和NH4^ －N浓度及水温的变化，研究了湖、河、井水体NO3^--N和NH4^ -N浓度对水中溶解N2O浓度的影响。结果表明，湖、河和井水中溶解的N2O浓度与NO3^-－N浓度呈显著正相关关系，也与水温呈正相关，而与NH4^ -N浓度无显著相关关系。结果还表明，浅水型水体高浓度NO3^--N和NH4^ -N的存在均是N2O产生的源；水体反硝化作用和硝化－反硝化均是水中产生N2O的重要途径。     

生物反应器电子受体反硝化聚磷PAOs-GAOs竞争及N2O释放特性

利用厌氧-缺氧-好氧序批式生物反应器（Anaerobic/Anoxic/Oxic-Sequencing Batch Reactor, An/A/O-SBR），以乙酸钠为电子供体，NO3-/NO2-为电子受体，控制反硝化电子受体电子需求为90 mmol/L，经长时间驯化，考察了不同电子受体驯化SBR反硝化除磷及N2O释放特性，并利用化学计量法确定了聚磷菌（Phosphorus Accumulating Organisms, PAOs）和聚糖菌（Glycogen Accumulating Organisms, GAOs）间竞争关系。结果表明，NO3-还原过程中，SBR系统总氮（Total Nitrogen, TN）和总磷（Total Phosphorus, TP）去除率均达95%以上，平均N2O产率为2.4%，PAOs转化碳源（CODin）和反硝化脱氮比例分别为62.0%和76.2%。NO2-增加，厌氧段糖原（Gly）酵解性能增强，Gly消耗与碳源转化比例（ΔGly/CODin）由0.67增至0.80，PAOs活性受抑制，聚磷（Poly-P）合成减少，GAOs竞争优势增强。NO2--N为30 mg/L，SBR内TP去除率降至50.5%，平均N2O产率达9.9%，PAOs转化碳源和脱氮比例分别降至36.0%和50.6%。PAOs-GAOs共生体系内，GAOs反硝化脱氮过程，削弱了高NO2-对PAOs反硝化除磷的抑制，缺氧阶段NO2-/HNO2积累耦合GAOs反硝化脱氮比例增加，导致高NO2-下TP去除率下降和N2O产率增加。     

养殖固体废弃物作碳源的海水养殖废水反硝化净化效果

由于养殖废水C/N低且溶解氧（DO）含量高,需要补充碳源并有效脱氧,才能保证高效反硝化。该文开展了以养殖固体废弃物作碳源,海水养殖废水水解、反硝化净化工艺的试验研究。结果表明,养殖废水（水解种污泥与养殖固体废弃物体积比为1︰1、水温20℃）经过10 h水解,水解液DO质量浓度降至0.2 mg/L,NH4+-N、NO3--N、总有机物（TCOD）和总固体（TS）的去除率分别为62.8%、43.5%、24.0%和13.6%。当水解种污泥与养殖固体废弃物体积比为1︰1.5～1︰2.5时,养殖废水在20℃条件下水解6 h,水解液中挥发性脂肪酸（VFA）质量浓度和溶解性有机物/总有机物（SCOD/TCOD） 分别增加32.0%～49.3%和3.5%～9.1%。利用厌氧活性污泥对养殖废水的水解液（体积比为1︰4、水温20℃）进行反硝化净化,NO3--N和TCOD的3 h去除率分别达99.6%和88.3%,而养殖废水直接反硝化10 h, NO3--N和TCOD的去除速率分别为36.5%和75.9%。这表明,在海水循环水养殖系统中,利用养殖固体废弃物作碳源,养殖废水水解、反硝化工艺,能有效脱氧和补充有机碳源,养殖废水反硝化净化效果显著。     

江苏句容水库农业流域农田土壤反硝化作用的研究

2008年6月、8月、12月和2009年3月,在江苏句容水库农业流域采集农田原状土壤样品,使用乙炔抑制实验室培养法测定土壤的反硝化速率,同时测定土壤的含水率、铵态氮（NH2-N）和硝态氮（NO_3-N）的含量,研究农田土壤反硝化速率变化、影响因素及其对流域氮损失的贡献。结果显示,旱地土壤反硝化速率范围在0．13-51．96kgN·hm^-2a^-1之间,水田土壤的反硝化速率范围在3．16-12．29kgN·hm^-2a^-1之间。相关分析表明,反硝化速率与土壤硝态氮（NO_3-N）浓度、铵态氮（NH2-N）浓度之间不具有显著相关关系;在12月和3月,反硝化速率与土壤含水率之间有显著相关关系,其他月份无显著相关关系。流域内农田土壤反硝化损失的总氮量为31．93tN·a^-1低于流域施氮总量的3．19％,可见,反硝化作用不是该流域氮损失的主要途径。     

凤眼莲及底泥对富营养化水体反硝化脱氮特征的影响研究

利用改进的漂浮箱法,通过直接测定水体释放的N2O、N2,在模拟实验中研究种养及未种养漂浮植物凤眼莲条件下富营养化水体硝化、反硝化脱氮释放N2、N2O特征及其对消减水体氮的贡献。结果表明,种养或未种养凤眼莲的富营养化水体硝化、反硝化脱氮的产物以N2为主,硝化、反硝化脱氮释放N2O而脱除的氮仅占水体TN损失量的0．01％＋0．003％。在实验设定的水体富营养化条件下（NH4^＋ —N浓度6．0～7．2mg·L^-1、NO3^- -N浓度0．81～5．14mg·L^-1、TN浓度为8．9～12．07mg·L^-1）,种养凤眼莲的富营养化水体（无底泥）以向大气界面累积释放N2形式损失的氮量（N2-N量,以N计）为（1609．1±303．4）-（2265．2±262．6）mg,占水体氮损失量的63．2％-17．0％,凤眼莲吸收的N仅占水体TN损失量的（23．7±3．1）％～（28．7±4．8）％,并不是净化水体氮的唯一途径。未种养凤眼莲的富营养化水体（无底泥）向大气界面累积释放N2形式损失的氮占整个水体N损失量的（40．7±8．6）％-（43．6±0．8）％,是富营养化水体自净脱氮的主要途径。施加底泥进一步促进了水体通过反硝化脱氮释放N2而损失的氮量。凤眼莲与底泥对促进反硝化脱氮过程具有良好的交互作用（P〈0．01）。种养凤眼莲的富营养化水体向大气界面释放N2的浓度显著（P〈0．05）高于相应处理下未种养凤眼莲的对照水体,说明凤眼莲可能对水体反硝化脱氮过程有促进作用。     

双氰胺在四川3种主要土壤上的硝化抑制作用

采用室内培养试验方法，在不同浓度双氰胺（DCD）处理条件下，对四川3种主要土壤（紫色土，黄壤，灰潮土的N2O释放量，NH4^ -N及NO3^--N含量动态变化进行了研究，结果表明，DCD对3种土壤N2O释放及土壤NO3^-－N含量有明显抑制作用，随DCD浓度增加，其抑制效果越显著，DCD同时能推迟NO3^-－N含量达到高峰，使土壤NH4^ －N含量在较长时间保持相对较高水平，提高氮肥利用率，减少氮素流失，DCD在3种土壤上硝化抑制效果存在差异，表现为紫色土＞灰潮土＞黄壤，同时提出DCD在3种土壤上的适宜添加量，紫色土上为普通碳铵施入量的0．5％，黄壤和灰潮土上为0．3％。     

亚热带土壤亚铁与厌氧反硝化

本文就亚热带土壤亚铁参与反硝化的可能性进行了探讨。研究结果表明:厌氧还原条件下加入KNO3的处理中,Fe2+浓度随培养时间延长而下降,且Fe2+浓度的降低和NO3–-N浓度的降低呈显著正相关。预培养结束后的亚铁浓度(In-Fe2+)和厌氧培养期间Fe2+浓度降低速率与反硝化势表征指标k、b、v7,以及与无定形铁氧化物(活性铁)含量的显著正相关性初步证明,活性铁通过不同价态铁离子(Fe2+和Fe3+)之间的转化,参与了反硝化的电子传递过程。当有机碳等电子供体受限时,Fe2+可作为电子供体参与反硝化还原NO3–-N。这一结果表明,NO3–-N作为电子受体参与厌氧条件下Fe2+氧化成Fe3+的反应可能在铁氧化物含量丰富的亚热带土壤中普遍存在。     

Nn4^＋-N部分代替NO3^——N对番茄生育中后期氮代谢相关酶活性的影响

采用砂培实验研究NH4^＋-N部分代替NO3^1-N对番茄的影响，结果表明：与全硝处理（100％NO3）相比较，增铵处理（NH4^＋：NO3^-=25％：75％）下番茄鲜果重显著提高；同时叶片内NO3^--N含量随增铵而显著降低，叶片与果实内NH4^＋-N含量及果实的可溶性蛋白含量随增铵而升高；增铵条件抑制了叶片和果实的硝酸还原酶（NR）活性，提高了叶片和果实的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶（PEPcase）活性及叶片谷氨酰胺合成酶（GS）活性，但对果实的谷氨酰胺合成酶（GS）活性影响不大。上述结果表明，NH4^＋-N部分代替NO3^--N可增加番茄产量，提高集约化基地的生产量。     

地下水硝酸盐去除中反硝化微生物的研究进展

地下水硝酸盐污染已经成为一个全球问题,由于饮用高硝酸盐含量的地下水会增加高铁血红蛋白症和癌症风险,地下水硝酸盐污染受到越来越多的关注。反硝化脱氮是地下水硝酸盐脱氮的主要途径之一。本文就参与地下水硝酸盐去除的反硝化微生物种类、反硝化机理、碳源类型以及地下水污染中微生物作用的国内外研究现状进行了较全面系统的评述。在此基础上,提出了该类研究中存在的不足,包括实验室研究较多但野外研究较少,野外原位应用中对特定微生物特性方面研究缺乏,碳源利用率低和硝酸盐去除速度慢,去除过程中有效微生物的代谢途径仍不清楚等问题。针对这些问题,本文认为以后的研究应该进一步开发野外原位应用中反硝化微生物资源,并借助先进的分子方法和功能基因鉴定此类特殊微生物的种类、功能及其生态学行为,选择最佳碳源,完整深入地了解地下水硝酸盐去除中微生物的代谢过程,识别反硝化过程中氮的来源与去向,为寻找提高处理效率的方法提供理论依据,真正将理论和实践结合起来。     

不同施肥水平下植草对坡地径流氮素流失的调控作用

采用室内模拟人工降雨的方法,研究坡地植草措施在不同施肥水平下对径流氮素流失的控制效应。结果表明:(1)植草措施使坡地初始产流时间滞后约3′6″～18′28″,地表径流量随雨强的增大而增加,植草措施下径流调控率变化范围为3.3%～59.81%,泥沙调控率变化范围为39.66%～83.51%,且均在小雨条件下效果最好;(2)径流三氮输出量随雨强的增大而增加,且与降雨强度之间的关系较施肥水平更紧密;(3)径流氮素流失以硝态氮为主,硝态氮占总氮浓度的变化范围为21.28%～88.36%,铵氮在总氮浓度中的比例较小,仅占3.39%～22.28%,硝态氮浓度是铵氮浓度的1.3～16.9倍,表明坡地径流氮素流失以硝态氮为主。径流氮素浓度与施肥水平的关系较紧密,与降雨强度无紧密关系。     

不同氮源对烤烟漂浮育苗氮素利用及烟苗生长的影响

采用水培漂浮育苗的方法,研究4种氮源（硝态氮、铵态氮、酰胺态氮、硝酸铵）对烤烟漂浮育苗系统中氮的利用状况。结果表明,在烤烟漂浮育苗系统中,氮的表观利用率由高到低依次为:硝态氮源＞酰胺态氮源＞硝酸铵＞铵态氮源;氮的实际利用率表现为前三种氮源之间无显著差异,但它们均显著高于铵态氮;烟苗根系活力、光合色素含量、木质化程度等壮苗指标是以硝酸铵、酰胺态氮为氮源的效果显著高于单纯的硝态氮。尿素添加少量的硝态氮是烤烟漂浮育苗培养壮苗最佳的氮源选择。     

土壤中可溶性氮和pH对有机肥和化肥的短期响应

通过温室盆栽试验,施用猪粪堆肥(PC)、污泥堆肥(SC)、菜籽饼肥(CM)和无机化肥(IF)后,对土壤pH值和不同形态氮素的短期响应进行研究,探讨土壤可溶性无机氮、有机氮及土壤pH值之间的相互关系。结果表明,CM,PC和IF处理的pH值都呈现先快速下降后缓慢回升的趋势,但PC处理下降幅度较小;而SC处理和不施肥对照(CK)处理的pH值基本不变;不同施肥处理均提高了土壤中氮素水平,3种有机肥中以CM处理最显著地提高了土壤中总可溶性氮(TDN)、NH4+-N、NO3--N和可溶性有机氮(DON)浓度,PC处理的次之,SC处理的最弱,而IF处理与CM处理提高幅度相似。不同施肥处理中土壤可溶性氮表现出不同的短期响应,IF处理和CM处理的TDN分别经过11,13d的稳定期后迅速上升到一个较高的水平,至31d开始下降;PC处理和SC处理未出现突然升高的现象,而是前20d较稳定在一定的范围内波动,之后缓慢下降,总体与对照趋势一致。不同处理土壤中NH4+-N均呈下降趋势;IF处理、CM处理的NO3--N呈增加趋势,PC处理的呈先增加后降低趋势,而SC处理的呈缓慢下降趋势,结果说明不同有机肥在土壤中的转化存在明显的差异。相关性分析显示,CM处理、IF处理的土壤pH值与NH4+-N呈极显著正相关,而与NO3--N呈极显著负相关;除PC处理外,其他处理的DON含量与TDN具有显著正相关性,而PC处理的DON同时与NH4+-N、NO3--N呈显著负相关。     

氮素形态对半夏生长及生物碱和总有机酸累积的影响

研究氮素形态对半夏光合特性、相关酶活性、总生物碱及总有机酸累积的影响,为半夏氮肥的合理施用提供依据。采用无土栽培方法栽培半夏,测定同一氮素水平不同氮素形态处理下,半夏叶片叶绿素含量、相关光合参数、硝酸还原酶（NR）活性、硝态氮含量、块茎中总生物碱及总有机酸含量。结果表明:半夏叶片光合色素含量随铵硝比增大呈先升后降趋势;铵硝比为75∶25时,叶绿素a和类胡萝卜素含量最高;铵硝比为25∶75,叶绿素b含量最高,同时,净光合速率、气孔导度和蒸腾速率达最大值;随着NO3--N比例降低,NR活性整体呈现下降趋势;块茎总生物碱含量,全硝营养下含量最高,随着NO3--N比例降低,呈现降低趋势;而随着NH4+-N比例增加,半夏块茎中总有机酸呈现上升的趋势。结论:铵态氮、硝态氮复合施用有利于半夏的生长,较高硝态氮比例有利于总生物碱的积累,较高铵态氮比例有利于总有机酸的累积。     

菌肥与有机无机肥配施对石灰性土壤不同形态氮素的影响

利用不同施肥处理对山西省晋中市石灰性土壤几种不同形态氮素含量的变化及其相关性进行研究。结果表明:每个施肥处理施入等量的氮(N)、磷(P2O5),土壤的铵态氮、硝态氮及微生物氮含量都在逐年增加,其中有机肥+化肥+菌肥处理对提高土壤铵态氮作用明显;单施有机肥处理对提高土壤硝态氮效果显著,与有机肥+化肥+菌肥、有机肥+化肥处理效果差异性不显著;有机肥+化肥+菌肥处理对土壤微生物氮效果最明显,有机肥+化肥效果次之,两处理差异显著。土壤铵态氮和硝态氮含量呈显著正相关;微生物氮与铵态氮、硝态氮含量相关性都不好;菌肥与有机无机肥配施后,菌肥对于提高土壤微生物氮最显著(10.09%),铵态氮次之(6.24%),硝态氮不明显(2.05%),因此虽然添加了菌肥,但是没有完全改变"有机肥+化肥+菌肥"仍然是"有机肥+化肥处理"的本质属性。     

除氨菌系对牛粪堆肥氮素转化的影响

为了减轻牛粪堆肥过程中NH3释放对环境的污染及氮素损失,在牛粪堆肥时添加除氨菌系,研究其对氮素形态转化的影响。加除氨菌系处理的NH4+-N、NH3较对照分别降低20.47%和61.21%,全氮、NO3--N较对照分别提高11.63%和65.01%,酸解有机氮、氨基酸态氮、酰胺态氮和氨基糖态氮含量分别提高12.42%、11.26%、16.92%和19.51%。表明除氨菌系在牛粪堆肥过程中,能够固定NH4+-N向有机氮各组分转化,减少NH3挥发,具有较好的保氮作用。     

潜流人工湿地中3种基质对氮磷净化的影响

通过潜流人工湿地装置,采用间歇运行方式考察不同停留时间下土壤、砾石、炉渣基质在以NO3--N、NH4+-N和PO4--P为主要氮组分的模拟污水对污水中氮的净化效能,并研究湿地系统基质与pH变化、NO3--N和NH4+-N净化效率的关系。结果表明,当水力停留时间为10d时,土壤-炉渣湿地的N,P净化效能高于以其他基质构建的湿地。在试验周期内,各基质的人工湿地系统NH4+-N的净化效率均高于NO3--N的净化效率,氮素的净化效能上层大于下层,湿地系统中pH值先降低后升高的拐点可作为NH4+-N氧化反应结束的指示参数。     

水分及铵、硝营养对水稻幼苗氮素吸收的影响

采用5% PEG模拟水分胁迫,研究武育粳3号水稻幼苗生长状况以及在水分胁迫下对不同NH4+-N / NO3--N质量比例（100/0、75/25、50/50、25/75、0/100）处理的响应。结果表明,模拟水分胁迫后水稻幼苗生长对不同的NH4+-N/NO3--N处理反应不同,水稻对NH4+-N和NO3--N的吸收发生显著改变,水稻幼苗更偏向于吸收NO3--N营养,与正常水分处理相比其对总氮和NO3--N的吸收量显著增加。     

滴施不同铵硝比例氮肥对马铃薯生长的影响

在盆栽试验条件下,以滴灌施肥方式探讨滴施不同铵硝比例氮肥对马铃薯生长、产量和品质的影响。研究结果表明:在本试验条件下,滴施不同铵硝比例氮肥对马铃薯植株生物量的积累差异不显著;滴施铵态氮肥有利于提高马铃薯块茎中N的浓度,而滴施硝态氮肥有利于提高马铃薯块茎中Ca的浓度;滴施不同铵硝比例氮肥处理马铃薯的淀粉含量、干物质含量、灰分含量等均差异不显著,块茎产量也差异不显著,但马铃薯商品薯比例以滴施铵硝比例为50/50氮肥处理的最高,达到92.01%。     

白洋淀湖泊湿地中氮素分布的初步研究

湿地中氮素的空间分布在一定程度上反映了湿地环境变化的进程。对白洋淀3个典型淀区沉积物、孔隙水和上覆水中有机质和氮素进行分析,结果表明,白洋淀湖泊湿地沉积物中的有机质和全氮含量在垂直分布上表现出较好的一致性,均随深度增加而减少;但有机质和全氮分布存在空间差异性,英家淀的有机质和全氮含量均高于小杨家淀和小鸭淀;沉积物在6 cm深处,小杨家淀和小鸭淀沉积物中全氮出现一次低值,而所有采样点孔隙水中NH4 -N浓度都在此处出现一个峰值,表明6 cm深度可能是白洋淀湖泊湿地微生物降解有机氮的一个活跃区;芦苇湿地上覆水中NH4 -N和NO3--N含量都高于宽阔湖面水体,说明植被的生长不仅会促进底质有机氮的降解,其自身分泌的代谢产物及残枝败叶的腐烂也会增加水体中各种形态氮的含量,增加对水体中各种氮素的滞留,在芦苇湿地区对水面漂浮物的打捞和对芦苇的及时收割是减少湖泊湿地氮素输入的一种有效途径。