孔石莼净化珊瑚养殖水体水质的研究

利用孔石莼处理珊瑚养殖用水,并对水中NO3--N、NO2--N、NH4+-N和PO43--P等水质指标的变化情况进行考察,以探讨孔石莼对珊瑚养殖水质的净化作用。试验为期60 d,试验期间不换水。结果表明:整个试验期间,珊瑚养殖用水中NO3--N含量维持在10.34~15.45 mg·L-1范围内,NO2--N含量维持在0.007~0.010 mg·L-1范围内,NH4+-N含量维持在0.014~0.021 mg·L-1范围内,PO43--P含量维持在0.31~0.40 mg·L-1范围内。由此可见,孔石莼能够有效净化珊瑚养殖用水水质,使其在不换水的情况下维持在稳定范围内。     

二段生物接触氧化法处理生活污水启动挂膜试验研究

[目的]研究二段生物接触氧化法处理生活污水启动周期及挂膜期间CODCr、NH4+-N、NO2--N、NO3--N降解过程。[方法]采用二段生物接触氧化法处理生活污水,探讨反应器启动周期与挂膜期间CODCr、NH4+-N、NO2--N、NO3--N降解过程。[结果]温度在15℃以下,反应器启动挂膜时间为14 d左右。试验装置对CODCr、NH4+-N有较好的去除效果,稳定运行时CODCr的去除率保持在65%以上,NH4+-N的去除率在20%以上,并且出现了NO2--N的严重积累。[结论]二段生物接触氧化法处理生活污水效果稳定、抗负荷冲击能力强、挂膜时间短。     

进水基质对厌氧氨氧化反应器稳定性能的影响

利用ASBR试验装置接种城市污泥成功启动反应器后,研究其厌氧氨氧化工艺对进水基质抗冲击能力的影响。结果表明:进水NO2--N的降低对反应器去除NH4+-N和NO2--N影响不大,对TN影响较大。当进水NO2--N与NH4+-N质量比为0.3时,TN去除率低于50%。当保持进水基质比值不变,考察高负荷稳定运行时降低NH4+-N负荷对反应器性能的冲击,在进水NH4+-N浓度由高逐渐降低过程中,NH4+-N、NO2--N去除率高达100%,而NO3--N生成量逐渐增加。当进水NH4+-N在10 mg/L时,TN去除率降至6.5%。向低氨(NH4+-N浓度<10 mg/L)废水中加入葡萄糖后,TN去除率立即上升,当进水溶解性有机碳(DOC)为90 mg/L时,TN去除率达到90%,说明反应器可以良好的处理模拟养殖废水。     

空床停留时间对生物活性滤池强化过滤效果研究

[目的]研究空床停留时间（EBRT）对生物活性滤池强化过滤效果的影响,为生物活性滤池的生产过程提供理论依据。[方法]以黄浦江水为水源水,常规沉淀出水为试验进水,采用活性炭-石英砂、活性炭-陶粒等不同滤料组合的生物活性滤池,研究在不同EBRT对有机物、氨氮的去除效果。[结果]结果表明,随接触时间增加,采用不同介质的生物滤池对有机物、氨氮的去除效果相差不大,活性炭-石英砂双层滤料生物滤池去除效果相对较佳。EBRT为15、8和5 min时,活性炭-石英砂滤池CODMn平均去除率分别为19.86%、19.75%和11.30% UV254平均去除率分别为24.43%、18.00%和14.30% NH4＋-N平均去除率分别为73.10%、55.40%和61.60%。活性炭-陶粒CODMn平均去除率分别为18.83%、18.76%和10.46% UV254平均去除率分别为22.15%、16.70%和11.70% NH4＋-N平均去除率分别为67.10%、48.90%和60.10%。二者NO2--N去除率均不低于90%。[结论]生物活性滤池能有效去除有机物、氨氮等污染物,随接触时间增加,生物过滤效果提高,EBRT达到8 min,继续增加停留时间,去除率增加不明显。     

工艺参数对蚯蚓生态滤池净化养殖污水的影响

[目的]探讨蚯蚓添加量、布料强度和布料方式等工艺参数对蚯蚓生物滤池净化养殖污水的影响特征,确定滤池规模化处理畜禽养殖污水的最佳条件,为养殖污水处理提供技术支撑.[方法]采用蚯蚓生态滤池技术净化养殖污水,测定水样中的总氮(TN)、氨氮(NH4+-N)、硝氮(NO3--N)、总磷(TP)、磷酸盐(PO43-)、化学需氧量(COD)、pH和电导率(EC)等指标.[结果]在相同蚯蚓添加量和滤料总量下,单层生态滤池去除养殖污水中TN、NH4+-N、NO3--N和COD的效果优于双层,但去除PO43-的效果劣于双层;布料强度为2.25~4.50 m3/m2·d时,最有利于养殖污水中NH4+-N、TN、TP和COD的去除,但对NO3--N含量、pH和EC变化无明显影响;蚯蚓添加量为0.5 kg/箱的处理对进水TN、NO3--N、NH4+-N、TP、PO43-和COD的平均去除率明显小于投入量1.0~2.0 kg/箱的处理,但蚯蚓添加量过大会导致出水EC增加.[结论]蚯蚓生态滤池能够持续高效并相对稳定地去除养殖污水中氮、磷和碳等污染物质.综合成本和效率因素,蚯蚓生态滤池净化养殖污水工艺建议采用单层布料,布料强度4.50 m3/m2·d,蚯蚓添加量1.0 kg/箱.     

全程自养脱氮反应器条件下半亚硝化影响因素的探究

[目的]研究半亚硝化的快速实现及影响因素。[方法]采用全程自养脱氮(CANON)反应器对高氨氮模拟废水进行半亚硝化反应的研究,主要研究了进水NH4+-N和DO浓度以及pH的变化对半亚硝化反应的影响。[结果]控制试验条件在进水NH4+-N浓度为200 mg/L,pH为7.5~8.5,HRT=1.25 d,DO为1.5 mg/L,室温(25~27℃)的条件下,连续运行40 d,NH4+-N转化为NO2--N的比率接近57%,NO2--N积累率(即NO2--N/NOx--N)在95%以上,NO2--N与NH4+-N比值基本稳定在1.06~1.21。[结论]CANON反应器实现了半亚硝化反应,为后续Anammox菌的富集和CANON反应器的启动创造了条件。     

Effects of Nitrogen Application on N_2O Flux from Fluvo-Aquic Soil Subject to Freezing-Thawing Process

A lab-incubation experiment was conducted to investigate the effects of different forms of nitrogen application (ammonium, NH4+-N; nitrate, NO3--N; and amide-N, NH2-N) and different concentrations (40, 200 and 800 mg L-1) on N2O emission from the fluvo-aquic soil subjected to a freezing-thawing cycling. N2O emission sharply decreased at the start of soil freezing, and then showed a smooth line with soil freezing. In subject to soil thawing, N2O emission increased and reached a peak at the initial thawing stage. The average N2O emissions with addition of NH4+-N, NO3--N and NH2-N are 119.01, 611.61 and 148. 22 μg m-2 h-1, respectively, at the concentration of 40 mg L-1; 205.28, 1 084.40 and 106.13 μg m-2 h-1 at the concentration of 200 mg L-1; and 693.95, 1 820.02 and 49.74 μg m-2 h-1 at the concentration of 800 mg L-1. The control is only 100.35 μg m-2 h-1. N2O emissions with addition of NH4+-N and NO3--N increased with increasing concentration, by ranging from 17.49 to 425.67% for NH4+-N, and from 563.38 to 1 458.6% for NO3--N compared with control. There was a timelag for N2O emission to reach a steady state with an increase of concentration. In contrast, by adding NH2-N to soil, N2O emission decreased with increasing concentration. In sum, NH4+-N or NO3--N fertilizer incorporated in soil enhanced the cumulative N2O emission from the fluvo-aquic soil relative to amide-N. This study suggested that ammonium and nitrate concentration in overwintering water should be less than 200 and 40 mg L-1 in order to reduce N2O emissions from soil, regardless of amide-N.     

不同NH_4~+-N和NO_3~-—N水平对大豆苗期生长的影响

试验以东农47为材料,利用砂培方法研究了不同NH4+-N和NO3--N水平对大豆苗期生长的影响。结果表明,大豆总生物量和地上部生物量随氮素水平增加呈单峰曲线,NH4+-N水平对大豆苗期生长影响大于NO3--N。以NH4+-N做为氮源时,氮素浓度125 mg·L-1时总生物量和地上部生物量达最大值;以NO3--N做为氮源,氮素浓度在275 mg·L-1时总生物量、地上部生物量较高,500 mg.L-1时较低。氮素浓度大于20 mg·L-1时,以NH4+-N做为氮源总生物量、地上部生物量明显大于以NO3--N为氮源。氮素水平对苗期根系生物量影响不大,当氮素浓度为500 mg·L-1时,两种氮素形态根系生物量均较低,其它水平之间相差不大。根冠比随氮素浓度的增大呈降低趋势,当氮素浓度高于125 mg·L-1时根冠比变化较小。当氮素浓度为20 mg.L-1时,两种氮素形态之间根冠比没有明显差异,当氮素浓度大于20 mg·L-1时,以NO3--N做为氮源根冠比明显大于NH4+-N。     

条纹斑竹鲨养殖藻丛刷系统水质净化技术的应用

利用人工构建的藻丛刷(Algal Turf Scrubber,ATS)系统处理条纹斑竹鲨养殖用水,并对水中NO3--N、NO2--N、NH4+-N和PO43--P等水质指标进行监测,以确定藻丛刷系统对观赏鱼养殖用水水质的净化效果。试验为期60d,试验期间不换水。结果表明,整个试验期间,水中NO3--N含量维持在5.64~9.87mg/L范围内,NO2--N含量维持在0.03~0.07mg/L范围内,NH4+-N含量维持在0.03~0.07mg/L范围内,PO43--P含量维持在1.33~1.78mg/L范围内。由此可见,在合适的养殖密度和适当的投饵条件下,藻丛刷系统能够有效净化鲨鱼养殖用水水质,使其在不换水情况下维持在稳定范围内。     

上流式藻丛刷系统在观赏鱼养殖水体水质净化中的应用

利用人工构建的上流式藻丛刷系统(UAS)处理海水观赏鱼养殖用水,并对水中NO3--N、NO2--N、NH4+-N和PO43--P等水质指标进行测定,以确定UAS对观赏鱼养殖用水水质的净化效果。结果表明,整个试验期间,水中NO3--N含量维持在11.12~19.91 mg/L范围内,NO2--N含量维持在0.001~0.002 mg/L范围内,NH4+-N含量维持在0.011~0.028 mg/L范围内,PO43--P含量维持在0.834~1.169 mg/L范围内。在适宜的养殖密度和适当的投饵条件下,UAS能够有效净化海水观赏鱼养殖用水水质,使各水化指标在不换水情况下维持在稳定范围内。     

NH4＋-N和NO3--N供应条件下水稻磷高效品种初选

为探讨在NH_4~+-N和NO_3~--N条件下不同水稻品种生物量、磷素含量及磷素累积量的差异。利用国际水稻所营养液培养方法,在相同浓度(40mg/L)NH_4~+-N和NO_3~--N条件下测定102个水稻品种苗期生物量和磷素吸收积累量的差异,并采用隶属函数法将评价指标进行标准化,基于磷效率综合值和分层聚类热图分析,进行水稻品种磷效率类型划分。在NH_4~+-N和NO_3~--N下,不同水稻品种的生物量和磷累积量差异性显著,变异系数分别在52.83%~69.54%和52.82%~73.82%。在NH_4~+-N和NO_3~--N培养下的主成分情况相同,主成分1由茎叶生物量、根系生物量、整株生物量、茎叶磷累积量、根系磷累积量和整株磷累积量决定,主要反映植株的生物量及磷素累积量;主成分2由不同器官的磷含量决定。综合水稻苗期磷素吸收累积统计分析方法,将茎叶生物量、根系生物量、整株生物量、茎叶磷累积量、根系磷累积量和整株磷累积量作为水稻苗期磷高效综合评价指标。初步认为‘2845’、‘中籼2503’、‘华瑞稻’、‘连粳7号’、‘德香4103’、‘甬优9号’、‘Ⅱ优602’、‘两优766’、‘盐粳11号’、‘丰两优80’和‘深两优1813’为2种氮素供应下的磷高效型品种/系。     

硝铵态氮不同配比对葡萄新梢生长和叶片光合特性的影响

【目的】研究硝态氮与铵态氮不同配比对赤霞珠葡萄新梢生长和叶片光合特性的影响,以期为葡萄园合理施用氮肥提供一定的理论依据。【方法】以欧亚种(Vitis vinifera)酿酒葡萄赤霞珠(Cabernet Sauvignon)为供试材料,采用盆栽试验,在根系施用不同配比的硝态氮和铵态氮(NO_3~--N/NH_4~+-N分别为100:0,75:25,50:50和0:100,供氮(N)总量保持一致,均为9.45g/株),分析硝铵态氮不同配比对葡萄新梢生长和叶片光合特性的影响。【结果】与NO_3~--N/NH_4~+-N分别为100:0,0:100处理相比,NO_3~--N/NH_4~+-N分别为75:25,50:50的处理总体上均明显提高了赤霞珠葡萄的新梢长度、节间长度、节间粗度和叶面积平均增长量,增加了叶片中叶绿素、游离氨基酸和可溶性蛋白质的含量。无论是在坐果期还是果实转色期,与NO_3~--N/NH_4~+-N分别为100:0和0:100处理相比,NO_3~--N/NH_4~+-N分别为75:25和50:50的处理使叶片光系统Ⅱ(PSⅡ)的最大光合效率(Fv/Fm)、实际光合效率(ΦPSⅡ)、光化学淬灭(qP)提高,非光化学淬灭(NPQ)降低。NO_3~--N/NH_4~+-N分别为75:25和50:50处理葡萄叶片的净光合速率(P_n)、胞间CO_2浓度(Ci)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)总体显著高于NO_3~--N/NH_4~+-N分别为100:0和0:100处理。【结论】NO_3~--N与NH_4~+-N配施能促进赤霞珠葡萄新梢和叶片的生长,提高葡萄叶片光合特性,其中NO_3~--N/NH_4~+-N为75:25处理的效果较优。     

土壤类型和添加有机物料对铵态氮回收的影响

【目的】探讨NH4+-N回收率在不同因素下的变化规律。【方法】以黄土高原从北向南不同地区的典型土壤类型为对象,采用Bremner浸取法,研究了土壤类型、植被类型、施肥模式及添加有机物料对铵态氮回收率的影响。【结果】不同类型土壤及不同类型植被间NH4+-N回收率存在极显著差异(P<0.01)。黄土正常新成土的NH4+-N回收率最高(88.8%),极显著大于其他土壤,土垫旱耕人为土的NH4+-N回收率最低(81.0%),简育干润均腐土和干润砂质新成土介于二者之间;不同类型植被间,林地土壤的NH4+-N回收率(91.0%)极显著高于其他类型植被土壤,其他类型植被土壤的NH4+-N回收率表现为农田(85.5%)>裸地(83.8%)>草地(83.6%),但三者之间差异不显著。添加有机物料后,土壤NH4+-N回收率极显著增加(P<0.01),不添加有机物料对照土壤的NH4+-N回收率为84.3%,添加长毛草和苜蓿后的NH4+-N回收率分别为86.6%和85.9%。长期施肥对土壤NH4+-N的回收率无显著影响(P=0.436 5>0.05)。【结论】NH4+-N回收率与粘粒含量呈弱负相关,与有机质含量呈正相关,粘土矿物对NH4+-N的固定是土壤铵态氮回收率降低的主要原因。     

刺桐生物炭对水中氨氮和磷的吸附

本研究以园林绿化废弃物刺桐为原料,在不同的热解温度下（300、500、700 ℃）制备生物炭,用动力学方程和等温吸附方程分别拟合生物炭对氨氮和磷的吸附性能。等温吸附方程拟合结果表明：生物炭对水中氨氮和磷的吸附量均随着氨氮和磷的初始浓度的增加而增大,且均能较好地拟合Langmuir吸附方程,且BC500吸附效果最好;动力学方程拟合结果表明：不同热解温度下得到的生物炭对氨氮和磷的吸附速率较快的过程分别发生在最初的300 min和60 min内,且均能较好地拟合准二级动力学方程;此外,生物炭对不同初始pH下对氨氮和磷溶液的吸附效果分别为pH7 > pH11 > pH3和pH11 > pH7 > pH3。     

木炭和活性炭对沼液中氨态氮、总磷和化学需氧量的吸附效果

为木炭运用于沼液吸附处理及循环利用提供理论依据,在沼液中加入木炭与活性炭进行静态吸附试验,分析木炭对沼液中氨态氮(NH4+-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)的吸附效果。结果表明:木炭对沼液中高浓度的NH4+-N、TP和COD均有一定的吸附作用,其吸附容量分别为2.19mg/g、0.5mg/g和18mg/g;活性炭对NH4+-N的吸附效果比木炭好,其饱和吸附容量是木炭的1.73倍;木炭与活性炭对沼液中TP和COD的吸附效果相差不大;木炭可以作为吸附材料处理沼液中的NH4+-N、TP及COD。     

生物炭基尿素对芹菜产量、品质及土壤硝态氮含量的影响

采用田间小区试验,研究3种不同方法:熔融高压(YA)、水溶浸泡(PAO)、直接混合(HUN)制备的生物炭基尿素及包衣尿素(SU)对芹菜产量、品质、土壤中硝态氮含量的影响。结果表明:与施用普通尿素相比,3种生物炭基尿素和包衣尿素都显著提高芹菜产量,依次顺序为:水溶浸泡> 熔融高压> 直接混合> 包衣尿素,分别增加18.66%、14.90%、10.85%和6.73%;芹菜硝酸盐含量分别降低48.24%、44.93%、31.73%、29.20%;而3种方法制备炭基氮肥芹菜Vc含量提高7.21%~37.02%;包衣尿素和3种生物炭基尿素氮肥利用率分别提高4.71%、9.94%、11.10%和6.93%;同时,生物炭基氮肥能明显减少硝态氮向土壤深层渗漏,减轻氮素淋失和对地下水污染风险。     

洱海近岸菜地不同土壤发生层的NH4+-N吸附解吸特征

采用等温吸附-解吸试验研究了洱海近岸菜地不同土壤发生层(耕作层A、犁底层P、潴育层W和潜育层G)NH_4~+-N的吸附解吸特征,并分析了吸附-解吸参数与土壤基本理化性质的关系,旨在为洱海近岸菜地不同土壤发生层氮素通过浅层地下水向洱海水体扩散通量的确定提供重要参数。结果表明:不同土壤发生层NH_4~+-N的等温吸附-解吸特征分别符合Langmuir模型和一元线性方程,而且不同土壤发生层NH_4~+-N的吸附-解吸过程具有不可逆性,解吸存在滞后性;不同土壤发生层NH_4~+-N的饱和吸附量(Q0)为435.597~982.757 mg·kg~(-1),NH_4~+-N平衡浓度(ENC0)为0.370~0.661 mg·L~(-1),解吸速率(K3)为0.281~0.729。土壤对NH_4~+-N的吸附能力为A层P层W层G层,而解吸能力与此相反。土壤中粉粒、黏粒含量和砂粒级微团聚体与Q0、最大缓冲容量(MBC)、ENC0呈正相关关系,与K3呈负相关关系。Q0、MBC、ENC0与不同土壤发生层OM、TN和NH_4~+-N呈正相关关系,与总铁、总锰和pH呈负相关关系,而K3有相反的变化。     

黄土高原旱地夏季休闲期土壤硝态氮淋溶与降水年型间的关系

【目的】冬小麦-夏休闲是旱地重要的轮作模式之一,随着氮肥用量的增加,一季小麦收获后土壤中残留的硝态氮含量不断增加,夏季休闲期间集中降水的特点是否会导致硝态氮淋溶损失,这一问题值得关注。【方法】连续3年(2013—2015年)采集黄土高原南部长武和杨凌两地夏季休闲前后0—200 cm土壤剖面样品,测定土壤硝态氮含量,研究不同降水年和不同施氮量下黄土高原旱地夏季休闲期间土壤剖面硝态氮累积及淋溶特性。【结果】小麦收获后,长武0—200 cm土壤剖面硝态氮累积量在97—328 kg·hm~(-2),平均193 kg·hm~(-2);杨凌施氮量为120kg N·hm~(-2)及240 kg N·hm~(-2)时,土壤剖面硝态氮累积量分别为156 kg·hm~(-2)及366 kg·hm~(-2),增加施氮量土壤剖面累积硝态氮量显著增加。不同降水年夏季休闲前后硝态氮在土壤剖面的淋溶与降水量密切相关,长武降水量高的丰水年2013年(296 mm)休闲前位于40—60 cm深度的硝态氮累积峰在休闲后到达80 cm以下,淋溶作用明显。而降水量少的欠水年2014年(157 mm)休闲后土壤剖面未发生硝态氮的淋溶。降水量一般的平水年2015年(200mm)休闲后在0—100 cm土壤剖面会发生硝态氮向下淋溶,但是迁移深度不大。在降水量高的2013年夏季休闲后100—200 cm土壤剖面增加的硝态氮累积量是0—100 cm的2.5倍,而2014年夏季休闲后土壤剖面增加的硝态氮累积量主要出现在0—100 cm土壤剖面。杨凌2013年试验期间降水量低(仅220 mm,属欠水年),休闲后两个施氮处理的土壤剖面硝态氮累积峰甚至出现轻微上移;同为欠水年,2015年降水量有所增加(288 mm),休闲后0—100 cm土壤剖面中发生硝态氮下移达到20—40 cm。而降水量更高的2014年(346 mm,平水年),休闲后土壤剖面中硝态氮累积峰较休闲前下移了60—80 cm。相比休闲前,降水量低的2013年夏季休闲后土壤剖面增加的硝态氮累积量主要出现在0—100 cm土壤剖面,淋溶作用弱。而降水量高的2014年施氮处理100—200 cm土层硝态氮的累积增加量显著高于0—100 cm土层,其中施氮240 kg N·hm~(-2)处理0—100 cm土壤剖面硝态氮累积量显著下降,有大量硝态氮被淋溶到100—200 cm土层。【结论】黄土高原旱地小麦收获后0—200 cm土壤剖面硝态氮累积量高。夏季休闲期间降水量是影响黄土高原旱地土壤剖面硝态氮淋溶的关键因素,降水量高的年份土壤剖面硝态氮淋溶作用明显。夏季休闲期间长武遇上丰水年土壤中硝态氮淋溶风险大,而杨凌遇上平水年就会出现硝态氮淋溶风险。     

控释尿素对水稻生理特性、氮肥利用率及土壤硝态氮含量的影响

为了探明控释尿素(CRU)提高氮肥利用率并减少土壤中硝态氮累积的作用机理,通过田间试验,研究了控释尿素对水稻氮代谢关键酶活性、氮肥利用率及土壤硝态氮含量的影响。结果表明,控释尿素能显著提高齐穗期和乳熟期叶片中的硝酸还原酶活性,特别是乳熟期最为明显;能显著增强水稻叶片谷氨酰胺合成酶和谷氨酰胺转化酶活性,且增强作用可持续到蜡熟期,其增强效果在齐穗期最为明显;还能显著提高乳熟期和蜡熟期叶片的蛋白水解酶活性。其中,以处理4(CRU60%+PU40%)最为明显。控释尿素还能显著增强籽粒中的谷氨酰胺合成酶和谷氨酰胺转化酶活性活性,并能显著提高水稻的产量及氮肥利用率,也是以处理4增强效果最为明显。控释尿素还明显增加了蛋白质的含量,在一定程度上改善了稻米品质。同时,控释尿素还可明显降低水稻土壤中硝态氮的含量,减少硝态氮向土壤深层渗漏数量,以减轻对地下水污染风险。     

C 2H 5N 4- C 6H 3N 3O-7氢键相互作用的理论研究

运用密度泛函理论方法,在B3LYP/6-311++G**水平上对4-氨基-1,2,4-三唑阳离子(AT)和2,4,6-三硝基苯酚阴离子(PA)形成的氢键二聚体进行理论计算研究.计算得到4种稳定结构的氢键复合物及最稳定异构体D1的振动频率、电子吸收光谱与热力学性质.结果表明,氢键复合物中存在较强的N—H…O与C—H…O红移氢键.经过基组重叠误差和零点振动能校正后,D1的氢键相互作用能为-30.71kJ/mol.热力学计算显示,在298.15K和标准状态下,D1气态氢键复合物分子的形成过程是放热、熵减小的非自发过程,但在低温下能自发进行.D1分子的标准摩尔生成焓和标准摩尔生成自由能分别为98.7,474.4kJ/mol.