复合井修复地下水硝酸盐污染的效果

为探寻更适用于农田周边硝酸盐污染地下水的原位生物修复技术,该研究构建了A、B、C3套试验装置,分别刻画管井(A)、大口井与管井组成的复合井(B、C)。基于3套物理试验模型,定量对比分析了管井与复合井修复地下水硝酸盐污染的效果。结果表明:受水力停留时间的影响,相同流速条件下,A、B、C三套修复系统的硝酸盐负荷分别介于75～100、100～125、125～150 mg/L之间;在允许硝酸盐负荷范围内,去除率均可达到95%以上,且不会出现亚硝酸盐累积及氨氮超标现象,表明了复合井修复系统的可行性,可以实现地下水开采与修复同步进行,提高了地下水水源地供水安全保证率。     

不同水分对砂壤土初级氮转化速率的影响

为探讨黑龙江省半干旱地区土壤初级氮转化速率对水分含量变化的响应,以深入认识不同水分条件下土壤中氮素的产生、消耗和损失过程,为农田土壤合理施用氮肥提供科学依据,以该地区的农田砂壤土为对象,利用;N同位素双标记技术结合FLUAZ数值优化模型开展室内培养试验,研究60%WHC(田间最大持水量)、100%WHC和淹水条件下土壤初级氮转化速率。结果表明:60%WHC水分条件下土壤初级氮矿化速率、初级氮固定速率、初级硝化速率和初级反硝化速率分别为1.87、1.16、2.84 mg·kg¹·d¹和0.01 mg·kg¹·d¹,水分含量增加至100%WHC对土壤初级氮转化速率没有显著影响。淹水后土壤初级氮矿化速率和初级氮固定速率分别增加至2.45 mg·kg¹·d¹和2.15 mg·kg¹·d¹,初级硝化速率降低至1.13 mg·kg¹·d¹,初级反硝化速率增加至0.65 mg·kg¹·d¹,与60%WHC处理差异显著。60%WHC和100%WHC处理土壤初级硝化速率与初级铵态氮固定速率比值(gn/ia)以及初级氮矿化速率与初级氮固定速率比值(gm/gi)都大于1,而淹水处理的gn/ia值小于1(0.55),gm/gi值接近1(1.14)。非饱和水分条件下,砂壤土的氮素供应和固持能力较低,容易发生硝态氮的积累和淋溶损失。砂壤土淹水后促进了反硝化作用的发生,但氮矿化和固定过程紧密偶联,提高了土壤氮的供应和周转能力;同时硝化作用受到抑制,减少了硝态氮淋溶损失的风险。     

土壤反硝化产物N2O/N2化学计量比例研究进展

反硝化作用是土壤氮循环中最重要的活性氮移除途径之一。在这一过程中，硝态氮被还原为气态氮素氧化亚氮（N₂O）或氮气（N₂）等离开土壤进入大气，而其气态产物N₂O/N₂化学计量比是土壤反硝化研究的热点和难点，合理调控N₂O/N₂是减少农业源温室气体排放的重要途径。在土壤环境中，反硝化产物比受多种因素的影响，硝态氮、O₂含量和Cu离子有效性是介导产物比变化的关键影响因子，而电子供体量、pH、水分为一般影响因子。这些因素既可以通过影响反硝化酶活、反硝化微生物丰度和群落结构等直接作用于反硝化过程，也可以通过改变反硝化发生的土壤微环境间接影响反硝化产物比。本文综述了近年来土壤反硝化气态产物N₂O/N₂控制因素的相关进展，并讨论了其对不同影响因素变化的响应机理，以期为后续相关研究提供思路和背景。     

一株异养硝化菌的筛选鉴定及其在农村养殖废水处理中的应用

【目的】针对养殖废水中的高浓度 NH4+-N 难处理的问题，从湖泊底泥中分离筛选出 1 株异养硝化细菌，并鉴定。【方法】对筛选菌株进行革兰氏染色、扫描电镜观察、菌株鉴定。16SrDNA 测序结果在 Blast 数据库进行同源性分析并构建系统发育树；研究不同氮源下，该菌株的异养硝化和好氧反硝化性能以及通过不同菌液接种量、碳源、初始 pH、温度、C/N、初始 NH4+-N 浓度为环境因素研究其脱氮特性；将该菌株投加到实际农村养猪废水中，评价其应用能力。【结果】筛选得到的菌株异养硝化菌株，鉴定为不动杆菌（Acinetobacter sp），命名为 L-1；单因素试验结果表明：菌株 L-1 在接种比例 2%、碳源为柠檬酸钠、pH 值 6~9、温度 20~30℃、C/N10~20、NH4+-N 初始浓度 50 mg/L 条件下异养硝化效果最好；在实际养猪废水中投加 L-1 进行脱氮，在96 h 时，其中 1 000 mg/L 的 NH4+-N 废水降至 298.46 mg/L，去除率达 70.15%，对比空白对照 NH4+-N 去除率提高 45.78%，其中 NO3--N 和 NO2--N 浓度均在下降。【结论】菌株 L-1 具有异养硝化和好氧反硝化能力，在异养硝化菌处理养猪废水研究方面具有一定的参考价值。     

褐煤的碳缓释特征及其对池塘底泥脱氮作用的影响

厌氧氨氧化和反硝化作用是底泥生物脱氮的主要过程，碳源是调控厌氧氨氧化和反硝化作用的关键因子。本研究以褐煤为对象，对褐煤的静态碳释情况及其对池塘底泥中脱氮作用的影响进行了研究。结果显示，褐煤在室温条件下的碳释放规律符合二级动力学方程，具备作为反硝化碳源的可行性；在脱氮实验中，发现褐煤对底泥上覆水体中的亚硝酸盐氮(NNO₂^--N)的去除具有促进作用，NNO₂^--N的去除率随褐煤浓度的增加而升高，当褐煤质量浓度为40 g/L时，N\${\rm{O}}_2^ - $\-N去除率最高达99.61%，此时硝酸盐氮(NO₃^--N)的浓度也最低；同时发现，水体中氨氮(NH₄⁺-N)氧化的最适褐煤质量浓度为10 g/L，其去除率达99.39%；对底泥中的厌氧氨氧化菌群进行Illumina高通量测序发现，其中浮霉菌门占比最大(39.6%~71.8%)，优势菌属为Candidatus Brocadia (13.9%~35.8%)和Desulfovibrio (17.1%~34.8%)，添加褐煤组Candidatus Scalindua菌属比例高于未添加组；荧光定量PCR得出，随着褐煤质量浓度升高，底泥中的反硝化菌丰度呈增长趋势，而厌氧氨氧化菌丰度则低于无褐煤添加组，表明添加褐煤对底泥反硝化有促进作用，而对厌氧氨氧化有一定的抑制作用。研究表明，褐煤具备作为反硝化碳源的条件，可用于池塘养殖底泥脱氮作用。     

异养硝化―好氧反硝化细菌在海水养殖废水脱氮中的研究进展

异养硝化-好氧反硝化(heterotrophic nitrification-aerobic denitrification, HN-AD)脱氮技术可在好氧条件下同步实现硝化/反硝化过程，在海水养殖废水生物脱氮处理中具有显著的优势。文章梳理了海水环境中HN-AD菌的分离筛选研究，结合关键功能基因和酶系分析了HN-AD脱氮途径与机制，归纳了碳源、碳氮比、溶解氧、氮源、温度、pH以及新型污染物等主要环境因子对HN-AD菌脱氮效果的影响。今后需进一步通过常规和分子生物学手段获得高效脱氮菌株，借助多组学手段阐明脱氮途径机制，厘清环境因素影响HN-AD菌的分子生物机制以获得最优工艺参数。     

苏打盐碱化稻田土壤反硝化和氨挥发特征及主要影响因子

为阐明土壤盐碱化程度对氮素气态损失的影响，本研究通过随机采集30个不同盐碱化程度的稻田土壤（0~20 cm）样品，根据盐碱化程度将其划分为轻度（含盐量0.1%~0.3%，碱化度5%~15%）、中度（含盐量0.3%~0.5%，碱化度15%~30%）和重度（含盐量0.5%~0.7%，碱化度30%~45%）盐碱土3类，每个类别中依据最小归类样品数选取盐碱化程度接近的3个土样作为3次重复，进行实验室模拟培养分析，探究不同盐碱化土壤氮素反硝化和氨挥发动态变化特征及其主要影响因素。结果表明，随着土壤盐碱化程度的增加，氮素的反硝化作用显著降低，氨挥发作用显著增加，硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和脲酶活性显著降低（P＜0.05）。与轻度盐碱土相比，中度和重度盐碱土相同培养时间的氮素反硝化速率分别降低了18.9%和37.8%，累积反硝化氮量分别降低了13.7%和29.4%，氨挥发速率分别增加了30.8%和64.8%，累积氨挥发量分别增加了36.6%和59.4%。逐步回归分析表明，EC、ESP（碱化度）、CO₃^2-和TN是影响苏打盐碱地稻田土壤累积反硝化氮量的主要因素，EC、CO₃^2-和SOM（土壤有机质）是影响累积氨挥发量的主要因素。土壤盐碱化虽然抑制了氮素的反硝化作用，但是显著增强了氨挥发作用。     

稻田不同轮作休耕模式下土壤反硝化功能基因群落结构

为了探索不同轮作休耕种植模式下稻田土壤氮素及相关微生物群落结构的变化，采用乙炔抑制法测定土壤反硝化潜势，利用高通量测序手段分析反硝化微生物群落多样性和组成，以传统种植模式紫云英-早稻-晚稻（A）为对照，比较分析4种轮作休耕种植模式：紫云英-早稻-玉米||甘薯（B）、油菜-甘蔗||春大豆（C）、紫云英-春大豆-秋大豆（D）和休耕（E）的土壤理化性状、土壤反硝化潜势及相关微生物组成变化。结果显示：4种轮作休耕模式的土壤反硝化潜势显著低于传统轮作模式，有效减少了土壤氮素气态损失；4种轮作休耕模式的nirK和nirS功能基因群落结构存在显著差异，其中nirK基因群落结构受轮作休耕模式的影响小于nirS功能基因；与传统种植模式相比，休耕模式更有利于nirS功能基因α多样性的积累；从nirS和nirK基因群落物种相对丰度来看，轮作休耕模式的优势物种丰度高于传统轮作模式，其中紫云英-早稻-玉米||甘薯（B）和休耕（E）的菌属丰度相对较高。并且影响反硝化潜势的关键菌属是大豆根瘤菌Bradythizobium（r² = 0.85，P <0.05）和unclassified_p_Proteobacteria（r² = 0.88，P <0.05）；相关性分析及冗余分析发现，pH、有效磷、速效钾、硝态氮（NO₃^--N）与反硝化潜势呈显著相关，而影响nirK和nirS功能基因群落结构的重要影响因子是含水率。结果表明：稻田适当采用水旱、旱旱轮作及休耕模式，会改变土壤的淹水环境，影响反硝化功能基因群落结构，有助于抑制土壤氮素的气态流失，促进土壤肥力提高及土壤结构改良，其中“紫云英-早稻-玉米||甘薯”和“休耕”种植模式效果最佳。     

施肥处理对旱地红壤反硝化潜势的影响

为探究土壤反硝化潜势与施肥之间的关系，对长期定位试验地采用4种不同施肥处理：不施肥（CK）、施用氮磷钾肥（NPK）、施用有机肥（OM）、施用氮磷钾肥加有机肥（NPKOM），采用田间取样与实验室分析相结合的方法，测定了4种施肥处理下土壤的反硝化潜势，并结合土壤基本理化性质，比较分析不同施肥处理下土壤反硝化潜势的差异及其与环境因子之间的内在关系。结果显示：施用有机肥的土壤反硝化潜势最高，施用氮磷钾肥的土壤反硝化潜势最低。影响土壤反硝化潜势的主要因素有pH、有机质、全磷和速效磷。施用有机肥在提高土壤pH值的同时会提高土壤反硝化潜势，增加土壤N₂O的排放。氮磷钾肥会降低土壤的pH值导致土壤反硝化潜势降低。氮磷钾肥加有机肥混合施用提高土壤pH值的同时可以降低单施有机肥土壤反硝化潜势，并降低土壤N₂O的排放。