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。     

反硝化技术对模拟养殖池塘修复的研究

浙江奉化市池塘的底泥经过反复培养、驯化,从中筛选、分离出反硝化细菌,在模拟实验条件下,研究其对不同浓度的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的去除情况,讨论反硝化菌种的生长情况。结果表明,在初始浓度为1、25、50mg·L^-1的硝酸盐氮和亚硝酸盐氮模拟池塘中,随着实验的进行,对污染物的去除效果逐渐提高。其中在1mg·L^-1的浓度组中,3d内硝酸盐氮和亚硝酸盐氮去除率就分别达到了95．8％和90．2％;在25mg·L^-1的浓度组中,第6d硝酸盐氮和亚硝酸盐的去除率分别为93．8％和87．8％;在50mg·L^-1的浓度组中,第6d硝酸盐氮和亚硝酸盐的去除率分别为89．7％和78．7％。此外,反硝化菌对硝酸盐氮的去除效果略优于亚硝酸盐氮,而且硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的浓度越低,对其去除效果越好,达到稳定状态的时间越短。在模拟池塘中,菌种的生长情况与硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的浓度呈负相关,即污染物的浓度越高反硝化菌的生长情况越差。对反硝化菌的生态影响因子研究表明,其反硝化最适宜的pH值为6～7,温度为25～35℃;而且在同一pH值和温度条件下,硝酸盐氮和亚硝酸盐氮浓度越低,反硝化菌对其去除效果越好。     

人工湿地高效好氧反硝化菌的分离鉴定及反硝化特性研究

从增氧型复合垂直流人工湿地中采集样品,利用间歇曝气法富集好氧反硝化菌,并进行分离纯化,共得到10株好氧反硝化菌。其中编号为B13的菌株在初始硝态氮含量为277.23mg·L-1、碳氮比为5的条件下,24h的硝态氮去除率达92.80%,亚硝态氮积累只有12.57mg·L-1,脱氮速率达到20.58mg·L-·1h-1。16S rDNA序列分析表明,该菌与Pseudomonas stutzeri同源性达100%。选用四因素三水平L（934）正交试验表设计实验,通过测定对硝态氮去除能力和亚硝态氮的积累量,研究碳源、碳氮比（C/N）、pH以及溶解氧含量（DO）4种不同因素对B13号菌株好氧反硝化性能的影响。结果表明,该菌株对硝态氮的去除率最大可达99.88%,几乎没有亚硝态氮积累。对硝态氮去除率影响最大的因素为碳氮比,其次为pH,溶解氧含量和碳源。对应的最优条件是碳源为葡萄糖,碳氮比为10,pH为9,溶解氧含量为1.84～3.57mg·L-1。     

硫自养反硝化对含盐水体脱氮及其动力学模型

以闭合循环养殖系统去除硝酸盐为目的,研究了填料床硫自养反硝化反应器对含盐水体的NO₃^--N去除效果及动力学特性。结果表明,反应器对NO₃^--N浓度为22.5～368 mg/L的含盐水体具有良好的反硝化性能。（29±1）℃条件下,进水NO₃^--N负荷0.052～1.088 kg/(m³·d)为最适进水负荷范围,NO₃^--N去除率大于95%,出水NO2--N浓度小于1 mg/L。进水NO₃^--N负荷2.171 kg/(m³·d)时,达到最大NO₃^--N体积负荷去除率,为1.65 kg/(m³·d)。动力学研究结果表明反应器填料表面生物膜对污染物NO₃^--N的去除呈半级反应速率关系,反应器单位体积半级动力学常数K^1/2v为7.84～ 8.5 mg^1/2/(L^1/2·h)。建立的动力学模型采用该值的计算结果可以预测出水NO₃^--N的浓度,预测值与实际值采用统计软件SAS 8.0做方差分析表明,Pr＞F值分别为0.9732和 0.8845,模型预测值与实际值无显著性差异。     

一株根际好氧反硝化菌的筛选及其反硝化条件研究

为丰富好氧反硝化菌株种类,本文从不同环境样品中富集筛选好氧反硝化细菌,最终得到一株高效根际菌株RWX31,其在初始NO3--N浓度140 mg/L时24 h去除率为82％,并在好氧条件下可进行反硝化作用产生N2O.通过单因素试验研究该菌株进行反硝化作用的条件和特性,结果表明,菌株RWX31最适培养基条件分别为:以柠檬酸钠为碳源,接种量为1％,Mg2+浓度为0.05 g/L,反硝化初始氮源中NO2--N比例为0.最适培养条件为:温度28℃～32℃,pH为7.0～7.5,C/N为8～ 12,DO浓度约6.5 ～ 7.0 mg/L.在这些培养条件下菌株NO3--N去除率可增至90％以上.菌株RWX31的NO3--N去除能力高于以往报道的反硝化菌株,是一株具有实际应用价值和潜力的菌株.     

好氧反硝化菌的分离及其在土壤氮素转化过程中的作用

在土壤厌氧条件下发生的生物反硝化作用是影响作物对土壤氮素利用率和影响环境质量的重要氮素转化过程.本研究从土壤中分离到在好氧条件下也能进行反硝化的3株细菌.其中1株为严格好氧的异养菌,编号为AD26.另外2株为兼性菌,分别为AD7和AD60.根据其形态和生理生化特征初步鉴定为假单胞菌属（Pseudomonas sp.）.在好氧培养的液体培养基中AD26和AD7在24h内能通过反硝化作用使硝态氮表观损失率分别达到21%和18%.而在好氧的土壤培养中,二个菌株在3 d内能使土壤中硝态氮表观损失率达到56%,同时少有反硝化中间产物的积累.因此,在农业生产中不应忽视在好氧条件下的生物反硝化作用.     

反硝化脱氮除磷-侧流磷回收工艺效能

为了调查反硝化同步脱氮除磷-侧流磷回收新工艺的工艺效能,该试验在该工艺稳定运行条件下评价其污染物(化学需氧量、总氮、NH+4-N和PO3-4-P)去除能力和磷回收能力。结果表明:当进水中化学需氧量、总氮、NH+4-N和PO3-4-P的质量浓度为239.2~259.5、39.6~43.8、38.2~41.8和8.72~11.40 mg/L,出水中相应的质量浓度分别为15.2~21.6、8.5~9.6、3.6~4.7和0.31~0.49 mg/L,满足国家《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准;COD主要在厌氧池被去除,NH+4-N主要在好氧硝化池中去除;污水中磷的去除主要由诱导结晶磷回收和生物除磷两部分组成;整个工艺中,磷去除效率为95.9%,其中诱导结晶磷去除率占总去除效率的71.5%,表明该工艺具有较大磷回收潜力。此外,后置曝气池可对出水中COD、NH+4-N和PO3-4-P浓度起着把关作用,有助于提高出水水质。     

NaCl浓度对SBBR同步脱氮及N2O释放的影响

盐度是影响生物脱氮过程的重要因素。盐度增加会导致生物硝化和反硝化过程中N_2O的产生并释放。该文以添加NaCl的生活污水为研究对象,采用固定填料序批式生物膜反应器(sequencing batch biofilm reactor,SBBR),考察了不同NaCl浓度(0、5、10、15和20g/L)对SBBR脱氮性能及N_2O释放的影响。结果表明,试验NaCl浓度范围内,SBBR出水COD稳定在40～60mg/L。硝化过程NO_2~-/NO_3~-随NaCl浓度增加而增加。NaCl浓度≤10g/L时,NH_4~+-N去除率大于95%,N_2O产率由4.08%(NaCl浓度为0)增至6.72%(NaCl浓度为10 g/L)。NaCl浓度为20 g/L时,驯化后SBBR内平均NH_4~+-N去除率为70%,平均N_2O产率为13.60%。无添加NaCl时,N_2O主要产生于硝化阶段的AOB好氧反硝化过程,SBBR内缺氧区有助于减少N_2O释放;高NaCl浓度条件下,N_2O主要产生于AOB好氧反硝化过程和内源同步反硝化过程,高盐度加剧内源反硝化阶段NO_2~-和N_2O之间电子竞争,抑制N_2O还原,其活性抑制性能与电子受体和初始C/N有关。与硝态氮还原速率和亚硝态氮还原速率相比,氧化亚氮还原速率受NaCl抑制最为明显,是导致高盐度条件下N_2O释放量增加的重要因素。     

脱氮功能菌去除市政废水中氮素的研究

为了探讨实验室筛选获得的氨氧化细菌CM-NR014和反硝化细菌CM-NRD3联合去除市政废水中氮素的应用价值,采用了两级A／O工艺进行菌株去除废水中氮素的小试实验,最后将菌株用于废水脱氮工程中。结果表明,脱氮功能菌实现了短程硝化-反硝化,氨氮去除率在98％以上,总氮去除率在75％以上,COD（化学需氧量）去除率大于90％,出水各项指标均低于城镇污水处理厂污染物排放一级（A）标准。脱氮功能菌在去除市政废水中氮素方面有很高的应用价值,可用于城镇污水处理厂提标改造等。     

生物法脱除好氧出水中的亚硝态氮

从溶解氧、温度、水力停留时间、pH值、C／N五个方面对一株好氧反硝化菌脱除生活污水处理过程中好氧出水中亚硝态氮的效果进行了研究讨论。从实验数据得出，当DO为2．5．温度为30℃，HRT为7h，pH为8，C／N比为6时，出水中亚硝态氮含量达到最低值。     

潇河流域水体氮素分布特征及其与溶解氧的关系

从潇河流域选取15个采样点,研究了水体中3种形态的氮素——氨氮、硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的分布特征及其与溶解氧的关系。结果表明,潇河流域水体氮素以亚硝酸盐氮含量最高,除水源保护区为地表水环境质量标准(GB3838—2002)的Ⅰ类水质,其余均为Ⅳ类水质,与潇河晋中段和白马河寿阳段两岸排放的工业废水及城镇生活污水有关;在河口交汇处和河道坡度突变处,水体氮素含量有明显变化;3种形态的氮素在不同程度上受水体溶解氧含量影响:所有采样点的氨氮和亚硝盐氮含量随着溶解氧的增大而减少,受氨氮的影响,3,4,7,9,12号样点的硝酸盐氮含量随溶解氧增大而减少,其余采样点的硝酸盐氮含量随溶解氧增大而增大;通过线性回归分析可知,只有亚硝酸盐氮含量和溶解呈显著相关。     

宁波南沙港养殖水域沉积物-水界面氮磷营养盐的扩散通量

在2007年1月—2007年11月分4个航次对宁波南沙港养殖水域上覆水和表层沉积物间隙水中的溶解无机氮（DIN）和活性磷酸盐（PO4^3--P）浓度进行了现场调查,并应用Fick第一定理对该养殖水域沉积物-水界面DIN和PO4^3--P的扩散通量进行了估算。结果表明,南沙港养殖水域上覆水中NH4^＋-N、NO3^--N、NO2^--N和PO4^3--P的浓度变化范围分别为1.07～11.73、0.01～121.43、0.06～3.79μmol·L^-1和0.42～4.16μmol·L^-1;间隙水中NH4^＋-N、NO3^--N、NO2^--N和PO4^3--P浓度年变化范围分别为24.00～219.51、4.02～1250.41、0.45～8.70μmol·L^-1和3.41～41.87μmol·L^-1;DIN和PO4^3--P的扩散通量平均值分别为1520.73μmol·m^-2·d^-1和22.33μmol·m^-2·d-^1,扩散方向总体表现为从沉积物向上覆水扩散,每年向养殖系统中输入的DIN和PO4^3--P量分别约为9.87t和0.32t,表明沉积物是南沙港养殖水域水体氮磷营养盐,尤其是DIN的重要的输入源。     

Effect of Water Bicarbonate Concentration,pH and the Presence,or Not,of a Nitrification Inhibitor in the Nitrification Process

Ammonium (NH₄⁺) is an important nitrogen (N) source for plant growth. Nevertheless, NH₄⁺–N can be oxidized to nitrate (NO₃^?) by nitrification and then nitrate and nitrite can be leached into groundwater. The aims of this study were to investigate the effect of the water bicarbonate concentration, pH, and the presence, or not, of a nitrification inhibitor, on the nitrification process. Six treatments were established, changing the pH and the bicarbonate concentration, with or without the nitrification inhibitor. The results showed that an active nitrification process occurred in treatments with high pHs (8 and 7) and with no nitrification inhibitors. This causes an increase in the nitrate and nitrite concentration in the substrate. The use of N–NH₄⁺ fertilizers joint to a nitrification inhibitor, especially in nutritive solutions with a high concentration of bicarbonate and a pH of 8 and 7, decreases nitrate and nitrite accumulation in substrate which can prevent nitrate and nitrite leaching.     

局部根区灌溉水氮耦合对设施黄瓜生长及土壤中硝态氮分布的影响

通过对设施黄瓜进行灌水量、灌溉方式、水氮根区位置的不同耦合,研究了局部根区灌溉下不同水氮耦合措施对设施黄瓜生长、土壤中硝态氮分布及累积的影响.结果表明,灌水量、灌溉方式、水氮根区供应位置对黄瓜地上部生物量及产量存在着不同的交互作用.亏缺灌溉量处理的地上部生物量及产量均低于相应灌溉方式下的正常水量处理.相同灌溉量处理条件下,交替根区灌溉的黄瓜生物量与产量显著高于两侧均水均氮处理,以正常交替水氮异区处理黄瓜地上部生物量及果实产量最大,分别达到1 143kg/hm2(干重)和1.75×105 kg/hm2(鲜重);而固定根区灌溉下,尤其在水氮异区条件下,生物量与产量则下降.在亏缺灌溉量下,交替根区灌溉处理的黄瓜生物量以及产量与常规充足灌溉处理没有显著差异.在正常灌溉量条件下,通过对局部根区灌溉下不同水氮耦合对土壤中硝态氮分布的分析表明,施氮是造成土壤中硝态氮积累的原因,土壤水分的垂向运动是影响硝态氮向下淋洗的一个主要因子.固定水氮同区、交替水氮同区处理硝态氮向下淋洗较强,水氮异区处理硝态氮向下淋洗相对较弱.交替水氮异区处理氮素主要累积在0-110 cm土层,深层累积量显著低于其他水氮耦合处理.综合黄瓜生长、土壤硝态氮淋洗等因素考虑,交替水氮异区处理是最佳的水氮耦合处理方式.     

水氮互作对冷凉区域稻田氮素特征的影响

[目的]研究寒地稻田不同水肥管理模式下的土壤供氮特征,为筛选环境友好型寒地稻作灌溉施肥模式提供支撑。[方法]在大田试验条件下,设置间歇灌溉、淹灌2种水分管理模式及4个供氮水平(0,75,105,135kg/hm~2),以龙庆稻2号为材料,研究水肥互作模式对水稻产量、土壤供氮特征及氮素利用率的影响。[结果]灌溉模式和供氮水平对水稻产量、地上部氮素积累量、水稻氮素利用率均有显著(p0.05)或极显著影响(p0.01)。间歇灌溉模式下,增加氮肥施用量有利于提高单位面积水稻有效穗数、籽粒产量、生物产量、籽粒氮素累积量,均以施氮105kg/hm~2处理最高;水肥互作对氮素利用率影响明显,水稻的氮肥利用率在21.4%~59.1%;氮肥生理利用率、氮肥农学效率及氮肥偏生产力均随着施氮量的提高而降低,施氮量75kg/hm~2处理的氮素吸收利用各项指标均高于其他处理。相关分析表明,水肥因素是影响氮素积累及氮素吸收利用效率的重要因子。[结论]综合考虑水稻产量及氮素利用率的矛盾,间歇灌溉配合适宜减氮模式应予以高度重视。     

不同覆盖旱作水稻对后茬大麦生长和土壤氮素的影响

通过田间试验研究水稻不同覆盖旱作栽培方式对后茬大麦生长及土壤氮素动态变化的影响。结果表明，盖草处理后茬大麦表层土壤硝态氮含量最高，而土壤铵态氮含量由高到低依次为：水作〉盖草〉覆膜〉裸露，且硝态氮、铵态氮从表层（0～20cm）到底层（60～80cm）依次降低。具有明显的层次性。各处理都表现出0～40cm土层氮素表观盈余，水作、盖草和裸露处理后茬分别比覆膜处理后茬高40．5％，39．5％和36．1％。大麦籽粒产量以盖草处理后茬摄高，分别比水作后茬和裸露后茬增加837kg／hm^2和251kg／hm^2。后茬大麦各生育阶段对氮素的累积吸收量均以前茬盖草早作处理最高。覆膜、盖草和裸露旱作水稻后茬大麦的氮肥利用率分别比水作稻后茬大麦高16．1％，17．5％和13．8％。土壤氮素转化和大麦产量均表明，半腐解秸秆覆盖旱作水稻-大麦轮作是一种较合理的种植模式。     

天津近郊地区淡水养殖水体的表层水及沉积物中典型抗生素的残留分析

利用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱联用技术（SPE-HPLC-MS/MS）分析了天津近郊养殖水体的表层水及沉积物中喹诺酮类、四环素类及磺胺类3类共18种抗生素的残留,同时考察3类抗生素在不同季节的变化分布特征。结果表明,在淡水养殖水体的表层水中环丙沙星、恩诺沙星和土霉素等检出率较高,浓度范围在10.5～26.8μg·L-1之间;相对地,在养殖水体的沉积物中磺胺甲基异噁唑、磺胺甲噻二唑、磺胺二甲氧嘧啶、诺氟沙星的检出率较高,浓度范围在1.5～30.1μg·kg-1之间。研究同时发现,冬季3类抗生素在表层水和沉积物中的检出率和检出浓度普遍高于夏季。说明在我国部分淡水养殖地区的养殖水体中已经有一定量的磺胺类和喹诺酮类抗生素的残留,并可能威胁到水生生物的安全,进一步对人体健康产生危害,因此应加强对淡水养殖环境中抗生素残留的监测与管理。     

水氮互作对冬小麦耗水特性和氮素利用的影响

为了探讨河南省豫北地区水氮互作下冬小麦耗水特性、植株氮素积累和氮素利用率等指标的变化特征,结合当地冬小麦灌溉施肥制度设置水氮两因素裂区试验,水分为主区,氮素为副区,设置3个灌溉水平:W0(返青后不灌水)、W1(返青后灌拔节水)和W2(返青后灌拔节水和灌浆水);在每个灌溉水平下设置3个施氮水平:N0(不施氮)、N1(150kg/hm~2)和N2(225kg/hm~2),每次灌水量75mm。结果表明:随着施氮量的增加,冬小麦生育前期的阶段耗水量、日耗水强度和生育后期的耗水模系数增加。随着灌溉的增加,N0的氮收获指数高于施氮处理,施氮提高了植株氮素积累量和籽粒含氮量,且N1的氮吸收率高于N2。在相同施氮量下,灌水有利于提高氮肥生产率和小麦的籽粒产量。水分对籽粒产量和氮素利用率的贡献率高于氮素,氮素对水分利用效率贡献率较高。在干旱胁迫初期可通过施氮来提高土壤贮水的利用率。灌水可以补偿因施氮量不足导致的籽粒产量降低,而施氮过多对灌水的补偿效应较小。本地区冬小麦灌溉施肥制度为冬灌返青后灌拔节水和灌浆水,施氮为150kg/hm~2时,籽粒产量最高,水分利用效率较高,植株氮素积累量、氮吸收效率和氮肥生产率相对较优,可供实际生产中参考。