pH和碱度对生物硝化影响的探讨

生物脱氮是废水氮素污染控制的有效技术.本文剖析了pH对生物硝化的影响以及与碱度的关系,认为pH不仅影响硝化细菌的生长和代谢,也影响硝化基质和产物的有效性和毒性,可制约生物硝化反应器的效能.生物硝化系统的碱度主要由碳酸盐类组成.因为碳酸盐系统在pH 6.5～8.5时缓冲强度较弱,硝化过程中极易发生pH大幅度波动,操作中应予以高度关注.     

氨化-硝化复合菌剂对油枯有机肥氮氨化和硝化作用的影响

为了探讨在2种不同氨化-硝化复合菌剂作用下,油枯有机肥中有机氮在土壤中的氨化、硝化作用,以油枯商品有机肥为研究对象,通过室内温育培养法,研究添加氨化-硝化复合菌剂有机肥中有机氮在土壤中氨化和硝化过程。结果表明,添加氨化-硝化复合菌剂1和氨化-硝化复合菌剂2均可提高土壤氮的硝化速率(NNR),延长土壤硝化菌群的硝化活性;与未添加氨化-硝化复合菌剂油枯有机肥处理相比,培养60 d时添加氨化-硝化复合菌剂1、氨化-硝化复合菌剂2分别提高有机肥氮矿化后矿质氮累积量62.2 mg/kg和57.9 mg/kg;未添加氨化-硝化复合菌剂油枯有机肥中矿化出的矿质氮量占有机肥全氮量的比例为25.65%,添加氨化-硝化复合菌剂1、氨化-硝化复合菌剂2后,油枯有机肥中矿化出的矿质氮量占有机肥全氮量的比例分别为64.95%和61.53%,分别是未添加氨化-硝化复合菌剂油枯有机肥处理的2.5倍和2.4倍,表明2种氨化-硝化复合菌剂对油枯有机肥氮的氨化、硝化过程有较大促进作用。     

曝气扰动下底泥氮的释放动力学及硝化反硝化过程研究(英文)

[目的]研究曝气扰动下底泥氮的释放动力学及硝化反硝化过程,以期解决底泥氮释放及二次污染问题。[方法]研究了底泥原位曝气对氮污染物释放的影响,并对其释放动力学参数进行解析,同时模拟了间歇曝气下泥水界面硝化反硝化脱氮过程。[结果]底泥曝气加速了氮污染物的释放,30min后底泥NH4+-N与达到释放平衡;最大释放量与底泥扰动强度成正比,在曝气头距离泥面距离为0、1、2和3cm时(扰泥量为3.52、3.41、3.26和3.01g/L),NH4+-N与最大释放量分别为14.3、13.8、13.2、12.2mg/L和33.2、30.9、29.8、27.3mg/L;且两者的释放动力学均符合双常数方程。持续曝气可促进泥水界面硝化反应发生,8d后NH4+-N浓度由12.4mg/L下降至0.2mg/L,硝态氮浓度达到最大值;停止曝气12d后,硝态氮与总氮浓度分别由10.8和37.4mg/L下降至0.36和23.2mg/L,说明有反硝化脱氮现象发生。可见,底泥曝气可促进氮污染物的释放及硝化过程,而通过间歇曝气,可实现底泥原位硝化反硝化脱氮。[结论]该研究结果可为城市黑臭河道底泥原位修复提供技术借鉴。     

农田土壤活性氮损失现状和生物炭调控途径研究进展

农田N₂O排放与NO^-3-N淋失是土壤活性氮损失的主要途径,是全球活性氮污染的重要来源,对全球气候变化和水质安全构成严重威胁。农田活性氮的产生途径与土壤硝化和反硝化作用密切相关,不同种植体系下土壤硝化和反硝化过程存在很大差异,尤其是我国甘蔗等经济作物连作农田长期大量施肥导致大面积土壤加速酸化、土壤硝化程度不断加强,直接影响到农业源活性氮库的变化趋势和控制策略。近年来,生物炭作为一种被广泛关注的多功能化炭基土壤调理剂,在农田活性氮转化调控、土壤改良、农作物稳产增产中具有重要的应用潜力。综述了农田活性氮的损失现状、主要影响因素及其关键微生物过程,指出了生物炭在农田活性氮转化和氮素循环利用中的潜在调控途径,并展望其未来研究发展方向,为我国农田活性氮污染控制、氮肥高效利用以及农业高效绿色与可持续发展研究提供新思路。     

人工湿地中生物脱氮新路径分析

综述了人工湿地中除氮的传统路径和新型路径,包括氨化、硝化反硝化、短程硝化反硝化、厌氧氨氧化和全程自养脱氮等脱氮方式,对生物脱氮的机理、优越性、影响因素以及在人工湿地中的应用现状进行分析,为采用新型脱氮路径,建立脱氮效果更好的人工湿地奠定了基础.     

河流反硝化过程及其在河流氮循环与氮去除中的作用

全球每年通过人类活动新增的"活性"氮导致全球氮循环严重失衡,并引起水体的富营养化、水体酸化、温室气体排放等一系列环境问题。河流作为重要的氮汇,其氮循环对整个生态系统氮收支的影响、水体氮污染的改善和减少温室气体的排放与控制气候变化均具有重要意义。为了有助于理解反硝化过程中控制反硝化产物组成的影响因子,以利于增加反硝化最终产物氮气的释放,减少温室气体氧化亚氮的释放,从而加强对河流氮输送和氧化亚氮排放的管理,就河流反硝化的如下关键问题进行了综述:第一,河流反硝化作用的发生地点、时间以及其主要影响因素;第二,河流反硝化对河流氮负荷变化的响应机制;第三,河流系统的水文和地形地貌的变化对反硝化的影响,换言之,河流反硝化与河流水力学滞留时间及河流氮负荷的关系;第四,从生态系统尺度上讲,与陆地、海洋等生态系统相比,河流系统单位面积的反硝化率的时空变化特征,以及河流系统总的反硝化通量所占比例;第五,河流反硝化研究的主要方法。     

氮素形态在土壤中的转化及对烤烟产量的影响

 试验研究了云南省玉溪地区气候、土壤条件下,铵态氮、尿素施入土壤中的转化,使用硝化抑制剂双氰胺（DCD）研究不同形态氮及其比例对烤烟生长的影响,以及施用秸秆、油饼对烤烟生长的影响。结果表明,施入土壤中的铵态氮、尿素其水解和硝化过程约在施肥后的1个月内完成,土壤中硝态氮含量随时间逐渐下降,1个月后土壤中铵态氮、硝态氨含量都降至痕量水平;硝化抑制剂对铵态氮硝化有显著的抑制效果;铵态氮、硝态氮对烤烟产量没有影响,秸秆、油饼则显著降低烤烟产量。     

桂西北喀斯特和非喀斯特森林土壤初级氮转化速率及其影响因素

研究土壤初级氮转化过程及其调控机制对评估生态系统供氮能力或氮流失潜力具有重要意义,然而目前针对喀斯特生态系统初级氮转化速率及其主控因素的研究非常有限。我们采用15N同位素稀释法研究了桂西北喀斯特和邻近非喀斯特森林0~10 cm、10~20 cm和20~40 cm三个土层初级氮转化速率,结合土壤理化性质和功能基因丰度分析了两个森林土壤初级氮转化速率的主控因素。结果表明：喀斯特森林土壤初级氮矿化速率、初级硝化速率、自养硝化速率和异养硝化速率均显著高于非喀斯特森林。喀斯特森林土壤自养硝化对初级硝化速率的贡献平均为75.04%,而非喀斯特森林自养硝化的贡献平均为28.51%。喀斯特森林土壤初级氮矿化、初级硝化和自养硝化速率随土层深度增加而下降,但非喀斯特森林仅土壤初级氮矿化速率随土层深度增加而下降。总体而言喀斯特和非喀斯特森林土壤初级氮转化速率存在显著差异,且全氮、微生物量是氮转化过程的主控因素,而功能基因的作用较小。     

硝化系统碱度特征与调控对策的研究

味精废水呈酸性,不宜直接进行硝化作用,需要外加中和药剂.在所试验的4种中和药剂中,石灰和NaOH调节废水pH的效果优于Na2CO3和NaHCO3.硝化过程消耗大量碱度,必须及时补充.以NaOH和石灰作为碱度补充物质,投加量较少;但一次性投加后,pH超过硝化细菌适宜的生长和代谢换范围;操作上宜采取多次投加或分段投加.以Na2CO3和NaHCO3作为碱度补充物质,投加后pH适宜硝化细菌的生长和代谢,操作上可采取一次性投加.综合考虑硝化过程的碱度、pH以及费用,Na2CO3是最合适的备选中和药剂.若出水中保持50 mg·L-1左右剩余碱度,pH可稳定在7.5～8.0,能满足硝化细菌生长和代谢的要求.出水NH4+-N对剩余碱度的直接贡献不大,但间接贡献较大.     

潜流人工湿地除氮的生态动力学模拟

对某潜流人工湿地建立生态动力学模型,利用MATLAB编程模拟湿地中氮素的迁移转化过程,确定了主要除氮机制。模拟结果显示,该模型能较好地模拟出水中有机氮、氨氮和硝态氮浓度的变化趋势和范围。进一步进行氮素质量平衡分析可知,该人工湿地的主要除氮机制为硝化、反硝化和植物吸收,有机氮、氨氮和硝态氮的总去除率为60.53%,其中反硝化过程去除43.10%,植物吸收去除13.98%,沉淀去除3.45%。     

喀斯特峰丛洼地植被恢复对土壤硝化与反硝化潜势的影响

硝化与反硝化是氮素生物地化循环的两个关键过程,同氮素有效性、氮流失及大气与水体质量安全等紧密相关。采用空间代替时间的方法,选择桂西北喀斯特峰丛洼地植被恢复三个典型阶段植被群落为研究对象,以耕作旱地为参照,分析不同植被群落土壤硝化与反硝化潜势,探讨植被恢复对土壤硝化与反硝化潜势的影响及其内在机制。结果表明,不同植被群落土壤硝化和反硝化潜势存在显著差异,硝化潜势均值在18.78~49.08 mg N/(kg.d)之间,具体表现为次生林旱地≈灌丛≈草丛;反硝化潜势均值在4.09~15.43 mg N/(kg.d)之间,具体表现为次生林≈旱地草丛≈灌丛。总体上,土壤硝化潜势要大于反硝化潜势,且均是植被演替后期阶段(次生林)显著高于早初期阶段(草—灌丛),草丛和灌丛之间无显著差异性。土壤硝化和反硝化潜势与有机碳(SOC)、硝态氮含量均呈极显著正相关关系(P0.01),同土壤微生物生物量氮(SMBN)分别呈显著(P0.05)和极显著正相关关系(P0.01)。研究表明,SOC、硝态氮含量、SMBN是影响喀斯特峰丛洼地土壤硝化和反硝化潜势的关键共性因子。     

石灰性土壤中不同硝化抑制剂的抑制效果及其对亚硝态氮累积的影响

 【目的】比较不同硝化抑制剂3, 4-二甲基吡唑磷酸（DMPP）、双氰胺（DCD）、2-氨基-4-氯-6-甲基吡啶（AM）和硫脲（TU）在石灰性土壤中的抑制效果,明确其对土壤中亚硝态氮累积的影响。【方法】采用室内培养的方法,比较了硝化抑制剂对石灰性土壤中铵态氮、硝态氮、亚硝态氮、pH、表观硝化率和硝化抑制率的影响。【结果】施用TU和未施用硝化抑制剂的土壤在培养初期（1—3 d）出现了亚硝态氮的累积。TU的施用导致土壤pH下降至硝化作用适宜的范围,从而促进了硝化作用进程;施用硝化抑制剂DMPP、DCD和AM的土壤几乎未检测到亚硝态氮,且硝化抑制效果明显,硝化过程延滞35—39 d。硝化抑制率强弱顺序10%DCD＞1%DMPP＞5%AM（这里的数值代表硝化抑制剂的施入量占施入纯N量的百分比）。【结论】DMPP、DCD和AM的施用能显著抑制亚硝态氮的产生,并能显著抑制硝化作用进程（P＜0.01）;相反,TU的施用却促进了硝化作用的进程。供试的4种硝化抑制剂中,以10%DCD（纯N含量）处理的硝化抑制率最高,其次是1%DMPP。     

土壤矿物驱动的反硝化研究进展

氮肥的大量施用虽然极大地推动了粮食的增产,但也引发了一系列生态环境问题。氮素在农田土壤中的转化规律长期受到研究人员的关注。本文介绍了农田土壤中除有机质以外的多种可以为反硝化提供电子的土壤矿物,如亚铁[Fe（Ⅱ）]和亚锰[Mn（Ⅱ）]的反硝化过程研究进展,探讨了可能影响土壤矿物驱动反硝化反应规律的因素。通过梳理发现,传统研究主要是在纯相条件下对Fe（Ⅱ）和Mn（Ⅱ）驱动反硝化过程进行研究。近年来愈来愈多的证据表明,在农田土壤这种复杂的介质中,Fe（Ⅱ）和Mn（Ⅱ）也可以为反硝化提供电子。然而,土壤矿物驱动的反硝化在农田土壤反硝化过程中的作用存在不确定性,其内在机理以及对农田土壤氮循环和温室气体排放的作用机制尚不明确。本文指出土壤矿物驱动的反硝化在农田土壤中的影响因素、作用机制以及该过程与有机质驱动的异养反硝化的相互关系是未来的研究方向。     

固体有机废物堆肥过程中氮的转化

文章论述了固体有机废物堆肥过程中氮的转化过程,主要在氨化、硝化、反硝化、固定和氮以淋洗液和废气的形式排放等方面对环境的影响,并对影响此过程的因素进行了分析,对堆肥过程中氮素的合理调控提出了建议。     

全自养脱氮工艺研究进展

全自养脱氮工艺比传统的硝化反硝化工艺节省大量的硝化需氧量和反硝化需COD量,是废水生物脱氮技术的研究热点。介绍了CANON工艺、SHARON-ANAMMOX联合工艺和OLAND工艺的研究进展,论述了全自养脱氮颗粒污泥的培养、强化及中间产物N2O产生的影响因素。最小沉降速率和体积交换比是培养全自养脱氮颗粒污泥的关键控制条件;添加微量NO2和N2H4可强化全自养脱氮过程;影响中间产物N2O排放的因素包括NO2-浓度、DO等。     

不同园龄果园土壤硝化与反硝化活性及N2O排放（英文）

[目的]评价硝化反硝化作用在果园土壤氮素损失中的贡献率以及N2O的排放量和排放特性。[方法]在室内培养条件下比较研究了3种不同园龄果园土壤及未开垦土壤之间硝化反硝化活性的差异。[结果]培养26天的未开垦土壤、5年、12年和20年园龄果园土壤的氮肥硝化率分别为6.85%、10.26%、13.29%和12.90%。4种土壤硝化活性均相对较低,但随种植年限的延长呈提高趋势,而且与土壤有机质和铵态氮含量呈显著正相关关系(P<0.05),与全氮含量呈极显著正相关关系(P<0.01),与土壤碳氮比呈显著负相关关系(P<0.05),与pH值呈极显著负相关关系(P<0.01)。3种果园土壤N2O排放量显著高于未开垦土壤(P<0.05),其中硝化作用产生的N2O排放量占施氮量的0.03%～0.08%。硝化过程产生的N2O排放量与土壤有机质、全氮、铵态氮含量呈显著正相关关系(P<0.05),而与土壤碳氮比呈显著负相关系(P<0.05),与pH值呈极显著负相关关系(P<0.01)。不同园龄果园土壤之间氮肥的反硝化活性差异显著,表现为20年>12年>5年>未开垦土壤,反硝化损失氮量占施氮量的0.01%～3.11%,与土壤有机质含量呈显著正相关关系(P<0.05)。[结论]我国南方果园土壤硝化水平相对较低,但随种植年限的延长呈提高的趋势;而土壤反硝化水平相对较高,而且随种植年限的延长显著提高。     

反硝化除磷机理及影响因素研究进展

反硝化除磷可实现以相同的基质同时完成脱氮和除磷的过程,是国内外废水生物处理研究的热点之一。讨论了反硝化除磷的机理及缺氧池N O 3-负荷、C/N比、溶解氧和好氧池与缺氧池体积比、NO2-等因素对反硝化除磷的影响,为反硝化除磷过程的模拟、试验研究和实际应用提供了参考和依据。     

紫外辐射增强对人工湿地氮形态及去除的影响

通过构建人工湿地,模拟UV-B增强10%、20%,研究人工湿地基质中氮的形态,硝化与反硝化强度及氮去除率的变化。结果表明:UV-B辐射下,基质的氨态氮、硝态氮含量增加,与对照相比,UV-B增强10%、20%处理下人工湿地基质中平均氨态氮含量分别增加201%、220%,硝态氮含量也分别增加26%、52%。UV-B促进了人工湿地基质的硝化强度,但抑制了反硝化强度;UV-B增强降低了人工湿地对氮的去除率,其原因可能与UV-B增强促进凋落物分解导致氮释放和UV-B抑制反硝化强度有关。     

基于BaPS系统的棉花土壤硝化和反硝化作用分析

介绍了气压过程分离法(BaPS法)用于土壤碳氮循环测定的基本原理、优点及测定方法。应用BaPS法测定了棉花田不同水、肥处理土壤的硝化-反硝化作用。试验结果表明:在相同的灌溉水平下,随着施氮量的增加,土壤总硝化速率与反硝化速率总体上均呈现加强的趋势;在相同的施肥水平下,随着灌溉水平的增大,土壤总硝化速率总体上呈下降趋势,而反硝化速率则呈先下降后上升的变化趋势。     

施可丰稳定性肥料在水稻上的应用效果

施可丰稳定性肥料是施可丰化工股份有限公司与中科院沈阳生态研究所联合研发的一种新型肥料。该肥料经过一定工艺加入脲酶抑制剂和硝化抑制剂,施人土壤后能通过脲酶抑制剂抑制尿素的水解,减缓酰态氮向氨态氮的过快转化;通过硝化抑制剂抑制氨态氮的硝化．减缓氨态氮向硝态氮的过快转化．使肥效期延长,并与作物生长协调一致,