富营养化水体中芦苇和菖蒲浮床氮净化能力比较研究

以小兴凯湖水为原水配制不同富营养化程度的污水,比较了芦苇和菖蒲浮床系统对TN的去除效果,分析了植物根系特征和植物吸收氮总量与氮去除效率和速率之间的关系,研究氮去除的主要途径和主要影响因素。结果表明,芦苇和菖蒲浮床对TN均有较强的净化能力,在TN浓度分别为9．63、4．58mg·L^-1的污水中,芦苇浮床对TN的平均去除率分别为91．5％和84．2％,菖蒲浮床的去除效率分别为89．9％和82．8％,植物吸收对氮去除的贡献率为36．4％～77．1％。两种污水中,芦苇浮床在生长末期前2d对TN的平均去除速率分别为4．20、1．77mg·L^-1·d^-1,显著高于菖蒲浮床的1．75、1．04mg·L^-1·d^-1。两种植物的根系总长度、表面积和体积3个指标均与TN去除速率呈正相关关系（R≥0．826,P〈0．01）,根系发达程度是影响TN去除速率的主要因素。     

不同曝气位置曝气生物滤池（BAF）处理对虾养殖污水的试验研究

采用不同曝气位置的上向流生物滤池处理对虾养殖污水,连续运行30d,分析出水水质,并观察系统运行情况和装置污染状况。考察了对虾养殖污水中化学需氧量、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、无机氮及活性磷酸盐6项指标的去除效果。结果表明：从养殖污水主要污染物指标的去除效果上看,中下部曝气生物滤池（MUBAF）要优于底部曝气生物滤池（BUBAF）。在系统进水化学需氧量质量浓度为7.62～8.20mg·L-1,氨氮质量浓度为0.62～0.65mg·L-1,硝酸盐氮质量浓度为0.54～0.59mg·L-1,亚硝酸盐氮质量浓度为0.23～0.27mg·L-1,无机氮质量浓度为1.40～1.47mg·L-1,活性磷酸盐质量浓度为0.24～0.29mg·L-1,水温为25℃～30℃时,中下部曝气生物滤池对养殖污水中6项指标的去除率分别为45.2%、88.9%、58.5%、78.8%、75.3%和25.1%。可见,对氨氮的去除效果最佳,亚硝酸盐氮和无机氮次之,化学需氧量和硝酸盐氮的去除效果较差,活性磷酸盐去除率最低。总体而言,曝气生物滤池在水产养殖污水应用中处理效果明显,具有可行性和实用性。     

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。     

极大硬毛藻无性系对海水养殖废水中氮盐的去除效果

养殖水体中无机氮的高效去除是开展循环水养殖的重要保障条件之一。该论文研究了极大硬毛藻无性系(简称极大硬毛藻)对循环水养殖水体中无机氮盐的去除效率及特征。结果表明,当藻体密度为(10±1) g/L时,在一定浓度范围(氨氮:0～15 mg/L,亚硝酸盐氮:0～3 mg/L,硝酸盐氮:0～15 mg/L),极大硬毛藻对海水中3类无机氮盐的吸收速率随着时间变化即氮盐浓度降低而降低;其中藻类对氨氮的吸收速率变化较大,而对亚硝酸盐和硝酸盐的吸收速率相对稳定。当3种氮盐质量浓度为3 mg/L,极大硬毛藻首先选择吸收氨氮;当氨氮质量浓度降至1.5 mg/L时,藻开始吸收亚硝酸盐氮和硝酸盐氮。极大硬毛藻对人工模拟养殖废水中氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的15 h去除率可达到94.3%、100%、82.2%。该研究可为极大硬毛藻在循环水养殖水体净化的应用、养殖废水资源化利用和无害化处理技术的建立提供科学依据。     

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。     

辽宁省粮菜主产区农村饮用水硝酸盐污染状况研究

为了解农村饮用水硝酸盐污染情况,2005-2008年连续4年7次采集辽宁省粮食、蔬菜主产区农户井水样品1307个,利用TU-1810DASPC紫外可见光光度计测定了硝酸盐含量。结果表明,粮食、蔬菜主产区农村饮用水硝酸盐含量平均值为18．96mg·L^-1,大于20mg·L^-1的样品占32．08％。保护地蔬菜产区农户饮用水硝酸盐含量平均值为21．26mg·L^-1,个别的蔬菜种植户地下水硝酸盐含量达到396．67mg·L^-1。水稻产区农村饮用水硝酸盐含量平均值为20．62mg·L^-1,玉米产区农户饮用水硝酸盐含量为17．8mg·L^-1。受硝酸盐污染的水井占监测水井总数的百分比分别为：昌图县34．52％、开原市49．63％、铁岭县38．92％、新民市52．68％、辽中县39．82％黑山具3242％和北镇市32．99％．     

华北平原农田厚包气带及含水层反硝化细菌的分离鉴定及作用机制研究

华北平原农田由于长期过量施用氮肥,造成了土壤硝酸盐累积,导致地下水硝酸盐污染日趋严重。微生物的反硝化作用可将土壤中累积的硝酸盐或亚硝酸盐还原为气态产物,是消减厚包气带土壤累积的硝酸盐的重要途径。因此筛选高效反硝化微生物资源,对人工强化厚包气带土壤反硝化脱氮,阻控地下水硝酸盐污染具有重要作用。基于此,本研究采集位于华北平原的中国科学院栾城农业生态系统试验站长期施氮[施氮量为600kg(N)·hm~(-2)·a~(-1)]定位试验0～150m农田厚包气带及含水层土壤样品,从中筛选到62株细菌。16SrRNA基因序列分析表明这62株菌株与变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)、厚壁菌门(Firmicutes)中的9个属具有较高的同源性。根据系统发育树的结果,挑选7株亲缘关系较远的菌株进行反硝化潜势试验,结果表明,菌株L71、L13和L103具备反硝化产气能力。电镜观察结果表明,这3株菌均为无鞭毛的杆状细菌,其长度分别为1.0μm、1.5μm和1.5μm,只有L103具有运动能力。此外,菌株L103具有完全反硝化能力,且脱氮能力受到pH的影响,在本试验条件下,菌株L103的反硝化速率高达1.62～2.36g(KNO_3)·d~(-1)·L~(-1),具备实际应用潜力。本研究表明华北平原厚包气带土壤中存在完全反硝化微生物,并可为人工强化治理厚包气带土壤硝酸盐污染提供菌种资源和理论依据。     

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。     

长江三角洲农田地下水反硝化对硝酸盐的去除作用

长江三角洲(简称"长三角")农田氮素投入量高,但是否像其他高氮投入农田一样在土壤剖面累积了大量硝酸盐尚不清楚。通过连续两年的野外观测结合室内培养实验,发现长三角地区3种不同类型的高氮投入农田1～4 m地下水硝态氮(NO_3~--N)剖面分布特征存在明显差异,水稻田地下水NO_3~--N浓度始终很低(1mg·L~(-1)),不同深度之间无差异。蔬菜地和葡萄园1 m处地下水NO_3~--N年平均浓度分别为5.6和17.5 mg·L~(-1),但是地下水NO_3~--N浓度随着深度增加急剧下降,至4m处,NO_3~--N浓度降至小于1 mg·L~(-1),与水稻田无差异。蔬菜地和葡萄园地下水高浓度NO_3~--N仅出现在施肥期间,非施肥期地下水NO_3~--N浓度较低,这表明长三角农田不存在明显的NO_3~--N累积。原状土柱培养实验结果表明,0～4 m土壤均存在较强的反硝化活性。通过对地下水中反硝化产物N2及N2O的直接定量测定,发现反硝化对地下水NO_3~--N的去除效率随着深度而增加,至4m处,反硝化对地下水NO_3~--N的去除效率分别为86%(水稻田)、93%(蔬菜地)和89%(葡萄园)。这表明反硝化能有效去除地下水NO_3~--N,是长三角地区农田土壤剖面未产生NO_3~--N累积的重要原因。反硝化产生的溶解性气态氮主要通过地下水流入临近水域,对于蔬菜地和葡萄园而言,溶解性气态氮流失量与NO_3~--N淋溶损失量相当,是一个重要的氮素去向,值得关注。     

茶园一株异养硝化-好氧脱氮菌的鉴定及特性研究

经过菌株富集培养、 分离纯化等一系列步骤,从山东茶园土壤中筛选出一株菌株F1,通过对其进行16S rRNA测序及生理生化指标的测定,结合负染电镜观察结果,参照《伯杰细菌鉴定手册》鉴定该菌株属于黄杆菌属。同时对其硝化和反硝化脱氮能力进行了研究。结果表明,菌株F1能在利用有机物的同时进行硝化和反硝化脱氮作用。经过60 h的培养,在硝化培养基上对氨氮的去除率达到84.54%,对亚硝酸盐的去除率达到91.87%; 在反硝化培养基上对硝酸盐的去除率达到79.17%,对亚硝酸盐的去除率达到84.30%; 在以铵态氮为初始氮源的条件下脱氮能力最强。     

凡纳滨对虾室内封闭式养殖水质变化与氮收支的试验研究

采用模式Ⅰ（臭氧机、增氧机、净水网与复合微生物制剂等）与模式Ⅱ（增氧机、净水网、复合微生物制剂与漂白粉精等）开展室内凡纳滨对虾封闭式养殖试验,探讨了养殖池水质变化规律及氮收支状况。结果表明,在80d养殖过程中,两模式所调控的养殖试验池主要水质指标均控制在对虾生长的安全范围。其中以模式Ⅰ与模式Ⅱ分别调控水质的1号与3号试验池主要水质指标平均值为：pH分别为7.92与7.96,DO分别为6.43与6.37mg·L^-1,TAN分别为0.517与0.558mg·L^-1,NO2-N分别为0.396与0.318mg·L^-1,异养菌总数6863与19cfu·mL^-1,弧菌数分别为13456与25cfu·mL^-1。两池单位水体产量分别为1.18和1.02kg·m^-3。两试验池氮收支估算结果为：投入饲料氮分别占氮总输入94.6%与95.3%,水层与虾苗含氮共占5.4%与4.7%;水层氮（含排污水）占氮总输出50.7%与58.3%,其近似于通常泥底养虾塘水层与底泥含氮之和占氮总输出的比例,其次是收获对虾占氮总输出31.9%与25.3%,池水渗漏等损失输出氮量占氮总输出17.4%与16.4%。     

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。     

中国太湖流域水稻土中的反硝化细菌

This study attempted to determine the characteristics of the communities, the ecological factors, and the denitrifying enzyme activity for denitrifying bacteria found in the paddy soils of the Taihu Lake Basin, China. Samples of the six main soil types of the basin were taken from paddy fields with different fertilities. The total numbers of bacteria and denitrifying bacteria in the high fertility soils were much more than those in low fertility soils, and the number of denitrifying bacteria accounted for 49% to 80% of the total number of bacteria. The O2 content was an important ecological factor that affected denitrification. Of test the strains isolated from the paddy soils in the Taihu Lake Basin, some (e.g., Pseudomonas spp.) grew well under low oxygen partial pressure, while others (e.g., Bacillus spp.) had no strict predilection with O2 content. Another critical ecological factor was the nitrogen concentration. Three selected denitrifying bacteria grew better in aculture medium with 135 instead of 276mg L^-1 nitrogen. At the same time 67% of the test strains were able to reduce NO3^- to NO2^- and 56% had N2O reductase.     

不同补水方式下砂壤土渗滤系统对硝态氮去除效果

在水资源短缺的北京地区利用再生水回补城市河湖,一方面对于水资源的可持续利用有着十分重要的作用,另一方面也可能带来地下水环境的潜在污染风险.该文采用100 cm砂壤土柱模拟(河湖岸底)土地渗滤系统,设置定水头淹水、交替淹水落干、定流速补水和侧向补水4种不同再生水回补方式,研究再生水中硝态氮(NO3-N)在土地渗滤系统中的去除效果和迁移转化规律.结果表明,当水力负荷在0.25~2.65 cm/d范围内时,渗滤系统对NO3-N的去除率随着水力负荷的增大而减小;侧向补水方式下渗滤系统对NO3-N的去除效果最优,平均去除率高达96.1%.在定水头淹水和侧向补水方式下,系统对NO3-N的去除主要发生在土柱的上部,而交替淹水落干和定流速补水条件下,土柱中下部对NO3-N也有一定的去除作用.渗滤系统对NO3-N的去除主要取决于系统内部微生物的分布情况,土层中的反硝化细菌数量越大,该土层对NO3-N的去除率就越高.当水温在15~32℃范围内变化时,定水头淹水和交替淹水落干补水方式下,系统对NO3-N的去除率与温度分别呈指数和幂函数关系.该研究表明土地渗滤系统可实现再生水的进一步净化处理,可为再生水安全回补河湖提供参考.     

新食物链生态系统中水流速度对净化效果的影响

利用不同流量的循环水流经新食物链生态系统中的栽培层架,研究水流速度对循环水净化效果,旨在揭示新食物链生态系统节水和减排的本质。试验结果表明,流经各单层红萍的水样中溶解氧（DO）含量的上升幅度为0.76-0.96mg.L^-1,铵态氮（NH4^＋-N）含量的下降幅度为0.94-1.19mg.L^-1,分别是流经单层莴苣的5.07-6.40倍和1.71-2.16倍,说明红萍对提高水体中DO含量和去除NH4^＋-N的效果均明显优于莴苣。当养殖循环水流量控制在50mL.s^-1时,流经1层莴苣和3层红萍组成的单个植物栽培床后,DO含量上升了2.80mg.L^-1,系统增O2总量为504.0mg.h^-1;NH4^＋-N含量下降了3.82mg.L^-1,系统NH4^＋-N去除总量为687.6mg.h^-1。可见,红萍是新食物链生态系统的关键植物,在水质净化中起重要作用。利用红萍等植物改善水产养殖水环境,为解决高密度集约化水产养殖的瓶颈问题提供新途径,真正意义上实现新食物链生态系统中养殖污水零排放。     

滇池流域典型城郊降雨径流污染特征与排放过程

选择滇池流域典型城郊代表性的两个功能区——居民生活区和居民生活-集市混合区进行降雨径流监测,分析降雨径流污染特征及排放过程。结果表明,降雨地表径流中总氮浓度在2.18～29.40 mg·L-1,总磷浓度在0.18～3.90 mg·L-1,氨态氮浓度在0.87～18.48 mg·L-1,硝态氮浓度在0.02～3.64 mg·L-1, CODCr浓度在22.51～362.92 mg·L-1, TSS浓度在7.00～882.00 mg·L-1之间。降雨地表径流污染物浓度高于地表水Ⅴ类水环境质量标准。降雨径流中氮的主要污染物是氨态氮、颗粒态氮和溶解有机态氮,磷的主要污染物以颗粒态磷和PO3-4-P为主。降雨径流污染物浓度随降雨时间发生变化,开始产生径流时污染物浓度较高,之后随着雨强的平衡而趋于下降。降雨径流各污染物浓度是居民生活-集市混合区大于居民生活区,居民生活区径流大于屋面径流;次降雨径流污染物平均浓度（EMC）为居民生活-集市混合区普遍高于居民生活区。居民生活-集市混合区降雨径流EMC变化表现出更大的随机性。     

高效功能陶粒生物滤池处理农村生活污水研究

利用粉煤灰、锯末和铁矿石等废弃物,经造粒和高温烧结,自行开发了两种高效功能陶粒,并将其与沸石以“砖墙”式嵌套填充,构筑了高效功能陶粒生物滤池。采用该生物滤池,研究对农村生活污水（COD：200mg·L^-1,NH3-N：20mg·L^-1,TP：4．0mg·L^-1）的深度脱氮除磷作用。结果表明,高效功能陶粒具有表面粗糙,比表面积大,机械强度高,耐酸碱性能好和无重金属溶出等优点。该生物滤池上下部分分别形成好氧区和厌氧区,从而达到深度脱氮除磷效果。在水力停留时间（HRT）为2．15～5．73h,水力负荷为2．8—7．5m^3·m^-2·d^-1时,两个生物滤池对氨氮（NH3-N）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）均具有很好的去除效果,两个功能陶粒生物滤池的去除率分别达到83．6％-98．3％、89．1％～99．7％和84．4％-95．2％,优于普通生物滤池。     

纳米Fe3O4/微生物联合体系对2,4-D和阿特拉津降解的研究

采用纳米Fe3O4/微生物联合体系降解溶液中2,4-D和阿特拉津,考察了不同2,4-D和阿特拉津初始浓度、微生物接种量、纳米Fe3O4投加量、溶液ｐＨ值等对降解效果的影响。结果表明,纳米Fe3O4/微生物联合体系对2,4-D和阿特拉津的降解率显著高于纳米Fe3O4和微生物单一体系;2,4-D和阿特拉津初始浓度在0～10 mg·L^-1、微生物接种量在0～12 mg·L^-1、纳米Fe3O4的投加量在0～200 mg·L^-1范围内,2,4-D和阿特拉津的降解率随其初始浓度、微生物接种量和纳米Fe3O4 投加量的增大而增加。溶液pH3．0左右、2,4-D和阿特拉津初始浓度10 mg·L^-1、微生物接种量12 mg·L^-1、纳米Fe3O4投加量200 mg·L^-1,是反应的最佳条件,此实验条件下反应7 d,2,4-D和阿特拉津的残留率分别降低至35．7％和54．0％。     

西南喀斯特地区典型石漠化阶段土壤氮素变异研究

我国西南喀斯特地区的石漠化问题已经严重制约了当地社会经济发展,揭示土壤养分变化规律对该区域生态系统适应性修复具有重要意义。以贵州省荔波县和普定县为研究区,通过野外采样和实验室分析,对西南喀斯特地区典型石漠化阶段土壤的铵态氮、硝态氮变异状况进行了研究。结果表明：（1）非石漠化的黑色石灰土中铵态氮、硝态氮的含量分别高达11．61和38．01mg·kg^-1.随着石漠化程度的加深,土壤中氮素含量逐渐减少。统计表明非石漠化土壤与轻度石漠化土壤铵态氮含量呈显著差异,硝态氮含量呈极显著差异。（2）土壤铵态氮含量表现为表土层高于心土层,而硝态氮在剖面中分布规律不一致。（3）土壤氮素含量随时间有明显变化。铵态氮和硝态氮含量均在7月达到峰值,然后呈现出下降趋势,至11月或翌年1月又逐渐增加。（4）土壤有机质与铵态氮和硝态氮含量呈一元二次线性相关,相关系数分别为0．7671和0．9493,均达到极显著水平;铵态氮和硝态氮含量也呈极显著的线性相关,相关系数为0．7743。喀斯特地区通过封山育林等措施增加有机质积累可提高土壤氮素含量,对防治石漠化具有重要意义。