初沉单元中净化材料的筛选及运行参数研究

为了对养殖尾水处理系统中沉淀单元净化能力进行优化,以净化前后养殖尾水总氮（TN）、总磷（TP）和高锰酸钾指数（COD_Mn）为检测指标,对除磷型改性凹凸棒土（Al@TCAP-P）、除氮型改性凹凸棒土（Al@TCAP-N）、陶粒砂、细菌屋、火山石、吸氨石和活性炭等7种净化材料进行筛选,以研究其最佳添加量和最佳分布方式。结果表明：从整体上看,Al@TCAP-N对TN去除,火山石对TP、COD_Mn去除效果较好。Al@TCAP-N可在正常沉淀基础上提升36% TN去除率,平铺时去除效果最佳;火山石可提升34%的TP去除率和15%的COD_Mn去除率,堆积时净化效果最佳。Al@TCAP-N和火山石有利于提升沉淀单元净化效能,最佳添加量分别为5.24 g·L^-1和5.02 g·L^-1。     

火山石和改性凹凸棒土对初沉单元净化效果的影响

为了对养殖尾水处理系统中沉淀单元净化能力进行优化,以改性凹凸棒土（Al@TCAP-N）和火山石作为研究材料,利用显微观察和比表面积测定研究其净化机理,以TN、TP、COD_Mn的浓度和去除率为检测指标,研究初沉单元中两材料的净化模式、运行参数和回收利用能力。结果显示,Al@TCAP-N具备较大比表面积（28.58 m²·g^-1）,微生物难以附着;火山石比表面积较小（10.9 m²· g^-1）,适宜微生物附着。将两者复合使用并添加外源微生物,0~48 h水质净化效果最佳,此模式对TN、TP和COD_Mn的去除率分别可达41.25%、45.31%和54.97%。深入研究该模式的运行参数,结果显示两种材料最适合的复配质量比为1∶1,复配时最适添加量为1 g·L^-1,且微生物直接投加于水体中的净化效果好于固载于材料上。对使用后的净化材料进行研究,发现净化材料能够通过简单的冲洗、烘干重复利用,并且每克材料最多可富集201.73 μg氮和34.98 μg磷,具有潜在的资源化利用价值。研究表明,将净化材料与外源微生物联用,能够有效、实用地增强养殖尾水沉淀单元水质净化效果。     

红树林人工湿地的脱氮除磷效果研究

为探究红树林人工湿地对海水池塘尾水中氮（N）、磷（P）元素的净化作用,选择秋茄（Kandelia candel）、桐花树（Aegicerascorniculatum）、红海榄（Rhizophora stylosa）3种红树植物构建人工湿地系统。在试验进行的一个月内,以海水池塘养殖尾水中的N、P为参考,浇灌5、10、15倍和25倍N、P浓度的人工海水,序时收集出水口水样,分别测定不同形态的N、P营养盐含量。研究显示,在N、P浓度升高时,人工湿地系统对氨态氮（NH₄⁺-N）的去除率下降,15倍浓度处理下秋茄对NH₄⁺-N的去除效果显著高于红海榄和桐花树（P<0.05）,红树植物处理组能使系统中硝态氮（NO₃^--N）浓度保持稳定,同时对水体中的亚硝态氮（NO₂^--N）始终有良好的去除效果。试验开始后的0~3 d,系统中磷酸盐（PO₄^3--P）浓度显著下降,表现出对PO₄^3--P良好的去除效果。综合来看,红树林人工湿地对海水池塘养殖尾水中N、P的去除效果较好,可作为海水池塘养殖尾水达标排放的修复技术应用推广。     

双氰胺减少铵态氮肥施用后潮土N2O排放的机制

为探讨双氰胺（DCD）减少铵态氮肥施用后氧化亚氮（N₂O）的排放机制,通过开展好氧培养试验,研究DCD配施铵态氮（NH₄⁺-N）或亚硝态氮（NO₂^--N）对潮土土壤N₂O排放的影响,同时添加不同浓度NO₂^--N模拟NO₂^--N累积对N₂O和CO₂排放的影响。结果表明： DCD仅对NH₄⁺-N氧化过程中N₂O排放有抑制作用,对NO₂^--N还原过程中产生的N₂O没有影响;培养前7 d,DCD显著抑制NH₄⁺-N的氧化过程,降低净硝化速率,而在添加NO₂^--N土壤中加入DCD后净硝化速率显著增加,培养30 d后,DCD对NH₄⁺-N和NO₂^--N氧化过程均没有影响;添加外源NO₂^--N明显促进了N₂O排放,其排放通量显著高于不施肥的对照处理; N₂O累积排放量同NO₂^--N浓度呈正相关,CO₂累积排放量同NO₂^--N浓度呈显著负相关。研究表明,DCD可以避免NO₂^--N大量累积而产生的毒害作用,但仅对氨氧化过程N₂O减排有效果,因此亟待研发适于抑制NO₂^--N产生N₂O的新型抑制剂。     

生防菌剂对西瓜根际土壤微生物群落和尖孢镰刀菌属的影响

【目的】了解不同生防菌剂对西瓜根际微生物群落结构和尖孢镰刀菌（Fusarium oxysporum f.sp.）的影响,为生防菌剂抑制西瓜枯萎病的机理研究提供依据。【方法】将西瓜苗移栽到连作20年西瓜的土壤中,设置B6、WF19、BW和对照4个处理,分别根部注施生防菌剂解淀粉芽孢杆菌B6、油菜假单胞菌WF19、B6和WF19复合菌液（各菌液细菌含量均为1×10⁸ CFU/mL）及无菌水1 mL/株,在西瓜采摘后采集根际土壤,测定土壤pH、有机质（OM）、全氮（TN）、硝态氮（NO^-₃-N）、铵态氮（NH⁺₄-N）、全磷（TP）、有效磷（AP）、全钾（TK）、速效钾（AK）含量及过氧化氢酶（CAT）、碱性磷酸酶（ALP）、脲酶（URE）、蔗糖酶（SUC）活性,并利用高通量测序(Illumina Hiseq)技术分析西瓜根际土壤的微生物群落变化。采用路径分析和SEM结构方程评估土壤环境因子、生物酶活性和微生物功能对尖孢镰刀菌的影响。【结果】生防菌剂B6提高了土壤4种生物酶活性和TN、TP、AP、NO^-₃-N、NH⁺₄-N、OM含量,降低了AK和TK含量;WF19提高了土壤CAT、ALP和SUC活性,降低了URE活性和TN含量,增加了土壤TP、AP、TK、AK、NO^-₃-N、NH⁺₄-N和OM含量;BW提升了土壤NO^-₃-N含量、CAT和SUC活性,降低了URE和ALP活性,减少了土壤中TN、TP、TK、AP、AK、NO^-₃-N和OM含量。根部注施生防菌剂后,WF19和BW处理土壤中尖孢镰刀菌的相对丰度降低,B6处理土壤中赤霉菌属的相对丰度降低。AP、TP含量和URE活性与细菌群落结构的关联性最大,AP、TK含量和URE活性与真菌群落结构的关联性最大;硝酸盐呼吸、固氮和亚硝酸盐氨化对尖孢镰刀菌具有负效应,效应系数分别为-2.27,-1.55和-0.57。【结论】生防菌剂通过调节土壤养分含量和生物酶活性影响生态系统的养分循环,进而影响土壤微生物群落结构和功能多样性,降低病原菌的相对丰度,从而发挥防治枯萎病害的作用。     

两种典型温度下农村化粪池出水氮素在原地土壤中的迁移转化过程

为探究典型温度下（25℃和5℃）农村化粪池出水氮素在排污口原地土壤中的迁移转化过程,采集原地表层土壤及化粪池出水,构建室内模拟系统,分析化粪池出水经土壤渗滤前后氮素组成。结果表明,农村化粪池出水氮素以可溶性无机氮（DIN）为主,其中NH₄⁺-N占70%以上;两种温度条件下化粪池出水DIN差异不显著（P>0.05,n=12）,NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N浓度均具有极显著性差异（P<0.01,n=12）,25℃时硝化作用明显,导致出水NH₄⁺-N低于5℃,NO₂^--N、NO₃^--N高于5℃;两种温度条件下原地土壤对化粪池出水DIN均有削减作用,其中NH₄⁺-N削减量均占DIN削减量60%以上;25℃和5℃条件下,NH₄⁺-N削减率分别为23.11%~47.37%和25.37%~43.47%;25℃时NH₄⁺-N削减主要通过氨挥发、反硝化、厌氧氨氧化等作用完成,而5℃时NH₄⁺-N削减主要通过土壤NH₄⁺-N吸附作用完成;25℃时土壤对NO₃^--N还存在蓄积作用。研究表明,两种温度下化粪池出水NO₂^--N和NO₃^--N在原地土壤中可发生反硝化或异化还原作用进而得到削减。     

氮素形态对烤烟品质影响的研究

 1993～1997年在云南不同自然条件下进行不同比例的硝态氮、铵态氮试验。试验分5个处理:NO₃^--N100%,NO₃^--N75%+NH₄⁺-N25%,NO₃^--N50%+NH₄⁺-N50%,NO₃^--N25%+NH₄⁺-N75%,NH₄⁺-N100%.试验结果表明NO₃^--50%+NH₄⁺-N50%的配比适合云南的气候和土壤。此配比的烟叶香气质、香气量、烟叶含钾量均显着优于其它配比。本试验系统研究了K⁺,NH₄⁺,NO₃^-在土壤中的迁移与根系吸收和在叶片中变化积累的相关规律,揭示了NO₃^--N50%+NH₄⁺-N50%烟叶香气味最好和含钾量高的主要原因。     

环境因子对密云水库消落带沉积物-水界面氮交换通量的影响研究

为探究不同环境因子对水库消落带沉积物中氮迁移释放的影响,以密云水库消落带为研究对象,采用原状泥柱静态培养实验,并通过单一影响因素法,开展了温度、上覆水pH、溶解氧对沉积物-水界面氮交换通量的影响研究。结果表明：消落带上覆水和沉积物中无机氮含量在夏季（落干期）和秋季（淹水期）存在明显的差异,其中沉积物中NH₄⁺-N含量变化最大,秋季较夏季下降80.4%,NO₃^--N含量下降59.7%,淹水期间三态氮（NH₄⁺-N、NO₂^--N、NO₃^--N）由沉积物释放到水中。温度、pH和溶解氧对消落带沉积物-水界面氮的迁移转化作用存在差异,升温促进NH₄⁺释放并抑制NO₃^--N释放,偏酸和偏碱条件会促进NH₄⁺-N的释放,有氧条件会加剧沉积物-水界面三态氮的交换,促进三态氮的释放。密云水库消落带沉积物C/N为7.51~9.35,其表层水体中的有机质主要来源于水体内部生物残体。因此,未来应关注密云水库消落带沉积物内源释放风险,同时完善消落带湿地建设,减少消落带氮流失对水体的污染。     

盐氮处理下盐地碱蓬种子成熟过程中的离子积累和种子萌发特性

研究了盐氮处理条件下盐地碱蓬种子成熟过程中的离子积累以及种子萌发特性,以理解盐地碱蓬在种子发育及萌发过程中对高盐低氮生境的适应性。结果表明,种子成熟过程中,不同浓度盐氮处理下(0.5和5 mmol/L NO₃^--N;1和500 mmol/L NaCl),与果皮和果枝相比, 胚中Na⁺、K⁺、Cl^- 和NO₃^-离子含量几乎没有变化。所有盐氮处理下Na⁺ 和Cl^-都是果皮和果枝中高于胚中,尤其是在高盐处理下。高盐处理下,K⁺ 和NO₃^-含量呈现相反的趋势。高氮时无论高盐还是低盐,果皮中NO₃^-离子含量高于胚中,而果枝中NO₃^-离子含量低于胚中。而低氮时果皮及果枝中NO₃^-离子含量均显著低于胚中。与高氮环境下收获的种子相比,低氮环境下收获的种子萌发率,萌发指数,活力指数都要明显高。上述结果说明,盐地碱蓬种子成熟过程中存在完善的离子调控机制,保护胚免受Na⁺ 和Cl^-等有害离子的伤害并且促进K⁺ 和NO₃^-等营养离子的积累。低NO₃^--N下收获的种子对外界的NO₃^-含量比较敏感,施以较高浓度的NO₃^-能够促进种子萌发,提高萌发指数和活力指数,可能与盐地碱蓬长期适应高盐低氮生境有关。     

生物炭用量对模拟土柱氮素淋失和田间土壤水分参数的影响

利用土柱模拟试验和田间试验,把由果树废枝干制备的生物炭以0,20,40,60 t·hm^-2和80 t·hm^-2的用量施入土壤,以探明不同用量的生物炭对土壤硝铵态氮素淋失和土壤水分的影响。结果表明,施用生物炭可降低土壤NH₄⁺-N和NO₃^--N累积淋溶量,其中用量为80 t·hm^-2处理较对照分别降低了41%和18.6%（P＜0.05）;NO₃^--N淋溶主要集中在前三次,其淋溶量占总量的97.3%～98.8%,生物炭能增加NO₃^--N在土壤中的滞留时间,延缓淋失;在整个淋洗过程中,氮素主要以NO₃^--N的形式淋失,其累积淋溶量占NO₃^--N、NH₄⁺-N淋溶总量的97.3%～98.14%;施用生物炭种植春玉米后,土壤含水率和总孔隙度增加不显著。     

水生植物对不同氮磷水平养殖尾水的综合净化能力比较

为了筛选适用于不同氮磷浓度畜禽养殖尾水的生态浮岛优势物种,选取水芹、凤眼莲、鸢尾、再力花、黄菖蒲5种挺水植物和狐尾藻、伊乐藻、金鱼藻3种沉水植物,通过模拟实验考察了这8种植物在不同氮磷浓度条件下的生长特征及其对水中氨氮（NH₄⁺-N）、总磷（TP）、COD的去除效率,并对其进行曲线回归及主成分分析,综合评价不同水生植物对畜禽养殖废水中氮磷的净化功能。结果表明：凤眼莲、再力花在较低氮磷水平（NH₄⁺-N 80~120 mg·L^-1,TP 8~16 mg·L^-1）下的去除能力明显高于其他水生植物;水芹和黄菖蒲在较高氮磷水平（NH₄⁺-N 180~220 mg·L^-1,TP 30~35 mg·L^-1）下的去除效果较好,并具有良好的适应能力;沉水植物中狐尾藻净化效果较好,生物量增长显著（P<0.05）;凤眼莲在实验过程中虽净化能力良好,但易引发次生环境问题,应谨慎选择,因地制宜。     

UV-B辐射增强对稻田土壤氮转化的影响

本文旨在探讨UV-B辐射增强对稻田土壤氮转化的影响。在元阳梯田原位种植当地传统水稻品种——白脚老粳,研究UV-B辐射增强(0、2.5、5.0 k J·m~(-2)和7.5 k J·m~(-2))对水稻生长期稻田土壤氮转化相关酶活性、无机氮含量及N_2O排放量的影响。结果表明:5.0 kJ·m~(-2)UV-B辐射增强处理导致水稻分蘖期和孕穗期土壤亚硝酸还原酶、脲酶活性显著降低;孕穗期时所有处理亚硝酸还原酶活性显著高于其他时期,分蘖期时所有处理脲酶活性显著高于其他时期;与对照相比,3个UV-B辐射增强处理导致成熟期硝酸还原酶、蛋白酶活性显著增加;孕穗期时2.5、5.0、7.5 k J·m~(-2)UV-B辐射增强处理硝酸还原酶活性显著高于其他时期,分蘖期时所有处理蛋白酶活性显著高于其他时期的相同处理。2.5 k J·m~(-2)UV-B辐射增强处理在水稻整个生育期中,除拔节期外NH_4~+-N含量均显著降低,5.0 kJ·m~(-2)UV-B辐射增强处理导致稻田土壤NO_3~--N含量在整个水稻生育期显著升高。UV-B辐射增强显著降低拔节期和孕穗期N_2O排放通量,成熟期则显著增加。相关分析发现,稻田土壤N_2O排放通量与NH_4~+-N含量呈极显著正相关,而NH_4~+-N含量与NO_3~--N含量及脲酶活性呈极显著正相关(P0.01)。从水稻生长的生育期来看,UV-B辐射提高了土壤硝酸还原酶、蛋白酶活性,抑制了亚硝酸还原酶、脲酶活性,促进了NH_4~+-N向NO_3~--N的转化,从而抑制了拔节期、孕穗期N_2O的排放。     

大沟蓄排工程对水体中氮磷浓度变化的影响

为研究大沟蓄排水对农田地表水和地下水水体污染的缓解和控制作用,选取车辙沟不同断面的氮磷含量进行观测,分析了不同降雨量和施肥量对氮磷变化的影响,开展了不同指标的相关性分析,比较了2个观测年份氮磷含量的变化情况。结果表明：（1）地表水中TN浓度整体随降雨量的增大而升高;降雨充足时地下水中TN及NO₃^--N对施肥响应较为明显。（2）地表水pH变化与氮素含量有一定联系,TN、NO₃^--N和NO₂^--N间的相关性非常好;地下水中pH、水温与氮磷的相关性较弱,NH₄⁺-N与NO₃^--N的转化难度较大,但与TP线性关系较强。（3）大沟蓄水工程能有效减缓在施肥过程中地表水磷素的流失,对降低汛期地下水中TN浓度也有积极的影响,另外一定程度上造成地下水中磷素的升高,在推广区的不同农业耕作灌溉时期要注意对总磷排放的控制。     

“空心菜-水芹”轮作对养殖池塘水质和底质环境的影响

通过测定TOC、COD、Chl、TN、NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N、TP、PO_4~(3-)-P等水质指标和底泥中TOC、TN、TP指标,探究"空心菜-水芹"轮作模式对不同养殖品种和养殖数量情况下养殖池塘水质和底质环境的影响。结果表明,在轮作模式前期,空心菜(Ipomoea aquatica)种植能显著降低甘露青鱼(Mylopharyngodon piceus)养殖场TOC、Chl、TN、NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N、PO_4~(3-)-P等水质指标,能显著降低苏州经济鱼亲本塘TOC、COD、Chl、NH_4~+-N、NO_2~--N、NO_3~--N、TP等水质指标。轮作后期水芹(Oenanthe stolonifera)种植能降低甘露青鱼养殖场TOC、NO_3~--N、TP等水质指标,降低苏州经济鱼亲本塘TOC、COD、NH_4~+-N、NO_3~--N、TP等水质指标。轮作前、后期均能降低底质TOC、TN和TP含量。"空心菜-水芹"轮作模式能显著降低养殖池塘水体中TOC、NH_4~+-N、NO_3~--N、TP指标和底泥中TOC、TN、TP指标。     

木薯渣堆肥的生物酶活性与有机组分降解的关系

木薯渣堆肥过程中,起始物料采用接种微生物菌剂与人工翻堆相结合的模式进行堆肥,经过多种生物和生物化学过程而被转化。通过两个实验处理测定了堆肥过程各阶段温度,纤维素酶、蛋白酶、淀粉酶的活性和淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、NH+4-N、NO-3-N的含量,并进行了相关性分析。结果表明,接种菌剂可使堆体快速升温,且提高堆肥过程中的最高温度,延长了高温期的持续时间,达到堆肥无害化处理的目的;纤维素酶、蛋白酶和淀粉酶活性的最高值出现在堆肥的高温期。生物酶活性与堆肥有机组分的含量呈显著负相关,说明生物酶活性可以表征木薯渣堆肥中有机组分降解的状况,指示木薯渣堆肥的发酵腐熟进程。     

不同质量浓度硝态氮在潮白河模拟河床中去除效果研究

近年来再生水逐渐成为城市景观河流的主要用水来源,但再生水含有较高氮元素,容易造成水体与地下水污染。河床底泥对NO₃^--N有一定的截留与去除作用,本实验通过河槽装置模拟潮白河河床,探究低、中、高3种NO₃^--N质量浓度水平下河槽系统中底泥对NO₃^--N的去除效果。结果表明:水体中NO₃^--N质量浓度为5、10、20 mg·L^-1时NO₃^--N去除率分别为67.8%、63.0%、55.0%。河槽10 cm处和下部70 cm处对NO₃^--N去除效果较好。底层排出水中pH与NO₃^--N质量浓度相关性较强,底泥中50 cm与70 cm处反硝化作用强度与溶解氧质量浓度紧密相关;随着温度降低,溶解氧质量浓度升高,反硝化作用减弱,NO₃^--N去除效果变差。底泥中NO₃^--N的去除主要通过土壤淋溶作用、同化作用、反硝化作用与异化还原作用等共同作用;部分氮素以同化作用形成的有机氮和异化还原作用形成的NH₄⁺-N留存于底泥中。研究表明,河床底泥对再生水河道具有一定的净化效果。     

三峡支流消落带表层沉积物氮矿化动力学参数估算

为揭示干湿循环过程对消落带沉积物氮矿化动力学特征的影响,以三峡典型支流——澎溪河为例,分别于上、下游两个水文断面采集170 m(高)和150 m(低)水位高程消落带的表层(0~15 cm)沉积物样品。采用厌氧培养法测定其净氮矿化速率,应用One-pool、Two-pool、Special和有效积温(EATM)四种模型拟合氮矿化过程并建立估算方程。结果表明,沉积物总碳、总氮、碳氮比、有机质、粘粒、粉粒和铵态氮含量随高程降低而增加,而沉积物总磷、砂砾、硝态氮趋势相反(P0.05)。低、高水位高程氮矿化最优拟合模型分别为One-pool和Special,其中易矿化速率常数(kd)分别为0.17、0.12 d-1,易矿化势(fd)分别为4.05%和4.71%。另外,fd与总碳、总氮、碳氮比、有机质、铵态氮、粉粒呈显著负相关,与硝态氮和砂砾呈显著正相关(P0.05),而kd相反,且两参数可用有机质和碳氮比进行估算。     

凤眼莲修复农村微污染小型水域研究

为了解凤眼莲对农村微污染小型水域的修复效果,以流经郑州郊区农村的十八里河河水作为对照(A组),向其添加有机质、氮磷营养物质的B、C 2组为微污染水样,采用凤眼莲静态培养,通过测定水样中化学需氧量(COD)、总磷(TP)、总氮(TN)及氨氮(NH3-N)含量,监测凤眼莲对污染水样的净化效果。结果表明,凤眼莲对水样中COD、TP、NH3-N的去除率增幅随时间增加而减小,在最初6d都表现出较高的去除率,且各指标的初始质量浓度越高,去除率亦越大;对TN的去除率增幅随时间增加表现为先增加后减小,TN的去除是一个相对缓慢的过程。在18d内凤眼莲对水样中COD、TP、TN和NH3-N的去除率分别介于69.27%～74.15%、69.20%～83.61%、71.86%～75.01%和64.26%～94.50%。可见,凤眼莲对微污染水域中COD、TP、NH3-N、TN均具有较好的净化效果,可用于修复该类水体。     

复合微生物菌剂对不同阶段猪粪降解效果的研究

养殖场猪粪的不当处理会给环境造成严重污染,研究其降解变化,可以为养殖场粪便利用提供科学依据。采用恒温培养试验,研究在保育和育肥两个阶段时分别接种复合微生物菌剂(包括芽孢杆菌、酵母菌、乳酸菌、光合菌)对新鲜猪粪发酵中的有机质、全磷、全氮、硝态氮及铵态氮的影响。结果表明,复合菌剂处理与对照相比,提高了有机质的降解速度和TN、NH_4~+-N转化量。保育阶段,T2、T3处理TN下降了20.3%,NH_4~+-N下降了66.7%,T1处理TN和NH_4~+-N分别下降17.8%和55.7%,对照组分别下降了17.3%和50.7%。育肥阶段,接种菌剂的处理NH_4~+-N较培养初期下降了66.7%,对照为50.9%。试验末期,随着铵态氮降低,硝态氮有升高的趋势,大于5 g的复合菌剂添加量对猪粪降解效果不显著(P0.05),保育期和育肥期猪粪中有机质、全磷、全氮和硝态氮及铵态氮变化趋势一致。研究表明,复合菌剂对猪粪的TN、NH_4~+-N降低作用明显,但是添加量超过一定范围影响不显著(P0.05),试验末期的NO3--N增强效应,需要进一步研究。推算结果表明,复合菌剂处理的猪粪TN降低20.3%,肥料化利用,氮素循环利用趋于平衡。