不同浓度ＮＨ３ 对富营养化湖泊水体硝化作用的影响

通过室内培养试验,研究了不同浓度非离子态氨( NH3)条件下富营养化湖泊——太湖梅粱湾水体硝化作用的2个过程,即氨氧化和亚硝酸盐氧化的发生情况.结果表明,在试验设计的NH3浓度范围内,颗粒态氨氧化和自由态氨氧化速率都随着NH3浓度的升高而显著增加,同时在高浓度NH3(0.65和0.85 mg/L)下,颗粒态氨氧化速率在总氨氧化速率中所占比例也显著增加.而亚硝酸盐氧化过程的发生却具有明显的阶段性,当NH3浓度从0.05增加到0.15mg/L时,自由态亚硝酸盐氧化速率有一定的降低,但是颗粒态亚硝酸盐氧化速率却显著增加,导致总亚硝酸盐氧化速率也显著上升;当NH3浓度从0.15增加到0.85 mg/L,自由态亚硝酸盐氧化速率随着NH3浓度的升高而进一步降低,同时颗粒态亚硝酸盐氧化速率也随着NH3浓度的增加开始显著降低,导致总亚硝酸盐氧化速率急剧降低.     

不同浓度NH_3对富营养化湖泊水体硝化作用的影响

通过室内培养试验,研究了不同浓度非离子态氨（NH3）条件下富营养化湖泊——太湖梅粱湾水体硝化作用的2个过程,即氨氧化和亚硝酸盐氧化的发生情况。结果表明,在试验设计的NH3浓度范围内,颗粒态氨氧化和自由态氨氧化速率都随着NH3浓度的升高而显著增加,同时在高浓度NH3（0.65和0.85mg/L）下,颗粒态氨氧化速率在总氨氧化速率中所占比例也显著增加。而亚硝酸盐氧化过程的发生却具有明显的阶段性,当NH3浓度从0.05增加到0.15mg/L时,自由态亚硝酸盐氧化速率有一定的降低,但是颗粒态亚硝酸盐氧化速率却显著增加,导致总亚硝酸盐氧化速率也显著上升;当NH3浓度从0.15增加到0.85mg/L,自由态亚硝酸盐氧化速率随着NH3浓度的升高而进一步降低,同时颗粒态亚硝酸盐氧化速率也随着NH3浓度的增加开始显著降低,导致总亚硝酸盐氧化速率急剧降低。     

菲律宾蛤仔对养殖池塘沉积物/水界面反硝化和厌氧氨氧化反应速率的影响

养殖尾水氮含量过高等富营养化问题是影响当前我国池塘养殖产业健康可持续发展的重要因素,反硝化和厌氧氨氧化是自然水生态系统中重要的氮循环过程,是沉积物氮素营养迁出的主要途径,埋栖型贝类通过滤水和蠕动等生命活动不仅能净化水质,还可以使沉积物颗粒混合并改变沉积物/水界面的物质交换。本研究于2020年9、10、11、12月采集菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)养殖池塘贝类区域(有贝区)和对照区域(无贝区)的沉积物表层样品,进行泥浆培养实验,利用氮稳定同位素示踪技术检测其反硝化和厌氧氨氧化反应速率,并分析了其与间隙水理化参数的相关性。结果显示,菲律宾蛤仔养殖池塘有贝区10月和11月样品检测到厌氧氨氧化反应,并有反硝化—厌氧氨氧化耦合反应;有贝区9—12月沉积物反硝化反应速率均高于无贝区,有贝区9月的反硝化反应速率最高(0.005 8 μmol/kg·h);水体温度与沉积物反硝化反应速率呈极显著正相关(P<0.01),氨氮(NH4+-N)浓度与厌氧氨氧化反应速率呈极显著正相关(P<0.01)。研究表明,海水池塘养殖生态系统中也存在厌氧氨氧化过程,养殖菲律宾蛤仔等埋栖型贝类有利于池塘沉积物/水界面的反硝化和厌氧氨氧化反应,有效地促进池塘沉积物脱氮过程,研究结果不仅丰富了海水养殖生态系统氮循环理论,也为开展尾水生物净化工作提供了新思路。     

太湖滨岸带浮游动物群落结构特征与环境因子的典范对应分析

探讨浮游动物群落结构与环境因子的关系,为太湖水质监测提供方法,为富营养化治理与水生态修复提供理论支持。2016年8月进行了太湖水质状况及浮游动物群落调查,利用物种多样性指数和物种丰富度指数分析了太湖浮游动物群落结构特征,在此基础上,采用典范对应分析(CCA)探讨太湖浮游动物群落结构特征与环境因子的相互关系。结果表明,太湖不同湖区湖滨带水体水质总体评价为劣V类,总氮、总磷均值分别为(2.06±0.13)mg/L、(0.22±0.02)mg/L,叶绿素a平均含量为(65.35±9.09)mg/L。本次调查共检出浮游动物29种,其中桡足类5种,枝角类8种,轮虫16种;太湖浮游动物密度均值为(100±11)个/L,其中竺山湾浮游动物密度最高,为(273±54)个/L,胥口湾密度最低,仅为(31±6)个/L;太湖浮游动物生物量均值为(4.45±0.99)mg/L,生物量最高的是竺山湾,为(17.70±6.48)mg/L,胥口湾浮游动物生物量最低,为(1.03±0.23)mg/L。相关性分析表明,浮游动物各表征指标均与叶绿素a含量呈现显著正相关性。典范对应分析结果表明,浮游动物分布主要与溶解性总氮、总磷、透明度、溶解氧及pH值显著相关。     

养殖水体主要化学因子对蛭弧菌Bdh5221生长的影响

研究了养殖水体中NO-3N、NO-2-N、NH 4-N、PO-4-P和S2-等主要化学因子对蛭弧菌海水菌株Bdh5221生长的影响,为蛭弧菌在生物防治上的应用提供理论依据.试验结果发现,NO-3-N的浓度在O～10 mg/L之间、NH 4-N的浓度在0～5 mg/L之间,NO-3-N、NH 4-N的浓度越高越有利于蛭弧菌Bdh5221的生长;NO-2-N的浓度在0～0.5 mg/L之间,随着浓度的增高,对蛭弧菌Bdh5221的生长有一定的抑制作用;PO3-4-P的浓度在0～10 mg/L之间、S2-的浓度在0～5 mg/L之间,未见它们对蛭弧菌Bdh5221的生长有影响.     

基于^15N稳定同位素技术的斜生栅藻对硝氮和氨氮吸收研究

硝氮（NO3--N）和氨氮（NH4＋-N）是水体中无机氮的主要形态。利用15N稳定同位素技术研究了斜生栅藻（Scendesmus obliquus）对NO3--N和NH4＋-N的吸收特征。结果显示,在相同浓度条件下,斜生栅藻对NH4＋-N的吸收速率显著高于对NO3--N的吸收率,在180min的试验中,对15NH4＋-N的吸收速率为0.62～1.15μmol/（g·min）;对15NO3--N的吸收速率为0.08～0.15μmol/（g·min）。在NO3--N和NH4＋-N2种形态氮源同时存在的混合组中     

黄颡鱼养殖池塘氮磷营养盐周年变化研究

通过对黄颡鱼养殖池塘水体主要水质因子周年变化的测定与比较,探讨黄颡鱼养殖对水体环境的影响。研究主要测定了水体总磷(TP)、磷酸盐(PO4-P)、硝酸盐氮(NO3-N)、亚硝酸盐氮(NO2-N)和氨氮(NH4-N)含量。结果表明:养殖水体TP全年变化范围为0.08~1.17mg/L,5月份TP含量最低。PO4-P全年变化范围为0.02~0.27mg/L,10-12月份PO4-P含量较高为0.24~0.27mg/L。NO3-N全年变化范围为0.02~11.67mg/L,8月和11月份形成2个峰值;NO2-N全年变化范围为0.02~0.48mg/L,10月份呈现最高值0.48±0.01mg/L。NH4-N全年变化范围为0.06~2.02mg/L,5月份呈现峰值。溶解态无机氮(DIN)全年含量为0.43~11.76mg/L,且从全年氮平均含量进行考察,NO3-N、NH4-N和NO2-N分别占DIN的78.16%、16.72%和5.12%,N/P比值在5月和11月份出现2个峰值。黄颡鱼养殖池塘的水体氮和磷营养含量受光照、水温和鱼体活动等因素影响。     

溶解无机氮加富对海带养殖水体无机碳体系的影响

通过室内模拟实验,研究了在海带养殖水体中添加不同浓度的无机氮(NO-3-N和NH+4-N)对海水无机碳体系的影响。结果表明,无机碳体系各组分的变化趋势与无机氮添加浓度和无机氮形态有关。当NO-3-N和NH+4-N浓度范围分别在(4.73~52.78)μmol/L和(2.56~34.66)μmol/L时,DIC、HCO-3和pCO2均随着营养盐浓度的增加呈下降趋势,其中以NO-3-3和NH+4-3组变化最为明显,均达到最低值,分别为2 054、2 112μmol/L,1 776、1 869μmol/L,86、114μatm;而当NO-3-N和NH+4-N浓度范围分别为(52.78~427.29)μmol/L、(34.66~268.33)μmol/L时,DIC、HCO-3和pCO2随着营养盐浓度的增加,其下降幅度逐渐减弱,但实验结束时DIC、HCO-3和pCO2仍低于对照组。NO-3-N对海带养殖水体无机碳体系的影响较NH+4-N明显,加NO-3-N组对水体的固碳能力显著高于加NH+4-N组。当NO-3-N和NH+4-N浓度分别为52.78μmol/L、34.66μmol/L时,海带的光合固碳能力达到最大,过高或者过低均会降低海带对水体无机碳的吸收固定。     

湄洲湾海水硝化作用研究——^15N-NH4^＋氧化法

本文利用^15N-NH4^＋氧化法对湄洲湾近岸水体的硝化作用进行深入研究.结果表明,湄洲湾近岸水体硝化速率范围在0.51～ 4.60 μmol·L-1·d-1.养殖区附近较高的硝化速率,有利于海水对NH4^＋-N污染物的自净作用,当水体硝化作用强烈时,水中的NO3^-的浓度也随之升高,表明海水中NO3^-主要来自于细菌的硝化作用.湄洲湾海水NH4^＋-N的周转时间在1～9d,表层水体的NH4^＋-N转化时间高于底层水.硝化作用转化NH4＋为NO2^-,并最终转化为NO3^-,减少了NH3-N及NH4^＋-N对近岸养殖系统中生物的危害.     

水产养殖闭合循环系统中生物过滤池的水处理效果研究

对循环流水养殖系统中生物过滤池的水处理效果进行了研究。试验结果表明,(1)在对原有池塘稍加改造后,整个系统中的水质明显改善,有效的减低了NH4-N,NO2-N浓度,NH4-N,NO2-N浓度最高值分别为1.52mg/L,0.66mg/L,经过6个月的运行,分别降为0.36mg/L,0.12mg/L;(2)生物过滤池对流经水体的NH4-N,NO2-N,COD一次性去除率分别为50.0%,26.7%,24.6%。     

生物强化移动床生物膜反应器处理水产养殖循环水初步研究

利用自制的硝化细菌菌剂促进移动床生物膜反应器(Moving bed biofilm reactor,MBBR)的挂膜启动,分析不同载体氨氮负荷、碳氮比条件下反应器运行状况,并进一步进行了实验室模拟循环水养殖草金鱼实验。结果显示,利用自制硝化菌剂能够完成整个移动床反应器的启动过程,在接种15 d后使循环出水氨氮稳定在1 mg/L以下。单位体积载体氨氮负荷实验表明,MBBR能够在100 mg TAN/(L填料·d)条件下,使出水满足一般水产养殖水质要求(氨氮0.5 mg/L,亚硝氮0.1 mg/L)。进水碳氮比在1以内时MBBR能够稳定高效运行。在实验室模拟循环水养殖过程中,经菌剂强化的MBBR能维持循环出水氨氮低于0.5 mg/L,亚硝氮低于0.05 mg/L。     

蛋白分离器对循环水养殖水质理化因子的调控作用

通过测定5个关键水质理化因子,研究蛋白分离器对南美白对虾养殖水质的调控作用。结果表明:使用蛋白分离器后,水体的pH值维持在8.0～8.3,养殖水体中氨氮最高达到0.917mg/L,亚硝酸盐最高达到0.324mg/L,DO含量在3.775～6.300mg/L,COD含量峰值为14.27mg/L。     

南太湖入湖口蓝藻生物量与氮营养因子的年变化特征以及相关性研究

为了解南太湖水域近年来水质状况,以及蓝藻生物量与氨氮和总氮之间的变化规律,实验采用统计学方法,对南太湖水域3个入湖口(小梅港、新塘港、大钱港)水质中蓝藻生物量、氨氮和总氮的年变化特征进行了调查;使用SPSS10.0中的Bivariate(pcarson)软件对蓝藻生物量与氨氮和总氮的相关性进行了分析。结果表明:(1)南太湖入湖口蓝藻生物量一般有两个高位期,一个是在每年5—6月,另一个在每年的9—10月;(2)南太湖入湖口的总氮浓度处于富营养水平,并有向重富营养化发展的迹象;(3)蓝藻生物量与氨氮浓度的相关性系数r介于0.102～0.290,呈现不相关;(4)2008—2009年蓝藻生物量与总氮浓度的相关系数r介于0.010～0.210,呈现不相关;2010年蓝藻生物量与总氮浓度的相关系数r介于0.430～0.474,呈现低度负相关。结果说明南太湖入湖口的氮营养盐已经不容忽视,湖泊中氨氮和总氮浓度升高,将为蓝藻的繁殖生长提供条件,蓝藻一旦暴发,氨氮和总氮浓度反而迅速降低,在南太湖水域蓝藻生物量与氨氮和总氮浓度之间存在一定的此消彼长规律。     

不同流向对曝气生物滤池处理对对虾养殖污水效果的影响

采用上流式和下流式曝气生物滤池处理凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)养殖污水,连续进行30 d,分析出水水质,并观察系统运行情况和装置污染状况。研究了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。实验结果表明:从养殖污水主要污染物指标的去除效果和稳定性上看,上流式优于下流式曝气生物滤池。在系统进水化学需氧量质量浓度为7.62～8.20 mg/L、氨氮质量浓度为0.62～0.65 mg/L、硝酸盐氮质量浓度为0.54～0.59 mg/L、亚硝酸盐氮质量浓度为0.23～0.27 mg/L、无机氮质量浓度为1.40～1.47 mg/L、活性磷酸盐质量浓度为0.24～0.29 mg/L,水温为25℃～30℃时,上流式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。     

葡萄糖添加对太湖水体浮游植物生长的影响

为探索葡萄糖(碳源)添加对浮游植物生长的影响,于2015年7月30日—8月6日用太湖梅梁湾水体进行了碳、氮、磷的营养盐添加试验。试验设置3个处理,每个处理均添加相同水平的氮、磷营养盐,而碳添加质量浓度分别为0 mg/L(对照组)、51 mg/L(低碳组)和102 mg/L(高碳组)。结果显示,对照组与低碳组的叶绿素a(Chl-a)均显著高于高碳组(P0.05),3个处理间总悬浮颗粒物(TSS)质量浓度没有显著差异(P0.05);整体上,第1~8天和第6~8天,高碳组的硝酸盐氮(NO_3~--N)、活性磷(SRP)质量浓度的降低速率均是最高的,低碳组次之,对照组最慢(P0.05)。研究表明,葡萄糖添加控制了浮游植物生长,促进了水体中无机氮、磷质量浓度降低;但在添加葡萄糖的处理中,无机氮、磷质量浓度降低速度的加快并没有得到更高的浮游植物浓度。     

水芹对富营养化水体的净化效果研究

利用聚乙烯板作为浮床栽植水芹(Oenanthe javanica),观测其对4组不同富营养化程度水体的净化效果。结果表明,水芹对总磷(TP)有较好的去除效果,初始浓度越高去除率越低,去除率范围53.3%～84.0%;水芹对低于5mg/L的总氮(TN)有较好的去除效果,去除率也随初始浓度升高而降低,去除率范围36.1%～85.7%,如果总氮浓度过高(达到20mg/L左右),去除效果不明显。试验组氨氮(NH3-N)的浓度虽然有明显的降低,但与对照组比没有明显优势,水芹对亚硝酸盐氮(NO2--N)的去除作用不明显,硝化细菌对氨氮和亚硝酸盐氮的去除起主要作用,水芹通过降低水中总氮水平对氨氮和亚硝酸盐氮有一定间接的去除作用。在整个试验过程中,各组高锰酸盐指数(CODMn)维持在较低水平(<3mg/L),未观察到栽植水芹对高锰酸盐指数的降低作用。     

蓝藻大量堆积、死亡与黑水团形成的关系

经过多年治理,太湖水环境状况得到一定程度的改善,但大部分湖区仍处于富营养化状态,夏季水华很严重,在适宜的环境条件下会诱发黑水团。2011年8月28日至9月27日在太湖梅梁湖杨湾水域进行为期1个月的原位蓝藻堆积围隔试验,分析蓝藻大量堆积、死亡过程中水体关键环境要素的变化趋势,并基于试验结果初步分析了其与黑水团形成之间的关系。结果表明,蓝藻积聚死亡会导致水体处于缺氧状态,水体溶解氧浓度基本在0.2mg/L上下波动;同时,水体主要营养盐浓度会在短时间内迅速上升,TN、NH4+-N和TP浓度最高值分别为初始值的16、48和46倍。高温时段打捞水体表面积聚的蓝藻是防止蓝藻死亡进一步恶化环境的有效措施。蓝藻死亡的同时会促进致黑物质的产生,丰富的有机污染底泥的参与对于黑水团的形成有决定作用,但形成典型的黑水团需要一定水平的风浪扰动。     

不同pH和滤料对硝化细菌消氨效果的影响

为了解在不同pH和滤料条件下硝化细菌对氨氮(NH_4~+-N)和亚硝酸盐氮(NO_2~--N)的去除效果,通过试验,探讨了5.0~10.0等6个pH梯度以及陶环、珊瑚石、生物刷和生物球等4种滤料的消氨效果。在pH 8.0~9.0时,至试验第7天氨氮去除率分别达99.86%、98.95%,明显高于pH 6.0、7.0和10.0组(去除率分别为66.18%、71.43%和70.51%)。在pH 7.0~9.0时,亚硝酸盐氮浓度的增加小于氨氮浓度的下降,特别是在pH 9.0时两者浓度变化差异明显。生物刷、陶环、珊瑚石和生物球分别在试验的第3、4、6、7天,氨氮去除率达100%。陶环组和珊瑚石组,NO_2~--N质量浓度在达到最高值(9.60 mg/L和10.00 mg/L),之后开始逐步下降。生物刷组和生物球组在达到最高值(9.55 mg/L和11.00 mg/L)之后基本维持不变。结果表明:硝化细菌适宜碱性的环境条件(pH 8.0~9.0),水体pH 9.0最有利于硝化细菌对NH_4~+-N和NO_2~--N的去除。不同滤料对硝化细菌去除NH_4~+-N和NO_2~--N有不同的影响。陶环对硝化细菌去除NH_4~+-N和NO_2~--N都有良好效果,生物刷只对去除NH_4~+-N有良好效果,珊瑚石只对去除NO_2~--N有良好效果。多种滤料配合使用有利于产生优势互补的效果。