污水处理反硝化除磷-诱导结晶磷回收工艺中除磷微生物特性

为探究反硝化除磷-诱导结晶磷回收工艺中缺氧池污泥释磷、吸磷以及微生物特征,利用荧光原位杂交(fluorescence in situ hybridization,FISH)技术、电子扫描显微镜(scanning electron microscope,SEM)观察了微生物的数量、分布和形态;通过批次试验考察了污泥在厌氧/好氧和厌氧/缺氧2种模式下的释磷和吸磷特征。结果表明:该双污泥系统缺氧池中聚磷菌占总细菌比例的69.7%,明显高于单污泥系统中富集的聚磷菌比例,污泥中的微生物多呈杆状;厌氧/好氧、厌氧/缺氧模式下单位污泥浓度(mixed liquor suspended solids,MLSS)总吸磷量(以PO43--P计)分别为22.84、18.60 mg/g,反硝化聚磷菌(denitrifying polyphosphate-accumulating organisms,DPAO)占聚磷菌(polyphosphate-accumulating organisms,PAO)的比例为81.44%,表明在长期的厌氧/缺氧运行条件下可以富集到以硝酸盐为电子受体的反硝化聚磷菌,同时还存在着仅以氧气为电子受体的聚磷菌;通过pH值和氧化还原电位(oxidation reduction potential,ORP)的实时监测可以快速地了解污水生物处理系统中各类反应的进程,对调控工艺参数有着重要的意义。综上所述,为保证污水生物处理工艺的正常稳定运行,将微生物分析与常规的化学参数分析结合起来考察将是未来发展的必然趋势。     

Na+和K+共存对A2/O工艺脱氮除磷效果及污泥性质的影响

为了揭示多种金属离子共存的含盐废水生物处理系统污染物的去除机制和污泥特性,考察Na~+、K~+共存对A~2/O工艺污染物去除率、污泥性质和微生物群落的影响,采用高通量测序技术分析了厌氧区、缺氧区和好氧区的微生物群落结构,结合脱氮除磷效果和污泥性质的变化,探讨不同Na~+/K~+摩尔比下A~2/O工艺优势种群的演替规律,以期从微生物角度明确Na~+、K~+共存对含盐废水污染物去除率的影响。结果表明:当进水Na~+/K~+摩尔比分别为2、1和0.5时,A~2/O工艺的COD去除率分别为80%、84%和86%,TN去除率分别为73%、77%和80%,K~+浓度的提高缓解了Na~+对COD和TN去除率的抑制作用;厌氧区释磷率分别为70%、73%和74%,缺氧区吸磷率分别为53%、55%和58%,好氧区吸磷率分别为70%、72%和75%。随着进水Na~+/K~+摩尔比的降低,厌氧区、缺氧区和好氧区微生物群落的丰富度和多样性降低,微生物群落差异显著,变形菌门的相对丰度均升高约30%,拟杆菌门和绿弯菌门相对丰度逐渐降低。陶氏菌属和固氮弧菌属作为优势菌属,其相对丰度逐渐增大,有利于氮磷污染物的去除。通过增加K~+的浓度有利于提高氮、磷去除率,增强污泥的生物絮凝性和反硝化聚磷菌的活性。     

东鱼河春季沉积物反硝化脱氮作用与N2O排放研究

为研究东鱼河春季沉积物的反硝化脱氮作用以及N_2O产生速率,于2017年5月沿东鱼河采集沉积物和表层水样,分别采用乙炔抑制法和培养法分析测定了反硝化作用和N_2O产生速率,利用顶空法提取水样中N_2O结合双层扩散模型法估算水体N_2O的排放通量,并结合水体理化性质探讨了主要影响因素。结果表明:东鱼河春季沉积物反硝化潜势为7 305.8～26 947.7μmol/(m~2·h),但从上游到下游沿程均呈先增高后波动降低的趋势;沉积物反硝化速率为86.6～694.2μmol/(m~2·h),显著低于对应点位的反硝化潜势(P0.01),且二者的沿程变化规律不一致;反硝化速率仅与沉积物中NH_4~+含量呈显著正相关关系(P0.05),表明其受沉积物和上覆水理化性质的综合影响,且可能存在硝化—反硝化的耦合作用。沉积物N_2O产生速率在19.8～144.3μmol/(m~2·h);水体表现为大气N_2O的排放源,排放通量为170.9～667.8mol/(m~2·h),显著高于对应点位沉积物N_2O的产生速率(P0.01),且与上覆水的DO和NO_2~-含量具有显著正相关关系(P0.05),表明东鱼河在春季除沉积物产生N_2O外,其上覆水中氮转化过程亦是向大气排放N_2O的重要途径之一。     

砖红壤不同温度、水分及碳氮源条件下硝化和反硝化特征

采用气压分离技术,研究了海南橡胶林砖红壤土壤总硝化速率和反硝化速率对温度、水分及碳氮源的响应。结果表明,在10~30℃的土壤温度范围内,温度的升高促进了土壤总硝化速率,反硝化速率随着温度的升高呈现先增加后降低的趋势。随着土壤水分的升高,土壤总硝化速率和反硝化速率均呈线性增加。当土壤孔隙度水达到70%后,总硝化速率呈下降趋势,却进一步地促进了反硝化速率。添加硝态氮抑制了总硝化速率;在N 0~40 g m~(-2)的范围内,除低量硝态氮的添加(N 1 g m~(-2))降低了反硝化速率外,反硝化速率大致随硝态氮浓度的增加而增加。低量铵态氮的添加(N 0.5 g m~(-2))促进了总硝化速率,高量铵态氮(N 4、20和40 g m~(-2))则抑制了总硝化速率;除低量铵态氮的添加(N 1 g m~(-2))抑制了反硝化速率外,添加铵态氮对反硝化速率影响不大。添加C(C 10~40 g m~(-2))激发了土壤总硝化速率和反硝化速率,碳源的缺乏可能是橡胶林酸性砖红壤限制土壤硝化和反硝化速率的主要因素。     

不同母质发育旱地土壤反硝化功能差异及其关键影响因素

农田土壤反硝化作用强度具有较高的空间异质性,不同类型土壤反硝化作用活性的影响机制可能存在差异。本研究通过大规模样带调查,系统采集了3种不同母质发育的旱地农田土壤,对比分析了土壤反硝化能力的差异及其与土壤环境因子的关系。结果发现:土壤反硝化势在3个类型土壤间有显著差异,其中河流冲积物发育的潮土(AS)反硝化势(以单位时间单位质量土壤的N2O释放量表示)显著高于其他两个类型土壤22.22～579.09μg/(kg·h),平均高达213.34μg/(kg·h),黑土(BS)的反硝化势平均为136.38μg/(kg·h),略高于第四纪红色黏土发育的红壤(QRCS)(96.17μg/(kg·h)),但两者无显著差异。相关性分析表明,土壤pH与反硝化势极显著正相关,说明在本研究所测定的土壤性质中,pH可能是影响不同类型土壤反硝化势差异的关键因素,另外,有机质含量对3个类型土壤反硝化势也有一定影响。同一母质发育的土壤,反硝化能力在不同采样地点也存在差异,而且调控不同类型土壤内部反硝化势的关键土壤环境因素不尽相同,其中对第四纪红色黏土发育的红壤、潮土和黑土影响最为显著的因素分别为土壤有机质、pH和黏粒含量。     

高效除氨氮异养硝化细菌的分离鉴定及其脱氮条件优化

为去除畜禽粪便好养堆肥过程中产生的氨气,筛选具有高效除氮功能的微生物,该文通过摇瓶连续富集驯化,从垃圾渗滤液处理厂的活性污泥中筛选到1株高效除氨氮菌株Z53,通过形态特征及16Sr RNA基因序列鉴定,确定其为脱氮副球菌(Paracoccus denitrificans),并通过正交试验对其脱氮条件进行优化。试验表明该菌株最适碳源为丁二酸钠,最佳C/N为15;最佳氨氮去除条件为摇床转速160 r/min、250 mL三角瓶装液量为40 mL、温度30℃、pH值为7.0。在此条件下接种1%的菌液,该菌株在11h内将(191.4±0.7)mg/L的氨氮完全去除,平均去除速率为17.4mg/(L·h)。通过氮素形态测定显示该菌株不仅具有异养硝化作用,可将氨态氮氧化为硝态氮,且无亚硝态氮积累;还具有反硝化作用,在好氧条件下消耗硝态氮生成亚硝态氮,硝氮平均去除率为16.8mg/(L·h),在厌氧条件下反硝化作用产生N2,硝氮平均去除率为9.8 mg/(L·h)。该研究体现了菌株Z53有望用于堆肥厂中的生物滴滤装置并高效去除氨氮,从而达到降低氨气污染的目的,具有良好的开发应用前景。     

苏打盐碱地围堤养鱼改良土壤的生物性状

为探讨盐碱地围堤养鱼对盐碱地改良效果,2016年对盐碱裸地土、围堤养鱼3,5,8 a的鱼塘淤泥及围堤养鱼5 a后种稻土壤进行分析,测定了各处理土壤样品生物性状及土壤呼吸作用。结果表明,围堤养鱼5a后种稻对微生物的改良效果最明显,与盐碱裸地土相比,细菌、纤维素分解菌、亚硝酸细菌、磷细菌的数量分别增加了2.60×10~6,0.66×10~4,7.84×10~5,0.55×10~5 cfu/g。除多酚氧化酶在盐碱裸地中的活性最大之外,其他酶活性在围堤养鱼5 a的土壤中改良效果最明显,脲酶、磷酸酶、过氧化氢酶、纤维素酶的活性分别提高了0.008 mg/(g·24 h),0.153 mg/(g·24 h),2.035 mg/(g·20 min),0.399 mg/(g·72 h)。CO_2释放量在围堤养鱼8 a土壤里最大,比原碱土增加了7.41 mg/g。只有细菌与土壤呼吸呈显著正相关(P0.05),土壤生物性状与土壤呼吸作用没有相关性。     

双污泥反硝化除磷系统中氨氮容积负荷的优化

农村生活污水具有处理量小,分散,日变化系数大等特点,分散处理成为农村污水处理的首要选择。该研究采用AAO工艺与BAF组成的双污泥反硝化除磷系统（anaerobic anoxic oxic-biological aerated filter,AAO-BAF）处理农村生活污水,探讨了氨氮容积负荷对该系统BAF单元硝化性能及出水悬浮物（SS）的影响。通过改变水力负荷和有效滤料容积（即方式1和方式）2种方式,氨氮容积负荷在0.43～1.21 kg/(m3·d)之间变化。试验结果表明,随着氨氮容积负荷的增加,氨氮去除率呈现先缓慢降低后急剧减小的趋势,不同的是,出水SS对方式1（即水力负荷的变化）更敏感。当氨氮容积负荷在0.43～1.12 kg/(m3·d)时,氨氮去除率大于81%;当氨氮容积负荷大于1.12 kg/(m3·d),氨氮去除率急剧降低,氨氮容积负荷为1.21 kg/(m3·d),2种运行方式的氨氮去除率分别为65%和68%。当氨氮容积负荷小于0.74 kg/(m3·d)时,出水SS小于10 mg/L;当氨氮容积负荷大于0.74 kg/(m3·d)时,出水SS急剧增加,但方式1增加得更快,氨氮容积负荷增加到1.21 kg/(m3·d)时,方式1和方式2的出水SS分别为21.8和14.2 mg/L。所以,为保证BAF出水水质达到国家一级A排放标准,其氨氮容积负荷应小于0.74 kg/(m3·d)。     

杂色云芝生物滤塔净化甲苯废气效果

为研究生物滤塔中优势菌种杂色云芝净化甲苯的性能。选择松树皮和火山石为生物滤塔填料,杂色云芝为功能微生物,甲苯为目标污染物,研究杂色云芝在生物滤塔中的生长情况及不同停留时间和进气载荷对去除率、去除负荷,系统压降变化的影响等。结果表明:采用强制循环挂膜法,在20 d内即可完成微生物挂膜,且在木质素氧化酶没有参与的条件下杂色云芝生物滤塔对甲苯表现出较好的去除效果。生物滤塔净化过程中气体停留时间(Gas rentention time,GRT)为148.3 s,进口负荷为7.28 g/(m~3·h)时,生物滤塔的最大去除能力为6.73 g/(m~3·h),该系统的最高去除率为92.4%;GRT为37.1s,进口负荷为58.25 g/(m~3·h)时,生物滤塔的最大去除能力为47.07 g/(m~3·h),去除率在80%以上。试验条件下,系统的压降均在500 Pa以下,说明系统的经济性良好。     

盐度降低间歇曝气动态膜生物反应器净化水产养殖废水的效果

采用间歇曝气动态膜生物反应器(DMBR)处理不同盐度下的水产养殖废水,研究盐度对有机物降解和反硝化过程的影响。结果表明:当盐度在0～35g/L范围内,随着盐度的提高,由于盐度对微生物的抑制作用,在含盐条件下有机物降解和反硝化效率下降,间歇曝气动态膜生物反应器对水产养殖废水化学需氧量CODMn的去除率从89.5%下降到75.5%;出水总氮TN去除率从89.9%下降到74.4%。通过对有机物降解速率常数和反硝化速率常数的动力性模拟,CODMn降解速率常数和硝态氮NO3--N的降解速率常数随盐度的提高呈线性下降的趋势,其线性回归模型的决定系数分别为0.9838、0.9665。盐度对水产养殖废水反硝化过程的抑制作用要大于有机物降解过程。     

不同铵钾比对高铵下拟南芥地上部和根系生长的影响

钾在缓解植物铵毒害的过程中起着重要的作用。本文研究了高铵(30 mmol/L)条件下,不同铵钾比(7.5︰1和150︰1)对拟南芥(Col-0)主根、侧根以及地上部生长的影响。结果表明:30 mmol/L NH4+条件下,高铵钾比(150)处理显著加重了拟南芥铵毒害现象,地上部和根系生长所受的抑制作用更为明显并导致更严重的氧化胁迫。相比低铵钾比水平,在高铵处理下,高铵钾比使得拟南芥主根伸长量降低57.4%,侧根数量减少33.3%,而地上部鲜重减轻69.9%。DAB(3,3￠-二氨基联苯胺,3,3￠-diaminobenzidine)叶片染色结果表明,不加铵处理下,外源不同钾水平(0.2和4.0 mmol/L)对拟南芥叶片的氧化胁迫作用没有显著差异;而高铵处理下,相比低铵钾比处理,高铵钾比显著增加了叶片中过氧化氢的含量,加重了其氧化胁迫。伊文思蓝(Evans blue,EB)染色结果表明,不加铵处理下,外源不同钾水平对拟南芥地上部和根部的膜透性没有显著差异,而高铵处理下,高铵钾比显著增强了拟南芥地上部和根部的膜透性,表明其对细胞的伤害程度加重。可见,高铵抑制拟南芥根系和地上部生长,高铵钾比则会加重这种抑制,其原因除了高浓度钾能减少植物对铵的吸收外,可能与高铵钾比条件加剧了植物的氧化胁迫有关。因此,适宜的铵钾比在植物应对铵毒害的过程中发挥重要作用。     

NO-3胁迫下K+、Ca2+对黄瓜幼苗膜质过氧化及活性氧清除酶系统的影响

通过水培试验探讨了NO^-₃胁迫下K⁺、Ca²⁺对黄瓜幼苗膜质过氧化及活性氧清除酶系统的影响。结果表明，在相同NO^-₃浓度胁迫7d后， Ca²⁺浓度越大，膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量越高，而K⁺浓度越大，电解质相对渗透率越高，由此说明K⁺、Ca²⁺对细胞膜造成伤害的机理不同。黄瓜幼苗活性氧清除酶系统对K⁺、Ca²⁺的响应亦不同，在一定程度上，K⁺和Ca²⁺ 可提高SOD、POD和CAT活性，保护植物免受自由基伤害，继而可增强植物对逆境的适应能力。     

羟基磷灰石对铅锌矿区土壤吸附Zn2+、Cd2+的影响

为探究羟基磷灰石(HAP)对矿区土壤重金属的固化效果,采用吸附试验,研究施加HAP的铅锌矿区土壤对Cd~(2+)、Zn~(2+)的动力学吸附和等温吸附效果。结果表明:土壤对Cd~(2+)、Zn~(2+)的吸附量随Cd~(2+)、Zn~(2+)初始浓度的增加而增加;在酸性条件下,其吸附量随pH上升而上升;准二级动力学方程能很好地描述两者的吸附过程,土壤吸附能力随HAP的添加量增大而增强;在Zn—Cd共存体系中,当初始浓度为20mg/L时,土壤对Zn~(2+)、Cd~(2+)的吸附无明显差异,2种金属离子竞争力度小,随着初始浓度上升,竞争明显,对Zn~(2+)的最大吸附量能达到单一体系中的79%～87%,而Cd~(2+)的最大吸附量只有单一体系中的57%～72%,Zn~(2+)的竞争力优于Cd~(2+),Zn~(2+)对Cd~(2+)吸附产生严重的抑制。综上可知,HAP能提高矿区土壤的吸附性能,在Zn、Cd污染土壤中,更能提升土壤对Zn~(2+)的吸附固持能力。     

黄土性土壤K+吸附、解吸动力学研究

采用连续液流法研究了５种黄土性土壤吸附、解吸Ｋ＾＋的动力学性质。结果表明：（１）供试土壤Ｋ＾＋吸附、解吸反应分别在１６－２４及２６－６０ｍｉｎ达到平衡。吸附平衡时间及平衡吸附量与ＣＥＣ及粘粒含量有关。（２）平衡前不同时段的吸附解吸速度及吸附解吸率与反应时间ｌｎｔ间存在极显著的线性关系。其中反应速度直线和解吸率直线的斜率、初始反应速度及初始解吸率均与ＣＥＣ及粘粒含量密切相关。（３）一级反应方程和Ｅｌ     

陕西省几种代表性土壤NH4+吸附、解吸动力学特征研究

采用连续液流法测定了五种土壤吸附、解吸ＮＨ＾＋４的动力学性质。研究表明：（１）ＮＨ＾＋４吸附、解吸平衡时间及反应速率，平衡时的吸附、解吸量及吸附平衡常数均随土壤粘粒和ＣＥＣ不同而变化；（２）不同动力学模型及同一模型对不同土壤的拟合性不同。     

农耕地土壤137Cs与210Pbex深度分布过程对比研究

探讨了137Cs与210Pb_ex在农耕地土壤深度分布过程的差异。基于137Cs与210Pb_ex的不同沉降过程,考虑到核素由犁耕层向犁底层的扩散,对农耕地土壤137Cs、210Pb_ex的深度分布过程进行了理论推导,并以杨凌符家庄麦田剖面的实测数据予以验证,同时讨论了实测符家庄麦田剖面137Cs、210Pb_ex深度分布的规律特征及其原因,以此阐明了137Cs与210Pb_ex在农耕地土壤深度分布过程的差异。137Cs源于大气核试爆,没有持续沉降补充,犁耕层和犁底层土壤137Cs深度分布一直处于随时间变化的非稳定态;而210Pb_ex是天然核素,存在大气沉降的持续补充,犁耕层和犁底层土壤210Pb_ex深度分布最终呈稳定态。农耕地土壤137Cs、210Pb_ex深度分布的实测值曲线与理论值曲线的差异,尤其210Pb_ex,可能与耕作深度的变化历史或土地利用(覆被)变化有关。     

固态13C和15N核磁共振法研究15N标记土壤的腐殖质组分

Five humic fractions were obtained from a uniformly ^15N-labelled soil by extraction with 0.1 mol L^-1 Na4P2O7,0.1mol L^-1 NaOH ,and HF/HCl-0.1 mol L^-1 NaOH,consecutively,and analyzed by ^13C and ^15N CPMAS NMR (cross polarization and magic angle spinning nuclear magnetic resonace).Compared with those of native soils humic fractions studied as a whole contained more alkyls ,methoxyls and O-alkyls,being 27%-36%,17%-21%and 36%-40%,respectively,but fewer aromatics and carboxyls(bein 14%-20% and 13%-90%,respectively),Among those humic fractions ,the humic acid(HA)and fulvic acid(FA) extracted by 0.1 mol L^-1 Na4P2O7 contained slightly more carboxyls than corresponding humic fractions extracted by 0.1 mol L^-1 NaOH ,and the HA extacted by 0.1 mol L^-1 NaOH after treatment with HF/HCl contained the least aromatics and carboxyls.The distribution of nitrogen functional groups of soil humic fractions studied was quite similar to each other and also quite similar to that of humic fraction from native soils.More than 75% of total N in each fraction was in amide from,with 9%-13% present as aromatic and /or aliphatic amines and the remainder as heerocyclic N.     

应用15N稀释法测定土壤氮素初级转化速率的一些关键技术

本文综合评述了应用~(15)N库稀释法测定土壤氮素初级转化速率的一些关键技术,即~(15)N标记土壤氮库的方法、~(15)N的加入量、丰度和标记物种类的选择,以及初始取样时间的确定。只有合理地运用这些关键技术,才能更准确地测定土壤氮素初级转化速率,进而更真实地表征土壤氮素的实际周转状况。     

NH4+-N/NO3--N比例对不同不结球小白菜品种的生长和部分生理指标的影响

The responses of three cultivars of Chinese cabbage (Brassica chinensis L.), one of the main vegetable crops in China, to different ratios of NH4+-N/NO3--N was investigated to find the optimal ratio of ammonium to nitrate for maximal growth and to explore ways of decreasing the nitrate content, increasing nitrogen use efficiency of Chinese cabbage, and determining distributions of nitrogen and carbon. Three cultivars of Chinese cabbage were hydroponically grown with three different NH4+-N/NO3--N ratios (0:100, 25:75 and 50:50). The optimal ratio of NH4+-N/NO3--N for maximal growth of Chinese cabbage was 25:75. The increase in the ratio of NH4+-N/NO3--N significantly decreased nitrate content in various tissues of Chinese cabbage in the order of petiole > leaf blade > root. The highest total nitrogen (N) content was found when the ratio of NH4+-N/NO3--N was 25:75, and N contents in plant tissues were significantly different, mostly being in the order of leaf blade > petiole > root. At the NH4+-N/NO3--N ratio of 25:75, the biomasses of Chinese cabbage cultivars 'Shanghaiqing', 'Liangbaiye 1' and 'Kangre 605' increased by 47%, 14% and 27%, respectively. The biomass, SPAD chlorophyll meter readings and carbon content of 'Shanghaiqing' were all higher than those of 'Liangbaiye 1', while nitrate and total nitrogen contents were lower. Thus, partial replacement of nitrate by ammonium could improve vegetable production by both increasing yields and decreasing nitrate content of the plants.     

贵州省西南部麦岗水库沉积物的137Cs和210Pb测年与沉积速率研究

对贵州省西南部麦岗水库沉积物柱芯MG4-2,采用210Pb和137Cs法进行了测年与现代沉积速率研究.结果表明,该柱芯中存在这3个明显的137Cs蓄积峰,对应1964,1975,1986年3个计年时标.运用210Pb的恒定补给速率(CRS)模式计算得到的年代,总体上与137Cs法的结果吻合较好,但存在一定的偏差,特别是与1964年的计年时标的偏差较大,这可能是因为沉积物柱芯受到了一些人为扰动所致.两种核素测定的平均沉积速率在数值上有一定的偏差,但都反映了麦岗水库沉积物近几十年以来经历了从慢到快再到慢的沉积过程,初步推测,沉积速率的这种变化与人类活动有一定的关系.两种计年方法结合,相互印证,使计年和沉积速率的研究更为准确.