氮氧同位素示踪湿沉降NO3-来源及氧化途径

为探明焦作市大气湿沉降中硝态氮的污染水平,识别其来源及其形成过程,于2020年1月-2021年12月采集了焦作市大气湿沉降样品41个,测定并分析了TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N浓度以及δ¹⁵N-NO₃^-、δ¹⁸O-NO₃^-值.结果表明：(1)TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N浓度范围分别为2.52～13.27、0.11～1.70、1.64～8.31 mg/L,焦作市湿沉降中氮的主要存在形态为NO₃^--N,占比为52.11%～83.92%.(2)δ¹⁸O-NO₃^-、δ¹⁵N-NO₃^-值的范围分别为54.9‰～93...     

千岛湖水体氮的垂向分布特征及来源解析

选取千岛湖水深0.2,5,10,20,30和40m处水样进行分析,利用氮氧同位素和稳定同位素模型（SIAR）研究千岛湖水体氮（N）的垂向分布特征,分析水体N的来源并计算各N源的贡献率.结果表明,硝酸盐（NO₃^-）和溶解性有机氮（DON）是千岛湖水体总溶解氮（TDN）的主要形式,分别占溶解态N的57.9%和39.7%.千岛湖水体δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-的平均值分别为4.5‰和4.3‰.上层水体（0~10m）中,硝化作用和浮游植物的同化作用共同控制水体N的形态组成和氮氧同位素值（δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-）的变化.中层水体（10~30m）中,硝化作用是主要的生物地球化学过程,使得水体NO₃^-含量增加而δ¹⁸O-NO₃^-值减小.底层水体（30~40m）受到硝化作用、底泥N释放和反硝化作用的共同影响.化肥是千岛湖水体NO₃^-的最主要来源,在S1和S2处的贡献率分别为51.9%和30.6%.新安江上游的农业面源污染使得S1处化肥贡献率远高于S2.土壤N是仅次于化肥的第二大水体NO₃^-来源,在S1和S2处的贡献率分别为17.8%和27.8%.此外,底泥对底层水体NO₃^-的贡献不可忽视.     

氮和氧同位素示踪云台山地表水硝酸盐来源

多年监测发现,5A级风景旅游区云台山水中总氮超标.为了摸清其不同形态氮含量水平并识别氮污染来源,本研究分别于丰水期(2021年9月、2022年6、7月)、平水期(2021年11月)和枯水期(2021年12月、2022年2月)采集云台山马鞍石水库表层和深层水及其上游河流表层水样品共58个,测定并分析了水化学参数(TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N和Cl^-)的浓度和硝酸盐氮氧稳定同位素(δ¹⁵N-NO₃^-、δ¹⁸O-NO₃^-),同时利用SIAR同位素模型定量解析了水库及其上游河流中NO₃^-源的贡献.结果表明,马鞍石水库及其上游河流水中ρ(TN)、ρ(NO₃^--N)、ρ(NH₄⁺-N)变化范围分别为1.86～6.4、1.40～...     

基于水化学及氮氧同位素技术的硝酸盐来源解析——以鄱阳湖湿地为例

为了识别鄱阳湖湿地水体中硝酸盐污染的来源,转化特征和各污染来源的贡献比例,选取枯水期这一典型时期,于2019年1月份对鄱阳湖中的蚌湖湿地,沙湖山湿地和庐山湿地的地表水进行取样,并测定了水样中的离子组成和硝酸盐氮氧同位素值.研究结果显示, NO₃^-/Cl^-物质的量浓度比值与Cl^-浓度的关系表明3处湿地中硝酸盐来源可能受到农业活动和降雨的影响.蚌湖,沙湖山和庐山湿地水体中δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-值的范围分别为-6.19‰~4.67‰和3.41‰~39.95‰,-4.14‰~1.45‰和31.54‰~68.30‰,-6.98‰~3.83‰和2.80‰~30.43‰,硝酸盐氮氧同位素值表明3处湿地硝酸盐来源可能受到降水NO₃^-,硝酸盐氮肥,氨态氮肥和土壤有机氮的影响.利用硝酸盐氮氧同位素之间的关系,并结合NO₃^-与Cl^-比值关系判断湿地中无明显反硝化作用的发生.SIAR模型结果显示:蚌湖湿地,沙湖山湿地,庐山湿地硝酸盐来源中降水NO₃^-贡献占比最大,其次是化肥,土壤有机氮,粪便和生活污水贡献占比最小.     

氮氧同位素示踪南昌秋冬季降水中NO3-来源及其贡献

为确定南昌市秋冬季降水中硝酸盐来源及贡献,于2016年9月1日至2017年2月28日对南昌地区雨水进行采集,分析了其化学组成及NO₃^-同位素组成并利用贝叶斯混合模型对NO₃^-四种潜在来源贡献进行计算.结果显示NO₃^-浓度范围为7.3~99.5μmol/L,平均值为36.1μmol/L;δ¹⁵N-NO₃^-变化范围为-6.0‰~+8.3‰,平均值为-0.8‰,两者均呈现冬季高秋季低的变化趋势.NO₃^-浓度季节性变化可能是受到降雨量等因素的影响,而δ¹⁵N-NO₃^-变化可能是冬季降水中机动车尾气排放偏高和秋季降水中煤燃烧来源偏高双重因素作用的结果.同位素及贝叶斯混合模型源解析结果表明,南昌市降水中NO₃^-主要来源于生物质燃烧（32.5%）、机动车尾气排放（30.8%）和煤燃烧（23.1%）,三者贡献超过86%;而机动车尾气排放和生物质燃烧释放均超过30%,这可能与近年来机动车快速增加和秋冬季野外生物质大量燃烧有关.煤燃烧虽然也是重要来源,但相对生物质燃烧和机动车尾气排放较小,这可能与近年我国减排措施有关.     

Varying water column stability controls the denitrification process in a subtropical reservoir, Southwest China

Reservoirs are regarded as hotspots of nitrogen transformation and potential sources of nitrous oxide（N₂O）. However, it remains unclear how the hydrological conditions due to dam construction control the processes of nitrogen transformation in reservoir waters. To address this issue, we examined the spatial-temporal characteristics of nitrate concentrations, δ¹⁵N-NO₃^-, δ¹⁸O-NO₃^-, δ¹⁸O-H₂O, relative...     

基于氮氧同位素的南四湖硝酸盐来源解析

选取南水北调东线受水湖南四湖为研究对象,运用δ¹⁵N-NO₃^-、δ¹⁸O-NO₃^-同位素示踪技术和水化学分析方法,阐明了研究区水化学及不同形态氮分布特征,揭示了氮的转化过程,分析了硝酸盐来源,基于MixSIAR模型,对研究区水体中各硝酸盐来源贡献比例进行了定量识别.结果表明:南四湖无明显温跃层,水体呈碱性,水化学类型以SO₄^2--Na⁺型为主.下级湖中的氮以硝态氮为主,随着水体自净及沉积物吸附,浓度逐渐降低,入湖河流污染特征与湖水一致.研究区湖水硝酸盐形成过程以硝化作用为主,水体中的硝酸盐来源生活污水>土壤有机氮>合成化肥>大气沉降,基于MixSIAR源解析模型分析,贡献比例分别为51.3%、23.7%、16.4%、8.5%.     

基于水化学和氮氧双同位素的地下水硝酸盐源解析

为定性及定量识别地下水中氮的污染来源,比例及迁移转化特征,对河北省张家口市宣化区洋河北岸主要供水区的地下水进行取样分析.基于土地利用类型,综合利用水化学分析方法耦合δ¹⁵N-NO₃^-,δ¹⁸O-NO₃^-双同位素示踪技术对研究区地下水硝酸盐污染来源,贡献率及迁移转化规律进行判断.研究结果表明：研究区氮污染以NO₃^-为主,12处采样点4次采样过程中约77%超出世界卫生组织标准（10mg/L）的限值,其污染在2018年8月（夏季）较为严重,空间浓度插值结果显示硝酸盐呈现出沿河及远岸点位浓度相对较低,中间较为稳定区域浓度较高的空间特征,并表现出不同土地利用类型上污染程度的差异性：旱地浓度最高,城镇次之.稳定同位素模型（SIAR）显示地下水硝氮污染来源中粪肥及生活污水占45.37%,土壤氮来源为41.39%,降水和化肥中NH₄⁺来源占13.24%,与研究区以城镇和耕地为主的土地利用现状较为一致.此外,同位素特征值结果显示氮的迁移转化过程以硝化作用为主.文可为地下水氮的污染来源解析提供更加精准,全面的分析方法进而为污染的防治提供优先治理建议.     

岩溶流域地表水和地下水硝酸盐来源定量识别

选取岩溶地区花溪河流域典型农业区为研究对象,运用δ¹⁵N-NO₃^-,δ¹⁸O-NO₃^-和δ¹⁸O-H₂O同位素示踪技术和水化学分析方法,阐明了研究区地表水和地下水中硝酸盐的分布特征,并揭示其来源和形成过程,基于R语言下运行的贝叶斯模型（stable isotope analysis in R）,对研究区水体中各种硝酸盐来源的贡献比例进行了定量识别.结果显示：受碳酸岩盐风化的控制,流域内地表水和地下水的水化学类型以HCO₃-Ca型为主,硝酸盐在研究区水体中的空间分布特征受土地利用类型影响明显;在研究区水体硝酸盐形成过程中,硝化作用起主导作用,水体中的硝酸盐来源主要有化肥、降雨中的氨盐、土壤有机氮、粪便和污水,与地表水相比,地下水中硝酸盐受粪便和污水的影响较大;基于SIAR源解析模型分析,大气沉降、化肥、土壤有机氮和粪便污水对研究区地表水硝酸盐的贡献比例分别为3.97%、26.87%、36.80%和32.37%,对地下水硝酸盐的贡献比例分别为2.83%、13.96%、21.03%和62.18%.     

渭河流域关中段地下水硝态氮来源解析

为定性及定量识别地下水中氮的污染来源及迁移转化特征,本文在水化学分析的基础上结合氮氧稳定同位素技术及SIAR模型对渭河流域关中段地下水补给来源、地下水中氮污染特征进行了判断.结果表明,渭河流域关中段地下水的主要水化学类型为HCO₃-Ca+Mg型,地下水由降水快速入渗补给和地表水入渗补给.地下水氮污染以硝态氮形式为主,在所采集的34个地下水水样中,硝态氮含量的变化范围为0.154~36.717mg/L,平均含量为6.17mg/L,其中硝态氮含量超过Ⅲ类地下水标准的采样点共有2个,超标率为5.9%.氮循环的主导作用为硝化作用.地下水δ¹⁵N-NO₃^-含量的变化范围为+6.08‰~+16.42‰,δ¹⁵O-NO₃^-含量的变化范围为+9.38‰~+12.514‰,硝态氮污染主要受到人类活动的影响,土壤有机氮、粪便及污废水和大气沉降是地下水硝态氮的主要贡献者,平均贡献率分别为44.65%、40.03%和15.32%.     

玉米-土壤和大豆-土壤体系中95Zr的消长动态

采用模拟污染物的同位素示踪技术进行了⁹⁵zr在2种作物-土壤体系中的消长动态研究,并应用库室模型和非线性回归方法确定了各体系的拟合方程.结果显示:①玉米和大豆从土壤中吸收的⁹⁵Zr主要集中在根部,且根部中的⁹⁵Zr比活度随时间呈缓慢增加,并在经历一段时间后逐渐趋于动态平衡;其余各部位的比活度较低,较大部分接近于本底水平,表明⁹⁵Zr被玉米和大豆根系吸收后不易在其体内迁移、输运;②喷施进入土壤中的⁹⁵Zr主要滞留在表层(0～8cm)土壤中,其量占总量的97.5%以上,表明⁹⁵Zr被表层土壤吸附,不易随水流向下迁移;③对实验数据进行回归分析,得玉米和大豆植株中⁹⁵Zr比活度的消长动态拟合方程为C_m(t)=3.2067(1-e^01582t)和C_b(t)=3.0925(1-e^-0.1363t),经方差分析,表明回归方程较好地反应了⁹⁵Zr在玉米-土壤和大豆-土壤体系中的消K动态.     

烧结过程NOx和SO2形成规律及烧结料组成对NOx排放的影响

采用烧结杯实验方法,研究了烧结过程NOx和SO2的形成规律,以及焦粉含量、含水率和添加助剂对烧结过程NOx排放的影响.结果表明,烧结启动后,烧结带自上而下逐层推进,烧结带以下各断面NOx浓度基本相同.烧结带产生的SO2先被待烧结料吸附蓄积,再被热解析出,最后从底部排出,因此只在烧结最后阶段出口能检测到较高浓度的SO2,且SO2浓度与时间的关系呈倒V形曲线.烧结过程产生的NOx以热力型为主,而且绝大部分为NO,NO2浓度非常低.降低焦粉含量和含水率,或添加烧结助剂均有助于降低NOx排放.     

SBR中除磷颗粒污泥的培养和A/O及A/A/O颗粒污泥工艺除磷特性研究

以絮状活性污泥为接种污泥,乙酸钠为碳源,在SBR反应器内采用水力筛选的方法进行生物除磷颗粒污泥培养,然后诱导为反硝化聚磷颗粒污泥,探讨2种颗粒污泥除磷特性.结果表明,在厌氧/好氧(A/O)交替运行条件下,82d后培养出生物除磷颗粒污泥,污泥颜色呈淡黄色,粒径为0.5~1.5 mm,沉速为20~30 m/h,含水率为94%,密度为1.043 9,SVI在50 mL/g以下;437d时污泥最大比释磷速率(SRPR)为67.7 mg/(g.h),最大比吸磷速率(SUPR)为43.2 mg/(g.h),污泥中总磷的含量(TP/SS)为6.5%;448 d时改变运行条件为厌氧/缺氧/好氧(A/A/O)进行反硝化聚磷试验,653 d时反硝化聚磷颗粒污泥最大SRPR为30mg/(g.h),最大缺氧SUPR为27.9 mg/(g.h),TP/SS为6.3%.生物除磷颗粒污泥和反硝化聚磷颗粒污泥具有较强的除磷能力.     

Comparison of UV/PDS and UV/H2O2 processes for the degradation of atenolol in water

UV/H2O2 and UV/peroxodisulfate (PDS) processes were adopted to degrade a typical β-blocker atenolol (ATL). The degradation efficiencies under various operational parameters (oxidant dosage, pH, HCO3-, humic acid (HA), NO3- , and Cl-) were compared. Principal factor analysis was also performed with a statistical method for the two processes. It was found that increasing the specific dosage of the two peroxides ([peroxide]0/[ATL]0 ) ranging from 1:1 to 8:1 led to a faster degradation rate but also higher peroxide residual. Within the pH range 3-11, the optimum pH was 7 for the UV/PDS process and elevating pH benefitted the UV/H 2O2 process. The presence of HCO3- , HA, and Cl adversely affected ATL oxidation in both processes. The NO3- concentration 1-3 mmol/L accelerated the destruction of ATL by the UV/PDS process, but further increase of NO3- concentration retarded the degradation process, contrary to the case in the UV/H2O2 process. The rank orders of effects caused by the six operational parameters were pH ≈ specific dosage > [HA]0 > [NO3-]0 > [HCO3-]0 > [Cl-]0 for the UV/H2O2 process and specific dosage > pH > [HA]0 > [NO3-]0 > [HCO3-]0 >[Cl-]0 for the UV/PDS process. The UV/PDS process was more sensitive to changes in operational parameters than the UV/H2O2 process but more efficient in ATL removal under the same conditions.     

高岭土和蒙脱土存在下nC60纳米颗粒稳定性研究

通过沉降实验研究了不同浓度高岭土和蒙脱土分别对富勒烯纳米颗粒（nC₆₀）稳定性的影响,利用沉降模型并结合zeta电位、粒径、SEM、TEM进行原因分析.单体系中nC₆₀的稳定性好,高岭土胶体稳定性差且随浓度增加而降低,蒙脱土胶体稳定性好且与浓度无明显关系.整体上,高岭土和蒙脱土可以降低nC₆₀的稳定性.随着高岭土浓度增加,nC₆₀稳定性显著降低;而蒙脱土对nC₆₀稳定性降低较小且与浓度无明显关系.结果表明,nC₆₀的稳定性由黏土控制,两种黏土在结构和比表面积上的差异,使它们对nC₆₀稳定性影响不同.模型分析表明,一阶沉降模型和修正的一阶沉降模型分别适用于高岭土和蒙脱土参与的胶体沉降过程.该研究可为评估nC₆₀对地下水环境的影响提供重要参考.     

底泥对洋河水库微囊藻和鱼腥藻生长影响的研究

采用批量培养的方法研究洋河水库底泥浸出液对洋河水库微囊藻和鱼腥藻生长的影响.结果表明,厌氧条件底泥浸出液对鱼腥藻生长速率有促进作用,添加2%、20%、50%的厌氧底泥浸出液的鱼腥藻生长速率比M11培养基中分别高出36.6%、47.2%、36.0%;而添加厌氧底泥浸出液对微囊藻生长有抑制作用,微囊藻最大生物量随底泥浸出液的添加量增加而减小.与添加厌氧底泥浸出液相比,添加好氧条件的底泥浸出液对鱼腥藻生长速率也有一定的促进作用,添加20%的好氧底泥浸出液的鱼腥藻生长速率比M11培养基中高出37.2%;而添加好氧底泥浸出液对微囊藻生长影响不明显.在添加厌氧底泥浸出液的培养基中增加铁,则微囊藻的最大生物量显著增加,表明底泥浸出液对微囊藻生长的影响可能是较高浓度的有机质与铁的结合影响了微囊藻对铁的利用.     

Effect of CeO2 and Al2O3 on the activity of Pd/Co_3O_4/cordierite catalyst in the three-way catalysis reactions (CO/NO/CnHm)

The present article studies the effect of CeO₂ and Al₂O₃ on the activity of Pd/Co₃O₄/cordierite catalyst in conversion of NO, CO, C_nH_m. The catalysts were characterized by temperature programmed reduction with hydrogen, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy and transmission electron microscopy. It is shown that the effect of CeO₂ on the properties of Pd/Co₃O₄/cordierite catalyst depends on preparation method. The catalyst obtained by co-deposition of cerium and cobalt oxides has higher activity in CO oxidation (CO + O₂ and CO + NO) and total hexane oxidation (C₆H₁₄ + O₂). Such phenomenon is probably caused by more than stoichiometric amount of formed oxygen vacancies, an increase in both mobility of surface oxygen and dispersity of components in the catalytic composition. It is demonstrated that CeO₂ addition promotes the SO₂ resistance of Pd/Co₃O₄/cordierite. The second support decreases the activity of Pd/Co₃O₄/cordierite catalyst in the reactions of CO and C₆H₁₄ with oxygen because of CoAl₂O₄ formation.     

碳源对O/A-F/F模式积累内源聚合物及反硝化的影响

好氧/缺氧-盛宴/饥饿(O/A-F/F)选择模式能够在好氧段实现活性污泥积累内源聚合物的同时在缺氧段原位利用内源聚合物驱动反硝化.为了深入探究不同的碳源类型对O/A-F/F模式下内源聚合物积累和内源反硝化的影响,实验以乙酸和葡萄糖为主要碳源探究内源聚合物积累和内源反硝化特性以及富集的活性污泥菌群的结构和功能.结果表明,在O/A-F/F选择模式下,当进水化学需氧量(COD)为500 mg·L~(-1)左右时,以乙酸为主要碳源系统(Ac-SBR)和以葡萄糖为主要碳源的系统(Gc-SBR)均能实现40 mg·L~(-1)的硝酸盐氮的内源去除,且各系统均实现了部分短程反硝化.但Ac-SBR实现了更高的亚硝酸盐的积累.乙酸有利于内源聚羟基脂肪酸酯(PHA)积累并驱动内源反硝化过程,PHA产率为0.52,平均反硝化速率(DNR)为9.65 mg·(L·h)-1.Gc-SBR系统能够实现PHA和糖原(Gly)的同时积累,但Gly产率高于PHA产率,分别为0.36和0.17,DNR为4.35 mg·(L·h)-1.Gly是实现内源反硝化过程的主要驱动力,反硝化脱氮贡献率占总量的77%.16S rRNA高通量测序表明Proteobacteria门中的β-Proteobacteria在Ac-SBR中为优势菌纲,菌群丰度为40.56%,而在Gc-SBR中菌群丰度为18.05%.α-Proteobacteria可能在Gc-SBR中贡献了微生物的糖原积累.β-Proteobacteria、Unclassified Bacteroidetes和Lgnavibacteria在Ac-SBR中贡献了内源PHA积累.     

黄河三角洲及邻近海域沉积物137Cs和210Pbex断代的适用性

¹³⁷Cs和²¹⁰Pb_ex定年是确定近百年来浅层湖泊沉积物年代学框架的首选方法,然而,该方法在河口滩地及邻近海域沉积物断代中的适用性仍然不清。本文以渤海黄河三角洲为研究对象,通过钻孔采集了1929～1990年间四个不同成陆年限的淤成土泥芯,分析了¹³⁷Cs和²¹⁰Pb_ex活度及粒度的深度分布特征;结合已报道的邻近海域水下地形特征、沉积物特性、沉积构造等资料,讨论了黄河口泥沙沉积和三角洲形成的特点,评价了沉积物¹³⁷Cs和²¹⁰Pb_ex断代法在该区域的适用性。结果表明,黄河三角洲是由入海口冲积扇不断向前推进而形成,具有快速且不均匀沉积的特点。20世纪50～70年代大气层核试验产生的放射性同位素¹³⁷Cs是黄河三角洲和邻近海域沉积物断代可靠的示踪物,含¹³⁷Cs的沉积物可被确定为1963年(或1954年)以来的沉积物。²¹⁰Pb_ex是大气持续沉降的天然放射性尘埃,不适用于具有快速且不均匀沉积特点的入海口水下冲积扇沉积物断代;水下冲积扇成陆后,地面继续承接²¹⁰Pb_ex核数沉降,因此,²¹⁰Pb_ex也不适用于黄河陆地三角洲的沉积物断代。泥沙的沉积速率在远离水下冲积扇的海域较低,且经水面沉降至海底的²¹⁰Pb_ex比例较高,沉积物的²¹⁰Pb_ex深度分布曲线形态类似于稳定环境的湖泊、海湾。计算沉积速率的CIC和CRS模型未考虑核素的向下扩散迁移过程,这可能会导致估算的黄河三角洲邻近海域泥沙沉积速率偏大。     

MnOx和CeO2催化剂在含NO气氛中氧化模拟碳烟的研究

用沉淀法制备了MnOx和CeO2两种催化剂并用于氧化模拟碳烟.XRD、BET、O2-TPD和NO-TPD表征结果表明,CeO2的比表面积和NOx吸附容量更大,而MnOx则具有更多的氧物种(晶格氧O2-).TPO结果表明,气氛中引入的NO明显促进了碳烟的氧化.在无催化剂、加入CeO2和MnOx3种情况下,模拟碳烟的起燃温度Ti分别降低了38、41和101℃.DRIFTs结果表明,催化剂活性氧物种和反应过程中生成的NO3-是NO促进碳烟燃烧的关键因子.可能的反应路径为:低温富氧条件下气相中的O2吸附在催化剂表面上,丰富的活性氧物种(如O2-、O2-f和O-)得到激活和转化,进而将弱吸附NO2和活性NO2*氧化成NO3-;在高温时则释放出活性很强的NO2*和O-,因而能促进碳烟氧化,其中间产物为碳氧复合物C(O).