土—水系统中脱氮化作用与硝化作用的耦合关系

对氮肥的两种主要化学形态（即硝态氮和铵态氮）在土－水系统中的形态转化过程及控制因素进行了探讨。结果表明：供试系统中硝化作用与脱氮化作用都较强烈，硝化作用先于脱氮化作用，其速度明显比脱氮化作用快。硝化作用与脱氮化作用的耦合是氮化合物转化的核心机制。决定亚硝酸盐积累的主要因素是温度。     

人工湿地脱氮途径及其影响因素分析

简述了人工湿地脱氮模型。各种形态的氮在人工湿地系统中可以通过氨的挥发、植物吸收、介质沉淀吸附以及微生物硝化/反硝化作用等过程被去除。讨论了各脱氮途径对人工湿地脱氮的贡献,在大多数人工湿地的pH条件下,湿地地面氨挥发可以忽略,湿地植物叶片氨挥发量尚不清楚。湿地介质的直接吸附是短期的。植物在湿地脱氮过程中起了重要作用,但一般认为植物直接吸收和存储只占湿地脱氮的一小部分,一般低于30%。微生物的硝化/反硝化作用,是人工湿地脱氮的最主要的形式。讨论了影响人工湿地硝化作用的主要因素:溶解氧,pH和温度。大多数人工湿地的pH适合硝化作用,溶解氧和温度对湿地硝化作用的影响最大。温度不仅影响微生物的硝化作用,而且可以间接地影响植物的生长从而影响人工湿地的脱氮性能。     

河岸渗滤作用脱氮机理及其特点的试验

开展河岸渗滤作用脱氮功能研究对保证饮用水水质安全有重要意义。本文采用室内试验、现场试验及理论分析的方法,研究了河岸渗滤作用脱氮机理及特点。结果表明,河岸渗滤作用脱氮的主要动力是硝化与反硝化作用。河岸渗滤作用过程中先发生硝化作用,后发生反硝化作用,界面位于河床沉积层内,两者速率的匹配与提高,以及增加系统的尺度,可提高河岸渗滤作用的脱氮能力与效率。     

表面流人工湿地中氮磷的去除机理

人工湿地作为一种高效、低耗的污水处理新工艺已被广泛接受，特别是其在脱氮、除磷方面的应用逐步为人们所重视。本文深入地讨论了表面流人工湿地中各种生物、物理、化学过程对污水中各种形态含氮、含磷化合物的去除机理，及其具体途径、相关反应和反应类型，总结了国内外对各个过程影响因素、控制条件、反应速度、去除能力及相互之间协调拮抗作用的研究结果。虽然硝化／反硝化作用和土壤吸附沉淀作用已被公认为是表面流人工湿地脱氮、除磷的主要途径，但不同研究结果之间仍存在着明显差异，鲜有多介质环境条件下各种脱氮、除磷过程中多种氮、磷形态的质量平衡研究，而以此为基础的人工湿地生态动力学模型的研究则是深入了解人工湿地运行机理、设计和预测其处理效率，以及推动人工湿地污水处理工艺广泛应用的关键。     

红壤胶体铁氧化物界面有机氯的非生物转化研究进展

综述了红壤胶体铁氧化物的结构、形态及其转化;铁氧化物界面有机氯的非生物转化过程及其影响因素;异化铁还原作用下的有机氯转化过程。有机氯的非生物转化主要包括氧化转化与脱氯转化过程。氧化转化包括暗态下的化学氧化与光化学氧化过程;脱氯转化包括脱氢卤化、加氢脱氯、脱双卤、二聚脱氯与亲核置换脱氯等反应过程。有机氯的非生物转化主要受胶体界面pH、Eh、水溶性有机物、金属离子、铁氧化物形态与铁还原细菌等的显著影响。有机氯非生物转化的化学-微生物耦合机制、复合污染条件下重金属对界面有机氯非生物转化过程的影响机制、红壤胶体界面有机氯污染的综合调控技术方法等三个方面值得关注,有助于推动土壤胶体界面环境化学的发展。     

贵州草海人工湿地系统硝化-反硝化作用研究

人工湿地作为新兴的污水生态处理技术在村镇污水处理中得到广泛使用,系统中氮去除的最主要途径是微生物的硝化-反硝化作用。研究湿地污水处理系统微生物硝化-反硝化作用,对湿地污水处理工艺的优化及运行管理具有重要意义。2013年分春、夏、秋、冬四季对贵州草海污水湿地处理工程进行采样,研究了长期运行的湿地污水处理系统中氮循环菌数量、硝化-反硝化作用时空分布特征和系统内氮的空间分布规律。结果表明,草海污水人工湿地处理系统对TP和COD的处理效果较好,去除率分别达到57.8%和80.8%,但对TN和NH_4~+-N的去除率仅为43.3%和38.6%;硝化-反硝化作用在草海人工湿地系统中同时发生,硝化作用强度为0.9 mg·kg~(-1)·h~(-1),反硝化强度为30.5 mg·kg~(-1)·h~(-1),反硝化强度是硝化强度的30倍;硝化-反硝化作用在季节上均表现为夏季最高、春季最低,水平空间上呈逐级降低趋势;硝化-反硝化作用强度与总氮去除率呈现显著负相关(P0.05);4类脱氮细菌中,氨化细菌数量最大,高达10~9 MPN·g~(-1),反硝化菌次之,亚硝化菌最低,仅10~2 MPN·g~(-1);脱氮细菌数量与总氮去除率相关性不显著,脱氮过程可能受亚硝化菌的限制。总之,由于长期运行的人工湿地系统缺乏氧气,导致反硝化作用远大于硝化作用,硝化-反硝化作用的失衡最终影响湿地脱氮效率。因此,针对长期运行的人工湿地系统可以通过强化供氧促进硝化作用从而提高湿地脱氮效果。     

菹草对模拟系统外源氮素去除作用的影响

通过构建室内模拟系统,研究了外源氮素恒定输入时沉水植物菹草对氮去除作用的影响.结果表明,(1)系统稳定后植物组对进水中总氮、氨氮和硝氮的去除率分别较无植物对照组提高了14.7%、25.0%和21.6%.(2)实验期间沉积物中可转化态氮含量整体呈下降趋势;与此同时,非转化态氮的含量上升,植物组的上升幅度是对照组的1.9倍.这表明菹草能够降低内源沉积物氮的释放风险.(3)整个实验期间生物脱氮是系统脱氮的主要途径,分别占植物组和对照组氮素输入总量的44.8%和28.7%;植物组微生物脱氮量较对照组增加了0.139 g,植物吸收脱氮量为0.182 g.可见植物吸收和加速微生物脱氮是菹草促进系统脱氮的两个主要途径.     

沉积物中汞的甲基化研究进展

汞是环境中存在的一种重要污染物质,其毒性与之化学形态密切相关。环境中的汞主要以无机汞形态存在,然而无机汞可以通过甲基化作用转化为毒性更强的甲基汞,从而给受到暴露的生物及人类带来更高的健康风险。沉积物是汞在水生环境系统中的主要分布相,也是无机汞甲基化过程发生的主要场所。沉积物中汞的甲基化过程受到生物种类、汞的生物可利用性等生物因素及温度、含硫化合物、有机质、氧化还原条件等环境理化性质的影响。本文对汞在沉积物中甲基化过程的作用机制及其影响因素的研究现状及最新进展进行了总结,并对未来更深入的研究进行了展望。     

酚酸类化合物各基团对土壤中氮的硝化作用的影响

本文观察到酚酸类化合物分子中的酚羟基对土壤中氮硝化有关的微生物及酶具有毒性作用,是抑制土壤中氮硝化作用的主要影响基团。羧基或羧乙烯基对酚羟基抑制硝化作用的影响有一定的抵消作用,其中羧乙烯基的抵消作用更强。由于这一抵消作用,本文中七种酚类化合物对土壤中氮硝化作用的抑制总的来说是微弱的。     

硝化作用作为生态毒性指标评价土壤重金属污染生态风险

土壤质量评价基准的确立是土壤污染研究的重要方向.目前评价重金属对土壤微生物生态风险的终点指标主要有土壤生物量、土壤呼吸、酶活性、硝化作用和固氮等.解决土壤中的重金属污染是环境领域的重大课题,评价和确定一个能较早预知重金属毒性的敏感指标则具有重要意义.硝化作用因其对重金属污染的敏感性及在全球氮循环中的重要作用,在评价土壤重金属毒性研究中具有广泛的应用.在总结国内外相关研究基础上,对硝化作用的机制、影响因素以及在指示环境变化中的作用及局限性等方面进行了综述.     

地下水中铵态氮的迁移转化过程

铵态氮进入地下水的主要途径是土壤淋失,通过室内土柱淋滤实验研究铵态氮在土壤中的迁移转化过程,测定不同时间和不同深度土壤中铵态氮及其转化物硝态氮和亚硝态氮的浓度变化,分析了影响铵态氮迁移转化的因素。实验表明：在土壤饱和、持续淋滤条件下,土柱中随采样深度的增加,铵态氮穿透时间延长,依次滞后;通过硝化能力分析,土柱上层发生了轻微的硝化反应,土柱底部发生了反硝化反应,导致硝态氮的浓度衰减。研究认为在铵态氮的迁移转化过程中,当入渗铵态氮浓度较低时,影响铵态氮迁移转化的显著因素是土壤对铵态氮的吸附;当入渗铵态氮浓度较大时,影响铵态氮迁移转化的显著因素是生物作用导致的铵态氮的硝化,以及土壤的渗透系数、弥散度等因素。     

不同溶氧条件下九龙江口湿地沉积物一水界面氨氮释放与氧化规律

摘要：沉积物中氨氮（NH4^＋-N）的释放与氧化是河口湿地生态系统氮素生物地球化学循环的关键过程。本文通过室内模拟,构建饱和（BH）、好氧（HY）、缺氧（QY）和厌氧（YY）等四种上覆水溶氧（DO）条件,研究九龙江口湿地两种沉积物（红树林、光滩）中NH4^＋-N在沉积物-水界面的释放与氧化规律。结果表明,不同溶氧条件下,两种沉积物氨氮的释放、氧化存在显著差异。首先,红树林沉积物上覆水NH4^＋-NN的累积释放量是光滩沉积物的1．9-4．5倍,其中红树林沉积物上覆水NH4LN释放量分别达到1．64mg（BH）、2．07mg（HY）、3．47mg（QY）和3．20mg（YY）,而光滩沉积物则分别为0．85mg（BH）、1．00mg（HY）、0．77mg（QY）和1．27mg（YY）。在较高DO条件下两种沉积物NH。’一N均呈低释放状态,而在较低DO条件下则呈高释放状态。另外,四种溶氧条件下红树林沉积物NH4^＋-NN的释放速率（N43．73-78．51mg-m^-2-d^-1）和氧化速率（N26．19-40．68mg-m^-2-d^-1）均高于光滩（分别为N14．50-19．22mg-m^-2-d^-1和N8．89-22．53mg-m^-2-d^-1）,原因可能是红树林沉积物微生物种类丰富,群落多样性更高,矿化和硝化作用强烈。本文明晰了不同溶氧条件下河口红树林湿地沉积物NH4^＋-N的迁移转化过程,可促进滨海湿地的生态保护以及近海水域富营养化的控制。     

施用尿素和硫酸铵对红壤硝化和酸化作用的影响

通过室内恒温培养试验,研究施用CO(NH2)2和(NH4)2SO4对初始pH值分别为5.14、4.77和4.34的红壤酸化速率和硝化速率的影响。结果表明,施用CO(NH2)2显著增加了3种红壤的硝化速率,从而显著加速土壤酸化。培养结束时,3种红壤pH值较培养过程中最高值分别下降2.14、1.23和0.56。施用(NH4)2SO4抑制了初始pH<5.0的2种红壤的硝化作用,从而显著降低这2种红壤的硝化速率和酸化速率,但显著增加了初始pH>5.0红壤的硝化速率,对其酸化速率则未见显著影响。3种红壤的酸化速率与硝化速率间存在显著线性相关关系。硝化作用是导致农田红壤pH值下降的主要原因之一,但不同氮肥对红壤硝化速率和酸化速率的影响不同。     

二级SBR法处理高浓度氨氮化工废水研究

用直接活性污泥法完成了各反应器的污泥驯化启动。二级ＳＢＲ工艺主要由硝化ＳＢＲ和反硝化ＳＢＲ反应器构成,其中硝化ＳＢＲ反应器采用悬浮生长法和固定生物膜法两种工艺作对比试验。结果表明,后者较前者具有更大的ＮＨ３－Ｎ容积负荷,最大可达７６６．５４ｍｇＬ＾－１ｄ＾－１;而且能节省碱的消耗量１１．０％～３８．７％和反硝化所需碳源量为３０％～４０％。在ｔＨＲ为２４ｈ的条件下,二级ＳＢＲ法能处理ρＩｎ（ＮＨ３－     

基于变化阶段特点的亚热带红壤硝化模式及其影响因素分析

在土壤最大持水量60%和温度30℃的实验室培养条件下,对采自江西的15个第三纪红砂岩母质发育的自然土壤（灌丛和林地）和农业利用土壤（茶园、旱地和水稻）进行了56 d实验室培养,研究了土壤NO3--N含量随时间的变化过程及阶段特点。结果显示,发生净硝化作用的14个土样NO3--N质量分数随时间的变化表现＂J＂型增长和＂S＂型增长2种模式。＂J＂型增长模式的6个土样,67%为自然土壤,其NO3--N质量分数增长具有15~35 d的延滞期,符合指数方程N=N0e kt（P〈0.001）,N0值与有效磷质量分数呈显著的指数关系（P〈0.05）。＂S＂型增长模式的8个土样,88%为农业利用土壤,NO3--N累积无明显延滞期,符合Logistic修正模型N=Np/（1＋e2.e-rt）（延滞期td=0,P〈0.001）,由模型获得的土样最大硝化速率vm与土壤全氮质量分数和全碳质量分数具有极显著的正相关关系（P〈0.001）,达到最大硝化速率所需的时间tm与风干土的NO3--N质量分数呈显著正相关（P〈0.05）。上述结果表明,农业利用措施,特别旱作种植可消除亚热带土壤硝化作用的延滞期,从而使铵态氮肥施入土壤后快速转化成为硝态氮,增大硝态氮淋失的风险。     

SBR短程硝化的实现、维持及稳定性

以模拟生活污水为研究对象,控制SBR反应器内pH值在7.5～8.5的条件下,实现了短程硝化生物脱氮工艺,NO2--N/NOx--N的比率始终维持在90%以上,同时发现pH值和DO浓度变化特征曲线在短程硝化过程中具有良好的重现性。另外,保持DO浓度在0.5～1.0mg/L,硝化时间为5.5h,可较好的维持短程硝化生物脱氮过程,且经过1个月的运行硝化类型没有发生改变,亚硝酸盐积累率仍保持在90%以上。在此基础上,研究了系统对COD和NH4+-N浓度的抗冲击负荷能力。结果表明,该系统具有较强的抗冲击能力。     

浅水体浮萍污水净化系统的除氮途径

以稀释的猪场厌氧污水为供试水样,少根紫萍为供试生物材料,对夏、冬2季浅水体浮萍污水净化系统TN、NH4 -N和NOx--N(NO2--N与NO3--N之和)的去除途径进行了试验研究。结果表明,在夏季气温条件下,TN通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附NH4 -N和NOx--N得以去除,3途径去除的N分别占TN去除量的30.5%、15.9%和53.6%;NH4 -N通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附和硝化反应得以去除,3途径去除的N分别占NH4 -N总去除量的33.1%、17.3%和49.6%;NOx--N则完全通过浮萍系统吸收/吸附得以去除。在冬季气温条件下,TN通过气态氨挥发和浮萍系统吸收/吸附NH4 -N得以去除,2途径去除的N分别占TN去除量的31.7%和68.3%;NH4 -N通过气态氨挥发、浮萍系统吸收/吸附和硝化反应得以去除,3途径去除的N分别占NH4 -N总去除量的28.9%、69.5%和1.6%;而水体中的NOx--N含量始终保持稳定。     

序批式膜反应器处理高氨氮渗滤液同步硝化反硝化特性

应用序批式生物膜反应器(SBBR)处理实际垃圾渗滤液,在DO浓度分别为0.45mg.l-1和1.19mg.l-1条件下,研究了系统的有机物,氨氮和总氮去除特性以及游离氨(FA),DO对系统同步硝化反硝化(SND)类型的影响.250d试验研究表明:SBRR系统能够稳定高效地同步去除渗滤液内高浓度有机物和高浓度氨氮.在初始COD浓度为122—2385 mg.l-1的情况下,出水COD浓度为23—929 mg.l-1,有机物最大去除速率25.6 kgCOD.m-2载体.d-1.在初始NH4+-N浓度为40—396.5 mg.l-1的情况下,出水NH4+-N浓度为0—41.2 mg.l-1,最大硝化速率2.87 kgN.m-2载体.d-1.SBBR系统内发生了明显的同步硝化反硝化(SND)现象,TN平均去除率分别为73.8%(DO=0.45 mg.l-1)和30%(DO=1.19 mg.l-1)左右.当FA浓度在1.5—11.6 mg.l-1范围内时,系统中共存硝酸型SND和亚硝酸性SND.当FA从18.6 mg.l-1增加到56 mg.l-1,系统中形成稳定的亚硝酸SND.因此,FA是影响系统SND类型的主要因素,DO可促进亚硝酸性SND向硝酸型SND转化.     

Nitrification and denitrification in biological activated carbon filter for treating high ammonia source water

Since the ammonia in the effluent of the traditional water purification process could not meet the supply demand, the advanced treatment of a high concentration of NH₄ ⁺-N micro-polluted source water by biological activated carbon filter (BACF) was tested. The filter was operated in the downflow manner and the results showed that the removing rate of NH₄ ⁺-N was related to the influent concentration of NH₄ ⁺-N. Its removing rate could be higher than 95% when influent concentration was under 1.0 mg/L. It could also decrease with the increasing influent concentration when the NH₄ ⁺-N concentration was in the range from 1.5 to 4.9 mg/L and the dissolved oxygen (DO) in the influent was under 10 mg/L, and the minimum removing rate could be 30%. The key factor of restricting nitrification in BACF was the influent DO. When the influent NH₄ ⁺-N concentration was high, the DO in water was almost depleted entirely by the nitrifying and hetetrophic bacteria in the depth of 0.4 m filter and the filter layer was divided into aerobic and anoxic zones. The nitrification and degradation of organic matters existed in the aerobic zone, while the denitrification occurred in the anoxic zone. Due to the limited carbon source, the denitrification could not be carried out properly, which led to the accumulation of the denitrification intermediates such as NO₂ ^?. In addition to the denitrification bacteria, the nitrification and the heterotrophic bacteria existed in the anoxic zone.     

Changes of microbial composition during wastewater reclamation and distribution systems revealed by high-throughput sequencing analyses

This study employed 454-pyrosequencing to investigate microbial and pathogenic communities in two wastewater reclamation and distribution systems. A total of 11972 effective 16S rRNA sequences were acquired from these two reclamation systems, and then designated to relevant taxonomic ranks by using RDP classifier. The Chao index and Shannon diversity index showed that the diversities of microbial communities decreased along wastewater reclamation processes. Proteobacteria was the most dominant phylum in reclaimed water after disinfection, which accounted for 83% and 88% in two systems, respectively. Human opportunistic pathogens, including Clostridium, Escherichia, Shigella, Pseudomonas and Mycobacterium, were selected and enriched by disinfection processes. The total chlorine and nutrients (TOC, NH₃-N and NO₃-N) significantly affected the microbial and pathogenic communities during reclaimed water storage and distribution processes. Our results indicated that the disinfectant-resistant pathogens should be controlled in reclaimed water, since the increases in relative abundances of pathogenic bacteria after disinfection implicate the potential public health associated with reclaimed water.