土壤反硝化过程速率测定方法

土壤反硝化过程是指土壤中的硝酸盐、亚硝酸盐等含氮物质在反硝化微生物的作用下还原成氮气(N_2)、一氧化氮(NO)、氧化亚氮(N_2O)等气体的过程,是氮循环中重要的过程之一.反硝化的中间产物N_2O是一种重要的温室气体,其中从土壤中释放的量占地球总排放量的70%.反硝化作用主要由硝酸盐还原酶(nitrate reductase,Nar)、亚硝酸还原酶(nitrite reductase,Nir)、一氧化氮还原酶(nitric oxide reductase,Nor)和氧化亚氮还原酶(nitrous oxide reductase,Nos)所催化,相应的编码基因分别为nar、nir、nor和nos.多种土壤反硝化速率测定方法因技术、设备、实验设计等原因存在不同优缺点,据此在自己的研究中选择合适的方法至关重要.测定土壤反硝化的方法目前主要有乙炔抑制法、~(15)N同位素示踪法、N_2直接测定法、硝酸盐消失法、质量守恒法和化学计量法等6种方法.乙炔抑制法,操作简单,但是不适合土壤养分含量低的土壤;~(15)N同位素示踪法测定结果比较精确,但是价格昂贵,成本高;N_2直接测定法则需要精密的仪器.今后反硝化过程测定方法的发展不仅是测量方法的改进,也需要注重精密仪器的研发.(表3参62)     

Pt/TiO2对水中黑索今的光催化降解

在模拟日光下利用Pt/TiO2光催化剂对水中黑索今进行了光催化降解,有催化剂存在时,黑索今(RDX)的转化降解遵循一级反应动力学,RDX分子上的氮部分转化为硝酸盐氮和亚硝酸盐氮,催化剂的存在没有加快黑索今的转化速率,但是大大加快了溶液COD和中间产物亚硝酸盐的氧化,对10mg·l-1亚硝酸盐的光催化降解显示,亚硝酸盐氮在有催化剂存在时被氧化的速率提高了16.8倍.     

工厂化循环水海水养殖尾水反硝化研究

工厂化海水养殖尾水的大量排放不仅危害受纳水体环境,而且威胁人类健康.基于工厂化循环水养殖尾水高氧、低碳、高硝酸盐氮的特征,建立反硝化生物脱氮滤池,重点探究其碳源补充量和脱氮性能.结果表明,反硝化所需COD/N略高,否则硝酸盐氮去除率低,且亚硝酸盐氮出现积累.当COD/N为5:1时,硝酸盐氮和总氮的去除率均在80％以上....     

传统生物脱氮反硝化过程的生化机理及动力学

传统生物脱氮是指以硝酸盐为电子受体的一系列生物还原反应过程,该过程是在硝酸盐还原酶、亚硝酸盐还原酶、一氧化氮还原酶和一氧化二氮还原酶的作用下完成的.反硝化的生化机理及动力学是生物脱氮技术的理论基础.为促进反硝化生物脱氮技术的进一步发展,理解反硝化一系列复杂的生化反应过程及其电子传递、能量转化模式是十分必要而有意义的.本文通过对反硝化生化反应过程相关机理的论述,系统归纳了一个涉及多种酶及多种中间产物并伴随着电子(能量)传递的复杂反硝化生化反应过程,详细总结分析了反硝化过程电子通过电子传递链从电子供体(NADH)传递到终端电子受体的传递模式,以及借助于Peter提出的化学渗透假说建立的能量产生方式.同时建议采用积分法和微分法来确定反硝化动力参数Vmax,NO3,μDmax,KS,No3-.     

聚糖菌颗粒污泥的反硝化特性与微生物群落分布

为了解聚糖菌在污泥颗粒化中的脱氮能力及其微生物生态特性,采用反应器工艺、批式试验、显微技术和荧光原位杂交技术来评估其反硝化能力,揭示其微生物群落的微观结构,探索聚糖菌和聚磷菌在不同粒径污泥中的分布特征.结果表明,污泥对有机物的吸收率稳定在90%以上.颗粒污泥的沉降指数(SVI10)稳定在30-50 mL g-1,远低于接种污泥的108.2 mL g-1.聚醣菌颗粒污泥对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的反硝化去除率分别达到了65%和70%,氮气为主要气态产物.聚糖菌颗粒污泥被大量的四联球菌结构所充斥,丝状菌在其中起到了重要的构架和搭桥的作用.荧光原位杂交结果表明聚糖菌可生存于各尺寸颗粒化污泥内;而聚磷菌受到严重抑制只能较少地分布在颗粒污泥的外围空间.上述结果表明,在SBR反应器中采用厌氧搅拌—排水—好氧曝气的处理模式成功培育出具有聚糖特性的颗粒化微生物聚集体,培育成功的颗粒污泥对硝酸盐氮和亚硝酸盐氮均具有良好的反硝化特性.在整体颗粒污泥微生物群落中聚糖菌为优势种群.图8表1参19     

同时硝化反硝化的理论和实践

对同时硝化反硝化从物理学、微生物学和生物化学的角度做了理论分析，并对亚硝酸盐氮的同时硝化反硝化过程的影响因素进行了探讨，提出了今后的研究方向。     

水肥管理对稻田土壤甲烷和氧化亚氮排放的影响

就稻田水肥管理对甲烷和氧化亚氮排放的影响研究进行了综述。文献分析表明,甲烷和氧化亚氮的排放条件存在明显的反位关系,即有利于甲烷排放的水分条件往往不利于氧化亚氮的排放。稻田温室气体的排放与水分管理的历史有明显的关系,不同的肥料施用对甲烷和氧化亚氮排放影响的机制不同。因此,要真正有效地控制温室气体的排放必须首先弄清甲烷和氧化亚氮在不同条件下的排放关系。     

前置回流式反硝化-硝化组合反应器（UBF-BAF）处理高氨氮制药废水

针对常州市某生化制药公司高浓度氨氮制药废水SBR处理工艺,改用前置回流式UBF-BAF组合工艺进行了试验研究.结果表明,在厌氧生物膜的作用下,前置式UBF反应器内不仅依次发生了有机物分解的水解酸化和产甲烷的碳化反应,而且还同步发生了含氮化合物的反硝化和厌氧氨氧化反应,表现出COD、氨氮、亚硝酸盐氮和总氮浓度同步降低.B...     

亚硝酸盐氮胁迫对罗非鱼(GIFT Oreochromis niloticus)血清非特异性免疫酶活性的影响

试验设置了不同浓度亚硝酸盐氮(空白对照、0.75 mg·L-1、1.50 mg·L-1、3.00 mg·L-1和5.00 mg·L-1),研究了亚硝酸盐氮胁迫对罗非鱼(GIFT Oreochromis niloticus)血清非特异性免疫酶(溶菌酶、碱性磷酸酶、补体 C3)活性的影响.结果表明:罗非鱼血清碱性磷酸酶、溶菌酶、补体 C3活性均呈现出随亚硝酸盐氮浓度升高而降低的趋势,且当亚硝酸盐氮浓度小于1.50 mg·L-1时,罗非鱼血清碱性磷酸酶、溶菌酶、补体 C3活性与对照组相比差异不显著(P>0.05),说明低于1.50 mg·L-1的亚硝酸盐氮不会对罗非鱼机体免疫力产生显著影响;而高于3.00 mg·L-1的亚硝酸盐氮胁迫能够显著(P<0.05)降低罗非鱼血清碱性磷酸酶、溶菌酶、补体 C3活性,最大下降率分别达到31.75%、27.40%、14.43%,从而显示出高浓度亚硝酸盐氮(>3.00 mg·L-1)能够对罗非鱼机体产生强烈的氧化胁迫和免疫损伤,导致机体免疫力下降,增加罗非鱼对致病菌的易感性.本研究认为,3.00 mg·L-1可能是亚硝酸盐氮胁迫引起罗非鱼机体免疫力显著降低的阈值     

曝气量对微生物燃料电池脱氮的影响

实验构建生物阴极双室微生物燃料电池,探究在微氧条件下曝气量对其产电性能和阴极脱氮的影响.以乙酸钠为碳源,氯化铵为氮源.实验在25℃温度下,阴极持续曝气,并控制反应器内为微氧状态,富集培养短程硝化反硝化菌群.实现了在特定曝气量条件下生物阴极短程硝化反硝化脱氮.实验结果表明,在曝气量为1.64 mL·min-1的条件下,短程硝化反硝化脱氮效果最好.亚硝态氮积累率为81.70%,总氮去除率达到69.66%,最大稳定电压达0.47 V左右,库伦效率为43.8%,产电效能较好.针对实际污水处理开展相关实验,MFC阴极短程硝化反硝化总氮去除率可达到81.93%,优于全程硝化反硝化.在短程硝化反硝化的微生物群落中,Betaproteobacteria纲和Thauera菌属在短程硝化反硝化中得到了有效的富集,有利于生物脱氮,并且Nitrosomonas菌是主要的氨氧化菌属.     

氮输入对纳帕海沼泽湿地土壤氨挥发和反硝化的影响

选取纳帕海常见湿地植物茭草（Zizania caduciflora）和水葱（Scirpus validus）]及其生长土壤为对象,通过培养实验,研究了3个不同氮输入水平[0g-m^2（对照,NO）、20g-m^2（N20）、40g-m^2。（N40）]对茭草和水葱湿地土壤氨挥发和反硝化的影响。结果表明：氮输入促进了茭草和水葱湿地土壤氨挥发化作用,增加了湿地土壤氨挥发的累积量。适量的氮输入对湿地土壤氨挥发促进显著。在培养前期适量氮输入下的氨挥发积累量高于高水平氮输入的,随着培养时间的延长,后期适量氮输入下的积累量明显下降;而高水半氮输入处理下氨挥发积累量的明显增加,适量氮输入下茭草氨挥发积累大于水葱。氮输入增强了菱草和水葱湿地土壤反硝化作用,加快了反硝化N2O的排放。适量的氮输入促进茭草反硝化作用和反硝化损失量增加明显,培养的前期的适量氮输入处理下的反硝化作用和反硝化N2O的排放增强不明显,随着培养时间的延长,高水平氮输入处理下的反硝化损失量越明显,并且水葱较茭草更为明显。后期适量氮输入下的反硝化损失速率和反硝化损失量高于高水平氮输入,适量氮输入较高水平氮输人促进明显,高水平的氮输入限制了反硝化损失,反硝化N2O的排放总量下降,土壤中氮富集增大。     

农田土壤硝化-反硝化作用与N2O的排放

在北京潮土上研究了冬小麦夏玉米轮作体系下土壤硝化反硝化作用以及N2O排放情况.结果表明,小麦生育期土壤温度及含水量较低,无论是反硝化损失氮量还是土壤的N2O生成排放量均不高.土壤的N2O生成排放量与反硝化氮量相当或低于反硝化氮量.玉米生育期土壤温度升高以及孔隙含水量有较大的改善,反硝化损失氮量、N2O生成排放量有明显上升.通常情况下土壤反硝化损失氮量与N2O排放氮量基本处于同一水平.在玉米十叶期追肥后的较短时间内,N2O总排放量明显高于反硝化损失氮量,说明至少在这一阶段中,硝化作用在北方旱地土壤N2O的排放中发挥了主要作用.在评价北方旱地农田土壤氮素硝化反硝化损失中,硝化作用的氮素损失是不可忽视的重要方面.     

和田河流域绿洲区地下水“三氮”污染状况及影响因素

以和田河流域绿洲区地下水污染调查数据为基础,对地下水"三氮"的污染状况及影响因素进行了研究.结果表明,和田河流域绿洲区地下水"三氮"污染不是很严重,但随时间呈不断加重的趋势.硝酸盐氮是绿洲区地下水中"三氮"的主要存在形态,其含量、检出率和超标率最高,氨氮次之,亚硝酸盐氮最低.地下水中"三氮"含量的空间分布表现出一定的规律性,水平方向上,绿洲南部硝酸盐氮和亚硝酸盐氮的含量普遍高于绿洲北部,而氨氮在北部的分布范围比南部广;垂直方向上,浅层潜水中"三氮"的含量高于中深层潜水;与新疆其他地区相比,和田河流域绿洲区地下水中硝酸盐氮含量较高,亚硝酸盐氮和氨氮含量较低.绿洲区地下水中"三氮"的来源主要与居民日常生活和农业生产有关,其存在形态和分布特征主要与水化学环境、包气带岩性和厚度及地下水径流条件等因素有关.     

常温SBR厌氧-好氧反应器的短程硝化

短程硝化-反硝化是污水节能脱氮新技术之一,其关键在于实现短程硝化,而水温是控制短程硝化的主要因素。在生活污水氨氮浓度小于100mg/L的水质条件下,采用SBR厌氧-好氧反应器进行了常温短程硝化试验研究。研究结果表明,水温14．5℃～16．5℃的条件下,在好氧段可以实现短程硝化,亚硝化率达到了94．9%。亚硝化的程度还与曝气时间的长短有关,曝气时间短时,可以将氨氧化控制在亚硝化阶段,积累大量的亚硝酸盐,但是氨转化率比较低;曝气时间延长,氨氮去除率增加,同时部分亚硝酸氮会被进一步氧化成硝酸氮。该研究结果打破了只有在中高温条件下才能实现短程硝化的普遍看法,从而为在常温下实现短程硝化提供了新的依据。     

磁性壳聚糖凝胶微球固定反硝化菌去除地下水中硝酸盐氮

本研究从活性污泥中分离出氢自养反硝化细菌,在厌氧条件下利用氢气作为电子受体,将硝酸盐氮污染物彻底还原为氮气.通过原位共沉淀/柠檬酸钠交联法制备了一种磁性壳聚糖微球,将氢自养反硝化菌固定于磁性壳聚糖微球上组成固定化微生物反硝化体系.利用16SrDNA菌种鉴定、扫描电镜(SEM)、傅里叶红外光谱(FTIR)对固定化前后的材料进行了表征,并与游离的氢自养反硝化菌进行对比,同时进行静态批实验考察了在不同影响因素下硝酸盐去除效果.结果表明,分离出的氢自养反硝化菌属于陶厄氏菌属(MK928401),且被成功固定在磁性壳聚糖微球上;相同时间内,固定化氢自养反硝化菌对硝酸盐氮去除率高出游离细菌59%,说明固定化菌克服了由于游离菌易团聚而限制反硝化速率的缺点;磁性壳聚糖微球的加入,在一定程度上拓宽了氢自养反硝化菌对硝酸盐氮浓度的适应范围,同时拓宽了氢自养反硝化菌对pH的耐受范围;固定化氢自养反硝化菌经5次重复利用后,仍能高效还原硝酸盐氮,相比于游离细菌具有可回收和循环利用性.以上结果得出,以磁性壳聚糖微球固定氢自养反硝化菌,为高效去除地下水中的硝酸盐氮提供了一种更有效的途径.     

亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化过程与应用研究进展

亚硝酸盐型厌氧甲烷氧化(nitrite-dependent anaerobic methane oxidation,N-DAMO)是指以亚硝酸盐为电子受体将甲烷厌氧氧化为二氧化碳的微生物生化反应过程。此反应是偶联碳氮循环的关键环节,是微生物碳氮循环的新内容,它的发现对于全球的碳氮物质循环具有重要贡献。基于此,文章概述了N-DAMO过程的生化反应机理;总结了N-DAMO菌富集培养过程中的活性影响因素:NO_2~--N浓度为2.40 mmol?L~(-1)时N-DAMO菌的反硝化活性最大,CH_4分压为49 kPa可基本满足N-DAMO菌对CH_4的需求量,N-DAMO菌最适pH值为7.6左右,最适温度为35℃左右,N-DAMO菌能够适应一定含量的盐度;浅析了N-DAMO过程在海洋、淡水及其湿地等不同生境中的分布特点;在此基础上,探讨了Anammox与N-DAMO的耦合反应机理在污水处理脱氮工艺中的应用,该工艺能够节约大量物质能源、减少经济成本和提高脱氮效率,具有巨大的潜在应用前景。     

亚硝酸盐氮胁迫对罗非鱼（GIFTOreoohromisniloticus）血清非特异性免疫酶活性的影响

试验设置了不同浓度亚硝酸盐氮（空白对照、0．75mg·L-1、1．50mg-L-1、3．00mg·L-1和5．00mg·L-1）,研究了亚硝酸盐氮胁迫对罗非鱼（GIFTOreochromisniloticus）血清非特异性免疫酶（溶菌酶、碱性磷酸酶、补体c3）活性的影响。结果表明：罗非鱼血清碱性磷酸酶、溶菌酶、补体C3活性均呈现出随亚硝酸盐氮浓度升高而降低的趋势,且当亚硝酸盐氮浓度小于1．50mg·L-1时,罗非鱼血清碱性磷酸酶、溶菌酶、补体C3活性与对照组相比差异不显著（P〉0．05）,说明低于1．50mg·L-1的亚硝酸盐氮不会对罗非鱼机体免疫力产生显著影响;而高于3．00mg·L-1的亚硝酸盐氮胁迫能够显著（P〈O．05）降低罗非鱼血清碱性磷酸酶、溶菌酶、补体C3活性,最大下降率分别达到31．75％、27．40％、14．43％,从而显示出高浓度亚硝酸盐氮（〉3．00mg·L-1）能够对罗非鱼机体产生强烈的氧化胁迫和免疫损伤,导致机体免疫力下降,增加罗非鱼对致病菌的易感性。本研究认为,3．00mg·L-1可能是亚硝酸盐氮胁迫引起罗非鱼机体免疫力显著降低的阈值。     

纳米铁的制备及其还原硝酸盐氮的产物与机理

采用微乳技术制备纳米铁粒子, 并在无氧环境、室温、中性条件下与NO-3反应, 研究纳米铁与硝酸盐反应的产物及反应机理.结果表明: 纳米铁在30min内能与99%硝酸盐反应, 反应的主要产物为氨氮, 且伴有亚硝酸盐产生, 亚硝酸盐氮的浓度在反应过程中出现极大值; 由质量平衡关系推出,纳米铁与硝酸盐反应是氧化还原与吸附作用同时存在的过程, 反应的主要路径为NO-3→NO-2→NH 4.     

低温反硝化过程中pH对亚硝酸盐积累的影响

以乙酸钠为单一碳源,在C/N比为3、温度为12—14℃的低C/N比、低温条件下通过间歇试验研究p H对反硝化亚硝酸盐积累规律影响.试验结果发现,在C/N为3时,p H值在7—9的范围内都能形成亚硝酸盐积累.反应时间为60 min时,亚硝酸盐积累率最大可达50%左右.低温SBR反应器连续试验研究表明,p H值为7.4±0.1和p H值为8.4±0.1时,序批式活性污泥法(SBR)出水亚硝酸盐积累率分别为51%和48%,取p H值为7.4±0.1条件下SBR反应器活性污泥进行酶活力测定发现,硝酸盐还原酶活力是亚硝酸盐还原酶活力的1.2倍,硝酸盐还原酶活力与亚硝酸盐还原酶活力对外界条件变化敏感程度不同,亚硝酸盐还原酶对外界条件变化更为敏感,其受到的抑制作用要大于硝酸盐还原酶,进而造成NO-2-N的积累.     

一株好氧反硝化菌的分离鉴定及其混合应用特性研究

采用溴百里酚(BTB)鉴定培养基和稀释平板法从南京市某市政污水处理厂曝气池污水样本中分离筛选得到1株好氧反硝化细菌,经16S rDNA序列同源性比较和系统发育分析初步鉴定为反硝化产碱杆菌(Alcaligenes denitrificans),并将其命名为菌株BMB-N6.研究了菌株BMB-N6在不同浓度亚硝态氮条件下的反硝化能力,运用正交试验设计探讨了该菌株最适的好氧反硝化条件,并且在实验室和大田条件下分别考察了菌株BMB-N6与蛋白质降解菌BMB-LA和氨氮脱除菌BMB-HKF复配形成的混合菌制剂的反硝化能力.结果表明,菌株BMB-N6在8 h内对亚硝态氮的去除率可达94%,其最适亚硝态氮去除条件为摇床转速50 r·min-1,C/N比值4,pH 6,温度35 ℃.在实验室条件下以菌株BMB-N6为基础制成的混合菌制剂在12 h内可去除90%的亚硝态氮,在大田应用中7 d内可去除80%的亚硝态氮.