阴离子交换树脂生物再生去除硝酸盐氮

阴离子交换树脂可高效去除水体中的硝酸盐,但盐水再生所产生的脱附液处理难度大.生物再生可通过反硝化作用降解吸附于树脂上硝酸盐氮,减少盐的使用,降低处理成本.本文在考察不同碳源(葡萄糖、乙酸钠、乳酸钠、甲醇)对生物再生影响的基础上,利用反硝化细菌对吸附有硝酸盐氮的阴离子交换树脂进行了生物再生研究,考察了微生物浓度和共存Na Cl对生物再生的影响.结果表明,生物再生过程由离子交换脱附过程和反硝化过程构成,整体受反硝化过程限制.微生物浓度的升高可显著降低生物再生所需时间,当微生物接种量高于0.6 g·L-1时,树脂上的硝酸盐可以在10 h内完全降解.再生体系中Na Cl可促进硝酸根的离子交换脱附,造成初始阶段溶液中硝酸盐浓度的快速升高,但生物再生仍受反硝化过程控制.当Na Cl浓度高于20 g·L-1时,反硝化生物活性被抑制,生物再生时间显著增加.而吸附生物再生多批次实验表明,生物再生后的树脂吸附量稳定于30~35 mg·g~(-1).     

基于氮氧稳定同位素识别水体氮源的研究进展

氮源污染在全球范围内的地下水、河流、海洋等水体中都是一个备受关注的环境问题,尤其是受人类活动影响较大的区域,其污染来源多样,因此,关于水体中氮污染来源识别是水体氮污染防治的有效手段。近几十年来,利用硝态氮中的氮、氧在不同来源同位素值的不同,作为识别水体中氮污染源的有效手段。通过总结利用硝酸盐氮氧双同位素识别氮源的基本原理和不同氮污染源中氮、氧同位素组成的特征变化区间,结合水体其他水质指标来定性判断水体中氮的来源,描述硝酸盐同位素测试预处理的4种方法。结合其他数学模型,定量识别水体中氮源的贡献比例,并对利用同位素技术研究氮源污染情况进行总结与展望。     

典型岩溶地下河流域水体中硝酸盐源解析

地下河是岩溶地区地下水赋存运动的主要场所和重要水源,近年来,硝酸盐污染严重.为解析典型岩溶地下河流域水体中硝酸盐的来源,利用δ~(15)N-NO~-_3、δ~(18)O-NO~-_3和δ~(18)O-H_2O稳定同位素示踪技术开展研究,并通过SIAR稳定同位素模型,对不同污染源的贡献率进行了定量识别,同时阐明了土地利用类型对流域水体硝酸盐分布及来源的影响.结果表明:①降雨/化肥中的氨盐、土壤有机氮和粪肥污水是流域内水体硝酸盐的主要来源;②流域内水体硝酸盐的转化过程主要以硝化作用为主导,水体硝酸盐氮氧同位素初始值未受分馏影响;③基于SIAR模型,不同端元对流域内水体硝酸盐的贡献比例呈季节性差异,化肥、土壤有机氮和粪便污水对丰水期流域内水体硝酸盐的贡献比例分别为57.07%、 34.06%和8.87%;对流域内枯水期水体硝酸盐的贡献比例分别为34.14%、 33.02%和32.84%.     

混合土地利用下长河流域硝酸盐污染源解析

水环境中硝酸盐含量持续增加引发的环境问题已受到全球关注.为弄清混合土地利用下长河流域硝酸盐污染问题,本研究通过探究溶解态无机氮（DIN）各指标及氮氧同位素的时空变化特征,利用水化学与双稳定同位素示踪技术识别了硝酸盐的来源和转化,并结合贝叶斯稳定同位素混合模型（SIAR）量化了其主要来源,同时研究了土地利用对流域硝酸盐源时空分配的影响.结果表明：硝态氮是研究区水体中DIN存在的主要形式.同位素证据表明,氮的迁移和转化过程以水体中硝化作用为主,反硝化与同化作用对其组成并未造成显著影响.源解析结果显示,枯、丰两个水期水体硝酸盐污染源均以粪便和污水为主,且土壤氮和化肥贡献率在丰水期显著升高.此外,研究区土地利用对硝酸盐源分配在时间上影响显著,而空间上影响较弱.研究显示,人类密集活动对流域水环境影响显著,控制粪便和污水排放的同时减少氮肥的过度使用对于控制区域硝酸盐污染至关重要.     

滇池流域硝酸盐污染的氮氧同位素示踪

滇池流域硝酸盐污染严重,厘清其来源对硝酸盐污染治理至关重要。本研究在滇池流域收集河水、湖水、井水、雨水样品,分析了无机氮浓度和硝酸根氮、氧同位素比值。总体上,硝酸盐浓度变化范围较大,从低于检测限到高达13.44mg-N/L,显示流域硝酸盐污染存在较大的空间差异。最高浓度出现在流域南部农田区的井水中,井水样品的氮、氧同位素数据大部分落在化学肥料和大气干湿沉降区,表明农业面源和大气输入对流域浅层地下水产生了污染,污染的浅层地下水又是湖泊水体的一个潜在污染源。流域内河流硝酸盐浓度变化范围较大,总体污染程度高于滇池湖泊水体,氮、氧同位素组成表明大部分河流中硝酸盐来自生活污水和人畜粪便。滇池水体的硝酸盐氮、氧同位素组成和河流的相似,说明人畜粪便和生活污水是主要来源。湖泊水体硝酸盐浓度从南向北有逐渐增加的趋势,这与滇池北部紧邻城区(生活污水)、流域南部主要为农田区(面源污染)的空间格局是一致的。总体上,滇池水体的硝酸盐主要来自城市生活污水,农业面源和大气输入。通过地下水途经进入湖泊主要发生在流域南部地区,具体的贡献份额还需要进一步的计算。     

碘化活性炭吸附和预富集水体汞的方法

化学处理活性炭对汞等重金属离子具有良好的吸附特性。通过一系列测试获得了碘化和氯化活性炭预富集水体汞的优化方案。对实验室配制汞标准样品的测试表明,碘化和氯化活性炭对汞具有良好的吸附特性,而采样管的内径、活性炭的填充量以及过滤流速均影响活性炭预富集水体汞的效率。采用600mg的碘化活性炭采样管(内径:0.35cm),在水体过滤流速为10r/min(7mL/min)~25r/min(17mL/min)的条件下,碘化活性炭对水体汞的吸附效率可达到95%以上。增加流速和采样管内径以及减少活性炭填充量均会降低活性炭对水体汞的吸附效率。同时进一步测试了碘化活性炭对高汞(万山汞矿区渗滤水,含量范围:37.68~321.57ng/L)和低汞(贵阳市降水,含量范围:2.76~9.98ng/L)等天然水体汞的预富集效率,其预富集效率的平均值分别为96.74%(n=8)和96.09%(n=8)。该研究为采用化学处理活性炭技术预富集天然水体汞以及开展水体汞同位素测试提供了一种全新方法。     

水体中硝酸盐氮同位素分析预处理方法研究现状

同位素分析技术测定硝酸盐氮的丰度来确定污染源,可以从根本上控制水体中硝酸盐氮的来源。稳定氮同位素的组成不同,氮的来源也不同。介绍了同位素分析法的基本原理及来源不同的硝酸盐氮的丰度值,同时阐述了国内外稳定氮同位素分析的几种预处理方法的适用条件和限制因素。提出了目前硝酸盐氮同位素分析预处理中存在的问题,并对未来发展方向做了综述。     

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.     

固相反硝化反应器对含盐水体脱氮效率的预测模型

以聚丁二酸丁二醇酯(PBS)颗粒作为反硝化固体碳源和生物膜载体的填料床反应器处理含盐水体的脱氮效果表明,在温度在(29±1)℃的条件下,反应器对含盐水体中NO3--N具有良好的反硝化性能.以NO3--N去除率为响应值,利用响应曲面法考察进水硝酸盐浓度和水力停留时间对脱氮效率的影响.因素分析表明,进水NO3--N和HRT...     

磁性树脂对地下水中硝酸盐的去除效能及影响因素

利用小试实验研究了磁性离子交换树脂对水中硝酸盐的去除效能,并探讨了地下水中常见有机物及无机离子对其去除效能的影响.结果表明,磁性离子交换树脂对纯水中20mg/L的NO3--N的交换容量为55.91mg/mL,且去除速率较快,10min基本达到去除平衡;地下水中的腐殖酸类有机物对NO3--N的去除基本没有影响,而常见阴离子具有较明显的影响,其影响程度为SO42->CO32->Cl->HCO3-;针对徐州某水厂地下水的去除研究表明,通水倍数为500BV时磁性离子交换树脂对地下水中NO3--N的去除率约为50%左右.综上,磁性离子交换树脂可以作为去除地下水中的硝酸盐一种处理技术.     

沁河上游硝酸盐的定量源解析及其季节性差异

沁河流域人为源硝酸盐输入增加了河流富营养化的风险.为识别沁河上游硝酸盐来源,分别于2017年10月、2018年3月和2018年6月在沁河上游采集了28个河流表层水样,联合稳定同位素（δ15N-NO₃-和δ18O-NO₃-、δD-H₂O和δ18O-H₂O）和水化学参数（Cl-、NO₃--N、NH₄+-N）评估了沁河上游河流硝酸盐源与关键过程,并基于贝叶斯混合模型量化了不同硝酸盐来源的贡献.结果表明:①沁河上游溶解无机氮以NO₃--N为主,秋季[（2.40±1.17）mg/L]高于春季[（2.11±1.03）mg/L]和夏季[（1.50±0.61）mg/L];受积雪融化的影响,春季δ18O-NO₃-（13.0‰±3.13‰）显著高于夏季（2.90‰±3.12‰）和秋季（6.62‰±1.30‰）.②SIAR同位素模型结果表明,沁河上游硝酸盐主要来自土壤氮和化肥.在春、夏、秋3个季节,土壤氮的硝化对沁河上游硝酸盐的贡献比例分别为27.8%、39.5%和39.3%,化肥贡献比例分别为29.1%、40.2%和41.9%.春季（24.7%）大气沉降的贡献比例高于夏季（2.4%）和秋季（10.6%）.③沁河上游硝酸盐主要受硝化过程的影响,没有发生明显的反硝化过程.研究显示,春季、夏季和秋季沁河上游硝酸盐主要来自土壤氮和化肥的硝化,硝酸盐污染防治应考虑化肥的使用效率和抑制硝化过程的发生.      

北京斋堂黄土剖面主要温室气体组分初步研究

全球碳循环研究表明．在北半球中纬度地带可能存在一个陆地生志汇（植被和土壤）。中国黄土分布在北半球中纬度，在CO2未知汇的研究中很可能具有重要作用。通过自制钻机对北京斋堂黄土剖面（L2上部～L1）进行了不同层位（深度）的垂直或水平打钻，利用毛细管负压原理采集到游离气体并进行了主要温室气体CP2、CH4、N2O的浓度和CO2的碳、氧同位素组成分析。此外，还分析了土样的碳酸盐含量及其碳、氧同位素组成。初步研究结果表明，黄土剖面中主要温室气体浓度远比大气中高：CO2浓度为1434．4×10－6～2458．6×10－6，是大气中的3．8～6．5倍；N2O浓度为472．2×10－9～763．9×10－9，是大气中的1．3～2．1倍；CH4浓度在剖面上部与大气中相似，但在下部为13．1×10－6～24．8×10-6，为大气中的5．4～10．2倍。斋堂黄土剖面中的破酸盐含量为1．55％～9．75％，CO2浓度与碳酸盐含量成正比关系。尽管黄土－古土壤序列富含碳酸盐，但需进一步开展黄土中的CO2浓度及碳同位素工作，以便了解黄土中CO2在全球碳循环中的地位和作用。     

基于水化学及当地稳定同位素的地下水硝酸盐污染空间分布特征及污染源解析

为精准识别张家口市宣化区地下水硝酸盐污染的空间分布情况及其来源,根据张家口市宣化区洋河两岸地下水水质监测数据,采用水化学分析方法分析硝酸盐污染现状,利用氮氧稳定同位素方法定性分析污染物来源,并利用ArcGIS软件对地下水硝酸盐浓度、氮氧同位素特征值进行可视化表征,更加直观地表现地下水环境质量时空差异.根据SIAR模型（同位素混合模型）定量计算各污染源的贡献率.结果表明:①张家口市宣化区地下水“三氮”污染主要为硝酸盐氮,浓度平均值为27.23 mg/L,污染浓度高值区域出现在建设用地.②研究区典型特征污染物的氮同位素特征值（δ15N-NO₃-）在土壤中的分布范围为1.46‰~7.71‰,在粪便及污水中的分布范围为9.49‰~17.57‰,可充实当地δ15N-NO₃-分布数据库.③硝酸盐污染主要来源于土壤氮、粪便及污水,水化学及同位素特征表明氮的迁移转化以硝化作用为主.④SIAR模型计算结果表明,土壤氮、粪便及污水、无机化肥及工业废水贡献率分别为44.36%、43.35%、9.24%.研究显示,硝酸盐污染主要受生活污水、工业生产活动和该地区农业灌溉的影响,污染物主要来源于土壤氮、粪便及污水,且建设用地污染情况较耕地更为严重.      

密闭培养对纤细角毛藻稳定同位素组成的影响

为研究碳源对赤潮藻生长的影响,以赤潮藻纤细角毛藻（Chaetoceros gracilis）为研究对象,在密闭条件下进行培养,模拟赤潮发生时碳源缺乏的生长环境;分析碳源不足对纤细角毛藻不同生长阶段的差异影响,采用密闭培养的方法,分别在正常组和缺氮组的营养条件下培养纤细角毛藻,测定生物量、营养盐浓度和碳氮稳定同位素组成等重要监测指标.结果表明:不同营养条件对纤细角毛藻的生物量存在显著影响.在正常组,c（NO₃--N）（NO₃--N为硝酸盐）随着培养时间呈下降趋势,ρ（NO₂--N）（NO₂--N为亚硝酸盐）和ρ（NH₄+-N）（NH₄+-N为铵盐）与藻类生物量呈显著正相关,ρ（PO₄3--P）（PO₄3--P为磷酸盐）和c（SiO₄2--Si）（SiO₄2--Si为硅酸盐）与藻类生物量呈显著负相关;在缺氮组,c（NO₃--N）、ρ（NO₂--N）、ρ（NH₄+-N）、ρ（PO₄3--P）和c（SiO₄2--Si）均与藻类生物量呈显著负相关.整个试验周期中,正常组和缺氮组δ13C和δ15N值越来越正.其中,正常组的δ13C值比缺氮组的更正,平均高2.286‰;缺氮组的δ15N值比正常组的更正,平均高3.307‰.正常组和缺氮组的δ13C、δ15N值与生物量均呈显著正相关.研究显示,碳源和氮源的不足分别会导致更正的δ13C和δ15N值,推测赤潮发生会导致δ13C和δ15N值偏正,赤潮藻的碳氮稳定同位素组成可以作为赤潮监测的指标和方法.      

再生液添加NaHCO3对硝酸盐选择性去除工艺的影响

在NaCl再生液中添加pH缓冲剂NaHCO₃,重点调查了添加NaHCO₃对失效再生液电解效果和地下水硝酸盐选择性离子交换-再生-失效再生液电解工艺长期运行稳定性的影响。结果表明:在6 g/L NaCl再生液中添加10 g/L NaHCO₃后,电解8 h硝酸盐的去除率达到96%,溶液pH值变化较小,硝酸盐去除效果优于不调节pH或加稀盐酸调节pH,Fe阴极无显著腐蚀现象;再生液NaCl浓度从6 g/L提高到36 g/L,电解反应的硝酸盐去除率降低;地下水选择性离子交换-再生-失效再生液电解工艺长期运行过程中（13个工作循环）,在6 g/L NaCl再生液中添加NaHCO₃对产水水质、树脂选择性、再生液洗脱能力和硝酸盐积累规律均无负面影响,产水水质稳定、优良。     

气相色谱法测定二硫化碳和甲硫醚

利用气相色谱(配火焰光度检测器,采用3mxφ2mm玻璃填充柱分离)对CS2和甲硫醚(DMS)两种含硫化合物进行了分离检测。该方法具有较高的灵敏度和良好的线性关系。结果表明:该分析对含硫气体的最小检测浓度在mg/m3级,在柱温为70℃,检测器温度为180℃,气化室温度为150℃,氮气流速为50mL/min时,CS2的回收率为98.66%,变异系数为2.12%;甲硫醚的回收率为98.66%,变异系数为1.56%。     

生物反硝化去除地下水中硝酸盐的混合碳源研究

选取麦秸、锯末、乙醇为碳源,比较了这3种物质单独或两两组合作为碳源的情况下,生物反硝化去除模拟地下水中硝酸盐的效果.结果表明,以麦秸为碳源的反应体系具有较好的反硝化效果,但反应器出水具有颜色和异味;锯末+乙醇作为混合碳源的反应体系比单独添加锯末或乙醇反应体系的脱氮效果好;碳氮比(C/N)为40的混合碳源用量有利于硝酸盐...