土壤氮素生物地球化学循环的研究现状与进展

氮素的生物地球化学循环不仅影响土壤生产力,还会引起全球环境变化,其过程主要包括氮素矿化、固氮、 氮素硝化和反硝化、铵离子的吸附和释放。文章全面综述了氮素生物地球化学过程研究的现状与进展及其可能存 在的问题。     

土壤氮素生物地球化学循环的研究现状与进展

氮素的生物地球化学循环不仅影响土壤生产力,还会引起全球环境变化,其过程主要包括氮素矿化、固氮、氮素硝化和反硝化、铵离子的吸附和释放.文章全面综述了氮素生物地球化学过程研究的现状与进展及其可能存在的问题.     

雨前干旱期对生物滞留系统氮素去除的影响

生物滞留系统是海绵城市建设中控制径流污染的主要设施之一,但生物滞留系统对氮素的去除效果不稳定并受雨前干旱期(antecedent dry period,ADP)影响较大。该研究通过设计带有淹没层的生物滞留体系,设置一定强度的人工模拟地表径流和不同雨前干旱期(1、3、5和10 d),研究短期ADP对各种形态氮素去除率的影响,并根据出流过程中水质的变化规律,分析影响的机理。结果表明:生物滞留系统对氨氮的去除较为稳定,受ADP的影响不显著;硝氮的去除率波动较大,范围为37%~78%,ADP越长其去除率越高;有机氮的去除率随ADP的增大而减小;不同ADP条件下总氮的去除率没有显著差异。不同ADP条件下各种氮素去除率变化的主要原因是ADP的长度会影响生物滞留体系的种植土层和淹没层中硝化、吸收、矿化和反硝化等氮转化作用的进行程度,进而影响不同形态氮的综合去除能力。     

SBR工艺处理晚期垃圾渗滤液的脱氮特性研究

采用有效容积为1 200 m3的SBR反应器处理晚期垃圾渗滤液,进行生物脱氮特性研究.结果表明,通过投加粪水调节进水C/N,能显著提高SBR反应器对晚期垃圾渗滤液中氮素污染物的去除效果,其中第112~136 d的TN平均去除率高达82.62%,出水TN≤190 mg.L-1,COD≤400 mg.L-1;能在反应器内达到各种生物脱氮反应的平衡状态,BOD5与TN去除量的比值稳定在1.43左右.在稳定平衡阶段,通过对反应器内氮素污染物和SO24-的含量变化进行周期跟踪监测,发现在搅拌回流阶段存在NH4+-N和SO24-的同时等比例去除现象,去除率分别为27.06%和76.17%,反应器内存在同步硝化反硝化和同步脱氮除硫(SO24-)过程;量化分析了反应器内各种生物脱氮反应,得到异养反硝化、同步硝化反硝化、同化作用、同步脱氮除硫(SO24-)和内源呼吸反硝化对TN去除量的贡献率分别为62.6%、33.8%、7.0%、26.1%和2.7%.     

1株好氧脱氮菌的筛选与脱氮特性研究

研究好氧反硝化菌的筛选、生物脱氮机制及代谢特征.采用极限稀释及平板划线法对好氧条件下能同步硝化/反硝化的细菌进行广泛筛选,分离到6株具有好氧脱氮效果的异养菌,其中YY-5菌具有高效的好氧脱氮能力.对该菌株好氧脱氮过程气相和液相中可能生成的气态产物以及硝态氮等形式的含氮产物变化进行定量检测分析,探讨脱氮过程氮素的去向及其...     

太湖氮素出入湖通量与自净能力研究

为了探索太湖氮素迁移转化过程,对2009～2010水文年环太湖25条主要河流及太湖梅梁湾、东太湖等典型区域的各形态氮素进行分析,并利用太湖出入湖水量、蓝藻人工打捞量和鱼产量等相关数据,分析计算太湖氮素流动和转化潜力.结果表明太湖全年河道输入氮素总量约7.00×104t,河道出湖氮素总量约4.01×104t.整个水文年中,太湖氮素自净量约3.22×104t,其中反硝化约3.02×104t,沉积物吸附约0.20×104t.在反硝化潜力上,太湖西湖区(如梅梁湾)反硝化潜力远高于东部湖区(如东太湖),而夏季太湖反硝化潜力又高于其它季节.因此,太湖氮素自净作用在湖泊氮素迁移转化中发挥重要作用.     

西南喀斯特区植被恢复对土壤氮素转化通路的影响

氮素是生态系统重要的限制性养分元素之一.研究氮素转化特征对于了解生态系统功能具有重要意义.然而,目前对喀斯特地区氮素转化特征的认识十分有限.同时,喀斯特地区正开展一系列的生态恢复工程措施,生态恢复将对土壤氮素转化过程产生何种影响尚不清楚.为此,本研究在广西环江县喀斯特区域选取3种典型的植被恢复阶段(草地、灌丛、次生林),以农田为参照,采集0~10 cm深度的土壤样品,测定了土壤净氨化速率(净氨化率、真菌氨化和细菌氨化)、净氮矿化速率(净氮矿化、真菌矿化和细菌矿化)、净硝化速率(净硝化、自养硝化、异养硝化、真菌硝化、细菌硝化)及相关土壤理化指标,研究喀斯特区植被恢复对土壤氮素转化速率的影响.结果表明,总体上喀斯特生态系统硝化速率很高,土壤无机氮主要以硝态氮形式为主,其中自养硝化和异养硝化分别占净硝化速率的80%和20%.添加真菌和细菌抑制剂后,氨化速率增加,而硝化速率下降.另外,随着植被的恢复,土壤氮矿化和硝化速率逐渐增加,而氨化速率逐渐下降.其原因与不同植被恢复阶段的土壤有机碳、总氮、硝态氮、微生物量及氮获取酶的活性有密切关系.这些发现为认识喀斯特生态系统氮素循环特征提供了关键的信息.     

硫基功能材料在污水深度脱氮中的应用——研究进展与发展趋势

为了降低人类生产和生活过程排放的氮素污染物对自然水体的环境压力，我国污水处理厂的总氮排放标准在持续提升，对生物脱氮技术的稳定性和经济性提出了极大的挑战。硫自养反硝化技术不受水质低碳氮比限制，在脱氮成本、污泥产率及碳减排等方面优势突出，受到学术界和工业界的广泛关注。经过长期研究积累和工程实践，硫自养反硝化技术已经发展和衍生出多元化的工艺系统。本文聚焦于硫基功能材料作为反硝化电子供体驱动的自养生物脱氮过程，对功能材料性能、功能微生物特征、适配型工艺系统及应用现状进行了系统综述，旨在厘清研究进展和预判发展方向。     

生物净化低温高铁锰氨氮地下水氨氮去除机制

在某水厂,对"两级曝气+两级过滤"生物净化工艺净化低温高铁锰氨氮(5~7.8℃,Fe_(2+)8.0mg/L,Mn~(2+)3.0mg/L,NH_4~+-N3.0mg/L)地下水过程中,氨氮去除机制进行了试验研究.试验表明:一级和二级滤柱分别存在45.22%和35.97%的氮素损失(TN_(loss)),DO实际耗值分别比理论值少24.67%和22.27%.利用DO计量关系证明TN_(loss)过程是耗氧过程,TN_(loss)与TN_(loss)的DO耗值线性相关性较好,R20.970.分析表明:TN_(loss)产生于自养脱氮过程,与吸附、生物同化、异养反硝化和锰氧化耦合反硝化机制无关.利用氮素守恒和DO计量关系定量计算,一级和二级滤柱分别有51.40%、40.93%的氨氮由自养脱氮过程去除.生物硝化耦合自养脱氮是氨氮去除的主要途径,且进水氨氮浓度越高,自养脱氮比例越高.     

耐冷好氧反硝化菌脱氮技术研究进展

耐冷好氧反硝化菌因其独特的生长特性与同步异养硝化好氧反硝化的功能,为解决天然水体中氮素的去除提供了新的技术思路。综述了好氧反硝化作用机理研究进展,包括耐冷好氧反硝化菌的富集-驯化-筛选方法,已分离的耐冷好氧反硝化菌的类群及其生长特性,耐冷好氧反硝化菌的生物脱氮影响因素及其应用领域。耐冷好氧反硝化菌在低温环境生物脱氮方面具有明显的优势。因此,对耐冷好氧反硝化菌的脱氮作用机理和实际工程应用进行展望。     

土壤中元素磷的地球化学

土壤磷素包括无机磷和有机磷。由于生物有效性的不同 ,无机磷和有机磷又可分为各种形态的无机磷和有机磷组分。土壤磷素的生物地球化学行为受多种因素的影响。为此本文概述了土壤中元素磷的地球化学行为及其影响因素。     

水中亚硝酸根的现场测定及在地下水污染调查中的应用

以对氨基苯磺酸为重氮组分,α-萘胺为显色剂,采用便携式分光光度计,建立了环境水体中亚硝酸盐氮的现场快速测定方法,并将其用于玛纳斯河流域地下水污染调查评价。结果表明:亚硝酸盐氮在0.010~0.200 mg/L时有良好的线性关系,方法检出限为0.003 mg/L,加标回收率(n=5)为90.0%~104.0%,相对标准偏差为0.54%~1.27%,测定结果能够准确反映不同位置环境水体中亚硝酸盐的污染程度。该方法测试成本低,操作简便、快捷,尤其适用于地表水及地下水水质污染调查评价及污染事故的应急监测分析等领域。     

京津地区地下水中有机物的研究

本文在大量实验数据基础上,提出运用总峰面积值,特征有机污染物、有机污染物存在几率、有机污染系数及环境水文地质与地下水污染关系等方法,结合实际研究了京津地区地下水中有机物种类、含量和分布规律与特征。     

我国垃圾渗滤液处理存在问题及对策分析

分析了垃圾渗滤液的特点以及在垃圾渗滤液管理方面存在的问题。指出了我国垃圾渗滤液处理面临的技术难点。从环境技术管理以及工程技术开发方面进行了分析,以期为我国垃圾渗滤液的管理与控制提供支持。     

汞的甲基化研究进展

汞的甲基化是汞生物地球化学循环中的一个重要过程,并且与人类的健康有着密切联系。本文全面总结了汞的甲基化机制及其影响因素的研究进展,包括汞甲基化的主要场所、汞的生物甲基化过程、非生物甲基化过程以及影响汞甲基化的因素。并指出研究低纬度带(热带亚热带)湿地生态系统中汞的甲基化机制及其环境生态影响对汞全球循环的贡献,是今后汞研究的重要方向之一。     

华北地区土壤中硫的赋存特征

主要讨论了华北地区土壤中硫的分布及赋存特征，结果表明华北地区不同省市土壤中硫的含量有差异；土壤中硫的含量与土壤类型及土母质等有一定关系，土壤中不同形态硫的含量结果表明，尽管该地区土壤中总硫在大部分土壤中含量较高，但植物有效硫的含量相对较低，土壤中的硫主要是以难溶无机硫和有机硫形式存在。     

黔西北土法炼锌区典型植物体内重金属的积累研究

对黔西北土法炼锌导致的重金属严重污染地区生长茂盛的自然植被及其根部土壤进行了重金属分析测试。土壤重金属形态用连续提取法区分为有效态和强结合态,结果发现植物体内的重金属含量与土壤中有效态的重金属含量成正比。所分析的4种植物体内的Pb、Zn、Cd含量表现为Zn>Pb>Cd。接骨草(SambucusChinensis)和柳叶苦荬菜(Ixerisgracilis)在体内富集、运输重金属元素的能力很强,是对污染区生态重建非常有前景的植物。     

南京城区与郊区秋季大气PM_(10)中水溶性离子的特征研究

对南京市城区与郊区秋季PM10中水溶性离子的浓度水平,变化规律及其相关性进行分析。结果表明:水溶性离子是南京市PM10的重要组成部分,占PM10总量的26.8%～49.5%;NO3-、SO24-为南京PM10中离子的主要成分同时SO24-与PM10的相关性高,在郊区与城区相关系数分别为0.97与0.98;土壤源对Mg2+的贡献多于海洋气溶胶。郊区与城区非海盐Mg2+和Ca2+的比值分别为0.0308～0.0557与0.0314～0.0558,与中国北方沙漠地区相异,说明观测期间南京大气PM10主要受局地源影响;南京城、郊NO3-/SO24-均值分别为0.74和0.80,说明南京市城郊PM10中NO3-与SO24-更多地来自于机动车尾气排放。     

北京地区农业土壤中镍的背景值

本工作为农业土壤、作物中有毒物质背景值协作研究的一部分。作者测定了北京地区129个采样点及32个剖面的农业土壤样品中的镍含量。在对分析数据进行数理统计的基础上,研究了不同土类土样中镍含量的分布类型,检验了剖面表层土(耕作层)同底层土的镍含量之间的差异。最后提出了北京地区农业土壤中镍的背景值。     

包头地区土壤氟污染研究

内蒙古包头地区是我国氟污染的严重地区之一。本文研究了土壤含氟量的特点,发现该区土壤本身含氟量偏高,加以三废中氟的污染,使氟病发生的可能性增加。根据土壤中水溶性和全氟的分布,可以估计大气氟污染的范围和程度。与大气氟污染相比,资料表明,包钢尾矿坝往南3km内的土壤全氟和水溶性氟测定结果说明,土壤氟污染现在已达坝下2km,最高浓度处每公顷每公尺土层中含氟近1吨。目前,如不采取措施,尾矿坝对土壤、地下水和作物的影响将更加严重。针对尾矿坝对环境的污染特点,提出了防治污染的措施。