pH对沟渠沉积物截留农田排水沟渠中氮、磷的影响研究

通过摇瓶动态实验和箱体静止实验,研究了不同pH条件下沟渠沉积物对农田流失氮、磷的截留效应,分析了pH对氮、磷截留效应及其界面交换作用的影响.结果表明:在实验pH变化范围内,沟渠沉积物对NH 4-N的吸附量和NO-2-N的硝化量以及对TN的截留率都是随着pH的增加而增加;沟渠沉积物对总溶解性磷(TDP)的吸附量随着pH的增加而增加,TP的截留率在5 d前随pH的增加而增加,但在此后基本不发生变化;在不同的pH下,通过影响微生物的活动直接或间接影响氮的界面交换行为,同时pH通过影响沉积物的吸附作用和离子交换作用来影响磷在沉积物-水界面的交换行为.阐明pH对沟渠沉积物氮、磷截留效应的影响有助于掌握氮、磷在农田排水沟渠中的迁移转化机理,从而对控制农业面源污染具有重要的意义.     

周边土地利用类型对川西平原西河氮素的影响

以四川盆地西部典型农业小流域为研究区,于2015年3月~2016年2月持续监测河流氮素（NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN）和pH,结合遥感解译、地理信息系统和相关性分析等技术,探讨了监测断面周边流域土地利用类型与河流氮素及pH值的关系.结果表明,研究区河流氮素浓度的季节变化均表现为冬季最高（2.063mg/L）、春秋次之（1.536mg/L;1.432mg/L）、夏季最低（1.085mg/L）,同时月均NO₃^--N浓度（0.891mg/L）显著高于NH₄⁺-N（0.425mg/L）（P<0.01）,且NO₃^--N受到典型土地利用类型的显著影响.随着缓冲区半径的增加,耕地、城乡建设用地和水域的面积与NO₃^--N和TN浓度相关性逐渐降低,且在250m缓冲区内,城乡建设用地面积与NO₃^--N浓度呈显著正相关（P<0.05）;交通运输用地面积与所有氮组分的相关性均增大,且在750m缓冲区内,交通运输用地面积与NO₃^--N和TN浓度呈极显著正相关（P<0.01）.城乡建设用地和交通运输用地可能是河流NO₃^--N的"源".     

有机物对SAD的影响及其数学模拟

通过血清瓶批式实验,研究了不同C/N下葡萄糖和乙酸钠对厌氧氨氧化耦合反硝化系统（SAD）污泥活性及脱氮性能的影响.耦合系统颗粒污泥为在亚硝态氮充足的UASB连续流反应器中培养得到,具有较高的厌氧氨氧化活性和反硝化活性.以葡萄糖为碳源,C/N分别为1,2,4时,厌氧氨氧化活性差异不大,反硝化活性逐渐增加,亚硝态氮最大降解速率分别为0.265,0.345,0.453kgN/（kgVSS·d）;以乙酸钠为碳源,C/N分别为1、2、4时,厌氧氨氧化活性和反硝化活性都无明显差别.相同C/N下,耦合系统以葡萄糖为碳源时的厌氧氨氧化活性较高,以乙酸钠为碳源时的反硝化活性较高.C/N分别为1,2,4时,以葡萄糖为有机物的氨氮最大降解速率分别为乙酸钠的1.15,1.19,1.58倍,以乙酸钠为有机物时反应的亚硝态氮最大降解速率分别为葡萄糖的1.89,1.48,1.15倍.实验的数学模拟结果表明,通过模型的模拟,能较为准确地预测实验过程中氮素的变化趋势,在C/N为1~4时耦合系统中颗粒污泥的厌氧氨氧化活性无较大变化.     

改良型土壤渗滤系统处理生活污水脱氮除磷

为了研究土壤渗滤系统的净化效果,采用微纳米曝气预处理+土壤渗滤组合工艺处理模拟生活污水,考察其对脱氮除磷过程的影响。试验在2个尺寸均为300 mm×2 400 mm的有机玻璃柱R1、R2内开展,在R2反应器前设置微纳米曝气对进水做预处理。试验结果表明:在水力负荷为4 L/d的条件下,前置微纳米曝气改良型土壤渗滤系统处理生活污水取得了良好的处理效果,R2对化学需氧量(COD)、氨氮(NH_4~+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的平均去除率分别可达83.7%、96.5%、66.4%和92.6%,优于R1的去除效率。微生物学试验证明:2个系统中均存在厌氧氨氧化细菌,且在土壤表层以下0~30 cm处硝化-反硝化及厌氧氨氧化等脱氮反应阶段最为剧烈。前置微纳米曝气改良型土壤渗滤系统克服了传统土壤渗滤系统易堵塞、处理负荷低、脱氮效果差等缺点,对于农村生活污水治理具有推广应用价值。     

浐河流域水-土-植物硝酸盐和氮同位素组成及氮源示踪

本文对关中浐河流域河水-土壤-植物的硝酸盐和氮同位素组成进行调查,并与前期对浐河河水氮同位素的结果对比。研究表明：从浐河上游至下游,土壤NO₃^?-N含量表现出：农耕区（43.5 mg???kg^?1）>森林区（3.25 mg???kg^?1）>城市区（0.63 mg???kg^?1）;土壤δ¹⁵N-NO₃^?值表现出：农耕区（18.1‰）>城市区（?1.5‰）>森林区（?5.8‰）;不同的土地利用类型是让其产生变化的重要原因。浐河河水NO₃^?-N含量（3.2?—?6.4 mg???kg^?1）及δ¹⁵N-NO₃^?值（?1.4‰?—?2.1‰）均表现出下游高于上游。相对于前期对浐河河水氮同位素的研究,发现上游和中游水体NO₃^?-N含量整体呈上升趋势,而下游地区NO₃^?-N含量有所下降。结合河流δ¹⁵N-NO₃^?的空间分布特征可以看出源头日渐发达的旅游业和中游农业的发展对水体的污染加重,而下游工业污染的治理效果明显。植物氮同位素变化范围在?4.6‰?—??2.1‰。对浐河周边水-土-植物的氮同位素组成特征和变化研究可以为浐河流域的生态评价和治理提供一定的理论依据。     

微生物光电化学池去除硝酸盐氮:以PANI/TiO2-NTs为光阳极

利用微生物光电化学池(MPEC)去除污染物是一种经济高效环保的方法.本实验在制备获得聚苯胺/二氧化钛纳米管阵列(PANI/TiO_2-NTs)复合光电极的基础上,构建了由PANI/TiO_2-NTs光阳极和生物阴极组成的MPEC系统,并对其去除硝酸盐氮(NO~-_3-N)的性能进行研究.结果表明,PANI负载时间为80 s时,PANI/TiO_2-NTs电极光电性能最佳,相比于TiO_2-NTs电极光电流密度增大约一倍,PANI的修饰有效提高了光能利用率.构建的MPEC系统能在无外加电压的条件下利用光能驱动实现自养反硝化脱氮,NO~-_3-N的生物降解符合准一级反应动力学方程.光响应电流密度越大,系统反硝化脱氮性能越好,NO~-_3-N初始浓度为25 mg·L~(-1)时,当光响应电流密度从0.17 mA·cm~(-2)增加至0.67 mA·cm~(-2),平均反硝化速率从0.83 mg·(L·h)~(-1)增大到2.83 mg·(L·h)~(-1).对生物阴极微生物膜进行了高通量测序,发现Pseudomonas所占比例最大(27.37%)为优势菌属.分析认为PANI/TiO_2-NTs光阳极产生的光生电子通过外电路传递到阴极,Pseudomonas、Alishewanella和Flavobacterium等具有自养反硝化能力和电化学活性的微生物可直接利用电极上的电子作为唯一的电子供体进行自养反硝化脱氮.     

滇池水中细菌和古菌氮代谢功能基因的空间分布

氮代谢在滇池水生态系统氮素循环和转化过程中起到重要的作用,不仅真核生物参与氮素转化,原核生物作为氮素循环的主要驱动者,在氮素生物化学循环中的作用更不容忽视.基于16S rDNA高通量测序技术,监测滇池草海和外海区域13个点位,分析滇池水中原核生物氮循环功能关键基因的分布特征.结果发现,滇池水中细菌35门, 427属,主要以变形菌门和拟杆菌门为优势门类;古菌14门, 61属,主要以广古菌门为优势门类;β多样性指数显示滇池整体细菌丰富度指数高于古菌,草海细菌多样性指数高于外海.PICRUSt功能解析表明细菌和古菌具有功能上的丰富性,细菌中有35个参与氮代谢的KO通路,涉及氮异化硝酸盐还原基因nirB、一氧化氮还原酶基因norB和硝酸还原酶基因nasK等关键基因;古菌中有23个参与氮代谢的KO通路,涉及固氮酶基因nifH、nifK和nifD,古菌固氮酶基因拷贝数显著高于其它氮代谢基因,草海中古菌氮代谢能力整体高于外海,滇池水中古菌比细菌固氮潜能更大.本研究从原核生物氮循环中功能基因的角度,探讨滇池不同区域水中细菌和古菌氮循环差异,为进一步揭示氮循环机制,解决氮素污染引起的富营养化提供理论参考.     

中国江河氧化亚氮的排放及其影响因素

氧化亚氮（N₂O）是一种在大气中存留时间很长的强效温室气体,并被认为是21世纪破坏臭氧层的重要物质之一,气候预测需要对自然与人为排放的包括N₂O在内的温室气体进行全面准确地估算.内陆水体是N₂O的重要排放源,由于人为氮输入的增加,江河N₂O的排放量可能逐年升高.本研究总结了江河N₂O排放速率的研究方法,重点汇总了中国各气候带十大流域江河N₂O的溶存浓度和水气界面交换通量,并与世界其他河流进行比较.结果表明我国江河溶存N₂O浓度为0.3~1591 nmol·L^-1,N₂O释放通量为-12.2~2262.1 μmol·m^-2·d^-1,总体与世界其他江河的范围值具有可比性.在此基础上,进一步分析了江河N₂O的产生和释放机理,探讨了水中溶解性无机氮、溶解氧、有机碳以及水文、地形地貌与气象条件等对江河N₂O产生和释放的影响,并讨论了变化环境下江河N₂O的排放特征.     

成都市PM2.5中无机组分与硝酸盐氮氧同位素变化特征

2013年1月12日～2013年1月23日和2014年8月10日～2014年8月21日在成都市城东成都理工大学校园内按昼夜采集PM_(2.5)样品,分析了PM_(2.5)样品的质量浓度、9种水溶性无机离子含量和硝酸盐的δ~(15)N和δ~(18)O。结果表明,采样期间成都市PM_(2.5)冬、夏季的质量浓度分别为161～677μg/m~3(360±118μg/m~3)和87～137μg/m~3(92±18μg/m~3),冬季超标2～9倍,属于重度污染,夏季超标1～2倍,属于轻度污染; SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+(SNA)的质量浓度占总水溶性无机离子和PM_(2.5)质量浓度的比值冬夏季分别为72%±14. 3%和65%±9. 2%,21. 1%±2. 5%和30. 3%±6. 9%,是主要的无机离子组分。结合离子相关性分析,SNA的存在形式在白天以(NH_4)_2SO_4或NH_4HSO_4为主,部分以NH_4NO_3的形式存在,而在夜间则以NH_4NO_3为主,部分以(NH_4)_2SO_4或NH_4HSO_4形式存在。成都市PM_(2.5)中硝酸盐的δ~(15)N和δ~(18)O呈冬季高、夏季低的特征。冬季,硝酸盐来源于燃煤和机动车尾气;夏季,硝酸盐来源于机动车尾气、燃煤和农业土壤释放,根据其[NO_3~-]/[SO_4~(2-)]值说明成都市冬夏季均以固定污染源(燃煤)为主,移动污染源(机动车尾气)为辅。成都市冬季大气颗粒物中硝酸盐主要由NO_x经O_3氧化形成,夏季主要经·OH氧化形成硝酸盐或N_2O_5水解生成硝酸盐。     

1株耐盐异养硝化-好氧反硝化菌Zobellella sp.B307的分离及脱氮特性

从胶州湾沉积物中分离出1株异养硝化-好氧反硝化菌株B307,采用16S rRNA基因序列分析对该菌株进行鉴定,采用单因素实验对其进行条件优化和耐盐特性研究,并在最优条件下考察其在单一和混合氮源中的脱氮效果.结果表明,该菌为Zobellella sp.,其最佳碳源为丁二酸钠,最适C/N为5,最适初始p H为9,最适温度为35~40℃.该菌株在混合氮源体系中12 h对NH_4~+-N和NO_3~--N的去除率分别为98.35%和99.75%;在盐度为75 g·L~(-1)(以NaCl计)条件下24 h对NH_4~+-N和NO_3~--N去除率仍分别保持在97.67%和94.39%.表明该菌株具有高效的异养硝化-好氧反硝化能力和较强的耐盐特性,在高盐废水脱氮等领域具有广泛的应用前景.