浐河、灞河硝酸盐端元贡献比例——基于硝酸盐氮、氧同位素研究

近年来,河流氮污染一直是生物地球化学领域研究的热点问题。然而,识别水体硝酸盐来源、端元贡献比例及其在水体中存在生物转化(硝化、反硝化)过程,仍旧是氮循环研究的难点问题。本研究选取流经西安市的两条河流——浐河和灞河,测定其河水溶解态硝酸盐氮、氧同位素组成,并结合Bayesian同位素混合模型,有效识别了两条河流从源头到汇入渭河河口处,氮素来源的变化,同时,定量分析了其贡献比例的变化。结果显示,河流源头附近,土壤有机氮是河流硝酸盐主要来源,其贡献比例接近30%;河流中游,由于沿河农业活动的增加,同位素指示河流硝酸盐主要来源转化为化学肥料,其贡献比例接近25%;河流下游,由于城市用水的汇入,硝酸盐氮、氧同位素值偏正,主要位于污水及粪肥区间,指示硝酸盐含量较高的生活污水及工业废水的输入,其贡献比例能达到30%以上。通过本研究,研究者定性及半定量的区分和浐河、灞河氮素来源,为今后有效控制氮污染提供了理论基础。     

氮在河北平原包气带中的迁移转化机制

为揭示氮在土壤包气带中的迁移转化规律并确定其数学模型,通过室内土柱淋滤试验研究了碳酸氢铵及尿素2种氮肥在土壤中的迁移转化过程,并测定了不同时间土壤中氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氨的质量浓度变化,总结了“3氮”在包气带中的迁移转化规律.结果表明,施氮周期内褐土土柱淋滤液中,氨氮最高质量浓度为13.33mg/L,硝酸盐氮为15.25 mg/L(H-N-1土柱),土壤中氨氮吸附作用大于硝酸盐氮.建立了氨在土壤中的迁移转化模型并确定了模型参数,可以用所建模型对氮在河北平原包气带中的迁移过程进行定量预测.     

煤矿区地下水中溶解性有机质荧光特征Ⅰ——含水层之间垂向差异

通过检测有机质含量和三维荧光光谱研究了霍州煤矿区地下水中溶解性有机质的垂向分布特征.结果表明,硝酸盐质量浓度在地表水和第四系水中较高(＞ 37.41 mg/L),而在深部含水层(太灰和奥灰)基本未检出.地表水中TOC(总有机碳)质量浓度和UV254分别大于5.11 mg/L和0.146 cm-1;氧化还原作用下,第四系水中TOC质量浓度和UV254分别减小82.23％和97.96％,而深部含水层中TOC质量浓度也有降低.人类活动污水的大量排放导致地表水中Ⅱ区和Ⅳ区的荧光峰强度异常高,均大于等于8 245 QSU,Ⅲ区的荧光峰强度大于3 419 QSU;进入第四系含水层,Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区荧光峰强度均减少至216 QSU以下;太灰水和奥灰水中只Ⅱ区和Ⅳ区出现荧光峰,且荧光峰强度与TOC相关性不大;溶解性有机质(DOM)荧光峰强度与地下水流向呈负相关,同一煤矿区奥灰水中Ⅳ区的荧光峰强度比太灰水高.总体上,分析溶解性有机质含量和荧光特性、硝酸盐含量,可以从垂向上建立霍州矿区各含水层(体)的水化学特征.     

固相好氧反硝化同步去除水中硝酸盐和阿特拉津可行性研究

研究了利用固相好氧反硝化同步去除水中硝酸盐和阿特拉津的可行性。通过释碳性能的比较得出淀粉基颗粒是适宜的反硝化碳源,在间歇式实验中,初始硝态氮浓度为55~60 mg/L时,平均反硝化速率为7.03 mg/(L·h),能有效去除水中的硝酸盐。当水中阿特拉津浓度低于10 mg/L时,对好氧反硝化脱氮没有影响,浓度增加至20 mg/L,对反硝化有抑制作用。在好氧反硝化条件下,阿特拉津初始浓度分别为0.1,1 mg/L时,24 h后去除率分别为93%和94.8%,阿特拉津的去除主要通过吸附作用。     

滇池周边地区农田土壤硝酸盐迁移累积特征

采用实地调查与模拟实验相结合的方法,研究不同施氮水平对地表水及土体中硝态氮迁移和累积的影响,旨在为减轻硝酸盐对滇池环境的威胁提供科学依据.结果表明,流域内农田排水中氮污染负荷高、氮肥投入过量及灌水频繁是造成研究区内土壤硝酸盐淋洗污染地下水的主要原因;土壤中NO3--N累积量与氮肥施用量在生菜的苗期呈极显著正相关(相关系数R0.01=0.9687**,**表示极显著线性相关),而在结球期呈显著正相关(R0.05=0.887*,*表示显著线性相关);在生菜整个生育期里,NO3--N沿土壤剖面垂直迁移至土壤深层,导致下层土壤的NO3--N含量高于上层土壤;生菜在苗期NO3--N淋失量较大,对地下水污染的风险高;高施氮强度与低施氮强度相比,氮素更易流失;频繁灌溉促使NO3--N随水向深层土壤迁移累积.     

序批式膜生物反应器中反硝化聚磷菌的富集

采用序批式膜生物反应器（SBMBR）对以硝酸盐作为电子受体的反硝化聚磷菌的富集进行了研究.结果表明,经过厌氧-好氧和厌氧-缺氧-好氧2个阶段的富集,反硝化聚磷菌占全部聚磷菌的比例从19.4%上升到69.6%,每周期缺氧段投加硝酸盐氮120 mg时,SBMBR系统运行最为稳定.稳定运行的SBMBR反硝化强化除磷体系具有良好的强化除磷和反硝化脱氮性能,缺氧段脱氮和除磷效率分别达到100%和84%,膜出水总磷浓度平均低于0.5mg/L,系统除磷率达到96.1%.此外,氨氮去除率保持在92.2%,氨氮被去除的同时并没有发现亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的明显积累.     

固态碳源去除地下水硝酸盐的模拟实验

选取了5种研究较少的固体材料,棉花、丝瓜络、甘蔗渣、可降解餐盒、木屑作为去除地下水硝酸盐的外加碳源。在锥形瓶中进行反硝化对比实验,研究了不同固态碳源下NO3--N、NO2--N、NH4+-N及pH的变化情况,分析了NO3--N及总氮的去除率。研究结果表明,反硝化过程中pH呈升高趋势,在6.9～8.5范围内浮动。可降解餐盒和丝瓜络相对于其他的固态碳源来说,对NO3--N和总氮有较高的去除率,但丝瓜络的总氮去除率明显低于可降解餐盒。可降解餐盒的硝酸盐去除率达到98.28%,总氮去除率达到93.48%。可降解餐盒能够有效地去除地下水硝酸盐,达到以废治废的效果,是经济有效的最佳固态碳源。     

海绵铁作为渗透反应墙介质去除地下水中NO3--N的初步研究

采用孔隙率高、比表面积大的海绵铁作为渗透反应墙(PRB)介质,通过3批动态实验讨论了海绵铁+锰砂单层介质、海绵铁+锰砂+活性炭单层介质,以及海绵铁+锰砂和活性炭的双层介质对地下水中NO3--N的去除效果.结果表明,经过292 h的PRB动态实验,填充海绵铁+锰砂单层介质、海绵铁+锰砂+活性炭单层介质、海绵铁+锰砂与活性炭双层介质的反应器的NO3--N去除率分别达到了70.65％、84.22％、88.09％,采用海绵铁与活性炭的单层介质或双层介质的反应器对地下水中NO3--N和TN的去除效果显著增强,出水中NH4+-N浓度相对也有所降低；扫描电镜和X射线衍射分析结果表明,经过PRB动态实验后,海绵铁表面覆盖了厚厚的膜,微孔隙被许多新的物质堵塞,这会导致海绵铁的氧化还原反应能力减弱,阻碍地下水中NO3--N的进一步还原去除,这也是以后实际应用中需要解决的问题.     

专利文摘

纤维乙醇废水的厌氧生化处理方法该发明涉及一种纤维乙醇废水的厌氧生化处理方法。在厌氧生化处理反应器中设置铁质填料。纤维乙醇废水厌氧生化处理的实验条件为:进水SO42-质量浓度1 000~5 000mg/L,COD10 000~40 000mg/L,回流比为(1~3)∶1     

焙烧水滑石去除水中硝酸盐的实验研究

利用层状双氢氧化物的结构记忆效应,探讨了焙烧水滑石处理模拟含硝酸盐废水的可行性,考察了pH值、温度、反应时间、振荡速度等因素对硝酸盐去除率的影响。结果表明,当pH为9、反应温度298K、吸附时间120min、LDO投加量0.1g/100ml时,硝酸盐氮初始浓度为100mg/L;震荡速度为150r/min时,总氮的去除率高达96.73%。焙烧水滑石对硝酸盐的吸附符合Freudlich等温方程。