3种人工湿地基质材料对氨氮的吸附特性

对陶粒、石英砂和砾石这3种人工湿地基质材料进行了氨氮（NH₄⁺-N）吸附特性研究.通过扫描电镜和BET比表面积分析仪对材料进行表征分析,发现陶粒表面相比石英砂和砾石更为粗糙,内部孔隙也较发达,陶粒（18.97 m²·g^-1）比表面积高于石英砂和砾石.在纯氨氮溶液和模拟污水厂出水一级B标准的混合溶液中,3种基质对NH₄⁺-N的吸附能力均表现为：陶粒>砾石>石英砂.陶粒对NH₄⁺-N的饱和吸附容量在混合溶液中最大（63.55 mg·g^-1）.陶粒对NH₄⁺-N的吸附过程符合伪二级动力学模型（在纯氨氮溶液中R²为0.99、在混合溶液中R²为0.98）.在纯氨氮溶液中运用Freundlich和Langmuir模型对等温吸附试验结果进行拟合,发现Freundlich模型（R²=0.93）描述陶粒的吸附特性比Langmuir模型更为精确（R²为0.93）,表明陶粒对NH₄⁺-N的吸附为多层吸附.综上所述,陶粒的吸附容量较强,在混合溶液中吸附容量较纯氨氮溶液增大了31%,适用于作为人工湿地基质填料.     

蒸汽相变促进可溶PM2.5凝结增长的数值分析

为利用蒸汽相变原理促进氨法脱硫系统排放细颗粒物(PM2.5)的脱除,建立多分散颗粒的凝结增长动力学模型,利用数值模拟方法研究了可溶硫酸铵颗粒的凝结增长规律,并将典型粒径可溶与不可溶颗粒的凝结增长过程进行对比分析.结果表明:不同粒径硫酸铵颗粒的增长速率相近,等温系统的凝结增长效果优于绝热系统;对于同一初始粒径分布下的可溶和不可溶颗粒,微米尺度可溶颗粒的增长速率始终大于不可溶颗粒,亚微米尺度可溶颗粒的增长速率先大于而后小于不可溶颗粒,使得二者的增长曲线存在一个交叉点;蒸汽饱和度增大能显著促进硫酸铵颗粒的增长;等温系统中温度对硫酸铵颗粒的增长影响显著,绝热系统中温度的影响较弱.     

高氨氮渗滤液处理的ANAMMOX A2/O工艺研究

通过好氧出水回流到厌氧流化床可以实现厌氧氨氧化过程.对于高浓度氨氮渗滤液,ANAMMOX反应可使ANAMMOX A²/O工艺比普通A²/O工艺的TN去除率提高15%～20%,达32%以上;好氧出水NO-2-N浓度有较大幅度地降低,改善了出水水质.ANAMMOX反应总反应级数为3级,对NH₄⁺-N、NO₃^--N和NO₂^--N的反应级数均为1级,反应速率常数为-3.43E-5 L²·(mmol²·h)^-1.     

十六烷基三甲基氯化铵与荧蒽对小球藻的联合毒性及其作用机制

以普通小球藻(Chlorella vulgaris)为受试生物,采用批量培养方法研究了阳离子表面活性剂十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)与多环芳烃荧蒽(Flu)的联合毒性及其作用机制.结果表明,当CTAC初始浓度固定为100μg/L时,随Flu浓度的升高(0~100.84μg/L), CTAC与Flu的联合毒性由协同效应(0~22.50μg/L)转为拮抗效应(22.50~100.84μg/L).当Flu浓度为1.13μg/L时,协同效应达到最大(RI＝2.01),与对照组相比,生物量抑制率从37.5%增加至80.9%;对氮和铁单位吸收量分别从0.27mg和9.18μg降至0.09mg和2.14μg;藻细胞Zeta电位从-10.0mV提高至-8.3mV;叶绿素a和可溶性蛋白质含量分别从5.00mg/L和80.65μg/mg降为2.57mg/L和50.36μg/mg.根据实验结果分析, CTAC与Flu复合污染体系提高了藻细胞Zeta电位,抑制了小球藻对氮和铁的吸收,降低了藻细胞体内叶绿素和蛋白质的含量.     

多基质时厌氧氨氧化菌、异养反硝化污泥活性及抑制特征

以厌氧氨氧化污泥(AAOB)和各种有机物混合,AAOB分别与异养甲醇反硝化菌和城市污水处理厂活性污泥相混合为研究对象,考察了多种基质(醇类、糖类)时自养、异养反硝化菌群的活性及其相应的抑制特征.结果表明,醇类有机物对AAOB的活性有明显抑制作用,甲醇的抑制性最强,当甲醇为5.48mmol/L时,AAOB活性了损失2/3.而乙酸钠对AAOB有一定的促进作用,另外,葡萄糖、乳糖和蔗糖等糖类有机物对AAOB的影响较小.此外,试验发现经驯化的甲醇反硝化菌能利用各种醇类完成异养短程反硝化.对于活性污泥,利用乙酸钠实现短程反硝化的能力优于甲醇、乙醇、葡萄糖和乳糖.混合试验中,正丙醇导致AAOB和甲醇反硝化菌混合菌群中AAOB活性下降,并且在与甲醇反硝化菌的竞争中处于劣势.乙酸钠对于AAOB和活性污泥混合菌群中AAOB的影响较小.     

天然水体中铵态和硝态氮δ15N的测定

介绍了一种天然水体中铵态和硝态氮δ15N的测定方法,包括3个步骤:(1)离子交换法富集水中铵态和硝态氮;(2)蒸馏法进一步提纯铵态和硝态氮;(3)阳离子树脂萃取由转化和蒸馏得到的铵态氮,并将树脂干燥后送入元素分析仪串联质谱(EA-IRMS)测定δ15N.用这种方法处理NH4Cl和KNO3配制的人工模拟水样和野外采集的天然水样,发现δ15N-NH4+和δ15N-NO3-测定的准确性高、重复性好,人工模拟水样δ15N-NH4+的测定值和标准值相差0.560‰,δ15N-NO3-的测定值和标准值相差0.341‰,所有水样重复间的标准偏差在0.008‰—0.384‰之间.测定方法需要的水样体积较少,水样处理速度较快,离子交换后水样中的铵态和硝态氮可长期保存,适合野外天然水体δ15N测定.     

基于宏基因组技术获得的对厌氧氨氧化菌代谢的新理解

厌氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteria,AAOB)是化能自养菌,由于其生理代谢的奇异性、细胞结构的特殊性以及对氮素循环的重要性,已成为环境工程、微生物以及海洋生物学等领域的研究热点.然而,AAOB未能实现纯培养的现状已成为AAOB代谢途径研究的巨大障碍.近年来兴起的宏基因组技术(Metagenomics)为AAOB代谢途径的研究提供了新手段.采用宏基因组技术,可直接研究微生物群体中某特定微生物基因组的结构与功能,摆脱了传统微生物学研究对纯培养的依赖,使未培养微生物的认识和开发成为可能.本文首先简述获取AAOB宏基因组信息的过程,然后通过比较由传统代谢研究方法和宏基因组技术获得的AAOB代谢途径的研究成果,论述基于宏基因组技术获得的对AAOB代谢的新理解,得出以下结果和结论:1)AAOB的碳素固定途径为乙酰辅酶A途径,碳素固定的还原力来自NADH或者QH2;2)AAOB氮素转化的重要中间产物是NO,而非NH2OH,并提出了以NO为核心的AAOB代谢的改进模型;3)AAOB的ATP合成途径为氧化磷酸化,推测的电子传递途径为N2H4—QH2—细胞色素bc1复合体;细胞色素bc1复合体再将电子用于NO2-还原和N2H4合成.AAOB的宏基因组技术使AAOB代谢途径的研究更具方向性.随着分子生物学理论和技术的不断发展,宏基因组学的升级技术(如宏转录组学、宏蛋白质组学)将为AAOB代谢途径的研究提供新的方法与平台.图3表1参51     

硫酸铵施用量和温度对红壤稻田土硝化作用及微生物特性的影响

以红壤稻田土为供试土壤,设置不同硫酸铵(简称硫铵)施用量,分别在15、25、35℃条件下培养,研究短期内土壤硝化作用、微生物生物量和微生物功能多样性的变化。结果表明,在相同硫铵施用量下,不同温度处理土壤NH4+含量差异不显著;温度变化对于对照和常规硫铵用量(折纯N 120 mg·kg-1)处理土壤NO3-含量有显著影响,但对中、高量(折纯N 600和1 200 mg·kg-1)处理无显著影响。对照和常规硫铵用量处理土壤硝化速率均随温度升高而显著增加;中、高量硫铵处理土壤硝化速率普遍较低,且不同温度之间差异不显著;相同温度条件下,硝化速率随硫铵施用量的升高而降低。中、髙量硫铵处理对土壤微生物生物量碳有显著影响,且土壤微生物生物量碳随硫铵施用量的增加而显著降低;相同硫铵施用量下,不同温度处理土壤微生物生物量碳由高到低大致为25、15和35℃。BIOLOG分析显示,中、高量硫铵处理平均吸光值和多样性指数均较低,各处理中以25℃时对照处理的平均吸光值和Shannon、Simpson、McIntosh指数最大,其次为25℃时常规硫铵用量处理。过量施用硫铵有可能造成土壤生物结构和功能衰变。     

西辽河不同粒级沉积物的氨氮吸附-解吸特征

为估算辽河吸附态氨氮入海通量,采用平衡吸附-解吸法研究了西辽河不同粒级沉积物对氨氮的吸附-解吸特征. 结果表明:不同粒级沉积物对氨氮的吸附-解吸特征均符合Langmuir和Freundlich吸附-解吸等温式;黏粒级和粉粒级沉积物的氨氮饱和吸附量较大,分别为3 643.82和2 693.71 mg/kg,相当于粗砂的8.04和5.94倍;西辽河冲泻质泥沙黏粒和粉粒所携载的吸附态氨氮的入海通量分别为170.10和164.52 mg/kg. 占沉积物氨氮吸附总量的14.99%;黏粒级和粉粒级沉积物的氨氮解吸比例较小,分别为30.66%和42.04%,入海后可分别为上覆水提供氨氮52.15和69.16 mg/kg;黏粒级和粉粒级沉积物所吸附的氨氮是氮素循环的重要组成部分;黏粒和粉粒级沉积物的腐殖质含量远远高于粗沙,在其所形成的团聚体结构中存在的孔隙填充方式——氨氮吸附是导致黏粒和粉粒级沉积物饱和吸附量较大、解吸比例较低的根本原因.      

匹配厌氧氨氧化的SHARON工艺启动研究

氧化部分氨氮到亚硝酸氮,然后进行完全自养厌氧氨氧化反应,即称SHARON-ANAMMOX工艺,该工艺是近年开发的针对高浓度氨氮废水生物处理较为经济合理的技术之一。其过程控制的关键是第一步亚硝化(SHARON)工艺积累亚硝酸菌,并使氨氮氧化到亚硝酸氮的转化率控制在50%左右,以最合理满足厌氧氨氧化对底物的需求。在进水pH=7.6,ρ(氨氮)=750 mg/L时顺利启动了SHARON反应器,氨氮的转化率达50%左右。研究结果表明,进一步提高氨氮浓度和进水pH,反应器可以维持稳定运行。