海洋N2O氮、氧同位素组成研究进展

氧化亚氮（N₂O）不仅是重要的温室气体之一,还对臭氧层具有破坏作用。由于人为活动加剧,导致大气N₂O浓度以每年约0.25%的速率增加。海洋是大气N₂O的重要释放源。海洋溶存N₂O的氮、氧同位素组成可以反映N₂O的源与汇以及N₂O的形成机制,是海洋氮循环过程研究的一个重要示踪指标。本文简述海洋N₂O产生和消耗机制,总结不同环境中N₂O稳定氮、氧同位素组成和N₂O循环过程的同位素分馏效应,并回顾了国际上应用稳定氮、氧同位素研究海洋N₂O形成机制的研究进展,最后评述我国近海N₂O稳定氮、氧同位素研究现状并提出展望。     

2000-2020年污水系统N2O相关研究文献计量学分析

污水系统是温室气体氧化亚氮(N₂O)的重要排放源,近年来相关的研究工作层出不穷。利用文献计量学方法,系统地分析了2000-2020年污水系统N₂O的研究进展。分析发现,污水系统N₂O相关论文发表数量逐年增多,且主要来源于中国。早期以N₂O的产生过程、污水处理系统与影响因素等研究为主。而近期研究更多关注了污水系统中污泥在堆肥过程中产生与排放的N₂O、生物炭在N₂O减排上的应用及相关微生物种群的分析。后续研究可进一步关注回收N₂O作为能量物质的相关工艺,并尝试将实际污水处理系统大数据与模型工具进行结合,从而对实际污水处理系统的运行及优化提供参考。     

污水处理过程N2O排放：过程机制与控制策略

污水处理生物脱氮过程中氧化亚氮(N₂O)作为直接碳排放源,其大气升温效应较CO₂高出265倍.因此,国际上对N₂O排放机制与控制策略的研究层出不穷.N₂O产生源于硝化与反硝化过程,主要涉及亚硝化(AOB)及其同步反硝化、常规异养反硝化(HDN)、同步异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)和全程氨氧化(COMAMMOX)等生物途径,以及硝化过程中间产物NH₂OH与NOH之非生物化学途径.常规硝化与反硝化(AOB+HDN)途径在正常运行工况下N₂O排放量并不是很大,约只占进水TN负荷的1.3%;即使是HN-AD与COMAMMOX代谢过程,两者N₂O产生量也不足TN负荷的0.5%.不可忽视的是AOB亚硝化及其同步反硝化,它们已被确认为是污水处理生物脱氮过程中N₂O排放的首要途径;AOB过程中间产物(NH₂OH与NOH)非生物化学过程以及AOB反硝化生物过程(主途径)共同导致的N₂...     

SRT对于污水脱氮过程中N2O产生的影响

试验采用经过长期驯化,控制污泥龄分别为9d和15d的活性污泥,以实际生活污水为研究对象,考察了不同污泥龄(SRT)对污水脱氮过程中N2O的产生量和转化率的影响.结果表明N2O主要产生于污水脱氮的硝化过程中,而反硝化过程的贡献较少.较短的污泥龄有利于脱氮过程中N2O的产生,9d污泥龄的活性污泥系统产生N2O量是15d污泥龄污泥系统的1.2倍,分别为4.62mg·L-1和3.8mg·L-1.不同污泥龄条件下产生N2O的转化率也有所差别,污泥龄较短的活性污泥系统产生N2O的转化率也较高,分别为11.2%和7.8%.系统经长期在较短的污泥龄下运行,并没有影响系统的脱氮效果,两种污泥龄条件下系统的脱氮率都在96%以上.为了减少污水脱氮过程中N20的产生量,应避免污水处理系统过短的污泥龄,造成污水脱氮过程N2O的产量和转化率的大幅升高.     

九龙江口水体中N2O的产生、释放和输出

本研究分别于2020年7月和2020年12月采集九龙江口表层水体,测定了溶解氧化亚氮(N₂O)浓度及其相关的理化参数,同时进行培养实验,测定硝化速率和N₂O产生速率,分析九龙江口N₂O的空间分布特征和季节变化规律,探讨了影响N₂O分布的主要过程及关键因素,并利用LOICZ箱式模型计算了九龙江口N₂O的河流输入、水—气交换、生物生产和河口输出通量。结果表明,九龙江口N₂O浓度和饱和度存在显著的空间差异,其浓度范围为15.3～50.2 nmol/L,饱和度范围为214.6%～699.1%。冬季航次N₂O的水—气通量为5.02×10³ mol/d,夏季航次为4.09×10³ mol/d,说明九龙江口是大气N₂O的重要排放源。硝化作用是九龙江口水体N₂O产生的主要途径,是调控水体N₂O分布的主要过程,溶解无机氮是影响硝化作用的关键因素...     

初始pH值对序批式CANON工艺脱氮效果和N2O释放的影响

在温度为30℃±1℃条件下,采用陶粒为填料的序批式CANON反应器,以人工配置无机高氨氮废水为进水,研究不同初始pH值对CANON工艺脱氮效果和N_2O释放的影响.试验过程中,控制进水氨氮浓度相同,HRT=5 h,曝气量为6m3·(m~3·h)~(-1)时,调节进水pH值分别为6.64、6.98、7.15、7.88和7.95,研究发现,初始pH值在6.64~7.95之间时,CANON工艺脱氮效果基本保持稳定,TN去除率分别为81.38%、87.32%、92.12%、88.21%和86.84%,TN去除负荷均在1.56kg·(m3·d)-1以上;各周期初始N_2O释放速率基本相同,先升高后降低,且初始pH值越低N_2O释放速率峰值越高,而N_2O释放量和释放率也均随初始pH增加而减少.初始pH值在6.64~7.95之间对总氮去除影响不大,但对N_2O释放有较大影响.要同步实现CANON工艺高效脱氮和N_2O释放减量化,应将进水pH调节在7.90附近.     

脱甲河农业流域土壤沉积物氮素时空分布与N2O释放

为研究脱甲河农业小流域氮素输出特性,运用流动注射仪法和顶空平衡-气相色谱法于2015年4月—2016年1月对流域内4级河段(S1、S2、S3和S4)稻田-岸坡-河底沉积物土壤铵态氮(NH_4~+-N)、硝态氮(NO_3~--N)及水体溶存氧化亚氮(N_2O)浓度进行了连续10个月的监测,并利用双层扩散模型法对水系N_2O排放通量进行了估算.结果表明:脱甲河流域稻田-岸坡-河底沉积物NH_4~+-N含量逐渐升高,NO_3~--N含量逐渐降低,其中,岸坡及河底沉积物土壤中的氮主要以NH_4~+-N形式为主,均值分别为(7.38±0.62)mg·kg-1和(16.49±1.70)mg·kg~(-1);稻田土壤和脱甲河水体中的氮主要以NO_3~--N为主,均值分别为(7.40±0.81)mg·kg~(-1)和(1.55±0.03)mg·L~(-1).水体溶存N_2O浓度范围在0.005~7.37μmol·L~(-1)之间,均值为(0.54±0.05)μmol·L~(-1);扩散通量在-1.11~1811.29μg·m~(-2)·h~(-1)之间,均值为(130.10±12.04)μg·m~(-2)·h~(-1),每年向大气输出的N_2O量为11.40 kg·hm-2.其中,在早稻生长初期和早晚稻收割、栽种交替时段N_2O输出量达到高峰.空间上,N_2O扩散通量表现为S1S4S3S2,S1级河段显著低于其他3级河段(p0.01).相关分析表明,脱甲河表层水体N_2O扩散通量与NH_4~+-N(r=0.87,p0.01)、NO_3~--N(r=0.80,p0.01)和水温(r=0.57,p0.01)呈显著正相关,流域内稻田-岸坡-河底沉积物及水体NH_4~+-N和NO_3~--N浓度间相关性不显著.脱甲河农业小流域氮素流失主要包括稻田-岸坡-河底沉积物中铵态氮、硝态氮及水体中N_2O,在水稻栽种期间出现高峰,存在较大氮素流失风险,因此,开展农业小流域氮素流失研究对区域氮素周转及农业生产活动具有重要的指导意义.     

氮肥与DCD配施对棚室黄瓜土壤NH3挥发损失及N2O排放的影响

以传统水氮管理为对照,进行了优化水氮管理条件下氮肥与DCD配施对大棚黄瓜土壤氨挥发损失及氧化亚氮排放的影响研究.试验结果表明,与传统水氮管理相比,优化水氮管理减少了氮肥用量及灌水量,但黄瓜产量并没有降低.各水氮处理的NH3挥发速率峰值出现在施肥灌水后的第3d,添加DCD的各优化水氮处理与传统水氮处理相比,土壤氨挥发累积量分别减少55.97%、43.68%、66.47%,4次追肥后W2N2+DCD、W2N3+DCD和W2N4+DCD的氨挥发速率峰值与累积量变化范围较小.不同水氮处理的N2O排放通量的峰值均出现在施肥灌水后的第4d,各追肥时期W2N2+DCD、W2N3+DCD和W2N4+DCD处理,土壤N2O排放通量峰值与N2O累计排放量均显著低于传统水氮处理W1N1,并且3个处理之间不存在显著差异,充分表明优化水氮管理中将氮肥与DCD配施对减少N2O排放起到了显著作用.     

污水生物脱氮与温室效应气体（CO2,N2O）控制的研究

生物脱氮是污水处理中非常重要的步骤,在此过程中,由于污水中有机物的代谢分解和脱氮作用而产生了大量的温室效应气体CO2和N2O。本文介绍了目前污水生物脱氮的机理和影响N2O产生的因素,并对氢细菌高效固定CO2和脱氮机能进行了论述。     

外源性典型N-酰化高丝氨酸内酯类化合物(AHLs)信号分子对污水处理过程N2O产生的影响

群体感应信号分子对污水处理过程中微生物行为和功能微生物含量具有重要影响,但目前其对生物脱氮过程中氧化亚氮(N₂O)产生的影响尚不明确.为探明群体感应与N₂O产生的关联机制,选取两种N-酰化高丝氨酸内酯类化合物(AHLs)信号分子C₆-HSL(N-己酰L-高丝氨酸内酯)和C₈-HSL(N-辛酰-L-高丝氨酸内酯),在AO工艺中研究其外源性投加对污水处理效果、N₂O产生特征及微生物群落结构的影响.结果表明:①信号分子C₆-HSL和C₈-HSL能够显著提高处理系统的生物脱氮效率,2个反应器的硝化速率显著升高,NH₄+-N去除率分别提高了1.7%和2.2%,TN去除率分别提高了7.6%和5.4%,但COD_Cr去除率没有发生明显变化.②信号分子对N₂O产生量影响显著,投加C₆-HSL和C₈-HSL的反应器N₂O产生总量分别增加了39.0%和11.0%,N₂O增量的主要产生途径为好氧处理阶段的硝化细菌反硝化反应.③微生物分析结果显示,污泥中的微生物群落结构,以及与生物脱氮相关的功能微生物含量发生显著变化,投加C₆-HSL和C₈-HSL的反应器氨氧化细菌(AOB)相对丰度由0.3%分别提至0.5%和0.4%,硝化细菌(NOB)相对丰度由0.03%分别增至0.07%和0.08%,反硝化细菌(DNB)的相对丰度由6.3%分别升至8.5%和7.5%.研究显示,AHLs类外源性信号分子能够显著提高污水生物脱氮过程中关键功能微生物AOB、NOB和DNB的相对丰度,进而提升污水处理效果,但同时增加系统N₂O释放量.      

不同污水处理工艺N_2O减排方法研究进展

污水处理过程中产生强温室气体N_2O的问题已经受到广泛关注,如何在保证处理效率的同时实现N_2O有效减排成为水处理领域面临的重要问题。综述了传统生物脱氮除磷工艺和同步硝化反硝化、反硝化除磷、厌氧氨氧化等新型污水处理工艺运行过程中N_2O的产生机理、减排方法和减排量,为相关领域的研究人员提供参考。     

关于煤矿废水的处理研究进展

煤矿废水的回用问题应当引起足够的重视,对于缓解水资源短缺具有重要的意义。主要是根据废水的不同水质类型,总结概述了国内外现有的关于煤矿废水的处理工艺,并做出对比研究,提出一些关于今后治理利用煤矿废水的建议。     

焦化废水生化处理研究新进展

焦化废水是炼焦、煤气净化及焦化产品回收过程中产生的废水。总结了近几年焦化废水生化处理技术与工艺及其影响因素,并结合近年来环境生物技术的前沿,提出了焦化废水生化处理技术的发展方向。     

乳制品废水中蛋白质回收利用途径的研究

本文以某乳制品企业产生的废水为研究对象,对乳制品工业废水的处理和资源回收应用进行研究,为乳制品废水中蛋白质的综合利用,为实现乳制品废水的资源化、减量化提供技术方法和理论基础.     

含硝基苯废水处理技术的研究进展

硝基苯作为一种具有稳定化学性质、高毒性、难降解性和易在生物体内积累的优先污染物,其环境污染治理越来越受到科研工作者的关注。综述了近年来国内外含硝基苯废水处理技术的研究进展,阐述了物理法、化学法、生物法和复合处理方法降解含硝基苯废水的机理,并探讨了其优缺点。指出将现有的各种处理技术进行高效整合并降低成本是今后处理含硝基苯废水的研究方向和重点。     

海绵浸没式膜生物反应器在废水处理中的研究进展

海绵浸没式膜生物反应器(sponge-submerged membrane bioreactor,SSMBR)作为一种新型的废水处理工艺,具有可持续通量大、污染物去除率高、跨膜压差(TMP)增量小、膜污染率低等优异特性,在处理污废水领域有着广阔的研究和应用前景。介绍了SSMBR装置的结构特征,综述了国内外对SSMBR性能的研究进展,并简单探析了膜污染的形成过程及水力停留时间和微生物絮凝剂对膜污染的影响。     

焦化废水处理工程调试运行研究

针对焦化废水处理调试运行存在的问题,以实际运行中的焦化废水处理工程为例,介绍了其调试运行过程.指出焦化废水调试及稳定运行的控制要点,并提出调试运行过程中可能出现的问题及解决措施,为同类废水的调试和运行提供参考.     

固定化微生物技术处理石油石化废水研究进展

固定化微生物技术作为一种新兴的生物处理技术,具有生物活性较高、固液易于分离、处理效率高等优点,已经在各种有机废水领域得到广泛应用,近年来其在处理石油石化废水的研究也不断深入。综述了不同载体材料的特点、结构与固定化性能,载体材料固定细菌的作用机制,固定化微生物技术处理石油石化废水进展及去除石油污染物的微观机制,并对其在实际应用中存在问题和今后研究方向进行了探讨,为固定化微生物技术的工业化应用提供指导。     

电镀重金属废水处理技术的研究进展

电镀废水成分复杂,含有铬、铜、锌、镉、镍等多种重金属,处理难度较大。介绍了当前电镀废水处理技术及新进展,分析了各方法的优缺点,并对发展趋势进行展望。