北京城市地表河流硝酸盐氮来源的氮氧同位素示踪研究

为了有效防治城市地表河流硝酸盐氮的污染并进行针对性水体治理,利用δ15N和δ18O双同位素示踪技术,对北京城区地表河流硝酸盐污染进行了溯源。选取北京9条河流的10个监测点,分析了硝酸盐氮污染的浓度分布特征,并运用MAT253氮氧双同位素技术解析了硝酸盐的各种来源。研究结果表明,北京城区地表河流硝酸盐氮污染自上游至下游逐渐加重,上游8个监测点的硝酸盐氮平均浓度在0.7～3.4 mg/L之间,下游东护城河和通惠河2处硝酸盐氮的浓度均值分别达7.6 mg/L和7.0 mg/L。利用同位素质谱MAT253分析,得知北京城区地表河流δ15N值总体分布范围为-1.2‰～+28.88‰,δ18O值分布范围为+0.09‰～+6.62‰,依据δ15N和δ18O的特征范围,得出北京城区地表河流硝酸盐来源主要是粪肥和污水。     

阿什河水系枯水期氮污染特征与同位素源解析

在阿什河水系设置20个采样点,采用水质监测技术和稳定氮同位素示踪技术,研究了枯水期阿什河氮污染特征和硝酸盐氮污染来源。结果表明:(1)阿什河枯水期大部分采样点氨氮浓度较低,大部分区域达到或优于《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)中Ⅲ类。上游河段硝酸盐氮浓度较低,中游河段较高,到下游河段略有降低。总氮浓度较高,最高达19.4mg/L。(2)阿什河水系采样点15 N的丰度(δ15 N)主要处于0.11%~0.21%、0.42%~0.78%、0.83%~0.88%和1.09%~1.26%。稳定15 N同位素示踪解析阿什河硝酸盐氮污染来源表明,阿什河上游污染源主要为大气沉降、土壤有机氮和人工化肥;中游主要受畜禽养殖污水和生活污水污染;下游主要受城镇生活污水和工业废水影响。     

基于稳定同位素模型解析农业污染河流氮源

采用水质监测技术和稳定氮同位素示踪技术对社渎港中游地区进行氮污染特征和污染源解析。在定性描述的基础上结合稳定同位素模型(SIAR),对各硝酸盐污染源的贡献率进行定量计算并进行了后验概率分布检验。结果表明:(1)在枯水期TN较高,平均为5.34mg/L,农业生产集中区TN污染最严重。(2)硝酸盐污染主要来源包括生活污水和粪肥、化学肥料及土壤氮。其中,生活污水和粪肥对硝酸盐的贡献率最高,平均为45%;化学肥料次之,贡献率平均为31%;土壤氮的贡献率平均为24%。     

地表水硝酸盐氮同位素测定的前处理过程

为有效识别地表水硝酸盐的污染来源,探讨了硝酸盐氮同位素(δ15N)测定前处理过程的实验步骤和方法。通过对国产717、美国Amberlite IRA402和IRA900强碱性阴离子交换树脂进行NO-3的吸附、洗脱和扩散实验优化研究,分析了树脂高度、吸附流速、洗脱液的浓度和体积、洗脱流速、扩散温度和时间等影响NO-3吸附和洗脱效率的因素。实验结果表明,717、IRA402和IRA900均可以作为吸附NO-3的离子交换树脂,其中IRA402型树脂吸附效果最佳,717型树脂洗脱效果最佳。在过阴离子交换柱之前,通过Al2O3柱吸附水样中的有机物等杂质,可有效提高NO-3的洗脱率。针对九龙江流域地表水样,离子交换柱高度可选择为2.5 cm,吸附流速600~700 m L/h,洗脱液可选择2 mol/L KCl溶液,洗脱流速控制为4~6 m L/h。该实验方法的建立可满足九龙江流域地表水样硝酸盐δ15N测定的前处理要求。     

2009—2014年河北平原浅层地下水硝态氮特征及其来源

依据2009—2014年河北平原浅层地下水硝态氮(NO-3-N)监测数据,分析河北平原浅层地下水NO-3-N污染状况,并利用氮氧双同位素的方法对地下水中硝态氮的来源进行了示踪。结果表明,2009—2014年河北平原浅层地下水硝态氮平均含量变化范围在0.00~121.50 mg/L之间,总平均值为(18.72±1.55)mg/L,超过美国饮用水标准(10 mg/L)的0.872倍;三个子平原区的SO2-4/Cl-差异较大而NO-3/Cl-值相差不大,说明地下水中的氯化物、硝态氮以及硫酸盐有着不同的来源。东部滨海平原区NO-3-N含量最大,为31.55 mg/L,已超出美国饮用水标准2.155倍;其次为山前平原区,为16.45 mg/L,超出美国饮用水标准0.645倍;中部平原区的含量最低,仅为4.19 mg/L,未超标。根据同位素的数值进行分析,揭示了东部滨海平原区以及中部平原区的硝态氮来源主要为化粪池废弃物,山前平原区的硝态氮主要来自化肥中的NH+4。     

基于化学与生物膜耦合深度脱除地下水中硝酸盐氮

我国华北地区超过80%的地下水受到污染,其中硝酸盐氮的污染日益严重,威胁着人类健康。基于单质铁去除地下水中硝酸盐氮,因伴随氨氮的产生而受限制;生物反硝化脱氮因地下水中碳源不足无法满足脱氮要求。采用自制的微电解化学催化固体颗粒与天然生物质构成耦合生物载体,通过自养与异养反硝化耦合深度脱除地下水中硝酸盐氮,并建立了地下水易位好氧、厌氧深度脱氮新工艺。结果表明:好氧反应器在HRT为12 h、DO为2.0～3.0 mg·L-1的条件下,硝酸盐氮平均去除率≥91.24%;厌氧反应器在HRT为14 h的条件下,硝酸盐氮平均去除率≥96.32%;反应器中微电解化学催化固体颗粒可为自养反硝化菌提供电子,生物质可为微生物提供必要的有限碳源,硝酸盐氮的脱除是自制微电解化学催化固体颗粒与生物膜耦合作用的结果。出水均无亚硝酸盐氮和氨氮积累。此技术可为受污染地下水的修复提供理论依据。     

氢自养脱氮法去除污染地下水中硝酸盐氮的模拟研究

针对硝酸盐氮污染地下水,利用含水层介质培养驯化氢自养脱氮菌,借助静态实验,开展氢自养脱氮的室内研究,考察了初始NO_3~--N浓度、C/N、P/N、溶解氧(DO)和腐殖酸(HA)对脱氮能力的影响。结果表明,当初始NO_3~--N浓度为11mg·L~(-1)时,反应7 d后去除率为97.0%;当初始值分别为22和44 mg·L~(-1)时,13 d后去除率为97.9%和60.7%。在C/N≤2∶1时,生成的NO_2~--N峰值达3.45 mg·L~(-1)。当C/N=15∶1~20∶1时,去除率增加至97.1%~97.8%,NO_2~--N为0.12~0.35 mg·L~(-1)。当P/N由0.03∶1增加至0.29∶1时,去除率由76.5%上升至98.1%。当DO≤1.98 mg·L~(-1)时,去除率为93.7%~96.8%;当DO≥3.87 mg·L~(-1)时,去除率降低至84.1%~88.5%。当HA由0.05 mg·L~(-1)增加至38.75 mg·L~(-1)时,去除率为96.8%~98.1%,同时与初始HA相比残留HA呈降低趋势。初始NO_3~--N浓度、C/N、P/N和DO显著影响氢自养脱氮性能。HA抑制自养脱氮性能,且HA存在时部分NO_3~--N被异养脱氮去除。     

一株分离于含水层介质的好氧反硝化菌脱氮性能研究

从受氮污染的浅层地下水含水层介质中分离、纯化得到一株具有好氧反硝化能力的细菌PJ21,经过形态、生理生化特性及分子生物学鉴定为假单胞菌属门多萨菌(Pseudomonas mendocina)。菌株PJ21能在好氧(DO=6.9～7.8mg/L)条件下快速脱氮,最大硝酸盐氮脱氮速率可达27.98mg/(L·h),平均脱氮速率为4.41mg/(L·h),60h的总氮和硝酸盐氮脱氮率分别可达65.42%、95.55%。菌株PJ21的最佳碳源为柠檬酸三钠,适宜生长温度为25～35℃,最适温度为30℃,适宜生长的初始pH为6.0～8.0,最佳为7.0。培养期间菌株PJ21快速脱氮的同时未出现明显的亚硝酸盐氮累积现象,最大比生长速率、Monod生长半饱和系数分别为4.30×10~(-4)s~(-1)、142.99mg/L,衰亡速率系数为7.90×10~(-5)s~(-1),硝酸盐降解过程的产率系数为1.26。该菌株在浅层地下水氮污染修复方面具有潜在工程应用价值。     

重庆西部红层浅层地下水中“三氮”污染现状及影响因素分析

红层浅层地下水是重庆西部农村居民的重要饮用水水源。在重庆西部的工业用地、农田、居民区和林地共布设52个地下水监测点,对浅层地下水中"三氮"的污染现状、分布特征、影响因素进行了探讨。结果表明,"三氮"在地下水中的空间分布差异性大,氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮超标率分别达27.5%、20.0%、2.5%。地下水埋深和用地类型是影响地下水中"三氮"空间分布差异性的主要因素。硝酸盐氮/氨氮(质量比)随地下水埋深增加而增大,地下水埋深越深,硝酸盐氮所占比例越大;地下水埋深越浅或包气带缺失,则氨氮所占比例越大。硝酸盐氮主要来源于工业污染;氨氮与亚硝酸盐氮主要来源于农田氮肥施用。与历史监测资料相比,"三氮"在地下水中浓度呈上升的趋势,其中硝酸盐氮最显著。     

不同土地利用方式和地下水埋深对水中硝态氮浓度分布的影响

针对广州市地下水硝态氮污染状况及其影响因素开展研究。结果表明,广州市地下水硝态氮质量浓度为(8.53±7.57)mg/L,对照世界卫生组织(WHO)规定的饮用水硝态氮限值(10mg/L),所采集的地下水样品超标率达到34.97%。地下水硝态氮的主要来源有生活污水、工业废水、农业化肥和酸雨。地下水硝态氮浓度受到土地利用类型的影响。其中,城区地下水硝态氮污染最严重(超标率为48.22%),其次为水稻田(超标率为40.00%)与菜园(超标率为36.25%),林地地下水硝态氮污染最轻(超标率为6.25%)。在垂向分布上,地下水硝态氮浓度与地下水埋深呈负相关关系。埋深介于2~5m时,硝态氮浓度较高且有超标的潜在危险;埋深介于5~23m时,地下水硝态氮污染程度减轻;当埋深大于23m时,硝态氮质量浓度基本稳定在2mg/L左右,与珠江三角洲地下水硝态氮背景值接近。!     

Modeling the spill in the Songhua River after the explosion in the petrochemical plant in Jilin

An explosion in a petrochemical plant in Jilin in the northeast of China on 13 November 2005 was responsible for the discharge of large quantities of benzene and nitrobenzene into Songhua River. This endangered the water supply of Harbin city and influenced the daily life for millions of people. The dispersion-advection equation was solved analytically and numerically and used to simulate the concentration of benzene and nitrobenzene in the Songhua River after the accident. Both solutions gave practically identical results. The main elimination process for both compounds was volatilization. The model results are quite close to the results obtained by measurements at monitoring stations. Arrival time of the pollutant wave, peak concentrations and end of the pollutant wave at Harbin and along the river were predicted successfully. The peak concentrations of nitrobenzene at Harbin were more than 30 times above the permissible limits for drinking water.     

焦化废水中细菌质粒的研究

细菌质粒中常带有一些可编码降解特殊有毒物质酶的基因,为了研究质粒对有毒物质CN^-的降解的意义,主要调查了焦化废水中好氧异养菌的质粒分布特点。从山西省焦化企业公司生化站、太原煤气公司焦化厂生化站中筛选出53株细菌,利用琼脂糖凝胶电泳法,采用GDS-8000型凝胶电泳分析仪进行拍照,同时测定各菌株降氰、降酚能力,CN^-采用异烟酸-毗唑啉酮法,酚采用4-氨基安替比林法测定。结果表明,质粒的存在与降氰力有一定的关系,但对降酚力的影响差异不显著。同时,通过对其中11^*号菌株进行了质粒转化和消除实验,证明质粒稳定,不可用十二烷基磺酸钠(SDS)消除掉,用E．cbli DHI作受体菌,用11^#菌株作供体菌。作转化实验,但由于种种原因,没有筛洗到转化子。     

Managing the relationship with the environment

This article describes the results of a survey carried out by the author's company on behalf of Rank Xerox. The objective was to assess attitudes towards environmental issues in both the public and private sector. Although there were some differences over priorities, both sectors agreed that development of environmental policies was essential to their future.     

水处理中含铁废料综合利用的研究进展

回顾了２０余年来我国在水处理中综合利用含铁废料的研究进展，分别评述了副产品硫酸亚铁制备絮凝剂ＰＦＳ的各种方法，废铁屑运用于内电解法水处理和其他含铁泥渣，废酸在水处理中的研究和应用现状，指出含铁废料综合利用中有待于进一步研究的若干问题。     

How the loss of forest fauna undermines the achievement of the SDGs

The human-driven loss of biodiversity has numerous ecological, social, and economic impacts at the local and global levels, threatening important ecological functions and jeopardizing human well-being. In this perspective, we present an overview of how tropical defaunation—defined as the disappearance of fauna as a result of anthropogenic drivers such as hunting and habitat alteration in tropical forest ecosystems—is interlinked with four selected Sustainable Development Goals (SDGs). We discuss tropical defaunation related to nutrition and zero hunger (SDG 2), good health and well-being (SDG 3), climate action (SDG 13), and life on land (SDG 15). We propose a range of options on how to study defaunation in future research and how to address the ongoing tropical defaunation crisis, including but not limited to recent insights from policy, conservation management, and development practice.     

底泥修复中温度对微生物活性和污染物释放的影响

通过分析底泥中微生物的酶活性以及污染物的释放规律,探讨了温度对河道底泥生物修复的影响.结果表明,底泥中微生物的脱氢酶、脲酶和磷酸酶的活性随着温度的升高而显著增大,但温度对纤维素酶的活性影响较小.4 ℃和10 ℃时底泥中污染物的释放量和微生物的酶活性均较低,水质较稳定;20～37 ℃时底泥中污染物的释放量明显增加,微生物的新陈代谢能力有较大提高,水体的自净能力较强.在各种因素的综合作用下,20～30 ℃是进行底泥生物修复的适宜环境温度.此外,当pH为9.0以及添加葡萄糖时,底泥中微生物均表现出较高的脱氢酶活性.     

Attempts to probe the ozone layer and the ultraviolet-B levels of the past

To get a proper perspective on the current status of atmospheric ozone, which protects the biosphere from ultraviolet-B (UV-B; 280-315 nm) radiation, it would be of value to know how ozone and UV-B radiation have varied in the past. The record of worldwide ozone monitoring goes back only a few decades, and the record of reliable UV-B measurements is even shorter. Here we review indirect methods to assess their status further back in time. These include variations in the Sun's emission and how these affect the atmosphere, changes in the Earth's orbit, geologic imprints of atmospheric ozone, effects of catastrophic events such as volcanic eruptions, biological proxies of UV-B radiation, the spectral signature of terrestrial ozone in old recordings of star spectra, and the modeling of UV-B irradiance from ozone data and meteorological recordings. Although reliable reconstructions do not yet extend far into the past, there is some hope for future progress.