羊粪炭对水体氮磷吸附条件的响应面优化及吸附机理研究

为缓解水体富营养化,通过经济高效的方法降低水体氮磷含量,同时解决羊粪资源化利用问题,以羊粪球为原料在600℃下热解制备生物炭(YF600),利用Box-Behnken设计实验,研究浸渍比、pH、温度对YF600吸附水中NH₄⁺-N、NO₃^--N、PO₄^3--P效果的影响,运用响应面优化法确定最佳吸附条件。用吸附等温线中的Langmuir方程、Freundlich方程和吸附动力学的准一级方程、准二级方程对3种污染物的吸附过程进行拟合,并通过BET、FTIR、SEM-EDS、XRD、元素分析仪分析其理化性质和吸附机理。结果表明,对YF600吸附NH₄⁺-N、PO₄^3--P的影响显著性大小为:浸渍比>pH>温度,吸附NO₃^--N为:浸渍比>pH(温度影响不显著)。拟合出最佳吸附条件为浸渍比0.004,温度26.2℃...     

内蒙古典型草原羊粪和牛粪的分解特征

为了解畜粪的分解特征及对半干旱典型草原养分循环的影响,于2008年6月~2009年10月采用人为控制的野外实验,研究了羊粪和牛粪对内蒙古典型草原草地的输入量,分解过程中的重量损失、有机物和氮(N)、磷(P)浓度变化.结果表明,羊粪和牛粪的年输入量分别约为(17.8±13.8)kg hm-2和(365.6±495.9)kg hm-2.分解450 d后,残留粪样中有机物浓度较鲜粪减少约14.46%(羊粪)和48.78%(牛粪),即羊粪的分解速率较牛粪显著缓慢,2种粪的残留粪块在草地中堆置时间至少可达2个生长季以上.两种粪中,N素以有机态为主,矿化和释放速度均较慢;P素以无机态为主,释放速度较快;春季冻融变化可以显著促进两种粪中N和P的矿化速率;实验结束时,残留粪样中的全N浓度较鲜粪分别降低了25.89%(羊粪)和16.07%(牛粪),全P分别降低了30.73%和27.21%.埋入地下处理,可以消除风蚀对羊粪块失重的影响,使残留粪样保持较高湿度,促进有机质分解,并改变淋溶作用对粪块中养分含量的影响;但对牛粪分解无明显影响.从研究结果可以看出,家畜粪在半干旱草地环境中分解较慢,堆积过程中对草地的养分循环有重要影响.     

活性污泥-悬浮生物膜系统处理低C/N污水深度脱氮性能

通过农业废弃物玉米芯悬浮生长生物膜的载体,构建了活性污泥-悬浮生物膜混合系统,以SBR工艺运行方式对低浓度低C/N污水的深度脱氮性能进行了研究.探究了挂膜启动阶段系统脱氮效果;在工艺稳定运行后,考察了温度、HRT、DO、进水C/N、进水pH等参数对工艺脱氮性能的影响.经过24 d挂膜后,结合污染物去除情况及镜检显示生物膜挂膜成功.运行结果表明,以预处理后的生活污水作为模拟原水,控制反应温度为26—30℃,HRT=8 h,COD/TN为(4.0±0.1),DO=(2.2±0.1) mg·L^-1,进水pH=(8.0±0.1)的条件下,系统达到最佳运行条件,COD、NH₄⁺-N、TN平均去除率分别为70.2%、94.8%和80.8%,平均出水COD、NH₄⁺-N、TN浓度分别为14.89 mg·L^-1、0.57 mg·L^-1和2.40 mg·L^-1.好氧阶段DO浓度对TN去除率有一定的影响,当好氧阶段DO浓度为(2.2...     

不同C/N下硫对斜生栅藻生长与油脂积累的调控

为探究不同C/N污水下下硫对微藻生长、水体净化与油脂积累的调控作用,以斜生栅藻为研究对象,通过改变NH₄⁺-N浓度配制了4种不同C/N的实验用水,对比研究了斜生栅藻在无硫和含硫条件下经5 d培养后的生长、碳氮利用与油脂合成情况.结果表明,外源硫添加可有效促进微藻的生长,当C/N为15时,藻细胞密度达到最大,为1.23×10⁷ cells·mL^-1,较无硫条件提高了90%;同时,外源硫也有助于提升藻细胞对碳氮的利用效率,微藻对有机物的利用效率随着C/N的降低而升高,并在C/N为7.5时最大,为80.33%,较无硫条件提升了63%;当C/N为7.5时NH₄⁺-N去除率为73.6%,较无硫条件提升了149%,其余实验组别NH₄⁺-N去除率均达100%;此外,在含硫条件下,油脂产率和油脂含量均随着C/N升高而降低,均在C/N为7.5时达到最大,油脂产率为5.04 mg·（L·d）^-1,相较于无硫条件...     

亚热带典型林分降水过程中的水质效应

森林生态系统在净化空气、截留沉降污染物及改善流域水质等方面具有重要作用。为评价亚热带地区典型森林生态系统对大气降水中氮、磷及重金属离子的截留能力和调控特征,以广东省新丰江库区3种典型林分(常绿阔叶林、针阔混交林、针叶林)为研究对象,分析了大气降水、穿透水、树干茎流、土壤渗透水及溪流水中p H值、总磷(TP)、总氮(TN)、硝酸盐氮(NO₃^--N)、铵态氮(NH₄⁺-N)及6种重金属(Cd、Cr⁶⁺、Pb、Cu、Hg、Mn)含量的变化特征和冠层截留效应。结果表明：观测期间,大气降水经3种林分溪流输出后,均呈中性,常绿阔叶林对酸雨的缓冲能力较强。降水经针叶林后酸化加剧,树干茎流p H值为3.89。大气降水中TN、TP、NH₄⁺-N和NO₃^--N质量浓度分别为0.977、0.046、0.047和0.173mg·L^-1,Cd、Cr⁶⁺、Pb、Hg、Cu和M...     

太湖西山岛河流秋季沉积物氮、磷特征及其对水质的响应

入湖河流沉积物营养盐的释放制约了河流与太湖水环境的改善。因目前对太湖岛上入湖河流沉积物氮、磷特征及其对水质的响应研究较少,笔者于2020年10月采集西山岛15个代表点位的沉积物样品并测定了其氮、磷含量,进行沉积物对不同初始浓度氨氮(NH₄⁺-N)、磷酸盐(PO₄^3--P)的吸附-解吸模拟实验;研究各点位沉积物对水质的响应,确定了需水质管控与沉积物疏浚的点位。结果表明,西山岛河流沉积物总氮、总磷平均含量分别为8.97和2.90 g·kg^-1;沉积物活性氮、磷平均含量分别为3.77和1.29 g·kg^-1,存在较高的氮、磷释放风险。根据模拟实验结果,7个点位的沉积物NH₄⁺-N和9个点位的沉积物PO₄^3--P处于解吸状态,磷的解吸现象更为严重。通过研究入湖河流沉积物对太湖水环境的影响发现,为维持太湖水环境的稳定,点位CZ1、CZ5在原位水质下仅需进行外源管控,点位CZ4的沉...     

我国半干旱区滴灌水肥一体化马铃薯田土壤NH3挥发特征和强度及影响因素

氨(NH₃)挥发是农业生态系统氮肥损失的重要途经,然而,北方干旱半干旱地区水肥耦合马铃薯田土壤NH₃挥发规律缺少数据支撑.该研究利用通气法田间原位观测我国西北滴灌水肥一体化和传统沟灌施肥马铃薯田水肥耦合土壤NH₃挥发特征,设置滴灌施肥500 kg·hm^-2(DDF)、滴灌施肥1000 kg·hm^-2(DGF)、滴灌不施肥(DCK)、沟灌施肥500 kg·hm^-2(FDF)、沟灌施肥1000 kg·hm^-2(FGF)、沟灌不施肥(FCK)6个处理.结果表明,NH₃挥发速率峰值出现在施用氮肥后1—2周,不同水肥处理土壤NH₃挥发存在显著差异(P<0.01).2018年DDF、DGF、DCK、FDF、FGF、FCK土壤NH₃累积挥发量分别为21.50、28.14、7.20、37.06、66.25、11.88 kg·hm^-2;2019年,分别为9.42、15.25、7.24、34.73、76.81、8.56 kg·hm^-2.2018年和2019年,沟灌FDF处理的NH₃挥发损失率分别是滴灌DDF处理的1.76倍和11.89倍;沟灌FGF处理分别是滴灌DGF的2.60倍和8.54倍.滴灌DGF处理NH₃挥发强度比滴灌DDF处理分别增加27.03%和52.94%,沟灌FGF处理比沟灌FDF处理分别增加76.04%和118.37%.随施肥量增加,传统沟灌马铃薯田土壤NH₃挥发损失率和NH₃挥发强度的增量高于滴灌水肥一体化模式.NH₃挥发速率与土壤体积含水量、NH₄⁺-N和NO₃^--N呈极显著相关(P<0.01).和传统沟灌比较,滴灌水肥一体化技术降低马铃薯田土壤NH₃挥发损失率,减轻NH₃挥发强度,提高马铃薯水肥利用率,减轻环境污染.     

济南市PM2.5中二次组分的时空变化特征及其影响因素

为分析济南市PM_2.5中二次组分的时空变化和影响因素,对济南市春季(2019年5月16—25日)、秋季(2019年10月15—24日)和冬季(2019年12月17—2020年1月16日)4个典型点位的PM_2.5样品进行连续采样,并测定了PM_2.5中水溶性离子、有机碳(OC)和元素碳(EC)的含量。结果表明:物流交通区的二次组分质量浓度最高(56.13μg·m^?3),钢铁工业区的二次组分浓度比城市市区高,但是二次组分占比较城市市区低,清洁对照点的浓度和占比最低;济南市4个功能区SO₄^2?和NO₃^?转化率均高于0.1,除清洁对照点外,城市市区、钢铁工业区和物流交通区的SO₄^2?转化率明显高于NO₃^?转化率;济南市春季、秋季和冬季的ρ(NO₃^?)/ρ(SO₄^2?)分别为0.67、2.57和1.98,春季PM_2.5浓度以固定源贡献为主,秋季和冬季以移动源贡献为主;运用ISORROPIA热力学模型分析了含水量和pH对二次组分生成的影响,含水量会随着污染增大而增大,酸度和含水量对二次无机组分的转化机理产生影响,酸度会抑制二次无机组分的生成,而含水量会促进二次组分的生成;后向轨迹聚类分析结果表明,占比最高的轨迹(29.2%)来自东北方向的滨州和东营,基于潜在源贡献因子(WPSCF)和浓度权重轨迹(WCWT)分析PM_2.5中二次组分质量浓度的潜在污染源区域,SO₄^2?的主要贡献源区在济南市区北部的济阳区和东北方向的滨州、东营等,NO₃^?和NH₄⁺的主要贡献源区在济南市区北方向的济阳区、东北方向的章丘区和南方向的莱芜区等。该研究结果可为中国北方城市细颗粒物进一步的治理和防控提供数据支撑和理论依据。     

MBR处理不同浓度高硫酸盐有机废水效能比较

针对食品加工过程中产生的高SO₄^2-有机物废水,采用MBR工艺对其进行处理研究,分别考察了1.6%和2.6%SO₄^2-浓度下反应器容积负荷和污染物去除情况.经过110天的运行时间发现,进水SO₄^2-浓度为1.6%的系统能获得更高的容积负荷和污染物去除效率,其最大容积负荷为1.0 kg·(m³·d)^-1COD,COD去除率为97.7%;而另一方面较高的无机盐环境进水SO₄^2-浓度为2.6%SO₄^2-系统下,获得的最大容积负荷仅为0.5 kg·(m³·d)^-1(按COD算),COD去除率为96.4%.在2.6%SO₄^2-浓度下,微生物受到的抑制更强,有机物降解效果低于1.6%SO₄^2-的系统.此外,氨...     

水流扰动强度对高原山地农村沟渠底泥氮释放的影响

为揭示水动力扰动对高原山地农村沟渠内源氮营养盐释放的影响,通过室内模拟试验研究不同水流扰动强度(0、5、15、30、60 L·h^-1)对底泥氮释放的影响。结果表明：(1)水动力扰动初期可引起底泥氮元素向上覆水释放,5 L·h^-1扰动下水体中NH₄⁺-N浓度达到最高值,60 L·h^-1扰动下水体TN浓度达到最高值,在连续扰动30 d后,静置水体氮浓度高于扰动水体;(2)随扰动强度的增加,底泥TN含量也增加,但总体低于背景值,呈现出0<5<30<15<60 L·h^-1的规律;(3)底泥各形态可转化态氮(TTN)含量由大到小依次表现为强氧化剂可提取态氮(SOEF-N)、强碱可提取态氮(WAEF-N)、离子交换态氮(IEF-N)和弱酸可提取态氮(SAEF-N);释放程度从易到难依次为IEF-N、WAEF-N、SAEF-N、SOEF-N;各形态氮的最小值均出现在静置时,说明扰动更有利于底泥对水体氮营养盐的吸收,减轻其沿途对周围环境造成潜在的危...     

九龙江流域丰枯水期表层水体氮污染特征及其来源解析

为探明九龙江流域表层水体氮污染分布特征及其污染来源,于2020年7月(丰水期)和2021年1月(枯水期)开展九龙江全流域表层水体多点多断面原位观测,利用正定矩阵因子分析模型(positive matrix factorization, PMF)对不同水期全流域表层水体氮污染来源及贡献率进行解析,耦合相关性统计分析方法研究不同水期流域表层水体氮污染的关键驱动因子。结果表明,九龙江流域表层水体氮污染存在明显的水期分异特征,ρ(TN)为0.72～13.14 mg·L^-1,丰水期ρ(TN)为1.39～10.95 mg·L^-1,枯水期为0.72～13.14 mg·L^-1。硝态氮(NO₃^--N)、氨氮(NH₄⁺-N)、亚硝态氮(NO₂^--N)和溶解性有机氮(DON)浓度均表现为丰水期大于枯水期,但颗粒态氮(PN)浓度则表现为枯水期大于丰水期。丰水期氮污染以NO₃^-     

引发2021—2022年度湖光岩玛珥湖水华事件的主要藻种及原因分析

水华(algal bloom)是水体中藻类过度繁殖所引起的生态环境问题，水华的暴发会对水体环境以及水生生态平衡造成严重的破坏.湖光岩玛珥湖是低平地区火山口形成的湖泊，具有相对封闭的水体环境，是研究认识较为单纯的水文条件下水华形成与发展的理想场所，研究其水华暴发期间的主要藻种构成及水生态环境条件对认识水华形成的原因具有积极的意义.本文对2021年12月—2022年3月期间湖光岩水华暴发的主要藻类进行了分析鉴定，并从营养盐条件、水文条件、气象因素等方面探讨分析湖光岩水华暴发的原因.结果表明：(1)湖光岩水华暴发的主要藻种为绿藻门中的小球藻(Chlorella vulgaris)以及蓝藻门中的铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa);(2)湖光岩表层水营养盐含量分析显示，SiO₃^2--Si的含量最高，PO₄^3--P的含量最低，NO₂^--N、NO₃^--N、NH₄⁺     

牦牛粪便对川西北高寒草甸土壤养分的影响

川西北高寒草甸是我国四大牧区之一,也是"长江上游生态屏障"建设的重要"生态功能区"之一.近年来牦牛粪便被大量出售,显著地改变了生态系统的养分循环.通过模拟牛粪堆积,研究了牦牛粪便养分释放及其对周围土壤养分(NO3--N、NH4--N、速效K、无机P、有机C、全N和全P)在不同时间和距离条件下的影响.结果表明,在研究区域内,牛粪对草地生态系统具有较强的养分(N、P)贡献能力,据初步统计,其值大致为N素699～932 kg hm-2,P素为110～147 kg hm-2;牛粪养分在夏季具有较快的分解速率,在3 mo左右之后基本分解殆尽;粪便在短期内能显著提高粪下土壤养分的含量,其中,对No3--N含量的提高最为明显,在2 mo左右之后其含量达到初始态的8.4倍,在实验后期,粪便对土壤养分的影响作用逐渐消失;粪便在夏季对周围10 cm内土壤的养分(NO3--N、NH4+N、速效K和无机P)含量能产生显著影响(P<0.05),但影响范围难以达到周围30 cm左右.与通常结论不同的是,在整个实验周期内,牦牛粪便并没有显著提高土壤有机C、全N和全P的含量.图4表1参31     

安阳市夏季道路积尘水溶性离子污染特征及来源分析

为了解安阳市夏季道路积尘水溶性离子污染特征及来源,于2020年5月使用手持式便携吸尘器采集70个城市道路积尘样品,经离子色谱仪测定其中10种水溶性离子(F^-、Cl^-、NO₂^-、NO₃^-、SO₄^2-、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、NH₄⁺),用比值分析法和相关性分析法分析其污染特征,结合地理统计分析和正定矩阵模型判断其主要来源.结果表明,Ca²⁺、SO₄^2-、NO₃^-、Cl^-、K⁺在安阳市道路积尘水溶性离子中占比较大,其中Ca²⁺占比最高,SO₄^2-和NO_...     

三亚河营养盐时空分布及富营养化研究

为了解三亚河营养盐污染状况,于2018年6月—2019年5月对三亚河流域进行逐季调查,分析水体中氮磷营养盐的时空分布特征及影响因素,评估河流富营养化状况,并进一步估算三亚河营养盐入海通量.结果表明,三亚河水体中营养盐浓度季节变化显著,三亚河水体中DIN的浓度范围为0.028—2.096 mg·L^-1,平均浓度为(0.700±0.279)mg·L^-1,冬季>秋季>夏季>春季,NO₃^--N和NH₄⁺-N是水体中DIN的主要存在形式.DIP浓度范围为0.007—0.442 mg·L^-1,平均浓度为(0.140±0.066) mg·L^-1,夏季>春季>冬季>秋季.空间分布上,N、P营养盐均呈现出上游及入海口河段浓度低,中下游河段浓度高的特点.河段环境特征、人为活动、降雨、潮汐作用是影响三亚河营养盐分布的主要因素.综合富营养盐指数(EI)结果显示,各季节三亚河上游及入海口河段均处于中富营...     

疫情常态化管控下济南市春节前后PM2.5中二次组分变化特征

为研究新冠肺炎疫情常态化管控下,济南市春节前后PM_2.5中二次组分的变化特征、气粒分配规律及其影响因素,本文对2021年2月1-27日春节前、春节期间和春节后的3个时段济南市区在线监测的水溶性离子、碳组分及气态前体物质量浓度小时数据进行分析.结果表明,2021年疫情常态化管控下济南市春节前后二次组分浓度与2020年同比均明显下降,ρ(NO₃^-)、ρ(SO₄^2-)、ρ(NH₄⁺)和ρ(SOA)分别下降53.09%、58.32%、51.17%和61.84%,其中二次无机组分(NO₃^-、SO₄^2-、NH₄⁺之和)和SOA在PM_2.5中的占比分别为54.07%和8.20%,春节期间PM_2.5及二次组分在10—18时浓度较低,与春节期间白天人为活动相对减少,机动车、建筑工...     

长期施用牛粪对褐土抗生素抗性基因多样性的影响

为探明长期施用牛粪对土壤抗生素抗性基因多样性的影响,以山西寿阳褐土长期定位试验为依托,选择5个施肥处理：CK(不施肥)、N₂P₁M₁(N:120 kg·hm^-2;P:37.5 kg·hm^-2;牛粪：22 500 kg·hm^-2)、N₄P₂M₂(N:240 kg·hm^-2;P:75 kg·hm^-2;牛粪：45 000 kg·hm^-2)、N₃P₂M₃(N:180 kg·hm^-2;P:75 kg·hm^-2;牛粪：67 500 kg·hm^-2)和N₀P₀M₆(牛粪：135 000 kg·hm^-2),采集玉米生长中期耕层...     

膜生物反应器（MBR）处理不同浓度高硫酸盐有机废水污泥性质和膜污染研究

针对食品加工过程中产生的高SO₄^2-的高浓度有机物废水,采用膜生物反应器(MBR)工艺对其进行处理研究,分别考察了1.6%和2.6%SO₄^2-浓度下反应器运行性能、污泥性质和膜污染变化情况.经过110 d的运行时间对比发现,1.6%SO₄^2-浓度下MBR获得的最大有机负荷为1.0kg·(m³·d)^-1 COD,其化学需氧量(COD)、氨氮和总氮的去除率分别为97.2%、92.5%和89.5%.2.6%SO₄^2-浓度下微生物受到的抑制更强,其获得的最大有机负荷仅为0.5 kg·(m³·d)^-1 COD,其COD、氨氮和总氮的去除率分别为96.3%、82.6%和80.7%.此外,SO₄^2-浓度为1.6%的反应器在更高的膜运行通量下,膜污染速率反而比2.6%系统更慢.进一步分析其污泥性质发...     

陆生蔬菜浮床对富营养化水体氮磷的去除以及水体、根系细菌群落分析

为了探究陆生蔬菜浮床对富营养化水体氮、磷去除效果以及对微生物群落和反硝化作用的影响,利用16S rDNA高通量测序和定量PCR(qPCR)技术,在分析水质理化指标的基础上,对富营养化水体中氮、磷营养元素以及微生物群落和功能基因的变化开展研究。结果表明,陆生蔬菜浮床对TP和NH₄⁺的去除效果较为突出,水芹、生菜和青菜处理组对TP的平均污染负荷去除率(分别为57.13%、46.91%和40.86%)优于对照组(25.46%);水芹和生菜处理组对NH₄⁺的平均负荷去除率(分别为51.30%和48.16%)高于对照组(27.23%)。对16S高通量测序属水平优势菌种的分析结果表明,蔬菜浮床系统根系表面均富集红杆菌属(Rhodobacter)来进行反硝化;水芹和生菜根系表面会富集大量噬氢菌属(Hydrogenophaga)来增强氢自养反硝化作用;芽单胞菌属(Gemmatimonas)在青菜周围水体和水芹、生菜根系表面较高,该菌属会将N₂O转化为N₂,实现完全反硝化。...     

铁氨氧化研究进展及在污水脱氮中的应用探索

近几年来,铁氨氧化(Feammox)反应在不同的环境体系中相继被发现. Feammox反应是在厌氧环境中以及微生物的驱使作用下,NH₄⁺和Fe(Ⅲ)分别作为电子供体和电子受体,Fe(Ⅲ)被还原生成为Fe(Ⅱ),而NH₄⁺则转化生成为亚硝酸盐(NO₂^-)、硝酸盐(NO₃^-)和氮气(N₂)几种不同形态的氮素.Feammox的发现进一步揭示了氮素在自然界循环中的新的转化途径,这种新的氮素转换途径给污水领域中的脱氮技术方法带来了全新视角.另外,Feammox能够和厌氧氨氧化(Anammox)和铁型反硝化(NDFO)耦合或者通过实现Fe(Ⅲ)和Fe(Ⅱ)之间的循环转化进行脱氮,使得Feammox成为了一种潜在的新型脱氮技术.通过综述Feammox的发展历程、反应机制、以及对自然界生态系统所产生的的影响和其所受影响的物理性因素,最后,进一步探讨Feammox在污水脱氮中的应用,并对其未来发展进行总结和展...