氧化还原环境变化对河口沉积物硅影响的模拟

氧化还原环境变化是水生态系统中普遍存在的环境现象,并可能对营养盐迁移转化产生显著影响.本文通过模拟分析好氧/缺氧状态下,典型河口沉积物硅释放及其赋存形态的差异,揭示了氧化还原环境变化对河口沉积物活性硅迁移转化的影响.研究结果表明,厌氧环境下,上覆水中溶解态硅的含量持续上升,在第30天可达4.23 mg·L-1;而好氧环境下上覆水中溶解态硅的含量维持在2.30 mg·L-1左右.其原因可能是厌氧环境下,表层沉积物中Fe/Mn氧化物发生生物还原,氧化层被逐渐破坏,促进溶解态硅的释放.另外,在短期培养过程当中,对于生物硅含量较低且其早期成岩改变程度较高的长江口沉积物而言,厌氧环境并不能有效促进沉积物生物硅的溶解.     

环境条件变化对太湖沉积物磷释放的影响

本文系统研究了环境条件变化对太湖沉积物磷释放的影响，结果表明：温度、ＰＨ、氧化还原条件对沉积物磷释放有很大影响，获得了在不同环境条件下磷释放的方程，结果还表明，厌氧下（ＤＯ〈１．０ｍｇ．ｌ＾－１）沉积物磷的最大释放量明显高于好氧条件（ＤＯ〉８．０ｍｇ．ｌ＾－１），其释放速率分别为３．１４μｇ．ｇ＾－１．ｄ＾－１和２．７５μｇ＾－１．ｄ＾－１，相应的动力学方程可表示为ＣＰ＝Ａｅ＾ｂ／ｔ，观察到藻与沉     

初期采煤沉陷积水区底泥及周边土壤覆水条件下营养盐释放潜能

选择淮南矿区典型采煤沉陷积水区作为研究对象,以周边农田土壤作为对比,采用静态培养柱进行了底泥营养盐的释放潜能实验,设定好氧、缺氧两种条件,通过测定在240 h内上覆水中pH、氧化还原电位(ORP)、溶解氧(DO)、NH_4~+、NO_2~-、NO_3~-、PO_4~(3-)和总有机碳(TOC)的浓度值,研究了沉陷积水区底泥及周边土壤中营养盐向上覆水的释放潜能.结果表明,在积水初期,上覆水pH、ORP、DO等对底泥中氮、磷及有机物的富集与释放起着重要的作用,底泥会释放以NH+4为主的无机氮,厌氧条件下氨化作用更强烈,而好氧、厌氧两种条件土壤培养柱中无机氮和总氮均是从上覆水向土壤富集.采煤沉陷积水区底泥向上覆水释磷,而土壤淹水后好氧、厌氧两种条件下均不释放磷.综合来看,积水初期沉陷积水区低水位(2—5 m)条件下的好氧环境有利于上覆水中的有机物、氮、磷元素向底泥富集,内源负荷潜能较低.     

鄱阳湖沉积物中磷吸附释放特性及影响因素研究

沉积物是氮磷营养盐的主要蓄积库,它不仅是外来污染物的归宿地,同时其自身营养盐的释放也可对水环境产生重大影响。针对鄱阳湖存在的沉积物磷释放问题,关键环境因子对基质磷吸附的影响规律进行了探讨。通过控制在不同环境因素条件下,上覆水中磷的变化规律探讨,阐明磷在上覆水-底泥界面迁移转化的规律和环境因素对迁移转化过程的影响。研究结果表明,吸附初始阶段,两者含量相差较大,起始吸附速率很高;随着反应时间的推进,两者含量差随之减小;当吸附时间达到30 min时,此时上覆水的平衡质量浓度为8.648 mg·L^-1,两者含量达成平衡。由磷的吸附等温试验同样可看出,随着平衡质量浓度逐渐增加,土壤吸磷量刚开始增加较快,随后增加趋势逐渐减缓直至磷饱和。pH越小,上覆水质量浓度越低,沉积物对磷的吸附作用越强;pH越大,上覆水中TP质量浓度越大,强碱条件下,TP吸收量剧减。在好氧条件下,沉积物对磷的吸附远远高于厌氧条件下沉积物的吸附。好氧条件下,反应在4 h内,沉积物对磷的吸附速率最高,随后吸附量很小直至逐渐饱和。厌氧条件下,吸附作用不明显;当反应时间达到24 h后,上覆水磷质量浓度保持不变,此时沉积物磷吸附达到饱和。高溶解氧水平对于控制底泥向上覆水体释放磷,维持水体较低总磷是必要的。温度为30℃,20℃和5℃3种条件下,当反应24 h后,三者均达到吸附平衡。因此,当上覆水的磷质量浓度较低时,高温条件下基质的磷释放速度会高于低温条件下的磷释放速度。研究结果旨在为正确认识、合理评估环境因素对湖泊水体磷的影响提供更为充分恰当的试验依据和理论解释。     

镧改性膨润土对长荡湖底泥磷的释放机制

在监测常州长荡湖水样和沉积物磷形态与含量的基础上,开展了在温度、pH、溶氧度等不同环境因子背景下镧改性膨润土对底泥磷释放的抑制效果研究.通过对比监测上覆水体磷的浓度、底泥磷的形态变化,考察了镧改性膨润土对水体磷的钝化效果以及底泥磷的固定作用.结果表明,镧改性膨润土可以很好地抑制底泥释磷,抑制底泥的释放率达到了55%—75%.温度和溶氧度的变化对镧改性膨润土的抑磷率无影响,而强酸碱(pH=4、pH=10)环境相较与中性环境(pH=7)抑磷效率减少15%;沉积物中Ex-P和Fe/Al-P等活性态磷含量下降了55%—60%,而Ca-P等稳定态磷含量上升1—1.1倍,说明镧改性膨润土可以改变沉积物磷的形态,由不稳定态转化为稳定态,提高了底泥对磷的滞留能力,降低了对上覆水释放的风险.利用镧改性膨润土控制长荡湖水体磷污染具有较好的应用前景.     

水源水库沉积物中重金属形态分布特征及其影响因素

利用BCR化学连续提取法和EDTA铵盐单一提取法,考察了微生物作用和不同环境条件(灭菌,未灭菌,好氧,厌氧,添加还原药剂Na2SO3)对饮用水源水库沉积物中重金属的含量和形态分布特征的影响.结果表明,微生物作用和不同环境条件对沉积物中重金属,特别是对Cd和Pb的含量及各形态(F1、F2和F3)分布有着显著的影响;微生物对有机质的矿化作用以及厌氧条件下的微生物还原作用分别是影响沉积物中Cd和Pb形态分布变化以及上覆水体中铁浓度变化的重要原因.沉积物中Cd和Zn具有潜在环境效应的各形态(F1、F2和F3)含量占总量的比例[(F1+F2+F3)/T]均高于灭菌条件下;以EDTA单一提取法表征重金属的生物可给态含量结果表明,不同重金属的生物可给性差异十分显著,Cd和Pb的生物可给态含量占总量的比例(B/T)最高值分别可达24.96%和39.56%,而Zn和Cr的B/T值均小于5%.沉积物中重金属的[(F1+F2+F3)/T]比值(y)和B/T比值(x)两者之间的线性关系为,y=0.96x+0.1388(R2=0.8704);重金属的潜在环境效应程度对沉积物中重金属总量变化趋势有着直接的影响,在沉积物-水界面,随着重金属各形态的潜在环境效应的增强,重金属通过沉积物-水界面由沉积物向上覆水体扩散的程度也随之加剧,对水源水库的水质可造成一定程度的潜在危害.     

嗪吡嘧磺隆在土壤和沉积物中的降解

采用室内模拟实验法,测定了嗪吡嘧磺隆在好氧与积水厌气(或厌氧)条件下的土壤降解和水-沉积物降解特性.研究结果表明,嗪吡嘧磺隆在好氧条件下,江西红壤、太湖水稻土、东北黑土中降解速率分别为0.041、0.008、0.004 d-1,积水厌气条件下分别为0.028、0.023、0.005 d-1,不同类型土壤中降解快慢顺序为:江西红壤太湖水稻土东北黑土,在太湖水稻土和东北黑土中积水厌气条件更有利于其降解,且土壤p H值是影响土壤中降解速率的主要因素;水-沉积物降解中,好氧条件下河流与湖泊水-沉积物系统中农药总量的降解速率分别为:0.031、0.032 d-1,厌氧条件下的降解速率分别为0.035、0.041 d-1,湖泊体系的降解速率快于河流体系,厌氧条件下降解速率快于好氧条件,且嗪吡嘧磺隆在水-沉积物体系中主要存在于水体中,系统降解速率主要受水体中的降解速率影响.可见,嗪吡嘧磺隆在中性至碱性土壤中具有较强稳定性,进入水-沉积物系统时主要分布于水体当中,可能会对水体和土壤环境造成一定的污染影响.     

磺胺嘧啶在水中的微生物降解研究

为了探明磺胺嘧啶在水中的环境行为,通过室内模拟降解实验分别研究了磺胺嘧啶在湖水和猪场废水中的好氧和厌氧微生物降解,考察了供氧方式和有机质含量对磺胺嘧啶微生物降解的影响。结果表明:磺胺嘧啶在猪场废水中厌氧微生物降解速率高于其好氧组,而磺胺嘧啶在湖水中厌氧微生物降解速率低于其好氧组。磺胺嘧啶在湖水和猪场废水中的好氧或厌氧微生物降解均较缓慢,这可能与其较强的抑菌性和微生物的营养状况有关。通过微生物培养还研究了好氧降解时磺胺嘧啶对湖水中微生物种群生长的影响,数据显示:磺胺嘧啶对湖水和猪场废水中细菌的生长具有一定的刺激作用,而对真菌和放线菌的生长影响不明显。     

东湖、汤逊湖和梁子湖沉积物磷形态及pH对磷释放的影响

文章采用淡水沉积物中磷形态标准测试程序(SMT)研究了东湖、汤逊湖和梁子湖沉积物中磷的形态分布,并比较了不同pH条件下沉积物磷释放特征的差异性。结果表明:东湖沉积物总磷质量分数最高,平均值1.232 mg.g-1,其次为汤逊湖(0.762mg.g-1),梁子湖沉积物总磷质量分数最低(0.572 mg.g-1);3个湖泊上覆水总磷质量浓度也表现出类似的变化规律,线性相关性分析显示上覆水中总磷质量浓度与沉积物总磷质量分数显著正相关。东湖和梁子湖沉积物总磷中无机磷和有机磷所占比例较接近,汤逊湖无机磷所占比例远低于有机磷。不同湖泊之间磷形态的分布并没有一定的规律性,湖泊的地理分布以及人为因素可能是造成磷形态差异的主要因素。当pH为2.0~7.0时,3个湖泊沉积物中溶解性活性磷(SRP)释放量均呈先增加后减小的趋势;当pH为7.0~12.0时,SRP释放量呈增加趋势。相关分析结果表明,SRP的释放与有机质的质量分数无显著相关性。方差分析结果显示3个湖泊沉积物在黏粒和粉粒组成上均没有显著差异(P>0.1),表明实验样品的粒径组成不是造成各个湖泊间磷释放差异的原因。不同pH条件下,SRP释放量与沉积物总磷质量分数显著正相关;酸性环境下,SRP释放量与酸式磷(HCl-P)的相关性优于碱式磷(NaOH-P),碱性环境下则刚好相反。     

不同pH条件下太湖入湖河道沉积物磷的释放

对不同pH条件下太湖西部主要入湖河道沉积物中溶解性活性磷(SRP)和总溶解性磷(TDP)的采样分析结果表明,中部人湖河道SRP与TDP的释放表现出明显的不一致性,北部和南部入湖河道SRP和TDP的释放基本一致,只是在强碱性条件下,某些河流2种磷的释放变化不一致.营养程度高的河道,沉积物磷在碱性条件下容易释放;营养程度低的河道,沉积物磷在酸性条件下容易释放.因此,应当考虑碱化(或酸化)引起的磷释放风险.Fe-P和Ca-P含量及2者比值与河道的营养状况有关,也与沉积物磷的释放量有关,表明沉积物磷的形态组成对磷的释放影响明显.湖泊因自身的水动力条件差和对营养元素的富集,营养程度高于河道,湖泊沉积物磷的释放量也较大.     

曝气复氧对富营养化水体底泥氮磷释放的影响

采用实验室模拟，研究了曝气复氧对富营养化水体底泥氮磷释放的影响，结果表明，①溶解氧是影响底泥氮磷释放的重要因素，厌氧状态会加速底泥氮磷的释放。②正常条件下曝气复氧可以有效的控制底泥总磷的释放；曝气条件下高pH值无法控制底泥总磷的释放，搅动会对底泥总磷的释放产生轻微的影响，上覆水总磷浓度较高时底泥会发生吸磷现象，而温度则影响较小。③正常条件下曝气复氧可以控制比较封闭水体底泥氨氮的释放；曝气条件下温度对底泥氨氮和总氮的释放影响较大，即温度越高，抑制氨氮和总氮的释放效果越好，且低温会导致底泥氨氮和总氮的大量释放；曝气条件下搅动导致底泥释放更多的氨氮和总氮。     

光合细菌乳酸代谢机制的初步研究

分离获得4株能利用乳酸作为唯一碳源分别进行好氧生长和厌氧生长的光合细菌菌株，对其无细胞抽提液进行透析和乳酸转化为丙酮酸能力的测定．结果表明，这4株光合细菌在好氧和厌氧条件下对乳酸的代谢机制是不同的．对筛选获得的高乳酸转化能力的S1菌株的进一步研究表明，黑暗好氧条件下，S1菌株的乳酸代谢能力与生长呈正相关关系；而光照厌氧条件下，乳酸代谢酶的合成滞后于生长．图5表1参10     

Simultaneous denitrifying phosphorus accumulation in a sequencing batch reactor

In order to achieve simultaneous nitrogen and phosphorus removal in the biological treatment process, denitrifying phosphorus accumulation (DNPA) and its affecting factors were studied in a sequencing batch reactor (SBR) with synthetic wastewater. The results showed that when acetate was used as the sole carbon resource in the influent, the sludge acclimatized under anaerobic/aerobic operation had good phosphorus removal ability. Denitrifying phosphorus accumulation was observed soon when fed with nitrate instead of aeration following the anaerobic stage, which is a vital premise to DNPA. If DNPA sludge is fed with nitrate prior to the anaerobic stage, the DNPA would weaken or even disappear. At the high concentration of nitrate fed in the anoxic stage, the longer anoxic time needed, the better the DNPA was. Induced DNPA did not disappear even though an aerobic stage followed the anoxic stage, but the shorter the aerobic stage lasted, the higher the proportions of phosphorus removal via DNPA to total removal.     

Kinetic analysis of anaerobic phosphorus release during biological phosphorus removal process

Enhanced biological phosphorus removal (EBPR) is a commonly used and sustainable method for phosphorus removal from wastewater. Poly-β-hydroxybutyrate (PHB), polyphosphate, and glycogen are three kinds of intracellular storage polymers in phosphorus accumulation organisms. The variation of these polymers under different conditions has an apparent influence on anaerobic phosphorus release, which is very important for controlling the performance of EBPR. To obtain the mechanism and kinetic character of anaerobic phosphorus release, a series of batch experiments were performed using the excessively aerated sludge from the aerobic unit of the biological phosphorus removal system in this study. The results showed that the volatile suspended solid (VSS) had an increasing trend, while the mixed liquid suspended sludge (MLSS) and ashes were reduced during the anaerobic phosphorus release process. The interruption of anaerobic HAc-uptake and phosphorus-release occurs when the glycogen in the phosphorus-accumulating-organisms is exhausted. Under the condition of lower initial HAc-COD, HAc became the limiting factor after some time for anaerobic HAc uptake. Under the condition of higher initial HAc-COD, HAc uptake was stopped because of the depletion of glycogen in the microorganisms. The mean ratio of Δρ _P/Δρ _PHB, Δρ _GLY/Δρ _PHB, Δρ _P/ΔCOD, was 0.48, 0.50, 0.44, and 0.92, respectively, which was nearly the same as the theoretical value. The calibrated kinetic parameters of the HAc-uptake and phosphorus-release model were evaluated as follows: Q _HAc,max was 164 mg/(g · h), Q _P,max was 69.9 mg/(g · h), K _gly was 0.005, and KCOD was 3 mg/L. An apparently linear correlation was observed between the ratio of Δρ _P/ΔCOD and pH of the solution, and the equation between them was obtained in this study.     

土壤中两种手性有机氯农药的选择性降解研究

为了更深入的了解和阐释手性有机氯农药在土壤中的转化和环境归趋,采用实验室室内避光培养方法,研究了o,p＇-DDT及o,p＇-DDD 2种手性有机氯农药的外消旋体在水稻土厌氧培养体系和菜园土好氧培养体系中的选择性降解情况。为了更好的利用土壤中土著微生物的活性,我们选择了厌氧微生物比较丰富的水稻土和好氧微生物丰度比较高的菜园土来做培养实验。结果表明实验体系中o,p＇-DDT及o,p＇-DDD在水稻土和菜园土中的降解均没有明显的对映体选择性。这一结果与2种手性化合物不同对映体在自然环境中的含量普遍具有差异性有所不同,说明野外环境条件和室内模拟实验条件的差异会影响手性化合物的降解选择性。在2种体系中,o,p＇-DDT的降解速率均高于o,p＇-DDD的降解速率。这与以前的研究报道一致,DDD比DDT更难降解。通过2个体系的比较,发现DDT的降解速率在厌氧体系中高于好氧体系,而DDD的降解速率与之相反,好氧体系高于厌氧体系。这应该与DDT和DDD 2种化合物的化学结构及2种土壤中微生物群落的差异有关。对于厌氧体系中的2种水稻土,采自中山的水稻土中DDT的降解速率高于江门的水稻土,这应该与中山水稻土有机质含量高于江门的水稻土有关。有机质含量的高低直接反映了土壤中微生物的多少,进而会影响污染物的降解速率。研究发现本实验所用水稻土和菜园土总有机碳含量偏低可能是影响2种化合物的对映体无降解选择性的因素之一。此外,由于本研究采用缓冲溶液将pH 调控在中性,因此本文的土壤 pH 对降解选择性的影响仍有待进一步研究。本研究中好氧体系和厌氧体系对目标物的降解选择性无明显差异。     

单甲脒在土壤中的降解及持久性研究

本文对四种不同类型土壤中单甲脒及其盐酸盐在厌氧与好氧条件下的降解动态及其残留进行了研究。结果表明单甲脒及其盐酸盐均属不稳定的化合物，单甲脒在土壤中的半衰期为４．６－９．１ｄ，其盐酸盐的半衰期为２．０－６．２ｄ。结果还表明单甲脒盐酸盐在厌氧条件下较在好氧条件下降解缓慢；在厌氧条件时，土壤的ｐＨ值对其降解影响较大。在相同条件下，单甲脒比它的盐酸盐酸盐降解慢，其降解速率与土壤ｐＨ值无关。     

厌氧条件下剩余污泥中磷及相关指标的释放和变化规律

污水处理过程中产生的剩余污泥富含大量的氮磷元素,从剩余污泥中回收磷是解决磷资源日益缺乏的一种有效途径。探寻出剩余污泥中磷的释放规律是实现剩余污泥中磷回收的首要前提。因此,以实际污水处理厂污泥为研究对象,建立污泥停留时间为5d的中试模型系统。通过系统分析5d停留时间的厌氧条件下污泥中污泥浓度、上清液总磷和氨氮浓度的变化情况,为后续的污泥磷回收提供支撑条件。研究结果表明,在中试系统污泥停留时间5d的厌氧条件下,剩余污泥微生物衰亡自溶或被分解,胞内物质释放,从而使固态物质转化为液态,污泥中磷及相关的氮等物质得到了较大的释放,污泥上清液总磷和氨氮质量浓度可分别达到100和40 mg·L^-1以上。所释放出的氮磷浓度足以满足鸟粪石回收氮磷方法所需的最低经济性要求,为污泥进行厌氧消化后采用鸟粪石的方法回收释放的氮磷提供了重要的基础依据。研究中还发现5d停留时间下, SS和VSS都有不同程度的降低,二者分别减少8.34%和10.14%以上,其中VSS的减少量占SS减少量的65%左右。同时,进入厌氧反应系统的初始污泥浓度对于氮磷的释放有着较大的影响,反应系统的SS在6300~7200 mg·L^-1的条件下,磷和氮的单位质量污泥释放量达到最佳,分别达到单位干污泥0.015和0.006 mg·mg^-1。研究结果为剩余污泥中回收氮磷提供了重要的依据。     

Carbon substrate usage by zooplankton-associated bacteria,phytoplankton-associated bacteria,and free-living bacteria under aerobic and anaerobic conditions

Mesozooplankton provide oxic and anoxic microhabitats for associated bacteria, whose carbon substrate usage activities complement those of the ambient bacteria. The metabolic profiles of bacterial communities associated with the calanoid copepod Acartia tonsa under aerobic and anaerobic conditions were examined in comparison with phytoplankton-associated bacteria. Carbon substrate usage by phytoplankton-associated bacteria was significantly different than that of copepod-associated bacteria in both aerobic and anaerobic conditions. Substrate utilization by copepod-associated bacteria was more dependent upon oxygen condition than whether the bacteria were located on the copepod exoskeleton or within the gut. Results suggest that gut bacteria were responsible for a large portion of anaerobic substrate usage by copepod-associated bacteria. The metabolic profiles of bacteria associated with six common zooplankton groups and free-living bacteria collected in July 2012 from the York River estuary, Virginia, (37°14′50.36″N, 76°29′58.03W) were also compared, and there were significant differences in their substrate utilization patterns between aerobic and anaerobic incubations, and among the different zooplankton groups. Through trophic interactions, phytoplankton-associated or free-living bacteria may be introduced to the anoxic zooplankton gut and its associated bacterial community. Inclusion of these anaerobic microenvironments and their microbial inhabitants increased the total number of substrates used by 57 % over what was used by aerobic phytoplankton-associated bacteria alone, and by 50 % over what was used by aerobic free-living bacteria in the York River. Therefore, the presence of zooplankton-associated microhabitats and their bacteria expanded the functionality of aquatic microbial communities and led to a more comprehensive substrate usage.     

不同溶氧条件下九龙江口湿地沉积物一水界面氨氮释放与氧化规律

摘要：沉积物中氨氮（NH4^＋-N）的释放与氧化是河口湿地生态系统氮素生物地球化学循环的关键过程。本文通过室内模拟,构建饱和（BH）、好氧（HY）、缺氧（QY）和厌氧（YY）等四种上覆水溶氧（DO）条件,研究九龙江口湿地两种沉积物（红树林、光滩）中NH4^＋-N在沉积物-水界面的释放与氧化规律。结果表明,不同溶氧条件下,两种沉积物氨氮的释放、氧化存在显著差异。首先,红树林沉积物上覆水NH4^＋-NN的累积释放量是光滩沉积物的1．9-4．5倍,其中红树林沉积物上覆水NH4LN释放量分别达到1．64mg（BH）、2．07mg（HY）、3．47mg（QY）和3．20mg（YY）,而光滩沉积物则分别为0．85mg（BH）、1．00mg（HY）、0．77mg（QY）和1．27mg（YY）。在较高DO条件下两种沉积物NH。’一N均呈低释放状态,而在较低DO条件下则呈高释放状态。另外,四种溶氧条件下红树林沉积物NH4^＋-NN的释放速率（N43．73-78．51mg-m^-2-d^-1）和氧化速率（N26．19-40．68mg-m^-2-d^-1）均高于光滩（分别为N14．50-19．22mg-m^-2-d^-1和N8．89-22．53mg-m^-2-d^-1）,原因可能是红树林沉积物微生物种类丰富,群落多样性更高,矿化和硝化作用强烈。本文明晰了不同溶氧条件下河口红树林湿地沉积物NH4^＋-N的迁移转化过程,可促进滨海湿地的生态保护以及近海水域富营养化的控制。