基于间隔偏最小二乘法短程硝化反硝化中无机盐氮的近红外光谱

采用序批式活性污泥反应器(SBR)研究短程硝化反硝化系统中稳定条件下无机盐氮的变化规律,利用小波去噪法对无机盐氮的近红外光谱进行预处理,并用间隔偏最小二乘法(iPLS)建立无机盐氮含量的校正模型(iPLS模型).结果表明:小波去噪法对原始光谱中的部分噪声进行滤除,从而提高了模型的精度.采用最小二乘法对预处理后的光谱进行建模,优选出最佳波长区间并将光谱划分为20个子区间,优选出的氨氮特征波数为8243~8663cm-1,亚硝酸盐氮特征波数为4000~4420cm-1.所建模型对氨氮、亚硝酸盐氮校正时的相关系数(rc)分别达到0.9582、0.9544,校正均方根误差(RMSECV)分别为0.0321、0.0406;预测时的相关系数(rp)分别为0.9184、0.8816,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.0790、0.0451.采用实际污水为原水时校正模型对氨氮、亚硝酸盐氮预测的相关系数(rp￠)分别为0.9190、0.8739,预测均方根误差(RMSEP′)分别为0.0578、0.0229.模型对氨氮和亚硝酸盐氮的预测总体效果较好.用小波去噪和最小二乘法建立模型不仅能有效减少建模所需变量数、缩短运算时间,而且模型预测精度较高,为无机盐氮的快速测定提供了一种可行的分析技术.     

黑水虻对不同畜禽粪便生物转化效果研究

为研究黑水虻处理不同畜禽粪便生物转化效果、转化前后理化性质以及碳氮分布变化,该文利用5日龄黑水虻幼虫处理猪粪、牛粪、鸭粪以及鸡粪,并对转化前后畜禽粪便相关指标进行测定。结果表明：不同畜禽粪便养分均可满足黑水虻正常生长,猪粪与鸡粪处理组的黑水虻虫体鲜重（189.23 g和193.45 g）显著高于牛粪与鸭粪处理组（167.68 g和178.18 g）。黑水虻对猪粪、鸡粪的减量率和生物转化率较高,分别为63.23%和65.49%、33.66%和35.09%,处理牛粪的减量率和生物转化率最低,分别为40.98%和20.48%。转化后,畜禽粪便的可溶性有机碳、铵态氮以及硝态氮均显著降低,可溶性有机碳分别下降了29.06%（猪粪）、24.69%（牛粪）、27.01%（鸡粪）、24.93%（鸭粪）,铵态氮分别下降了88.01%（猪粪）、59.38%（牛粪）、85.57%（鸡粪）、79.12%（鸭粪）。黑水虻转化畜禽粪便后,猪粪和鸡粪中18.32%和19.47%的碳以及33.24%和35.56%的氮转化为虫体蛋白和油脂,70.21%和65.36%的碳以及42.36%和41.36%的氮保留于虫粪中,黑...     

南通市畜禽粪便排放量与农田负荷量分析

在确定畜禽粪便年排放量的估算方法和畜禽粪便排泄系数的基础上,根据2009年南通市畜禽养殖数据,估算南通市畜禽粪便产生量及其主要养分含量,并对畜禽粪便的环境效应进行评价.结果表明,2009年南通市畜禽粪便总排放量约为792.3万t,其中以生猪和鸡排放量较高,分别占总量的44.9％和27.0％.农田畜禽粪便负荷量平均为17.23 t/hm2,农田N、P养分负荷量分别为112.79 kg hm-2和34.86kg·hm-2,畜禽粪便所产生的环境问题已不容忽视.     

大兴区农用地畜禽粪便氮负荷估算及污染风险评价

利用畜禽养殖的统计数据计算了畜禽粪便养分含量,利用畜禽粪便养分空间化方法实现了畜禽粪便养分从统计数据到农用地养分的转换,在此基础上,结合农用地面积计算出农用地畜禽粪便氮负荷量,并以北京市大兴区为例实现了以地块为单元的畜禽粪便氮负荷估算及污染风险评价,最后以农用地土壤耕层和亚耕层中水解氮含量及变化进一步说明了畜禽粪便对土壤环境污染风险.结果表明,2005年大兴区农用地氮负荷平均值为214.02 kg/hm2,最小值仅为10.64 kg/hm2,最大值达到5 996.26 kg/hm2,有近一半的农用地受到了不同程度的畜禽粪便氮污染威胁,占大兴区总农用地个数的42.14%,这些受污染威胁农用地地块面积小、养分需求少且主要分布在居民地和规模养殖场附近.耕层及亚耕层的水解氮变异系数分别为64.3%和53.65%,耕层及亚耕层的水解氮平均值分别为65.93μg/g和45.25μg/g,富集系数(耕层/亚耕层)为1.46,变异系数和富集系数进一步说明了畜禽粪便对土壤环境存在的污染风险及对环境的影响程度.     

关中平原畜禽粪便重金属农用风险估算

通过在关中平原畜禽养殖集中的县区采集畜禽粪便和饲料样品,测定其中Cr、Cu、Pb、Zn等重金属元素含量,以评估施用畜禽粪便造成的土壤重金属累积速率和安全使用年限.结果表明,牛粪、鸡粪、猪粪样品中Cr超标率分别为7.69%、4.35%和8.00%,而猪粪中Cu、Zn超标率分别达到76.00%和8.00%.饲料样品中Cu、Zn含量高于Cr、Pb含量,且与畜禽粪便Cu、Zn含量呈极显著正相关关系,结合主成分分析可知,畜禽粪便中Cu、Zn主要来源于饲料.形态分析结果显示,畜禽粪便中Cu、Zn的有效性很高,尤其是鸡粪中Cu、Zn的有效态含量最高.若畜禽粪便施用量保持在当前水平,则施用畜禽粪便24.4~131.0年和69.7~91.9年后,大棚土壤中Cu、Zn含量即可从土壤背景值分别达到安全临界值,因此,畜禽粪便农用时,不仅要控制其施用量,还应适当减少饲料中Cu、Zn添加量.     

太湖北部河网区水体营养元素和形态氮研究

为了解太湖流域河道的营养状况,研究了太湖北部河网区水体营养元素和形态氮的分布与成因。样品按水系划分为宜兴河网区、太滆港道区、太湖湖区水系(北部和东部沿岸区),结果表明:总磷为太滆港道区最大(0.98mg/L),氨氮为东部沿岸区最大(0.60mg/L),总氮与其他形态氮为宜兴河网区最大,北部沿岸区各指标都较大。按污染源划分为工业、农业、生活及畜禽养殖污染源,结果表明:工业污染源总磷和氮素都最高,农业污染源总氮和硝态氮含量较高,铵态氮含量较低;生活污染和畜禽养殖水体中总磷和铵态氮含量较高,硝态氮含量较低。麦季采样水体总氮浓度较高,形态氮以NO3--N为主,NH4+-N浓度较低为特征。结合区域和污染源对比分析,宜兴河网区以农业污染源为主,太滆港道区以工业污染源为主,北部沿岸区以畜禽养殖为主,东部沿岸区以生活污染源为主。     

近红外光谱和极限学习机分析反硝化除磷中胞内聚合物

为利用近红外光谱技术同时实现反硝化除磷工艺中胞内聚-β-羟基丁酸酯(PHB)、多聚磷酸盐(Poly-P)、糖原(Gly)含量的快速分析,采用多元散射校正预处理法和极限学习机算法建立PHB、Poly-P、Gly含量分析的校正模型(ELM模型).结果表明:多元散射校正预处理法可以有效消除散射对原始近红外光谱数据的影响.采用极限学习机算法对预处理后的光谱数据建立PHB、Poly-P、Gly的定量分析模型,优选出的PHB、Poly-P、Gly的ELM模型主成分数分别为6、6、7,隐含层节点数分别为18、12、17.模型对PHB、Poly-P、Gly含量的校正相关系数(rc)分别为0.9835、0.9499、0.9589,校正均方根误差(RMSECV)分别为0.0541、0.0579、0.0489.模型对PHB、Poly-P、Gly含量的预测相关系数(rp)分别为0.9683、0.9288、0.9488,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.0668、0.0776、0.0501,模型对PHB、Poly-P、Gly含量有较好的预测效果.用近红外光谱技术结合极限学习机算法建立ELM模型为反硝化除磷工艺中PHB、Poly-P、Gly的同时快速定量分析提供了较为简便的方法.     

不同四环素浓度对好氧堆肥和蚯蚓堆肥过程影响的对比研究

好氧堆肥及蚯蚓堆肥是对畜禽粪便进行肥料化处置的有效方式,但畜禽粪便中残留的不同浓度四环素对二者堆肥过程的影响是否相同却并不清楚.因此,将不同浓度(5、25、125 mg·kg^-1)的四环素添加到牛粪-秸秆物料中,对比了好氧堆肥与蚯蚓堆肥堆制过程中堆体腐熟度指标的变化、堆肥产品养分含量的区别以及堆肥产品中四环素去除效率的差异,以期为不同浓度四环素的畜禽粪便肥料化提供适宜的处置方法 .研究结果显示,高浓度(125 mg·kg^-1)四环素添加延缓了好氧堆肥的升温进程,但与低浓度(5、25 mg·kg^-1)四环素添加处理相比并未显著影响堆体的腐熟度指标、堆肥产品总养分含量及速效养分含量.高浓度(125 mg·kg^-1)四环素添加导致了蚯蚓堆肥中蚯蚓密度和生物量的显著下降,并导致蚯蚓堆肥无法正常启动.在蚯蚓堆肥中,低浓度(5、25 mg·kg^-1)四环素添加处理之间在堆体的腐熟度指标,堆肥产品总养分含量及速效养分含量方面无显著差异.好氧堆肥对畜禽粪便中四环素的去除率可达90%以上,显著高...     

集约化养殖畜禽粪便农用对土壤次生盐渍化的影响评估

针对畜禽粪便中盐分残留问题,在江苏省采集分析了180个粪便样品,通过基于GIS的空间分析与基于土壤盐分累积模型的模拟预测,评估了粪便农用对土壤次生盐渍化的潜在影响.结果表明,江苏省目前畜禽粪便中盐分含量较高,最高(以干粪计)达24.2 g·kg-1;南通、盐城、连云港等沿海地区与徐州、宿迁、淮安等徐淮地区为畜禽粪便农用造成土壤次生盐渍化的高风险区;施用畜禽粪便对露天种植的土壤次生盐渍化没有显著影响,而对温室土壤影响较大,在畜禽粪便盐分含量较高(以干粪计,24.2 g·kg-1),中、高施肥量条件下[以干粪计,65～100 t/(hm2·a)],施用纯有机肥2～8 a温室土壤盐分含量增加1.0～2.5 g·kg-1,土壤可达轻度、中度甚至强度盐渍化土程度.     

不同畜禽粪便堆肥过程中有机氮形态的动态变化

利用室内模拟堆肥试验,对不同畜禽粪便在堆肥过程中酸水解态氮及其组分的变化规律进行了研究.研究结果表明,随着堆肥的进行,酸水解态氮呈现先降后增的变化趋势,且与堆肥前相比,堆肥处理后酸水解态氮占全氮比例增加,尤其是在猪粪、鸡粪等家禽粪便更为明显,表明畜禽粪便经过堆肥处理后有利于氮素的保蓄;非酸解性氮占全氮比例的变化趋势与酸水解态氮的变化趋势相反;酸解铵态氮、氨基酸态氮和氨基糖态氮占全氮的比值在堆肥过程中均呈现先增加后降低的趋势;未鉴别态氮占全氮比例在整个堆肥过程中的变化趋势与上述3种可鉴别态的酸水解态氮的变化趋势相反.温度、pH值与氨基糖态氮变化趋势相同,这可能是影响氨基糖态氮变化的主要因素;而温度与酸解铵态氮、未鉴别态氮变化的趋势相同,可能是影响酸解变化的主要因素,pH 值与酸水解态氮、非酸解性氮变化趋势相同,可能是影响它们变化的主要因素.     

长期施肥对黄土高原梯田土壤养分特征和微生物资源限制的影响

长期不同施肥处理会改变土壤的理化性质和微生物生物量,但长期不同施肥对黄土高原梯田土壤微生物胞外酶活性变化和养分特征的影响尚不清楚.本研究以中国科学院安塞水土保持综合试验站长期养分定位试验样地为基础,分析了不施肥(CK)、有机肥与氮肥混施(MN)、有机肥与磷肥混施(MP)、有机肥、氮肥与磷肥混施(MNP)、单施有机肥(M...     

膨润土对鸡粪序批式厌氧消化特性的影响

为考察外源添加物——膨润土对鸡粪厌氧消化特性的影响,在中温〔(35±1)℃〕条件下,采用L₈(23)正交试验设计,考察了膨润土添加量(w,以干基计,下同)、鸡粪VS(挥发性固体)添加量、厌氧消化污泥接种量对鸡粪厌氧消化过程中产气、pH、氨氮形态、EC(电导率)等的影响. 结果表明:添加1.5%和3.0%的膨润土均能显著提高鸡粪VS产CH₄量,并且在高鸡粪添加量情况下达到极显著水平(P<0.01);当膨润土添加量为3.0%、厌氧消化污泥接种量为20%时,VS累积产CH₄量达到301.92 mL/g,比对照组(160.76 mL/g)提高了87.80%;当鸡粪VS添加量相同时,添加1.5%和3.0%的膨润土均能极显著地降低消化料液的ρ(TAN)(TAN为总氨氮)(P<0.01),并且可以减少鸡粪厌氧消化过程中ρ(FAN)(FAN为游离氨)的剧烈变化;添加膨润土还能极显著地降低鸡粪厌氧消化料液的EC. 研究显示,添加膨润土有利于缓解鸡粪厌氧消化过程中氨氮抑制,提高系统稳定性,并可显著改善厌氧消化整体性能.      

过磷酸钙对氨气的吸附解吸特性研究

禽畜粪便堆肥过程中氨气挥发既导致肥料养分下降又使周边环境出现恶臭,常用的化学磷肥过磷酸钙,由于其含有的游离酸可与氨反应,是潜在的堆肥挥发氨气回收固定的吸附剂.本研究以氨水挥发出来的氨气来模拟堆肥过程中的氨挥发,以过磷酸钙含氮量表征其对氨的吸附,分析过磷酸钙对氨气的吸附解吸特性及其pH的变化.结果表明：过磷酸钙对氨气吸附...     

太湖重污染区麦季养分输入与流失规律研究

为了识别太湖流域重污染区典型麦季污染物流失规律,以田间单元为研究对象,研究了麦季不同施肥处理条件下营养元素的输入和流失与降雨的关系。结果表明,大气湿沉降和施肥输入氮素190.23 kg/hm2,磷素19.12 kg/hm2;优化施肥-秸秆还田处理条件下COD、总氮和总磷平均流失量均小于常规施肥处理,而小麦产量有一定增加,说明采用深施化肥可以降低营养元素的流失,而秸秆还田措施对小麦产量的增加有一定帮助;径流流失中氮的形态以硝态氮为主,硝氮、氨氮平均浓度分别占总氮浓度的85.8%和4.84%,所以重污染区农田径流污染应着重考虑硝态氮的处理。文章研究结果可为太湖流域重污染区农田径流流失的治理提供基础性支撑。     

西藏拉鲁湿地不同时期水质现状及污染评价

采用现场调查和室内分析相结合的方法,于2018年12月（枯水期）与2019年5月（丰水期）分别分析了拉鲁湿地的水质,并采用改进的内梅罗污染指数法对2个时期的水质现状进行了评价。结果表明:在枯水期,TN、TP和NH₃-N分别为0.157~26.797,0.003~4.259,0.197~24.084 mg/L;pH、电导率和溶解氧分别为6.99~9.55,72.85~583.50μS/cm和1.83~12.84 mg/L。在丰水期,TN、TP和NH₃-N分别为0.077~3.104,0.004~0.228,0.005~0.094 mg/L;pH、电导率和溶解氧分别为6.94~9.27,129.90~512.87μS/cm和1.12~12.18 mg/L。拉鲁湿地枯水期水体的电导率平均值低于丰水期,但枯水期的溶解氧、pH、TN、TP、NH₃-N和COD的平均值高于丰水期;电导率与pH呈极显著负相关（P<0.01）,与NH₃-N和TP呈极显著正相关（P<0.01）。改进的内梅罗污染指数法表明拉鲁湿地枯水期水质大部分为Ⅴ类,其受污染区域主要分布在东北部,丰水期水质主要为Ⅰ和Ⅲ类,其水质污染区域主要分布在中南部。     

广东省人为源氨排放清单及减排潜力研究

根据各类氨排放源活动水平数据,采用排放因子法,建立了2010年广东省人为源氨排放清单,在分析其排放特征的基础上探讨了氨的减排潜力.结果表明:2010年广东省人为源氨排放量为582.9 kt,畜禽和氮肥施用是排放贡献最大的人为源,分别占总排放量的44.2%和40.4%;茂名、湛江和肇庆依次是排放量最大的3个城市,共占广东省总排放量33.0%;在畜禽源中,肉猪排放量最大,占畜禽源排放总量44.4%,其次是肉鸡、母猪和黄牛,分别占16.0%、15.2%和6.5%;畜禽在畜舍、储存管理、农田施肥和放牧4个养殖阶段的氨排放量不同;控制农业源对NH3的减排起关键性作用,茂名、湛江和肇庆是广东省重点控制的3个城市,肉猪、母猪、肉鸡、黄牛和氮肥施用则为重点控制源,主要控制措施包括低氮饲料喂养、畜舍改造、粪便密封、粪肥注施、延长放牧时间和使用尿素替代物.     

畜禽粪污生物好氧发酵固氮研究现状及其影响因素研究

好氧发酵是有效实现畜禽粪便处理及资源化利用的有效途径,尽管好氧发酵在处理畜禽粪便过程中有很多优势,但其存在潜在的环境问题.大多数氮素是以氨气的形式挥发损失,还有少量的氧化态氮挥发,或者以硝态氮随水流失,氮的流失一方面降低了好氧发酵成品中的氮含量,也就降低了成品农学价值;另一方面成了臭气的环境污染源.本文阐述了畜禽粪便好氧发酵过程中氮素转化及主要损失途径,在实践经验的基础上,总结分析了影响好氧发酵过程中氮素损失的主要因素(包括物料初始特性、堆体环境参数、工艺条件),提出了有效控制氮素损失的调控措施.     

不同钝化剂对鸡粪堆肥重金属钝化效果及其腐熟度指标的影响

为探究不同钝化剂对畜禽粪便处理效果,以鸡粪和稻草秸秆为原料,采用高温酵素快速堆肥方法,研究添加海泡石(SE)、钙镁磷肥(NP)、生物炭(BI)单一及复配钝化剂海泡石+钙镁磷肥(S+N)、海泡石+生物炭(S+B)、钙镁磷肥+生物炭(N+B)、海泡石+钙镁磷肥+生物炭(SNB)对鸡粪有机肥的理化性质、重金属形态分布及有机质变化的影响.结果表明,添加不同钝化剂堆肥后显著增加鸡粪有机肥pH(P <0. 05),种子发芽率有所增加(80%以上),发芽抑制率相应降低,而电导率(EC)、有机碳全氮含量和碳氮比(C/N)均较堆肥前有所降低,各项指标均达到有机肥腐熟标准.但堆肥后各组间差异为:在pH方面复配处理pH增加较高,在电导率方面单一海泡石和钙镁磷肥处理下EC值降幅较大,而有机碳全氮含量和碳氮比各组差异不明显.虽然由于"浓缩效应"导致鸡粪有机肥重金属总量有所增加,但鸡粪有机肥中重金属可溶态比例下降,残渣态比例均有所增加,添加钝化材料后发现复配钝化剂对重金属钝化效果好于单一钝化剂,其中SNB处理对Ni、Zn、As和Pb钝化效果最好.堆肥处理后,腐殖酸(HS)和胡敏酸(HA)浓度均显著上升(P ...     

垃圾渗滤液对潮滩沉积物营养盐污染影响研究

以上海市老港垃扭填埋场附近潮滩为例,研究了垃圾渗滤液的排放对潮滩沉积物营养盐污染负荷的影响,结果表明：由于垃圾渗滤液的排放,潮滩表层沉积物中营养盐N、P的含量显著增加;在向海向上,随距排污口距离的增加表层沉积物中N、P的含量有所降低;受垃圾填埋时间长短的影响。南北线潮滩沉积物中N、P的含量有明显差异,北线沉积物中总无机氮和总无机磷的含量均明显高于南线。柱样沉积物中N、P的含量随深度也呈现一定的变化规律：氨氮含量随深度的增加而增加,总磷含量随深度的增加而减少。