大亚湾典型养殖区沉积物-海水界面营养盐扩散通量及其环境意义

通过2005年6月对大亚湾两部的大鹏澳养殖海域进行沉积物柱状样采集分析,探讨了间隙水中NH4-N、NO3-N、NO2-N和PO4-P含量及空间分布特征,估算了沉积物-海水界面营养盐的扩散通量.结果表明,网箱养殖区柱状样间隙水中NH4-N、PO4-P平均含量分别为325.3μmol/L、20.4 μmol/L,远高于贝类养殖区及对照区.网箱养殖区NH4-N、PO4-P、NO2-N 平均扩散通量在三个区域中均居首位,分别为692.9、36.5和6.1 μmol/(m2·d),贝类区次之.网箱养殖大大提高了营养盐由沉积物向海水界面的扩散通量,使养殖海域成为一个极具潜力的污染内源.     

青年湖沉积物中氮赋存形态的季节性变化

通过对青年湖中心区和浅滩区近1 a的野外观测,分析其沉积物、间隙水和上覆水中TN、EN(可交换态氮)和Fixed-NH4+-N(固定态铵)的含量及表层沉积物Eh和温度的季节变化.结果表明:沉积物中w(TN)较高,且中心区大于浅滩区;NH4+-N是沉积物中EN的主要形式,约占w(EN)的95%,是氮自沉积物向表层水扩散的主要形态;沉积物中w(NO3--N)和w(NO2--N)较低;青年湖沉积物具有较强的吸持Fixed-NH4+-N的能力,浅滩区和中心区w(Fixed-NH4+-N)占w(TN)的比例分别为18.57%和20.84%,Fixed-NH4+-N是潜在氮源;沉积物中w(可交换态NH4+-N)和w(Fixed-NH4+-N)呈现春、夏季降低,秋、冬季升高的变化趋势,w(NO3--N)呈春、夏季升高而秋、冬季降低的变化趋势,且浅滩区变幅大于中心区;植物根系、温度的季节性变化可改变表层沉积物的还原环境,进而影响氮的硝化-反硝化作用和矿化作用.      

象山港河鲀养殖区沉积物—海水界面N、P营养盐的扩散通量

2008年1月、5月和7月3次对象山港河鲀网箱养殖区海底沉积物进行了底质表层间隙水和上覆水营养盐(NH4-N,NO2-N,NO3-N,PO4-P)的分析,并使用Fick第一定律对该港湾沉积物——海水界面N、P营养盐的扩散通量进行了估算。研究结果表明,养殖区沉积物间隙水中N、P营养盐含量显著高于非养殖区,上覆水和沉积物间隙水中的N从1月份NH4-N为主逐渐转变到7月份以NO3-N为主。养殖区上覆水中NH4-N最高浓度为234.66μmol/L,NO3-N最高浓度为79.25μmol/L。养殖区上覆水中N、P营养盐的含量均严重超标。N、P营养盐的扩散通量估算结果显示:随着养殖高峰期的到来,沉积物—海水界面N、P营养盐的扩散方向由从沉积物向上覆水扩散逐渐转向从上覆水向沉积物扩散;养殖区扩散通量值相对于非养殖区显著扩大化;NH4-N通量变化最大,从1月份最高700.41μmol/(m2.d)降低到7月份27.87μmol/(m2.d)。海水养殖对沉积物中N、P营养盐扩散通量影响显著。     

象山港河纯养殖区沉积物-海水界面N、P营养盐的扩散通量

2008年1月、5月和7月3次对象山港河纯网箱养殖区海底沉积物进行了底质表层间隙水和上覆水营养盐(NH4-N,NO2-N,NO3-N,P04-P)的分析,并使用Fick第一定律对该港湾沉积物--海水界面N、P营养盐的扩散通量进行了估算.研究结果表明,养殖区沉积物间隙水中N、P营养盐含量显著高于非养殖区,上覆水和沉积物间隙水中的N从1月份NH4-N为主逐渐转变到7月份以NO3-N为主.养殖区上覆水中NH4-N最高浓度为234.66μmoL/L,NO3-N最高浓度为79.25μmol/L.养殖区上覆水中N、P营养盐的含量均严重超标.N、P营养盐的扩散通量估算结果显示:随着养殖高峰期的到来,沉积物-海水界面N、P营养盐的扩散方向由从沉积物向上覆水扩散逐渐转向从上覆水向沉积物扩散;养殖区扩散通量值相对于非养殖区显著扩大化;NH4-N通量变化最大,从1月份最高700.41μmoL/(m2·d)降低到7月份27.87 μmoL/(m2·d).海水养殖对沉积物中N、P营养盐扩散通量影响显著.     

玉足海参和半叶马尾藻净化网箱养殖沉积物的初步研究

初步探讨了综合利用玉足海参(Holothuria Leucospilota)和半叶马尾藻(Sargassum hemiphyllum)的生态互补性净化网箱养殖沉积物中的氮、磷污染物的研究。结果表明:玉足海参的活动能增加海水中NH4-N、NO2-N、NO3-N、PO4-N、TN(总氮)、TP(总磷)和叶绿素a(Chl-a)的浓度;半叶马尾藻的生长活动能显著降低水体中的NH4-N、NO2-N、NO3-N和PO4-P的浓度,并抑制海水中浮游微藻和沉积物表面微型藻类的生长繁殖。综合利用前者的释放作用和后者的吸收作用可以使网箱养殖沉积物中TN和TP的浓度有略微的降低,并有利于维持小水体环境的pH值的稳定。     

太湖沉积物及孔隙水中氮的时空分布特征

通过2009年4月和9月2次大规模采样监测,研究了太湖沉积物和孔隙水中不同形态氮的时空分布规律. 结果表明:太湖沉积物和孔隙水中不同形态的氮在垂向变化上没有明显的季节性差异. 沉积物中氮在水平分布上表现为w(TN),w(NH₄+-N)和w(NO₃－-N)在北部湖区和东部湖区较高,而在湖心区较低;在深度变化上,w(TN)从下往上逐渐增大,而w(NH₄＋-N)却呈相反的趋势,w(NO₃－-N)没有明显变化. 沉积物中w(有机氮)占w(TN)的80%,二者之间有很好的相关性(R=0.894,P<0.01),w(TN)主要受w(有机氮)影响. 孔隙水中的氮在水平分布上表现为ρ(TN),ρ(NH₄+-N)和ρ(NO₃--N)与沉积物中的氮分布基本一致;垂直变化上,孔隙水ρ(TN)和ρ(NH₄+-N)从下向上逐渐减小,而ρ(NO₃--N)无明显变化规律;孔隙水中ρ(NH₄+-N)占ρ(TN)的50%,二者之间也有很好的相关性(R=0.886,P<0.01),ρ(TN)主要受ρ(NH₄+-N)的影响. 分析显示,2种介质中3种形态的氮有很好的相关性. 对沉积物中不同类型的有机质和各形态氮的相关分析发现,沉积物中有机质的类型和含量是影响氮素迁移转化的重要因素.      

太湖北部三个湖区各形态氮的空间分布特征

通过对太湖北部竺山湾、梅梁湾和贡湖上覆水、间隙水和表层沉积物中各形态氮含量的分析,探讨了其中各形态氮的空间分布特征,计算了沉积物-水界面氨氮(NH4+-N)的扩散通量,并对上覆水、间隙水和沉积物中各形态氮进行了相关性分析.结果表明,空间上,上覆水、间隙水和沉积物中,NH4+-N的平均浓度为竺山湾>梅梁湾>贡湖的分布趋势;NO3--N在上覆水和沉积物中为贡湖>梅梁湾>竺山湾的分布趋势,但间隙水中梅梁湾>贡湖>竺山湾;TN在上覆水、间隙水和沉积物中的分布与NH4+-N相似.NH4+-N在竺山湾、梅梁湾和贡湖的平均扩散通量分别为1009.27μmol/(m2×d)、49.35μmol/(m2×d)和3.14μmol/(m2×d).相关性分析表明:上覆水、间隙水、表层沉积物之间NH4+-N存在相关性.     

网箱养殖区底层水N的硝化作用分析

根据1998年4月至1999年2月对厦门西海域网箱养殖区底层海水中NH3-N、N02^-的含量变化规律的分析，结合环境因子水温(t)、Do、pH、COD等对发生在养殖底层海水中的氮的硝化作用进行了分析。结果表明，网箱养殖区底层水N的正常代谢偶联，是养殖水体保持稳定的重要条件。     

蠡湖沉积物不同形态氮赋存特征及其释放潜力

为了揭示蠡湖沉积物中氮对上覆水体的影响,采用连续分级提取法研究了各形态氮的空间分布特征;根据Fick第一扩散定律及相关性分析识别了潜在生物可利用性氮对沉积物氮释放的影响;同时,结合室内矿化实验,评估了有机氮的矿化潜力及其主要来源.结果表明:沉积物w(TN)均值为1417.97mg/kg,东蠡湖明显高于西蠡湖,TN主要存在形式为HN(酸解态氮),w(HTN)占w(TN)的平均比例为66.5%.沉积物NH_4~+-N释放通量为1.93-20.88mg/(m~2·d),主要受F-NH_4~+-N(游离态NH_4~+-N)和E-NH_4~+-N(可交换态NH_4~+-N)的影响.沉积物氮平均矿化势为248.55mg/kg,F-ON(游离态有机氮)和AAN(酸解氨基酸态氮)是可矿化态有机氮最有效的贡献者,直接影响沉积物向上覆水体释放氮的能力.     

低溶解氧状态下河网区不同类型沉积物的氮释放规律

采集浙江温州温瑞塘河河网中4个受不同人类行为干扰的沉积物样品,分别代表受河道上游来水、制革厂排水、建筑垃圾和生活污水排放的影响,研究了低溶解氧(DO)状态下不同类型沉积物各形态氮(N)的释放规律.结果表明,低DO状态下,不同上覆水条件能明显影响沉积物-水系统中N迁移转化.上覆水污染越重越不利于沉积物中N释放,水质改善后易促进沉积物中N的释放.屿田河高营养盐水平的上覆水中的N仍能在扩散作用下进入沉积物,并导致已严重污染的沉积物中总氮(TN)和硝酸盐氮(NO3--N)含量增加,控制河流外源N持续输入利于沉积物污染负荷的降低.低DO状态下各类沉积物中氨氮(NH4+-N)均会释放进入上覆水,而NO3--N则迁至沉积物中,并在反硝化作用下脱离系统.NH4+-N的释放量取决于其在沉积物中的含量.低DO状态下NO3--N释放的风险小于NH4+-N.     

蚯蚓生态滤池对生活污水中氮的去除作用

研究了单级蚯蚓生态滤池对生活污水中不同形态氮的去除效果,并对其机制进行了探讨.结果表明,处理前进水总氮以氨氮为主,占83.88%,出水总氮以硝态氮为主,占76.46%,氮素的形态在处理前后发生了很大的改变;系统对总氮和氨氮的平均去除率分别为28.08%和90.44%,硝态氮大量积累,亚硝态氮少量积累;系统硝化作用强,反硝化作用受到抑制,总体脱氮能力较差,可采取提高湿干比、改进滤池构造、多级滤池串联、后接人工湿地和提高进水碳氮比等手段强化反硝化,以提高滤池总氮的去除效果.     

基于固定化氮循环细菌技术的镇江金山湖生态工程效果研究

通过细菌筛选、载体分析、固定化氮循环菌制备,获取了高效固定化氮循环细菌;采用固定化氮循环细菌技术对镇江金山湖富营养化水体进行了治理研究.结果表明,经过固定化氮循环细菌释放试验,金山湖示范工程区水体和水生植物根区氨化细菌、亚硝化细菌、硝化细菌和反硝化细菌数量明显增加,重建的金山湖示范工程区水体水质明显改善,TN、NH⁺₄-N、NO^-₃-N和NO^-₂-N平均比示范工程前分别降低44.70％、 67.17％、 31.79％和74.21％,氨氮达到Ⅱ类、总氮达到Ⅳ类水标准.固定化氮循环细菌技术对于荒漠化水体生态重建与修复具有重要意义.     

深圳近海海域营养现状分析与富营养化水平评价

根据2002~2007年对深圳近海海域水质的调查资料,阐述了深圳近海9个研究区域营养盐的时空变化特征,研究了营养盐氨氮、硝氮、亚硝态氮及磷酸盐和环境因子的相关关系,并利用有机污染指数、富营养化指数和潜在的富营养化对海域进行了评价.结果表明,深圳西部海域营养盐水平远高于东部海域,其中2002年和2006年营养盐的污染水平相对较高.东部海域水体中磷酸盐和无机氮的多年平均值为0.007 mg/L和0.078 mg/L,而西部海域则分别高达0.090 mg/L和1.544 mg/L.营养盐与pH和盐度等环境因子呈显著的负相关关系.研究区域的N/P多数大于Redfield比值,属于严重的磷缺乏区域.富营养化评价表明,深圳东部海域的富营养化程度远远小于西部海域,东部海域的富营养化指数6 a平均值为0.11,而西部海域则为42.15,基本上属于磷限制中度潜在性富营养化区,个别海域已达到磷限制潜在性富营养化状态.     

利用水绵（Spirogyra）深度处理生活污水强化除磷及其机制的探讨

提出了用水绵进行城市污水深度处理的方法,强化去除水中氮、磷等污染物,以实际生活污水为对象,分析了水绵（Spirogyra）的除污染性能.在自然光照条件下,Spirogyra 剂量（湿重）>3.05 g/L时,运行5 d后,TP浓度降到0.09 mg/L以下,去除率为96.84%以上;NH⁺₄-Ｎ浓度降到2.82 mg/L以下,去除率为88.60%以上;TN浓度降到4.31 mg/L以下,去除率在85.49%以上;高锰酸盐指数降到16.86 mg/L以下,去除率为24.56%以上.处理效率随Spirogyra 剂量提高而增加.在利用Spirogyra 深度处理污水的过程中,水的pH值逐渐升高,Ca²⁺、Mg²⁺浓度降低,电导率下降.Spirogyra 生长引起水体pH 升高,诱导盐类矿物沉积,沉积矿物对磷的吸附是除磷的重要机制.Spirogyra 除磷符合Langmuir吸附等温线,本实验条件下Spirogyra(湿重)对磷的饱和吸附量(以P计）为3.159 mg/g.Spirogyra 生长引起水的pH 升高,使NH⁺₄-Ｎ 挥发可能是除氮的主要机制.选择适当的Spirogyra 用量和处理时间,处理后的出水氮、磷含量可达到湖泊类景观环境用水的水质标准.Spirogyra良好的除氮、磷特性可能为污水深度处理提供新的技术途径.     

单级自养脱氮工艺氨氮去除途径研究

以SBBR单级自养脱氮系统的污泥为对象,采用不同的人工模拟废水为反应器进水,通过批式试验的方式研究了单级自养脱氮系统内的中间产物及氮素平衡情况,并探讨了氨氮的去除途径.结果表明,以仅含氨氮的人工模拟废水为进水,在未投加有机碳源的条件下,系统内62％的氨氮被转化为NO^-₂、NO^-₃、NH₂ＯH、N₂Ｈ₄、NO、NO₂、N₂Ｏ和N₂等一系列氮化合物,其中N₂占90.07％.单级自养脱氮系统内的氨氮是由多种途径去除的.4.5％的氨氮是在吹脱等物化作用下去除的,不超过3.73％的氨氮是通过传统的硝化反硝化途径去除的,53.77％的氨氮是由自养脱氮途径去除的,自养脱氮反应起主要的脱氮作用,且自养脱氮反应可以通过2条代谢途径来实现.但在足够NO₂存在并且缺氧的条件下,单级自养脱氮系统内的出水氨氮浓度与空白反应器相当,NH⁺₄并没有被亚硝化单胞菌以NO₂为电子受体氧化为NO^-₂和N₂等化合物而得以去除,可能是因为系统内不存在该类型的亚硝化功能菌.     

厌氧-好氧生物滤池处理城市污水试验

研究了生物滤池处理城市污水的性能特点,结果表明:厌氧-好氧生物滤池去除城市污水中的CODCr、SS和NH4+-N等具有较好的效果,当进水CODCr、SS和NH4+-N分别为23、112mg/L和56mg/L时,水力停留时间8h,曝气强度在0·5~0·6L/(m2·s)时,CODCr、SS和NH4+-N的去除率分别在90%、80%和75%以上。     

蛭石氨氮吸附量与起始溶液浓度和介质用量的函数关系

测定了给定pH和温度条件下反应平衡时NH₄Cl溶液中蛭石的氨氮吸附量.结果显示,平衡时蛭石的氨氮吸附量Q_e与溶液起始的氨氮质量浓度C和单位体积溶液的介质用量W的函数关系可用Langmuir方程描述,其等温吸附通式为:Q_e=q_mCW/[q_m(K_w+W)+C].式中,单位介质吸附容量q_m和介质系数K_w是独立于C和W的常数;q_m代表介质对溶质的吸附能力;K_w代表介质与氨氮的亲和力.      

污泥龄对A2/O工艺脱氮除磷效果的影响

污泥龄(SRT)作为活性污泥法设计与运行的参数已显示出比其它参数更加重要。试验以实际生活污水为对象,研究SRT分别为5、10、15、20、25、30d时,系统CODCr、NH4+-N、TN、PO43-P的去除率以及污泥特性的变化,试验期间其它运行参数保持不变。试验结果表明:SRT=15d时系统总体脱氮除磷效果最好,此时CODCr、NH4+-N、TN、PO43-P去除率分别为:93%、98%、81%、82%,并对SRT=15d时系统中氮磷的浓度变化曲线进行分析。     

巢湖十五里河沉积物氮磷形态分布及生物有效性

为了解巢湖十五里河底泥氮磷形态分布规律及生物有效性,在河道上采集7个柱状样,按10 cm厚度分层,共得样品41个.采用化学提取方法,获得氨氮(NH4+-N)、硝酸盐氮(NO3--N)、易交换态磷(Ex-P)、铝结合态磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)、闭蓄态磷(Oc-P)、钙结合态磷(Ca-P)、碎屑磷(De-P)和有机磷(Or-P)等各形态氮磷及总氮(TN)和总磷(TP)含量,进而对各形态氮和磷的空间分布特征及相关性进行分析,并评估氮磷的生物有效性.结果表明,十五里河沉积物中各形态氮磷在纵向和垂直方向上表现出一定的规律性,且主要氮磷形态之间还具有显著的相关性.此外,在0～10、10～20、20～30、30～40、40～50和50～60cm等沉积深度,生物有效性氮(NH4+-N与NO3--N两者之和)占TN的质量分数分别为8.17%、11.88%、7.99%、8.44%、8.97%和20.06%,生物有效性磷(Ex-P、Al-P、Fe-P三者之和)占TP的质量分数分别为50.18%、49.12%、42.41%、34.11%、32.71%和39.55%.     

苏州河网区河道上覆水与底泥中氮素形态分布特征

以苏州河网区河道为研究对象,分布式采集10个采样点,分析水质状况和底泥中氮素形态与含量及其剖面分布,以探讨上覆水和底泥中各形态氮的相关性. 结果表明:上覆水中ρ(总氮),ρ(总磷)及ρ(COD_Cr)均超标,水质呈弱碱性,ρ(硝态氮)(1.10～2.39 mg/L)均高于ρ(铵态氮)(0.30～1.70 mg/L),80%的采样点水质为劣Ⅴ类,水质污染严重,且以氮污染为主;底泥中w(总氮)为2.78～6.30 g/kg,其随沉积深度的增加而减少,说明河道污染负荷有逐年加重的趋势;底泥中w(铵态氮)为37.2～228.0 mg/kg,其随沉积深度的增加而增加,说明铵态氮的沉积量在逐年减少;底泥中w(硝态氮)为13.1～69.4 mg/kg,其在各点的剖面变化趋势不尽相同,这可能与河道水体流动性较大有关. 相关性分析和空间关系分析显示,虽然上覆水中各形态氮含量和底泥表层中各形态氮含量点位对应的关系不显著,但在空间上存在一定的关联性,即由于水体的流动性,使得底泥到上覆水的氮含量高值区有从东向西迁移的趋势.