皖江城市带农田生态系统碳排放动态研究

基于化肥、农药、农膜、农业灌溉、农地翻耕、农机运用、农作物收割后残留根系分解 7个主要碳源,测算皖江城市带1991~2010年农业碳排放量。结果表明：研究区农业碳排放总量从1991年的273万t增加到2010年的535万t,年均增长率为1035%,同时2010年其排放量约占安徽省碳总排放量的443%。1991~2010年研究区人均农业碳排放年均增幅26%,农业碳排放密度年均增幅584%,碳排放强度年均降幅3769 t/亿元。研究区农业碳排放以农作物收割后残留根系分解为主(占总排放量的5987% ),且化肥碳排放比重年均增长最快达1618%。各市农业碳排放量六安最大,安庆较大,铜陵最小,其中平均增幅最大为六安298万t/a,最小为铜陵009万t/a;碳排放强度最大为六安,较大为滁州,最小为铜陵,平均降幅最大为滁州64774 t/（亿元·a）,最小为铜陵19760 t/（亿元·a）;人均农业碳排放量最大为滁州,最小为铜陵,人均增加量最大为六安460 kg/a,最小为合肥039 kg/a;碳排放密度年均增幅最大为芜湖836%,最小为马鞍山345%。最后根据该区农业碳源的构成特点和动态特征,为其降低农业碳排放提出一些建议     

固相碳源的制备及其释放能力探究

碳源作为反硝化过程的电子供体,是影响反硝化过程的重要因素.通常每去除1mg的N需要消耗6～8mg的COD.由于人工湿地的碳源主要来源于进水,但是进水中溶解有机碳浓度较低,且大多为难溶有机碳,故考虑添加外来碳源作为反硝化过程的电子供体.出于对水力停留时间和去除率的考虑,决定采用固相碳源.通过比较常用的碳源不同配比和聚乙烯...     

聚己内酯与聚羟基丁酸戊酸酯的脱氮性能对比

以可生物降解聚合物聚己内酯(PCL)和聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)作为反硝化缓释碳源和微生物载体,利用清水释碳和批式反硝化试验选出适用于再生水反硝化深度脱氮生物滤池的可生物降解碳源滤料,通过比较与分析碳源滤料的表面形态及物质特性和附着微生物的群落特征揭示其性能优越的原因.结果表明,PHBV反硝化启动时间短,反硝化速率高,剩余有机物浓度低,相比PCL具有更稳定持续的反硝化效果.原因是其表面粗糙,且含有大量C—O和CO等亲水性基团,易于微生物附着和降解利用;其表面附着的微生物种类多样,其中发硫菌属(Thiothrix)、假单胞属(Pseudomonas)、菌胶团属(Zoogloea)、黄杆菌属(Flavobacterium)和脱氯菌属(Dechloromonas)等优势菌属均具有异养反硝化功能.因此,PHBV更适合作为再生水反硝化深度脱氮生物滤池的碳源滤料.     

“蜡烛”型过硫酸盐缓释材料释放行为与机制

选取石蜡(PW)为基质材料,通过融化注模冷凝法制备多规格“蜡烛”型过硫酸盐缓释材料(PS@PW),通过静态释放批实验评估了PS的释放特征.结果表明,PS与PW的质量比对PS释放性能影响较大,PS:PW≤1:1时,反应20d后PS释放率低于30%,PS:PW>1:1时PS释放率高于80%.PS@PW中PS与PW质量比相同时,直径越大,PS释放时间越长,但PS最大释放率有所降低.PS:PW=2:1、h=70mm、D=22mm的PS@PW最长释放时间为36d,PS释放率为92%.采用Bhasker和Rigter-Peppas模型拟合了PS@PW释放PS过程,结合SEM表征,确定PS@PW中PS的释放机制分为表面PS溶解及内部PS扩散两个阶段.研究成果为探究PS@PW在有机污染场地原位氧化应用提供理论基础.     

长期施肥下水稻根际和非根际土壤微生物碳源利用特征

以红壤丘陵区典型稻田长期定位施肥试验土壤为研究对象,选取不施肥(CK)、化肥(NPK)、秸秆还田+化肥(NPKS)、30%有机肥+化肥(LOM)和60%有机肥+化肥(HOM)这5种处理,研究长期不同施肥条件下水稻根际和非根际土壤微生物碳源利用特征.基于~(18)O-H_2O示踪的结果表明,土壤微生物量碳(MBC)和微生物生长速率(CGrowth)均以HOM处理最高,CK处理最低.根际土中,土壤微生物基础呼吸速率以HOM最高,CK和NPK最低;微生物碳源利用效率(CUE)以NPK最高,LOM和HOM最低.非根际土中,不同施肥处理的基础呼吸速率和CUE均无显著差异. MicroResp~(TM)结果显示,非根际土中微生物对外源碳源代谢能力高于根际土.施用有机物料(秸秆或有机肥)均能提高微生物对羧酸类、氨基酸、碳水化合物的代谢速率,且土壤微生物利用羧酸类碳源的活性最高,其次为氨基酸类和碳水化合物类碳源,对复杂化合物的代谢速率较低. RDA分析表明,微生物对不同碳源代谢情况的聚类总体以根际土与非根际土分开,CK与施肥处理分开,且NPK与NPKS相对聚集,LOM与HOM相对聚集,NPK、NPKS与LOM、HOM分开,即不同施肥处理显著改变土壤微生物对外源碳源代谢特征.结果表明,施肥未改变微生物CUE和基础呼吸速率,但有外源碳源输入(如根系分泌物)的情况下,施用有机物料增加基础呼吸、降低CUE.     

兼氧条件下厨余垃圾发酵液作碳源的反硝化性能

在兼氧条件下,利用厨余垃圾厌氧发酵液调节反硝化系统的碳氮比（COD/TN,C/N）,并考察了其脱氮性能.结果表明,不同C/N条件下,反应系统均未出现有机物的积累,但高C/N条件下的亚硝酸盐最大积累浓度和积累速率高于低C/N;随着进水C/N的增大,反应整体脱氮率和反硝化速率不断增大,当C/N为13时,反硝化速率达到了最大值,为9.79mg/（gVSS·h）,其脱氮率超过95%;相同C/N条件下,反硝化速率和最大亚硝酸盐积累浓度均与进水硝酸盐浓度成正比.此外,实验结果表明,兼氧条件下的反硝化过程虽不易出现COD残留,但去除单位氮所需的有机物更多,且整体反硝化速率以及亚硝酸盐还原速率均低于厌氧条件.     

过硫酸钠缓释胶囊反应带修复苯胺污染地下水

针对有机污染地下水原位化学氧化修复中普遍存在的氧化剂过量使用、污染物反弹和二次污染问题,以苯胺（AN）为特征污染物,以活化过硫酸盐为氧化剂,采用硬脂酸为胶结剂,制备过硫酸钠（PS）和硫酸亚铁（FeSO₄）缓释胶囊,构建基于PS和FeSO₄缓释胶囊的可渗透反应屏障（PS-FeSO₄-PRB）,考查了缓释胶囊组分、地下水流速对PRB中活性物质释放和AN去除的影响.结果表明,当缓释胶囊中活性物质/硬脂酸为1/2,地下水流速为0.1mL/min时,48h后PRB中PS和Fe²⁺累计释放率分别为43.18%和14.98%.当PRB中FeSO₄/PS为1/9时,AN累计去除率达到95.37%,TOC累计去除率为57.07%.采用砂柱模拟AN污染地下水,比较了直接注射PS和FeSO₄与PS-FeSO₄-PRB两种处理方式的修复性能,4d内两者的AN累计去除率分别为35.22%和69.74%,TOC累计去除率分别为15.83%与14.88%.PS-FeSO₄-PRB修复效果明显高于直接注射处理.GC/MS分析表明,处理后产生了对苯醌、偶氮苯以及长链烷烃等产物,导致AN矿化率不高.pH值和Eh连续记录结果表明,PS-FeSO₄-PRB处理能够保持反应体系氧化还原电位和酸碱性的相对稳定.相比直接注射氧化剂,基于PS和FeSO₄-缓释胶囊的PRB处理中地下水的急性毒性更低,二次污染风险更小.     

人工湿地基质微生物群落的碳源代谢特性

利用Biolog微平板技术研究了水平潜流人工湿地基质微生物群落结构及代谢特性,结果表明,供试人工湿地基质微生物群落的碳源代谢能力,床体上层高于床体下层,前部高于后部.在实验期内,前部上层样点平均色度变化(AWCD)值增长速率较前部下层、后部上层及后部下层分别高出83.3%、15.8%和57.1%.主成分分析(PCA)结果表明,不同部位的基质微生物群落具有不同的群落结构和代谢特征,其对不同碳源的利用能力也存在显著性差异(P<0.05),前部上层基质微生物利用率较高的碳源为糖类和氨基酸,而前部下层对聚合物和羧酸的代谢程度最高.功能多样性指标分析表明,基质上层微生物群落丰度、均匀性和多样性指标均高于下层,前部下层微生物群落的均匀性指数显著低于其他取样点,存在较强的优势种;后部下层的丰度指数则明显低于其他采样部位.     

地下水有氧反硝化的固态有机碳源选择研究

目前生物反硝化多采用液态有机碳源,如甲醇、乙醇等,而对富含有机碳的固态有机碳源研究较少.选取4种农业废弃物:麦杆、稻草、木屑、稻壳作为反硝化细菌的碳源,以菜园土和白蚁侵蚀过的木条为接种物的有氧条件下,研究了含100 mg·L-1 NO3-废水的氮去除情况.研究结果表明充填麦杆和稻草的反应具有较好的反硝化效果,且最终无NO2-的积累;反应过程中无NH4 的产生;pH值随反硝化进行而略有升高,随反硝化结束而趋于定值.因此,麦杆和稻草可作为进一步反应的固态有机碳源.     

信号分子对类球红细菌(Rhodobacter sphaeroides)碳源利用的影响

类球红细菌拥有cer群体感应系统.它既有细胞间信息传递的功能,也对碳源利用进行调节.为调查自诱导物对碳源利用的影响,在仅少量EDTA作唯一能源物的培养基中加入N-(tetradecanoyl)-DL-homoserine lactone,通过测定活菌数变化观察这种类球红细菌自诱导物的结构类似物对碳源利用的影响.然后利用Biolog-GN鉴定板,在加入外源信号分子和对照的条件下,研究了类球红细菌正常培养与饥饿培养下对95种单一碳源的不同利用情况.结果表明,在存在信号分子的饥饿情况下,细菌能更好的利用EDTA维持活菌数量.当培养到6h的时候,加入信号分子培养的鉴定板中,正常培养情况下细菌对碳源的利用丰富度指数最高;而在饥饿培养情况下细菌能利用更多种类的碳源.