Effects and mechanism of freeze-thawing cycles on the soil N2O fluxes in the temperate semi-arid steppe

High nitrous oxide(N2O) emissions during freeze-thawing period(FTP) have been observed in many different ecosystems. However, the knowledge about the dynamic of soil N_2O emissions and its main driving mechanism during the freeze-thawing processes in grassland ecosystem is still limited. An in-situ experiment was conducted during the FTP on the sites with 0 and 15% surplus of the average rainfall and two levels of N addition(0,10 g N/(m~2·year)) during growing season(marked as W0N0, W15N0, W0N10, W15N10, respectively) to explore the effects of water and N background on soil N_2O emissions during FTPs and the relationship between soil N_2O emissions and environmental factors. The results indicated that water and N treatments conducted during growing season did not show significant effect on the N_2O effluxes of FTP, but the soil mineral N contents of W0N10 treatment were significantly higher than those of W0N0, W15N0, W15N10treatments(p 0.05). The soil PLFA concentrations of microbial groups monitored during 2015 spring freeze-thawing period(2015S-FTP) were lower than those during winter freeze-thawing period of 2014(2014W-FTP), while cumulative soil N_2O emissions of 2015S-FTP were higher than those of 2014W-FTP. The correlations between soil N_2O effluxes and most of the measured environmental factors were insignificant, multiple stepwise regression analysis indicated that the soil temperature, soil NH_4~+-N content and air temperature were the major environmental factors which significantly influenced the N_2O effluxes during 2014W-FTP, and air temperature and soil water content were the significant influencing factors during 2015S-FTP.     

三江平原沼泽湿地N2O浓度与排放特征初步研究

2001年8月到9月在三江平原沼泽湿地进行N₂O的原位静态箱观测.结果发现近地气层N₂O平均浓度为281.7×10^-9m³/m³,低于大气背景浓度,说明沼泽湿地可能是人类目前了解较少但很重要的N₂O汇.选取积水状况和地表植被不同的毛果苔草沼泽、小叶章湿草甸(Ⅰ,Ⅱ)以及作为对照的小麦休耕地进行观测,发现4个地点的N₂O排放日变化形式不完全相同,除小麦田全天持续排放N₂O外,其余各点一天当中均出现排放与吸收交替出现的情况.温度是影响排放模式的主要因素.观测期内毛果苔草沼泽、小叶章湿草甸(Ⅰ,Ⅱ)和小麦休耕地N₂O的平均排放强度分别为0.22μg/(m²·h),1.75μg/(m²·h),1.31μg/(m²·h)和4.86μg/(m²·h).氧化还原电位是决定沼泽湿地N₂O排放特征的关键因子,地表积水情况和土壤水分状况则是影响N₂O排放的另一重要因素.     

自由基与非平衡等离子体脱硝技术的研究进展

探讨了自由基与非平衡等离子体脱硝过程中自由基的产生机制及反应过程;综述了氨气、湿空气、碳氢化合物3种自由基源物质的脱硝反应机理,分析了自由基源物质对脱硝反应产物及脱硝效果的影响;指出了提高自由基源物质的转化利用率、降低脱硝反应的能耗、完善自由基在NOx转化过程中的作用机理是今后自由基与非平衡等离子体脱硝技术研究的方向。     

负载IB族金属海泡石吸附NO性能的研究

采用浸渍法制备了负载IB族元素的系列金属基海泡石,用气相色谱等手段对制得的金属基海泡石对NO的吸附性能进行研究,并且对灼烧温度、金属负载量、分散度和压力等影响因素进行了讨论。实验结果表明,经过酸改性、负载金属后的海泡石对NO的吸附能力比原矿有很大的提高;选择出Cu/海泡石的最佳灼烧温度为300℃,最佳Cu负载量为5％;并证明在实验条件下Cu/海泡石上的NO吸附符合经验吸附等温式。     

TiO2光催化氧化脱除模拟烟气中的NOx

采用P25纳米TiO2为催化剂,对NOx浓度360 mg/m3的模拟烟气进行了光催化氧化实验研究,以期为此种方法在电厂烟气脱硝方面的应用提供依据。经SEM、XRD等表征手段,探讨了催化剂晶型尺寸对光催化的作用。实验考察了光催化反应过程规律以及负载量、光照度、NO初始浓度、O2含量、相对湿度和停留时间对光催化氧化效率的影响。结果表明,光催化反应是瞬态到稳态的过程,其催化效率与上述影响因子有密切关系。实验最优条件下NOx的脱除率为46%,但只需适当提高氧化效能,便能达到理想的效果。     

水合氧化铁改性竹炭去除水中磺胺甲噁唑

研究了水合氧化铁(HFO)改性竹炭对水中磺胺甲噁唑的去除效果,考察了磺胺甲噁唑初始浓度与初始pH对去除效果的影响,并对去除过程中磺胺甲噁唑及其产物的发光细菌的急性毒性进行了评价。实验结果表明,采用X射线光电子能谱(XPS)及红外光谱(FTIR)对改性竹炭进行表征确定水合氧化铁负载改性的方法是可行的,改性竹炭能显著提高竹炭对水中磺胺甲噁唑的去除效果,在磺胺甲噁唑20、40和80 mg/L 3个初始浓度条件下,在HFO改性竹炭反应体系中,其反应速率常数为原竹炭的19.0~32.2倍;改性竹炭对水中磺胺甲噁唑的去除过程符合准一级动力学,反应速率常数随初始浓度的升高而减小,反应速率常数随pH的变化规律为pH 8>pH 4>pH 1,表明水中磺胺甲噁唑以阴离子形态存在时更易于去除;改性竹炭去除磺胺甲噁唑的过程中有反应产物生成,发光细菌毒性测定结果表明,反应体系的发光抑制率从反应起始时的96.1%下降到了84.2%(144 h),说明采用HFO改性竹炭去除磺胺甲噁唑有利于减弱反应体系的毒性。     

改性二氧化钛纳米管对水体中磷的吸附

利用硝酸铁对二氧化钛纳米管进行改性,并研究了改性二氧化钛纳米管对水中磷的吸附能力及吸附特征。结果表明,通过对二氧化钛纳米管的改性,提高了其对水中磷的吸附能力,磷去除率随着改性二氧化钛纳米管投加量的增加而提高,原水pH值对磷去除率影响不大;温度升高,磷去除率有所提高。进一步研究表明,改性二氧化钛纳米管对磷的吸附是一个快速吸附过程并可用准二级动力学模型进行很好的描述;热力学研究表明,改性二氧化钛纳米管对磷的吸附符合Freundlich等温吸附模型,ΔG0H0>0说明吸附反应是自发的吸热反应。     

NO对厌氧氨氧化反应的影响

通过在厌氧氨氧化塔式生物滤池内通入不同浓度的NO气体,探究NO对厌氧氨氧化反应的影响。当NO进气浓度升高至4 018 mg·m-3,NO2--N进水浓度降低至20 mg·L-1时,NO-N在电子受体中的比例升高至78.8%,NO去除速率最高达165.8 mg·d-1,证明厌氧氨氧化菌可以利用NO-N为电子受体进行厌氧氨氧化反应脱除NO。在这一过程中,TN去除负荷与不通入NO时相比下降了74.3%,NO3--N生成∶NH4+-N消耗比从0.26下降至0.13。当NO进气浓度升高至8 036 mg·m-3时,NO对厌氧氨氧化菌产生了抑制,TN去除负荷和NO消耗速率分别下降了47.1%和69.6%,同时NO2--N在电子受体中的比例升高至56.9%。实验证明,提高NO2--N进水浓度能降低高浓度NO对厌氧氨氧化菌的抑制性。     

锰氧化物八面体分子筛活化过一硫酸氢盐降解酸性橙7

采用无溶剂法制备了氧化锰八面体分子筛（OMS-2）,通过XRD、FT-IR、SEM、TEM及N2吸附-脱附等温线等对其结构进行了表征,并以典型难降解偶氮染料酸性橙7（AO7）为目标污染物,考察了OMS-2活化过一硫酸氢盐（PMS）降解AO7的性能。研究结果发现,无溶剂法制备的OMS-2呈纳米棒状,为典型的锰钾矿型结构,比表面积达到129 m2·g-1,平均粒径10.5 nm左右。OMS-2催化剂能够高效催化PMS产生活性自由基降解偶氮染料,反应10 min内可使AO7几乎完全脱色,重复使用10次均能保持较高的催化稳定性;脱色降解后染料分子中的共轭体系和芳香环结构被破坏。     

改性沸石对水中微量汞的吸附性能

为了更好的去除水体中微量汞,研究了采用二氧化锰和壳聚糖对天然斜发沸石进行改性,着重考察了pH、温度、离子强度、Hg2+初始浓度和时间对改性前后沸石吸附Hg2+的影响,并研究了其吸附机理。结果表明,改性沸石受pH、温度和离子强度影响较小,在pH、温度、离子强度和初始浓度为6、25℃、0.05 mol·L-1和50 μg·L-1时,二氧化锰+壳聚糖改性沸石（ZCM）对Hg2+的去除率高达99%,符合国家饮用水标准,并且二氧化锰+壳聚糖改性沸石（ZCM）具有更好的解吸再生性。3种沸石均较好的符合Langmuir等温吸附模型和假二级动力学模型,其中改性沸石对汞的吸附主要为离子交换和表面官能团的络合作用,二氧化锰+壳聚糖改性沸石（ZCM）和壳聚糖改性沸石（ZC）饱和吸附量由1.43 mg·g-1提高到5和3.3 mg·g-1,吸附平衡时间由10 h减少至1和4 h,为治理汞微污染地表水提供一定的理论支持。