吸附相反应技术制备微弱光响应的多组分掺杂TiO2催化剂

利用弱光(紫外和可见)激发Ti O2光降解污染物是拓展多相光催化实际应用的关键之一.以吸附相反应技术为基础,利用N掺杂以及共掺杂两种方式制备多组分Ti O2光催化剂,并研究其在弱光下光降解甲基橙的过程.结合紫外可见漫反射光谱、X射线衍射、X射线电子能谱以及光致发光光谱等表征手段,探索焙烧温度、N掺杂量以及共掺杂对催化剂光吸收和可见光响应拓展的影响,进而研究弱光下催化剂活性的变化规律.结果发现,N掺杂可以显著增强催化剂的光吸收,从而显著提升其在弱紫外光下光降解甲基橙催化活性,所有N掺杂催化剂的活性均优于商用P25光催化剂.N掺杂对催化剂的可见光响应拓展作用不大,因而单一N掺杂后大部分催化剂在弱可见光下没有活性,仅5%N掺杂催化剂在900℃热处理后有微弱活性.N和Fe2O3二元耦合形成的共掺杂催化剂中,两者之间的协同作用既增强了复合光催化剂的光吸收,也显著拓展了催化剂的可见光响应,因而得到了在弱可见光下具有良好活性的复合光催化剂.     

Effects of C/N ratio on nitrate removal and floc morphology of autohydrogenotrophic bacteria in a nitrate-containing wastewater treatment process

The effects of C/N ratio of a nitrate-containing wastewater on nitrate removal performed by autohydrogenotrophic bacteria as well as on the morphological parameters of floc such as floc morphology, floc number distribution, mean particle size(MPS), aspect ratio and transparency were examined in this study. The results showed that the nitrate reduction rate increased with increasing C/N ratio from 0.5 to 10 and that the nitrogen removal of up to 95% was found at the C/N ratios of higher than 5(between 0.5–10). Besides, high C/N ratio values reflected a corresponding high nitrite accumulation after 12-hr operation, and a fast decreasing rate of nitrite in the rest of operational time. The final p H values increased with the C/N ratio increasing from 0.5 to 2.5, but decreased with the C/N ratio increasing from2.5 to 10. There were no significant changes in floc morphology with the MPSs ranging from35 to 40 μm. Small and medium-sized flocs were dominant in the sludge suspension, and the number of flocs increased with the increasing C/N ratios. Furthermore, the highest apparent frequency of 10% was observed at aspect ratios of 0.5 and 0.6, while the transparency of flocs changed from 0.1 to 0.7.     

氮肥水平对不同土壤N2O排放的影响

摘要：鉴于N2O排放量占施用氮肥量的比例即N2O排放系数还有很大不确定性,室外盆栽试验于2002~2003年在南京农业大学实施,选取3个供试土壤,各土壤设置对照和低、中、高氮肥水平,全年施尿素量 (以N计) 分别为334 kg/hm2、670 kg/ hm2、1004 kg/hm2。结果表明,水稻生长季,各个土壤的N2O累积排放量与其对照相比的增加量在低、中、高氮肥水平间无明显差异;而小麦生长季,随氮肥施用量增加,各个土壤的N2O累积排放量与其对照相比的增加量在3种氮肥水平之间的差异显著。整个稻麦轮作系统,随氮肥用量的增加明显促进麦田N2O的排放。无论水稻或小麦生长季,对照3个土壤的N2O累积排放量并无显著差异,F土壤（江苏溧水）,G土壤（江苏涟水）和H土壤（江苏农科院）的N2O累积排放量,在水稻生长季分别为168mg/m2、127 mg/m2和146 mg/m2;小麦生长季,分别为134 mg/m2、124 mg/m2和168 mg/m2。在施氮肥后,3个土壤的N2O排放量出现差异,如在中氮水平下,小麦生长季,F土壤、G土壤和H土壤N2O累积排放量分别为976 mg/m2、744 mg/m2和626 mg/m2。稻麦轮作生长季内,在低氮与中氮两个水平下,不同土壤间N2O排放系数存在显著差异。以一个稻麦轮作周期为时间尺度,F土壤,G土壤和H土壤总的N2O排放系数分别为1.1%±0.23%, 0.75%±0.17%和1.01%±0.11%,表明不同土壤对N2O排放系数的影响不同。     

竹基N、P共掺杂活性炭的制备及其镧离子吸附性能

采用磷酸氢二铵为活化剂和N、P源,竹屑为碳源,通过一步热解法制备N、P共掺杂活性炭,并将其用于高效去除水溶液中的La³⁺.分析了活化温度和pH值对La³⁺吸附性能的影响,并通过TG-IR、SEM-EDX、孔隙结构、XPS以及亲水性等探究其活化和吸附机制.结果表明,磷酸氢二铵在高温下容易分解产生氨气和磷酸,对物料起到活化作用,促进活性炭比表面积和孔隙容积的提高;作为N、P源,磷酸氢二铵的添加成功实现了活性炭的N、P共掺杂,而含N、P官能团的引入是提升La³⁺吸附量的关键.其中,石墨氮可以提供La³⁺—π键间的相互作用,C—P＝O和C/P—O—P可通过络合作用和静电作用为吸附La³⁺提供活性位点.La³⁺在N、P共掺杂活性炭上的吸附是吸热和自发的,吸附过程符合Langmuir等温式和二级动力学模型.在活化温度为900℃,pH=6的工艺条件下,N、P共掺杂活性炭的吸附量高达55.18 mg·g^-1,比未掺杂样品高2.53倍,并且其在La³⁺/Na⁺和La³⁺/Ca²⁺共存体系中对La³⁺的吸附选择性分别达到93.49%和82.49%,经过5次连续的吸附-解吸循环实验去除效率仍高于54%.     

秸秆还田对外源氮在土壤中转化及其微生物响应的影响

秸秆还田是农业生产上提高土壤肥力的重要措施,而秸秆中较高的碳氮比,使秸秆碳的利用率较低,温室气体排放较高,因此配施无机氮磷肥能够调控土壤中元素计量比,增加微生物活性和元素利用率,促进土壤肥力提升.本研究选择在模拟秸秆还田条件下,添加¹⁵ N标记的无机氮肥,研究不同养分肥料添加对土壤中外源氮转化与分配的影响,以及微生物响应特征.结果表明,秸秆添加增加了土壤和土壤溶液中铵态氮和总氮含量;秸秆与无机氮肥配施条件下,土壤中¹⁵ N-TN在100 d培养时期内基本保持在28~33 μg,¹⁵ N-NH₄⁺在前30 d培养时期内逐渐增加,而后逐渐降低;施P增加了土壤中¹⁵ N-TN和¹⁵ N-NH₄⁺的含量,却使土壤溶液中¹⁵ N量降低了28%.无机氮肥在土壤中的分配表明,¹⁵ N在土壤中的比例基本保持在52%~61%,磷肥的添加使¹⁵ N在土壤中的分配比例最大提高了16.5%,而土壤溶液中¹⁵ N的比例由第5 d的36%降低至100 d时30%,使外源¹⁵ N损失量减少了1.2倍.秸秆添加促进了微生物活性,显著提高了土壤MBN的量;而无机肥料的添加进一步促进了土壤微生物的活性,100 d培养实验后,秸秆与无机氮、磷肥同时添加使MBN增加到对照处理的2.0和2.2倍.磷肥添加促进了微生物对¹⁵ N的利用,使¹⁵ N-微生物生物量氮（¹⁵ N-MBN）的量比添加秸秆和氮肥处理的提高了1.5倍.对土壤氮转化酶活性（β-1,4-N-乙酰葡糖氨糖苷酶,NAG）的研究结果表明,氮肥降低了土壤酶活性和底物亲和性,而氮磷肥同时添加时,酶活性较单加秸秆处理提高了48.1%.本研究可为深入了解稻田土壤生态系统氮循环、实现农田土壤肥力提升和温室气体减排提供理论依据.     

进水C/N对SNEDPR系统脱氮除磷的影响

为了解同步硝化内源反硝化系统(SNEDPR)脱氮除磷性能,采用延时厌氧(180 min)/低氧(溶解氧0. 5～2. 0 mg·L~(-1))运行的SBR反应器,以人工配置的模拟废水为处理对象,先采用恒定进水C/N(为10),以实现SNEDPR的启动和聚磷菌(PAOs)的富集培养,再调控进水C/N值(分别为10、7. 5、5和2. 5),考察不同C/N对系统的脱氮除磷性能的影响.结果表明,当进水C/N为10,可实现SNEDPR的启动与深度脱氮除磷,出水PO3-4-P和总氮(TN)浓度分别平均为0. 1 mg·L~(-1)和8. 1mg·L~(-1),PO3-4-P去除率、TN去除率和SNED率平均值分别为99. 79%、89. 38%和58. 0%.当进水C/N由5提高至10时,系统维持良好的脱氮除磷性能,释磷量(PRA)和SNED率分别由16. 0 mg·L~(-1)和48. 0%提高至24. 4 mg·L~(-1)和69. 2%;当C/N为10时,TN和PO3-4-P去除率最高达94. 5%和100%;当C/N为2. 5时,系统失去脱氮、除磷性能,PRA和SNED率仅为1. 36 mg·L~(-1)和10%.在系统稳定运行阶段(C/N为10、7. 5和5),SNED率达85. 9%,出水NH_4~+-N、NO-x-N和PO3-4-P浓度平均为0、8. 1和0. 1 mg·L~(-1).     

太湖流域稻田不同氮肥管理模式下的氮素平衡特征及环境效应评价

研究了不同氮肥管理模式下的稻田氮素平衡特征和环境效应.在太湖主要入湖河流直湖港下游开展了农户常规施肥处理、缓控释肥处理、有机无机肥配施处理、按需施肥处理以及化肥减量优化处理5种氮肥管理模式的田间小区试验,实测了稻季的径流和淋洗氮损失,估算了氨挥发和N₂O等气体损失,分析了不同氮肥处理下的环境排放量和氮素平衡特征.与农户常规施肥处理相比,其他处理在减少氮肥总投入量20%～40%的情况下产量与农户对照基本持平,氮肥利用率提高了14.5%～44%.不同氮肥管理模式下,缓控释肥处理和按需施肥处理的氮环境排放量最低,比农户施肥处理分别降低了52.8%和45.4%.在等氮量投入下,有机无机配施处理比纯化肥处理减少了环境氮排放量.农户施肥处理存在着明显的氮盈余,增加了麦季氮流失的风险,按需施肥处理略微出现氮亏缺,在一定程度上减少了麦季氮流失风险.新型缓控释肥处理和按需施肥处理能在不降低产量和效益的情况下,提高氮肥利用率,减少环境排放量,是值得在太湖流域推广的经济环保氮肥管理模式.     

大型垃圾填埋场渗滤水氨氮衰减规律

大型试验场 ((30 0 0× 4)m3 )中填入 10 80 0t垃圾 ,对试验场渗滤液氨氮质量浓度进行长达 3 5年的测定 (1— 2周测定一次 ) ,建立了填埋场渗滤液NH3 N质量浓度随时间变化的数学模型 ,并利用模型预测了上海老港填埋场渗滤液NH3 N质量浓度通过自然衰减达到排放标准所需时间 ,同时提出填埋场的规划和设计可以由传统的渗滤液及时外排处理式转变为不及时外排 ,使其在填埋场内NH3 N质量浓度大幅度自然衰减后抽出处理 ,这样可以大量节省费用 ,简化操作工艺 .     

Nitric oxide and nitrous oxide emission from Hungarian forest soils; linked with atmospheric N-deposition

Studies of forest nitrogen (N) budgets generally measure inputs from the atmosphere in wet and dry deposition and outputs via hydrologic export. Although denitrification has been shown to be important in many wetland ecosystems, emission of N oxides from forest soils is an important, and often overlooked, component of an ecosystem N budget. During 1 year (2002–03), emissions of nitric oxide (NO) and nitrous oxide (N₂O) were measured from Sessile oak and Norway spruce forest soils in northeast Hungary. Accumulation in small static chambers followed by gas chromatography-mass spectrometry detection was used for the estimation of N₂O emission flux. Because there are rapid chemical reactions of NO and ozone, small dynamic chambers were used for in situ NO flux measurements. Average soil emissions of NO were 1.2 and 2.1 μg N m⁻² h⁻¹, and for N₂O were 15 and 20 μg N m⁻² h⁻¹, for spruce and oak soils, respectively. Due to the relatively high soil water content, and low C/N ratio in soil, denitrification processes dominate, resulting in an order of magnitude greater N₂O emission rate compared to NO. The previously determined N balance between the atmosphere and the forest ecosystem was re-calculated using these soil emission figures. The total (dry+wet) atmospheric N-deposition to the soil was 1.42 and 1.59 g N m⁻² yr⁻¹ for spruce and oak, respectively, while the soil emissions are 0.14 and 0.20 g N m⁻² yr⁻¹. Thus, about 10–13% of N compounds deposited to the soil, mostly as and , were transformed in the soil and emitted back to the atmosphere, mostly as greenhouse gas (N₂O).     

鄱阳湖沙山植物叶片与土壤C∶N、C∶P沿沙化梯度分布特征

在鄱阳湖多宝沙山沿沙化梯度测定了17种常见植物叶片及土壤有机碳(C)、全氮(N)、全磷(P)含量,以阐明沙山常见植物种与土壤C〖DK〗∶N、C〖DK〗∶P分布特征及对沙化的响应,为沙山植被恢复提供基础数据。结果表明：（1）植物叶片C〖DK〗∶N、C〖DK〗∶P分布范围为185～1273、1698～5071,平均值分别为431、3418;土壤0～10、10～30、30～50 cm层C〖DK〗∶N变化范围分别为98～463、24～465和37～450; 相应土层C〖DK〗∶P范围分别为198～759、30～905和47～765。（2）植物C〖DK〗∶N、C〖DK〗∶P对沙化的响应模式一致,均表现出在重度沙化区数值最小;土壤C〖DK〗∶N随沙化程度增加表现出降低趋势,而C〖DK〗∶P则表现出增加趋势,二者对沙化的响应不一致。（3）植物C〖DK〗∶N、C〖DK〗∶P变化主要取决于叶片的N、P含量;土壤C〖DK〗∶N的变化受控于土壤N含量;C〖DK〗∶P变化则决定于土壤有机C含量