中国水体硝酸盐氮氧双稳定同位素溯源研究进展

由于人类活动影响,水体硝酸盐(NO-3)污染已经成为世界范围内的环境问题.结合NO-3中δ15N、δ18O双稳定同位素技术、其他环境同位素以及化学分析技术,可以定量评价地表水、地下水、降水中NO-3不同来源贡献率、硝化/反硝化过程,为水体NO-3污染治理提供了有利依据.本文综述了国内外NO-3中δ15N、δ18O分析测试技术、NO-3污染源δ15N、δ18O特征值、应用δ15N、δ18O进行地表水、地下水溯源研究进展.目前,国内已经成功应用离子交换-AgNO3法和细菌反硝化法开展水体NO-3污染来源的同位素示踪研究.综合分析NO-3污染源中δ15N表明,我国粪肥及污水NO-3的δ15N为3‰～17‰,土壤中NO-3的δ15N为3‰～8‰、大气降水中NO-3的δ15N为-9‰～9‰、化肥中NO-3的δ15N为-2‰～4‰,化肥中NH+4的δ15N为-4‰～2‰.对地表水、地下水中的NO-3溯源研究表明,污水、粪肥已经成为我国水体NO-3污染的重要来源,中国的城市污水、农业水产养殖对地表水水体NO-3污染带来了严重的影响.未来应结合长期监测、δ15N和δ18O双同位素技术和水化学分析技术,提高NO-3不同来源的比例、季节动态定量评价水平,为我国水环境管理提供有效依据.     

保护性耕作对后茬冬小麦土壤CO2和N2O排放的影响

为研究保护性耕作对后茬冬小麦土壤CO2和N2O排放的影响,在前茬进行常规耕作(T)、免耕(NT)、免耕+秸秆覆盖(NTS)、常规耕作+秸秆施用(TS)这4种处理,采用静态箱-气相色谱法分析土壤CO2和N2O排放通量.结果表明,保护性耕作没有改变后茬土壤CO2和N2O排放的季节性规律,对冬小麦生物量无明显影响;保护性耕作显著减少了土壤CO2和N2O累积排放量.与T相比,TS、NT、NTS的全生育期土壤CO2累积排放量分别降低了5.95%(P=0.132)、12.94%(P=0.007)和13.91%(P=0.004),土壤N2O累积排放量分别减少了31.23%(P=0.000)、61.29%(P=0.000)和33.08%(P=0.000).本研究表明免耕与秸秆施用能减少后茬作物生长季土壤的CO2和N2O排放量.     

大兴安岭地区岛状林沼泽CH4和N2O排放及其影响因子

沼泽湿地CH₄、N₂O的排放,尤其是高纬度沼泽湿地,对于评估北半球温室气体排放具有重要意义。在2011 年生长季利用野外静态箱-气相色谱法对大兴安岭地区两种典型湿地岛状林沼泽（白桦和兴安落叶松岛状林沼泽）CH₄、N₂O排放通量进行了研究,分析CH₄、N₂O排放通量的季节特征,并探讨温度、水位主控因子对CH₄、N₂O排放通量的影响。结果表明：①生长季白桦（Betula platyphylla）和兴安落叶松（Larix gmelinii）岛状林沼泽CH₄通量除春季白桦岛状林沼泽出现排放峰值外,两样地CH₄都处于弱吸收现象;N₂O排放高峰期分别在初夏、春两季。白桦和兴安落叶松岛状林沼泽CH₄、N₂O 排放通量依次为-60.61、-93.21 μg·m^-2 ·h^-1 和82.92、 45.06 μg·m^-2 ·h^-1。②兴安落叶松岛状林沼泽生长季CH₄、N₂O 排放通量分别与10~40 cm 和 15~40 cm土壤温度呈显著负相关性;而白桦岛状林沼泽CH₄排放通量仅与40 cm土壤温度呈显著负相关,两种类型沼泽均与土壤含水率未呈显著相关性。③白桦和兴安落叶松岛状林沼泽生长季CH₄、N₂O总通量分别为-2.21、-2.74 kg·hm^-2和2.74、0.93 kg·hm^-2;表现为大气CH₄弱吸收的汇,N₂O弱排放的源。     

N掺杂NaTaO_3的低温合成方法及光催化性能研究

以Ta2O5和NaOH为起始原料,三聚氰胺(C3N6H6)为氮源采用改进的高温固相法制备了N掺杂NaTaO3(NaTaO3-xNx)光催化剂,并以亚甲基为目标降解物,在紫外光下研究NaTaO3-xNx的光催化活性。实验结果表明:改进固相法能够在700℃下得到结晶度高、粒径大小均一的N掺杂的NaTaO3,且实验过程中不需要二次研磨,提高了NaTaO3-xNx在紫外光下的吸收活性。光催化活性的大小与N的掺入量有关,样品NaTaO2.961N0.039具有较高的光催化活性。而且,NaTaO3-xNx在光降解过程中非常稳定,500℃煅烧后可重复利用,是一种很有前途的光催化剂。     

繁茂膜海绵间接清除养殖海水中营养盐的研究

以研究清除养殖海水中营养盐的技术方法为目的,借助微藻吸收海水中无机盐的属性和海绵泵入海水从中阻留消化微藻的能力,设计了潮间带海绵间接清除海水中营养盐的方法,即先用小球藻吸收海水中无机N、P营养盐,然后放入海绵用于阻留消化海水中的微藻,接着取出海绵以保持小球藻继续吸收无机N、P营养盐。在灭菌海水和养殖海水的体系(5 L)中,微藻初始密度分别为81×104/mL和77×104/mL、放入海绵的生物量约40 g(鲜重),在保持水体中小球藻密度与接种密度相同水平条件下,海水中无机N、P营养盐浓度分别减少约60%和90%,海绵生物量增加约5%~7%。繁茂膜海绵间接清除海水中无机N、P营养盐的技术方法在封闭海水养殖体系和工厂化海水养殖体系中具有很好的应用前景。     

N、P、Fe、Mn对微小亚历山大藻生长及产毒的影响

本文采用L9(34)正交实验分析了NaNO3-N、KH2PO4-P、FeCl3-Fe和MnCl2-Mn对微小亚历山大藻生长及其麻痹性贝毒产生的影响。结果表明,当培养基中N、P、Fe和Mn含量分别为1 764μmol/L,123.6μmol/L,20μmol/L和2.7μmol/L时,显著促进亚历山大藻的生长。当上述4种因子含量分别为1764μmol/L,123.6μmol/L,30μmol/L和1.8μmol/L时,单位体积的产毒量最高,最高为5.31μmol/L。当4种因子含量分别为2 646μmol/L,123.6μmol/L,30μmol/L和1.8μmol/L时,单位细胞的产毒量最高,最高为190 fmol/cell。     

仪器检出限的测定

因各种原因,仪器检出限并不是固定的,定期检测实验室仪器检出限,能准确地了解仪器的稳定度和操作人员的准确性。     

漓江段地表水体旱季硝酸盐动态变化特征及其来源

2016年9月28日至12月28日期间对漓江段13个断面地表水进行取样,取样频率为半月1次,分析硝酸盐在旱季期间漓江段的时空变化特征,并利用¹⁵ N和¹⁸ O同位素技术分析漓江段硝酸盐的来源.结果表明：①漓江水体中硝酸盐浓度范围为0.46~18.48 mg·L^-1,平均值为6.18 mg·L^-1,对比中国《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）中规定的硝酸盐浓度（10 mg·L^-1）,旱季漓江水体中硝酸盐污染程度处于较低水平.②9~12月期间漓江各断面处硝酸盐浓度呈现缓慢递增趋势,主要受旱季降雨量、径流量及人类活动强度而变化;硝酸盐浓度自漓江上游至下游表现出"增-减-增"的变化趋势,主要是污染物逐段汇入且汇入量不断增加的结果.③旱季漓江水体中硝酸盐的主要来源为土壤有机氮、人畜粪便和污水排放的混合源,主要来源于居民生活污水、人畜粪便等.④为了更好地保护漓江水质,建议加大城市排污管网的建设、修建小型污水处理设施、提高污水处理率及污水排放标准,加强旅游环境管理和环境保护宣传,提高游客环境保护意识.     

Fe3+对同步硝化反硝化过程氮元素迁移转化及N2O释放的影响

采用SBR反应器,研究了不同浓度的Fe3+对同步硝化反硝化(simultaneous nitrification denitrification,SND)过程中氮元素迁移转化去除和N2O释放的影响.结果表明,在同步硝化反硝化过程中,系统中Fe3+浓度为20 mg·L-1时可以提高系统对氮的去除率,而60 mg·L-1的Fe3+则会对其产生抑制效果.并且,高浓度的Fe3+会刺激SND过程中N2O的释放,N2O转化率也有所提高.这主要是因为:1高浓度的Fe3+会导致污泥脱氢酶活性降低,使得NO-2在好氧阶段大量累积;2高浓度的Fe3+减少了SND过程前置厌氧阶段胞内聚合物(polyhydroxybutyrate,PHB)的含量,使得后续反硝化过程碳源减少.Fe3+对SND过程中总磷的去除有促进作用,并且Fe3+浓度越高,总磷去除率越高,这主要是因为Fe3+的存在使系统中发生了化学除磷作用.     

A_2N工艺厌氧释磷与有机物分子量分布变化

以A2N工艺为基础,研究厌氧段DPB污泥释磷与有机物分子量分布变化。试验结果表明：DPB污泥平均释磷效率为0.54mg/gMLSS·h,且释磷效率与COD去除率呈现显著相关性（R=0.92）。在0.45μm~0.08u区段上有机物去除75.10%,而〈1k的有机物由占DOC的24.57%增加到45.92%。相关性分析发现,厌氧释磷过程与0.08u~10w、10w~5w有机物无相关性,与1k~500、500~300、〈300三个区段上的有机物表现出显著相关性,相关系数分别为0.90、0.98、0.99,分子量越小相关性越强。