高盐高碱环境下硝化反硝化过程及N2O产生特征

采用稳定运行在高盐高碱环境厌氧/好氧/缺氧(A_n/O/A)模式下的序批式生物膜反应器(SBBR),考察在不同碳氮比(C/N)条件下,硝化反硝化过程及N_2O产生特征.结果表明,在C/N为5、2和对照组(C/N=0)时,总氮去除率分别为(98. 17±0. 42)%、(65. 78±2. 47)%和(44. 08±0. 27)%; N_2O的产生量分别为(32. 07±2. 03)、(21. 81±0. 85)和(17. 32±0. 95) mg·L~(-1); N_2O转化率(N_2O产生量在去除总氮中的比例)分别为(29. 75±0. 93)%、(30. 04±2. 17)%和(41. 69±0. 80)%.高盐高碱条件下,亚硝酸盐氧化菌(NOB)受到很强的抑制作用,硝化过程基本停留在亚硝酸盐阶段.由于高盐高碱环境对N_2O还原酶活性的抑制,使得异养反硝化过程产生了大量N_2O,随着碳氮比的增大,有更多的碳源用于反硝化过程,因而总氮去除率和N_2O产生量均随之增加.随着碳氮比的增大,N_2O转化率随之降低,这可能是由于异养反硝化过程氮素还原酶对电子的竞争所形成的,碳氮比越高,电子竞争越弱.高通量测序表明:在SBBR中,氨氧化细菌(AOB)被富集,而几乎不存在NOB;优势异养反硝化菌属主要是Thauera、Azoarcus和Gemmobacter.     

ZnIn2S4/g-C3N4光催化降解水中痕量药物卡马西平

本文采用水热合成法制备ZnIn₂S₄/g-C₃N₄复合催化剂应用于水中痕量药物卡马西平（CBZ）的太阳光催化降解,探究实际河水中固体颗粒（SS）,无机盐（IS）和溶解性有机物（DOM）对催化剂活性的影响以及ZnIn₂S₄/g-C₃N₄/浮石负载型催化剂光催化CBZ效果.结果表明,质量比为20：1 ZnIn₂S₄/g-C₃N₄的光催化活性高于ZnIn₂S₄,ZnIn₂S₄与g-C₃N₄异质结构加速了电子-空穴对的分离并抑制其复合、ZnIn₂S₄/g-C₃N₄中孔的增多和比表面积的增加有效提高了催化剂活性.水质参数对催化剂活性的影响顺序为DOM>IS>SS,过滤后河水中CBZ的光催化速率常数比原水提高了13倍;125mg/L催化剂投加量和太阳光照射240min后,100μg/L的CBZ被完全降解.动态试验中CBZ的光催化效率随水流速度的增大而下降;流速5mL/min下循环4次,ZnIn₂S₄/g-C₃N₄/浮石光催化降解与矿化CBZ的效率分别为86.4%和43.9%.     

“塘+湿地”耦合系统净化再生水补给低C/N河湖水体的效能及机制研究

构建了针对再生水补给低C/N河湖水体的"释碳塘-水平潜流人工湿地-沉水植物塘"耦合生态净化系统，以北运河上游沙河水库为研究对象，研究了该耦合系统对主要污染物TN、TP和COD_Cr的净化效能，并采用高通量测序技术解析了各单元微生物群落分布特征.结果表明，耦合生态系统稳定运行后出水中TP、TN和COD_Cr的浓度分别为（0.07±0.03），（1.41±1.06）和（18.51±6.97）mg·L^-1，其中，TP和COD_Cr可稳定达到《我国地表水环境质量标准》（GB3838—2002）地表IV类水（湖库）标准，TN达标率为73%.10月下旬后出水中TN不达标主要是由于温度降低导致反硝化细菌活性降低以及进水中C/N降低导致.本耦合系统可强化沙河水库中氮素的去除，不仅体现在释碳床的加入可补充湿地反硝化所需碳源，且自身的"夹心结构"可在内部实现缺氧环境，有利于反硝化的发生.加入释碳床前后，释碳塘和水平潜流人工湿地对TN的去除率分别由23.1%±27.3%和38.3%±21.6%提高至25.3%±19.4%和47.4%±15.6%.微生物群落分析结果表明，运行过程中释碳床内部微生物优势菌属由嗜氢菌属和淀粉发酵菌属转变为纤维素降解菌属.耦合系统各单元优势菌属差异较大，其中节杆菌属（Arthrobacter）在3个单元均为优势菌属.     

巢湖沉积物中氮与磷赋存形态研究

利用连续提取法研究巢湖沉积物中不同赋存形态P、N的组成和分布特征.结果显示,巢湖沉积物中总P含量为0.111～0.655 g·kg-1,平均0.358 g·kg-1,主要由无机P组成(65%～72%),赋存形态以铁结合态为主;巢湖沉积物中总N含量为0.220～0.922 g·kg-1,平均0.532 g·kg-1,以有机N为主,约占总N的94.7%.有机N含量与有机指数等指标显示,巢湖处于清洁与尚清洁状态.湖泊沉积物中有机质、总N、总P间相关分析表明,湖泊营养物质来源具同一性趋势;有机C/N比值的研究结果显示,有机质主要来源于陆源.     

农业管理措施对N2O排放的影响

结合国内外文献资料,介绍了目前N2O排放的研究现状,详细分析了种植方式、作物类型、肥料施用、水分管理、耕翻等农业管理措施对土壤N2O排放的影响,并对今后的研究重点进行了讨论.     

施N模式与稻草还田对土壤供N量和水稻产量的影响

通过田间试验研究了2 a定位试验后不同施N模式和稻草还田对双季稻作系统土壤供N能力和水稻生产的影响。结果表明:施用N肥显著增加土壤NH4 -N和可矿化N含量,显著提高稻田系统生产力,且随着稻草配合施用,施N效果更加明显。移走稻草情况下N肥增产率为30.3%~31.3%;稻草还田情况下,N2(全年施N量240kg.hm-2)处理N肥增产率为36.7%,1 kg纯N增产谷粒12.1 kg,均显著低于N1、N3(全年施N量180 kg.hm-2)处理,后者增产率为40.4%~41.1%,1 kg纯N增产谷粒17.7~18.0 kg,且N1、N3处理(施N量相同,但各时期施N比例不同)间差异不显著。配施N肥后稻草还田可以提高土壤供N能力,连续处理2 a,土壤可矿化N比移走稻草处理提高32.1%~50.0%。稻草还田时适当配施N肥增产效果明显,N1、N3处理下稻草还田增产率分别达8.7%和8.4%,而N2处理下稻草还田的表观增产效果降低,稻草还田增产率仅为5.1%。年稻草还田量为7 500 kg.hm-2的红壤稻田系统,年适宜配施N量为180 kg.hm-2,各时期施N优化比例为基肥30%,分蘖肥30%,穗肥40%。     

人工湿地脱氮技术研究

对2个不同人工湿地系统进行研究,结果表明:石菖蒲人工湿地和白鹤芋人工湿地对氨氮都有较好的去除效果,其去除率保持在90%左右,而对TN的去除率则较差,只有32%-63%左右.C/N比值是影响人工湿地去除氮的主要因素,实验以7:1-8:1为最佳值;水力负荷是影响人工湿地除氮效果的另外1个关键因素,实验在0.15-0.20 m3/(m2.d)之间时获得较好的处理效果.     

双污泥SBR工艺反硝化除磷脱氮特性及影响因素

以生活污水为处理对象,研究了双污泥A2NSBR工艺反硝化除磷脱氮特性,重点考察了进水C/P和C/N及HRT的影响作用;同时基于DO、ORP和pH的典型变化规律,验证它们作为反硝化除磷过程控制参数的可行性.结果表明,在本试验条件下, P的去除率随着进水C/P的升高整体呈现上升趋势.当进水C/P≥19.39左右时,系统可维持优良的除磷效果;而当进水C/P降至15.36以下时,系统除磷效果呈恶化趋势.另一方面, A2NSBR在低C/N条件下仍可获得相对良好的除磷率,但易导致反硝化脱氮率的下降. C/N的升高增加了聚磷菌厌氧阶段合成PHB的量,继而提高最终的脱氮和除磷效果;但C/N过高将使厌氧段未反应完全的过剩碳源滞留到缺氧段,优先支持反硝化异养菌(ordinary heterotrophic organisms, OHOs)的反硝化反应而减少了缺氧阶段DNPAOs可利用的电子受体数,致使缺氧除磷效果恶化.此外, A2NSBR拥有2套完全独立的SBR,较利于建立以DO、ORP和pH为参数的过程控制体系.     

一株产生低水平量N2O的好氧反硝化菌

在装液量为2.5L发酵罐中对一株高效好氧反硝化菌Delftia tsuruhatensis设计三因素二水平L(423)的正交实验,对其进行N2O控逸最优条件的研究,三个因素分别为碳氮比(COD/N)、溶解氧和pH。结果发现,对该菌株N2O气体影响最大的因素为COD/N,其次为DO和pH值。在最优条件(碳源为柠檬酸三钠、COD/N=15、DO=30%饱和溶解氧、pH=7.5)下,该菌产N2O气体总量为0.20mg,N2O-N产量占TIN去除量的0.04%。     

聚-γ-谷氨酸在环境中降解特性的初步研究

通过液相色谱分析聚-γ-谷氨酸(γ-PGA)在环境水样和土样中的降解率,以及降解产物谷氨酸的生成量,研究γ-PGA在环境中的降解特性。研究表明:γ-PGA在环境水样中的降解较慢,10d后,0.5%γ-PGA在鱼塘水样中仅降解了1.6%,谷氨酸的含量也仅为120mg/kg。γ-PGA在环境土样中降解明显,γ-PGA在土壤中放置20d,仅保存了7.6%,而谷氨酸含量达到了3.2mg/g土样。γ-PGA在灭菌土壤中降解的半衰期是未灭菌土壤的3.7倍,这说明γ-PGA在环境土样中的降解主要是微生物的作用。从土壤中分离的γ-PGA生产菌株B. subtilis CCTCC202048能降解γ-PGA,通过PCR扩增从该菌株中得到了γ-PGA降解酶基因。该研究将为γ-PGA在环境中的使用奠定理论基础。