N2O and NH3 emissions from a bioreactor landfill operated under limited aerobic degradation conditions

The combination of leachate recirculation and aeration to landfill may be an efficient way for in-situ nitrogen removal. However, nitrogenous substances contained in the landfill layer are concomitantly transformed into N2O and NH3, leading to increased emissions into the atmosphere. In the present study, the emissions of N2O and NH3 were measured under conditions of fresh or partially stabilized refuse with or without leachate recirculation or intermittent aeration. The results showed that the largest N2O emission (12.4 mg-N/L of the column) was observed in the aerated column loaded with partially stabilized refuse and recycled with the leachate of low C/N ratio; while less than 0.33 mg-N/L of the column was produced in the other columns. N2O production was positively correlated with the prolonged aerobic time and negatively related with the C/N ratio in the recycled leachate. NH3 volatilization increased with enhanced gas flow and concentration of free ammonia in the leachate, and the highest cumulative volatilization quantity was 1.7 mg-N/L of the column.     

长江河口九段沙中沙互花米草湿地植物-土壤间营养元素含量灰色关联分析

于2005年5—12月,采用GPS定位,逐月对长江河口九段沙中沙的互花米草(Spartina alterniflora)湿地植物样品与土壤样品进行采集,分析植物与土壤中的w(N),w(P)和w(K)并研究其动态变化.利用灰色关联分析方法,对湿地植物与土壤中w(N),w(P)和w(K)的时空分布进行了研究,旨在探明互花米草生长过程中对不同深度土壤营养元素与不同种类营养元素的吸收程度.结果表明,灰色关联分析是湿地生态系统植物与土壤营养元素动态关系研究的行之有效的方法.互花米草的生长与上层土壤(0～≤15 cm)中的w(N)、中层土壤(15～≤40 cm)中的w(K)和下层土壤(40～60 cm)中的w(P)关联密切.互花米草与上层、中层和下层土壤中营养元素的关联序分别为N>P>K,N>K>P和P>N>K.在互花米草整个生长过程中,初期植物-土壤间营养元素的关联较小;旺盛生长期,植物-土壤间N和P元素的关联度大,K元素的关联度小;生长末期,植物-土壤间K元素关联度增强.     

我国西南地区氮饱和马尾松林土壤和植物15N自然丰度对长期氮施加的响应

我国快速增长的氮沉降可能造成森林生态系统的氮饱和,进而导致一系列严重的环境后果.为了深入研究氮沉降对我国森林生态系统的影响,进而评价和预测森林生态系统的氮状态,本研究选取我国西南地区典型的马尾松林生态系统,对土壤和植物的15N自然丰度(δ15N)进行了测定,探讨用15N富集因子(εp/s)作为氮状态指标的可行性.对该马尾松林连续7 a施加NH4NO3或Na NO3的控制实验结果表明,长期的高氮输入显著增加了土壤和植物的δ15N.同时,该生态系统对不同形态的氮输入有不同的响应,即在NH+4沉降下δ15N显著高于NO-3沉降下的值.15N富集因子与氮沉降量、净硝化速率和淋溶量均呈显著的正相关关系,特别是本研究与之前研究的所有马尾松林的15N富集因子与氮沉降量之间线性相关,表明15N富集因子可用来表征氮状态.由于在相同氮沉降的情况下,NH+4的效应强于NO-3,建议我国在未来控制氮氧化物排放的同时也应当重视氨的排放控制.     

地膜覆盖和施氮对菜地N2O排放的影响

为了探讨地膜覆盖和不同施氮处理对菜地N_2O排放的影响,以位于西南大学农业部重庆紫色土生态环境重点野外科学观测试验站内辣椒-萝卜轮作菜地为研究对象,采用静态暗箱/气相色谱法,进行为期2 a的田间原位观测.试验设置8个处理,分别为对照常规(NN0)、对照覆膜(FN0),低N常规(NN1)、低N覆膜(FN1),中N常规(NN2)、中N覆膜(FN2),高N常规(NN3)、高N覆膜(FN3),研究地膜覆盖和施氮对菜地N_2O的排放特征和影响因素.结果表明,覆膜与常规两种种植方式对于菜地N_2O的排放体现出明显差异,表现为辣椒季常规显著大于覆膜(P 0. 05),萝卜季为覆膜显著大于常规(P 0. 05). 2014年5月至2016年4月观测期间,覆膜种植下无氮、低氮、中氮和高氮菜地N_2O年均累积排放量分别为244. 91、730. 49、903. 32和1 867. 45 mg·m-2,常规种植下N_2O年均累积排放量为221. 48、840. 33、1 256. 50和1 469. 67 mg·m-2.不同施氮梯度对于菜地N_2O的排放呈现为随施氮量增加N_2O的排放随之增加.通过计算N_2O排放系数可知,覆膜可以一定程度上降低辣椒季N_2O的排放系数,而萝卜季则没有明显规律. 2014年5月至2015年4月,辣椒季常规和覆膜种植下均为低氮菜地的N_2O排放系数最高,在萝卜季则显示为高氮排放系数最高; 2015年5月至2016年4月,则显示辣椒季为高氮菜地N_2O排放系数最高,而萝卜季低氮菜地最高. N_2O的排放通量和土壤氮素含量以及土壤温度呈显著相关关系,而地膜覆盖可一定程度地增加土壤中氮素的含量,进而影响菜地N_2O的排放通量.     

中亚热带森林土壤N2O消耗潜势及其控制因素研究

为了量化森林土壤N_2O消耗潜势并探讨其可能控制因素,选取中亚热带4种典型森林(建瓯的杉木人工林、罗浮栲天然林、米槠林及武夷山的米槠林)植被覆盖下的土壤,设置8个处理(预处理、基线处理、添加葡萄糖处理、添加NO~-_3处理、非淋洗处理、不添加N_2O处理、添加N_2O好气鲜土处理、不添加N_2O好气鲜土处理)进行室内培养实验.结果表明,厌氧条件下,在水分饱和、氮有效性低及添加外源N_2O时具有较大的N_2O消耗潜势.在上述条件下进行培养的土壤N_2O净通量在4种森林类型之间与两个土层之间均具有显著差异.添加外源硝态氮能显著降低土壤N_2O消耗,甚至出现N_2O排放现象(净通量高达2.19～2.38μg·g~(-1)·h~(-1));不添加外源N_2O也能显著降低土壤N_2O消耗.建瓯米槠林表层土具有较大的TC、TN及NH~+_4含量,结果表明,该种土壤具有较大的N_2O消耗潜力(净通量约为-1.39μg·g~(-1)·h~(-1)).     

干化-干湿转化对鄱阳湖湿地土壤氮矿化的影响

本研究采集鄱阳湖湿地3种典型植被(虉草、苔草、芦苇)土壤,在室内分别设置30%WHC(最大持水量)、50%WHC和80%WHC 3种水分条件培养1个月,分别模拟重度干旱、轻度干旱和适宜水分环境,然后添加水分到200%WHC模拟干湿转化过程;基于~(15)N同位素稀释法计算干化-干湿转化过程中湿地土壤的总氨化速率和总硝化速率.土壤干化过程中,芦苇带土壤总氨化速率最高,虉草带土壤总硝化速率最高;土壤总氨化速率和总硝化速率都随干旱程度增强而降低,轻度干旱条件下总硝化速率的降低比总氨化速率更明显;除水分条件外,总氨化速率主要受土壤碳含量影响,总硝化速率主要受pH值影响.土壤湿化过程中,苔草带和芦苇带土壤氮总氨化速率在1 d内变化较小,1～5 d不断下降;虉草带重度干旱土壤氮总氨化速率在湿化后呈上升趋势,轻度干旱土壤只在湿化后1 d内明显增大;3种植被土壤总硝化速率都在1 d内明显下降,此后维持较低水平.干化过程中,氨氧化古菌(AOA)和氨氧化细菌(AOB)丰度对土壤总硝化速率的影响相近,湿化过程中AOB丰度的影响相对增大.     

洱海流域稻鸭共作对稻田温室气体排放和水稻产量的影响

稻季是水旱轮作生态系统温室气体排放的主要时期,探索有效措施实现稻季温室气体减排和水稻增产已成为当前研究的热点.稻鸭共作是减少稻季温室气体排放的有效措施之一,而确定合理的稻鸭共作密度对确保洱海流域水稻产量基础上实现温室气体减排具有重要意义.该研究通过设置不同稻鸭共作密度试验,采取密闭静态箱—气相色谱法研究了稻鸭共作对温室气体排放规律、排放量及全球增温潜势(GWP)的影响.结果表明:水稻生育期,CH_4和N_2O均在分蘖期和结实期出现排放峰;CH_4排放通量、累计排放量和总排放量大小均为常规处理(CT)低密度鸭处理(LDD)高密度鸭处理(HDD)空白处理(CK),而N_2O为HDDLDDCTCK.与CT相比,CK、LDD、HDD的CH_4排放总量分别降低45%、18%、25%,N_2O排放总量分别降低8%、增加11%和37%,温室气体综合增温潜势分别降低41%、14%、17%.田面水DO、NH~+_4-N、NO~-_3-N及土壤温度是引起温室气体CH_4和N_2O排放差异的主要因素.不同处理的水稻产量为LDDCKCTHDD.合理的稻鸭共作密度降低CH_4排放,增加N_2O排放,减缓全球增温潜势,提高了水稻产量.兼顾水稻产量和温室气体减排效果,LDD处理综合效益最好.     

A2O工艺和A2O+BCO工艺的脱氮除磷性能比较

以实际低C/N生活污水为研究对象,依次分别采用A²O工艺和A²O+BCO（生物接触氧化）工艺考察系统的脱氮除磷性能.试验在进水负荷和运行参数基本维持不变的情况下运行134d.结果表明,相对于A²O系统,A²O+BCO系统由于采用双污泥工艺,硝化菌和聚磷菌（PAOs）污泥龄分离,同时反硝化除磷"一碳两用",碳源利用率更高,TN和TP去除率分别提高了18%和28%.其次FISH试验表明,在稳定运行的A²O+BCO工艺中,PAOs比例为22%,远远超过A²O中7%的比例,从微生物角度证明了脱氮除磷效果好的原因.     

二甲胺盐酸盐与氯胺生成NDMA动力学研究

研究了二甲胺盐酸盐与氯胺反应生成N,N-亚硝基二甲胺（NDMA）的动力学.采用隔离法测定得到反应物浓度与时间的变化关系,进而采用尝试法求解反应级数、速率常数、速率方程和活化能.结果表明：对于二甲胺盐酸盐与氯胺反应生成中间体的第一步过程,反应物两者的反应级数均为一级,反应速率常数在5,15和25℃下分别为1.5361×10^-3,1.8707×10^-3,7.7217×10^-3mol^-1·min^-1,反应活化能Ea为51.27kJ/mol.由反应速率常数和活化能数值可以看出温度高有利于反应的进行.所得结果可为含二甲胺基及其同系物与氯胺整体反应的动力学研究,以及原水处理过程中消毒副产物NDMA生成风险的判定提供实验依据.     

曝气灌溉条件下土壤N2O排放特征及影响因子分析

为了明确曝气灌溉下土壤N₂O排放特征及主要影响因子,实验设置了2个灌水量（70%和90%田间持水量）和2个增氧水平（5,40mg/L）,采用静态箱法和qPCR技术对土壤N₂O通量及土壤关键功能基因进行测定,研究不同灌水量和增氧水平对土壤充水孔隙度、溶解氧、氧化还原电位（Eh）、矿质氮及氨氧化古菌（AOA）、氨氧化细菌（AOB）和反硝化基因（narG和nosZ）的影响.结果表明：培养过程中,各处理N₂O排放通量均呈现先增加后降低的趋势,于灌溉后1d达到峰值;曝气量和灌水量的增加可显著增加土壤N₂O的排放通量和排放峰值.灌溉造成土壤含水量增加的同时,降低了土壤溶解氧和Eh;曝气可提高土壤溶解氧和Eh,改善土壤通气性（P<0.05）,而对土壤充水孔隙度无显著影响.土壤充水孔隙度、Eh、NO₃^--N含量是曝气灌溉下驱动土壤N₂O排放的主要理化因子.曝气显著增加了AOA的基因拷贝数,且N₂O排放与AOA的基因拷贝数呈显著正相关关系（P<0.05）.研究结果为进一步明确曝气灌溉对土壤N₂O排放的影响机制和曝气灌溉模式下农田N₂O排放管理提供支撑.