硫磺/硫铁矿自养反硝化系统脱氮性能

基于硫自养反硝化作用,寻求一种经济、快速、高效地污水脱氮工艺,采用硫磺/硫铁矿组合进行自养反硝化脱氮试验,以低C/N市政污水为处理对象,分别考察温度,硫磺与硫铁矿体积比和HRT等理化因素对反应器脱氮性能的影响.结果表明,在进水TN质量浓度约40 mg·L^-1条件下,1号反应器最佳HRT为2.5 h,TN去除率平均稳定在72.2%,出水TN约10.55 mg·L^-1;2号反应器最佳HRT为3.5 h,TN平均去除率约67.8%,出水TN平均稳定至12.90 mg·L^-1;3号反应器最佳HRT为3.5 h,TN平均去除率60.6%,出水TN稳定在15.00 mg·L^-1左右.硫磺/硫铁矿自养反硝化系统比硫铁矿自养反硝化系统启动快;该系统脱氮效率随着硫磺与硫铁矿体积比减小而降低;该系统脱氮性能对温度的变化并不敏感,脱氮性能优于单独以硫铁矿为硫源的自养反硝化系统;系统中硫自养反硝化过程的主要功能菌属是Sulfurimonas和Thiobacillus,在3个反应器所占比例为1号 > 2号 > 3号.     

农田土壤自养微生物碳同化潜力及其功能基因数量、关键酶活性分析

研究农田土壤自养微生物碳同化潜力,对全面认识农田生态系统碳吸收和碳储存有着重要意义.选取6种典型农田土壤,通过14C连续标记示踪技术结合密闭系统模拟培养,量化了土壤自养微生物碳同化潜力及其向土壤活性碳库组分转化,同时结合分子生物学技术及酶学分析方法,探讨了不同土壤自养微生物细菌固碳功能基因(cbbL)丰度及关键酶(RubisCO)活性.结果表明,土壤自养微生物具有可观的CO2同化潜力,在本实验条件下,全球每年表层(0~20 cm)土壤通过自养微生物的同化作用可固定的碳为0.57~7.3 Pg.供试土壤的14C土壤有机碳(14C-SOC)含量范围为10.63~133.81 mg·kg-1,而14C可溶性有机碳(14C-DOC)、14C微生物生物量碳(14C-MBC)含量范围分别为0.96~8.10 mg·kg-1、1.70~49.16 mg·kg-1.土壤可溶解性有机碳(DOC)、微生物量碳(MBC)和SOC的更新率分别为5.07%~14.3%、2.51%~13.12%和0.09%~0.64%.土壤细菌cbbL丰度范围为2.40×107~1.9×108copies·g-1,且RubisCO酶活性(CO2/soil)范围为34.06~71.86 nmol·(g·min)-1.相关分析表明,土壤14C-SOC与14C-MBC及RubisCO酶活性均呈极显著正相关关系(P<0.01).说明土壤对大气CO2的同化作用主要是由自养微生物参与的同化过程,且较高的RubisCO酶活性意味着较高的自养微生物CO2同化潜力.     

水温和C/N对土地生物过滤处理系统氮去除的影响

在流量为40 L/d、回流比为200％的条件下,以碎石为填料,结合小试实验研究了温度和COD/NH4+-N(C/N)对AO型污水土地生物过滤处理系统,处理人工生活污水中氮的影响.实验结果表明,随水温和C/N的升高,首先系统对NH4+-N的去除率先增大后减小,当水温为7.3℃、C/N为5时,系统对NiH4+-N的去除率最高,达到了91.1％;其次系统反硝化率逐渐升高,当水温为8.2℃、C/N为6时,反硝化率达到了95.4％;此外,系统中硝化反硝化作用受到影响,导致对TN的去除率先增大后减小,当水温为8.2℃、C/N为6时,系统对TN的去除率达到49.91％.在厌氧阶段,系统TN的去除主要靠反硝化作用将硝酸盐氮脱除,并且存在中间产物积累;进入好氧阶段,系统通过硝化作用将氨氮转化为硝酸盐氮,只是氮素形态的转化,并未从系统中脱氮.     

黄土高原降雨驱动下流域碳输移特征及其碳流失评估：以羊圈沟坝系流域为例

通过对黄土高原典型坝系流域雨季碳沉降与径流碳输移过程的研究,探讨降雨径流过程对流域碳流失的驱动机制,并进一步评估流域碳侵蚀通量.结果表明,羊圈沟坝系流域湿、干季碳沉降月通量为3.33 kg·hm~(-2)、2.18 kg·hm~(-2),干湿季碳沉降存在一定变化且对流域碳输出贡献较小.流域8月碳输出量为944.89 kg·km~(-2),其中DOC、DIC输出量分别占55.39%、44.61%;9月碳输出量为300.29 kg·km~(-2),DOC、DIC输出量分别占23.03%、79.97%,不同降雨强度径流的碳流失量不同,总体溶解性无机碳输出比重较大.羊圈沟小雨强降雨事件中径流溶解性碳输出量为156.98 kg·km~(-2),中等雨强降雨事件中径流碳输出284.60 kg·km~(-2);该流域雨季月均碳流失模数为1.89 kg·(km~2·mon)~(-1),经评估得出研究区域年碳流失模数为2.70kg·(km~2·a)~(-1).     

高效产絮凝剂荧光假单胞菌C-2培养条件优化应用

以筛选出的一株高效产絮凝剂荧光假单胞菌C-2为菌种,采用单因素试验方法确定最佳碳源为葡萄糖,最佳氮源为黄豆饼粉。采用正交试验设计方法,对该菌产絮凝剂的培养条件进行优化研究,结果表明:菌株产絮凝剂的最佳培养条件是碳源为葡萄糖(20.0g/L),氮源为黄豆饼粉(4.0g/L),培养温度为30℃,培养基初始pH值为8.0,通气量为160r/min,在此培养条件下,对高岭土悬浊液絮凝率达93.52%。最佳培养条件下产生的絮凝剂用于多种实际废水的净化,其中对色度和浊度的去除率均在80%以上,对COD的去除率为52.67%～85.22%。     

不同农田生态系统土壤碳库管理指数的研究

用高锰酸钾氧化法讨论了土壤活性碳库和碳库管理指数（ＣＰＭＩ）。结果表明：不同农田土壤活性碳含量为０４９～４９９ｍｇ／ｇ、ＣＰＭＩ为５１６～１６５。不同施肥处理对红壤ＣＰＭＩ的影响为绿肥（ＧＭ）＞厩肥（ＦＹＭ）＞ＦＹＭ＋ＮＰＫ＞参考（ＲＥＦ）＞ＮＰＫ＞对照（ＣＫ）；对水稻土为：稻草（ＲＳＣ）＞ＦＹＭ＞ＦＹＭ＋ＮＰＫ＞ＲＥＦ＞ＮＰＫ＞ＣＫ。黄棕壤ＧＭ、ＦＹＭ和ＦＹＭ＋ＮＰＫ处理的ＣＰＭＩ分别比ＲＥＦ提高了５０％、４５９％和２１９％,ＮＰＫ和ＣＫ下降了６％和３８１％。潮土施肥１０年的ＣＰＭＩ与施肥５年相比,ＦＹＭ和ＦＹＭ＋ＮＰＫ提高了２８４％和１９７％,而ＮＰＫ和ＣＫ下降８７％和１７９％。相关分析表明,ＣＰＭＩ与土壤全氮、全磷、碱解氮、速效磷、速效钾、ｐＨ相关或极相关。这表明ＣＰＭＩ可灵敏地反映农业生产措施对土壤碳库的影响     

“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.     

典型排放源黑碳的稳定碳同位素组成研究

采集了我国主要的黑碳排放源(生物质燃烧、民用燃煤和机动车尾气)的烟尘样品,分析烟尘中黑碳(BC)和总碳(TC)与原始燃料的稳定碳同位素组成(δ13C),对比各种δ13C值之间的关联性,评估运用δ13C技术进行BC源解析的潜力.结果表明:①3种典型排放源烟尘样品的δ13CBC与燃料有较好的一致性,且不同排放源的δ13CBC变化范围之间有比较明显的差别:生物质燃料除玉米秸(C4植物,δ13CBC为-13.62‰)显著不同外,C3植物的δ13CBC平均值为-26.49‰±1.17‰;烟煤的平均值为-23.46‰±0.37‰;机动车尾气(包括柴油车和汽油车)的平均值为-25.17‰±0.40‰.②各种排放源的BC形成过程存在程度各异的碳同位素分馏,C4植物(玉米秸)燃烧过程分馏作用较明显(BC的δ13C相对燃料负偏1.62‰),而C3植物和民用煤燃烧过程的分馏较小(分别正偏0.63‰和0.52‰).③BC的纯化手段(CTO-375方法)对生物质烟尘的δ13C有一定的影响(BC和TC的δ13C相差约为0.50‰),对化石燃料烟尘没有影响.上述典型排放源的δ13C数据库可为BC源解析提供依据.     

北京冬季一次重污染过程PM2.5中水溶性无机盐的变化特征

为了解北京冬季重污染过程大气颗粒物化学特性,利用高时间分辨率实时在线细粒子快速捕集及化学成分分析系统(RCFP-IC)对2011年2月18—24日发生的一次重污染过程PM2.5中水溶性无机离子浓度变化进行了在线观测.结合颗粒物质量浓度、气态污染物浓度及气象资料,对此次污染过程中污染物的化学成分变化特征进行了详细分析.结果表明,此次北京冬季重污染4 d中颗粒物污染严重;总水溶性无机离子平均质量浓度151.31μg·m-3,占PM2.5相对比例54%,其中NO3-、SO24-和NH4+质量浓度占总水溶性无机离子质量浓度91%,二次离子污染非常严重;硝酸根氧化率(NOR)和硫酸根氧化率(SOR)结果显示NO3-与SO24-主要通过非均相反应生成,水溶性无机盐存在形态以NH4HSO4和(NH4)2SO4为主;重污染期K+和Cl-质量浓度显著升高,Mg2+和Ca2+质量浓度下降;阳、阴离子电荷比(C/A)重污染平均值为0.8,细粒子偏酸性.     

混凝-催化氧化法预处理氨基C酸生产废水

采用混凝-催化氧化组合工艺预处理氨基C酸生产废水,考察了混凝剂加入量、废水pH、氧化剂加入量、反应时间和催化剂的重复使用次数等因素对废水处理效果的影响。混凝-催化氧化法预处理氨基C酸生产废水的最佳工艺条件为：质量分数为10％的FeSO4溶液作混凝剂,加入量为250InL／L;质量分数为1％的ClO2溶液作氧化剂,加入量为75mL／L;Ni／AC作催化剂,加入量为40g/L;废水pH为3．2;催化氧化反应时间为60min。在该条件下,废水的COD去除率可达78．4％,BOD,／COD由原来的0．076提高到0．292,可生化性得到明显改善。Ni／AC催化剂连续使用7次后仍保持稳定的催化活性。经济性初步分析表明,1t废水的处理成本约为16元。