处理低污染河水的湿地内氮迁移转化过程模拟

为了明确以低污染河水为原水的人工湿地中的主要脱氮机制以及氮素的归趋形式,以洱海流域邓北桥湿地工程为研究对象,根据湿地内发生的生物反应、物理吸附以及沉淀等过程,建立了生态动力学模型,模拟湿地中氮素的迁移转化. 结果显示,所建模型能较好地模拟出水中ρ(NH₄+-N)、ρ(NO₃--N)、ρ(ON)(ON为有机氮)的变化趋势,效率系数(R)分别为50.2%、67.6%、81.2%. 通过对湿地氮素迁移转化与去除量的模拟结果分析,确定了湿地除氮的主要机制为硝化、反硝化、植物吸收. 反硝化作用可以去除进水中50.0%的TN,植物吸收可以去除进水中11.0%的TN,底泥则可以吸附进水中3.5%的TN. 模拟得到硝化速率平均值、反硝化速率平均值、植物吸收氮速率平均值分别为0.234、0.438、0.050 g/(m3·d).      

若尔盖泥炭地溶解有机碳季节变化特征及其影响因素

DOC(溶解有机碳)是泥炭地碳循环中最活跃、最敏感的指标. 以若尔盖木里苔草(Carex muliensis)泥炭地为研究对象,分析了2012年该泥炭地DOC季节变化特征及其影响因素,旨在揭示泥炭地碳循环特征及其对全球变化的潜在响应. 结果表明:若尔盖木里苔草泥炭地孔隙水中ρ(DOC)季节变化显著(P<0.001, n=12),总体呈先升后降趋势,8月和5月分别出现最高值(42.77mg/L)和最低值(26.27mg/L). DOC复合物组成结构季节变化明显,主要表现在:在整个生长季节,DOC复合物芳香组分〔A₂₅₄/ρ(DOC),其中A₂₅₄为波长254nm处的吸光度,余同〕及有色组分相对含量〔A₄₀₀/ρ(DOC)〕逐渐增加,变化范围分别为0.02~0.05和0.002~0.007;5—7月DOC复合物腐殖化程度(E4/E6,即A₄₅₀/A₆₅₀)迅速降低,8—10月又逐渐增强. 此外,土壤层温度、地表温度及相对湿度是泥炭地孔隙水ρ(DOC)季节变化的主要影响因素,三者的R2分别为0.522、0.486和0.369,降水量则对有色组分含量和腐殖化程度的季节动态有很大贡献(R分别为0.748、-0.604),同时腐殖化程度还受到土壤层和地表温度的影响(R分别为0.744、0.722). 该研究结果有利于从DOC复合物的组成结构方面进一步了解DOC季节特征及其变化的潜在机制.      

污泥浓度对双重后置反硝化工艺脱氮除磷的影响

利用城市实际污水考察了ρ(MLSS)在2 400、3 350、4 300和5 250 mg/L 4种工况下SBR反应器(厌氧/好氧/缺氧/再好氧/沉淀/排水/预缺氧运行模式)的脱氮除磷效果,并分析了反应器单个周期内有机物、氮和磷的转化过程及污泥产量. 结果表明:ρ(MLSS)由2 400 mg/L升至5 250 mg/L时,系统TN去除率由52.5%升至66.6%;后续缺氧及预缺氧工序的脱氮比例(该工序TN去除量占系统TN总去除量的比例)由12.7%增至23.1%;ρ(MLSS)为4 300 mg/L时系统TP去除率(75.6%)达到最大. 后续缺氧及预缺氧工序中,ρ(MLSS)与内源反硝化速率呈正相关(R2=0.703 7);提高ρ(MLSS)可使PAOs(聚磷菌)在下一个周期内获得更多的碳源,使厌氧释磷量由1.62 mg/L升至9.10 mg/L,但PAOs吸磷动力会减弱,对除磷不利. 在后置反硝化、污泥衰减、能量解偶联等减量机制共同作用下,ρ(MLSS)为4 300 mg/L时系统污泥减量可提高24.4%. 从脱氮除磷及污泥减量效果综合考虑,ρ(MLSS)是双重后置反硝化工艺重要的控制参数,在该研究条件下控制在4 300 mg/L最优.      

外源硝态氮对典型耕作土壤冻结过程N2O排放的影响

为明确外源硝态氮添加对典型耕作土壤冻结过程N₂O排放的影响,应用室内冰柜模拟土壤冻结过程,研究在室温-冻结过程中硝态氮添加(0、80、200和500 mg/kg)对3种典型耕作土壤(黑土、潮土和黄土)N₂O排放影响的特征. 结果表明:外源硝态氮的添加促进了黑土和潮土的N₂O排放,在200 mg/kg硝态氮添加处理下,黑土和潮土的N₂O排放通量比CK(对照)分别增加了849%和676%;但在添加高浓度(500 mg/kg)硝态氮时,黑土和潮土的N₂O排放通量分别比200 mg/kg处理降低39.3%和21.2%,表现为显著抑制. 随冻结过程的进行,黑土和潮土的N₂O排放通量均逐渐降低并接近零排放. 黄土N₂O排放通量在室温-冻结过程中变化范围很小,甚至出现负排放. 多因素方差分析结果表明,土壤类型显著影响N₂O累计排放量,而土壤pH和C/N是其中重要的影响因子. 根据室内培养试验结果,为减排N₂O,建议在深秋整地施肥时期尽量避免在潮土和黑土中施用硝态氮肥. 黄土的N₂O排放似乎对外源硝态氮的添加反应不明显,这有待在大田气候-植物-土壤综合条件下进一步验证.      

不同施肥模式对华北平原小麦-玉米轮作体系产量及土壤硝态氮的影响

为了探索培育高产粮田的施肥模式,实现氮肥资源的高效利用与环境效益,以华北平原的小麦（Triticum aestivum）-玉米（Zea mays L.）轮作体系作为研究对象,通过2007─2011年4个轮作季,探讨不同的施肥模式对作物产量和土壤硝态氮的影响。试验以处理A（当地传统管理）作为对照,从测土确定施肥量、按作物生长发育明确施肥时期、合理分配各时期的养分配比及增施有机肥等方面改变传统施肥模式,设置3种高产施肥培育模式,分别为处理B（现有高产田推荐管理）、处理C（高肥料投入管理）和处理D（水肥高效管理）,进行田间小区试验。4个轮作季的总产量以处理D为最高,达75430 kg·hm-2,其次是处理C为75166 kg·hm-2,当地传统的产量最低。冬小麦季的吸氮量为处理C和D显著高于A处理,分别高出444.78 kg·hm-2和310.20 kg·hm-2,但与处理B无显著差异;处理D在夏玉米季的吸氮量为776.75 kg·hm-2,显著高于处理A。处理B的氮肥偏生产力值最高为38.21,处理D为36.71,处理A和C均为28.33。各处理经过4个轮作季后,土壤硝态氮均在120-160 cm出现累积峰,A、B、C和D的硝态氮峰值分别为58.65、28.98、105.89、45.29 mg·kg-1。在0-100cm土层,处理B的硝态氮累积量达到144.22 kg·hm-2,显著高于处理A、C、D;所有处理在100-200 cm土层均出现较高的硝态氮累积,处理C高达1021.19 kg·hm-2;0-400 cm的土壤硝态氮累积量分别为724.27、711-92、1324.30、730.70 kg·hm-2。处理A、B、C、D在耕层土壤氮素的表观损失分别为1298.95、653.18、1236.39和718.43 kg·hm-2,处理B、D显著低于处理A、C,D和B间差异不显著。因此,处理D是培育高产的理想施肥模式,合理的施肥量、科学的施肥时期以及有机无机的合理配比是达到高产、提高肥效和环境友好的关键。     

聚乙烯醇凝胶包埋固定化细菌联合植物的除氮研究

为了解聚乙烯醇(PVA)凝胶包埋固定化菌在富营养化水体生态修复中的效果,利用PVA凝胶包埋固定硝化和反硝化细菌并联合水芹(Oenanthe clecumbens)和蕹菜(Ipomoea aquatica)2种植物进行21 d的除氮试验。结果表明,加菌试验组TN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N及TP去除率显著高于无菌试验组(P0.05);各试验组N的去除效率与添加PVA凝胶包埋固定硝化和反硝化细菌呈显著正相关(P0.05)。添加PVA凝胶固定硝化和反硝化细菌的蕹菜和水芹试验组植物的平均生长速率(RGR)分别为38.5和19.6 mg·g-1·d-1,而单纯蕹菜和水芹试验组RGR分别为29.9和9.5 mg·g-1·d-1。     

老化过程中铜形态变化的X射线吸收精细结构谱的(XAFS)初步研究

利用X射线吸收精细结构谱(XAFS)对老化过程中土壤中铜的分子形态进行初步表征。以硫酸铜、氧化铜和硫化铜的X射线吸收扩展边结构(EXAFS)谱为参比,对土壤样品中Cu的EXAFS谱进行拟合,得到不同老化阶段与参比物质相对应的结合态Cu的百分含量,并与连续提取法表征进行比较。XAFS分析结果表明,老化阶段土壤样品中铜的主要结合形态是CuSO_4,同时还有部分CuS,基本不含有CuO。随着时间的推移,土壤中CuSO_4百分含量呈现出下降的趋势,CuS百分含量呈现出上升的趋势。这与连续提取法研究结果中其可交换态的百分比下降,残渣态上升的趋势相似。     

A/O脱氮工艺实时控制对策的试验研究

以人工合成废水为研究对象,系统研究了提高A/O(anoxic/oxic)工艺氨氮和硝酸氮去除效率的实时控制对策.氨氮控制的本质是通过控制DO设定值和好氧区体积大小使出水氨氮浓度达标排放.硝酸氮控制的本质在于高效利用缺氧区反硝化潜力,为此建立了以调节内循环回流量或(和)外碳源投加量维持缺氧区末端硝酸氮浓度处于设定值的实时控制对策.系统控制采用两级结构,高水平监控层用来选择低水平执行层的设定值,而低水平执行层对DO值、好氧区体积、内循环回流量和外碳源投加量进行直接控制,试验表明上述控制对策可以显著提高系统脱氮效率,降低出水氨氮和硝酸氮浓度,并最大程度节约运行费用.     

六箱一体化工艺处理城市污水周期设置的试验

介绍了智能型六箱一体化活性污泥脱氮除磷工艺的运行方式及原理,并研究了周期设置对污染物去除的影响。中试研究表明,在泥龄13d和水力停留时间13h的条件下．当周期时间为16h时．工艺取得良好的脱氮除磷效果．出水水质可达国家一级A排放标准。     

西太湖秋季蓝藻水华过后细胞裂解对溶解性有机碳影响

从2009年7月~2010年3月每月采集西太湖表层水样,分析叶绿素含量﹑蓝藻细胞裂解速率﹑磷酸盐浓度的变化,并通过切向流超滤系统分离得到的高分子量(1kDa~0.5μm)溶解性有机物的碳氮比值和高分子量溶解性有机碳浓度的变化.结果表明,西太湖蓝藻细胞裂解速率在11月达到最大值(0.43d-1),而磷酸盐和高分子量溶解性有机碳浓度分别在12月与9月达到最大值.细胞裂解速率与磷酸盐﹑高分子量溶解性有机碳浓度之间没有相关性,说明水华过后影响磷酸盐浓度﹑高分子量溶解性有机碳的因素很多,蓝藻细胞裂解只是其中重要因素之一.藻类水华的出现可能导致水体中其它磷形态(如有机磷)与磷酸盐之间的迁移转化,而大型浅水湖泊扰动导致的沉积物再悬浮和水华过后频繁的细菌活动都可能是影响高分子量溶解性有机碳的因素.秋季水华过后蓝藻细胞裂解释放的有机碳进入微食物网循环,引起细菌活动频繁,而溶解性有机物中含碳化合物比含氮化合物容易降解,所以碳氮比值逐渐减少.此外细菌通过硝酸盐合成溶解性有机氮也可能是碳氮比值减少的一个重要原因.