长江上游典型农业源溪流溶存氧化亚氮(N2O)浓度特征及影响因素

随着农业非点源氮（N）污染的加剧,农田周边溪流成为重要的活性N汇和潜在的氧化亚氮（N₂O）排放源.为查明长江上游农业源溪流中溶存N₂O浓度的全年动态变化特征,于2014年12月~2015年10月开展紫色土丘陵区典型农田源头溪流N₂O浓度的连续采样观测,采用水-气顶空平衡-气相色谱法测定顶空气体中N₂O浓度,根据相关参数计算出本研究水体中的溶存N₂O浓度,并同步测定溪流水体物理化学指标,分析水中溶存N₂O浓度的主要影响因素.结果表明,长江上游紫色土丘陵区的典型农业源溪流的硝态氮（NO₃^--N）是最主要的活性N赋存形态（年均1.45 mg·L^-1）,溪流水体溶存N₂O质量浓度（以N计）全年平均为0.57 μg·L^-1（范围0.26~1.28 μg·L^-1）,冬、春、夏和秋季的均值分别为0.63、0.45、0.53和0.64 μg·L^-1,但季节间无显著差异.溪流水体溶存N₂O浓度全年都处于过度饱和状态（饱和度年平均为203.9%,范围109.7%~546.5%）,可见,农业源溪流全年均为潜在的N₂O释放源.溪流溶存N₂O浓度的变化主要由水体NO₃^--N浓度决定,N₂O的主要产生机制为反硝化作用;溪流季节平均N₂O饱和度在夏、秋季显著高于冬、春季,水中溶存N₂O饱和度的变化主要受水温和NO₃^--N浓度的共同影响.研究还发现农业源溪流中溶存N₂O浓度在4~10月（湿润季节）间波动明显,较强降雨可促使其水中NO₃^--N浓度在雨后短期内升高,进而促进水体反硝化作用,导致雨后溪流中溶存N₂O浓度的增加.     

碳源对耐低温哈尔滨不动杆菌HITLi7T氨氮代谢以及胞外分泌物的影响

碳源对微生物异养硝化至关重要,为了探究碳源对耐低温异养硝化菌-哈尔滨不动杆菌HITLi 7~T低温生长和氨氮代谢的影响,考察了乙酸钠、碳酸钠、淀粉、柠檬酸钠、蔗糖、葡萄糖、甘油、糊精、乳糖和麦芽糖10种碳源.结果表明,碳源种类对HITLi 7~T低温生长速率和胞外分泌物含量影响较大.乙酸钠是HITLi 7~T的最优碳源,低温下培养4 d后OD_(600)能提高到0.146,产生的ATP也明显高于其他组,为5.124μmol·mg~(-1)·prot~(-1);此时,总胞外分泌物量最多,为3.86 mg·L~(-1),多糖占比也最高为41.7%;4 d氨氮平均降解速率最大,为0.042 mg·L~(-1)·h~(-1);其次为葡萄糖和碳酸钠.同时考察了不同碳氮比的影响,结果表明HITLi 7~T以乙酸钠为碳源时,最佳C/N比为8,此时氨氮去除速率最高为0.216 mg·L~(-1)·h~(-1),总EPS量为7.04 mg·L~(-1),其中多糖占比为55.3%.     

活性炭的表面性质对CeOx/AC催化臭氧氧化水中苯甲酸的影响机制

实验对活性炭(activated carbon,AC)进行了氧改性、氮改性、硫改性和氮-硫共改性,考查AC的表面性质对CeO_x/AC催化臭氧氧化苯甲酸性能的影响.结果表明,相比氧改性活性炭ACO、硫改性活性炭ACS和氮改性活性炭ACN,氮-硫共改性活性炭ACNS由于含氮官能团和含硫官能团的引入,提高了对苯甲酸的吸附性能和催化臭氧氧化性能.采用氮-硫共改性活性炭为载体制备的CeO_x/ACNS催化剂表面Ce~(3+)含量最高,因而具有最高的催化活性,反应30 min,苯甲酸的去除率由单独臭氧氧化的22%提高到88%,TOC的去除率单独臭氧氧化的7%提高到55%.CeO_x/ACNS催化剂具有良好的稳定性,循环使用6次,苯甲酸的去除率仅从88%降低到82%,整个过程中活性组分Ce的流失只占负载量的0.32%,是一种很有应用潜力的臭氧氧化催化剂.     

基于水化学和氮氧双同位素的地下水硝酸盐源解析

为定性及定量识别地下水中氮的污染来源,比例及迁移转化特征,对河北省张家口市宣化区洋河北岸主要供水区的地下水进行取样分析.基于土地利用类型,综合利用水化学分析方法耦合δ¹⁵N-NO₃^-,δ¹⁸O-NO₃^-双同位素示踪技术对研究区地下水硝酸盐污染来源,贡献率及迁移转化规律进行判断.研究结果表明：研究区氮污染以NO₃^-为主,12处采样点4次采样过程中约77%超出世界卫生组织标准（10mg/L）的限值,其污染在2018年8月（夏季）较为严重,空间浓度插值结果显示硝酸盐呈现出沿河及远岸点位浓度相对较低,中间较为稳定区域浓度较高的空间特征,并表现出不同土地利用类型上污染程度的差异性：旱地浓度最高,城镇次之.稳定同位素模型（SIAR）显示地下水硝氮污染来源中粪肥及生活污水占45.37%,土壤氮来源为41.39%,降水和化肥中NH₄⁺来源占13.24%,与研究区以城镇和耕地为主的土地利用现状较为一致.此外,同位素特征值结果显示氮的迁移转化过程以硝化作用为主.文可为地下水氮的污染来源解析提供更加精准,全面的分析方法进而为污染的防治提供优先治理建议.     

基于好氧甲烷氧化菌的反硝化效能及微生物群落研究

采用气体循环序批式生物膜反应器（gcSBBR）,构建反硝化型甲烷好氧氧化（AME-D）系统.考察了进水氮负荷的影响,发现氮负荷为0.075kg/（m³·d）时,硝酸盐氮去除率达到98.93%,其反硝化速率为74.25mg/（L·d）,系统的甲烷日平均消耗量为35.91%（初期为50%）;扫描电子显微镜（SEM）分析结果显示,系统中的微生物主要以短杆菌（12~18 μm）为主,并存在少量的丝状菌（长150~200μm）;16S rRNA高通量测序结果显示,该系统中的甲烷氧化菌为Methylocaldum、Methylomonas、Methylococcus和Methylococcaceae_unclassified,反硝化菌为Denitratisoma、Hydrogenophaga、Azoarcus、Thiobacillus和Rhodobacter,其中主要的功能微生物为Methylocaldum、Denitratisoma和Hydrogenophaga,系统对氮的去除是由好氧甲烷氧化菌与反硝化菌协同实现.此外,系统中存在大量以甲醇和甲基胺类物质为生长基质的Methylophilaceae_uncultured（30.4%）.     

千岛湖水体氮的垂向分布特征及来源解析

选取千岛湖水深0.2,5,10,20,30和40m处水样进行分析,利用氮氧同位素和稳定同位素模型（SIAR）研究千岛湖水体氮（N）的垂向分布特征,分析水体N的来源并计算各N源的贡献率.结果表明,硝酸盐（NO₃^-）和溶解性有机氮（DON）是千岛湖水体总溶解氮（TDN）的主要形式,分别占溶解态N的57.9%和39.7%.千岛湖水体δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-的平均值分别为4.5‰和4.3‰.上层水体（0~10m）中,硝化作用和浮游植物的同化作用共同控制水体N的形态组成和氮氧同位素值（δ¹⁵N-NO₃^-和δ¹⁸O-NO₃^-）的变化.中层水体（10~30m）中,硝化作用是主要的生物地球化学过程,使得水体NO₃^-含量增加而δ¹⁸O-NO₃^-值减小.底层水体（30~40m）受到硝化作用、底泥N释放和反硝化作用的共同影响.化肥是千岛湖水体NO₃^-的最主要来源,在S1和S2处的贡献率分别为51.9%和30.6%.新安江上游的农业面源污染使得S1处化肥贡献率远高于S2.土壤N是仅次于化肥的第二大水体NO₃^-来源,在S1和S2处的贡献率分别为17.8%和27.8%.此外,底泥对底层水体NO₃^-的贡献不可忽视.     

漓江中上游小流域土壤和底泥氮磷含量分布

为分析漓江中上游土壤化学性质的差异,选取相对独立的两个小流域,即漓江中游的会仙试区和漓江上游的金龟河试区,对比分析两个试区土壤和底泥的pH、有机质、总氮、总磷4个指标。结果表明:1)漓江中上游两个小流域土壤和底泥氮、磷含量无显著差异;2)会仙试区土壤氮、磷平均含量分别为1.9,0.76 g/kg,金龟河试区土壤的氮、磷平均含量分别为2.54,0.52 g/kg,均处于较高水平,氮、磷易流失从而造成水体污染,存在一定环境风险。     

低温条件对SBR工艺亚硝酸氧化菌种群结构的影响

为了解低温条件对SBR工艺亚硝酸氧化菌种群结构的影响,以模拟废水为处理对象,在低温条件下(12～20℃),分别启动全程硝化SBR反应器和亚硝酸氧化SBR反应器,检测分析主要亚硝酸氧化微生物丰度变化及种群结构特性。结果表明:全程硝化SBR反应器和亚硝酸氧化SBR反应器经过驯化后均可在低温条件下完成全程硝化和亚硝酸氧化过程,且可检测的优势NOB菌均为Nitrobacter和Nitrotoga,其主要优势菌种分别为Nitrobacter winogradskyi和Candidatus nitrotoga arctica。     

3种新型生态净化材料的脱氮效率及机理分析

通过野外现场实验,对比生物绳(B-R)、生物毡(B-B)和碳素纤维生态草(B-G) 3种新型生态净化材料在不同温度下的氮素净化能力,并通过高通量测序分析材料表面微生物群落结构,进而探讨其脱氮机理。结果表明:所选择的3种材料在不同温度下均能显著降低水体中氮素浓度,其净化能力由高到低依次为生物绳>生态草>生物毡。生物绳和生态草表面富集的生物量更多,且生态草(夏19. 07%,冬18. 64%)和生物绳(夏18. 87%,冬18. 16%)表面功能属的相对丰度要高于生物毡(夏12. 45%,冬15. 17%)。在材料表面起脱氮作用的功能属主要包括Nitrospira、Flavobacterium、Acidovorax、Pseudomonas,Hydrogenophaga等。     

A2/O耦合生物曝气滤池强化污水脱氮除磷

为了强化污水脱氮除磷性能,采用厌氧/缺氧/好氧(A~2/O)耦合生物曝气滤池(BAF)组合工艺,考察其对营养盐和有机物去除效果,并进一步探究温度的潜在影响。结果表明:A~2/O耦合BAF能实现有机物和氮、磷的同步深度去除,有机物、TN和TP去除率分别高达90%、85. 2%和93%。温度为15,25,35℃时COD去除率变化不大,基本维持在90%以上,45℃时略低于其他温度。NH_4~+-N去除率随温度的升高呈现上升趋势,NO_2~--N、NO_3~--N去除效果在35℃时最佳,厌氧释磷量和缺氧、好氧吸磷量也在35℃达到最大值。可见,A~2/O耦合BAF系统最佳脱氮除磷温度为35℃。