城市河道内源硫影响厌氧氨氧化过程的研究进展

评述了当前城市河道内源硫影响厌氧氨氧化过程的研究现状以及二者之间可能的微生物作用关系;指出了对于黑臭河道治理后呈现的高氮营养盐和较低碳氮比(C/N)生境,今后应重视新型化能自养的厌氧氨氧化过程在河道氮转化过程中的作用,包括"硫自养部分反硝化-厌氧氨氧化"、"硫酸盐型厌氧氨氧化"和"铁自养型厌氧氨氧化"等,以及内源硫如何影响厌氧氨氧化过程的发生和二者之间的耦合关系;不仅为强化氮营养盐的去除提供了崭新的视角,而且为阐明水圈微生物驱动氮与其他元素循环机制的基础理论提供了有益补充.     

内源硫影响污染河湖磷营养盐环境行为的研究进展

硫和磷都是生物地球化学循环中重要的生源要素,两者的环境行为和耦合机制共同影响着污染河湖内源污染的释放.本文总结了污染河湖沉积物中硫与磷的环境行为以及它们之间耦合机制的最新研究进展,指出硫驱动的磷释放进而造成的水体富营养化是污染河湖中值得重视的环境问题,并同时对硫循环与其他生物地球化学循环耦合过程的研究提出展望,以期为治理污染河湖中的内源污染提供借鉴.     

南京黑臭河道底泥污染特征及评价

为研究黑臭河道底泥污染状况,以南京城区黑臭河道底泥为研究对象,测定底泥中总氮、总磷、有机质及重金属的含量;并分别采用有机指数与污染指数对底泥营养盐,污染负荷指数对重金属进行污染状况评价。结果表明底泥中总氮、总磷及有机质的均值分别为1 537.81 mg/kg、1 905.83 mg/kg、7.62%,三者空间分布差异性显著;重金属Zn、Ni、Cr、Cu及Pb的平均含量分别为1 699.10mg/kg、276.21 mg/kg、535.53 mg/kg、588.80 mg/kg和124.79 mg/kg,各金属元素均远超南京土壤背景值且受人为活动干扰较大。底泥营养盐评价结果表明黑臭河道底泥受到有机和磷污染比氮更为严重,底泥污染负荷指数(PLI)范围在4.01~24.72之间;黑臭河道底泥普遍受到重金属污染。与其他受污染水体(未达到黑臭水平)相比,黑臭河道底泥有机污染及重金属污染程度更为严重。     

环境因素变化下城市黑臭水体中硫元素的释放特性

河道黑臭化问题在城市生态文明建设中已成为最为棘手的环境问题,硫元素作为水环境界面一类氧化还原敏感性元素,其在水环境致黑致臭方面有着特殊的贡献。在河道中硫元素的含量和形态随季节变化很大,因此外在环境因素对其影响较大。利用室内模拟实验,探究不同外在环境因素（温度、溶解氧和扰动强度）变化下,硫元素在沉积物-水界面上的迁移过程。结果表明：四种硫元素形态释放规律基本呈现先升高再趋于稳定的变化趋势,释放速率表现为：亚硫酸根离子（SO32-）＞硫化物（S2-）＞硫酸根离子（SO42-）＞硫代硫酸根离子（S2O32-）;在扰动条件下,对水体中SO32-变化较大,其在第7d达到释放峰值,浓度为42.50mg/L;在溶解氧实验下,氧含量越高会加速硫元素之间的转化,同时也促进SO32-的转化;在温度条件下,温度更高会加快生物的活性,促进硫元素最终向SO42-的转化过程,其平衡浓度为40.00mg/L。     

城市黑臭河道富营养化次生灾害形成机制及其控制对策思考

对城市河道黑臭污染的形成及其治理、富营养化次生灾害表现形式、形成机制以及预防和控制对策等方面进行了总结和研究.结果表明,随着城市黑臭河道相应污染治理工程、措施的实施,河道水体污染负荷得到了大大消减、水质得到了一定的改善、黑臭也逐步好转,但营养盐仍处于相对较高的水平,且可被植物直接利用吸收的营养盐储备充足,同时,黑臭污染的治理使得受损的河道生态系统得到了一定的恢复和重建,当外界环境条件适宜时,极易引起水华暴发、浮萍泛滥、水葫芦"疯"长、水生植物生物量激增等富营养化次生灾害.对于城市黑臭河道治理后富营养化次生灾害的预防和控制必须以城市黑臭河道污染治理为基础,将其纳入到河道污染整治整体规划中.综合运用上/下行效应理论,应从外源控制、内源治理和修复、整体生态系统恢复等角度进行系统预防和控制.同时也应厘清思路,认识到城市黑臭河道富营养化及其次生灾害的形成是城市黑臭河道污染治理过程中的必经阶段,城市河道水环境治理应从当前的"黑臭等重污染治理"向"氮磷营养盐控制"转变.     

铁碳内电解耦合蕹菜(Ipomoea aquatica)对黑臭污水脱氮效果的研究

构建了铁碳内电解耦合蕹菜技术体系,用于原位净化河道黑臭污水,采用单因素模拟实验,探究耦合体系植株密度、铁碳填料用量和陶粒用量对黑臭污水脱氮效果的影响规律.结果表明,在植株密度为80株/m2、铁碳填料用量为18 g/L和陶粒用量为52 g/L的适宜组合下,处理22 d后,TN和NH₄+-N的去除率分别为74.1%和99.6%,其质量浓度分别稳定在(13.65±1.24) mg/L和(0.18±0.04) mg/L.水体微生物丰度和多样性有了显著提高,主要优势细菌门是Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes,主要优势细菌属为Pseudomonas、Escherichia-Shigella和Diaphorobacter,微生物群落演化更适宜脱氮.耦合体系通过协同作用净化水质,其作用过程包括:铁碳内电解产生质子[H]和Fe2+提供电子促进自养反硝化、蕹菜根际泌氧促进微生物硝化、陶粒生物膜与根际微生物之间的硝化反硝化作用、陶粒吸附氮.该研究为采用铁碳内电解耦合挺水植物净化河道黑臭污水提供了依据.     

感潮型重污染河道内源硫、铁与氮行为的耦合作用

为研究感潮作用对重污染河道内源硫、铁与氮变化的影响及其耦合关系,本研究以上海重污染感潮型河道为对象,通过模拟感潮型河道以探究稳定水位期泥水界面不同形态硫、铁和氮的动态变化,并借助于黑色关联度分析来解析内源硫、铁与氮行为的耦合作用.结果显示感潮模拟组上覆水NH_4~+-N削减率高达(82.2±1.92)%且TN削减率高达(86.49±2.31)%,表明感潮作用会影响泥水界面形成的好氧-缺氧-厌氧动态分布并促进硝化-反硝化耦合过程,有利于泥水界面总氮与氨氮的削减.灰色关联度分析结果显示间隙水硝态氮与还原态硫和铁的关联度最高为0.910 5和0.858 7.表明硫化物与二价铁对硝态氮的影响最为显著,推测感潮型重污染河道内源硫、铁与氮存在硫自养反硝化和铁自养反硝化的耦合作用.该研究有望为重污染感潮型河道修复与治理提供理论参考.     

硝酸盐介导底泥硫自养反硝化的过程、效应和应用

底泥黑臭是当前我国城市河道水环境污染中亟待解决的问题.近年来利用硝酸钙促生底泥土著微生物以修复底泥黑臭的原位处理技术受到了不少关注,然而对于该过程中关键的硫自养反硝化反应的研究较为少见.文章介绍了硫自养反硝化反应在环境治理领域的基础研究和相关技术应用情况,论述了硝酸盐介导的底泥硫自养反硝化反应的特点、产生过程、该反应过程中普遍存在的副产物(N2O、NO-2)累积现象,以及底泥硫自养反硝化相关功能菌群及其生态关系等方面的研究进展,提出了在这些研究领域中尚不清楚的一些科学问题.最后指出,对黑臭底泥修复过程中硫自养反硝化反应的脱氮过程、脱氮贡献率,以及该过程中功能菌种群生态特征变化的研究,可进一步促进我国城市河道黑臭治理研究工作的深入和发展.     

铁碳微电解耦合反硝化菌削减河道黑臭底泥污染物及净化水质的研究

采取向河道中投加铁碳填料和反硝化菌复合包的方式,构建了铁碳微电解耦合反硝化菌曝气辅助原位削减河道黑臭底泥污染物及净化水质技术,模拟实验结果表明,当铁碳填料投加30g/kg、反硝化菌接种量15mg/kg、曝气量为60ml/min和曝气时间为9h/d的最佳组合下运行仅28d后,上覆水COD、NH4+-N、TN和TP去除率分别达85.7%、98.6%、65.7%和96.4%,稳定达到地表水Ⅳ类水标准;底泥TOC去除率达48.8%;底泥中BD-P和NaOH-P组分显著增加;底泥可转化态N含量显著减少;表层5~10cm底泥由深黑色变为浅褐色,耦合技术能快速削减河道黑臭底泥污染物及改善水质. 耦合体系中,铁碳微电解改善了水及底泥复杂有机物的可生化性,碳去除效能显著增强,N素的去除途径增多,P被吸附及生成沉淀固定到底泥中;投加的反硝化菌虽未成为优势菌种,但对脱氮有诱导作用;曝气提高了水体溶解氧,改善了底泥生境,激活了底泥土著微生物活性,三者协同作用削减黑臭底泥污染物并净化水质. 本研究为铁碳微电解耦合反硝化菌原位削减河道黑臭底泥污染物及净化水质技术提供理论依据.     

铁碳微电解耦合苦草原位处理河道黑臭污水的研究

采用铁碳微电解耦合苦草原位处理河道黑臭污水技术,开展模拟实验,考察了铁碳组、苦草组及铁碳耦合苦草组对黑臭水体的净化效果,讨论了水质净化机理.结果表明,处理20 d,耦合组对COD、NH₄+-N、TN和TP的去除率分别为94.2%、85.7%、82.9%和96.1%,水质指标分别稳定在13.68±1.81、1.41±0.75、5.02±0.86、0.21±0.05 mg/L; 溶解氧(DO)和氧化还原电位(ORP)快速提升,分别由0.68 mg/L、-126.37 mV升高并稳定至(6.35±0.22) mg/L和(235.42±3.41) mV.耦合组对黑臭水的净化效果显著优于单一的苦草、铁碳填料组.耦合组的微生物多样性和丰度也有了明显改善,与降解有机物、脱氮除磷等过程相关的微生物群落相对丰度呈增加趋势,优势菌门有Proteobacteria、Bacteroidetes、Actinobacteria、Firmicutes,优势菌属为Sediminibacterium、Candidatus Nitrotoga、Pseudomonas.耦合组处理过程以铁碳微电解氧化还原降解COD、产生质子[H]和Fe2+ 为自养反硝化提供电子、Fe2+氧化后的Fe3+生成FePO₄沉淀等作用以及根际微生物和陶粒生物膜降解有机物和硝化反硝化作用为主,辅以苦草吸收氮磷,苦草光合产氧、根际泌氧作用及分泌物促进微生物硝化反硝化,通过协同作用净化水质.该研究为采用铁碳微电解耦合沉水植物快速净化河道黑臭水体提供了依据.     

烤烟总糖、蛋白质及施木克值与土壤养分的关系分析

该文分析了云南省保山烟区195份烤烟样品总糖、蛋白质及施木克值与土壤养分的关系.结果表明:①5县区烟叶平均总糖质量分数变异系数在10％以内,变幅以施甸县最大.蛋白质质量分数接近优质烟叶标准,平均质量分数以施甸(9.28％)最高,昌宁(8.19％)较低;②保山烟区烤烟总糖质量分数与速效钾、有效铜、有效锌和有效硼质量分数呈极显著正相关;蛋白质质量分数与碱解氮、速效磷、有效铁、有效锰和有效硫质量分数呈极显著正相关;施木克值与pH值、速效磷和有效硫质量分数呈显著负相关,与碱解氮、有效铁和有效锰质量分数呈极显著负相关;③该地区属于北回归线区域火山灰土壤特色优质烟区,土壤呈中性微酸,有机质质量分数丰富,总体供氮水平较高,速效磷质量分数中等,速效钾质量分数中等偏上,多数烟区中微量元素质量分数丰富;④最后构建了保山烟区烤烟总糖、蛋白质及施木克值与土壤养分指标间的双重筛选逐步回归分析方程.     

Iron and phosphorus co-limit nitrogen fixation in the eastern tropical North Atlantic

The role of iron in enhancing phytoplankton productivity in high nutrient, low chlorophyll oceanic regions was demonstrated first through iron-addition bioassay experiments and subsequently confirmed by large-scale iron fertilization experiments. Iron supply has been hypothesized to limit nitrogen fixation and hence oceanic primary productivity on geological timescales, providing an alternative to phosphorus as the ultimate limiting nutrient. Oceanographic observations have been interpreted both to confirm and refute this hypothesis, but direct experimental evidence is lacking. We conducted experiments to test this hypothesis during the Meteor 55 cruise to the tropical North Atlantic. This region is rich in diazotrophs and strongly impacted by Saharan dust input. Here we show that community primary productivity was nitrogen-limited, and that nitrogen fixation was co-limited by iron and phosphorus. Saharan dust addition stimulated nitrogen fixation, presumably by supplying both iron and phosphorus. Our results support the hypothesis that aeolian mineral dust deposition promotes nitrogen fixation in the eastern tropical North Atlantic.     

控释肥膜壳对土壤酶活性及微生物量碳氮磷的影响

选用硫膜和树脂膜两种肥料膜壳,每种设置3个浓度梯度,研究了控释肥膜壳对土壤酶活性及微生物量碳氮磷的影响。结果表明,施用硫膜和树脂膜一定程度上对土壤生物学性质产生了影响。膜壳对土壤酶活性的影响主要表现在对脲酶和过氧化氢酶活性上,而对土壤磷酸酶活性影响不大。成熟期施用硫膜和树脂膜处理显著提高了土壤脲酶活性,这与结荚期有所不同,说明硫膜能提高花生成熟期土壤脲酶活性。树脂膜和硫膜处理均以中等量(2 g/kg)处理时微生物量碳和氮含量最大,施用控释肥残膜处理显著降低了微生物量磷含量。     

基于生物-生态耦合工艺的农村生活污水处理研究

开发低投资、低能耗、低维护的生活污水处理工艺是解决农村污水处理问题的关键。采用无动力升流式厌氧生物滤池(UAF)与潜流式人工湿地(SFW)耦合工艺处理农村生活污水,考察了耦合工艺在不同水力停留时间(HRT)下对生活污水的处理效果,并通过增加SFW内的植株密度改善脱氮除磷效果。结果表明:UAF与SFW耦合工艺无动力消耗,免维护,适合农村地区的生活污水处理,对氮、磷的去除主要依靠SFW阶段完成,通过增加芦苇的植株密度可以明显增强SFW内生物的脱氮除磷能力,并保证UAF与SFW耦合工艺的处理性能稳定在较高水平。在t(HRT)UAF=18h,t(HRT)SFW=3d的条件下,UAF与SFW耦合工艺出水COD、氨氮、总氮、总磷的平均质量浓度分别为44.07,4.25,13.36和0.44mg/L,达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A标准。     

五台山不同海拔林线森林斑块内草本群落与表层土壤特征

该文选择五台山4个海拔梯度(2 200 m、2 250 m、2 300 m、2 350 m)的林线森林斑块为样地,对其林下的草本层和表层土壤(0～10 cm)进行野外调查取样和室内实验研究,运用指数、单因素方差分析、PERMANOVA分析、PCoA排序以及Pearson相关和Spearman秩相关进行分析.主要结果有:(i)在林线森林斑块内草本群落物种多样性在样地间差异不显著,但草本群落差异性显著受海拔梯度的影响.海拔2 350 m和2 300 m的2个样地群落物种组成相似性最小且群落相似性最小,海拔2 300～2 350 m引起了草本群落较大的变化.而海拔2 250 m和2 200 m的2个样地群落物种组成相似性最大,且群落相似性中等.推测海拔2 200～2 250 m的变化引起了物种地位的变化;(ii)单因素方差分析表明表层土壤pH值、全氮、全磷和全硫在不同海拔的林线森林斑块内呈显著变化,秩和检验结果表明有机碳在海拔梯度间变化不显著,全氮、全硫和有机碳的变化随海拔升高而增大;(iii)Pearson相关和Spearman秩相关的研究结果表明,土壤pH值与全氮、全硫、全磷和有机碳呈显著负相关,全氮、全硫、全磷和有机碳之间大多数呈显著正相关,这些土壤理化性质与植物多样性的相关性不显著.研究发现:在林线森林斑块内草本群落的海拔间变异受土壤理化性质的影响不显著,受海拔影响显著但变化趋势波动性较大,这可能与放牧和其他环境因子的影响有关,需设置更严格的控制实验来进一步分析.     

还原剂对高磷鲕状赤铁矿还原焙烧铁磷分离的影响

研究还原剂种类及用量对高磷鲕状赤铁矿还原焙烧铁磷分离的影响.添加脱磷剂Na2CO3,在提铁降磷的同时能降低还原铁的硫含量;还原剂用量的增加都能促进铁还原,但使用灰分和固定碳含量较高或挥发分含量较低的还原剂时,不利于降磷.焙烧产物的X射线衍射分析表明:添加脱磷剂Na2CO3时,随着还原剂用量的增加,焙烧产物中金属铁含量增加,浮氏体和石英含量降低;使用灰分含量较高的还原剂时,随其用量的增加,灰分会消耗Na2 CO3,从而减弱其对于铁还原的促进作用;还原剂用量相同时,石煤、烟煤、焦炭和褐煤所得焙烧产物中金属铁含量逐渐增加,浮氏体含量逐渐降低.总体来看,褐煤作为还原剂时铁磷分离效果最好,其次为烟煤,焦炭和石煤.     

浅谈对一些高中化学实验的改进和体会

本文介绍了作者对溶液导电性实验、二氧化硫气体性质实验、氨气还原性实验、二氧化氮性质实验、铁离子显色反应实验等5个高中化学实验的改进和体会.     

SBR工艺除磷研究进展

介绍了国内外SBR除磷工艺的研究进展,对SBR在控制参数、检测方法、基质的影响、工艺的改进、硝酸盐的影响、共同脱氮除磷,以及与其他工艺相结合等方面的研究情况进行了详细介绍,并展望了SBR除磷技术的发展前景。