湟水河西宁段水体和沉积物中氮素转化关键过程与影响因素分析

于丰水期(2018年7月)和枯水期(2019年4月)分别在湟水河西宁段典型断面采集水体和沉积物样品共58个,枯水期同时采集污水处理厂出水样6个。利用实时荧光定量PCR方法,对12种氮转化功能基因进行定量分析。结果表明,湟水河平均总氮浓度为3.06±1.23 (1.308～6.51) mg/L。水体和沉积物中相对丰度较高的氮转化功能基因是narG,nirS和nosZ。氮转化功能基因的丰度和组成在沉积物中存在明显的季节差异,在水体中无明显季节差异。关键氮素转化过程是反硝化,对水体和沉积物氮素的去除贡献率分别为88%和98%。水体氮素转化主要受pH值、总氮及NO₃^--N调控,其中,氨氧化与NO₃^--N浓度负相关,反硝化与pH负相关。沉积物氮素转化与水体氮素浓度、沉积物pH值、总氮、总磷和有机碳等相关,其中,氨氧化与水体氮素浓度负相关,而反硝化主要受沉积物性质影响。进一步的分析结果表明,污水处理厂排放会显著降低水体中AOA-amoA, CMX-amo A, nir S, nxr B, napA, nar G...     

太湖潜流带有机质含量对硝酸盐还原途径的影响

通过太湖原状沉积物柱室内模拟试验,研究了有机质（腐殖酸）和硝态氮随下行水流进入潜流带对氮素转化和硝态氮还原途径的影响。结果表明,仅输入硝态氮时,潜流带中硝态氮出现持续累积现象,硝态氮还原速率为0.087～0.186μg/（cm³·d）(平均0.162μg/（cm³·d）);而同时输入腐殖酸和硝态氮时,潜流带还原性环境逐渐增强,在21 d内Eh值降至-200 mV以下,硝态氮还原速率为0.092～0.251μg/（cm³·d）(平均0.220μg/（cm³·d）),腐殖酸有效促进了硝酸盐的还原。反硝化作用是潜流带中硝酸盐还原的主要途径,特别是潜流带上部（0～22.5 cm）,其贡献达到90%以上;而潜流带的深部（22.5～45.0 cm）硝酸盐还原量总体较小,反硝化作用贡献也仅占39.5%。随着腐殖酸的消耗（6.92 mg/L降为3.32 mg/L）,硝酸盐异化还原成铵过程对硝酸盐还原的贡献由14.0%降为2.7%。综合来看,补充有机质有利于潜流带特别是浅层潜流带的硝酸盐还原,且以反硝化过程为主,对湖...     

腾格里沙漠西南缘土壤包气带NO_3~-分布特征

基于腾格里沙漠西南缘,研究不同植被覆盖类型的包气带中ρ(NO_3~-)、ρ(Cl~-)以及c(NO_3~-/c(Cl~-),探究土壤包气带中硝酸盐的来源以及分布特征.结果表明:两个沙漠包气带剖面中NO3的主要来源为大气沉降,而农作物耕种剖面硝酸盐主要来源于无机氮肥施加以及大气沉降.其中,裸沙剖面中不同土壤深度ρ(NO_3~-)、ρ(Cl~-)基本呈现一致趋势,强降水浸润事件可以将剖面中Cl、NO_3~-向深层包气带迁移;红柳覆盖沙地剖面中受到植被对养分的选择性吸收影响,硝酸盐质量浓度大幅减少,向深层包气带的迁移量也较裸沙剖面低,表明天然植被对沙漠包气带NO_3~-富集和变化具有一定的减缓作用;农作物耕种剖面中由于受到额外氮肥施加和作物根系吸收的影响,改变了ρ(Cl~-)、ρ(NO_3~-)在包气带中相对一致的运移关系.沙漠包气带作为活性氮储存的重要位置,需要对其硝酸盐的来源和迁移富集规律进行研究,以便有效管理干旱区地下水资源.     

氮在饱和土壤层中迁移转化特征研究

通过室内土柱实验，研究了氮在包气带不同土质层中饱水条件下迁移转化的特征；建立了一维饱和土壤层中氮迁移的预测模型。研究结果表明：氮对地下水的污染因子是硝酸根；土质是影响土壤氮迁移的重要因素之一。在迁移转化环境条件相同的情况下，随着土壤颗粒中粘粒含量的增加，土层的净化容量增加，其中土层的反硝化反应速率的增加是硝酸根去除的决定性因素。     

关中盆地包气带氮迁移转化数值模拟及预测

目的针对关中盆地潜水硝态氮面状污染比较突出的实际状况,研究施入氮肥后在耕作层以下的包气带中"三氮"运移转化和累积规律。方法以地貌为基本单元,结合包气带厚度和岩性,通过建立相应的数学模型进行模拟和计算。结果按照目前的农田施肥条件,在2年中,区域内沙丘和河漫滩进入地下水的氮通量可达170~300 kg/hm2;黄土台塬洼地和河谷低阶地等地进入地下水的氮通量100~140 kg/hm2;在包气带较厚(大于20 m)且透水性较差的河谷高阶地、黄土台塬和山前洪积平原等地区,进入地下水的氮通量一般低于50 kg/hm2。结论区内河漫滩、沙丘、河谷低阶地和黄土台塬洼等地区,是关中地下水易产生氮污染的脆弱区,因而应是地下水重点保护地区。     

集成式反应器SND对低碳氮比生活污水的深度脱氮效能及其动力学

以由实际生活污水配制的低C/N比生活污水为研究对象,在集成式反应器主反应区实现了同步硝化反硝化(SND)脱氮.考察了集成式反应器对低C/N比污水的脱氮效能.结果表明:DO=1.4~1.7mg/L,总HRT=18h(主反应区HRT=7.2h),C/N=5时,NH+4-N可从15±2mg/L平均降至2.5mg/L,总氮可以从20±2mg/L平均降至3.4mg/L,TN处理负荷可达0.13kg TN/(m3·d),较同类低C/N比污水脱氮系统高;相同条件下连续运行时,出水NH+4-N和TN浓度稳定在0.8~3.0mg/L和1.4~4.7mg/L,去除率在80.2%~94.9%和76.5%~93.2%.以Monod方程为基础通过物料衡算求解出SND动力学方程并求得硝化过程氨氮饱和常数KNH4-N+=1.34mg/L,氨氮降解反应级数n=0.622 4,反硝化过程硝酸盐氮饱和常数KNO3-N-=0.71mg/L.分析表明:该SND系统内生物量充足、活性高,生物降解效率受底物浓度限制小,集成式反应器结构合理,可实现小水量低C/N比生活污水深度脱氮,为我国中小城镇生活污水深度处理提供技术支持和理论依据.     

陕西关中地区大气氮湿沉降特征分析

为了进一步了解陕西关中地区大气氮沉降的变化特征，采用降水采集法对宝鸡2018年大气氮湿沉降进行了观测，并对雨水中可溶性无机氮浓度及沉降通量的动态变化进行了分析.结果表明：(1)雨水中NH₄⁺-N和NO₃^--N月平均质量浓度为1.581 mg/L和1.369 mg/L，且降水量少的月份雨水中氮素浓度较高；(2)NH₄⁺-N和NO₃^--N在雨水中的季浓度均呈现冬季高、夏季低的趋势；(3)大气氮湿沉降通量为9.728 kg/(hm²·a)，其中NH₄⁺-N和NO₃^--N分别占53.6%和46.4%，且降水量多的季节氮沉降通量也相应较高；(4)大气氮总沉降通量达23.713 kg/(hm²·a)，约占当地农田氮肥施入的10%.     

水产养殖水体好氧同时硝化-反硝化脱氮的研究

利用筛选和分离的7株脱氮微生物，在好氧条件下将氨氮转化为亚硝酸氮，随即在好氧反硝化茵的作用下还原为氮气排放．将上述菌株固定在PVA凝胶膜中，研究了水产养殖水体中氨氮、硝酸氮和亚硝酸氮在PVA凝胶膜中的扩散性能和转化脱氮过程，结果表明，氨氮、硝酸氮和亚硝酸氮在PVA浓度为15％，细胞浓度为40g／L凝胶膜中，扩散系数分别为0．55m^2／s，0．46m^2／s，0．45m^2／s．整个生物脱氮过程历时较短，36h内对200mg／L的氨氮去除率达99％，而且无中间产物亚硝酸氮的积累，固定化微生物生长的适宜pH范围为7～9，最适温度为30℃；与游离的硝化细菌和反硝化细菌相比，固定化硝化茵是游离硝化茵对氨氧化速率的70％，固定化反硝化茵是游离反硝化茵对亚硝酸氮还原速率的74％．经过20d的连续处理，固定化微生物的稳定性远大于游离微生物，28d后，游离微生物在反应器内的浓度几乎为零，而固定化微生物的浓度和活性几乎不变．     

一株异养硝化菌的筛选及其脱氮条件

从生活污水生物脱氮除磷装置中分离到一株脱氮效果较好的异养硝化菌株,脱氮过程中无亚硝酸盐氮积累质量,只有少量硝酸盐氮积累.在实验室条件下,初步探讨了不同温度、pH值、摇床转速、碳氮比、氨氮质量浓度对YY4菌株脱氮作用的影响.研究结果显示:温度为30℃、pH值为9.0、摇床转速150r/min、m(C)/m(N)为10、氨氮质量浓度为100mg/L时,YY4菌株具有最佳的脱氮效果.应用该菌株对宜兴生活污水和南京某化工厂废水氨氮脱除效果的结果显示,去除率分别为89.54%(9h)和95.79%(36h).     

好氧反硝化菌株X31的反硝化特性

对好氧反硝化菌株X31在好氧条件下的反硝化特性进行了研究．结果表明,反硝化主要发生在菌体的对数生长期,氮气是反硝化过程的最终产物．在反硝化过程中,pH值呈逐渐上升趋势,而氧化还原电位(ORP)呈逐渐降低趋势．菌株X31能够以硝酸盐或亚硝酸盐和氧气为电子受体进行协同呼吸,并且亚硝酸盐呼吸要较硝酸盐呼吸更容易进行．硝酸盐呼吸和亚硝酸盐呼吸都具有较高的脱氮效率．和其他已报道的好氧反硝化茵相比,X31菌株有着更高的氧耐受浓度．当培养液中初始的氧化态氮质量浓度为150mg／L左右时,溶解氧值对X31菌株的反硝化效果没有显著的影响．     

RNB-11菌在生物碳滤塔中脱氮性能的研究

通过试验探讨了RNB 11芽孢杆菌在炼油废水深度处理脱氮过程中的生理特性,考察了以该芽孢杆菌为优势菌的生物膜在生物碳滤塔脱氮中的脱氮机理、脱氮效率及其环境影响因素。结果表明,芽孢杆菌主要进行亚硝化脱氮,在氨氮进水浓度25～70mg/L范围内,氨氮去除量与进水氨氮浓度成正比,氨氮的去除率稳定在58%～69%。     

污水灌溉区土壤非饱和带氮分布特征

以徐州市铜山区奎河段两岸的农业灌溉区为例,结合当地典型的4种不同种植方式,对非饱和带土壤中的硝酸盐氮和铵氮质量比及其分布特征进行分析。结果表明:土壤中硝酸盐氮质量比为3.8~128.1mg/kg(平均33.0mg/kg),铵氮质量比为2.3~5.7mg/kg(平均3.8mg/kg);非饱和带土壤中氮主要来自常年施肥和污水灌溉;由于不同种植方式具有不同的施肥和灌溉条件,因此土壤中氮的分布亦不同;在接受地表灌溉和施肥补给之后,硝酸盐氮主要以下渗迁移为主;铵氮在下渗过程中会产生吸附作用,其质量比与土壤中黏土颗粒的含量呈一定的相关性,但在常年灌溉的水稻-冬菜种植点,在表层土中尽管黏土颗粒含量不高,铵氮质量比仍然较高。     

农田区地下水氮污染和氮转化的实验研究

为研究不同条件下农田区氮污染和氮转化的过程及结果，进行了4个土柱的模拟实验，模拟菜田施肥（化肥）残存量对地下水氮污染的实验表明，土柱中所施化肥残存量的72．08％和47．44％随下渗水流出，模拟非均质包气带结构对地下水氮污染去除的实验表明，装有4层粘性土夹层的砂柱对硝酸根离子的去除率分别为85．69％（以蒸馏水混合液注入）和32．48％（以地下水混合液注入），而没有粘性土夹层的砂柱对硝酸根离子的去除率则分别为38．25％（以蒸馏水混合液注入）和28．92％（以地下水混合液注入）。     

硫自养反硝化反应器脱氮特性研究

以硫自养反硝化反应器脱氮为研究体系,对其反硝化特性进行研究。结果表明,反应器完成挂膜后,15天可完成对反应器内硫自养菌的驯化,相比于其他的硫自养反硝化反应器,所用时间较短,进水pH值为8,t(HRT)为4.3h,进水硝酸盐质量浓度为70 mg/L时,脱氮率可稳定在90%以上,反硝化速率达18.5mg/(L·h)(以N元素计);反应器上、中、下部均有脱氮硫杆菌,且中、下部较多。反应器的最佳进水硝酸盐质量浓度为50mg/L,最适温度为30~35℃,最佳进水pH值为7~8,硝酸盐去除率可达90%以上。     

闽江感潮河段非雨季、雨季不同形态氮的时空分布及影响因素

选取非雨季(2018年11月)和雨季(2019年4月)对闽江感潮河段7个断面进行水样采集,研究不同季不同形态氮的时空分布规律,采用相关性分析及主成分分析并结合2016—2019年来水情况,深入探讨不同季氮组分分布及转化的影响因素.结果表明:1)非雨季盐水入侵明显,各理化指标盐度、温度、pH和溶解氧的波动均强于雨季.2)非雨季上游NH₄~+-N低于雨季,下游则高于雨季,而非雨季NO₃~--N和总氮(TN)总体均高于雨季.从上游到下游,非雨季NH₄~+-N变化波动较大,NO₃~--N平缓而TN呈轻微上升;雨季NH₄~+-N、NO₃~--N和TN变化均较平缓.3)相关性分析表明非雨季的氮转化活跃.雨季NH₄~+-N浓度是影响TN浓度的主要因素.结合主成分分析及长期上游来水氮的污染负荷发现,人为排放和各形态氮的相互转化是非雨季不同形态氮变化的主要因素,雨季水体反硝化对不同形态氮的分布发挥重要作用,而上游来水的氮污染负荷对不同形态氮的浓度影响较...     

丝绸厂汰头废水脱氮试验研究

针对丝绸厂汰头废水高有机物浓度高氮的特点,对SBBR反应器高效脱氮技术进行了系统研究,考察了负荷、DO、温度及碳源投加对反应器脱氮效能的影响,获得了控制反应器高效同步硝化反硝化脱氮的关键工况参数.试验结果表明:SBBR反应器在挂膜密度为35%、DO为6.5mg/L、有机负荷为0.3kgBOD5/m3·d,氮负荷为0.6kgN/m3·d条件下,表现出显著的同时硝化反硝化能力,可使出水NH4 -N浓度降为1.09mg/L,TN降为16.76mg/L,去除率分别为98%和 88.5%.     

巢湖芦苇湿地去除硝酸盐污染的调查与分析

以巢湖野生芦苇湿地为研究对象,调查了芦苇湿地去除浅层地下水中硝酸盐氮的效果。在芦苇生长旺盛阶段(3—5月),在芦苇湿地钻孔,聚水,取样分析了水中三氮含量及水孔不同深度土壤中反硝化细菌的数量。结果表明:芦苇区浅层地下水中硝酸盐氮仅为0.2~0.8 mg/L,远低于湿地周围井水中硝酸盐氮质量浓度(大于20 mg/L),芦苇湿地能够去除浅层地下水中硝酸盐污染;反硝化细菌在土壤中的分布呈现明显的根际效应;野生芦苇湿地较强的生物脱氮作用与反硝化细菌分布有关,地下水中硝酸盐氮含量与反硝化细菌分布呈负相关。     

生物炭负载纳米零价铁耦合微生物低温脱氮

为提高耐低温异养硝化-好氧反硝化菌株Pseudomonas fluorescent sp.Z03在低碳氮比条件下的脱氮能力，采用液相还原法制备了生物炭负载纳米零价铁复合材料nZVI-BC700.结果表明：在初始氨氮浓度为50 mg/L的情况下，nZVI投加量为0.2 g/L时，nZVI-8BC700耦合体系的最适pH为6.8～7.0,nZVI-8BC700可以有效提高微生物(Z03)的脱氮效率，在72 h内氨氮去除率提高至62.1%,相同条件下，比单独Z03的脱氮效率提高21.1%.推测达到这种结果可能是因为nZVI-8BC700为生物脱氮过程提供了电子供体，并提高了相关脱氮酶的活性，在还原和吸附共同作用下完成了水体氨氮的去除.     

鸡粪添加木质素对平邑甜茶根区土壤硝酸盐代谢的影响

为研究鸡粪和木质素处理对平邑甜茶根区土壤硝酸盐代谢的影响,采用盆栽实验,添加质量分数12.5%鸡粪、12.5%的鸡粪+木质素1.5 g/kg、12.5%的鸡粪+木质素2.5 g/kg的处理,在春、夏、秋三个季节分别取样,分析土壤硝酸盐代谢变化规律。结果表明,施用鸡粪和木质素比单施鸡粪抑制了土壤铵态氮向硝态氮转化的速率,降低了土壤硝化强度,施加木质素越多抑制效果越明显,在各个季节对反硝化强度影响不同。木质素提高了土壤硝酸还原酶和亚硝酸还原酶活性以及土壤铵态氮的含量,降低了土壤硝态氮的含量。施用木质素能明显抑制土壤氮素流失,该研究为木质素的合理应用提供了理论依据。     

稻田土壤中铁-氮循环耦合体系研究进展

农田土壤是氮素排放的最主要来源,特别是在稻田生态系统中.稻田土壤活性铁含量丰富,其周期性干湿交替过程引起铁素发生系列的氧化还原反应,进而影响着其他营养成分以及污染物的迁移转化过程.水稻土的铁氮耦合会促进氮素向大气排放,但其中过程错综复杂.文章讨论了水稻土中铁-氮耦合的化学和微生物过程,总结了水稻土铁-氮耦合过程的关键因...