硝态氮和苯胺在渭河渗滤系统中的生物化学作用

采用自行设计的室内土柱实验装置模拟渭河渗滤系统,研究了含有硝态氮污染的河水以及苯胺污染的河水在渭河渗滤系统中的环境行为及净化机制,得出:河流渗滤系统对硝态氮污水有很大的净化作用,其净化机制主要是反硝化作用,对硝态氮的去除率达到100%;河流渗滤系统对硝态氮和苯胺共存的污水也有很大的净化能力,其净化机制主要是反硝化作用和生物降解作用,对硝态氮和苯胺的去除率均达到100%。最后定量研究了二者在河流渗滤系统中净化程度。     

硝态氮和苯胺在渭河渗滤系统中的迁移转化研究

由于农业、化工业的发展，地表河流不同程度的受到硝态氮和苯胺的污染。长期以来，人们只是感性认识到河流渗滤系统对入渗的地表水有一定的净化作用，但很少从理论上研究河流渗滤系统对污染的河水的净化作用程度如何。为此采用自行设计的室内土柱实验装置来模拟渭河渗滤系统，模拟研究了含有硝态氮污染的河水以及苯胺污染的河水在渭河渗滤系统中的环境行为及净化机制。得出河流渗滤系统对硝态氮污水有很大的净化作用，其净化机制主要是反硝化作用，对硝态氮的去除率达到100％；另外河流渗滤系统对硝态氮和苯胺共存的污水也有很大的净化能力，其净化机制主要是反硝化作用和生物降解作用，对硝态氮和苯胺的去除率均达到100％。最后定量研究了两者在河流渗滤系统中净化程度。     

不同固态碳源用于反硝化去除污水处理厂尾水中硝态氮的研究

针对污水处理厂尾水氮素高度硝化的现状,研究了不同固体碳源在不同条件下的反硝化速率及对硝态氮的去除率。结果表明:麦秆、PBS和PHAs较其他固态碳源具有更好的脱氮效果,25℃为最适宜反应温度;进水硝态氮浓度与硝态氮去除率之间有很好的相关性;随着反应时间的延长,各碳源脱氮效率也在不断加速,至24 h时,PBS、PHAs和麦秆对应的去除率分别为98.53%、93.41%和73.26%。对三种碳源反应前后的表面进行扫描电镜分析,证实了三种碳源作为反硝化固体碳源的可行性。COD反弹和硝态氮积累试验表明,麦秆更适用于污水处理厂尾水的生态净化工艺。     

不同介质RBF对硝态氮污水的净化作用研荡究

模拟研究了不同含水介质的河岸渗滤系统对硝态氮污水的净化作用及净化机制.结果表明:含有黏土的渗滤系统其净化作用为反硝化作用,其净化率达100%;若含水介质为粗粒的渗滤系统,其净化能力很低,到后期净化率基本为零.     

不同介质RBF对硝态氮污水的净化作用研究

模拟研究了不同含水介质的河岸渗滤系统对硝态氮污水的净化作用及净化机制。结果表明:含有黏土的渗滤系统其净化作用为反硝化作用,其净化率达100%;若含水介质为粗粒的渗滤系统,其净化能力很低,到后期净化率基本为零。     

不同灌水量下土壤水氮运移及氨挥发特性研究

为了解地面灌施条件下土壤水中氮素运移及氨挥发特性,通过直径为14 cm的垂直土柱模型试验模拟地面灌施条件下不同灌水量对土壤水中氮运移以及氨挥发的影响。结果表明:垂向0~55 cm范围内硝态氮含量均低于土壤初始值;铵态氮呈先增大再减小的分布规律,深15 cm处土层的铵态氮含量较高;湿润区内的土壤硝态氮含量低于初始值,随水运移的硝态氮积聚在湿润锋处,硝酸根离子浓度锋推进距离随着时间的推移而逐渐增大;灌水量为2.6 L时土柱土壤的氨挥发损失量最小。     

会仙湿地小流域土壤养分时空分布特征

为揭示漓江流域会仙湿地小流域土壤养分的时空分布规律及其变异特征,同步连续监测了河道沉积物、消落带、耕地等区域中土壤的pH、有机质、全氮、全磷、硝态氮、铵态氮等指标,应用单因素方差分析、曼-惠特尼U检验、Pearson相关性分析和反距离插值法,研究土壤养分的时空分布特征,探究河道沉积物、消落带和耕地土壤养分之间的相互关系。结果表明：河道沉积物、消落带、耕地土壤的全氮、有机质和硝态氮含量受季节影响较大,在不同季节间存在显著差异,而受年份的影响较小;河道沉积物土壤养分受河道河床变化、人类活动等影响,沿程变化呈现复杂性;河道沉积物、消落带、耕地土壤三者间的养分含量有着密切的联系,且受降雨的影响较大。     

土壤中硝态氮迁移转化的数值模拟研究

为了揭示不同灌溉强度下土壤中硝态氮浓度的变化规律,选取常德市典型浅层土壤为研究对象,以动态土柱淋滤试验和静态反硝化试验为基础,运用HYDRUS-1D软件建立数值模型对不同灌溉强度下硝态氮浓度的变化进行模拟分析。结果表明:当灌溉强度大于4 cm/d时,灌溉强度超过土壤下渗能力,灌溉水按下渗能力下渗,多余的水会形成地面积水,进而形成地表径流,模拟10 d各组土壤中硝态氮的浓度差异不大;当灌溉强度小于等于4 cm/d时,灌溉水全部下渗到土壤中,模拟10 d后土壤中硝态氮的浓度随灌溉强度的增加而增大。     

碳源对人工微生物脱氮的影响研究

以易被反硝化细菌分解利用的葡萄糖为碳源 ,通过室内包气带土柱模拟实验 ,研究在不加入碳源、加入不同量的碳源等条件下人工微生物脱氮的效果 ,最后得出碳氮比为 1时 ,人工细菌治理硝酸盐污染既经济又有效。     

乙醇在地下水硝酸盐污染去除中的影响因素研究

乙醇作为有机碳源,可以有效的促进地下水中微生物的反硝化作用。进行了两次砂柱多孔介质中的投注实验,投注液为乙醇和硝酸盐的混合溶液。实验结果发现反硝化作用本身并不消耗溶解氧,而高浓度乙醇的催化氧化作用是砂柱中溶解氧的主要消耗来源。进水乙醇浓度较低时,中间产物亚硝酸盐先积累后消耗,反应稳定后不会存在于地下水中。尽管两次实验乙醇浓度并不相同,但参与反应过程的实际C/N均在2.55左右。整个反硝化作用符合零级动力学反应特征,是一个恒定速率的过程。     

亚热带农业小流域暴雨过程硝态氮迁移特征及水文示踪研究

为揭示亚热带丘陵区农业小流域暴雨过程中硝态氮迁移规律及其主要水文输送途径,本研究通过对紫色土丘陵区典型农业小流域典型暴雨过程跨尺度(从3~1 236 hm2)连续监测,分析径流硝态氮迁移动态特征及其尺度效应,并对比δ18O和硝态氮作为示踪剂的端元混合分析(EMMA)解析结果,探讨硝态氮作为暴雨过程水文示踪剂的可行性。结果表明:(1)两场暴雨事件中源头小流域苏荣小流域(含集镇污水)径流中硝态氮浓度最高,而到达梯级小流域出口处(万安小流域)硝态氮浓度最低,林地来水的贡献是较大尺度小流域径流硝态氮浓度降低的主要原因,坡耕地壤中流补给可能是径流消退过程中硝态氮出现浓度峰值的主要原因。(2)EMMA模型解析结果显示:δ18O与硝态氮均能示踪农业小流域径流消退期间壤中流补给过程;但硝态氮在受人居活动强烈影响子流域的示踪应用需谨慎。以农业为主的亚热带丘陵区小流域中,硝态氮具有同时作为环境效应指示剂和水文示踪剂的潜力,但其应用效果仍有待于进一步验证。     

不同水氮供应对菜地土壤硝态氮累积的影响

通过田间小区和土柱模拟试验相结合的方法研究了不同水氮供应对菜地土壤硝态氮淋溶的影响，结果表明，在田间小区和土柱模拟试验中，硝态氮在1m土层内出现一个累积峰，并且随着灌水量的增加累积峰逐渐下移；在相同灌水量下，随着氮肥施用量增加两个试验1m土壤中硝态氮储量均增多。在田间小区试验中，当施氮量低于270kg/hm^2时，相同的施氮量下，150、250、350mm^3个水平灌水量下1m土体内硝态氮储量多少为250mm〉150mm〉350mm，当施氮量超过270k加m^2时，土体内硝态氮累积量随着灌水量的增加而减少。在土柱模拟试验中，在相同的施氮量下，1m土体硝态氮的储量随着灌水量的增加而增加。     

不同氮肥水平下土壤硝态氮分布及冬小麦产量研究

合理地施用氮肥不仅能够使作物显著增产,而且可以减少土壤中硝态氮的残留,从而降低由于硝态氮过量引起的土体及地下水污染。本试验研究了在灌水条件一致的情况下,N₆₀₊₆₀、N₄₀₊₄₀、N₂₀₊₂₀、N₄₀、N₀五个氮肥施用水平对土壤硝态氮分布及冬小麦产量的影响,结果表明:（1）冬小麦在越冬期、返青期和拔节期,受播前施入底肥、拔节期追肥的影响,各处理0⁶0 cm土层硝态氮含量平均值及变化幅度均明显高于60¹60 cm;在灌浆期,各处理0⁶0 cm土层硝态氮含量平均值相比较拔节期均有不同程度的降低,是由于冬小麦从土壤中吸收了大量氮肥所致。在灌水淋溶影响下,各处理60¹60 cm土层硝态氮含量平均值在灌浆期均达到最大值。（2）合理的灌水、施肥是冬小麦获得高产的必要条件,经过试验研究结果表明,N40+40处理是当地冬小麦最优的氮肥施用模式。     

外源氮素对人工湿地N2O排放通量影响的研究

氮素通过干湿沉降、地表径流、农业灌溉等途径进入湿地中,导致湿地N2O的产生和排放发生变化,而N2O是一种温室气体,具有较高的温室效应潜力,会对环境造成严重影响。本研究模拟白洋淀芦苇湿地,构建人工模拟湿地系统进行外加氮素试验,用静态暗箱-气相色谱法进行N2O的通量观测,研究外源氮素输入对湿地N2O排放通量的影响。结果表明,外源氮素形态的不同不仅影响湿地系统中环境因子的改变,还会影响氮素进入湿地系统后的迁移转化。硝态氮是湿地N2O产生和排放的主要影响因子,芦苇湿地系统中氮素的反硝化作用强于无植被湿地系统,N2O的排放主要发生在反硝化过程中。     

典型河口区硝态氮短程还原成铵的活性氮累积途径研究进展

为了揭示水体特有的,具生物活性的氮素积累而造成水生态恶化的内因,对河口区氮循环的非传统生物转化途径,即硝态氮异化还原成铵（ DNRA ）的活性氮累积途径进行综合分析。河口环境特征与相应的微生物生态学研究表明：相对高温高盐的滨岸带系统里夏季富营养化严重,生物活性氮素通量高;在浅水河口的DNRA是氮转化客观存在的“链节”（相应地成为反硝化的汇）。高盐环境下的沉积物有充足的碳源,具备DNRA菌糖代谢发酵的条件,从而可能具备与反硝化过程竞争的环境条件。认为应结合河口特征如气候、盐度、微生物种类等对DNRA的关联机制展开深入细致的研究,为我国河口地区的氮素总量控制管理及富营养化水平评价提供生物学基础。     

骆马湖水质对菹草不同生长期的响应研究

采用原位观测手段研究了骆马湖菹草生长区水质与菹草不同生长期的响应关系。结果表明:指数生长期和石芽生成期,水体中的pH值、ORP值和DO质量浓度升高,COD质量浓度降低;植株衰亡期则相反,菹草腐烂导致有草区的水体TP质量浓度升高,但是由于反硝化作用,水体中TN与硝氮质量浓度反而下降。菹草在生长过程中直接吸收水体中的硝氮,对氨氮的去除则为间接作用,此时水体中的氮以硝氮为主;当菹草衰亡时,氨氮成为水体中氮的主要存在形态。菹草密度是影响水体各形态氮浓度的重要因素,在菹草生长时,菹草密度与TN和硝氮质量浓度显著负相关(P 0.01);当菹草衰亡时,与菹草稀疏区相比,菹草密集区TN和硝氮质量浓度更低,而氨氮质量浓度更高。指数生长期,骆马湖最优菹草密度为83.75 g/m~3。     

考虑水力学和矿化参数空间变异下土壤水氮运移的数值分析

以北京东郊永乐店一块农田为背景，将田问取样点所在的土壤剖面假设为一系列不发生相互作用的一维土柱，根据实测的土壤有机质含量，假定不同取样点的土壤有机氮的矿化速率常数（零级动力学）与有机质含量成正比，运用HYDRUS-1D软件，分别就考虑和不考虑有机氮矿化速率的空间变异性两种方案，对2001年夏玉米生育期农田尺度下土壤水分运动和硝态氮淋失动态进行了数值分析。模拟结果表明：有机氮矿化速率的空间变异性对剖面250cm埋深处累积硝态氮淋失量的影响很小，其差异主要在于前者影响了土壤氮素的转化量；剖面250cm埋深处平均的土壤水渗透量和累积硝态氮淋失量分别为1．35mm、0．0065mg／cm^2，变异系数大于1．8，表现出很强的空间变异性。模拟结果的地统计学分析表明：蒸发量和蒸腾量，收获时剖面250、150cm埋深处的土壤水通量的半方差函数均可用球状模型描述，其变程相近，约为8．7m；土壤水渗透量与累积硝态氮淋失量表现为相互独立的空间结构。考虑有机氮矿化速率空间变异性的土壤氮素净转化量可用球状模型描述，其变程与有机质含量的变程接近，约为4．7m。     

毛乌素沙地典型湖滨带湿地有机碳、氮素空间分布特征

通过对陕西毛乌素沙地典型湖滨带湿地有机碳和氮素的空间分布特征进行研究,为探讨湿地生态系统如何在沙化环境下发挥其特有的功能提供科学依据。在巴吓采当湖泊湖滨带A~F类型区采集土壤,测定土壤的有机碳、全氮、有机氮、硝态氮和铵态氮等指标。利用方差分析、Spearman相关性分析和主成分分析等方法分析对湖滨带有机碳、氮素空间分布特征进行研究。土壤表层0~10cm的有机碳和全氮含量随水位升高呈增加趋势。除了铵态氮外,有机碳、全氮、有机氮和硝态氮含量垂直分布上随着土壤深度增加呈降低趋势。土壤有机碳、全氮含量分别与全磷、土壤容重、含水率、水位显著相关。铵态氮和全磷、含水率、土壤容重、全氮、有机碳和水位等显著相关。硝态氮与微生物生物量碳、氮的相关系数分别为r=0.637和r=0.617(中度正相关)。有机碳及氮素的含量与土壤粘粒含量相关性不高。主成分分析提取3个主成分,累积贡献率达76.15%。土壤全磷、土壤含水率、土壤容重和水位是影响湖滨带土壤有机碳、氮素空间分布的主要因子。     

垃圾渗滤液中好氧反硝化生物脱氮的最佳条件

对垃圾渗滤液间歇曝气(曝气时DO为5.5～7 mg/L;停止时DO为1.1～5.5 mg/L),在仅有有机碳、无机氮的条件下进行好氧反硝化作用.通过正交试验确定了好氧反硝化的最佳条件为水力停留时间168 h,DO为5.5～7 mg/L,有机碳源为乙醇,当有机碳源为乙醇时C/N为10.并得出影响好氧反硝化作用因素的重要性排序依次为C/N＞水力停留时间＞有机碳源＞DO.C/N是影响好氧反硝化的主要因素,对TN去除率有高度显著的影响;水力停留时间对TN去除率有显著影响;有机碳源对TN去除率有一定影响;DO对TN去除率没有显著影响.     

北京地区冬小麦-夏玉米轮作下土壤氮素的分布及对地下水影响分析

研究北京粮食作物种植区冬小麦—夏玉米轮作体系下不同施氮量对土壤氮素剖面分布、累积量、淋失量的动态变化过程的影响及对地下水的影响等。结果表明在喷灌条件下冬小麦试验季节硝态氮的累积主要在80 cm深度以上;而夏玉米季节,硝态氮的峰值运移到150 cm左右,硝态氮存在明显的深层淋失现象。硝态氮的剖面含量一般随着施氮量的增加而增加。单季施氮量低于110 kg/hm2,土壤氮素处于稍微亏损状态;而施氮量大于220 kg/hm2时,在0～200 cm土层内,硝态氮有明显的累积现象,硝态氮的累积量一般随着施氮量的增加而增加,因此建议该地区年施氮量为250kg/hm2以维持农田氮平衡。考虑到当地的地下水埋深一般在12.5m左右,可以初步得出冬小麦—夏玉米种植对地下水的影响较小,但是长期冬小麦—夏玉米种植施肥将对地下水产生影响。