含氮污水净化的数学模型及其实例模拟

含水层中氮污染已经是相当普遍的问题。本文分析了含水层中水流运动、对流－弥散作用、物理化学吸附和生物化学反应等对污染物运移的影响，特别是阐述了含水层中NO3^-、NO2^-、NH4^ 三种形式之间的转化关系，在此基础上，探讨了这些物理、化学和生物作用导致的物质转化过程定量描述的数学模式。     

农村家庭利用自酿米酒去除地下水中硝酸盐的初步研究

为去除农村家庭饮用地下水中的硝酸盐,以农村自酿米酒为碳源,利用简易的沙桶装置开展了反硝化去除硝酸盐的实验,对比了不同乙醇浓度下的反硝化效果。实验结果表明,以沙桶为实验装置,自酿米酒为碳源,在家庭中异位反硝化去除抽取地下水中的硝酸盐方法是有效果,易操作的。硝酸盐的去除率和C/N质量比有直接关系,当C/N质量比大于1.99时,硝酸盐去除率达99%,亚硝酸盐零积累,但易积累乙酸盐;当C/N质量比为0.89时,硝酸盐去除率达99%,生成物亚硝酸盐浓度远高于国家饮用水限值(1 mg/L);当C/N质量比为0.43时,反硝化过程不彻底,硝酸盐去除率不高,且易生成溶度较高的亚硝酸盐。溶解氧的存在不会对反硝化产生显著影响。米酒和硝酸盐之间的C/N最佳比例,宜大于本次实验的0.89,小于1.99,利用农村自酿米酒作为碳源去除地下水中硝酸盐是可行的。     

黄海北部海域沉积物反硝化细菌数量及反硝化速率的季节变化

用乙炔抑制法和最大或然数（most probable number,MPN）法对黄海北部海域沉积物反硝化速率及反硝化细菌数量的季节变化进行了研究,结果表明,该海域反硝化速率在夏季最大,范围在3．2～7．5μmol／（m^2·h）之间,平均值为4．85μmol／（m^2·h）;而在春、秋季其范围分别为0．26～2．65μmol／（m^2·h）和1．21～4．12μmol／（m^2·h）。该研究海域3个季节反硝化细菌数量差别较大,春、夏、秋季分别在1．78×10^4～8．12×10^4,1．18×10^6～6．18×10^6和0．72×10^5～4．50×10^5个／g之间。春、秋两季反硝化速率和反硝化细菌数量之间呈显著性正相关,相关系数分别为0．759和0．750（P〈0．05）。本结果可为黄海北部海域氮循环机制研究提供重要参考。     

δ15N在贵阳地下水氮污染来源和转化过程中的辨识应用

随着城市的发展,贵阳地下水氮污染日趋严重,为评估地下水中氮的分布、来源和迁移转化,我们采集了 72个水样,并测定了三氮 (、和 )浓度、主离子、δ 15N- 和 δ 15N-等.结果显示,在贵阳地下水大多数样品中,- N是最主要的无机氮形态,城区地下水大部分含较高的- N; 然而在城市污水和有些被明显污染的地下水中,却是最主要的无机氮形态,尤其是枯水期.丰水期地下水样有较低的δ 15N值,受农业化肥等影响明显.丰水期地下水- N浓度随着 Cl-浓度升高而升高,表明丰水期地下水硝酸盐可能主要受混合作用等控制.而枯水期地下水中溶解氧与硝酸盐的δ 15N值呈负相关关系,且相对于丰水期地下水具有较高的δ 15N值、较低的硝酸盐浓度和较低的 DIN/Cl值,说明地下水环境中主要受土壤有机氮等影响 , 同时可能存在反硝化.     

贵阳次生林不同演替阶段土壤微生物生物量与反硝化酶活性的研究

土壤营养元素赋存状态和微生物活性是喀斯特地区生态恢复的关键质量指标,温室气体N2O的排放是全球变暖的重要因子。研究了雨季贵阳不同演替阶段森林表层土壤（0～10cm）微生物生物量（SMB）、反硝化酶活性（DEA）、无机氮（N）库和N转化特征,并与玉米地、茂兰喀斯特原始森林土壤做了对比分析。结果表明,微生物群落对土壤水分条件响应强烈,土壤有效N的增加有助于微生物群落的增长,土壤N转化速率越快,微生物N同化作用越低。人为干扰（火烧和农业活动）会增加或降低土壤SMB、增加潜在的气态N流失。总的来说,不同演替阶段土壤SMB、DEA和土壤N库均有显著差异,随植被恢复土壤SMB呈上升趋势,温室气体N2O的排放量呈下降趋势,气态N流失形态从N2O转变为N2,N循环过程趋于优化,表明自发演替是退化喀斯特森林恢复的可靠方式。     

中国长足摇蚊(Tanypus chinensis)幼虫底栖扰动对沉积物溶解氧特征及反硝化的影响

以中国长足摇蚊(Tanypus chinensis)幼虫对沉积物的生物扰动过程为研究对象,运用稳定同位素示踪及同位素配对技术,深入探讨长足摇蚊幼虫扰动对太湖梅梁湾沉积物硝酸盐界面迁移、溶解氧侵蚀深度及沉积物反硝化速率及两种不同反硝化过程(非耦合反硝化(DW)和耦合反硝化(DN))的影响.摇蚊幼虫扰动后,添加15N两种处理沉积物氧气消耗速率由355.49±131.49μmol/(m2.h)变化为546.39±261.41μmol/(m2.h),而未添加15N两种处理由313.57±61.63μmol/(m2.h)变化为554.17±184.36μmol/(m2.h),硝酸盐界面迁移结果表明:扰动显著加强了水体硝酸盐向沉积物迁移的速率,加强沉积物作为上覆水中NO3-N汇的作用,摇蚊幼虫扰动组的硝酸盐迁移速率从-33.75±29.25μmol/(m2.h)提高到-210.14±117.25μmol/(m2.h).同位素添加实验发现,摇蚊幼虫底栖扰动能显著提高沉积物总反硝化速率,与对照组相比,总反硝化速率从31.83±8.79μmol/(m2.h)上升到228.98±54.09μmol/(m2.h),增加了约6倍左右.利用同位素配对法计算对两种不同反硝化过程进行区分,发现非耦合反硝化速率从15.78±8.51μmol/(m2.h)上升到182.96±45.22μmol/(m2.h),耦合反硝化速率从16.04±5.63μmol/(m2.h)增加到46.01±8.97μmol/(m2.h),预示着底栖生物扰动能同时增加耦合和非耦合两种反硝化过程,而非耦合反硝化过程的增加强度远大于耦合反硝化.     

Sources and transport of nitrate constrained by the isotopic technique in a karst catchment: an example from Southwest China

The concentration and isotopic composition of nitrate were analyzed to improve an understanding of nitrate sources and transformation processes in a typical karstic agricultural field in the Houzhai catchment, Guizhou Province, Southwest China. The results revealed that no distinct spatial pattern of content and isotopic composition of nitrate exists in this karst catchment. Nitrate in surface stream (SFS) had slightly lighter isotopic composition and lower concentration compared with nitrate in subterranean stream (STS) during the dry season. Concentrations of SFS nitrate increased to concentrations similar to those of STS during the wet season. The isotopic values indicated that nitrate were mainly impacted by manure sources during the dry season and influenced by a mix of chemical fertilizer and manure during the wet season. The denitrification rates were roughly estimated based on the isotopic compositions of nitrate after considering volatilization and ignoring assimilation. The calculated result showed that approximately one fifth of nitrate load was removed by denitrification in the catchment. Annual nitrate flux from the outlets accounted for 14.2% of applied total fertilizers used in the catchment, approximately 85% of total transported flux from the catchment in the wet season. Furthermore, chemical weathering processes were enhanced by using nitrogen fertilizer because liberated protons and enhanced HCO₃^? flux were produced through by nitrification. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

包气带土层防护地下水污染的反硝化测定影响综述

施加氮肥是农业增产的有效途径,土壤反硝化作用可使其中的剩余、淋洗氮素得到消散和净化,使地下水免受污染。但影响包气带土层中反硝化测定的因素较复杂,目前还没有较完善的测定方法。文章在论述包气带土层反硝化作用的实质与影响因素基础上,总结了现行反硝化测定方法的影响与不足。结合现有监测技术的发展及对包气带土层中物质、能量的转化和分布认识,探讨分析了适宜于研究包气带土层防护地下水污染的反硝化测定方法,为相关学科研究提供借鉴。     

三峡支流澎溪河消落带落干初期N2O释放与反硝化特征初探

水库近岸湿地(消落带)土壤N2O释放和反硝化作用是消落带氮的生物地球化学过程的重要组成部分.以三峡水库支流澎溪河高阳平湖库湾消落带为研究对象,于2013年落干初期,采用C2H2抑制-原状土柱培养法研究该处自然植被恢复区、农耕区和对照组等不同土地类型土壤的N2O释放速率和反硝化速率,并测定了土壤p H值、氧化还原电位、温度、有机质、总氮、铵态氮、硝态氮和土壤孔隙含水量等环境指标.结果表明,自然植被恢复区土壤N2O释放速率为9.88±6.49 g N/(hm2·d),反硝化速率为58.94±52.84 g N/(hm2·d);农耕区土壤N2O释放速率和反硝化速率分别为7.71±4.44和30.70±25.68 g N/(hm2·d).不同土地类型间N2O释放速率差异显著,落干初期土壤氧含量、含水量及氮含量对不同土地类型N2O释放和反硝化作用影响明显.土壤氧含量的升高促进了自然植被恢复区的N2O释放,并在一定程度上抑制了该区域反硝化作用.农耕区土壤含水量高于自然植被恢复区,可能致使N2O释放速率低于自然植被恢复区,而反硝化速率高于自然植被恢复区.消落带土壤氮含量降低同反硝化速率降低有一定联系.