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多重环境因素对Fe作用下化学反硝化去除亚硝的影响

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地球科学 2023年

作者：李林鑫蒋宏忱黄柳琴中国地质大学(武汉)生物地质与环境地质国家重点实验室

为了提高以Fe2+作为还原剂的NO2-去除工艺在实际应用中的效率，本研究设计了外源阴离子、Fe2+浓度以及反应温度三个环境因素来探明其对Fe2+化学还原NO2-过程的影响。结果表明，虽然提高Fe2+浓度可以明显促进NO2-的去除速率，但同时降低... 详细信息

为了提高以Fe2+作为还原剂的NO2-去除工艺在实际应用中的效率，本研究设计了外源阴离子、Fe2+浓度以及反应温度三个环境因素来探明其对Fe2+化学还原NO2-过程的影响。结果表明，虽然提高Fe2+浓度可以明显促进NO2-的去除速率，但同时降低了Fe2+的利用率，除此以外，升高温度和添加HCO3-/CO32-都可以提高NO2-去除速率和程度。另外铁氧化所形成的副产物类型也受到温度和HCO3-的调控，温度在55 ℃以下(30 ℃，40 ℃)时铁氧化产物以纤铁矿和针铁矿为主，温度高于55 ℃时铁氧化产生磁铁矿。而在HCO3-体系中，磁铁矿可以在更低温度(40 ℃)条件下形成。这些发现对改进Fe2+作用下的化学反硝化应用模式和副产物的二次处理利用提供了实验参考，为推动其在实际工程中应用提供了理论依据。

关键词：亚硝酸盐污染铁氧化化学反硝化高温磁铁矿

pH值对森林土壤化学反硝化强度和产物的影响

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森林与环境学报 2022年第4期42卷 401-408页

作者：王娅静李罗英郭景恒河北农业大学资源与环境科学学院河北保定071000 中国农业大学资源与环境学院北京100193

分别以河北秦皇岛祖山(ZS)和重庆铁山坪(TSP)森林土壤为研究对象,调节土壤pH值后经^(60)Co-γ射线灭菌,分别在不添加硝态氮(NO^(-)_(3)-N)和添加硝态氮条件下进行室内无菌厌氧培养。连续监测培养过程中一氧化氮(NO)和氧化亚氮(N_(2)O)... 详细信息

分别以河北秦皇岛祖山(ZS)和重庆铁山坪(TSP)森林土壤为研究对象,调节土壤pH值后经^(60)Co-γ射线灭菌,分别在不添加硝态氮(NO^(-)_(3)-N)和添加硝态氮条件下进行室内无菌厌氧培养。连续监测培养过程中一氧化氮(NO)和氧化亚氮(N_(2)O)的浓度变化,并对培养前后硝态氮和亚硝态氮(NO^(-)_(2)-N)含量进行测定。旨在探索土壤pH值对化学反硝化强度(硝态氮损失量)和产物(NO^(-)_(2)-N、NO、N_(2)O、NO/N_(2)O)的影响。结果表明,祖山加氮(N88)处理,当pH值为4.5和5.7时,硝态氮的损失率分别为38%和84%,气体产物总量(NO和N_(2)O之和)分别占硝态氮损失量的41.8%和65.0%。气体产物中N_(2)O占主要成分,其累积量随pH值的增大而增加。铁山坪加氮(N52)处理,当pH值为4.2和5.3时,硝态氮的损失率分别为7%和3%,气体产物以NO为主,最多仅为0.46 mg·kg^(-1)。此外,祖山和铁山坪的结果均表明,气体产物比(NO/N_(2)O)随土壤pH值的增大而减小。化学反硝化可能是森林土壤中硝态氮损失的一个潜在重要途径,酸性条件下其对NO和N_(2)O的贡献不容忽视。

关键词： pH值土壤化学反硝化硝酸盐添加 NO和N_(2)O的比值

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土壤化学反硝化及N2O产生机理研究进展

环境科学研究 2020年第3期33卷 736-743页

作者：颜青赖睿特张克强杨涵博王风农业农村部环境保护科研监测所

传统观点认为土壤氮素转化要有微生物的参与,但越来越多的研究发现,非生物转化在一些特定条件下同样发挥着不可忽略的作用,该途径下N2O产生量甚至超过生物学过程而占主导作用.作为一种重要的非生物土壤氮素转化方式,化学反硝化产生途径... 详细信息

传统观点认为土壤氮素转化要有微生物的参与,但越来越多的研究发现,非生物转化在一些特定条件下同样发挥着不可忽略的作用,该途径下N2O产生量甚至超过生物学过程而占主导作用.作为一种重要的非生物土壤氮素转化方式,化学反硝化产生途径虽然已经被发现近一个世纪,但在现代生态学研究中通常因研究分散而往往被忽视.鉴于此,对土壤化学反硝化及N2O产生机制、影响因素的研究进展进行总结,并对化学反硝化的不足和薄弱环节提出展望.结果表明:土壤化学反硝化及N2O产生的机制主要包括高价氮还原和羟胺分解两种作用;影响土壤化学反硝化的因素主要包括pH、温度、反应底物浓度、有机质、固相界面及金属离子,如高pH、固相界面和Cu^2+的存在均会促进化学反硝化过程;不同形态Fe直接参与化学反硝化生成N2O的途径不同,主要包括Fe^2+还原NO2-和NO3-,Fe3+氧化NH2OH.然而,现有研究对于化学反硝化机理的边界划分等问题仍不明确,因此,建议强化羟胺在土壤化学反硝化途径中作用机理的基础性研究,以及多因素综合影响下化学反硝化强度和N2O产生特征方面的应用性研究.

关键词：土壤化学反硝化 N2O 进展羟胺铁

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化学反硝化法脱除地下水中的硝酸盐

中国给水排水 2001年第11期17卷 27-31页

作者：范彬黄霞清华大学环境科学与工程系北京100084

综述了地下水中的硝酸盐采用化学反硝化方法进行处理的最新研究进展。与生物反硝化法相比 ,化学反硝化法具有潜在的经济优势和对小型及分散给水处理的适应性。以铁为代表的活泼金属还原法的特点是还原剂价格低廉、来源广泛 ,但反硝化的... 详细信息

综述了地下水中的硝酸盐采用化学反硝化方法进行处理的最新研究进展。与生物反硝化法相比 ,化学反硝化法具有潜在的经济优势和对小型及分散给水处理的适应性。以铁为代表的活泼金属还原法的特点是还原剂价格低廉、来源广泛 ,但反硝化的产物主要是氨氮。化学催化反硝化方法被认为是最有应用前景的脱除地下水中硝酸盐的方法 ,但受反应过程中传质因素的限制 ,目前在催化活性和选择性方面还不够理想。

关键词：地下水硝酸盐化学反硝化催化反硝化

负载型纳米铁化学反硝化法去除硝酸盐氮的研究

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中国给水排水 2006年第15期22卷 83-87页

作者：张环金朝晖韩璐王薇修宗明高思南开大学环境科学与工程学院

采用液相还原法制备了以石墨为载体的负载型纳米铁,并以其为还原剂进行化学反硝化,考察了此种材料还原硝酸盐氮的特性。结果表明,负载型纳米铁在中性条件下能够快速将硝酸盐氮还原而去除;铁量相同而不同铁碳比的负载型纳米铁还原硝酸盐... 详细信息

采用液相还原法制备了以石墨为载体的负载型纳米铁,并以其为还原剂进行化学反硝化,考察了此种材料还原硝酸盐氮的特性。结果表明,负载型纳米铁在中性条件下能够快速将硝酸盐氮还原而去除;铁量相同而不同铁碳比的负载型纳米铁还原硝酸盐氮的速率有所不同;体系初始pH值越低则负载型纳米铁还原硝酸盐氮的速率越快,pH值为2时可在15 m in内将浓度为80mg/L的硝酸盐氮全部去除;体系中的溶解氧会与NO3-争夺电子,在pH值较低时NO3-的还原受溶解氧的影响较大;负载型纳米铁可构成微小原电池,在化学反硝化反应中Fe起主要作用,Fe2+对反应有促进作用。

关键词：负载型纳米铁石墨化学反硝化硝酸盐氮

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纳米零价铁去除水中硝酸盐的研究及进展

中国给水排水 2023年第16期39卷 21-28页

作者：万琼孙荡荡曹逸希鞠恺杨国红鹿琳睿李凌宜张新艳西安科技大学建筑与土木工程学院陕西西安710054 陕西省水务集团水生态综合开发有限公司陕西西安710082

氮是引起水体富营养化的主要因素之一,纳米零价铁(Nano‑zero‑valent iron,nZVI)可通过化学反硝化快速去除水中的NO_(3)^(-),但对N_(2)的选择性较低。通过对nZVI还原NO_(3)^(-)的研究进行归纳和总结,探讨了nZVI还原NO_(3)^(-)的基本原理... 详细信息

氮是引起水体富营养化的主要因素之一,纳米零价铁(Nano‑zero‑valent iron,nZVI)可通过化学反硝化快速去除水中的NO_(3)^(-),但对N_(2)的选择性较低。通过对nZVI还原NO_(3)^(-)的研究进行归纳和总结,探讨了nZVI还原NO_(3)^(-)的基本原理、影响因素和提高对N_(2)选择性的改性方法。酸性、高温、低DO、高nZVI/NO_(3)^(-)比、含Cu^(2+)和Fe^(2+)等离子的环境均有利于nZVI对NO_(3)^(-)的去除,而高DO、HCO_(3)^(-)、SO32-和Cr(Ⅵ)等离子及有机物的存在均不利于NO_(3)^(-)的去除。将nZVI进行表面活性剂、负载纳米材料及纳米铁合金改性,NO_(3)^(-)去除率和对N_(2)选择性均得到不同程度的提高。其中表面活性剂改性能有效减少nZVI氧化和团聚现象,但对N_(2)的选择性不足6%,而nZVI/Cu/TiO_(2)合金对N_(2)的选择性可达80%。在提高N_(2)选择性方面,nZVI复合材料的种类决定了材料性质,而且原料制备方法会影响材料结构,对于复合材料的选取、制备方法及运行条件优化是未来研究的重点。

关键词：纳米零价铁化学反硝化铁合金脱氮改性

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均相高级还原技术去除水中硝态氮的研究进展

绿色科技 2023年第4期25卷 73-77,86页

作者：李宏辞吴磊东南大学能源与环境学院江苏南京210096

世界范围内水体中硝态氮污染日益严峻,已经威胁到饮用水质量和水生生态系统的安全。近年来利用水合电子(e_(aq)^(-))和二氧化碳阴离子自由基(CO_(2))还原水中硝态氮的均相高级还原技术,以其较高的脱氮效率被认为是极具前景的硝态氮的去... 详细信息

世界范围内水体中硝态氮污染日益严峻,已经威胁到饮用水质量和水生生态系统的安全。近年来利用水合电子(e_(aq)^(-))和二氧化碳阴离子自由基(CO_(2))还原水中硝态氮的均相高级还原技术,以其较高的脱氮效率被认为是极具前景的硝态氮的去除技术。鉴于此,分析了均相高级还原体系还原水中硝酸盐的研究进展,包括去除效果、反应原理和自由基生成规律,分析了各体系的优点和不足,对该技术未来发展进行了展望和建议。结果显示:多种均相高级还原体系均可通过产生自由基快速还原水中的硝态氮,但仍存在能耗高、有副产物残留等问题。提出了未来高级还原技术的发展应聚焦加快自由基生成速率、减少二次污染和通过改良光源以降低能耗。

关键词：高级还原技术硝酸盐化学反硝化水合电子二氧化碳阴离子自由基

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森林土壤NO产生的主要途径及其影响因素

生态学杂志 2018年第2期37卷 554-568页

作者：丘清燕胡亚林森林生态稳定同位素研究中心福建农林大学林学院福州350002

一氧化氮(NO)在氮的生物地球化学循环、大气环境化学和全球变暖中起着重要作用。森林土壤是NO的一个重要来源。硝化、反硝化、硝化细菌反硝化以及化学反硝化是森林土壤NO产生的主要途径。当前,关于各个过程对NO排放的相对贡献以及生物... 详细信息

一氧化氮(NO)在氮的生物地球化学循环、大气环境化学和全球变暖中起着重要作用。森林土壤是NO的一个重要来源。硝化、反硝化、硝化细菌反硝化以及化学反硝化是森林土壤NO产生的主要途径。当前,关于各个过程对NO排放的相对贡献以及生物和环境因子对各个过程NO产生的影响还缺乏系统性研究。因而,本文旨在综述森林土壤NO产生的主要途径,各途径来源NO的测定方法以及土壤氮循环功能基因和环境因子对不同来源土壤NO排放的影响,并在此基础上指出了研究的薄弱环节与未来研究方向。总体而言,森林土壤NO的排放主要来自硝化和反硝化作用,但是在酸性土壤中不能忽视化学反硝化过程对其排放的影响。在量化各个过程对土壤NO排放贡献时,15N-18O双同位素富集法比传统的硝化抑制剂法能更准确地区分NO的来源。土壤NO的产生是各种生物和非生物过程综合作用的结果,当前有关氮循环功能基因丰度与土壤NO排放关系的研究中,缺乏将氮循环功能基因和土壤各过程产生的NO排放联系起来研究。在探究环境因子对土壤NO排放影响时,更多关注单个环境因子对土壤硝化和反硝化过程来源NO排放的影响,而对硝化细菌反硝化和化学反硝化过程来源NO排放的研究较少,而且也缺乏多个环境因子共同作用对不同过程NO排放影响的研究。

关键词：一氧化氮硝化作用反硝化作用化学反硝化生物因子非生物因子

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零价铁还原水中硝酸盐的机理及影响因素

中国给水排水 2008年第14期24卷 5-9页

作者：范潇梦关小红马军哈尔滨工业大学市政环境工程学院黑龙江哈尔滨150090

对零价铁(Fe0)化学反硝化法脱除水中NO-3的原理及其影响因素进行了全面综述,并提出了未来的研究方向。Fe0化学反硝化NO3-的含氮产物在酸性条件下以NH4+为主,中性条件下以N2为主。pH是影响Fe0还原硝酸盐的主要因素,Fe0/NO3-负荷、Fe0的... 详细信息

对零价铁(Fe0)化学反硝化法脱除水中NO-3的原理及其影响因素进行了全面综述,并提出了未来的研究方向。Fe0化学反硝化NO3-的含氮产物在酸性条件下以NH4+为主,中性条件下以N2为主。pH是影响Fe0还原硝酸盐的主要因素,Fe0/NO3-负荷、Fe0的投量、搅拌强度等影响着反硝化速率,溶解氧基本不影响反硝化进程,而不同的共存离子则分别对反硝化过程起着不同的作用。仅用Fe0还原NO-3的效率较低,采用辅助手段的Fe0还原NO-3新技术将成为未来的研究方向。

关键词：零价铁硝酸盐化学反硝化影响因素