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新型覆土材料的CH4氧化能力与n2o释放能力

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环境科学研究 2015年第7期28卷 1165-1171页

作者：吴睿葛苏阳徐力刚华青卓玛环境保护部南京环境科学研究所江苏南京210042 中国科学院南京地理与湖泊研究所中国科学院流域地理学重点实验室江苏南京210008 青海省环境监测中心站青海西宁810007

在垃圾卫生填埋处理技术中,覆土材料的选择对处理成本和技术都至关重要.探究了新型覆土材料（矿化垃圾＋牛粪＋木屑）的CH4氧化能力,并进一步分析了温度、含水率、初始φ（CH4）和好氧厌氧等环境因素对CH4氧化能力的影响.结果表明：1新... 详细信息

在垃圾卫生填埋处理技术中,覆土材料的选择对处理成本和技术都至关重要.探究了新型覆土材料（矿化垃圾＋牛粪＋木屑）的CH4氧化能力,并进一步分析了温度、含水率、初始φ（CH4）和好氧厌氧等环境因素对CH4氧化能力的影响.结果表明：1新型覆土中矿化垃圾的填埋龄不同,其CH4氧化能力也有所差异,填埋龄较久的覆土B（10 a）、C（15 a）在培养时间内对CH4去除率和氧化速率均明显高于覆土A（5 a）;2当温度为30℃、含水率为35%时,新型覆土的CH4氧化能力最高;3用米歇尔-门坦方程表征CH4降解的过程,R2（相关系数）为0.993,CH4氧化速率最大值为5.21μmol/（g·h）,半速常数为5.48%;4厌氧环境中新型覆土具有CH4氧化能力,而厌氧环境中CH4去除率相对好氧环境更慢,培养20 d后,厌氧环境CH4去除率为83%;5当土壤孔隙含水率分别为46%、70%时,覆土干湿交替导致的n2o和Co2释放量远小于CH4氧化量,故n2o增温效应可忽略.由矿化垃圾＋牛粪＋木屑组成的新型覆土材料的CH4氧化速率最大值比现有覆土材料高1~2个数量级,其可应用于不同类型填埋场,特别是降雨较多的南方垃圾填埋场,可有效减缓垃圾填埋气CH4的释放影响.

关键词：矿化垃圾牛粪木屑 CH4氧化 n2o释放

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渗滤液灌溉土壤n2o释放及氨挥发的研究

环境科学 2008年第12期29卷 3520-3524页

作者：邵立明邱伟坚张后虎何品晶同济大学环境科学与工程学院、污染控制与资源化研究国家重点实验室、长江水环境教育部重点实验室上海200092

选用2种供试土壤(S1和S2),通过培养试验研究了渗滤液投加土壤后n2o释放、氨挥发及矿物氮的转化,并讨论了土壤理化性质对上述过程的影响.土壤pH值较大程度地决定了氨的挥发,仅投加渗滤液的碱性土S1在培养期的前5 d内测到氨挥发,通过氨挥... 详细信息

选用2种供试土壤(S1和S2),通过培养试验研究了渗滤液投加土壤后n2o释放、氨挥发及矿物氮的转化,并讨论了土壤理化性质对上述过程的影响.土壤pH值较大程度地决定了氨的挥发,仅投加渗滤液的碱性土S1在培养期的前5 d内测到氨挥发,通过氨挥发共损失了约3.0‰的渗滤液氮.投加同等含量的渗滤液后,不同土壤可导致n2o释放量近20倍的差异(pn2o释放通量的高低.与WFPS为46%时相比,投加蒸馏水的土壤S1、投加渗滤液的土壤S1和土壤S2在WFPS为70%的条件下n2o的释放通量均值分别提高了6.5(p>0.05)、1.8(p>0.05)和2.2倍(p2因n2o释放分别损失了41.1‰和2.3‰的渗滤液氮.为此,控制灌溉土壤的含水率(n2o的释放和氨挥发.

关键词： n2o释放氨挥发渗滤液投加土壤理化特性含水率

湿地土壤nH3挥发、n2o释放过程及影响因素

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湿地科学 2008年第3期6卷 429-439页

作者：孙志高刘景双于君宝衣华鹏中国科学院烟台海岸带可持续发展研究所山东烟台264003 中国科学院东北地理与农业生态研究所吉林长春130012 鲁东大学地理与资源管理学院山东烟台264025

湿地土壤nH3挥发及n2o释放过程与氮的气态损失密切相关,其对于氮循环的生态意义重大。综述了湿地土壤nH3挥发、n2o释放过程及影响因素的研究动态。当前湿地土壤nH3挥发及n2o释放研究主要集中在挥发/释放特征与一般影响因素的探讨上。影... 详细信息

湿地土壤nH3挥发及n2o释放过程与氮的气态损失密切相关,其对于氮循环的生态意义重大。综述了湿地土壤nH3挥发、n2o释放过程及影响因素的研究动态。当前湿地土壤nH3挥发及n2o释放研究主要集中在挥发/释放特征与一般影响因素的探讨上。影响湿地土壤nH3挥发及n2o释放的因素主要包括土壤理化学性质、环境因素、水文过程、生物群落和人类活动等。鉴于当前相关研究中存在的问题,在今后研究中应亟需加强的领域包括:①nH3挥发及n2o释放的驱动机制;②nH3挥发及n2o释放应用模型表征;③全球变暖、降水改变等对nH3挥发及n2o释放过程的影响;④人类活动对nH3挥发及n2o释放过程的作用机制。

关键词： nH 挥发 n2o释放影响因素湿地土壤

SBR工艺污水生物脱氮过程中n2o的释放特征

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环境工程 2020年第7期38卷 51-57页

作者：刘国华庞毓旻齐鲁王洪臣中国人民大学环境学院低碳水环境技术中心北京100872

n2o是一种可以导致严重全球变暖的主要温室气体,污水的生物除氮处理过程被认为是n2o释放的重要来源。探究了缺氧-好氧(A/o)模式下SBR系统中n2o的释放特征和主要来源。结果表明:n2o的释放主要发生在SBR系统的好氧阶段,其最大释放速率达到... 详细信息

n2o是一种可以导致严重全球变暖的主要温室气体,污水的生物除氮处理过程被认为是n2o释放的重要来源。探究了缺氧-好氧(A/o)模式下SBR系统中n2o的释放特征和主要来源。结果表明:n2o的释放主要发生在SBR系统的好氧阶段,其最大释放速率达到2.02μg/(min·g),累积释放量为8.2 mg,好氧运行120 min时,测得no2^--n的累积浓度达到了最高值7.5 mg/L,no2^--n的积累和n2o的释放呈正相关性。细菌群落分析发现,A/o-SBR系统好氧阶段的一些优势菌被鉴定为黄杆菌(Flavobacteria),它们中的部分种群具有好氧反硝化的作用,然而no2^--n累积会抑制该类细菌的亚硝酸还原酶(nos)活性,进而使n2o进一步还原为n2的途径受阻而释放n2o。因此,在污水生物处理过程中,应减少或避免no2^--n的积累。

关键词： n2o释放 no2^--n 好氧反硝化细菌 SBR 生物脱氮

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人工湿地处理渗滤液n2o的释放规律及控制

环境科学研究 2009年第6期22卷 723-729页

作者：张后虎张毅敏何品晶环境保护部南京环境科学研究所江苏南京210042 同济大学环境科学与工程学院污染控制与资源化研究国家重点实验室长江水环境教育部重点实验室上海200092

采用培养试验和现场研究，考察了垃圾填埋场渗滤液经人工湿地系统处理过程中n2o的释放规律．在投加同等质量浓度渗滤液条件下，碱性黏土样Soil 1中n2o释放通量为酸性砂土样Soil 2的近18倍（P〈0．01），与孔隙含水率为46％时相比，投加... 详细信息

采用培养试验和现场研究，考察了垃圾填埋场渗滤液经人工湿地系统处理过程中n2o的释放规律．在投加同等质量浓度渗滤液条件下，碱性黏土样Soil 1中n2o释放通量为酸性砂土样Soil 2的近18倍（P〈0．01），与孔隙含水率为46％时相比，投加蒸馏水的土样Soil 1，投加渗滤液的土样Soil 1和投加渗滤液的土样Soil 2在孔隙含水率为70％的条件下，其n2o释放通量平均值分别提高了6．5（P〉0．05），1．8（P〉0．05）和2．2倍（P〈0．05）．选用9种土壤投加渗滤液培养后统计分析表明：n2o释放通量与土壤pH，w（有机质）和碳氮比[（w（C）／w（n）]呈显著正相关，而与土壤中w（砂粒）呈显著负相关，3种湿地处理渗滤液后，夹竹桃（nerium indicum Mill）湿地中n2o释放通量最高，其年均值（以Mo2-n计）为（298±234）μg／（m^2·）（P〈0．05），分别比高羊茅（Festuca arundinacea Schreb）和狗牙根（Cynodon daetylon）湿地n2o年均释放量高出0．5（P〉0．05）和6．6倍（P〈0．05）．在关注去除污水中氮元素的同时，也要重视由此引发的二次污染问题，建议人工湿地系统采用酸性砂土，种植的植物采用阳光穿透性强的针叶类植物，以减少处理污水过程中n2o的释放．

关键词：人工湿地填埋场渗滤液 n2o释放土壤植物

长期不同施肥下我国旱地红壤n2o释放特征及其对土壤性质的响应

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农业环境科学学报 2009年第12期28卷 2645-2650页

作者：李梦雅徐明岗王伯仁包耀贤李桂花孙楠中国农业科学院农业资源与农业区划研究所农业部作物营养与施肥重点开放实验室北京100081 祁阳农田生态系统国家野外试验站湖南祁阳426182

为评价长期不同施肥下红壤n2o释放特征及其与土壤性质的关系,以湖南祁阳摞荒地(CKo)、不施肥对照(CK)、单施氮磷钾化肥(nPK)、施有机肥(M)、有机肥配施化肥(nPKM)和秸秆配施化肥(nPKS)6个处理的红壤为研究对象,进行为期30d的培养,测定其... 详细信息

为评价长期不同施肥下红壤n2o释放特征及其与土壤性质的关系,以湖南祁阳摞荒地(CKo)、不施肥对照(CK)、单施氮磷钾化肥(nPK)、施有机肥(M)、有机肥配施化肥(nPKM)和秸秆配施化肥(nPKS)6个处理的红壤为研究对象,进行为期30d的培养,测定其n2o释放量、有机质、全氮、碱解氮、速效磷、速效钾、nH4+-n、no3--n含量及其pH值。结果表明:6个处理的n2o释放量差异显著(PnPK>nPKS>M≈nPKM>CK>CKo。施用有机态氮与等量无机态氮相比,前者n2o释放量较低。n2o释放量与土壤性质的关系较为复杂,其与铵态氮、硝态氮和碱解氮呈极显著正相关(Pn、pH值呈极显著负相关(Pn、碱解氮、硝态氮和pH值与n2o的释放量直接相关。本研究表明长期施肥及其土壤性质显著影响红壤n2o释放量。

关键词： n2o释放红壤长期施肥土壤性质

CoD/P比对SnD系统中n2o释放及微生物群落结构的影响

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COD/P比对SND系统中N2O释放及微生物群落结构的影响

作者：王榕山东大学

学位级别：硕士

同步硝化反硝化工艺是指硝化和反硝化过程在同一处理空间同时发生的水处理工艺,因其污染物去除能力强且投入较少受到广泛关注。但由于同步硝化反硝化过程中所需溶解氧较低,处理过程中会引起大量n2o释放,并对环境造成一定不良影响。目前... 详细信息

同步硝化反硝化工艺是指硝化和反硝化过程在同一处理空间同时发生的水处理工艺,因其污染物去除能力强且投入较少受到广泛关注。但由于同步硝化反硝化过程中所需溶解氧较低,处理过程中会引起大量n2o释放,并对环境造成一定不良影响。目前对于同步硝化反硝化的研究主要集中在溶解氧、有机碳源、微生物絮体、进水碳氮比等方面。而有研究认为,碳磷比直接关系到细菌胞内碳源代谢,同时磷元素也是常见的污染物质,因此探究碳磷比对同步硝化反硝化过程中n2o释放的影响并探究其微生物机理具有重要的意义。本试验以缺氧-好氧运行的SBR同步硝化反硝化系统为研究对象,研究初始碳磷比分别为91.6、45.9、27.6的三个同步硝化反硝化SBR反应器中污染物的去除和n2o的释放规律,并分析其主要微生物种群和群落特征,为同步硝化反硝化工艺中温室气体的减排提供理论基础。试验结果表明：由于进水碳源均为易降解的葡萄糖和乙酸钠且曝气时间充足,三个反应器CoD去除率均达到90%以上,nH4+去除率均达到95%以上,两种污染物去除率均较高且差异不大。脱氮除磷方面,低碳磷比对Tn和TP的去除有促进作用,这是由于低碳磷比有利于聚磷菌的富集,聚磷菌中的反硝化聚磷菌能够利用溶液中的no3-和no2-作为电子受体完成超量吸磷作用,将除磷和脱氮结合起来,使低碳磷比对Tn和TP的去除均表现出促进作用。同步硝化反硝化过程中n2o的释放主要集中的低氧曝气阶段,且低碳磷比可以降低反应器周期内n2o的释放量,碳磷比较低时n2o释放量仅为高碳磷比下的76%。n2o释放的减少主要是由于异养反硝化过程所释放的n2o减少导致,根本原因是由于低碳磷比下微生物可以合成更多的胞内碳源,减轻反硝化过程中酶之间的电子竞争,促进反硝化作用完全进行。另一方面,系统内聚糖菌的减少也有助于降低n2o的释放碳磷比的降低使系统中总细菌多样性水平略有降低,但总的来说影响并不十分明显,活性污泥中微生物主要由β-Proteobacteria, γ-Proteobacteria, δ-Proteobacteria, Flavobacteriia和Thermotogales属组成。随着碳磷比的降低y-Proteobacteria属的微生物略呈下降趋势,而与此同时,Flavobacteriia和Thermotogales属的微生物呈上升趋势。不同碳磷比对氨氧化细菌的群落结构产生了一定影响,而对反硝化菌群落结构影响不大。由于亚硝化单胞属的氨氧化菌能够在好氧条件下同时进行硝化作用和反硝化作用从而易于在同步硝化反硝化工艺中富集,试验所分离到的氨氧化菌以亚硝化单胞属(nitrosomonas)为主。在不同碳磷比下反应器中氨氧化菌和反硝化菌的数量差别并不大,各反应器中氨氧化菌和反硝化菌在总细菌中所占比例均较小,总细菌总数数量级约为1010,而氨氧化菌和反硝化菌拷贝数数量级仅为106,且系统中氨氧化菌拷贝数较大,约为反硝化菌拷贝数的3-5倍。三个反应器中聚糖菌和聚磷菌所占全菌的比例均在在25%～40%左右。随着反应器碳磷比的降低,聚磷菌大量富集,聚磷菌与聚糖菌的数量比(PAo/GAo)分别为1.09、1.04和1.48。当碳磷比为91～45时,磷负荷的增加对聚磷菌竞争优势的促进并不明显,而当碳磷比进一步降低时,聚磷菌的竞争优势较为明显,富集作用较强。由本研究可知,由于聚磷菌的富集,在SBR同步硝化反硝化系统中碳磷比的降低可同时实现高污染物去除率和低n2o排放率,这对实际工程应用而言有较强的理论指导意义。

关键词：同步硝化反硝化碳磷比 n2o释放分子生物学

鱼菜共生系统中氮素迁移转化及n2o释放初步研究

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鱼菜共生系统中氮素迁移转化及N2O释放初步研究

作者：邹艺娜山东大学

学位级别：硕士

中国是水产养殖大国,水产养殖产量居世界第一位,并且依然保持较高的增长速率。水产养殖业是一个高投入高污染的产业,为追求其高效收益,高蛋白水产饲料的投入量不断增加,然而饲料中所含的氮素只有小部分被鱼同化,剩余氮元素则转入鱼类排... 详细信息

中国是水产养殖大国,水产养殖产量居世界第一位,并且依然保持较高的增长速率。水产养殖业是一个高投入高污染的产业,为追求其高效收益,高蛋白水产饲料的投入量不断增加,然而饲料中所含的氮素只有小部分被鱼同化,剩余氮元素则转入鱼类排泄物中随废水排入周围环境,从而造成富营养污染。鱼菜共生系统作为新型的循环水养殖模式,生态环保优势明显,通过产出鱼、菜两种作物提高氮素回收率,并且可以通过自身净化水体减少废水排放,节约用水。现如今对鱼菜共生系统中氮素的研究较少,关于氮素在系统中的沿程转化研究尚存在不足之处。本项目通过构建实验室规模的鱼菜共生系统,研究了系统运行过程中氮素的迁移转化规律及氮素利用效率,以及关键工况参数(温度、pH、溶解氧浓度)变化对其的影响,并且通过测定系统中温室气体氧化亚氮(no)的释放,明确了no的产生途径及各工况条件下的释放规律,进而提出了增加系统经济效益的优化方法及减少no排放的优化措施,并取得如下主要结论:(1)鱼菜共生系统水体中的氮元素主要以无机氮形式存在,正常条件下氨氮(TAn)、亚硝氮(no-n)浓度均维持在较低水平(TAn2.0mg/L,no-nno-n)作为硝化作用的终产物随着鱼饲料的投入浓度逐渐增加。植物吸收及反硝化作用均消耗系统水体中no-n,植物吸收no-n将其转化成自身生物量;反硝化作用通过还原no-n生成no和n2气体将氮素转移释放至空气中。正常情况下氮元素利用效率(鱼、菜积累量)为40%左右。(2)温度、pH、溶解氧(Do)浓度等基本工况条件的改变对鱼菜共生系统的氮素迁移转化及氮素利用效率有重要的影响。温度影响系统中TAn浓度,TAn浓度在秋季高于夏季;同时通过影响植物生长影响系统产量及no-n浓度,氮素利用效率未受显著性影响,分别为夏季43.8%,秋季44.6%。pH对系统中TAn浓度及氮素利用效率影响较大,pH 6.0下喂食量增加导致TAn浓度无法及时转化,氮素利用效率随着pH的上升而降低:pH 6.0,50.9%;pH 7.5,47.3%;pH 9.0,44.7%;减弱曝气通过影响Do浓度影响no-n浓度,且间歇曝气会降低系统氮素利用效率15.5%,半曝气无此影响。(3)通过15n同位素示踪技术发现,系统中有75.2-78.5%的温室气体no来自于反硝化过程,且菜池为no的主要释放源(90%);qPCR结果显示,不合适的反硝化作用条件将导致no释放量增加,no-n浓度会显著影响no的释放量。温度、pH、Do浓度等基本工况因素对鱼菜共生系统中no的释放均有影响:温度影响no的绝对释放量值,但不显著影响系统中no释放转化率,夏季1.55%,秋季1.33%;no的释放量及转化率均随着pH的上升而降低,pH 9.0条件下no释放量不受no-n浓度影响;减弱曝气可明显降低no的释放量,间歇曝气和半曝气可以分别减排48.7%及32.4%的no。(4)利用已知结论,采取合理的系统优化措施,通过影响系统中氮素迁移转化提高了系统氮素利用效率及实现了 no释放减量。添加市售硝化细菌以增加硝化细菌数量,及采用填料级配分层提高基质富氧能力以增加硝化细菌活性均可以提高系统中no-n的生成速率,进而促进植物生长,两种方法分别提高氮素利用率8.8%及16.0%;通过菜池增加曝气抑制反硝化作用,及添加可生物降解材料聚乳酸(PLA)优化反硝化条件均通过降低系统内no-n浓度,从而减少了 no释放,基质曝气降低了 17.5%的反硝化作用对no释放的贡献量,PLA添加增加了 14.0%的反硝化作用对no释放的贡献量。以上研究成果为深入掌握鱼菜共生系统内氮素迁移转化规律,认识鱼菜共生系统中no的释放规律及机理提供了理论依据。同时,实验过程中有针对性地优化系统设计与运行,提高了系统的氮利用效率并减少了水产养殖过程对周围环境的影响,对推进鱼菜共生系统的可持续发展具有重要的现实意义。

关键词：鱼菜共生系统氮素迁移转化 n2o释放系统优化

不同土壤类型中接种蚯蚓后对n2o释放的影响

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不同土壤类型中接种蚯蚓后对N2O释放的影响

作者：陈峻冬西南交通大学

学位级别：硕士

全球气候变化不仅影响环境,也会影响社会及经济活动。温室气体包括二氧化碳(Co)、甲烷(CH)、氧化亚氮(俗称笑气,no)和水蒸气等会导致地表温度上升。其中no增温潜能是Co的310倍,并容易与臭氧层中的o发生光化学反应,并导致臭氧层的破坏。... 详细信息

全球气候变化不仅影响环境,也会影响社会及经济活动。温室气体包括二氧化碳(Co)、甲烷(CH)、氧化亚氮(俗称笑气,no)和水蒸气等会导致地表温度上升。其中no增温潜能是Co的310倍,并容易与臭氧层中的o发生光化学反应,并导致臭氧层的破坏。蚯蚓是一种分布广泛的土壤动物,其活动能改善土壤特性并影响土壤中温室气体排放。本文讨论不同土壤类型中接种同种蚯蚓对no释放量的影响,同时测量蚯蚓质量以及重金属含量,进一步研究不同因素对土壤中no释放的影响。实验分别采用三种不同土壤:土而奇农场土壤、龙泉驿区土门村土壤、崇州氮肥厂周边土壤,分别作为蚯蚓原生生活土壤,成都地区典型土壤,均匀氮沉降成都地区典型土壤。实验采取微型生态系统培养实验,将不同土壤以及有无接种蚯蚓作为对照因素,辅以测量蚯蚓质量变化与重金属含量讨论no的释放。实验结论如下:1.接种蚯蚓的土壤的no释放速率会提高2倍。no释放速率由高到低为土而奇农场土壤、龙泉驿区土门村土壤、崇州氮肥厂周边土壤。2.蚯蚓体重的变化会影响no的释放速率,两者一致性较高并且在达到最高值后更明显,最高值之前两者的趋势一致。猜测铜和锌元素促进no释放;镉、铅、镍元素对no释放有抑制作用,铜、锌元素影响强于镉、铅、镍元素对no速率的影响。3.铜、锌元素有益蚯蚓的生长;镉、铅、镍元素对蚯蚓的生长没有太大影响。本实验结果成都平原地区不同土壤类型对蚯蚓的接种短时间内达到no减排效果,这是土壤本身性质造成的。对于成都地区的土壤no减排需要采取另外的措施,如施加生物炭、降低氮肥的使用等来实现,但其有效性也需要实验来进行验证。

关键词： n2o释放土壤蚯蚓体重重金属