武汉市南湖沉积物对铵态氮的吸附特征
作者：张星星
来源：《河北渔业》 2013年第10期
作者简介：张星星(1985- )，女，福建宁德人，助理工程师，邮箱
zhangxingxing04@https://www.doczj.com/doc/5019334320.html,
DOI:10.3969/j.issn.1004-6755.2013.10.004
张星星
(福安市海洋与渔业局，福建福安，355000)
摘要：采用两种不同总氮含量的沉积物为材料，研究了南湖沉积物对铵态氮的吸附特征，
结果表明:（1）沉积物吸附铵态氮的动力学过程有快吸附和慢吸附两个过程，并且会缓慢达到
动态平衡，吸附量也会缓慢趋于某一固定值。（2）高浓度下，铵态氮吸附等温线的特征为：随着平衡浓度的增大，单位质量沉积物对铵态氮的吸附量快速增加。两种沉积物样品对铵态氮的
最大吸附率分别为60.73%和63.19%。（3）低浓度下，铵态氮吸附等温线都明显表现出有负吸
附现象，两种沉积物样品的铵态氮的吸附/解吸平衡质量浓度分别达到了11.8 mg/L和1.69
mg/L。
关键词：南湖；沉积物；铵态氮；吸附；平衡浓度
前言水体富营养化是一个严重的环境问题，据统计，处于因氮、磷污染而导致富营养化的
湖泊占统计湖泊的56%，主要是当底泥中氮和磷向水体释放达到某个营养水平时造成的。在外
源营养负荷得到有效控制的情况下，水中沉积物的异养过程也会向水中释放铵态氮。铵态氮是
底泥沉积物中无机氮的主要存在形态（刘敏等，2001）[1]，同时张斌亮等（2002）[2]和高效
江等（2002）[3]分别在他们相关的研究中得出过这一结论。氮是水生生态系统新陈代谢中两个最重要的元素之一。低浓度的氮会限制水中的最初生产力（Valsaraj and Rao，1994）[4]，而高浓度的氮会导致水生环境的富营养化（Fisher et al.，1988）[5]。Hilda等（2003）[6]研
究表明在厌氧条件下沉积物释放的氮相当于把41.7%的总氮放进湖里。在富氧条件下，沉积物
库中的有机氮化物经矿化作用，生成铵根离子、硝酸根离子等无机离子扩散进入上覆水体中，
提高水体氮浓度和营养水平；而上覆水中的铵根离子、硝酸根离子等也能反向扩散进入沉积物中，即发生沉积物对无机氮的吸附（吴丰昌，1996）[7]。因此，底泥中氮的释放与吸附影响着水体水质，对水体的富营养化进程产生重要影响。
沉积物对铵态氮的吸附是氮素生物地球化学循环的关键过程之一，在氮素循环过程中起着
非常重要的作用（刘敏等，2005）[8]，同时沉积物对铵态氮的吸附过程相当复杂，受到很多内部和外部因子的影响。以往的研究结果表明，当水体中铵态氮含量较低时，沉积物对铵态氮的
吸附呈线性变化（Rosenfeld，1979）[9]；沉积物组分对铵态氮的吸附行为有重要影响，在富
含有机质的沉积物中，有机质特别是有机-无机复合体控制着沉积物对铵态氮的吸附，相反在有机质含量较少的沉积物中，黏土矿物似乎影响着铵态氮的吸附行为（Boatman and Murra，1984）[10]。研究表明，钙离子对铵态氮的吸附有很强的抑制作用（孙红文等，2004）[11]，铵态氮
的解吸在pH值为2~8时随pH值降低而增大，在pH值8~10时随pH值升高而增加（丘耀文等，2000）[12]。虽然沉积物中有机物质的分解在厌氧条件下比在有氧条件下慢，但是像铵态氮这
样的无机氮的释放量却很大，主要因为在厌氧条件下的有机体系对氮的需求很低（Esteves et al.，2001）[13]。此外，大量的研究也表明随着盐度的增加，沉积物对铵态氮的吸附量的变化率逐渐减小，且在低盐度范围内盐度的微小变化对铵态氮吸附量变化有较大影响（刘敏等，
2005）[8]。另外，湖泊底部氧化还原状况的改变、动物和风浪的扰动、湖水垂直分层产生的对流运动都影响着底泥中氮的释放与扩散。这么多因子影响沉积物对铵态氮的吸附过程，就要加
强吸附过程中较为细致的研究，以掌握两者之间的关系来控制水体的富营养化。
沉积物能够吸附水体中铵态氮的同时，也向水体中释放着铵态氮，双向改变这溶液中氮浓度。这是因为沉积物本身就含有一定浓度的氮，这是长年累月吸附水体中氮的结果。所以沉积
物到底是吸收还是释放氮，就要取决于沉积物自身对氮的解析量和水体中被吸附的铵态氮量的
大小，越是污染严重的水体，沉积物本身的含氮量就越高，对氮的解析量也就越大。反过来对
水体的自净能力也就相应下降了。
南湖是武汉市较大型湖泊之一，平均水深1.6 m，湖底高程18 m，东西长约5.4 km，南北
宽约1.5 km，主体湖区总面积为5.5 km2。南湖周边地区人口稠密，经济比较发达。进入80年代以来，随着工农业的不断发展和人口剧增，南湖水质逐步恶化，夏季高温时还具有腐臭味。2004年，南湖被评定为Ⅴ类水质（严平川等，2004）[14]。王银东等（2005）[15]利用大型底
栖动物Shannon-Wiener多样性指数（H）和Margalef（d）多样性指数对南湖的水质评价是重
度污染。本文采用室内模拟的方法，以两种不同总氮含量的沉积物为材料，分别设计高浓度和
低浓度铵态氮状态下南湖沉积物对铵态氮的吸附特征，以掌握南湖沉积物氮负荷状况，为减轻
南湖污染，控制水体的富营养化进程提供科学依据。
1材料与方法
1.1主要实验仪器设备
有机玻璃柱状采泥器、离心机、恒温振荡器、HACH DR/4000U型分光光度计、锥形瓶、电
子天平、比色管、移液管、离心管、容量瓶等。
1.2主要实验试剂（均为分析纯）
酒石酸钾钠、奈氏试剂、氯化铵等。
1.3样品的采集和处理
采用柱状采泥器采集沉积物柱状样，置于封口塑料袋中，带回实验室，使用真空冷冻干燥
机干燥，碾碎、100目筛绢过筛（含量均以干重计算）后，部分用于测定沉积物的总氮（中国
科学院南京土壤研究所，1978）[16]，部分用于进行氮吸附实验。
1.4实验方法
1.4.1吸附动力学实验在300mL锥形瓶中，加入1g沉积物和250mL的氯化铵溶液
（25mg/L），将锥形瓶放入恒温振荡器中于（25±1）℃下，恒温振荡，每隔一定时间段（0.5，1，1.5，2，4，7，11，23，29，35，50h）取出锥形瓶进行水样采集，每次取水样20mL，水样
在离心机上以3000r/min的速度离心15min后，取上清液用纳氏试剂光度法测定铵态氮（国家
环境保护总局，2002）[17]。根据吸附前后的浓度差计算氮吸附量。该实验在相同的条件下作
3个平行，相对误差＜5%。
1.4.2吸附等温线实验取一系列100mL离心管，洗净，加入0.5g沉积物样品和50mL不同
质量浓度的氯化铵溶液，初始铵态氮质量浓度分别为（0、5、10、25、50、75、100、150、
200mg/L）的氯化铵溶液。使用如此高的氮质量浓度一方面可以使沉积物对氮的吸附尽快达到饱和，另一方面使沉积物对氮的吸附曲线更为完整。另一个是低质量浓度条件，取一系列100mL
离心管，洗净，加入0.5g沉积物样品和50mL不同质量浓度的氯化铵溶液，初始铵态氮质量浓
度分别为（0、0.5、1、2、3、5、10、15、25mg/L）的氯化铵溶液。离心管加塞后在T＝
（25±1）℃下，恒温振荡器上振荡24h，至吸附平衡，在离心机上以3000r/min的速度离心15min后，采用标准方法，取上清液测定铵态氮质量浓度（平衡质量浓度）。根据起始质量浓度与平衡质量浓度之差，扣除空白，计算沉积物吸附铵态氮的量，并利用回归法计算吸附/解吸平衡质量浓度（吸附量为0时的铵态氮平衡质量浓度）。用2种不同的沉积物作等温吸附平衡实验。每系列浓度做2个平行样，相对标准偏差＜5%。
1.4.3沉积物对铵态氮的吸附百分率沉积物对铵态氮吸附量与原溶液中铵态氮含量的比值为沉积物对氮的吸附百分率。
1.4.4铵态氮的吸附-解吸平衡浓度两种沉积物样品，使用上述方法，可通过回归方程式计算沉积物中铵态氮的吸附-解析平衡浓度。
1.4.5数据统计与处理方法所得数据使用Excel软件进行分析处理。
2结果
2.1实验用沉积物的TN含量
使用沉积物样品1和样品2作为吸附实验材料，分别代表高氮含量（4.785 3 mg/g（干重））和低氮含量（2.328 5 mg/g（干重））的沉积物。
2.2沉积物吸附铵态氮动力学
南湖沉积物吸附动力学实验结果见图1。
从图1中可以看出，在开始的2 h内沉积物的吸附量变化较大，10 h后，吸附速度减慢，然后逐渐趋于平衡。实验数据变化的总趋势符合王娟等（2007）[18]的研究成果。同时也和前人（Shen et al.，1997；Mackin and Aller，1984）[19-20]的研究结果相符。
2.3沉积物对铵态氮的吸附等温线
2.3.1沉积物对高浓度铵态氮的吸附等温线
南湖沉积物样品1对高浓度铵态氮的吸附等温线结果见图2。
从图2中可以看出，随着平衡氮浓度的升高，沉积物对铵态氮的吸附量增加，并且吸附量
也越来越大，这与以往的研究结果（Rosenfeld，1979；Rysgass et al.，1999）[9，21]一致。其中最高初始氮浓度（200 mg/L）溶液的平衡浓度为78.53 mg/L，沉积物对铵态氮的吸附量达
到了12 148 mg/kg。
南湖沉积物样品2对高浓度铵态氮的吸附等温线结果见图3。
从图3中可以看出，随着平衡氮浓度的升高，沉积物对铵态氮的吸附量增加。相对沉积物
样品1来说，沉积物样品2在每一个浓度梯度下的吸附量都要比沉积物1大，其中最高初始氮
浓度（200 mg/L）溶液的平衡浓度为73.63 mg/L，最大的吸附量达到12 636 mg/kg。说明了污染程度较轻的沉积物样品2对水体污染的净化能力较强。
2.3.2沉积物对低浓度铵态氮的吸附等温线南湖沉积物样品1对低浓度铵态氮的吸附等温
线结果见图4。
从图4中可以看出，前7个点都表示出沉积物有负吸附，沉积物不但没有吸收氮反而释放
出氮，使溶液中的氮浓度增加，这与王娟等（2007）[18]关于铵态氮的解吸的研究相符。只有
最后两个氮浓度溶液中，沉积物对铵态氮才有吸附。说明在溶液中的铵态氮浓度达到平衡质量浓度之前，沉积物一直在释放其表面的铵态氮，直到溶液中的铵态氮浓度达到平衡质量浓度时沉积物才开始吸附一定量的铵态氮。与前人（王圣瑞等，2005；Jin and Wang，2005；Huang et al.，2004）[22-24]的研究相符。
南湖沉积物样品2对低浓度铵态氮的吸附等温线结果见图5。
从图5中可以看出，前3个点都表示出沉积物有负吸附。相对样品1的负吸附现象不够明显。
2.4沉积物对铵态氮的吸附百分率
初始浓度相同，沉积物样品不同时，沉积物对铵态氮的吸附百分率曲线见图6。
从图6中可以看出，在上覆水初始浓度小于100 mg/L时，初始浓度越大，沉积物对铵态氮的吸附率就越高；而当初始浓度大于100 mg/L时，吸附率随初始浓度变化的幅度减小，且趋于平缓，且样品2在每一个初始浓度梯度下的吸附率都比样品1的大。当上覆水初始浓度为200 mg/L时，沉积物样品1对铵态氮的吸附率为60.73%，沉积物样品2对铵态氮的吸附率达到63.19%。由此可见轻度污染的样品2对氮的吸附较大，有较高的自净能力。
2.5铵态氮的吸附-解析平衡浓度
在沉积物吸附实验中测得的铵态氮吸附量实际上仅是表观吸附量，沉积物对铵态氮的吸附应包括本来结合在沉积物上可以解吸的铵态氮和真正在吸附实验中被吸附的铵态氮（潘纲，2003）[25]。当沉积物对铵态氮的解吸量等于吸附实验中被吸附的铵态氮量时，沉积物对铵态氮的表观吸附量为0 mg/L，此时溶液的铵态氮质量浓度为吸附/解吸平衡质量浓度（林荣根和关景阳，1994）[26]。根据吸附实验，分别利用初始铵态氮质量浓度和平衡铵态氮质量浓度对
铵态氮的吸附量进行回归，计算不同沉积物对铵态氮的吸附/解吸平衡质量浓度，结果见表1。
根据表1结果可见，不同营养水平的沉积物，利用初始铵态氮质量浓度和平衡铵态氮质量浓度
回归计算得到的吸附/解吸平衡质量浓度相差不大，而不同营养水平的沉积物对铵态氮的吸附/
解吸平衡质量浓度却相差较大。
污染较严重的样品1的铵态氮的吸附/解吸平衡质量浓度较高，达到了11.8 mg/L左右；而相对污染较轻的样品2的铵态氮的吸附/解吸平衡质量浓度只有1.69 mg/L，是样品1的七分之一。
3讨论
3.1吸附动力学曲线
从沉积物对铵态氮吸附动力学曲线来看，沉积物对铵态氮的吸附是一个复合动力学过程，
包括快吸附和慢吸附2个阶段，在快吸附阶段，从曲线的前4个点看出，吸附与解吸过程同时
发生并在2 h内达到稳态，说明沉积物表面的活性位点在刚开始的2 h内快速地与溶液中的铵
根离子交换，之后慢慢地达到吸附动态平衡。慢吸附阶段，吸附量相对稳定，可能由于实验误
差的原因，在慢吸附阶段，达到稳态时候的吸附量在一定的范围内有小小的波动，在这一方面
还有待进一步改进。
3.2吸附等温线曲线
从沉积物对铵态氮吸附等温线曲线来看，两个沉积物都存在不同程度的解吸现象即负吸附
阶段，在初始铵态氮浓度较低的情况下，首先是铵态氮的解吸过程，而后随着铵态氮浓度的增
加逐渐进入吸附区，且铵根离子吸附量随液相铵根离子的平衡浓度的增大而增大，这与王娟等（2007）[18]对长江中下游浅水湖泊表层沉积物对氨氮的吸附特征的研究结果相似。通过
Herry方程Q=KC+C0拟合（姜桂华，2004）[27]，这些曲线与吸附量为0的直线的交点表示沉
积物与水体达到吸附/解吸平衡时溶液中铵根离子的浓度，直线的斜率K表示沉积物吸附铵根离子的效率。拟合结果见表1，发现样品2的相关性较好，至于样品1的数据相关性就不是很好，可能是由于实验误差或者是样品1本身污染较为严重。由以前（王圣瑞等，2005；Jin and Wang，2005；Huang et al.，2004）[22-24]的研究可知，当上覆水体中铵根离子的浓度高于沉积物中铵根离子的浓度时，沉积物就会起到“汇”的作用，反之，当上覆水体中铵根离子的浓
度低于沉积物中铵根离子的浓度时，沉积物就会起到“源”的作用，而在本实验中通过对沉积
物对铵态氮吸附等温曲线分析也可以得出这一结论。在图6中，两者的吸附率的差异，是由沉
积物本身的因素引起的，不同采样点的样品，被污染的情况不同，相对样品1来说，样品2就
有较高的吸附率，且在高浓度标准溶液下，样品2的最大吸附量也比样品1的大。同时王娟等（2007）[18]对长江中下游浅水湖泊表层沉积物对氨氮的吸附特征的研究结果也表明湖泊沉积
物对氨氮的总最大吸附量与湖泊的污染程度也密切相关，即湖泊污染越严重，其沉积物对氨氮
的总最大吸附量就越小，反之，湖泊污染越轻，其沉积物对氨氮的吸附潜力就越大。这说明样品2比样品1污染较轻，自身所含有氮的浓度相对较低，具有相对较高的吸附氮的能力，能够“净化”较多的氮。但两者都同时表现出相似的变化趋势。尽管随着上覆水体铵态氮浓度的增大，沉积物对氮的吸附百分率逐渐趋于稳定，但是底泥对氮的吸附量却是一直增加的。
3.3吸附回归
两种沉积物在低浓度下的负吸附现象，也同时反应了沉积物的受污染水平。由表1结果可见，样品1的吸附/解吸平衡质量浓度比样品2的大。即样品1在溶液中氮浓度达到11.8 mg/L 之前，沉积物都是释放氮，在此之后，沉积物才开始吸附一定量的氮。而样品2只要溶液中氮浓度达到1.69 mg/L就开始吸附氮了。这表明样品2中本身需要释放的氮相对较少，有多余的空间来吸附溶液中的氮，以来减轻水体的污染，而样品1自身就含有较高的氮，其污染的程度比样品2要高。
3.4小结
根据吸附实验，沉积物对铵态氮的总最大吸附量和本底吸附量均与其湖泊的污染程度密切相关，呈相关的趋势。另外，沉积物质量浓度、溶液pH和盐度等的改变都会影响体系沉积物的铵态氮吸附/解吸平衡质量浓度值，刘敏等（2005）[8]对长江口潮滩表层沉积物对铵态氮的吸附特征中有过相关的研究。
本实验只是在有限的时间内研究了不同沉积物对铵态氮吸附的差异及负吸附现象，但现实中南湖水体会在长时间内受到温度、盐度、pH值、搅动等各方面的影响，实验室内反应并不能很好地体现真实情况，所以本实验的研究只能说是在不同沉积物对铵态氮吸附的差异及负吸附现象方面提供参考。
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（收稿日期：2013-07-26；修回日期：2013-07-30）
第二章土壤的物质组成 土壤矿物质 一、填空 1. 写出两种次生矿物名称：（蒙脱石）、（高岭石）。 2. 写出三种原生矿物名称：（石英）、（长石）、（云母）。 3. 高岭石属于（1:1）型矿物。 4. 矿物按成因可分为（原生矿物）、（次生矿物）二大类。 5. 岩石按形成原因分为（岩浆岩）、（沉积岩）和（变质岩）三种类型。 7. 岩浆岩按成因和产状可分为（侵入岩）、（喷出岩）两类。 8. 岩石矿物的风化作用按作用的因素和性质可分为（物理风化）、（化学风化）、（生物风化）三类。 11. 土壤粒级按国际制可分为（石砾）、（砂粒）、（粉粒）、（粘粒）四级。 12. 土壤质地按国际制分为（砂土）、（壤土）、（粘壤土）、（粘土）四类。 二、判断题 18. （×）高岭石是原生矿物。 19. （×）伊利石是原生矿物。 20. （×）土壤胶体是一种矿物。 21. （×）云母的解理为不完全解理。 22. （×）花岗岩是变质岩。 23. （×）板岩属于沉积岩。 24. （√）沉积岩在地球陆地表面出露面积最多。 25. （×）土壤颗粒大小差别非常大，但都是圆球形。 26. （×）质地即指砂粒、粉粒、粘粒三种粒级在土壤中的分配比例。 27. （×）土壤机械组成与土壤质地的含义是一样的。 28. （×）土壤质地也叫土壤机械组成。 29. （×）土壤质地主要取决于土壤粘粒含量。 30. （√）壤土发老苗也发小苗。 31. （√）粘土的养分含量比砂土丰富。 32. （×）任何一种土壤，从表层到成土母质，各层土壤的质地都是一样的。 33. （×）砂质土全部由砂粒所组成，粘质土全部由粘粒所组成。 34. （√）物理、化学和生物三种不同的风化作用类型在一个地区都同时存在着，只是作用的强度不同 而已。 三、名词解释 1. 矿物、原生矿物、次生矿物 矿物：指存在地壳中有一定物理性质、化学成分和内部构造的天然化合物。 原生矿物：由熔融的岩浆直接冷凝和结晶形成的矿物。 次生矿物：指原生矿物经风化变质作用后，改变了其形态性质和成分而形成的新矿物。 2. 岩石、岩浆岩、沉积岩、变质岩 岩石：是由一种或多种矿物组成的天然集合体。 岩浆岩：地球内部呈熔融状的岩浆上侵地壳或喷出地表冷却和凝固所形成的岩石叫岩浆岩。
氮与生物质炭的关系研究进展 摘要对铵态氮、硝态氮与生物质炭的关系研究进展与状况进行了综述，并分析了生物质炭可以减少氮的积累淋失量等原因。最后，对研究内容、结果以及不足之处进行了阐述与分析，进而提出了今后的研究方向。 关键词硝态氮；铵态氮；生物质炭；相关程度；淋溶 氮素是农作物生长发育过程中的必需营养元素，氮素参与农作物新陈代谢的所有过程。我国是农业大国，氮素在我国农业中起着重要作用。2008年我国氮肥施用量占全世界消耗总量的1/3。尽管农业氮肥利用率已普遍优化，但集约化农业生产的氮肥利用效率仍很低，主要表现在氮的淋失，如施用过量的氮肥会增加淋溶或氣态氮挥发损失的风险[1]。研究证明，生物质炭对减少氮淋失有积极作用，损失的氮主要是硝态氮和铵态氮。笔者综述了氮与生物质炭关系的研究进展，以期为今后生物质炭的合理利用提供借鉴。 1生物质炭的概念及应用原理
生物质炭是由生物质（如作物秸秆、木屑等）在完全或部分缺氧以及相对较低温度（≤700 ℃）条件下，经热解炭化形成的一种含碳量极其丰富、性质稳定的产物，本质属于黑炭的一种[2]。现今，生物质炭已经被用作土壤改良剂来提高土壤质量并减少营养物质的淋失损失，这主要是由于生物质炭的多孔性可增加土壤的孔隙度和表面积，影响了土壤的保水能力，还有益于提高水分的导通性和团聚体的稳固性，进而减少水分在土壤中的流动和养料的淋失损失[3]。 至今，生物质炭主要分为2种，一种是从淤泥中提取的生物质炭，其有大量孔隙，含有很多矿物质，如硝酸盐、三氯氧化磷和钾等。另一种是在高温环境下产出的生物质炭，其含有更大的表面积、纳米孔隙和对有机化合物的强隔绝能力。因为热解产生的生物质炭与原来的生物质炭相比，比表面积显著加大，这有利于表面含有大量的含氧基团如羰基、酚基和醌基[4]。 2生物质炭与氮的关系研究 近年来，生物质炭与氮的关系研究取得了显著进展。如生物质炭提高作物产量的试验发现，土壤生物质炭的加入使不同种类的玉米产量提高了2倍[5]。这种有益的
水质的氮循环 在养殖水体中，有机污染物包括氮、碳、磷、硫4种主要物质，而后3者形成的产物在氧气充足的条件下对鱼类的影响程度不是很大，当氮以分子氨态或亚硝酸盐氮态存在时，却会对水生动物产生很强的神经性毒害。当前以强饲为特征的集约养殖方式加大了水体有机氮物质分解转化的负荷，微生物分解环节严重受阻，从而成为水体系统循环过程的制约瓶颈与顽结，造成水体富营养化甚至污染，引发出诸多病害、药残、食品隐患等问题。水体系统的氨氮循环及污染治理已成为世界性关注的环境问题和研究热点。 1 养殖水体内氨氮循环与脱氮过程 1.1 水体氮素的来源构成 集约养殖水体氮素的来源主体为饵料残剩物和粪便排泄物的分解，其次为老化池塘底泥沉积物氨化分解，再次为施肥积累。养殖生产包括自然再生产过程与经济再生产过程，然而传统的养殖方式片面追求产量经济效益，强化水体系统外的能量物质的投入。过量的投饵，形成大量有机代谢废物的沉积，致使水体系统的分解环节受抑制，造成硝化反应难以通畅完全进行，自净能力减弱，产生多种有机酸及氨氮、亚硝酸盐、硫化氢、甲烷等中间有毒有害产物同时，这些中间有毒产物也可再由含氮化合物通过反硝化细菌还原而返复积累。 自然状态下水体氮素的来源：①一些固氮藻类及固氮细菌能把大气层中的氮气转变为有效氮；②鱼类等水生动物的最终代谢产物主要为氨态氮（NH3），其次为尿素和尿酸；③藻类细胞自溶与有机碎屑沉积物的矿化作用，使以颗粒状结合着的有机氮以NH3－N的形式释放
到水体中；④地面泾流及域外污水串用带来的氮的污染问题也愈加突出，等等。对自然状态的氮素来源构成及转化过程应清楚把握和准确运用，才能不悖其水体物质转化循环规律，达到健康高效生态养殖的目的。 1.2 养殖水体生态系统的生物组成 消费者、分解者、生产者是养殖水体生态系统的生物组成部分。其特点是：①消费者：鱼虾类养殖动物为整个生态系统的核心，数量多、投饵量大，产生大量的排泄物和残饵；②分解者：微生物的数量与种类较少，大量的有机物无法及时分解，经常处于超负荷状态，水质恶化；③生产者：藻类数量少，无法充分利用有机物降解产生的营养盐类，导致NH3-N 和-N等有害物质积累以至污染。因此，这种片面强调消费者，而忽视分解者和生产者的生态系统是极为不平衡的，常使其循环过程存在两处“瓶颈”梗阻。 1.3 水体物质循环的中间部位 即有机物的生物分解转化环节,水中有机物在异养微生物的作用下，第一阶段是碳氧化阶段，初步被分解出的产物是二氧化碳（CO2）和氨态氮，氮物质大部分以NH4+·NH3的形式释放出来。在自然条件下（温度为20℃），一般有机物第一阶段的氧化分解可在20d内完成。第二阶段是氨物质的硝化过程，在亚硝化细菌的作用下氨（NH4+·NH3）被氧化成亚硝态氮（NO3--N）；在硝化细菌的作用下再进一步被氧化成植物生长所需要的硝态氮 （NO3--N）。在20℃自然条件下，第二阶段的氧化分解需百日才能最终完成。当水体缺氧时，另有一类反硝化细菌可以把硝酸盐（NO3-）还原为亚硝酸盐（NO3-），再还原为氨氮或
潜流带水流特性及氮素运移转化研究进展 李勇;张维维;袁佳慧;黄漫丽;朱亮;倪利晓;吴云海 【摘要】为进一步探明潜流带表层沉积物对地表水体的“源汇”关系及季节性转 化规律，综合阐述了当前国内外在河道和湖泊潜流带方面的研究进展，包括不同区域潜流带内水流形态及其对氮素运移转化的影响机制、潜流带内部环境变化梯度和温度分布季节性变化对潜流带好氧-厌氧区分布范围及氮素硝化反硝化过程的影响、潜流带中氮素与地表水体的交换特征及季节变化规律，并结合当前的研究动态提出了潜流带水流特性及氮素运移转换研究中存在的问题并对研究进行展望。%To better illuminate the relationship of surface sediment in hyporheic zones as a source or sink for surface water and its seasonal conversion rule, this review focuses on research advances in hyporheic zones of rivers and lakes in China and other countries. The main aspects of the review include the water regimes of hyporheic zones and their influence on the transport and transformation of nitrogen;the influence of interior environmental gradients and seasonal variation of the temperature distribution in hyporheic zones on the distributions of aerobic and anaerobic zones and the processes of nitrification and denitrification; and the exchange characteristics and seasonal variation patterns of nitrogen in hyporheic zones with surface water. Some research prospects are proposed based on present research trends and deficiencies in hyporheic zones. 【期刊名称】《河海大学学报（自然科学版）》 【年(卷),期】2016(000)001
人工湿地的一些原理 The latest revision on November 22, 2020
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人工湿地的一些原理 耗氧有机物的去除 人工湿地对污水中耗氧有机污染物的处理效果较好，其对有机物的去除是由于人工湿地植物的吸收利用、基质的吸附及湿地内填料上微生物膜的联合作用的结果。污水中的有机物分为不溶性有机物颗粒和可溶性有机物两部分： 不溶性有机物颗粒在湿地系统的处理原理与悬浮物处理原理相似，通过静置、沉淀、过滤被截留下来，通过微生物的同化作用被去除。可溶性有机物的去除速 度较慢而且在好氧、缺氧和厌氧区，其去除途径各不相同。氧气主要是通过植物的传输进入湿地介质中，因此根系区域内含氧相对较高，属于好氧区域，在此区域有机物的去除通过微生物的增殖和异化作用实现，即有机物经由同化作用合成为新的原生质和通过胞内酶在好氧条件作用下迅速完成生化反应，把有机物降解为二氧化碳、水等并放出能量。 其中，前者占大部分，所有这些增殖的微生物可以通过对填料的定期更换或者对湿地植物的收割而将其从湿地系统中除去。在远离根系的缺氧区域，有机物通过生物膜被吸附，缺氧微生物通过代谢作用把好氧条件下难降解的有机物降解。而在离根系区更远的厌氧区域，由于缺乏进行以上生化反应的溶解氧条件，因此发生的是厌氧消化过程，在这个过程中通过兼性细菌和厌氧细菌的发酵作用降解有机物，使部分有机物经过一级代谢和二级代谢分解为二氧化碳、硫化氢等所释放的能量供微生物增殖用。有研究表明COD和BOD的去除与各种微生物数量都有明显的相关性。由此可见，微生物的作用是人工湿地废水中有机污染物降解的主要机制。
1. 碱度与水产养殖有什么关系？碱度的毒性与那些因素有关？ 碱度与水产养殖的关系体现在一下三个方面：（1）降低重金属的毒性；（2）调节CO 2 的产耗关系、稳定水的pH；（3）碱度过高对养殖生物有毒害作用。碱度与pH和水的盐度有关系：pH越高碱度的毒性越大，水的盐度也会使碱度的毒性增加。 2. 无风闷热的晚上比有风凉爽的晚上，鱼池更容易发生缺氧，为什么？ 水面与空气接触，空气中的氧气将溶于水中，溶解的速率与水中溶解的不饱和程度成正比，还与水面扰动状况及单位体积表面积有关，也与风力、水深有关。氧气在水中的不饱和程度大，水面风力大和水较浅时，空气溶解起的作用就大。如果没有风力或人为的搅动，空气溶解增氧速率是很慢的，远不能满足池塘对氧气的消耗。所以无风闷热的晚上比有风凉爽的晚上鱼池容易发生缺氧。 3. 为什么生产中，常在晴天中午前后开动增氧机？ 主要打破水体分层（温跃层），上下水层水体交换，使上层富氧水进入下层，下层贫氧水进入上层，从而增加底层水体溶解氧含量，从而使整个养殖水体总含氧量增加。 4. 简述水体中氧气来源？ 水体中溶解氧的来源有两个方面：(1)由大气中的氧通过扩散方式补给，这是水中溶解氧的主要来源；(2)水生植物的光合作用也放出氧。 5. 简述水中氧气的消耗因素？ 水体中溶解氧减少有三个方面：(1)耗氧有机污染物在降解时，耗氧；(2)还原性无机物质氧化时耗氧；(3)生物呼吸过程吸收氧。 6. 为什么池塘水体中pH值一般有明显的日变化？ 早晨天刚亮时pH较低，中午、下午pH较高。水中生物的光合作用和呼吸作用可引起水pH的变化。由于水中光合作用与呼吸作用强度在时间上与空间上有显著差异，因此pH也有明显的日变化和垂直分层现象，并且与O 2 、CO 2 、HCO 3 -、CO 3 2-以及水温等有明显的相关性。动植物生物量大的水体，表层水pH有明显的日变化。 7. 简述天然水的缓冲性是如何形成？ （1）碳酸的一级与二级电离平衡（2）CaCO 3 的溶解和沉淀平衡（3）离子交换缓冲系统 8. 水体中硫化物的毒性受那些因素影响？ 水中硫化物的毒性随水的pH、水温和溶氧含量而变。水温升高或溶氧降低，毒性增大。 9. 简述天然水中的有效氮的存在形式？ （1）有机氮：氨基酸、蛋白质、核酸和腐殖酸等物质中所含的氮。（2）无机氮①溶解氮（N 2 ）：只有被水中的固氮菌和固氮蓝藻通过固氮作用才能转化为可被植物利用的NH 4 + （或NO 3 -）。②有效氮：铵态氮（NH 4 + —N）浮游植物最先利用；其次是硝态氮（NO 3 -—N）；最后才是亚硝态氮（NO 2 -—N），因此上述三种形式的氮通常称有效氮，或称为三态氮。 10. 简述天然水中氮的循环特征？ ①氨化作用：含氮有机物在微生物作用下分解释放氨态氮的过程即为氨化作用。氨化作用在好气及厌气条件下都可进行，效率相差不多，但最终的产物又所不同②同化作用：水生植物通过吸收利用天然水中的NH 4 + （NH 3 ）、NO 2 -、NO 3 -等合成自身的物质，这一过程称为同化作用。③硝化作用：在通气良好的天然水中，经硝化细菌的作用，氨可进一步被氧化为NO 3 -，这一过程称为硝化。④脱氮作用：脱氮作用是在微生物的作用下，硝酸盐或亚硝酸盐被还原为N 2 O或N 2 的过程。
富营养化浅水湖泊生态修复中背角无齿蚌(Anodonta woodiana)对水质改善的影响 吴中奎;邱小常;张修峰;刘正文;唐雅丽 【摘要】滤水速率的快慢是决定滤食性河蚌对水质改善与否的关键,但受蚌龄大小、食物多少和季节变化的影响.以背角无齿蚌(Anodonta woodiana)为研究对象,设置幼龄蚌组、成年蚌组和无蚌对照组,在惠州西湖生态修复后的清水态和未修复的富 营养化水体同时进行中型系统原位实验,测定了各处理组水层中氮、磷、总悬浮物(TSS)浓度和浮游藻类生物量(用叶绿紊a(Chl.a)浓度表示)的季节变化,以研究蚌龄、食物和季节变化对背角无齿蚌水质改善的影响.结果表明,与对照组相比,背角无齿蚌提高了清水态水体总磷(TP)和铵态氮浓度,但对总氮(TN)、TSS和浮游藻类Chl.a浓度的影响不显著,表明其不能有效改善清水态水体水质;富营养化水体中,背角无齿蚌虽对水中TN浓度影响不显著,但显著降低了TP浓度、浮游藻类Chl.a浓度和TSS 浓度;表明背角无齿蚌可改善富营养化水体水质;且富营养化水体中幼龄蚌的滤水速 率显著高于成年蚌;幼龄蚌的滤水速率春季最大(0.132±0.018 L/(g·h)),夏季最小.因此,在富营养化水体修复前期,可通过放养本地滤食性河蚌,如背角无齿蚌,以改善水质,春季放养幼龄蚌更佳,为接下来的修复创造有利条件;而在生态修复后期的清水态水 体中,单独的河蚌对水质改善效果不明显.本研究可为水生态系统保护和富营养化水 体生态修复提供参考. 【期刊名称】《湖泊科学》 【年(卷),期】2018(030)006 【总页数】6页(P1610-1615)
土壤中氮和磷的形态提取方案 —、磷 磷以无机磷和有机磷两大类形式存在，其中无机磷的存在形式可以进一步分为易交换态 磷或弱吸附态磷、铝结合磷、铁结合磷、闭蓄态磷、钙结合磷、原生碎屑磷。也有学者将无机磷分为可溶性磷、铁结合态磷、铝结合态磷、钙结合态磷、闭蓄态磷。由于有机磷分离和鉴定困难，因此许多学者将有机磷看作一个形态。 1砂质土壤中水溶性磷提取方法的比较 目前，水溶性磷的提取方法和条件还没有统一，常用的提取剂除去离子水夕卜，还有0.01 mol • l-1CaCI的中性盐。用去离子水直接提取时，因电介质浓度太低，提取物经离心后仍可保留较多的细胶体，这些细胶体不能通过普通滤纸过滤而消除，必须采取0. 45卩m微孔膜过 滤才能有效地去除胶体物质，因此，许多研究采用稀溶液来替代去离子水来提取水溶性磷。 但当土壤溶液中引入高浓度的钙离子时，溶液中的正磷酸根可与Ca离子作用形成溶解度较低 的化合物，这可能会影响土壤水溶性磷的提取效果，而采用稀KCI可能避免这一问题。 X2不阿桃皿制祖巌褂量的榊戈件5 ■兀） kci-p Laa r P 比20.973' KQ-P1 0917 9 < 0i OOlr 用0. 02 mol •l KCl提取水溶性磷操作方便，提取量与用去离子水提取 0. 451卩m微孔 膜过滤的磷接近，是砂质土壤水溶性磷较为理想的提取方法。而用去离子水提取仅过普通滤 纸因滤液中残留胶体可使水溶性磷提取量偏高，用0. 01 mol • 1-1CaCl2提取，因ca2+浓度较 高，可抑制土壤磷素的释放，使水溶性磷提取量偏低。 2、磷形态顺序提取分析方法 许多磷形态化学顺序提取法得到了运用。它的原理是利用不同化学浸提剂的特性，将沉 积物中各种形态的无机磷加以逐级分离。它的原理是利用不同化学浸提剂的特性，将沉积物 中各种形态的无机磷加以逐级分离。是在Tessier等研究结果基础上发展起来的顺序提取方 法一一BC顺序提取方法。欧共体标准物质局（BCR现名欧共体标准测量与检测局）为解决 由于不同的学者使用的流程各异、缺乏一致的实验步骤和相关标准物质、世界各地实验室的 数据缺乏可比性等问题，欧盟委员会通过建立标准，测量和测试框架发起了一个综合性项目，主要目的
湖泊沉积物中微生物与生物地球化学循环 徐洁;王红;李思言;阮爱东 【摘要】随着全球气候不断上升,湖泊富营养化状态不断加剧,湖泊沉积物中各种元素的循环过程逐渐受到关注.微生物作为生物地球化学循环的主要执行者,影响着全球气候变化和湖泊生态环境.围绕碳、氮、硫要素,综述了湖泊沉积物中微生物介导的生物地球化学循环过程,包括甲烷代谢、脱氮、产氨、硫酸盐还原等过程.最后总结了当前研究中存在及需要解决的一些问题,并展望湖泊沉积物中微生物参与下的生物地球化学循环的研究方向. 【期刊名称】《环境科技》 【年(卷),期】2019(032)001 【总页数】5页(P74-78) 【关键词】湖泊沉积物;微生物;生物地球化学循环;全球变暖;富营养化 【作者】徐洁;王红;李思言;阮爱东 【作者单位】河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京210098;河海大学水文水资源学院, 江苏南京 210098;河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210098;河海大学水文水资源学院, 江苏南京 210098;河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京210098;河海大学水文水资源学院, 江苏南京 210098;河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室, 江苏南京 210098;河海大学水文水资源学院, 江苏南京 210098
【正文语种】中文 【中图分类】X7 0 引言 湖泊生态系统作为水体生态系统的一部分，虽然其面积远小于海洋，但因其位于内陆、与陆地生态系统的物质、能量、信息交换强烈[1]，在全球生物地球化学循环中占重要地位，因此湖泊一直作为生物地球化学循环研究的重点对象。湖泊沉积物不仅是一个污染源，又是污染汇，在这种特殊的生态环境中集化学物质和微生物于一体。微生物作为泥水间物质循环的主要执行者，通过交互的代谢活动，影响沉积物中 C，N，S 等元素的物质循环。 湖泊是大气甲烷的重要释放源，据估计全球湖泊甲烷释放量为自然源释放总量的6%～16%[2]。沉积物中甲烷的生成和氧化决定着湖泊甲烷的释放，产甲烷菌和甲烷氧化菌这2 类微生物的介导影响着温室气体的排放。反硝化细菌和厌氧硝化细菌参与下的反硝化作用和厌氧氨氧化作用是重要的脱氮过程，湖泊中过量的氮元素可通过该过程去除，另外在一定程度上可以维持湖泊生态系统的稳定，同时也影响着N2O 等温室气体的产生效率。对沉积物中硫酸盐还原菌的研究对把握湖泊水体污染发生机制，控制水体富营养化具有重要意义。可见，湖泊沉积物中微生物介导的生物地球化学循环，对全球温室气体释放、湖泊富营养化等都具有重要意义。本文概述了湖泊沉积物中微生物介导的C，N，S元素循环过程研究的主要成果和进展。总结了当前研究中所存在的问题、展望未来的研究方向。 1 微生物与碳循环 微生物介导碳固定、甲烷代谢和碳降解等过程。尤其是甲烷代谢过程对全球气候的变化具有意义。湖泊中的甲烷主要来源于沉积物，在沉积物-水界面附近甲烷又被
水质理论篇：氨氮 在养殖水体中,有机污染物包括氮、碳、磷、硫4种主要物质，而后3者形成的产物在氧气充足的条件下对鱼类的影响程度不是很大，当氮以分子氨态或亚硝酸盐氮态存在时,却会对水生动物产生很强的神经性毒害。当前以强饲为特征的集约养殖方式加大了水体有机氮物质分解转化的负荷，微生物分解环节严重受阻，从而成为水体系统循环过程的制约瓶颈与顽结,造成水体富营养化甚至污染，引发出诸多病害、药残、食品隐患等问题.水体系统的氨氮循环及污染治理已成为世界性关注的环境问题和研究热点. 1 养殖水体内氨氮循环与脱氮过程1。1 水体氮素的来源构成集约养殖水体氮素的来源主体为饵料残剩物和粪便排泄 物的分解,其次为老化池塘底泥沉积物氨化分解,再次为施肥积累。养殖生产包括自然再生产过程与经济再生产过程，然而传统的养殖方式片面追求产量经济效益，强化水体系统外的能量物质的投入。过量的投饵，形成大量有机代谢废物的沉积,致使水体系统的分解环节受抑制,造成硝化反应难以通畅完全进行，自净能力减弱，产生多种有机酸及氨氮、亚硝酸盐、硫化氢、甲烷等中间有毒有害产物同时，这些中间有毒产物也可再由含氮化合物通过反硝化细菌还原而返复积累。
②鱼类等水生动物的最终代谢产物主要为氨态氮（NH3），其次为尿素和尿酸; ③藻类细胞自溶与有机碎屑沉积物的矿化作用，使以颗粒状结合着的有机氮以NH3－N的形式释放到水体中； ④地面泾流及域外污水串用带来的氮的污染问题也愈加突出,等等.对自然状态的氮素来源构成及转化过程应清楚把握和准确运用,才能不悖其水体物质转化循环规律，达到健康高效生态养殖的目的。 1.2 养殖水体生态系统的生物组成消费者、分解者、生产者是养殖水体生态系统的生物组成部分.其特点是：①消费者:鱼虾类养殖动物为整个生态系统的核心,数量多、投饵量大，产生大量的排泄物和残饵； ②分解者:微生物的数量与种类较少，大量的有机物无法及时分解，经常处于超负荷状态,水质恶化; ③生产者：藻类数量少，无法充分利用有机物降解产生的营养盐类，导致NH3-N和-N等有害物质积累以至污染.因此，这种片面强调消费者，而忽视分解者和生产者的生态系统是极为不平衡的，常使其循环过程存在两处“瓶颈”梗阻。 1。3 水体物质循环的中间部位即有机物的生物分解转化环节,水中有机物在异养微生物的作用下，第一阶段是碳氧化阶段,初步被分解出的产物是二氧化碳（CO2）和氨态氮，氮物质大部分以NH4+·NH3的形式释放出来。在自然条件下（温
190可交换酸度土壤可交换酸度的测定氯化钡提取-滴 定法HJ 631-2011 191交换性钙和镁土壤检测第13部分土壤交换性钙和镁 的测定NY/T 1121.13-2006 192氧化还原电位土壤氧化还原电位的测定电位法 HJ 746-2015 193阳离子交换量石灰性土壤阳离子交换量的测定 NY/T 1121.5-2006 中性土壤阳离子交换量和交换性盐基的 测定NY/T 295-1995 森林土壤阳离子交换量的测定 LY/T 1243-1999 194有机质土壤有机质测定法NY/T 85-1988 土壤检测第6部分土壤有机质的测定 NY/T 1121.6-2006 森林土壤有机质的测定及碳氮比的计算 LY/T 1237 —1999 195容重土壤检测第4部分土壤容重的测定 NY/T 1121.4-2006 196最大吸湿量土壤检测第21部分土壤最大吸湿量的 测定NY/T 1121.21-2008 197氧化稀土总量土壤中氧化稀土总量的测定对马尿酸 偶氮氯膦分光光度法 198总磷 土壤全磷测定法NY/T 9837-1988 森林土壤磷 的测定LY/T 1232-2015 199有效硫土壤检测第14部分土壤有效硫的测定 NY/T 1121.14-2006 200有效磷土壤检测第7部分：酸性土壤有效磷的 测定NY/T 1121.7-2014 土壤有效磷的测定碳酸氢钠浸提-钼锑 抗分光光度法HJ 704-2014 201铵态氮、有效中性、石灰性土壤铵态氮、有效磷、速磷、速效钾效钾的测定联合浸提-比色法 NY/T 1848-2010 酸性土壤铵态氮、有效磷、速效钾的测 定联合浸提-比色法NY/T 1849-2010 202有效态铅、土壤质量有效态铅和镉的测定 有效态镉GB/T 23739-2009 203有效态锌、有土壤有效态锌、锰、铁、铜含量的测定二效态锰、有效乙三胺五乙酸（DTPA ）浸提法 态铁、有效态NY/T 890-2004
稳定分层水库水质的季节性变化特征及扬水曝气水质改善巨拓;黄廷林;马卫星;周子振 【摘要】为了解深水型水库水体的热分层结构、水质特征及扬水曝气系统对水质的改善情况,对水温、溶解氧、pH、叶绿素a、营养盐、溶解性有机碳浓度等水质指标进行为期一年的监测,探讨各项指标的季节性变化规律.结果表明,黑河水库水体呈单循环混合模式,在310月形成自然热分层,水体的热分层导致相应水库水质明显分层.黑河水库为偏碱性水体,叶绿素a、总磷、总氮、铵态氮和溶解性有机碳浓度平均值分别为2.21μg/L、0.022 mg/L、1.32 mg/L、0.20 mg/L和2.93 mg/L,表明黑河水库处于中富营养状态.热分层期底部水体溶解氧浓度在0~7.9 mg/L之间,平均值为2.9 mg/L,氮磷质量比在41~100之间,表明黑河水库是一个底部季节性缺氧、高营养盐型水库.在水库自然热分层末期,应用扬水曝气技术,不仅改善了底部水体的厌氧/缺氧环境,抑制了厌氧/缺氧条件下内源污染物的释放和藻类的增殖,而且还使得水库水体提前混合,实现了强制混合与水体自然混合过程的有机衔接,延长了水质持续改善的作用时效,有效地改善了水环境,保障了安全供水.%In order to understand the thermal stratification, the characteristics of the water quality and the application of water-lift-ing aerator system in the deep reservoir, water temperature, dissolved oxygen, pH, chlorophyll-a, nutrient and dissolved organic carbon( DOC) were monitored in a whole year. The results showed that Heihe Reservoir belonged to single hybrid mode, and the natural thermal stratification period was from March to October. The thermal stratification led water quality stratifications. The chlorophyll-a, total phosphorus, total nitrogen, ammonium nitrogen and DOC average concentrations were 2. 21μg/L, 0. 022 mg/L, 1. 32 mg/L, 0. 20 mg/L and 2.
太湖流域典型河网水体氮磷负荷及迁移特征 刘德鸿;余居华;钟继承;钟文辉;范成新 【摘要】对西太湖流域典型河道水体及沉积物氮磷含量进行分析,利用原柱样培养实验测定了沉积物-水界面氮磷交换通量及需氧量(SOD),并探讨他们之间的关系,结果表明：研究区域河道水体和沉积物氮磷总体含量水平较高,水体 TN 和 TP 平均含量分别为4.12mg/L 和0.16mg/L,沉积物TN和TP平均含量分别为 1658.76mg/kg和712.25mg/kg, NO3--N为水体无机氮的主要存在形 态,NH4+-N为沉积物无机氮的主要存在形态.沉积物需氧量(SOD)区域间差异较大,大体呈现西、南部区域较高,北部区域较低的特征；沉积物-水界面各无机氮磷交换通量分别为：NH4+-N为-188.08~329.45mg/(m2⋅h),均值为13.05mg/(m2⋅h)；NO3--N为-118.68~42.86mg/(m2⋅h),均值-28.09mg/(m2⋅h)；NO2--N为-18.37~-4.81mg/(m2⋅h)；均值-8.22mg/(m2⋅h)；溶解性活性磷(SRP)为- 10.94~10.58mg/(m2⋅h),均值1.34mg/(m2⋅h). NH4+-N整体表现为由沉积物向上覆水释放,且与沉积物有机质(LOI)呈极显著正相关,SRP交换通量与沉积物中TP 和TDP均显著正相关,表明NH4+-N的释放与沉积物有机质的分解有关,SRP 释放主要受沉积物 TP 和 TDP 影响.总体看,西部区域点位沉积物及水体氮磷污染最为严重,氮磷交换通量也较大,在区域内又表现为下游入湖口>上游的特征,表明人类活动 对太湖流域典型河网氮磷水平及迁移转化特征影响较大.%The nitrogen and phosphorus content in water and sediment in Taihu Lake basin river were studied, the diffusion flux of nitrogen and phosphorus at the sediment-water interface were determined by sediment core culture experiment, and the relationships between them were also discussed. The results showed that the content of nitrogen and phosphorus in water and sediment were
SBR工艺新型运行方式的脱氮、除磷研究 刘婷婷;李燕;曹巍巍;张雁秋;刘建业 【摘要】为了提高低碳源污水脱氮除磷的效率,在总结间歇式活性污泥法(SBR)工 艺特性和运行控制的基础上,对现有低碳源污水的处理方式进行了改进,提出了高污 泥负荷下的新型SBR厌氧、好氧、缺氧反硝化除磷系统.通过对人工配水处理的试验,得到了在低碳源下系统的最佳运行工况.在最佳工况下,化学需氧量(COD)、总磷、氨氮的去除率高达80％以上,出水达到了国家污水综合排放一级标准.同时,在最佳 工况下,对微生物内源呼吸氧化自身碳源提供能量进行的反硝化脱氮和反硝化除磷 进行了详细的解释,同时根据氧化还原电位(ORP)和溶解氧含量(DO)的值进行了缺氧、厌氧和好氧段的分界.为了进一步说明系统对低碳源污水的脱氮除磷影响,对不 同C/N值的污水在最佳工况下进行了试验.结果表明,C/N值为3.4左右时系统的脱氮除磷效果最好. 【期刊名称】《湖北农业科学》 【年(卷),期】2015(054)006 【总页数】8页(P1350-1356,1360) 【关键词】SBR工艺;C/N值;脱氮;除磷 【作者】刘婷婷;李燕;曹巍巍;张雁秋;刘建业 【作者单位】中国矿业大学环测学院,江苏徐州221008;中国矿业大学环测学院,江 苏徐州221008;中国矿业大学环测学院,江苏徐州221008;中国矿业大学环测学院, 江苏徐州221008;中国矿业大学环测学院,江苏徐州221008
【正文语种】中文 【中图分类】X505 间歇式活性污泥法（Sequencing Batch Reactor，简称SBR）又称序批式活性污泥法，是一种不同于传统活性污泥法的废水处理工艺，它具有流程简单、运行方式灵活、费用低、效果好、耐冲击负荷强等特点，该工艺脱氮除磷效果尤为显著［1］。新型SBR反应器相比传统的SBR反应器具有明显的优势，曝气阶段只发 生在反应器上部，只对一半的反应液曝气，降低了曝气强度，减少了能源消耗，节约了成本；曝气的同时反应器的下部处于厌氧状态，为缺氧状态的形成提供了条件，缩短了好氧反应液中氧气对缺氧状态形成的影响时间，加速了反硝化除磷反应的进行，进一步缩短了缺氧时间和整个运行周期的时间；总磷能在好氧吸磷和缺氧段的反硝化除磷共同作用下很好地去除；高浓度的污泥负荷提供了大量的微生物，在小水量高污泥负荷的条件下可以缩短整个运行周期的时间，节省了运行时间，相当于提高了水的处理量。同时，由于缺氧、厌氧和好氧的时间变化，缩短了好氧时间，减少了曝气量，减少了能源消耗，进一步节省了成本。 本试验在总结SBR工艺特性和运行控制的基础上，对现有低碳源污水的处理方式 进行了改进，提出了在高污泥负荷下的新型SBR厌氧、好氧、缺氧反硝化除磷系统，运行参数为：厌氧（进出水）30 min→上部好氧90min（下部厌氧90min）→缺氧50 min→沉淀10min。试验装置有效容积12 L，其中6 L的活性污泥，每次进4 L水，每次进水历时20 min，内循环搅拌10min。本研究在最佳运行工况下，分析碳源在反硝化除磷中的作用。碳源在反硝化除磷工艺中有重要作用，碳源的浓度可以影响反硝化除磷菌最大放磷量和最大放磷时间［2］，揭示反硝化除磷的规律，以期为SBR新型运行方式在污水处理领域的应用提供理论依据。
湖泊水、沉积物氮磷的空间分析及其耦合特征研究——以大 通湖为例 毛亮;罗丛强;石彭灵;杨品红;刘飞;王文彬;罗玉双 【摘要】Datong lake is the largest freshwater lake for aquaculture in Hunan province.Nitrogen and phosphorus in water and surface sediment can be easily affected during the fishing season in winter because of lower water stage and more human activities.In order to explore the influence factors and eutrophication of Datong lake in winter,geostatistical analysis was carried out to study the spatial characteristics and coupling relationship of organic matter,nitrogen and phosphorus in water and sediment.The results showed that concentration of total N and total T in water reached very high levels (3.78mg/L and 0.29mg/L),which exceed the Ⅴ class of surface water quality standard.The concentration of NH4+ was only about 0.17mg/L,which belonged to the Ⅱ class of surface water quality https://www.doczj.com/doc/5019334320.html,pare with the data of 2011,TP in sediment reached a high level with 1469mg/kg,but TN was still maintained at a steady level with 1224mg/kg.The value of nugget/sill was 43.4％ and 34.5％ for sediment TN and water NO3-,which indicated a moderately spatial dependent.However,nugget/sill was less than 25％ for the other N and P,which indicated a highly spatial dependent.OM,TN and TP in sediment showed an ascending tendency from northeast to southwest.Furthermore,N and P in water showed a patchy distribution.The average value of nitrogen/phosphorus ratio in water was 13.03,which was
温度和pH对刺参养殖池塘沉积物营养盐 释放的影响 作者：宋洪旭，邢荣莲，陈丽红，等 来源：《湖北农业科学》 2015年第4期 宋洪旭１，邢荣莲１，陈丽红１，姜爱莉１，王会毅１，曹学彬２ （１．烟台大学生命科学学院，山东烟台２６４００５；２．山东东方海洋科技股份有限公司省级海参工程技术研究中心，山东烟台２６４００５） 摘要：对刺参养殖池塘沉积物采用实验室静态模拟培养法，调控温度和初始ｐＨ，定时测 定上覆水中营养盐及上覆水中溶解氧（ＤＯ）的含量，并计算各营养盐的表观释放速率、累积 释放量以及沉积物营养盐的释放率。结果表明，温度对沉积物氮、磷的释放有极显著影响（Ｐ ＜０．０１），总氮和总磷最大表观释放速率变化范围分别是５０～８０ｍｇ／（ｍ２·ｄ）和７～１１ｍｇ／（ｍ２·ｄ）；５℃的总氮、总磷最大表观释放速率低于２０℃和１５℃，而最大累积释放量却高于２０℃和１５℃，但时间延迟１２ｈ。ｐＨ对沉积物氮、 磷释放的影响极显著（Ｐ＜０．０１），总氮和总磷出现最大表观释放速率时酸碱条件顺序为 ｐＨ９．０＞ｐＨ６．５＞ｐＨ７．０＞ｐＨ７．５＞ｐＨ８．５＞ｐＨ８．２２，铵态氮达到最大累积释放量时酸碱条件顺序为ｐＨ６．５＞ｐＨ９．０＞ｐＨ ８．５＞ｐＨ７．５＞ｐＨ７．０＞ｐＨ８．２２；ｐＨ对沉积物营养盐释放率的影响 极显著（Ｐ＜０．０１）。总氮和铵态氮释放率的变化范围分别为４０％～６０％和３０％～ ４２％，总磷和活性磷释放率的变化范围分别为３２％～５４％和２４％～４１％；在不同温度、ｐＨ条件下，总氮和铵态氮累积释放量之间以及总磷和活性磷累积释放量之间有显著的相 关性（Ｐ＜０．０５）。 关键词：刺参养殖池塘；沉积物；营养盐；释放；环境因素 中图分类号：Ｘ１７１ 文献标识码：Ａ 文章编号：０４３９－８１１４（２０１５）０４－０８３５－０８ ＤＯＩ：１０．１４０８８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ０４３９－８１１４．２０１ ５．０４．０１７ 收稿日期：２０１４－０６－０３ 基金项目：国家自然科学基金项目（３１００１１１３）；山东省自然科学基金项目（２ ０１４ＺＲＢ０１９ＤＵ）；烟台大学青年基金项目（ＳＭ１２Ｚ０１） 作者简介：宋洪旭（１９８９－），男，山东诸城人，硕士研究生，研究方向为生物化工，（电话）１５０６３８５３１４６（电子信箱）ｃｏｎａｎ－ａｂｃ＠１６３．ｃｏｍ； 通信作者，邢荣莲（１９７７－），女，山东文登人，副教授，博士，主要从事藻类技术 研究，（电话）１８６６００７２０１６（电子信箱）ｘｉｎｇｒｏｎｇｌｉａｎ＠１６ ３．ｃｏｍ。
丹江口库区表层沉积物细菌多样性及功能预测分析 阴星望;田伟;丁一;孙峰;袁键;李玉英;陈兆进 【摘要】湖泊沉积物微生物是水生态系统的重要组成部分,目前关于丹江口库区沉积物细菌群落和功能研究鲜见报道.于2017年5月对丹江口库区内5个典型生态 点位表层沉积物进行采集,采用高通量测序技术对表层沉积物细菌群落组成进行研究,结果表明细菌群落主要由变形菌门(Proteobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、疣微菌门(Verrucomicrobia)和硝化螺旋菌门(Nitrospirae)等33个门和318个属组成,具有丰富的群落组成.沉积物细菌群落和 理化指标冗余分析(RDA)结果表明,pH值、总磷、有机质和铵态氮含量均能显著影响沉积物细菌群落组成.细菌属分类单元与环境因子Spearman相关分析表明,变形菌门中11个属的细菌与环境因子显著相关,为与环境因子显著相关细菌的主要组成(占47.62％).采用细菌群落功能预测软件PICRUSt(Phylogenetic Investigation of Communities by Reconstruction of Unobserved States)对表层沉积物细菌 群落进行分析,结果表明沉积物细菌功能主要涉及能量产生和转换、信号转导机制、氨基酸运输和代谢、细胞壁/细胞膜/膜结构的生物合成等24个基因功能家族,表现出功能上的丰富性.基因功能家族预测基因拷贝数表现为台子山＞宋岗＞库心＞渠 首＞黑鸡嘴. 【期刊名称】《湖泊科学》 【年(卷),期】2018(030)004 【总页数】12页(P1052-1063) 【关键词】丹江口库区;沉积物;高通量测序;细菌群落组成;PICRUSt功能预测