稻田生态系统生物硝化-反硝化作用与氮素损失

从土壤微生物生理学和土壤生物化学角度综述了稻田生态系统土壤生物硝化反硝化作用与氮素损失的研究进展。

^15N-标记的气相色谱-同位素比质谱与气相气谱-质谱联用鉴定微生物反硝化作用

以好氧反硝化菌-产碱杆菌(Alcaligenesfaecalis)在15 N-KNO3标记反硝化培养下所产气体与培养管中空气的混合气体为分析对象,在样品中N2/O2,CO2,N2O,H2O基线分离的基础上,利用气相色谱-同位素比质谱对混合气体中N2进行高精密度的δ15 N分析,同时利用气相色谱-质谱联用的选择离子模式对混合气体中N2O进行高灵敏度的同位素丰度监测,可对微量N2和/或N2O的生成进行确认,从而基于反硝化作用的主要代谢产物N2和/或N2O的生成,提出了15 N标记的微生物离体反硝化作用鉴定与确认的方法与程序。本方法程序特别适用于未知微生物反硝化作用的鉴定及反硝化菌株的确认。在合适的15 N-标记的底物及培养条件下,本方法可用于硝化细菌反硝化作用产生的N2的确认。

三江平原典型小叶章湿地土壤硝化-反硝化作用与氧化亚氮排放

应用C2H2抑制原状土柱培育法研究了三江平原典型小叶章湿地土壤N2O排放速率及反硝化速率的变化,分析了它们与环境因子的关系,并估算了N2O排放量及反硝化损失量.结果表明:草甸沼泽土和腐殖质沼泽土N2O排放速率的变化基本一致,其范围分别为0.020～0.089kgN.hm-2.d-1和0.012～0.033kgN.hm-2.d-1,前者的N2O排放速率均明显高于后者(平均为1.79±1.07倍),且其差异达到显著水平(P<0.05);二者反硝化速率的变化并不一致,其范围分别为0.024～0.127kgN.hm-2.d-1和0.021～0.043kgN.hm-2.d-1,前者的反硝化速率一般也要高于后者(平均为1.67±1.56倍),但其差异并未达到显著水平(P>0.05);硝化作用在前者N2O排放和氮素损失过程中发挥了重要作用,而反硝化作用则是导致后者N2O排放和氮素损失的重要过程;氮素物质基础不是影响二者硝化-反硝化作用的重要因素;温度对前者硝化-反硝化作用的影响比后者更为明显,其反硝化速率与5、10和15cm地温均呈显著正相关(P<0.05);二者所处湿地水分条件的差异是导致其N2O排放速率及反硝化速率差异的重要原因.生长季内,前者的N2O排放量和反硝化损失量分别为5.216kgN.hm-2和6.166kgN.hm-2,而后者分别为3.196kgN.hm-2和4.407kgN.hm-2;在二者的反硝化产物中,N2O/N2的比率最高,分别为5.49和3.76,表明N2在后者反硝化产物中所占的比例明显高于前者,说明季节积水条件会导致N2O/N2比例降低.

碳源及碳氮比对异养反硝化微生物异养反硝化作用的影响

碳源(甘油和柠檬酸钠)及碳氮比对纯培养的异养反硝化菌HP1 (Pseudomonasalcaligenes)异养反硝化能力影响的试验表明,碳源种类对硝酸还原酶活性没有明显影响,对氧化亚氮还原酶活性有影响。批式培养方式下最适C/N为8,菌株HP1可以利用NO-3 作为唯一氮源进行反硝化作用,证明HP1至少有2种硝酸还原途径。连续培养方式下温度对菌株HP1异养反硝化作用中间产物的积累有影响,不同C/N时均有NH+4 积累,C/N为3时还有NO-2 的积累。

3,5-二甲基吡唑(DMP)施用后土壤硝化作用潜势及微生物群落动态变化研究

采用室内培养试验方法,从3,5-二甲基吡唑施用后土壤硝化作用潜势、参与氮转化的主要生理菌群、土壤微生物群落的数量及其生理活性等的动态变化入手,研究了新型硝化抑制剂3,5-二甲基吡唑(DMP)的施用对土壤硝化作用及生物学质量的影响。结果表明,适量DMP的施用可在一定时间内显著降低土壤的硝化作用潜势和土壤氨氧化菌的数量,刺激土壤三大微生物群落的增殖,但细菌、真菌和放线菌对DMP的剂量反应不同。土壤细菌数量呈现随DMP用量增加而增加的趋势,真菌和放线菌数量在培养28d之前则以中等剂量处理的为最高。超高量DMP的施用则强烈抑制土壤氨氧化菌的生长,土壤硝化作用潜势在整个培养期间一直维持在一个较稳定的低水平状态,且在施用前期对真菌和放线菌的增殖及总的微生物生理活性表现了一定的抑制效应,微生物商降低,qCO2值增大;在施用14d后,这种负效应逐渐缓解,进而表现出一定的刺激效应。DMP施用对土壤反硝化细菌影响不大。

水稻根际硝化作用的生态与生物反硝化

本文研究了不同类型稻田及不同ＮＨ＿４￣＋浓度等生态用于对水稻根际硝化、反硝化作用的影响，研究结果表明，乌栅土的硝化细菌、硝化强度以及反硝化细菌、反硝化强度均大于黄泥土；过高浓度（４０ｍｇＮ／１００ｇ干土）的ＮＨ＿４￣＋－Ｎ会抑制硝化细菌的生长繁殖，从而降低了硝化活性，造成ＮＨ＿４￣＋、ＮＯ＿２￣－ＮＯ＿３￣－的积累，这对微生物及水稻的生长发育均不利，甚至还会造成农田、水域等环境污染。

雌激素污染对水体微生物反硝化作用的影响

针对世界各国水体雌激素污染日趋严重的环境问题,文章选择典型天然环境雌激素——17β-雌二醇(E2)为污染源,构建实验室厌氧水体微生态系统,分析E2污染对水体微生物反硝化速率、反硝化终端产物比例和厌氧微生物活性的影响规律。结果表明,E2污染对水体微生物的反硝化速率和活性存在显著性显著抑制作用,但反硝化终产物中N2O的比例得到明显促进。因此,在厌氧条件下,微量E2污染会影响厌氧微生物活性和反硝化作用,对水体的氮素循环产生影响。

固定化异养硝化-好氧反硝化菌在污水生物强化中的研究进展

异养硝化-好氧反硝化(Heterotrophic nitrification-aerobic denitrification,HN-AD)菌可以在有机碳存在的好氧条件下实现同时硝化和反硝化,广泛应用于各类污水处理过程中。综述了HN-AD菌株的脱氮特性和代谢途径,总结了其在污水处理中的应用和研究现状,比较了不同载体材料的优缺点,重点讨论了固定HN-AD菌株提高反应器处理效果和稳定性的作用机理。最后,展望了固定化HN-AD菌株在污水处理中面临的挑战和未来的研究方向。

吊罗山青皮林土壤硝化-反硝化作用及其影响因素

采用5点取样法对海南岛吊罗山自然保护区内单优青皮林森林土壤进行取样,分析海拔高度、土层深度、季节及土壤理化性质对土壤的硝化-反硝化作用影响因素。结果表明:海拔高度及土层深度对硝化-反硝化作用影响不同;季节对其有显著影响(p<0.05),雨季土壤的硝化-反硝化作用强度是旱季的几十至上百倍;土壤理化性质对土壤硝化作用没有影响(p>0.05),但全磷、全钾、有效磷、速效钾和含水率均与反硝化作用强度呈显著负相关(p<0.05)。以上结果说明,在研究区青皮林土壤氮素转化过程中,季节是重要影响因素,土壤部分理化性质是反硝化作用的重要影响因素。

五川流域农业土壤反硝化作用测定及其调控措施

反硝化作用是土壤氮素转化的一个重要过程,为探明五川流域内的农业土壤的反硝化作用强度及其影响因素,利用乙炔抑制-原状土柱培养法对其进行测定。通过3次试验测定,发现五川流域农业土壤具有较强的反硝化作用强度,在种植季节,土壤平均反硝化作用强度为0.1kgN·hm-2·d-1,最高达到0.6kgN·hm-2·d-1,其中蔬菜地反硝化作用强于其他土地利用类型。反硝化作用同土壤的NO3-含量、含水量、温度以及pH都存在正相关关系,它们是流域土壤反硝化作用的主要影响因子。五川流域农业土壤经由反硝化作用氮损失量占流域平均施肥量的16%,高于国内其他地区。针对五川流域的环境和农业经济特点,提出了控制反硝化作用的措施:在温度较低的夜间进行施肥灌溉宜以防止氮肥损失,用农村富余的厩肥代替化肥以减轻反硝化作用的发生,同时加大节水灌溉力度。

三种载体上生物膜硝化作用动力学初步研究

通过测定水中COD、NH+ 4 N、NO-2 N及NO-3 N的浓度变化 ,研究了淹没式废水处理装置中沸石、活性炭和沙粒 3种载体上硝化作用生物膜的动力学过程和反硝化作用 .结果表明 ,3种载体上生物膜降解有机物 (以COD表示 )的过程可用一级动力学方程描述 ,反应速率常数分别为 :沙粒 0 .0 84 8h-1、活性炭 0 .1187h-1、沸石 0 .1334h-1.3种载体上生物膜去除氨态氮的过程则可用零级动力学方程描述 ,反应速率常数分别为 :沙粒 - 0 .774 3h-1、活性炭- 0 .9886h-1、沸石 - 1.0 714h-1.附着于沙上的生物膜去除亚硝酸盐氮的过程也可用零级动力学方程描述 ,反应速率常数为 - 0 .6 0 5 7h-1.水中硝酸盐氮浓度较高时 ,载体沸石和活性炭上可能附着生长反硝化菌 .图 5表 2参

反硝化作用脱氮除磷特性的静态试验

目的解决在新的反硝化同步脱氮除磷工艺中,同一处理流程很难达到除磷脱氮过程协调稳定运行的问题.方法在SBR反应器中用传统活性污泥做为种泥驯化反硝化菌脱氮除磷,并进行静态试验改变其温度、COD质量浓度及不同运行阶段时间,以此来考察其生长和控制特性以及影响参数.结果试验表明反硝化同步脱氮除磷工艺中温度,COD浓度,电子受体浓度,以及运行时间等因素对其运行具有决定性作用,并且对于同一周期来说,厌氧和缺氧时间比维持在1∶2,反硝化作用除磷最佳.结论分析结果表明反硝化作用除磷的最佳温度为30℃,而最佳COD质量浓度为140 mg/L时反硝化作用较稳定并能达到同步除磷脱氮的效果.

根际反硝化作用与N_2O释放

对根际反硝化作用及N2O的释放进行了综述。反硝化过程与N2O的产生及释放有密切的关系。反硝化作用产生的N2O量不仅取决于反硝化速率,而且也取决于那些影响反硝化产物N2O/N2比值的参数。在植物根际这一特殊土壤区域中,反硝化作用受NO-3C及O2的综合影响。豆科作物根瘤是一个特殊的根际系统,根瘤菌的反硝化作用及N2O释放应引起更大的关注。植物根际不仅对反硝化作用产生影响,而且对N2O释放也起了重要的通道作用,特别是对渍水土壤有重要的意义。文章最后指出了一些尚需深入研究的问题。

湿地反硝化作用研究进展

湿地反硝化作用是复杂的物理化学及生物作用过程,存在诸多影响因素。土壤硝酸盐浓度、有机质含量、温度、氧化还原电位、土壤中空气分压、水分、pH、反硝化细菌的活性和分布密度等都会影响反硝化作用的效率。微生物作为反硝化作用的主要执行者已成为深入研究反硝化作用机理的重要环节,但反硝化作用的产物N2O是引起全球变暖的因素之一。通过对湿地反硝化作用研究现状的分析,提出了当前国内外在反硝化作用研究方面存在的不足,并对今后的研究重点进行了展望。

森林土壤硝化、反硝化作用研究进展

在全球气候变化的背景下,对于森林土壤中氮素循环的研究更加迫切和重要。总结比较了土壤硝化、反硝化和呼吸作用的研究方法及各种方法的优缺点,同时综述了国内外关于其时空变异和影响因素的相关研究,最后提出四点建议。

制革废水中总氮的高效去除——用乙酸钠促进反硝化作用

制革废水因具有较低的碳氮比(C/N),在废水的生物处理过程中厌氧反硝化反应不完全,总氮很难被彻底去除。用乙酸钠作为外加碳源以提高制革废水的反硝化效率,促进总氮的去除。试验结果表明,乙酸钠作为反硝化碳源的最适COD/TN为5.1,在此条件下制革废水的总氮去除率达到95%。与添加常见的葡萄糖碳源相比,在反硝化过程中外加乙酸钠更利于总氮的快速去除。上述结果表明乙酸钠是一种高质碳源,有利于制革废水彻底且快速的反硝化脱氮。较低的水温以及较高的氯离子浓度会导致反硝化速率的下降。但在外加乙酸钠保证碳源充足的前提下,即使水温为15℃或氯离子浓度为10000 mg/L时,制革废水仍可以进行彻底的反硝化反应。

污泥好氧堆肥中反硝化作用与腐植酸组分稳定化关系研究

1研究亮点*反硝化作用的增强降低了好氧污泥堆肥中腐植酸组分含量;*反硝化作用的增强刺激了反硝化功能基因丰度;*反硝化芳香族化合物降解微生物是反硝化功能基因的宿主微生物,是影响腐植酸组分的主要因素。2背景腐植酸是堆肥过程中微生物降解有机物转化形成的一种高分子量芳香族化合物,其形成数量、芳构化程度与堆肥稳定性、腐熟程度及产品品质密切相关。

膜-生物反应器污泥缺氧反硝化过程中SMP的形成

在不同C/N比下,研究了膜-生物反应器在缺氧状态下溶解性微生物产物（SMP）的形成规律.结果表明,不同C/N比的反硝化过程,随着底物的降解,SMP都呈现不同程度的累积,且高C/N比下的合成量（9~10mgCOD/gVSS）高于低C/N比下的合成量（3~4mgCOD/gVSS）.从SMP的组分来看,不同C/N比下糖类的代谢规律相似,蛋白质则随着C/N比的升高其含量占SMP总量的比例增加,成为膜污染潜在的主要贡献者.随着反硝化过程的进行,体系中亚硝酸盐的累积对SMP的形成没有影响.

SBR法短程硝化-反硝化生物脱氮工艺的研究

针对目前传统生物脱氮工艺存在的问题 ,结合国内外在该方向的研究现状 ,以实际豆制品废水为研究对象 ,控制反应器内混合液温度在 31± 0 .5℃的条件下 ,实现了短程硝化 反硝化生物脱氮工艺 ,NO-2 N NOx N的比率始终维持在90 %以上。并在此试验基础上 ,考察了曝气时间对反应器内氮形态变化的影响及系统对进水COD和NH3 N浓度的抗冲击负荷能力。结果显示 ,曝气时间对硝化效果影响较大 ,同时 ,本工艺具有较强的抗冲击负荷能力。

电极-生物膜法反硝化脱氮研究进展

电极 生物膜法是由电化学和生物膜技术相结合而发展起来的一项新型水处理技术 ,在反硝化脱除水中的硝酸盐氮方面具有良好的效果。综述了国内外有关电极 生物膜法反硝化脱氮研究的概况 ,对其基本原理作出探讨 。