饮用水生物处理小试工艺中NH4^＋-N的非硝化去除途径分析

通过计算N和DO的质量平衡,研究饮用水生物处理小试工艺中是否存在NH4+-N的非硝化去除途径,并探讨其可能机制.结果表明,当生物流化床和生物滤池进水NH4+-N浓度大于2 mg/L时,前者进水的NH4+-N、NO2--N和NO3--N之和比出水高出0.91 mg/L,后者理论上消耗的DO比实际多约2.90 mg/L,说明这2种工艺中均有氮亏损现象发生,一部分NH4+-N通过与DO无关的非硝化作用被去除.对非硝化去除途径的分析表明,因为反应器对磷元素和有机物的利用不随氮亏损发生变化,可以排除掉同化作用和反硝化作用;因为反应器进水低碳高氮的特性和NO2--N的积累与发生氮亏损的废水生物处理系统相似,据此提出在生物膜缺氧内部发生、通过短程硝化和厌氧氨氧化的偶联(或OLAND反应)将NH4+-N和NO2--N同时转变为N2脱除的自养脱氮是饮用水生物处理中氮亏损的可能途径.

NO3^--N/NH4^＋-N配比对紫花苜蓿营养品质及饲用价值的影响研究

以"甘农3号"紫花苜蓿为试验材料,在室外防雨网室内,采用盆栽营养液砂培,在最佳氮素供应水平210mg/L基础上,研究NO_3^--N和NH_4^+-N混合的7种配比(1/7、1/3、3/5、5/5、5/3、3/1、7/1)对紫花苜蓿营养品质及饲用价值的影响。结果表明,NO_3^--N/NH_4^+-N=5/3处理的粗蛋白(CP)、蛋白总量(TP)、可消化干物质(DDM)及干物质采食量(DMI)总体上都显著高于其他配比处理(P<0.05),中性洗涤纤维(NDF)和酸性洗涤纤维(ADF)均显著低于其他配比处理(P<0.05),5/3处理有利于紫花苜蓿营养积累;从微量元素营养角度分析,以NH_4^+-N为主的混合态氮更有利于铁(Fe)、锰(Mn)和钼(Mo)的积累,且最适配比分别为NO_3^--N/NH_4^+-N=1/3、1/7和3/5,而以NO_3^--N为主的混合态氮则有利于锌(Zn)的积累,且最适配比为NO_3^--N/NH_4^+-N=3/1;用相对饲用价值(RFV)法评定,5/3处理RFV值显著高于其他配比处理(P<0.05),且各处理RFV均大于100,对照美国紫花苜蓿草产品的分级标准,其品质均达到2级以上水平,其中5/3和7/1处理紫花苜蓿的品质达1级水平。说明紫花苜蓿生长环境中速效氮以NO_3^--N为主,且比例接近NO_3^--N/NH_4^+-N=5/3时,最有利于紫花苜蓿优良营养品质的形成。

养殖池塘底泥脲酶活性与水体NH4^＋-N关系的研究

以天津市东丽区和西青区养殖池塘为对象,采用对照、沸石、脲酶抑制剂、芽孢杆菌及其组合处理,经过培养后,分析了底泥中脲酶活性与底泥和上覆水中NH4+-N含量之间的关系及不同处理对脲酶活性的影响。试验结果表明:底泥脲酶活性与底泥铵态氮含量以及底泥脲酶活性与上覆水中铵态氮含量随时间的变化规律基本一致,且都达到显著相关关系。底泥和上覆水中NH4+-N含量也呈显著正相关;在养殖水体中加入脲酶抑制剂、沸石及去磷脱氮的芽孢杆菌均能抑制脲酶活性,从而减少上覆水中NH4+-N的含量,并且以加入脲酶抑制剂效果最好,其脲酶活性减少量2.12g·kg-1,上覆水中NH4+-N含量减少6.09mg·L-1。

NH4^＋对合成气乙醇发酵过程的影响及其酶学机理

为研究合成气厌氧乙醇发酵中合成气杂质组分NH_3对发酵过程的影响,实验通过考察发酵培养基内不同初始浓度的NH^+_4对菌株A-fm4,Clostridium ljungdahlii和Clostridium autoethanogenum DSM10061利用生物质合成气发酵乙醇的影响,证实低浓度的NH^+_4可促进菌体生长和乙醇发酵,当其浓度高于9.35 mmol/L时,菌体生长和乙醇发酵随其浓度的增大而抑制显著。对菌株在菌体生长期和乙醇/乙酸发酵期内4种关键酶的活性研究表明,氢化酶(H_2ase)、一氧化碳脱氢酶(CODH)、乙醇脱氢酶(ADH)和乙酸激酶(ACK)均受高浓度(149.6 mmol/L)NH^+_4抑制,且菌体生长期的酶活水平均高于发酵期的值。这说明在低浓度NH^+_4下可促进还原力的产出而利于乙醇发酵,而较高浓度NH^+_4抑制代谢途径,致使菌体生长和乙醇发酵受阻。菌株C.ljungdahlii和C.autoethanogenum DSM10061的K_i值分别为208.13 mmol/L和240.37 mmol/L,耐铵能力较强,可作为未来耐铵菌株的驯化提供材料,为降低工业生产成本和减少合成气净化工艺工序奠定基础。

NO3^--N与NH4^＋-N配比对热带地区水培荆芥生长和品质的影响

探明热带地区秋冬季水培荆芥营养液配方中的NO3--N与NH4+-N的合理配比,为水培荆芥的氮素养分管理提供理论依据。该研究以华南农业大学叶菜B配方为基础配方,设计营养液中NO3--N与NH4+-N的5个不同配比即NO3--N∶NH4+-N=5∶5、6∶4、7∶3、8∶2和10∶0,分析不同硝态氮与铵态氮配比处理荆芥的产量、品质和生理指标。结果显示:不同NO3--N与NH4+-N配比对水培荆芥的生长和品质有着显著的影响:NO3--N∶NH4+-N为6∶4和7∶3时,植株生物量最大;增加营养液中NH4+-N的比例,可以显著提高荆芥叶片中叶绿素和类胡萝卜含量;NO3--N∶NH4+-N为7∶3时,荆芥根系活力和可溶性蛋白最高;NO3--N∶NH4+-N为8∶2时,荆芥的可溶性糖含量最高;NO3--N∶NH4+-N为7∶3时,荆芥的硝酸盐含量最低。综合各项指标,NO3--N与NH4+-N的配比为7∶3时对水培荆芥最适宜。

包膜肥料对水稻土壤渗滤液中NO2^--N、NO3^--N、NH4^＋-N的影响

通过有机玻璃土柱盆栽试验,研究了包膜肥料在水稻不同生育期对不同深度土层的土壤渗滤液中NO2--N、NO3--N、NH4+-N含量的影响。结果表明,土壤渗滤液中NO2--N、NO3--N、NH4+-N质量浓度随着水稻的生长逐渐降低;在水稻分蘖期和拔节期,随着土壤深度的增加NO2--N、NO3--N含量呈现先减小后增大的趋势,NH4+-N含量呈现先增大再减小再增大的趋势;在水稻抽穗期和成熟期,NO2--N、NO3--N含量呈现逐渐减小的趋势,NH4+-N含量呈现增大的趋势。在水稻生育期内与施用普通尿素UR相比,包膜肥料LP40、LPSS、SC60氮素渗滤损失总量分别降低了58.27%,46.38%,33.30%。

作物NH4^＋和K^＋营养关系的土壤及矿物因素研究

通过水培、土培试验研究了不同阳离子的存在与土壤、矿物固定态铵释放及水稻苗期氮、钾吸收之间的关系，以及不同ＮＨ４＾＋、Ｋ＾＋浓度组合对水稻苗期氮、钾营养关系的影响。

在NH4^＋环境下用“二磺酸酚比色法”测NO33^-—N的探讨

本文经过大量的试验分析，通过这些实验可以证明《方法》中用“二磺酸酚比色法”测定NO33^--N忽略了一个重要的环境条件，即NH^+的干扰，探讨了“二磺酸酚比色法”测定NO33^--N在有NH4^+的条件下，产生误差是必然的，另外，还分析了产生误差的原因及解决方法。

不同水稻基因型苗期NO_3^-吸收动力学特征及其受吸收液中NH_4^+的影响

采用水培方法研究了 12个水稻品种和 2个旱稻品种在苗期 (2 0d)的NO3 -吸收动力学特性及添加吸收液中NH4+ 对NO3 -吸收的影响。结果表明 ,NO3 -吸收的最大速率 (Vmax)为 :旱稻 >水稻 ,籼稻 >粳稻 ,杂交稻 >常规稻。NH4+ 对NO3 -吸收Vmax的影响在基因型间有较大差异 :籼稻受影响小于粳稻 ,杂交稻小于常规稻 ,旱稻基本不受影响。NH4+ 对个别籼稻和旱稻品种的NO3 -吸收甚至有促进作用。NH4+ 对所有供试水稻基因型NO3 -吸收的Km 值影响均很小 ,说明NH4+ 对NO3 -吸收的影响可能主要在于影响细胞膜上NO3 -载体的运转速率而非吸收位点与NO3

NH_4^+-N部分代替NO_3^--N对番茄生育中后期氮代谢相关酶活性的影响

采用砂培实验研究NH4+-N部分代替NO3--N对番茄的影响,结果表明:与全硝处理(100%NO3-)相比较,增铵处理(NH4+∶NO3-=25%∶75%)下番茄鲜果重显著提高;同时叶片内NO3--N含量随增铵而显著降低,叶片与果实内NH4+-N含量及果实的可溶性蛋白含量随增铵而升高;增铵条件抑制了叶片和果实的硝酸还原酶(NR)活性,提高了叶片和果实的磷酸烯醇式丙酮酸羧化酶(PEPcase)活性及叶片谷氨酰胺合成酶(GS)活性,但对果实的谷氨酰胺合成酶(GS)活性影响不大。上述结果表明,NH4+-N部分代替NO3--N可增加番茄产量,提高集约化基地的生产量。

NH^(4+),尿素和聚乙二醇对蒙脱土的抑制膨胀作用

通过膨胀仪与粒度分布仪对NH_4^+,K^+,尿素和聚乙二醇(PEG)对蒙脱土/水悬浮体中土颗粒水化、膨胀及分散的抑制作用进行了系统研究.发现NH_4^+与K^+一样可通过嵌入蒙脱土晶体的六角网孔而产生相似的水化抑制作用.尿素随着含量的升高对粘土水化产生更强的抑制作用,但存在一个最高点.PEG与K^+和NH_4^+可形成复合物,产生协和的抑制作用,而尿素与PEG/K^+和PEG/nh_4^+的复合是目前发现的最强的抑制蒙脱土水化分散与膨胀的体系.

水稻苗期不同时段NO_3^-吸收特点及其受NH_4^+的影响

利用水培方法研究了 4种具代表性的水稻基因型 (常规粳稻、常规籼稻、杂交粳稻、杂交籼稻 )在不同苗期根部NO3 -吸收和叶部硝酸还原酶活性 (NRA)受NH4+ 存在的影响的情况。结果表明 ,在根系NO3 -吸收方面 ,籼稻与粳稻相比 ,杂交稻与常规稻相比 ,前者具有较高的NO3 -吸收速率 ,且籼稻和杂交稻在NO3 -吸收速率上的优势在 2 0d苗龄时主要体现为吸收速率较快 ,而在 5 0d苗龄时主要体现为载体与NO3 -之间的亲和力较强。不论2 0d还是 5 0d苗龄 ,NH4+ 的存在对籼稻吸收NO3 -的影响均很小 ,对杂交稻NO3 -吸收甚至有促进作用 ,但对粳稻吸收NO3 -均有较大程度的抑制。NH4+ 还可以抑制所有供试水稻基因型叶片的NRA ,但抑制程度不同 ,按强弱顺序排列为 :杂交粳稻 >杂交籼稻 >常规籼稻 >常规粳稻。

不同氮效率小麦品种苗期根系的NO_3^-、NH_4^+吸收动力学特征

为了给氮素高效利用品种的选育提供依据,采用水培方法研究了3个不同氮效率小麦品种(秦麦11、扬麦9号、扬9817)苗期根系NO3-、NH4+吸收动力学特性的差异及培养液中添加NH4+对根系NO3-吸收的影响。结果表明,3个不同氮效率小麦品种苗期根系对NO3-和NH4+吸收的最大速率(Vmax)和亲和力(1/Km)有显著差异,表现趋势均为:秦麦11>扬麦9号>扬9817。氮高效品种苗期根系对NO3-、NH4+的吸收显示出了较为明显的优势,而且对NH4+的吸收动力学参数均大于对NO3-吸收的参数。NH4+的存在明显抑制了根系对NO3-的吸收,主要表现为对NO3-吸收速率(Vmax)的影响,而不是对亲和力值(1/Km)的影响。表明根系氮素吸收动力学特征的测定可以作为确定高产优质小麦最适施氮量的参考依据,同时亦可作为小麦育种高世代材料选育氮高效吸收小麦品种的方法之一。

孔隙水中NH_4^+和HPO_4^(2-)浓度异常:一种潜在的天然气水合物地球化学勘查新指标

在海洋天然气水合物的勘查与研究中地球化学方法发挥了重大作用。利用海洋沉积物孔隙水中各种离子含量和同位素异常可以有效示踪天然气水合物的存在, 其中Cl-浓度异常、SO42-浓度梯度和氧同位素组成异常已成为指示天然气水合物存在的灵敏示踪剂。通过对比有和没有天然气水合物存在的海域浅表层沉积物中孔隙水的NH4+和HPO42-含量, 发现有天然气水合物区的孔隙水中NH4+和HPO42-浓度明显偏高, 且存在与SO42-类似的浓度梯度曲线, 认为孔隙水中NH4+和HPO42-浓度异常有可能成为一种新的地球化学示踪剂, 指示天然气水合物的存在; 探讨了引起孔隙水中NH +和HPO 2-浓度异常的可能机理及精确测定这些离子含量的方法。

酸雨中SO_4^(2-)、NO_3^-、Ca^(2+)、NH_4^+对红壤中重金属的影响

在实验室条件下连续浸泡污染红壤和黄红壤,研究模拟酸雨中阴离子、阳离子浓度对土壤中重金属解吸行为和化学形态分布的影响.结果表明,酸雨加速了土壤酸化,重金属活性增强.增加模拟酸雨中SO42-、NO3-或Ca2+、NH4+浓度对Cd、Zn解吸行为均产生明显促进作用,但对Cu影响不明显.增加模拟酸雨中SO42-、NO3-浓度,红壤和黄红壤交换态Cd、Zn百分率明显降低,交换态Cr百分率明显增加,交换态Cu百分率稍有提高,交换态Pb百分率变化不明显;增加模拟酸雨中Ca2+、NH4+浓度,红壤和黄红壤交换态Cd、Cu、Zn百分率明显降低,交换态Cr和活性形态Pb明显增加,但Cu的化学形态分布主要受模拟酸雨pH值的影响.

铝胁迫下不同小麦基因型根际pH的变化、NH_4^+和NO_3^-吸收及还原与其耐铝性的关系

以耐Al性明显差异的 2个小麦基因型为材料 ,采用溶液培养试验和动力学方法研究了根际 pH变化、NH+ 4和NO-3 的吸收以及NO-3 还原与其耐Al性的关系。结果表明 ,A1胁迫下鉴 86 4(耐性基因型 )比扬麦 5号 (敏感基因型 )能维持较高的根际 pH值 ,当溶液 pH值下降到最低时 ,前者比后者高 0 2 3个pH单位。吸收动力学研究表明 ,鉴 86 4在无Al和有Al胁迫时对NO-3 的吸收速率和亲和力大于扬麦 5号 ;而对NH+ 4的吸收速率和亲和力却小于扬麦 5号。Al还降低叶片和根系的硝酸还原酶活性 ,但鉴 86 4的叶片和根系硝酸还原酶活性均高于扬麦 5号。此外 ,在Al胁迫下 ,植株体内游离脯氨酸含量迅速提高 ,但扬麦 5号积累量高于鉴 86 4。鉴 86 4具有较高的耐Al能力可能与其在Al胁迫下对NO-3 的吸收速率、亲和力以及硝酸还原酶活性较高 ,而对NH+ 4的吸收速率和亲和力较低 ,从而能维持较高的根际

NH_4^+对K^+在土壤肥际微域中迁移和转化的影响

NH4+和K+共施在农田施肥中是很普遍的现象,研究它们共施后二者在土壤中的交互作用对指导施肥具有重要意义。采用室内土柱实验研究了共施条件下NH4+对K+在红壤和潮土肥际微域中的迁移和形态转化的影响,供试肥料为NH4Cl和KCl。试验结果表明,与单施K+相比,共施NH4+没有改变肥料钾在红壤和潮土中的迁移距离,但提高了肥际微域中的水溶性钾含量;在靠近施肥点附近,NH4+的施用减少了土壤交换性钾含量,这种作用在潮土中的表现不如在红壤中明显;与单施KCl相比,共施NH4Cl明显降低了施肥点附近土壤微域内的非交换性钾含量。研究结果表明,共施NH4Cl减少了土壤晶格对钾离子的固定,增加了钾的淋溶风险。

盐度对崇明东滩沉积物—水界面NH_4^+交换行为的影响

通过对自然沉积物柱样不同盐度下的模拟 ,得出在有丰富微生物活动的潮滩由盐度的增加引起的NH4+ 离子配位体的增加 ,不能直接导致NH4+ 从沉积物 -水界面析出 ,而主要是通过对微生物生理活动的影响 ,控制NH4+ 在界面的交换行为 ,并且盐度增加引起NH4+ 在界面扩散行为的变化 ,仅在中盐度条件下盐度增加的最初 1～ 2h内表现出来。在低盐度下 ,矿化作用对盐度最敏感 ,在盐度从 7降到 0的初始 1h内 ,矿化作用超过硝化作用 ,使NH4+ 从沉积物—水界面析出 ,而中盐度下硝化作用对盐度的增加更敏感。在盐度增加的整个过程中 ,微生物的矿化和硝化都受到抑制 ,但微生物的硝化作用对盐度变化的适应能力较强。

鄱阳湖南矶山自然保护区沼泽湿地土壤对NH_4^+-N吸附能力的研究

湿地土壤能有效地对营养物质滤过截留,是氮素和磷素的储藏库,能减轻水体由于氮素和磷素过高而引起的富营养化,通过土壤样品的吸附试验,研究了位于鄱阳湖南部的南矶山自然保护区沼泽湿地土壤对NH+4-N的吸附能力。结果表明,供试土壤对NH+4-N的吸附符合Langmuir、Freundlich、Temkin方程,最大吸附量为222.22mg·kg-1土,吸附常数为0.5294,最大缓冲容量(MBC)为117.65mg·kg-1土。其较强的吸附能力,使它在稳定整个鄱阳湖生态系统中发挥巨大作用。另一方面,它储存的营养物质也将为湿地中生物群落所利用,对湿地生态系统的生产力影响突出。因此,加强保护湿地土壤对鄱阳湖生态系统的稳定非常重要。