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1黑臭河道底泥內(nèi)源氮硝化-反硝化作用理論分析
影響底泥內(nèi)源氮硝化-反硝化作用的環(huán)境因子有pH、溶解氧(dissolvedoxygen,DO)、溫度、有機(jī)質(zhì)含量、擾動(dòng)等,其中溶解氧是水環(huán)境的重要指標(biāo),顯著影響底泥內(nèi)源氮的轉(zhuǎn)化行為。由于氧是硝化過(guò)程中的電子受體,提高DO濃度有利于硝化反應(yīng)的發(fā)生,硝化可為反硝化的發(fā)生提供必要的電子受體(NO3--N);而生物反硝化過(guò)程需要保持嚴(yán)格的缺氧條件,溶解氧同時(shí)對(duì)反硝化過(guò)程又有抑制作用。傳統(tǒng)生物脫氮觀點(diǎn)認(rèn)為硝化與反硝化過(guò)程不能同時(shí)發(fā)生,針對(duì)兩類過(guò)程中微生物主體和環(huán)境條件(特別是溶解氧水平)的差異性,通常是將硝化反應(yīng)和反硝化反應(yīng)作為兩個(gè)獨(dú)立的階段分別在不同的空間區(qū)域中或者在時(shí)間和空間上造成交替缺氧和好氧環(huán)境的同一個(gè)空間區(qū)域中進(jìn)行。近年來(lái)的新發(fā)現(xiàn)突破了這一認(rèn)識(shí),使得同時(shí)硝化反硝化成為可能,即硝化與反硝化反應(yīng)在同一個(gè)空間區(qū)域中同時(shí)完成。目前對(duì)于該機(jī)制已初步形成了3種解釋,即宏觀環(huán)境解釋、微環(huán)境解釋和生物學(xué)解釋[10],其中微環(huán)境理論目前已被普遍接受。微環(huán)境理論認(rèn)為:由于氧擴(kuò)散的限制,在同一空間區(qū)域內(nèi)會(huì)產(chǎn)生DO濃度梯度,DO濃度較高處以好氧硝化菌為主;氧傳遞受阻處形成缺氧微環(huán)境,反硝化菌占優(yōu)勢(shì),從而導(dǎo)致微環(huán)境的同時(shí)硝化反硝化。因此,溶解氧水平和缺氧微環(huán)境分布是非常重要的參數(shù),在這矛盾平衡中影響著硝化-反硝化作用的進(jìn)行。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)底泥內(nèi)源氮的有效控釋,就必須通過(guò)選擇合理的人為干預(yù)條件從影響溶解氧水平和缺氧微環(huán)境分布兩方面來(lái)控制硝化-反硝化反應(yīng)平衡。由于水體供氧和耗氧失衡是引起水體發(fā)生黑臭的主要原因之一,曝氣復(fù)氧被認(rèn)為是治理河道污染的一種有效措施。對(duì)于底泥內(nèi)源氮硝化-反硝化的有效耦合,可以通過(guò)低氧連續(xù)曝氣(空間上好氧和缺氧環(huán)境的交替)或間歇曝氣(空間上好氧和缺氧環(huán)境的交替)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
2黑臭河道底泥內(nèi)源氮硝化-反硝化作用研究現(xiàn)狀及發(fā)展動(dòng)態(tài)分析在城市黑臭河道治理過(guò)程中,底泥內(nèi)源釋放由于其釋放面積大,釋放時(shí)間、途徑和釋放量具有不確定性,因此往往是治理的難點(diǎn)。為有效控制底泥內(nèi)源氮釋放,就必須研究底泥內(nèi)源氮的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,其中硝化-反硝化作用是削減底泥氮負(fù)荷和控制內(nèi)源氮釋放的重要途徑。
2.1底泥內(nèi)源氮硝化-反硝化作用影響因素底泥不僅是城市河道水污染物遷移的一個(gè)主要?dú)w宿,同時(shí)也是制約河道水質(zhì)改善的重要次生污染源,有關(guān)底泥內(nèi)源氮的遷移轉(zhuǎn)化已日益引起廣泛關(guān)注[11-17,21-23]。影響底泥內(nèi)源氮行為的環(huán)境因子有pH、溶解氧、溫度、有機(jī)質(zhì)含量、擾動(dòng)、氮的賦存形態(tài)及其豐度等,目前主要針對(duì)底泥內(nèi)源氨氮或總氮的釋放,從硝化與反硝化耦合作用角度探討底泥內(nèi)源氮的行為還很少。由于人工曝氣可以提高水體中的溶解氧含量,強(qiáng)化水體的自凈功能,促進(jìn)水體生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù),因而被認(rèn)為是治理河道污染的一種重要措施,目前已在工程實(shí)踐中得以廣泛應(yīng)用[1-4]。我國(guó)目前常用的河道增氧設(shè)備主要有鼓風(fēng)-擴(kuò)散曝氣、水面轉(zhuǎn)刷曝氣、射流曝氣和船載移動(dòng)曝氣等[18-19],其中水面轉(zhuǎn)刷曝氣和射流曝氣應(yīng)用較多。作為黑臭河道的重要治理技術(shù),人工曝氣對(duì)底泥氮轉(zhuǎn)化行為的影響具有二重性:一方面,曝氣復(fù)氧有助于底泥內(nèi)源氮的硝化轉(zhuǎn)化;另一方面,曝氣擾動(dòng)可使底泥在局部范圍內(nèi)大量揚(yáng)起并懸浮在水體中,促使底泥內(nèi)源氮污染物的快速釋放,同時(shí)也改變泥水界面缺氧微環(huán)境的分布,影響底泥內(nèi)源氮的反硝化過(guò)程。因此,曝氣擾動(dòng)是影響底泥內(nèi)源硝化-反硝化作用的重要因素。目前相關(guān)研究主要從人工曝氣貢獻(xiàn)溶解氧的角度分析底泥向上覆水釋放氨氮[11-17]或總氮[13-17]的行為,其研究結(jié)論不盡相同,而且關(guān)于曝氣擾動(dòng)對(duì)底泥內(nèi)源氮轉(zhuǎn)化影響的深入分析很少,相關(guān)研究大都限于使用柱狀容器模擬水體[13-17,21]。例如,李文紅等[16]研究表明高DO水平(﹥5mg•L-1)對(duì)于控制底泥向上覆水釋放總氮是必要的;然而,也有學(xué)者認(rèn)為,好氧條件會(huì)導(dǎo)致上覆水硝酸鹽含量明顯增加[17]。上述研究結(jié)論的分歧主要可能歸因于曝氣過(guò)程產(chǎn)生的泥水界面擾動(dòng)差異所致。事實(shí)上,在保持上覆水DO含量一致的條件下,人工曝氣產(chǎn)生的泥水界面擾動(dòng)對(duì)于不同的曝氣裝置及布置均會(huì)有所不同,其直接影響體系中溶解氧水平和缺氧微環(huán)境的分布,進(jìn)而影響底泥內(nèi)源氮污染物的硝化和反硝化過(guò)程。如何合理界定曝氣對(duì)泥水界面擾動(dòng)的影響,使研究結(jié)論具有代表性,是黑臭河道曝氣復(fù)氧工程高效實(shí)施的重要環(huán)節(jié)。然而,目前人工曝氣治理黑臭河道的工程運(yùn)行模式相對(duì)粗放,對(duì)曝氣條件的優(yōu)化定量研究較少。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)底泥內(nèi)源氮的有效控釋,就必須通過(guò)選擇合理的曝氣條件從影響溶解氧水平和缺氧微環(huán)境分布兩方面來(lái)控制硝化-反硝化反應(yīng)平衡。
2.2底泥內(nèi)源氮硝化-反硝化作用的微生物特性底泥內(nèi)源氮的轉(zhuǎn)化行為是一個(gè)涉及化學(xué)、生物、物理等多種因素的多相的復(fù)雜的生物地球化學(xué)過(guò)程,主要與底泥污染水平、氧化還原狀況、生物作用大小和水動(dòng)力影響程度等多種條件密切相關(guān)。其中涉及的4個(gè)主要過(guò)程,即固氮作用、硝化作用、反硝化作用和氨化作用,均由微生物驅(qū)動(dòng)(圖1)[24]。硝化與反硝化過(guò)程是河道底泥氮的生物地球化學(xué)循環(huán)中的關(guān)鍵過(guò)程,也是削減底泥氮負(fù)荷和控制內(nèi)源氮釋放的重要途徑。目前關(guān)于底泥硝化-反硝化過(guò)程的微生物特性研究主要是針對(duì)海洋、河口海岸以及湖泊沉積物[25-29],對(duì)污染嚴(yán)重且受人為干擾頻繁的城市河道底泥的相關(guān)研究較少,已檢索到的文獻(xiàn)分別是采用最大或然計(jì)算法研究河道底泥氮轉(zhuǎn)化細(xì)菌的垂直分布[30]和河道底泥反硝化活性及功能基因nir的豐度[31],對(duì)于黑臭河道底泥內(nèi)源氮硝化-反硝化作用的微生物特性研究還尚未見(jiàn)有報(bào)道。另外,申請(qǐng)者課題組在對(duì)上海某黑臭河道底泥中優(yōu)勢(shì)菌的初步分析中發(fā)現(xiàn),優(yōu)勢(shì)菌包括硝酸鹽還原菌和氨氧化古菌,但卻沒(méi)有氨氧化細(xì)菌,是否據(jù)此推測(cè)氨氧化古菌在黑臭河道底泥中的氨氧化過(guò)程占主導(dǎo)地位,是否存在氨氧化古菌和反硝化菌的協(xié)同作用,仍需進(jìn)一步深入研究。
2.3底泥內(nèi)源氮硝化-反硝化作用研究發(fā)展動(dòng)態(tài)分析對(duì)于污染嚴(yán)重且受人為干擾頻繁的城市黑臭主要原因之一,為實(shí)現(xiàn)對(duì)底泥內(nèi)源氮的有效控釋,往往需要通過(guò)選擇合理的曝氣條件從影響溶解氧水平和缺氧微環(huán)境分布兩方面來(lái)控制硝化-反硝化反應(yīng)平衡。目前關(guān)于底泥內(nèi)源氮硝化-反硝化作用研究還有待解決以下關(guān)鍵問(wèn)題:(1)城市黑臭河道模擬試驗(yàn)裝置的構(gòu)建由于河道底泥的環(huán)境行為是一個(gè)十分復(fù)雜的過(guò)程,難以直接在開(kāi)放性河道中進(jìn)行定量分析研究,因此如何能夠借助有效的試驗(yàn)設(shè)備來(lái)真實(shí)模擬河道風(fēng)浪擾動(dòng)等自然水動(dòng)力條件或曝氣條件下河道泥水界面擾動(dòng)過(guò)程是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。目前常用的模擬裝置主要包括直槽[22]、雙向環(huán)形水槽[32-33]、加長(zhǎng)型環(huán)形水槽[34]等。直槽需要設(shè)置貯水箱和回流裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)連續(xù)進(jìn)水,不可避免受到進(jìn)水泵的擾動(dòng),且要求有足夠的長(zhǎng)度,難以真實(shí)反映底泥在水動(dòng)力條件下內(nèi)源釋放的狀態(tài)。環(huán)形水槽是把直槽的長(zhǎng)度轉(zhuǎn)化為時(shí)間尺度,以模擬無(wú)限長(zhǎng)的水槽,由于其水流運(yùn)動(dòng)的封閉性,沒(méi)有出流、入流的物理邊界,可克服直槽的上述缺點(diǎn),因而得以較多的應(yīng)用,但其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,且其旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力易于形成橫向副流和流速沿徑向分布不均等現(xiàn)象,使得內(nèi)源釋放的研究變得更為復(fù)雜。(2)黑臭河道底泥內(nèi)源氮硝化與反硝化性能的評(píng)定為了有效調(diào)控底泥內(nèi)源氮硝化-反硝化耦合過(guò)要的環(huán)節(jié)。目前常用于海洋、河口海岸以及湖泊沉積物硝化與反硝化性能的測(cè)定方法,包括烯丙基硫脲抑制法、液體培養(yǎng)法、乙炔抑制法和同位素示蹤法等,均需要異位進(jìn)行而且還需要進(jìn)行培養(yǎng),難以適合水動(dòng)力條件尤其曝氣條件下底泥硝化與反硝化性能的測(cè)定。建議通過(guò)空白對(duì)照組和水動(dòng)力(曝氣)實(shí)驗(yàn)組在泥水界面上不同形態(tài)氮含量的對(duì)比分析,對(duì)氮行為的非生物途徑進(jìn)行研究,在此基礎(chǔ)上從質(zhì)量平衡角度估算曝氣條件下底泥內(nèi)源硝化與反硝化變化率進(jìn)行評(píng)定;同時(shí)借助熒光定量PCR檢測(cè)技術(shù),通過(guò)對(duì)相關(guān)功能基因的定量檢測(cè),進(jìn)一步評(píng)定底泥內(nèi)源氮硝化與反硝化性能。
2、《黑道梟雄》,作者:橫行霸道。
3、《黑梟》,作者:妖言惑眾。
4、《黑道學(xué)生》,作者:煮劍焚酒。
5、《黑道狂梟》,作者:姑蘇紫衣。
6、《罪全書(shū)》,作者:蜘蛛。
7、《盜情》,作者:周玉。
8、《校園黑道》,作者:浪子耀。
9、《中原黑道風(fēng)云》,作者:文化流氓。
1、《校園絕品狂徒》,作者是柳江南;
2、《校園美女同居》,作者是笑書(shū)天下;
3、《特工重生在校園》,作者是吃草的老羊;
4、《帥老公是高中生》,作者是雪籬笆;
5、《少爺霸愛(ài)小丫頭》,作者是亦小沫;
6、《貴族學(xué)校的冷酷公主》,作者是冥柏佳;
7、《韓娛之學(xué)霸重生》,作者是球球熊;
8、《帶著空間上大學(xué)》,作者是七夜忘情;
女生:中外名著、古典文學(xué)、仙俠小說(shuō)、穿越小說(shuō)、校園愛(ài)情、同人小說(shuō)、現(xiàn)代言情、古代言情、網(wǎng)游、影視小說(shuō)、都市言情。
男生:異世大陸、玄幻小說(shuō)、異能、修真修仙、軍事小說(shuō)、科幻、重生、武俠、黑道、推理、架空。
小說(shuō),以刻畫(huà)人物形象為中心,通過(guò)完整的故事情節(jié)和環(huán)境描寫(xiě)來(lái)反映社會(huì)生活的文學(xué)體裁。人物、情節(jié)、環(huán)境是小說(shuō)的三要素。情節(jié)一般包括開(kāi)端、發(fā)展、、結(jié)局四部分,有的包括序幕、尾聲。環(huán)境包括自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境。 小說(shuō)按照篇幅及容量可分為長(zhǎng)篇、中篇、短篇和微型小說(shuō)。按照表現(xiàn)的內(nèi)容可分
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