环境中氮化物迁移转化过程研究进展

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1、维普资讯http://www.cqvip.com环境科学动态1999年第1期环境中氮化物迁移转化过程研究进展L／，^(昆明理工大学环境工程及杀化学工程系昆明60093)，，fj，0一摘要本文对近年来国内外有关氮化特迁移转化过程研究取得的新成果作了较为全面的叙述，包括氮化物在不同的生态系统中的硝化和反硝化的规律、转化的动力学以及数学模式等方面取＼＼得的果关键词化兰特迁移!转苎化研究进展喀V依【J确移、晚zJI’。；，’．由于人类活动与各种氮化物有着密切的联遵循一级动力学的假设的基础上，于1933年建系，因而随着人类活动的加剧，使得区域／全球立了土水系统中有机氮的变化规律方程。1949性元素循环涉

2、及范围更广，包括氮在不同的生年Woodruff将不同有机质组成的溶解差异考态系统中硝化和反硝化过程；由于化石燃料燃虑进去，从而改进了Salter—Green模型。1972烧，氮肥生产以及固氮工业中氮气的排出，豆科年Stanolfrol和Snion提出使用下列方程预测植物栽培等人类活动使排放的大量氮化物转化有机氮矿化量：为生物有效态氮，远远超过了自然过程中固定N一ND(】一e)的氮，农田生物质燃烧、施肥、土地利用以及农业生产活动(这对发展中国家问题更多)，将有其中：N；NH4一N；N。：为可矿化的有大量氮化物排入大气，并使贮存态氮转化为动机氮。态氮(NO，NH。，N等)。目前，国内外研究发现19

3、60年Molina等给出了下列双项指数形不少生态系统显示出NO。一和NH有增长势式：头。随着陆地生态系统研究的加强，土壤中氮转Y一(1一es一)+(1一s)(】一e)化排放的NO对温室气体贡献的增加，以及Y为矿化形成的NHN量；NO排放和转化，对水体尤其海湾生态系统的s为第一类矿物氮在总矿化氮的百分比；富营养化对海洋资源的影响，以及氮的转化和h，k为两类有机氮的矿化速率。迁移已受到海洋、森林、农业、大气和气象等部有机氮的矿化动力学研究，到目前为止，基门及研究者的关注。此外，大气中NO和本上可以认为：对某一类性质相似的有机氮有；NH的增加对全球一些地区的土壤、森林、农N一∑N(1-e-)业生态系

4、统的酸化也有影响。同时对饮用水质，N：为t时刻矿化的NHN总量；植被生长也带来不利因素。从陆地系统迁移转N为第1类降解速率为k．的矿化有机氮化进入水体，海洋的氮化物增加，变化也大[。起始量。因而，无论国内外对此方面的研究都非常重视，在具体应用上，鉴于上述表达式的多项式，取得很多成果，主要有以下方面。也许使用经验公式更为简单(应根据研究的要一、氮转化的动力学求而定)。关于经验公式有很多，但其形式或是1．矿化作用动力学指数形式，如Corbert公式(1934)：氮转化矿化作用即有机氮转化为无机氨氮C—Ab(NH一N)的过程对这一过程动力的研究已或是双曲线形式，如Jumer(1984)双曲线基本成熟

5、。Salter和Green在有机氮矿化作用模型；＼维普资讯http://www.cqvip.com环境科学动态1999年第1期N—NoHt／(bN+t)动对大自然的冲击，预测未来生态环境变化。其中：N：为潜在的可矿化氮；氮在自然界中的循环关系又用化学模式即b：为常数用化学方程式来表达，用该模式可核算和预测2．硝化作用动力学氮库存量和流通量，氮的库存量系指各种形态土水系统中硝化作用包括两个步骤：第一的氮折算为总氮的含量。在该模式中，库存量为步是NH向NO一转化。一般认为，在亚硝化因变量，时间为自变量，圈内库存量为相互偶合细菌作用下生成；第二步，中间产物NO一向的中间变量，化学表达式为：NO一的转

6、化，由于NO一的化学不稳定性，在大N．(t)一F(t，Nl(t)⋯⋯，N(t))多数情况下，大多数研究者都认为仍然是硝化i一1，2，3，4，分别表示大气圈、生物圈、土细菌作用参与的生化过程为主但是至少没有圈、水圈，Ill≤4理由排除纯化学转化过程的同时发生，只有两N(t)为各生态圈随时间变化的氮库存量。种过程的作用大小有差异。在某些特殊环境条2．中国氮循环模式件下，纯化学过程可能占主导地位。康得梦等在氮在各圈内及各圈间的物质循大多数情况下，NO转化成NOs一还是在环和能量流动的机理基础上，对氮循环过程进硝化细菌参与下进行，对于生化过程，据已有的行归纳整理和系统化，做了深入的定量研究，建研究成果

7、基本可以作如下结论：生化、硝化过程立了中国环境氮循环动态模式。并依据模式核中NH一NO一一NO一反应可以用Michalis算，预测了今后十年各自然圈氮库存量及流通-Menten动力学方程或修正表达式表达。量变化趋势，根据氮循环模型由实测数据计算3．反硝化作用动力学界面流通率及通量得到氮在自然界循环的微分相对于矿化、硝化动力学而言，反硝化作用方程如下：动力学更为复杂，因为一般认为土水系统中反dN1(