鸡粪堆肥有机物演化对重金属生物有效性影响研究

采用离子色谱、三维荧光光谱、紫外-可见吸收光谱和多元统计分析,研究了鸡粪堆肥水溶性有机物(DOM)和重金属组成与演化特性,探究了有机物演化对重金属生物有效性的影响及其机理.结果显示,堆肥升温期和高温期有机物降解最为剧烈,产生了大量苹果酸、酒石酸、乙酸和草酸,其浓度分别在2097.55~2155.61、39.24~51.58、12.52~12.90及1.68~2.31 mg·L-1之间;堆肥降温期和二次发酵过程,蛋白类物质降解,腐殖质类物质合成,DOM的腐殖化率和缩合度增大,稳定性增强.堆肥过程中水溶态重金属中Fe的浓度(1.069~7.106 mg·L-1)最高,Al、As、Cr、Cu和Mn的浓度(0.1~1.008mg·L-1)其次,Pb的浓度(0.003~0.02 mg·L-1)最低,随着堆肥的进行水溶态重金属含量呈下降趋势(Al除外),相关性分析显示,水溶态重金属主要结合在腐殖质类物质上,生物可利用性低.分析结果表明,堆肥可通过降低水溶态重金属的含量和将水溶态重金属络合在腐殖质类物质上降低产品中重金属的生物有效性.     

苯胺蓝脱色放线菌的分离及脱除特性研究

通过苯胺蓝平板法从陕西秦岭森林高度腐殖化土壤中分离得到一株具有高度碳源利用多样性放线菌AG-56,经16S r RNA鉴定为链霉菌属(Streptomyces),命名为Streptomyces AG-56,Gen Bank登录号KU925845.同时,考察了Streptomyces AG-56在液体条件下对苯胺蓝的降解能力.结果显示,菌株AG-56对苯胺蓝的3个波长(602、314、192 nm)吸收基团都具有不同程度的降解能力,并伴有物理吸附作用,其中对602 nm处基团具有最大的脱除能力,脱除率为72%.菌株AG-56在污水脱色方面特别是对三芳基甲烷类染料废水处理方面展现出了巨大的应用潜能.     

乌鲁木齐大气PM_(2.5)对质粒DNA的损伤研究

2012年1月~2012年12月采集乌鲁木齐大气PM2.5样品,使用质粒DNA评价法研究了不同季节PM2.5的氧化能力,并进行氧化性毒性与相应气象因素和质量浓度之间的相关性研究.结果表明,乌鲁木齐大气PM2.5的质量浓度具有冬季最高,春季和秋季次之,夏季最低的季节性变化特征;PM2.5全样和水溶部分氧化能力的季节差异较大,对质粒DNA的氧化性损伤具有冬季最大,春季和夏季之次,秋季最低.冬、春、夏、秋季大气PM2.5全样的TD30(PM2.5对质粒DNA造成破坏达到30%所需要的颗粒物的剂量)平均值分别为440,491,503,515μg/mL,水溶部分分别为474,721,666,600μg/mL.绝大部分PM2.5样品全样的TD30值均小于水溶部分样,表明全样的毒性大于相应的水溶部分样.全样TD30值与平均温度显著(P0.05)正相关,表明寒冷的天气/季节可能造成PM2.5的高毒性.水溶样TD30值与风速显著(P0.01)正相关,与相对湿度显著负相关.这表明,高的风速和低的相对湿度可能跟较低和较高的PM2.5的毒性有关.PM2.5氧化性损伤能力的大小与其质量浓度之间的相关性不明显,表明仅以颗粒物的质量浓度来评价大气颗粒物氧化性损伤能力大小的方法并不能真实地反映其对人体健康的危害程度,起决定作用的还是颗粒物的化学组成及其表面吸附的有害成分.     

乌鲁木齐大气PM2.5对质粒DNA的损伤研究

2012年1月~2012年12月采集乌鲁木齐大气PM2.5样品,使用质粒DNA评价法研究了不同季节PM2.5的氧化能力,并进行氧化性毒性与相应气象因素和质量浓度之间的相关性研究.结果表明,乌鲁木齐大气PM2.5的质量浓度具有冬季最高,春季和秋季次之,夏季最低的季节性变化特征;PM2.5全样和水溶部分氧化能力的季节差异较大,对质粒DNA的氧化性损伤具有冬季最大,春季和夏季之次,秋季最低.冬、春、夏、秋季大气PM2.5全样的TD30(PM2.5对质粒DNA造成破坏达到30%所需要的颗粒物的剂量)平均值分别为440,491,503,515μg/mL,水溶部分分别为474,721,666,600μg/mL.绝大部分PM2.5样品全样的TD30值均小于水溶部分样,表明全样的毒性大于相应的水溶部分样.全样TD30值与平均温度显著(P<0.05)正相关,表明寒冷的天气/季节可能造成PM2.5的高毒性.水溶样TD30值与风速显著(P<0.01)正相关,与相对湿度显著负相关.这表明,高的风速和低的相对湿度可能跟较低和较高的PM2.5的毒性有关.PM2.5氧化性损伤能力的大小与其质量浓度之间的相关性不明显,表明仅以颗粒物的质量浓度来评价大气颗粒物氧化性损伤能力大小的方法并不能真实地反映其对人体健康的危害程度,起决定作用的还是颗粒物的化学组成及其表面吸附的有害成分.     

功能化石墨烯对苯并[a]芘高效降解菌Paracoccus aminovorans HPD-2生长的促进作用

研究石墨烯对微生物生长的影响,深入探讨石墨烯和微生物之间的相互作用,对科学评估石墨烯的生态安全性具有重要的现实意义.本文研究了两种功能化石墨烯(氧化石墨烯和磺化石墨烯)对苯并[a]芘高效降解菌Paracoccus aminovorans HPD-2生长的影响,并采用扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱及红外光谱技术深入探讨了石墨烯与菌HPD-2之间的作用机制.结果表明,两种石墨烯对菌HPD-2生长的影响与培养体系中营养水平有关,石墨烯的种类和浓度也是重要影响因素.低浓度石墨烯(0～10 mg·L~(-1))对菌HPD-2生长无影响,较高浓度石墨烯(100 mg·L~(-1))能够显著促进菌HPD-2的生长(p0.05).两种石墨烯均能促进菌HPD-2胞外聚合物的分泌.与菌HPD-2发生相互作用后,低浓度氧化石墨烯的D峰和G峰的相对强度比值(I_D/I_G)显著提高,结构无序性增加,较高浓度石墨烯与菌HPD-2发生了明显的相互作用,并在菌体表面存在一定程度的堆叠,细胞表面蛋白质、氨基酸和胞外多糖均参与了两者之间的相互作用;相比于氧化石墨烯,磺化石墨烯与菌HPD-2表面的作用较弱.研究结果有助于深入理解和科学评价石墨烯的微生物效应.     

低频超声耦合臭氧氧化降解水中双酚A及响应面优化研究

采用低频超声(20k Hz)强化臭氧氧化降解水中双酚A(BPA),考察了不同反应时间、臭氧浓度、超声功率和溶液p H值等因素下US、O3以及US/O3体系对BPA的降解效率,并采用响应曲面法(RSM)分析了影响因子作用排序,确定了运行调控策略。结果表明:O3对BPA具有较好的降解效率,低频超声则难以有效降解BPA,US对O3的强化程度随反应条件不同而不同,US在酸性条件和低臭氧浓度时,可显著提高臭氧体系对BPA的降解效率;响应面分析结果表明回归方程拟合程度高;US/O3的影响因子作用大小排序为:p H>臭氧浓度>超声功率,其中臭氧浓度与超声功率的相互作用较大。     

荧光法研究二丁基锡与人血清白蛋白结合机理

为了摸清二丁基锡(DBT)与人血清白蛋白(HSA)在分子水平上的结合机理,采用荧光光谱法分析船舶防螺涂料中主要防污成分———三丁基锡(TBT)化合物的降解产物二丁基锡(DBT)与人血清白蛋白(HSA)相互结合的方式与程度。研究结果表明,DBT与HAS浓度比<3时,DBT化合物与HSA是通过形成复合物的方式使HSA产生的静态猝灭;DBT对HSA分子两个内源性荧光贡献者色氨酸残基和酪氨酸残基的微区构象有影响。研究结果为研究DBT与HSA之间的相互作用关系提供理论依据。     

低温等离子体-臭氧催化氧化降解硫化氢气体的耦合效果与调控方法研究

利用低温等离子体在降解污染过程中产生的副产物臭氧,开展了低温等离子体-臭氧催化氧化耦合工艺同时去除硫化氢和臭氧研究,考察了催化剂粒径、空床停留时间、催化反应温度、等离子体输入功率等工艺参数对硫化氢降解和副产物臭氧浓度的影响。研究发现:臭氧需求因子(Df)与催化床层出口的硫化氢与臭氧浓度之间有一定的对应关系,ln(Df)介于3~4时,尾气中硫化氢和臭氧的浓度可分别维持在5.0×10-6,3×10-6m3/m3以下;等离子体能量密度SIE/Cin与ln(Df)值成明显的正相关:ln(Df)=30.924SIE/Cin-3.5622。对于进气浓度(Cin)和气体流速(Q)皆已知的硫化氢废气,通过调控输入功率(P)来调控SIE使ln(Df)值在3~4,可使耦合工艺具有最佳的去除效果,实现硫化氢和臭氧最佳去除。     

邻苯二甲酸酯的摇瓶生物降解规律研究

用好氧活性污泥对 9种邻苯二甲酸酯进行了摇瓶生物降解研究 ,结果表明 ,邻苯二甲酸酯的摇瓶降解速率符合一级动力学 ,速率常数 (kb)与化合物的分子结构之间存在相关关系 ,其表达式为lnkb=0 0 2 6 2x2 - 0 6 6 7x +2 15 2 (r =0 976 ) ;降解半衰期与烷基链之间也存在相关性 ,表达式为t1 2 =0 0 391x2 +0 0 95 3x - 0 0 2 5 9(r=0 972 ) .邻苯二甲酸二甲酯 (DMP)浓度超过 6 0mg·L-1时 ,其自身降解速率下降 ,邻苯二甲酸盐浓度超过 5 0 0mg·L-1时 ,对邻苯二甲酸二乙酯 (DEP)的降解有抑制作用     

有机农药滴滴涕和毒死蜱生物降解机制的分子模拟研究

为探索有机农药滴滴涕和毒死蜱相应降解酶的微观降解机制,用分子对接方法模拟了滴滴涕(DDT)与漆酶(laccase)、毒死蜱(chlorpyrifos)与有机磷水解酶(organophosphorus hydrolase)的相互作用,得到它们复合物结构的理论模型,根据打分函数最低原则筛选出的最佳构象打分函数分别为-103.134和-111.626,二次打分函数分别为-72.858和-80.261.并应用LPC/CSU server研究这些最佳构象的相互作用情况,结果表明,滴滴涕与漆酶之间以疏水作用数量最多,毒死蜱与有机磷水解酶以氢键和疏水作用数量最多.漆酶的Tyr224和有机磷水解酶的Arg254在催化过程中起到了重要作用.     

羟基自由基和水合电子降解对叔丁基酚的研究

采用电子束辐照水溶液的方法产生水合电子（e_aq^-）,研究了e_aq^-与对叔丁基酚（4-t-BP）的反应,结果表明还原性的e_aq^-不能降解4-t-BP.同时,采用254nm紫外光辐照H₂O₂来产生羟基自由基（·OH）,研究了UV//H₂O₂体系对4-t-BP的降解效果,考察了4-t-BP初始浓度,H₂O₂的添加浓度,溶液初始pH值等因素对反应的影响,结果表明4-t-BP初始浓度越低,H₂O₂的浓度越高,则越有利于反应的进行;溶液pH=6时是反应的最佳pH值.采用HPLC结合GC-MS的分析方法对反应的中间产物进行了定性分析,得出对叔丁基邻苯二酚,对叔丁基酚二聚体和对苯二酚等3种主要中间产物,归纳总结了4-t-BP与·OH的反应路径.     

不同大气CO2浓度升高处理对水稻秸秆在后茬冬小麦田中分解特性的影响

为研究大气CO₂浓度逐渐增加和稳定高浓度处理对水稻秸秆在后茬冬小麦田土壤中分解特性的影响,进行田间试验,设置3个浓度水平——背景大气CO₂浓度(CK)、每个生长季CO₂浓度比CK逐渐增加40 μmol/mol(T1)、每个生长季CO₂浓度均比CK高200 μmol/mol(T2),处于上述3个浓度水平下连续3个生长季的水稻秸秆处理编号分别用CK-OTC、T1-OTC、T2-OTC表示,第3个生长季T1-OTC的CO₂浓度为120 μmol/mol,3个生长季中前两个生长季处于开顶箱(OTC)外且第3个生长季处于OTC内的处理分别表示为CK、T1、T2.将不同处理下的水稻秸秆埋入麦田土壤中,于填埋后30、60、84、119、149 d测定剩余秸秆的质量以及总碳(TC)、总氮(TN)含量.结果表明:填埋后30 d不同处理下秸秆的分解率为33.2%~38.2%,至149 d填埋结束,不同处理下秸秆的分解率为57.3%~60.3%.填埋试验后期(填埋后84、119、149 d)的秸秆分解率与粗纤维含量之间存在显著(P < 0.05)或极显著(P < 0.01)相关关系.T1、T2处理下水稻秸秆在分解过程中的TC含量与CK无显著(P>0.05)差异,而OTC-T1处理下水稻秸秆在整个分解阶段的TC含量显著(P < 0.05)高于CK,且在填埋后60~119 d这一阶段T2处理下TC含量与OTC-CK处理之间存在边缘显著(0.05 < P < 0.10)差异.所有处理下的TC含量在填埋后比填埋前均明显降低,特别是对于TN含量而言,大部分处理下TN含量均随时间的线性增加程度达到极显著(P < 0.01)水平,C/N均在分解过程中随时间呈线性降低趋势(P < 0.05).研究显示,一个生长季尺度上CO₂浓度的升高会提高秸秆分解率,秸秆分解过程中TC分解速率比TN快,从而造成C/N下降.      

土壤CO2浓度变化特征及其对岩溶碳循环的影响

为探究土壤CO₂浓度变化特征及其对岩溶碳循环的影响,于2018年6—12月对重庆市南川区后沟泉水化学及泉域上覆土壤CO₂(监测点土地利用类型为玉米-油菜轮作地)进行为期7个月的连续监测和采样,并结合1—5月的监测数据,定量分析旱雨季土壤CO₂浓度与岩溶碳汇量的季节性演变特征及二者的相互关联性. 结果表明:①土壤CO₂浓度具有显著的季节性变化特征,主要表现为雨季较高、旱季较低,其最高值和最低值分别出现在9月(13 316 μmol/mol)和1月(2 262.63 μmol/mol). ②温度与土壤CO₂浓度之间存在较强的正相关关系(R2=0.82,0.0012浓度之间不具相关性(R2=0.17,P>0.5),说明土壤CO₂浓度主要受温度的影响. ③泉水Ca2++Mg2+、HCO₃?浓度在雨季明显高于旱季,而水体CO₂净消耗量在旱雨季无较大差异,这可能是由于受土壤CO₂效应、降水稀释效应和H₂SO₄/HNO₃释放CO₂的共同影响. 研究显示,土壤CO₂浓度的变化特征表现为季节性差异,但在土壤CO₂浓度及外部环境的多重影响下,岩溶碳循环的季节性变化并不明显.      

气态污染物和气溶胶在线检测装置(GAC)测量结果评估

气态污染物和气溶胶在线检测装置(GAC)是一种连续收集、测量气态污染物和气溶胶水溶性组分的装置. 分别将GAC的测量结果与二氧化硫(SO₂)分析仪、差分吸收光谱(DOAS)、颗粒物-液体转换采集系统(PILS)和膜采样法的测量结果进行比对. 结果表明:GAC对SO₂吸收完全,测量结果稳定可靠;GAC测量的气态亚硝酸(HONO)质量浓度比DOAS测量值略偏高,原因可能是在相对湿度较高的条件下GAC对HONO的测量受到了NO₂的干扰;GAC和PILS测量的硫酸盐、硝酸盐和氯离子质量浓度〔分别以ρ(SO₄2-),ρ(NO₃-)和ρ(Cl-)计〕均有较好的相关性,将ρ_GAC (SO₄2-)校正到与PILS相同的粒径范围后,与ρ_PILS (SO₄2-)的系统偏差仅为-2%;GAC与膜采样法测量的ρ(SO₄2-)具有较好的相关性(R20.96),而二者的ρ(NO₃-)相关性较差,原因可能是硝酸盐在膜采样过程中有损失,使膜采样法的测量结果偏低.      

负载型催化剂光催化氧化五氯苯酚钠的效果

研究以TiO₂ 为基本活性组分、空心玻璃珠为载体、硅酸钠为粘合剂的负载型催化剂的制备技术 .选取五氯苯酚钠 (PCP-Na)为处理对象 ,结合对催化剂比表面和晶型结构的表征 ,对制备的催化剂进行筛选评价 .实验结果表明 :在适当的条件下 (二氧化钛、空心玻璃珠、40%硅酸钠溶液重量比为 4∶20∶2,650℃下烧 3h)所制备的C3型催化剂不仅光催化活性高 ,且负载牢固 ,易与水分离 .对初始COD_Cr=400mg·L^-1,PCP-Na=10mg·L^-1的反应液 ,在光照强度为 30kW·m^-2下 2hCOD_Cr去除率大于 65% ,PCP-Na去除率大于 92%.试验进一步探讨C3型催化剂投加量、反应液初始浓度、供氧量对催化反应的影响 .     

3种离子液体与甲霜灵二元混合物的联合毒性

选择3种咪唑类离子液体(ILs): C10H19ClN2 (IL1), C12H23ClN2 (IL2), C16H31ClN2 (IL3)和一种杀菌剂甲霜灵(MET)为混合物组分,以直接均分射线法构建3组二元混合物体系:MET-IL1, MET-IL2和MET-IL3. 应用微板毒性分析法(MTA)测定二元混合物对青海弧菌Q67 (Vibrio qinghaiensis sp.–Q67)的联合毒性.通过比较实验毒性数据与浓度加和(CA)参考模型分析混合物的毒性相互作用,并利用半数效应浓度(EC50)水平下的等效线图分析毒性变化规律.结果表明3组二元混合物的相互作用明显不同.在MET-IL1和MET-IL2 2组二元体系中,MET浓度比例越高,拮抗作用越明显;在MET-IL3二元体系中,随着MET浓度比例的减小,MET与IL3的相互作用由加和变为协同,并且MET比例越小,协同作用越明显.     

木质素过氧化物酶和锰过氧化物酶对染料脱色的性能比较

通过控制培养基中Mn2+的浓度获得只含有木质素过氧化物酶(LiP)或锰过氧化物酶(MnP)的单一酶培养物,用于比较LiP和MnP对染料降解脱色的条件和能力的差异.结果表明,LiP对橙Ⅰ降解脱色的最佳条件为h2O₂0.15 mmol/L,pH 3.0,温度40 ℃;MnP为h2O₂0.15 mmol/L,pH 3.5,温度40 ℃.最佳条件下,考察LiP和MnP作用下染料浓度和染料类型对脱色的影响,发现LiP作用下脱色率明显高于MnP作用下的脱色率,表明LiP可作用的染料浓度比MnP高,可作用的染料范围比MnP大.由此认为LiP具有比MnP更强的脱色能力.      

磁场对厌氧除Cr(Ⅵ)工艺产气组成的影响及其机理分析

研究了磁场对优势菌去除Cr(Ⅵ)生物系统出水pH与ρ(COD_(Cr))以及产气中ρ(H_2S),ρ(NH_3),ρ(H_2),ρ(CH_4),ρ(CO_2)和ρ(VOCs)的影响. 结果表明:磁场系统(系统B)出水pH均比无磁系统(系统A)略低;系统B对COD_(Cr)的消耗效率明显高于系统A;磁场的引入能抑制H_2S和NH_3的产生. 在初始ρ[Cr(Ⅵ)]从30 mg/L增至60 mg/L时,系统A和B产气组分中的ρ(H_2S)和ρ(NH_3)均有所增大,增幅分别为28.67%～32.87%和62.65%～70.89%;初始ρ[Cr(Ⅵ)]为30 mg/L时,系统B产气中的ρ(CH_4)为系统A的3.1倍,其ρ(CO_2)比系统A高33.33%,ρ(VOCs)比系统A低14.75%;初始ρ[Cr(Ⅵ)]增至60 mg/L时,两系统产气中的ρ(CH_4)相等,ρ(CO_2)均有所下降,ρ(VOCs)均明显升高. 两系统产气中均未检出H_2. 从生理生化过程角度分析了磁场影响厌氧产气过程的机理.     

内置LED光源平板型光生物反应器用于微藻培养

为降低光生物反应器(PBR)的光照能耗和提高微藻对光能的利用效率,自制了内置LED光源的平板型光生物反应器,用于绿藻普通小球藻(Chlorella vulgaris)的培养和CO2生物固定.评价了这种新型反应器的进气CO2浓度对生物质产率(BP)、CO2固定速率( )和油脂产率(LP)的影响.经过10d连续培养后,与通入空气的对照组相比,浓度1%~10%的CO2均明显促进微藻生长,BP [0.258和0.263g/(L?d)]、最大 [1.18、1.00gCO2/(L?d)]和指数生长期平均 [0.57、0.62gCO2/(L?d)]的高值均出现在CO2 1%、2.5%处理组中.较高浓度(5%、10%)CO2在培养初期造成酸化现象,导致藻细胞密度和生物量较低.CO2浓度变化对微藻总脂含量(17.81%~23.13%)影响较小,以CO2 2.5%条件下得到微藻油脂产率最大[60.71mg/(L?d)].本研究证明,所设计的平板型PBR能够高效培养用于CO2固定和生物柴油原料生产的微藻.     

锌对磷酸铵镁和磷酸钙结晶回收磷的影响

以模拟废水为对象,研究了pH及Zn2+浓度对磷酸铵镁(MAP)和羟基磷灰石(HAP)法除磷率的影响,并对不同Zn:P摩尔比条件下除磷所得产物进行了XRD物相分析。结果表明,锌磷共存条件下进行MAP和HAP法除磷,当pH在7.4～8.0时,Zn2+浓度越大,除磷率越高,随着pH继续增加,Zn2+浓度越大,除磷率反而越小。当pH为9.5时,Zn2+浓度从0增加到25mg/L时,MAP法的除磷率从91%下降到82%;而HAP法的除磷率从95%下降到92%,受Zn2+浓度影响较MAP法小。锌磷共存条件下的除磷产物中均含有Zn(3PO4)2,随着溶液中Zn:P增加,产物中Zn(3PO4)2含量越来越多,且HAP法除磷产物纯度受Zn2+浓度影响较MAP法大。