鄱阳湖湿地土壤有机碳氮同位素特征及其环境意义

通过对2011年鄱阳湖及其主要入湖河流(赣江、抚河、信江、修水及饶河)15个湿地土壤样品中δ¹³C及δ¹⁵N的测定,分析探讨了鄱阳湖及其主支流湿地土壤有机质和氮素来源.结果表明:鄱阳湖湖区湿地土壤中总有机碳(TOC)的含量在0.45%~1.58%之间,总氮(TN)含量变化范围为0.06%~0.17%;各入湖河流TOC含量为0.41%~1.18%, TN含量在0.05%~0.13%之间.鄱阳湖湖区湿地土壤有机质δ¹³C及δ¹⁵N变化范围分别为-28.35‰~-18.58‰和3.27‰~6.84‰;各入湖河流湿地土壤δ¹³C和δ¹⁵N分别为-25.93‰~-22.66‰和2.97‰~5.41‰.有机质来源分析表明:除湖口处主要来源于C4植物外,鄱阳湖区及其入湖河流湿地土壤有机质的主要来源是C3植物.湖区湿地土壤氮素来源分析表明吴城处主要受农业化肥使用的影响,而其他采样点湿地土壤有机质氮素主要来源于生活污水;入湖河流湿地土壤氮素来源较复杂,生活污水、化肥及工业污水是其主要来源.     

两相分配生物反应器中苍白杆菌PW对芘的降解效果

为降低PAHs对微生物的毒性,促进PAHs的降解,采用TPPB技术(two-phase patitioning bioreactor,两相分配生物反应器)对芘进行降解,研究了不同有机相(硅油、十二烷、十一醇、癸烷、十六烷、十八烷)、ρ(芘)、φ(有机相)和扰动速率对芘降解的影响. 结果表明:当φ(有机相)为10.0%、ρ(芘)为100~1 000 mg/L时,T0(纯水相)及T1(水-硅油)、T2(水-癸烷)、T3(水-十二烷)、T4(水-十一醇)、T5(水-十六烷)和T6(水-十八烷)体系中芘的降解率分别为92.5%~13.9%、69.3%~20.1%、79.6%~23.3%、81.9%~26.9%、86.7%~28.1%、87.7%~34.1%、89.6%~27.4%. ρ(芘)较低时,TPPB抑制了芘的降解;ρ(芘)较高时,TPPB则能促进芘的降解. 6种有机相中,十六烷对芘降解的促进效果最优. 最优φ(有机相)的确定和ρ(芘)有关,ρ(芘)为200 mg/L时,最优φ(十八烷)、φ(十六烷)、φ(十一醇)分别为5.0%、2.5%和5.0%;ρ(芘)为1 000 mg/L时,其均为20.0%. 液体扰动速率的提高能促进芘的降解,液体扰动速率为50~200 r/min时,T6和T5体系中的芘的降解率分别为50.1%~75.6%和54.1%~79.1%. 研究显示,TPPB技术是一种潜在治理高浓度PAHs污染的有效途径,TPPB的优化是多种影响因素综合作用的结果.      

双对栅藻FACHB-78甘油三酯积累的盐胁迫条件优化

以双对栅藻FACHB-78为研究对象,在NaCl质量分数0~45‰的条件下,研究了该藻生长形态、甘油三酯积累、光合活性等特性,确定了最优的盐胁迫条件.结果表明,随着盐度的增加,藻细胞密度逐渐下降,类胡萝卜素/叶绿素的比值逐渐上升,甘油三酯的积累量呈现先上升、后下降的趋势.在盐度为10‰的条件下,藻细胞密度比正常培养时降低了24.38%,甘油三酯浓度和含量均达到最大值,分别为250.88mg/L和33.41%,比正常培养时提高了97.05%和82.09%,且光合活性较高.对于生产生物柴油,在盐度为10‰的胁迫条件下,双对栅藻FACHB-78比在正常培养的藻细胞具有更大优势.     

环渤海滨海湿地土壤磷形态特征研究

利用SMT分级方法和液相31P核磁共振分析方法,研究了环渤海典型滨海湿地表层土壤磷形态.结果发现,湿地土壤中总磷在410.35~691.57 mg·kg-1之间,其中以HCl-P为主,占总磷的46.67%~82.95%;较易释放的Na OH-P含量较少,占4.98%~22.31%;同时,由于有机质含量丰富,有机磷含量也较高,在受水产养殖污染的湿地中,有机磷含量明显偏高.使用31P-NMR技术在湿地土壤中共检测到6类磷化合物:正磷酸盐(Ortho-P)、磷酸单酯(Mono-P)、磷脂(Lipid-P)、DNA磷(DNA-P)、焦磷酸盐(Pyro-P)及膦酸盐(Phon-P),其中以正磷酸盐为主,含量在181.69~350.64 mg·kg-1之间;磷酸单酯为有机磷的主要组分,占总量的5.25%~37.17%.渤海湾南部湿地土壤中有机磷含量明显高于北部湿地,以稳定性较高的磷酸单酯为主,同时,DNA磷较多地存在于南部湿地,北部湿地含量极少,说明南部湿地微生物活性较高.     

~(31)P-NMR分析湖泊植物和藻类有机磷方法优化及形态研究

应用不同的提取剂和固液比提取湖泊水生植物和藻类中的藻类有机磷(P_0),并进一步采用液态核磁共振(~(31)P-NMR)技术分析其组成特征.结果表明:采用0.5mol/L NaOH+25mmol/LEDTA提取剂,并控制固液比为1:60可获得最优的P_0提取效果;~(31)P-NMR分析测试过程中,设置延迟时间(D1)为5s,扫描分析时间为15h(约扫描24000次)可获得较好的谱图.通过以上实验方法,分析水生植物和藻类中磷均由正磷酸盐、单酯磷、二酯磷及焦磷酸盐组成,其中P_0可分别占总磷(TP)的34-21%~53.36%和31.27%~72.96%.单酯磷是水生植物和藻类P_0的主要组分,其平均含量可占P_0的92%和83%;二酯磷含量均较少,占TP的0~6.65%;藻类体内焦磷酸盐含量可达水生植物的35倍.     

餐厨垃圾废水制备液态解磷菌剂研究

本研究探讨了餐厨垃圾废水用作发酵基质生产液态解磷巨大芽孢杆菌菌肥的可行性.结果表明,餐厨垃圾废水培养的巨大芽孢杆菌经过3~4d的调整期即进入对数生长期,第6~7d活菌数达到最大,而经过湿热预处理得到的II类废水较I类废水更适宜用作巨大芽孢杆菌的培养基质,其菌液活菌数是I类废水培养的活菌数的5倍（4.8×10¹⁵CFU/mL）.废水中的盐分对巨大芽孢杆菌的生长代谢影响显著：活菌数随着NaCl含量的增加先升高后快速降低,最利于菌种培养的NaCl浓度为10g/L.pH值和温度极显著影响巨大芽孢杆菌的生长,而摇床转速和接种量对菌株培养影响不显著,正交试验确定的较优培养条件为pH=8、T=35℃、转速80r/min、接种量2%（V/V）.餐厨垃圾废水制备的解磷菌肥可实现土壤中固化磷的有效磷化：施用0.025‰~2.5‰质量比例解磷菌剂的土壤生长的黄豆苗干重可达到按照5‰质量比例施加无机复合肥生长的黄豆苗的70.7%~84.5%,其中微生物菌肥的最佳施用量为0.25‰.     

畜禽粪便有机肥中重金属在土壤剖面中积累迁移特征及生物有效性差异

通过田间小区试验,定量化研究连续4 a施用不同量猪粪、鸡粪有机肥后不同重金属在土壤剖面中迁移积累特征及生物有效性差异,为科学确定农田土壤重金属的环境容量提供依据.结果表明,连续4 a施用猪粪显著增加了耕层土壤中Cu、Cd的含量,与对照比增幅分别是43.8%~118.6%和28.2%~44.9%.施用鸡粪显著增加耕层土壤Cu、Zn、Cd、Cr、As、Pb含量,增幅分别为29.7%~48.5%,239%~456%,19.9%~80.8%,40.4%~163%,11.8%~22.0%和80.3%~95.0%.猪粪带入的Cu、Zn在耕层土壤中的积累率分别为76.4%~119%和14.2%~20.4%,鸡粪带入Cu、Zn在耕层土壤中的积累率分别为72.1%~88.7%和63.9%~78.9%.施用高量的猪粪、鸡粪Cu、Zn存在明显向土壤深层迁移现象,连续4 a施用60 t·hm^-2的猪粪,Cu迁移到了15~30 cm土层.连续4 a施用60 t·hm^-2鸡粪,Zn迁移到了30~60 cm土层.但连续4 a施用不同量猪粪和鸡粪,土壤剖面中耕层以下土层中Cd、Cr、As、Pb含量均没有显著增加.连续4 a施用鸡粪显著降低小麦籽粒中Cu、Cd含量,显著增加了小麦籽粒中Zn、Cr含量和小麦秸秆中Zn含量,连续4 a施用猪粪显著降低了小麦籽粒中Zn含量,60 t·hm^-2猪粪显著增加了小麦子粒中As含量,猪粪处理还显著增加了秸秆中Cu、As含量.4 a小麦收获累计对有机肥带入重金属的携出率小于6%.小麦籽粒对Cu、Zn的累计携出量高于秸秆,对Cd、Cr、As、Pb携出量低于秸秆,有机肥用量越高,小麦收获对有机肥带入重金属的携出率越低.确定农田土壤重金属环境容量时应考虑不同有机肥中重金属在土壤剖面中积累特征和向下迁移量.     

鄱阳湖水体悬浮有机质碳氮同位素分布特征及来源探讨

通过对鄱阳湖及其入湖河流(赣江、抚河、信江、修水及饶河)水体悬浮有机质碳、氮同位素含量的测定,分析了鄱阳湖及其入湖河流水体悬浮有机质碳同位素(δ13CPOM)和氮同位素(δ15NPOM)时空分布特征,探讨了其水体悬浮有机质和氮素来源.结果表明,鄱阳湖区枯水期δ13CPOM、δ15NPOM值分布范围分别为-26.59‰~-24.91‰(n=9)和5.88‰~17.49‰(n=9),丰水期分别为-27.10‰~-25.88‰(n=9)和2.99‰~19.69‰(n=9);入湖河流水体枯水期δ13CPOM、δ15NPOM值变化范围分别为-27.79‰~-25.22‰(n=6)和2.87‰~9.26‰(n=6),丰水期分别为-28.07‰~-26.02‰(n=6)和2.12‰~8.75‰(n=6).有机质来源分析表明:C3植物是鄱阳湖区及其入湖河流水体悬浮有机质的主要来源;而氮素来源比较复杂,在不同季节和不同的地点也不尽相同,生活污水、化肥及其土壤流失氮是鄱阳湖区水体悬浮颗粒物氮素的3种主要来源;化肥、陆源有机质及其土壤流失氮是其入湖河流水体悬浮颗粒物氮素的3种主要来源.     

增施硅肥情况下化肥减施对水稻产量及镉吸收的影响

镉（Cd）污染稻田土壤已经严重威胁到粮食安全,常规化肥的滥用不仅会使土壤理化性质发生改变,还会造成土壤重金属污染.因此,为缓解水稻Cd胁迫、促进常规化肥的合理施用,分别在化肥全施和减施化肥30%的基础上,研究增施不同浓度Si肥对湖南省平江县和临武县两试验点水稻产量、品质以及土壤有效态Cd、Si和水稻Cd、Si含量的影响.与各自对照相比,增施Si肥300~600 kg/hm2使得平江县和临武县两试验点:①水稻产量和品质显著提升,化肥全施条件下水稻分别增产917.8~1 643.1和1 003.3~1 503.4 kg/hm2;减肥30%条件下,水稻分别增产1 037.9~1 345.0和1 209.1~1 834.9 kg/hm2.②化肥全施和减肥30%条件下水稻成熟期土壤有效态Cd分别显著下降10.5%~22.1%和14.1%~27.0%;有效态Si含量分别显著上升4.0%~7.0%和0.1%~27.2%,土壤有效态Cd含量和有效态Si含量呈显著负相关（P < 0.05）.③不同处理下水稻糙米和茎叶Cd含量显著降低,而水稻糙米和茎叶的Si含量显著提高;在化肥全施条件下,随着Si肥用量的增加,两试验点糙米Cd含量降低11.7%~39.2%,减肥30%条件下糙米Cd含量降低29.5%~57.2%.土壤有效态Cd含量的下降和Si在水稻各部位的聚集是阻碍Cd向水稻籽粒运输的主要原因.研究显示,在减肥30%条件下,增施Si肥对降低水稻籽粒Cd含量、提高水稻产量和品质的综合效益较高,这为实现科技部国家重点研究计划"化肥农药减施增效技术应用研究"提供了一条有效解决途径以及有力的技术支持.      

稻草和玉米秸秆烟尘中的正构脂肪醇

在不同燃烧条件下,对6种稻草和4种玉米秸进行了燃烧试验,并测定了烟尘中正构脂肪醇的组成.结果表明,在稻草的明火烟尘中,正构脂肪醇由C14~C34组成.其总含量(Σ)为1 604.4~13 889.7 mg·kg-1;低碳数和高碳数正构脂肪醇的含量比(L/H)为0.02~0.09;C24/C30值为3.3%~19.6%;C32/C30值为8.4%~19.9%;C30Σ之比为53.9%~72.6%;CPI值为8.7~21.5;ACL值为29.0~30.1.正构脂肪醇呈双峰式分布,其主、次峰碳数分别是C30和C24.在稻草的闷烧烟尘中,正构脂肪醇的单体组成与明火烟尘相同.其Σ值为1 688.7~5 168.2 mg·kg-1;L/H值为0.08~0.14;C24/C30值为31.0%~70.5%;C32/C30值为6.9%~17.6%;C30Σ之比为39.5%~57.8%;CPI值为10.7~17.5;ACL值为27.2~28.5.其分布模式与明火烟尘极为相似.在玉米秸秆的明火烟尘中,正构脂肪醇由C12~C34组成.其Σ值为852.3~2 667.9 mg·kg-1;L/H值为0.2~1.0;C24/C28之比为104.3%~293.3%;C32/C28之比为42.2%~61.4%;C28Σ之比为7.3%~16.5%;CPI值为5.6~9.7;ACL值为23.1~26.9.其分布模式以双峰式为主,主峰碳数是C30、C24和C22.在玉米秸秆的闷烧烟尘中,正构脂肪醇的组成与明火烟尘相同.其Σ值为1 493.0~8 386.9 mg·kg-1;L/H之比为0.2~0.3;C24/C28之比为53.6%~217.6%;C32/C28之比为21.7%~75.9%;C28Σ之比为8.8%~27.3%;CPI值为4.2~6.5;ACL值为26.3~27.2.其分布模式呈双峰型,主峰碳数主要是C30,次峰碳数主要是C24.总之,秸秆烟尘中正构脂肪醇的组成已发生了明显的变化.C24/C30、C32/C30、C30Σ等参数可用于区别稻草及其燃烧来源的正构脂肪醇;L/H、C24/C28、C32/C28、C28Σ等参数可用于区分玉米秸秆及其燃烧来源的正构脂肪醇;L/H可用于区分上述两类秸秆及其燃烧来源的正构脂肪醇.     

Application of red mud as a basic catalyst for biodiesel production

Red mud was investigated in triglyceride transesterification with a view to determine its viability as a basic catalyst for use in biodiesel synthesis.The effect of calcination temperature on the structure and activity of red mud catalysts was investigated.It was found that highly active catalyst was obtained by simply drying red mud at 200°C.Utilization of red mud as a catalyst for biodiesel production not only provides a cost-effective and environmentally friendly way of recycling this solid red mud waste,significantly reducing its environmental effects,but also reduces the price of biodiesel to make biodiesel competitive with petroleum diesel.     

聚环氧琥珀酸(钠)的合成及阻垢性能研究

以马来酸酐为原料,铬酸钾为催化剂合成了聚环氧琥珀酸(PESA),并在聚合初期和产物溶液中加入蒙脱土以除去C(rⅥ),研究了催化剂用量、蒙脱土加入量及不同外界条件下对产物阻碳酸钙性能的影响。结果表明,以钨酸钠和铬酸钾为催化剂合成的PESA具有相同的结构和相近的阻垢性,它们在高钙离子浓度、高温水系统中长时间停留对碳酸钙仍有较强的抑制作用,该工艺得到的样品C(rⅥ)含量<0.50mg/L,达到国家标准。     

硫酸根自由基对活性炭吸附刚果红的影响

本研究通过研究硫酸根自由基（SO₄^-·）对活性炭吸附性能的影响来探究SO₄^-·活化再生活性炭的可行性.结果证实,当刚果红溶液浓度为100mg/L,活性炭加入量为1.25g/L时,活性炭对刚果红的吸附量为62mg/g.体系pH值、KH₂PO₄和K₂HPO₄对活性炭吸附刚果红效果影响较小.当体系中过硫酸钠加入量为刚果红浓度的12倍时,过硫酸钠联合活性炭对刚果红去除率仅比活性炭单独吸附的对照处理提高5%;然而,在水浴锅加热条件下,70℃热活化过硫酸钠在30~120min对刚果红的去除率可达94%~99%;70℃热活化过硫酸钠联合活性炭处理在对应时间段对刚果红的去除率为91%~94%,紫外光活化过硫酸钠联合活性炭处理在对应时间段对刚果红的去除率仅为86%~90%.由此可知,热活化和紫外光活化过硫酸盐产生SO₄^-·对活性炭的吸附性能影响较小,基于硫酸根自由基的高级氧化技术再生活性碳的可能性不大.     

氢氟酸生产过程中石膏废渣的利用研究

在分析了石膏废渣熟料、石灰以及复合缓凝剂等主要物质作用机理的基础上,着重讨论了它们对加气砌块试样性能的影响,并通过试验确定了熟料的最佳引入量为65%~70%,饱和石灰掺量为12%,复合缓凝剂的用量不超过4.5%。      

Life-cycle assessment of flash pyrolysis of wood waste

This work analyzes a process known as flash pyrolysis, which produces bio fuels using biomass for power generation. A life-cycle assessment of flash pyrolysis of wood waste was conducted to study whether a flash pyrolysis plant set up locally would be environmentally friendly. The results obtained show that the process of flash pyrolysis of wood waste is in fact environmentally friendly, and the process has little contribution to the environment. However, efforts still have to be made to address the global warming potential issue. Continuous research and developments must be carried out to further reduce the global warming potential of the flash pyrolysis.     

细菌氧化法制取黄钾铁矾的研究

黄钾铁矾是金属硫化物在酸性条件下氧化形成的主要次生矿物,嗜酸氧化亚铁硫杆菌在9K液体培养基中能迅速把Fe2+氧化成Fe3+,而Fe3+易水解,最终产生黄钾铁矾类沉淀。文章为确定其最佳生成条件,在初始pH值分别为1.40、2.10、2.46、3.03、3.52、4.10、4.90、5.90,温度分别为25℃、30℃、35℃、40℃条件下,考察了体系中Fe2+和总铁浓度的变化及黄钾铁矾产量的大小,通过XRD、FTIR、XRF等方法对其化学组成和结构做了分析鉴定。结果表明:初始pH值为4.1、温度在30℃时是细菌氧化法制取黄钾铁矾的最佳条件,经鉴定,此最佳条件下制得的样品89%是黄钾铁矾,含少量氢黄钾铁矾和黄铵铁矾。     

废旧线路板中主要有价金属的生物反应器浸出研究

为探讨可供实际生物浸出应用的反应器规模废旧线路板中有价金属浸出特性和工艺条件,通过设计序批式生物浸出反应器,采用分离到的氧化亚铁硫杆菌Z1作为菌种资源,在考察废旧线路板中有价金属的浸出特性的基础上,确定了反应器运行的最佳工艺条件.结果表明,反应器运行的最佳工艺条件为曝气量1L/min、停留时间30h、搅拌速率300r/min以及粉末投加量12g/L.在此条件下,经过101h可以浸出90.24%的铜.同时,经197h的浸出,可以溶出93.06%的镁、92.00%的锌、85.59%的铝和64.51%的镍.因此,生物浸出反应器能有效回收废旧线路板中的有价金属,为该技术的实际应用提供了实验证据.     

餐厨废油捕收剂浮选高炭粉煤灰

通过对餐厨废油进行处理,制备餐厨废油捕收剂用以处理高炭粉煤灰.分别采用机械活化试验确定高炭粉煤灰原灰的最佳机械活化时间,通过不同温度工况的浮选试验获得餐厨废油捕收剂的脱炭性能规律并同常规捕收剂煤油对比,通过FTIR、SEM、TG等技术对餐厨废油捕收剂和脱炭产物进行系统分析.结果表明：最佳机械活化时间为30min,最佳温度工况下,浮选炭热值可达到中高热值燃料要求,产物脱炭粉煤灰矿物成分可达到Ⅰ级粉煤灰标准.真正实现了"以废治废"和"变废为宝",对环境保护、节能减排和资源的综合利用有着重要意义.     

餐厨垃圾两相厌氧消化特性试验研究

研究了餐厨垃圾两相厌氧消化特性。以北京化工大学餐厨垃圾为原料,分别以不同有机负荷(10、30、50和70 gVS/L)、接种量(5、10、15和20 gVS/L)、酸化时间(3、5、7和9 d)考察其对酸化效果的影响,并对酸化出料进行甲烷化产气实验。结果表明,餐厨垃圾最优酸化条件为有机负荷30 gVS/L,酸化时间5 d,接种量15 gVS/L。在此条件下,单位负荷产酸率为561.0 mg乙酸/gVS,酸化末端产物主要为乙酸和丁酸,单位负荷累积产气量达到826.7 mL/gVS,比乙醇型最佳条件单位负荷累积产气量763.8 mL/gVS高8.2%,比丁酸型最低单位负荷累积产气量70.6 mL/gVS高1 070.3%。有机负荷、酸化时间、接种量依次对餐厨垃圾酸化有重要的影响,并且餐厨垃圾酸化效果和产气性能具有一致性。研究结果可为城市生活垃圾厌氧消化提供设计和运行依据。