基于Web of Science数据库的纤维素质物料降解趋势分析

纤维素类物质作为一种可再生生物质能源,对于解决世界能源紧缺问题具有重要意义,因而纤维素类物质降解技术受到人们越来越多的关注。文章从文献计量角度定量分析纤维素降解物质研究趋势。数据来源于Web of Science中Science Citation Index-Expended,对1992-2009年间该库收录的相关文献进行计量分析。结果表明:近几年,纤维素降解领域发文量显著增长。统计时间范围内,美国发文量居榜首。研究机构中,日本东京大学发文量位列第一;环境工程领域中影响因子较高的期刊《Bioresource Technology》对该领域的发文量较大。环境、生物及相关的能源学科和材料、医学学科是纤维素降解的主流领域。涉及的学术领域刊主要有《Biotechnology&Applied Microbiology》、《Polymer Science》、《Biochemistry&Molecular Biology》。此外,关键词分析结果表明:生物量、生物降解、热解、发酵、酶解等研究方向在近18年内逐渐成为研究热点。     

基于Web of Science数据库的丁醇发酵的研究趋势分析

随着化石燃料对环境影响的日益加剧及其储存量的逐渐减少,开发基于生物质资源的清洁型可再生能源已成为世界各国研究的热点。利用文献计量的方法,对Web of Science中Science Citation Index-Expended数据库在1994—2018年间收录的有关产丁醇发酵的7371篇研究型论文进行了统计分析。结果表明:产丁醇发酵相关研究整体呈上升趋势,其中美国发文量位居榜首,中国次之。中国科学院发文遥遥领先于其他研究机构,但中国在国际主流期刊的发文量低,影响力小。自2004年始,针对生物丁醇及生物质燃料的研究得到极大推进,说明开发生物丁醇这种极具潜力的新一代液体燃料已成为当前研究热点。     

流域生态过程与水环境效应研究进展

以Web of Science数据库及CNKI(中国知网)的文献资料为数据源,利用CiteSpace文献计量工具,对流域生态过程和水环境效应研究领域的相关文献从发文量、发文期刊、关键词、作者及论文被引频次等方面进行分析,以此探讨国内外该领域研究现状、研究热点及未来发展趋势.结果 表明,流域生态过程和水环境效应研究文献数...     

食品废物的研究回顾与展望——基于Web of Science数据库的文献计量分析

食品废物是人们生活垃圾的主要组成部分。由于其营养成分较高且较难处理等特点,近年来受到人们越来越多的关注。为了深入了解食品废物研究的全球状况和前沿动态,比较客观地反映相关国家及机构在该领域的科学能力和科学影响,采用ISI Web of Knowledge的Web of Science引文数据库,选用普通检索方式,以食品废物作为主题检索词,对1999-2010年之间该库收录的相关文献进行了计量分析。结果表明:统计时间范围内,美国发文量居榜首,中国的发文量增长最快。研究机构中,西班牙国家研究委员会发文量位列第一。Chemistry(化学)、Food Science and Technology(食品科学与技术)、Environmental Sciences and Ecology(环境科学与生态学)是食品废物发文量最多的主流领域。《Journal of Agricultural and Food Chemistry》是发文量最多的学术期刊。此外,通过对关键词的分析,指出了有关食品废物的热点处理方法及其发文量的趋势。     

基于Web of Science的环境科学领域多环芳烃研究动态

多环芳烃是一类普遍存在于环境中的有机污染物。由于其难降解危害性大等特点,近年来受到越来越多的关注。为深入了解环境中多环芳烃研究的全球状况和前沿动态,比较客观地反映相关国家在该领域的科学能力和科学影响,采用ISI Web of Knowledge的Web of Science引文数据库,选用普通检索方式,以polycyclic aromatic hydrocarbon*或PAH or PAHs作为检索主题词,对1962-2014年之间该库收录的相关文献进行了计量分析。结果表明,美国发文量居榜首,占全部发文量的28.06%;发文机构中,中国科学研究院位列第一;主要的发文期刊有《Environmental Science and Technology》、《Chemosphere》及《Environmental Toxicology and Chemistry》。此外,通过对近5 a关键词的分析,指出了环境领域多环芳烃研究的热点方向。     

基于Web of Science数据库的土壤生物修复研究趋势分析

土壤生物修复技术因其成本低、不易造成二次污染,已成为世界各国研究的热点。应用文献计量学方法分析土壤生物修复领域的研究现状及发展趋势,对Web of Science核心数据库中2000—2019年收录的有关土壤生物修复的25174篇论文进行了统计分析。结果表明:中国在该领域虽起步较晚,但发展迅速,成为发文量最高的国家（3680篇）,发文机构中中国科学院占据发文量榜首,且被引次数最多。Chemosphere是该领域发文量最多的期刊（963篇）,Science of the Total Environment期刊近几年发展最为迅速;土壤生物修复的最新研究热点集中在微生物群落、基因测序、代谢途径分析以及新材料等方面。     

国际污染土壤修复技术的文献计量分析与发展趋势探讨

污染土壤修复是提高生态环境质量的重要途径,受到了越来越多研究者的关注。以Web of Science数据库的文献资料为数据源,利用CiteSpace、VOSviewer等文献计量软件,针对近10年(2011—2020)全球土壤重修复领域的相关文献,从发文量、发文国家、机构、关键词、作者、期刊及被引频次等方面进行分析,探讨了国内外研究现状及未来发展趋势。结果表明：污染土壤修复研究文献数量呈快速增长态势,中国、美国、澳大利亚、德国、法国等是外文文献发文量较多的国家;外文文献主要载文期刊有Environmental Science and Pollution Research、Chemosphere、Science of the Total Environment等;在外文文献发文数量和被引频次上,中国科研机构均占有重要地位,表明我国在污染土壤修复领域有着较强的国际学术影响力;通过关键词“共现”分析,发现“重金属”“生物有效性”“Pb”“植物修复”“生物修复”“固定化”“风险评估”“多环芳烃”等是近10年的研究热点;利用关键词突现功能,发现风险评估、污染因子空间分布、土壤微生物群落、生物炭正...     

土壤重金属污染研究回顾与展望——基于web of science数据库的文献计量分析

土壤是人类赖以生存的主要资源之一。土壤污染特别是重金属污染已经成为全球面临的一个亟待解决的问题。为了深入了解土壤重金属污染研究的全球状况和前沿动态,比较客观地反映相关国家在该领域的科学能力和科学影响,采用ISIWebofKnowledge的WebofScience引文数据库,选用普通检索方式,以土壤重金属污染作为主题检索词,对1990～2008年之间该库收录的相关文献进行了计量分析。结果表明,美国土壤重金属污染发文量领先于其他国家,占全部发文量的15%;国际上发文量居前10位的期刊平均影响因子为2.608,最主要的期刊有Environmental Pollution、Science of the Total Environmental和Water Air and Soil Pollution;中国科学院、浙江大学和香港浸会大学的土壤重金属污染发文量在中国位居前3位。     

基于文献计量分析的农村生活污水处理研究态势解析

基于Web of Science（WoS）和中国知网（CNKI）科学文献,运用文献计量统计和可视化方法,对25年农村生活污水处理研究领域发文量、主要发文国家、主要作者和关键词等指标进行分析。1995-2019年WoS和CNKI数据库分别收录该领域文献883篇和584篇。WoS中的文献涉及全球64个国家,其中中国发文量占总发文量的22.2%,领先于欧美发达国家。主要发文作者方面,中国学者吕锡武在WoS和CNKI数据库中发文量累计达到22篇,位居全球榜首。综合WoS和CNKI数据库,"污水处理""农村生活污水"和"人工湿地"为文献高频关键词,表明该领域的核心内容是一直围绕农村生活污水的处理和常用处理工艺人工湿地研究。近25年来,农村生活污水处理研究领域主要从早期污水处理工艺选择和应用、目标污染物去除效果以及处理设施运行成本等方面逐步过渡发展到微生物群落角度揭示去除机理、GIS解析源头以及与农村人居环境整治的相互作用关系等方面。     

基于文献计量的生物质气化研究发展态势分析

生物质气化是实现生物质分布式开发和能源化转化的有效途径,用途广泛灵活性强,助力清洁能源系统构建,在世界范围内得到了广泛研究与应用。采用文献计量分析结合S型曲线及可视化工具,对2001-2020年Web of Science Core数据库中"Biomass gasification"主题的12034篇研究论文进行了定量分析。结果表明:生物质气化主题研究论文以稳定的年增长率从2001年的58篇增加到2020年的1517篇;发文量的S型曲线表明:生物质气化技术在未来的15年仍有很大的创新及发展潜力;中国的累计论文发表数量最多(3201篇,占全球总发文量的26.60%),在国际合作网络中占据核心地位,而欧美国家的发文质量相对更高;关键词共现及演进路径分析表明,生物质气化副产物的高值化利用、新型气化工艺的开发(耦合工艺、化学链气化)、对碳中和的潜在贡献及"能源、火用、经济、环境"综合效益评价成为新的研究重点。     

生物质能利用技术-厌氧消化技术的研究新进展

厌氧消化技术是最重要的生物质能利用技术之一。厌氧消化技术是实现废物污染防治和能源回收利用的有效方法。本文综述了厌氧消化技术利用生物质废物回收利用生物质能的最新研究进展,分别介绍了生物质废物厌氧发酵产乳酸,氢气和甲烷的机理,研究现状和存在的问题,并对其进一步发展和未来的应用前景进行了分析和展望,为寻找适合中国的垃圾处理技术提供一些参考。     

超声波预处理对牛粪与玉米秸秆混合厌氧发酵特性的影响

为了探索超声波预处理提高厌氧发酵产气量的机理、优化超声波预处理工艺及分析超声波预处理的能量效益,利用因子分析法和通径分析研究不同发酵阶段各环境因子对发酵过程的影响,以及发酵初始环境与甲烷产量之间的关系.同时,用响应面优化法优化超声波预处理工艺,并且分析了超声波预处理的能量效益.结果表明,在40 k Hz和0.20 k W下,适宜的超声波预处理能显著提高厌氧发酵总产气量(p0.05),牛粪预处理17.68 min后与玉米秸秆预处理19.94 min混合发酵,甲烷产量最高为177.20 L·kg-1(以TS计),显著高于CK(未经预处理组,p0.05),其能量效益也最高,为1835.14 k J·kg-1(以TS计).超声波预处理通过改变发酵初始环境之间的相互关系和发酵过程环境的主要影响因素来使发酵系统更加稳定从而提高产气量.超声波预处理是一种能量输入的预处理方式,产气量高于CK处理组,但其能量效益不一定大于零.因此,在优化超声波预处理条件时必须对其能量效益进行分析.研究结果能为超声波预处理条件的优化方式提供理论依据.     

水热/臭氧预处理促进餐厨垃圾中典型废弃油脂厌氧发酵产甲烷

为了缓解餐厨垃圾中大量未降解油脂包覆微生物,对厌氧发酵产生严重抑制的问题,本文采用水热或臭氧预处理有效降解油脂,预处理进行厌氧发酵.扫描电子显微镜和傅里叶变换-红外光谱分析表明,经过水热或臭氧预处理后,厌氧发酵过程油脂降解程度提高.经过臭氧预处理的火锅废油厌氧发酵甲烷产率提升至（854.20±10.28） mL·g^-1（每克有机质干重所产生的甲烷量,以毫升计,下同）,在第20 d达到产甲烷速率峰值（122.06±3.46） mL·g^-1·d^-1,较之未处理组达到甲烷峰值速率的时间缩短4 d,甲烷产率提升17.4%.总体能量转化效率由未经预处理的64.88%提升到臭氧预处理后的76.18%,说明臭氧或水热预处理可以促进油脂的降解,并且提高产甲烷菌对底物的利用从而提高发酵产甲烷的效率,从而在一定程度上缓解目前工业生产中存在的油脂难以降解以及包裹厌氧微生物的问题.     

城市有机垃圾间歇厌氧消化pH控制动力学研究

对厌氧消化系统的物料及电离平衡进行分析,利用底物降解和微生物生长动力学建立城市有机垃圾间歇厌氧消化pH值控制模型,并研制开发了间歇厌氧消化过程pH值与产气量最优化计算机软件.运用该模型可预测不同厌氧消化过程的最佳pH值,从而通过控制厌氧系统的pH值使系统产气量达到最大,通过2组对比实验验证模型的有效性.结果表明,在相同的实验条件下厌氧系统的pH控制在最佳值时系统产气较未对pH值控制时稳定,且总产气量平均提高20%左右.     

A new process to improve short-chain fatty acids and bio-methane generation from waste activated sludge

As an important intermediate product, short-chain fatty acids(SCFAs) can be generated after hydrolysis and acidification from waste activated sludge, and then can be transformed to methane during anaerobic digestion process. In order to obtain more SCFA and methane,most studies in literatures were centered on enhancing the hydrolysis of sludge anaerobic digestion which was proved as un-efficient. Though the alkaline pretreatment in our previous study increased both the hydrolysis and acidification processes, it had a vast chemical cost which was considered uneconomical. In this paper, a low energy consumption pretreatment method, i.e. enhanced the whole three stages of the anaerobic fermentation processes at the same time, was reported, by which hydrolysis and acidification were both enhanced, and the SCFA and methane generation can be significantly improved with a small quantity of chemical input. Firstly, the effect of different pretreated temperatures and pretreatment time on sludge hydrolyzation was compared. It was found that sludge pretreated at 100°C for 60 min can achieve the maximal hydrolyzation. Further, effects of different initial p Hs on acidification of the thermal pretreated sludge were investigated and the highest SCFA was observed at initial p H 9.0with fermentation time of 6 d, the production of which was 348.63 mg COD/g VSS(6.8 times higher than the blank test) and the acetic acid was dominant acid. Then, the mechanisms for this new pretreatment significantly improving SCFA production were discussed. Finally,the effect of this low energy consumption pretreatment on methane generation was investigated.     

日本城市有机废弃物甲烷发酵资源化系统案例分析及最新研究进展

为建设可持续发展社会,日本近年来大力推动甲烷发酵以实现城市有机废弃物的减量化和资源化。首先介绍了日本城市有机废弃物资源化的2个实用案例,长冈市厨余垃圾沼气发电中心和丰桥市生物质资源利用中心的设计和运营状况。两者的长期稳定运行及产能效果验证了甲烷发酵技术在城市有机废弃物减量化和资源化上的可行性。其次,为了应对社会发展趋势和城市有机废弃物处理的技术需求,介绍了日本有关厨余垃圾、污泥以及废纸（城市有机废弃物的3大组分）的单独发酵及共发酵的部分研究成果。此外,简要介绍了应用厌氧膜生物反应器（AnMBR）进行相关高效甲烷发酵的最新研究成果。并根据实用案例调查和实验研究结果,以100万人口城市为例,对城市有机废弃物的各种甲烷发酵系统的产能效果进行了模拟概算。     

低温热解油厌氧消化产甲烷条件研究

对低温热解油的厌氧消化条件进行研究,包括新鲜接种污泥的驯化,热解油厌氧消化条件的影响因素和生物质热解参数对最终厌氧消化的影响.通过控制不同热解参数及厌氧发酵参数的方法对耦合过程进行研究.结果表明,新鲜接种污泥经过驯化可以显著提升其对热解油中抑制物的耐受性,进而大幅提升热解油厌氧消化的甲烷产量.中温的培养条件更适合浓度为4%的热解油厌氧消化甲烷化,而高温的培养条件更适合浓度为10%的高浓度热解油.此外,0.85mm生物质粒径、300℃热解温度在下游的消化阶段有更高的甲烷产量.     

碳酸盐-硫酸盐矿物强化垃圾渗滤液厌氧处理研究

厌氧消化通常是垃圾渗滤液生物处理的首要环节,但处理效率不高.本研究尝试通过添加碳酸盐、硫酸盐等矿物来提高垃圾渗滤液的厌氧转化效率.研究共设置5组厌氧生物反应器,包括投加硬石膏、方解石、石膏、白云石的反应器及空白对照,考察添加矿物对垃圾渗滤液厌氧消化的影响.从实验结果可以看出,添加矿物的反应器中COD的去除率可以达到75%左右,而空白对照组去除率尚不足60%,添加矿物反应器甲烷产量显著高于对照.从反应器中的p H变化可以看出,矿物的添加可以提高溶液中的p H.研究结果表明,添加碳酸盐/硫酸盐矿物对垃圾渗滤液中的有机物厌氧消化过程具有重要的促进作用.     

去除城市生活污泥中有机络合态金属强化其厌氧生物制气

为提高城市生活污泥厌氧消化沼气产率,本文考察了通过金属络合剂EDTA预处理污泥,以去除城市生活污泥中有机络合态金属,强化其厌氧生物制气的效果.结果表明,经EDTA预处理去除金属后的污泥(实验组)较未预处理的污泥(对照组)的有机络合态金属含量减少[(5.09±0.57)%~(1.37±0.20)%,以TS计],溶解性有机质显著提高(SCOD提升627%),暗示该预处理方法能够极大地去除有机络合态金属并强化污泥有机质的溶出.通过测定污泥有机质溶出表观活化能发现,实验组污泥有机质溶出表观活化能比对照组降低36%,表明预处理能够有效降低有机质溶出反应的能量壁垒.污泥厌氧发酵研究发现,在16d的污泥厌氧产酸实验中,实验组VFAs浓度高于对照组,较对照组最大提升42%;在22 d的污泥厌氧产甲烷测试实验(BMP)中,实验组单位有机质累积甲烷产量比对照组增加48%,表明EDTA预处理对提高污泥厌氧消化产沼气具有重要的作用.通过进一步产沼气动力学研究发现,实验组的产沼气限速步骤在产甲烷阶段,而对照组限制于水解阶段,表明经EDTA预处理能有效地破除城市生活污泥厌氧消化过程的水解限速.     

微波及其组合工艺强化污泥厌氧消化研究

为提高剩余污泥的厌氧消化效能和脱水性能,考察了微波及其组合污泥预处理工艺的强化污泥厌氧消化效果,同时考察了预处理-厌氧消化过程的污泥理化特征及其脱水性能.结果表明,微波及其组合工艺可以强化污泥厌氧消化产甲烷,其中微波-过氧化氢-碱(0.2)的强化效果最为显著,不仅30 d累计产甲烷量比对照组增加了13.34%,而且产甲烷速率也得到了提升.与单独微波处理相比,过氧化氢、碱的投加显著提高了溶解性COD的释放量,这表明微波、过氧化氢、碱之间的协同作用能有效破碎污泥,进而强化厌氧消化效果;微波-酸预处理后的污泥具有良好的脱水性能,毛细吸水时间(CST)只有9.85 s,污泥脱水性能的改善与其表面电性、粒径分布的变化密切相关;不同预处理条件下的污泥经过厌氧消化后,污泥脱水性能较为接近.