共混塑料在海水中的光降解及海洋环境风险

共混塑料因其用途广泛且价格低廉,生产和使用量逐渐增加,然而共混塑料在海水中光降解及其海洋环境风险尚不明确.选取聚丙烯/热塑性淀粉共混塑料（PP/TPS）和聚乳酸/对苯二甲酸-己二酸丁二醇酯/热塑性淀粉共混塑料（PLA/PBAT/TPS）为研究对象,单一聚合物塑料聚丙烯（PP）和聚乳酸（PLA）作为对照,探究共混塑料在海水中光降解后微塑料（MPs）的形成和物理化学性质的变化.MPs的粒径分布显示,与PP和PLA相比,PP/TPS和PLA/PBAT/TPS光降解后容易产生尺寸更小的颗粒,主要原因是共混塑料机械性能和抗紫外线能力较差.共混塑料光降解后表面出现更多裂纹和褶皱,表面形貌发生明显变化,而PP和PLA变化不明显.ATR-FTIR光谱显示PP/TPS和PLA/PBAT/TPS光降解后热塑性淀粉（TPS）的特征峰减小,表明共混塑料的淀粉组分降解.C 1s光谱表明,老化共混塑料含有更少的—OH,进一步证实了TPS的光降解.以上结果表明PP/TPS和PLA/PBAT/TPS比PP和PLA光降解程度更高,从而产生更多小粒径MPs.综上所述,共混塑料可能比单一聚合物塑料对海洋环境风险更高,对共混塑料的生产和使用应谨慎.     

源分类家庭有机垃圾及其堆肥产品中的PAHs

将源分类家庭生物有机垃圾同秸秆按质量比10:1混合后进行堆肥处理,应用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)按照U.S.EPA 8270方法对生物有机垃圾及其堆肥产品中16种PAHs进行分析测试,比较生物有机垃圾及其堆肥产品中16种PAHs含量、分布及生物降解率,评估堆肥产品PAHs农田风险,综合论述影响家庭有机垃圾堆肥过程中PAHs降解因素,为生物有机垃圾堆肥农田利用提供依据.结果表明,源分类家庭生物有机垃圾及其堆肥产品中∑PAH16化合物含量分别为2.19和1.96mg/ks(以干重计,下同),其中萘、芴、菲、荧蒽含量相对较高,占总量的79.76%和81.76%,这4种有机物的苯环在2-3之间,属于易降解非致癌物质,在农田施用中易被降解;在生物垃圾堆肥过程中∑PAH16的生物降解率为25.88%,堆肥后产品PAHs含量符合农田使用标准.     

添加剂对堆肥温室气体排放和碳素转化的影响

该文针对好氧堆肥过程中的二次污染以及堆肥产品质量问题，以牛粪和小麦秸秆为堆肥材料，采用密闭式强制通风系统进行好氧堆肥试验，探究了添加过磷酸钙（SP）和硫酸（AS,20%V/V）对牛粪-小麦秸秆好氧堆肥时期温室气体排放和碳素转化的影响。研究结果表明，硫酸的添加对堆肥升温过程产生一定的影响，延长了堆体进入高温期所需的时间；添加过磷酸钙和硫酸实现了堆肥温室气体的减排，其中以硫酸添加剂减排效果最佳。加入添加剂后显著减少了好氧堆肥碳素的损失，不同的是相较于过磷酸钙的添加，硫酸添加剂能够显著减少好氧堆肥以气体形式损失的碳素量；添加剂的加入促进了堆肥可溶性碳以及胡敏酸的生成与积累。结构方程模型结果表明，富里酸与胡敏酸之间存在一定的转化关系，而相较于硫酸的添加，添加过磷酸钙更有利于富里酸向胡敏酸的转化；与对照相比，添加过磷酸钙能够显著促进好氧堆肥木质素、纤维素和半纤维素的降解，而硫酸添加剂显著抑制了木质纤维素的降解。添加过磷酸钙和硫酸均能提高堆肥产品腐熟度，并且其中以添加过磷酸钙后的堆肥产品质量最佳。     

分阶段接菌对中药残渣堆肥腐熟度及微生物多样性的影响

堆肥通常用于处理有机固体废弃物,可通过接种木质纤维素降解功能菌群提高堆肥进程及产品品质.然而,堆肥过程中传统的功能菌群一次性添加方式,不仅造成了堆肥过程中较低的堆肥效率,而且堆肥产品品质也并不稳定.为了探究基于不同接种方法对堆肥过程腐熟度和品质的影响,设置M0（不接菌）、M1（分阶段接菌）及M2（一次性接菌）3个好氧堆肥处理,考察各处理堆肥过程中理化性质变化、木质纤维素降解及微生物群落多样性.结果表明:M1处理下,堆肥至第20天,堆体温度达到51.2℃且拥有最高的嗜热温度（67.8℃）;堆肥至第67天,发芽指数达到83.61%.此外,M1处理下腐殖质增长率、总有机碳降解率、纤维素降解率和木质素降解率均最高,分别为50.20%、53.86%、59.87%和40.61%,远高于其他2个处理.变性梯度凝胶电泳（DGGE）分析显示,在嗜热期,真菌种群对于木质纤维素生物降解的作用比细菌种群更加突出,并且受到总磷含量、pH、碱解氮含量和碳氮比的显著影响.研究显示,分阶段接菌可以显著提高堆体温度及堆体中木质纤维素降解酶活性,促进堆体腐熟进程及堆肥产品中腐殖质等养分积累.      

嗜热脂肪地芽胞杆菌对聚苯乙烯的降解性能

微生物降解是废旧聚苯乙烯塑料（polystyrene,PS）最具持续性的处理方法.嗜热微生物具有较高的生物转化效率,可有效促进有机固废的降解,然而目前对嗜热微生物介导的PS塑料降解缺乏深入地研究.本文以堆肥中分离的1株嗜热脂肪地芽胞杆菌-FAFU011菌株（Geobacillus stearothermophilus FAFU011）为研究对象,分析其对PS的降解性能及机制.结果表明,FAFUA011可以将PS作为碳源进行生长,并在其表面形成稳定的生物膜;经过56 d的处理后,FAFUA011可使PS塑料膜的质量下降4.2%,重均分子质量和数均分子质量分别降低17.4%和18.2%;SEM分析表明,FAFUA011可造成PS表面产生侵蚀坑洞;XPS和接触角分析结果表明,经过FAFUA011的作用,增加了PS表面含氧结构的种类和数量,并改变了PS表面的亲水性能,从而有利于微生物在PS塑料表面的定殖,并进一步促进PS生物降解;基于2D-COS分析,确定了PS降解过程中官能团随时间变化的顺序为：1491 cm^-1（C—H） > 1450 cm^-1（C—H） > 1601 cm^-1（C=C） > 1027 cm^-1（C—O） > 1068 cm^-1（C=O） > 1366 cm^-1（C—OH）.本研究结果表明FAFU011能够促进PS塑料的嗜热生物氧化降解.     

生物表面活性剂在农业废物好氧堆肥中的应用

以稻草秸秆和麸皮为堆肥原料,本实验室制取的鼠李糖脂为促进剂,进行了控温条件下堆肥一次发酵的实验研究.堆肥采用好氧静态堆肥技术,含水率控制在60%～70%,通气量采用时间控制方式,发酵周期18d.实验分析了堆肥过程中有机质、pH值、水溶性有机碳、微生物种群密度、半纤维素酶活、羧甲基纤维素酶活、半纤维素和纤维素含量等指标随时间的变化特征.实验结果表明,堆肥过程中,实验组的有机质降解率比对照样高13.4%,水溶性有机碳的平均含量提高了2.2g/kg,同时半纤维素和纤维素的降解率分别增加了5.7%、10.7%.研究表明,添加鼠李糖脂能够改善堆肥处理的微环境,增强聚合物的水合程度,促进有机质降解,从而加快堆肥进程,提高堆肥产品品质.     

以PHBV为碳源和生物膜载体的生物反硝化研究

采用了一种可生物降解聚合物(BDP)聚羟基丁酸戊酸酯(PHBV)作为碳源和生物膜载体去除水体中的硝酸盐.结果表明:以PHBV为碳源和载体的反硝化系统启动时间短,硝酸盐氮(NO3--N)去除率高于93%;水力停留时间(HRT)对反硝化效果影响显著,但反硝化系统对进水硝酸盐氮负荷具有较好的抗冲击能力;出水DOC(溶解性有机碳)浓度低于27.5mg/L,表明PHBV具有一定的控释碳源的能力;反应器不同高度脱氮效果差异显著,反应器中层(10-15cm) 处获得最大NO3--N去除率.     

堆肥添加剂降低碳氮损失的微生物学机制研究

为了探明添加剂如何影响堆肥微生物优势群落的演替进而影响碳氮损失,以玉米秸秆和鸡粪为原料,添加不同量的生物质炭和凹凸棒作为添加剂,设置5个处理（CK （鸡粪+玉米秸秆）、BC1（鸡粪+玉米秸秆+5%（干重）生物质炭）、BC2（鸡粪+玉米秸秆+10%（干重）生物质炭）、PG1（鸡粪+玉米秸秆+5%（干重）凹凸棒）和PG2（鸡粪+玉米秸秆+10%（干重）凹凸棒））进行堆肥.结果表明,相较于CK,BC1、BC2、PG1、PG2处理的碳和氮损失分别减少了8.60%、12.05%、2.03%、6.14%和14.54%、20.14%、8.40%、11.23%.优势微生物菌群与碳氮损失的冗余分析表明,添加10%生物质炭和添加10%凹凸棒都显著促进了堆肥过程中固氮类细菌相对丰度,而抑制反硝化细菌的相对丰度,且添加10%生物质炭效果更佳;KEGG分析表明,添加10%生物质炭显著影响氨基酸代谢和碳水化合物代谢功能基因,而添加10%凹凸棒显著影响氨基酸代谢功能基因.由此可见,10%添加剂的碳氮损失都低于5%添加剂的处理,添加生物质炭的碳氮损失都低于凹凸棒处理,添加剂通过影响优势微生物群落及其氨基酸代谢和碳水化合物代谢功能基因抑制堆肥过程中的碳氮代谢,从而减少碳氮损失.     

生物通风堆肥法修复原油污染土壤的实验研究

通过模拟实验考察了生物通风堆肥方法修复吉林油田原油污染土壤的效果,探讨了石油污染物去除的途径和作用机制.实验结果表明:向原油污染的土壤中添加生物有机肥接种、采用生物通风堆肥法进行修复,效果较好.当原油污染土壤的含油量为7.00×104mg·kg-1时.经过40d处理,原油的去除率达45%以上,最大生物降解速率常数达到了0.0333 d-1,半衰期仅为20.82d.生物降解是污染物去除的主要途径,挥发去除的油低于土壤初始含油量的0.1%.在油污土:生物有机肥(干重)以8:2、7:3和5:5三个不同比例混合的实验中,以7:3比例混合时污染物的去除最彻底,完全生物降解率占总去除率的比例约为17%.原油组分含量的变化证实了原油生物降解的发生.原油的生物降解去除率与生物降解产生的CO2存在线性关系.污染物生物降解的速率和程度与微生物的数量和活性关系密切.     

鸟粪石结晶反应在猪粪和玉米秸秆堆肥中的应用

控制堆肥化过程中的氨气排放是减少堆肥氮素损失的关键,应用鸟粪石结晶原理,以氢氧化镁［Mg(OH)₂］和磷酸（H₃PO₄）作为固定剂,按照摩尔比为1∶1,摩尔数为初始氮的15.4%添加到猪粪和玉米秸秆的堆肥物料中,通过26 d的密闭式底部强制通风静态堆肥.结果发现,添加固定剂的堆肥处理B中铵态氮含量显著提高,堆肥结束时,NH⁺₄-N含量为10.7　g·kg^-1,是未添加固定剂的处理A的3倍,全氮含量为36.9　g·kg^-1,比处理A提高10 g·kg^-1.同时,固定剂的添加促进了有机质的分解,堆肥结束时处理B的有机碳降解率比处理A高 2%,发芽率指数表明,处理B的腐熟度（96%）高于处理A（82%）.扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)及X射线能谱(energy dispersive X-ray spectroscopy,EDS)分析证实了堆肥产品中有MgNH₄PO₄·6H₂O的存在.说明通过添加Mg(OH)₂和H₃PO₄,可以改变堆肥的理化性质,促进堆肥的降解和腐熟,并通过鸟粪石结晶反应将堆肥中的铵态氮固定下来,有效提高了堆肥的营养价值.     

改性聚羟基丁酸-戊酸共聚物在自然环境中的生物降解性能研究

研究了聚羟基丁酸-戊酸共聚物(PHBV)及其与聚丙烯酸丁酯(PBA)接枝改性物在自然环境中的微生物降解性能,比较了二者在不同土壤中的失重率、形貌变化和分子量变化.研究表明,在自然环境中PHBV由于微生物的作用而发生降解,导致其重量损失和分子量下降,其降解程度与外界环境中微生物的数量、种类及湿度等条件有关.PBA接枝PHBV后复合物的生物降解性能有所下降.      

地下水石油污染高效生物降解研究

考察了高效复合微生物对地下水石油污染物降解效果,并建立了地下水污染质生物降解迁移数学模型.从石油污染的土壤中分离筛选到能够高效降解石油的菌株,经鉴定为假单胞菌属、黄杆菌属和微球菌属,这3种菌属24h对石油降解率分别为62%,56%和52%,且3种菌属组成的复合菌较单一菌属对石油降解率都要高,达85%.高效复合菌与石油配水一起进入模拟地下含水介质的反应器,在反应器前部均能形成一个稳定的生物带.石油配水流经该生物带,石油降解率可达60%以上,反应器出水石油降解率平均可达90%以上.建立的地下水污染质生物降解迁移数学模型对地下水有机污染质生物降解有较好的预测效果,计算值与实测值呈良好的相关性.     

Upgrading of organic waste: production of the copolymer poly-3-hydroxybutyrate-co-valerate by Ralstonia eutrophus with organic waste as sole carbon source

Two types of fermented organic waste (trade and industry waste and fruit and vegetable waste) were successfully used as a sole carbon source to produce poly-3-hydroxybutyrate-co-valerate (PHBV) by Ralstonia eutrophus (formerly Alcaligenes eutrophus) via oxygen limitation.The production of PHBV could be optimized by optimizing the oxygen transfer through the fermentor. Thereby, a peak concentration of 1.1 g PHBV per liter cell suspension, 40 w% of cell dry weight, was obtained at an aeration rate of 0.24 mol O₂/h·kg biomass. The yield of PHBV on the fatty acid concentration in the organic waste was 0.16 g polymer/g volatile organic matter. The process obtained, compares well with the commercial production process of PHBV based on glucose.     

黄河水体石油类污染物生物降解模拟实验研究

采用模拟实验的方法研究了自然条件下石油类污染物的生物降解规律.结果表明,向泥沙含量为0g/L或0.5g/L的黄河水样中加入大约10mg/L的石油类污染物,经过一星期左右的驯化期后,石油降解菌菌落水平逐步升高;当石油类污染物的初始浓度为11.64mg/L,温度为20℃时,泥沙含量为0.5g/L的黄河水样中大约85%的石油类污染物在63d内能得到微生物降解;水体中泥沙的含量和石油类污染物的初始浓度均显著影响石油类污染物的生物降解速率,且在不同时段的影响不一;水体中泥沙的存在亦影响到石油类污染物的生物降解动力学.     

堆肥对土壤中石油烃的去除及微生物群落的影响

为研究堆肥对石油污染土壤中不同组分烃的去除作用及土壤微生物群落结构变化的影响,利用重量法和GC-MS测定土壤中总石油烃、烷烃和多环芳烃的含量,采用高通量测序技术研究了堆肥对土壤微生物群落结构和多样性的影响作用.结果表明,向石油污染土壤中施加堆肥进行42d的修复处理,土壤中石油烃、烷烃、多环芳烃去除率分别为（12.4±0.01）%、（10.2±0.01）%、（9.38±0.02）%;自然放置的土壤中3种烃去除率分别为（3.21±0.02）%、（-3.00±0.01）%、（-6.59±0.02）%.自然放置的土壤香农指数、ACE指数和Chao1指数分别为4.30、3489.3和2691.0,加入堆肥进行修复处理后,土壤香农指数、ACE指数和Chao1指数分别增加为5.80、4684.7和3851.8.油污土壤中放线菌门（Actinobacteria）所占丰度由47.3%降低为28.2%,拟杆菌门（Bacteroidetes）丰度由0.78%增加至16.2%.变形菌门（Proteobacteria）丰度为37.4%,修复结束后几乎不变.属水平上,油污土壤中的优势菌属包括原小单孢菌属（promicromonospora）、微小杆菌属（Exiguobacterium）、诺卡氏菌属（Nocardioides）、分支杆菌属（Mycobacterium）、柠檬酸细菌属（Citrobacter）.施入堆肥使土壤中的这些优势菌属丰度降低,土壤中出现氮单胞菌属（Azomonas）、藤黄单胞菌属（Luteimonas）、假鞘氨醇杆菌属（Pseudosphingo bacterium）、紫单胞菌属（Parapedobacter）等新菌属.研究结果表明,与自然放置的土壤相比,向石油污染土壤中施入有机堆肥可有效去除土壤中的石油烃、烷烃和多环芳烃.并使土壤微生物群落结构发生明显变化.     

黄河水体颗粒物对石油类污染物生物降解过程的影响研究

采用模拟实验的方法，研究黄河水体颗粒物对石油类污染物生物降解速率的影响及影响机制．结果表明．水体颗粒物的存在显著影响石油类污染物的生物降解过程，且在降解的不同阶段表现出不同的影响效果；其影响机制主要包括：颗粒物的存在影响体系中石油降解菌的生长，且固液两相中石油降解菌的生长规律不同，颗粒物影响石油类污染物在固液两相的分配，两相中石油类污染物的降解动力学不同，液相的降解符合一级动力学规律，而固相的降解符合3/4级反应动力学规律．     

鼠李糖脂及其产生菌对原油生物降解影响研究

考察了外加鼠李糖脂生物表面活性剂和接种鼠李糖脂产生菌O-2-2对混合烃类降解菌降解原油的影响。结果表明,在降解体系中添加鼠李糖脂使原油20天的降解率由35.7%提高到57.6%。加入鼠李糖脂可同时提高烷烃和芳烃的降解率。在降解体系中接入菌株O-2-2能够快速利用石油烃中的烷烃类化合物并合成鼠李糖脂类生物表面活性剂,从而有效提高总石油烃的降解率。体系中菌株O-2-2的接入虽然使饱和烃的降解率大大提高,却降低了芳烃的降解率;这说明菌株O-2-2和其它烃类降解菌之间可能存在竞争生长关系。     

Assessment of the environmental profile of PLA,PET and PS clamshell containers using LCA methodology

Life cycle assessments of bio-based polymer resin and products historically have shown favorable results in terms of environmental impacts and energy use compared to petroleum-based products. However, calculation of these impacts always depends on the system and boundary conditions considered during the study. This paper reports a cradle-to-cradle Life Cycle Assessment (LCA) of poly(lactic acid) (PLA) in comparison with poly(ethylene terephthalate) (PET) and poly(styrene) (PS) thermoformed clamshell containers, used for packaging of strawberries with emphasis on different end-of-life scenarios. It considers all the inputs such as fertilizers, pesticides, herbicides and seed corn required for the growing and harvesting of corn used for manufacturing PLA. For PET and PS, the extraction of crude oil and the entire cracking processes from crude oil through styrene and ethylene glycol and terephathalic acid are considered. Global warming, aquatic acidification, aquatic eutrophication, aquatic ecotoxicity, ozone depletion, non-renewable energy and respiratory organics, land occupation and respiratory inorganics were the selected midpoint impact categories. The geographical scope of the study reflects data from Europe, North America and the Middle East. PET showed the highest overall values for all the impact categories, mainly due to the higher weight of the containers. The main impacts to the environment were the resin production and the transportation stage of the resins and containers. This implies that the transportation stage of the package is an important contributor to the environmental impact of the packaging systems, and that it cannot be diminished.     

赤泥对堆肥腐熟度及其产品对稻米Cd阻控效果

以赤泥作为堆肥添加剂进行鸡粪好氧堆肥试验,分析了堆肥过程中赤泥对温度、pH值、电导率（EC）及种子发芽指数（GI）的影响.通过三维荧光与紫外-可见光光谱特征解析堆肥过程中腐殖酸（HA）组分的演变特征.并利用盆栽实验探索堆肥产品对矿区土壤中稻米镉的阻隔效果.结果表明,赤泥的添加提高了堆体高温期的温度.EC较堆肥前均显著降低,但赤泥堆肥EC （4.29mS/cm）显著高于鸡粪堆肥EC （3.59mS/cm）.鸡粪堆肥与赤泥堆肥的GI随着堆肥时间的增长而升高,在堆肥结束时分别达到100.2%和96.44%,说明2种堆肥产品均未表现出植物毒性.2种堆肥HA中类蛋白质等物在堆肥过程中均转化为较为稳定的类腐殖质物质,HA的SUVA₂₅₄、SUVA₂₈₀和A_226~400在堆肥结束后也显著提高,表明堆肥的腐殖化程度升高.此外,赤泥的添加提高了腐殖化参数数值,证明赤泥的加入能够加速堆肥腐殖化进程.在盆栽实验中,鸡粪堆肥与赤泥堆肥均提高了土壤的pH值,降低了土壤中DTPA-Cd和糙米中Cd的含量.其中,施用2g/kg赤泥堆肥后,糙米Cd含量降低幅度最大,为58.68%,水稻糙米中Cd的含量由未施用堆肥的0.42mg/kg降低至0.17mg/kg.因此,赤泥的添加可以在一定程度上提高堆肥效率,同时施加堆肥产品对土壤Cd的生物有效性及水稻植株内Cd起到抑制与阻隔作用,且施加赤泥堆肥效果更为显著.