光生物反应器内CO2传输与微藻固碳性能强化

CO₂气体可为微藻光合作用提供必需的碳源,CO₂在藻液中的混合、溶解及传输特性显著影响了微藻的生长固碳.在微藻光生物反应器中,气泡在藻液中的生长、脱离、聚并、上升等动力学行为主要由气体分布器决定.本文以气体分布器为研究对象,研究在不同孔径及孔间距下对15%（V/V）CO₂气体在悬浮液中的气泡行为、CO₂溶解与混合特性以及对微藻生长固碳的影响.结果表明：气泡上升速度随气体分布器孔径及孔间距的减小而减小,导致CO₂气泡在藻液中停留时间增加,强化了CO₂溶解传输,CO₂体积传质系数提高了143%,混合时间降低了24%,最终使微藻生物质浓度提高18.8%,固碳速率提高23.2%.     

微藻在不同氨氮条件下固定CO2耦合净化废水实验

为探究小球藻同步固定CO₂、净化废水及生产蛋白质的潜力,实验研究不同氨氮浓度(30,60,90 mg/L NH₄Cl)和CO₂体积分数(0.038%和10%)对小球藻(Chlorella vulgaris)生长、固碳、氮磷营养盐去除及蛋白质生产的影响,并将Logistic方程与改进的Monod方程相结合,描述小球藻比生长速率与氮、磷营养盐的关系。结果表明:10% CO₂组生物量(380.16~499.52 mg/L)是0.038% CO₂组生物量(44.73~120.00 mg/L)的3.54~8.30倍,同时,10% CO₂组中氨氮和磷酸盐消耗速率明显高于0.038% CO₂组。小球藻比生长速率、固碳速率、蛋白质含量均与生物量呈正相关(R2≥0.83,P<0.05),且在10% CO₂和60 mg/L NH₄Cl条件下获得最大值,分别为0.21 d-1、42.62 mg/(L·d)和228.43 mg/L。此外,拟合结果显示Logistic方程与改进的Monod方程联合应用可较好地描述小球藻的生长过程(R2=0.39~0.96),且10% CO₂条件下的营养盐更易被小球藻吸收。实验结果可为微藻同步固定CO₂、净化废水及副产物(如蛋白质)生产的应用提供理论参考。     

基于菌藻共生的污水处理与资源化新技术研究进展

基于微藻生物处理技术的菌藻共生培养体系，不仅能实现污水资源化，还可利用菌藻间相互作用增强处理系统的污染物去除能力及藻类生物质回收潜力。菌藻共生体系还可耦合CO₂固定，结合工业烟气中高浓度的CO₂进行微藻培养可同时实现碳减排与降低微藻额外曝气补充CO₂的能耗，符合“碳中和”的发展需求。本文对菌藻共生体系在污水处理及资源化过程的作用机理、相互作用形式及影响因素进行了系统介绍，对菌藻工程在污染物降解、CO₂固定及微藻生物质产品的回收潜力展开综述。研究菌藻间营养交换、信息传递及基因水平的互相适应作用形式，发现选择适宜的共生菌藻组合培养可有效增强污水中污染物去除效果且提高CO₂固定效率。菌藻共生效应对藻类生物组分(蛋白质、脂质和碳水化合物等)积累存在增强效应与选择能力，通过污水类型合理遴选藻种及对应共生菌、调节接种比例与培养条件，可提高工业规模上收获微藻并进一步加工生产生物燃料、医疗保健食品等产品的效率。菌藻共生耦合废水处理、CO₂固定及生物质能回收于一体，有利于构...     

光源、氮源和碳源对紫色非硫细菌生长特性的影响

紫色非硫细菌（PNSB）能在厌氧光照条件下将污水中的氨氮、有机物和磷同化到细菌体内用于合成蛋白质等细胞物质,而不是转化为CO₂和N₂.为了优化PNSB的生长条件,以沼泽红假单胞菌为研究对象,考察了光源、氮源和碳源类型对PNSB生长的影响.结果表明厌氧红外光条件下PNSB的生长速率约是白炽灯条件下的3倍;PNSB对氨氮（NH₄⁺-N）的利用速率最快,同时也可利用硝态氮（NO₃^--N）,亚硝态氮（NO₂^--N）;PNSB对乙酸钠的利用速率最快,其次是葡萄糖,最难利用的是淀粉,主要归因于大分子有机物需要水解酸化后才能被PNSB吸收利用.厌氧红外光条件下PNSB处理城市污水具有较好的应用前景.     

长江口崇西湿地生态系统的二氧化碳交换及潮汐影响

河口湿地具备不同于其他生态系统的典型的生物化学特征. 利用开路式涡度相关系统,对长江口崇西湿地净生态系统CO₂交换(NEE)进行了初步研究. 结果表明,生长季CO₂交换呈V字型特征,平均CO₂交换量为-0.06 mg/(m2>/sup>·s);非生长季无明显特征,平均CO₂交换量为0.025 mg/(m2>/sup>·s). 这与其他生态系统CO₂交换特征相符合,主要是生长季的植被光合固碳作用所致. 非生长季的净生态系统CO₂交换比生长季受土壤温度的影响更大. 大潮期和小潮期的CO₂交换表明,无论是生长季还是非生长季,小潮期从生态系统释放到大气的CO₂均高于大潮期,潮汐高度与CO₂释放量呈负相关,暗示着高水位抑制生态系统呼吸和阻碍CO₂的传输,从而减少了CO₂的释放. 通过分析大潮期和小潮期的植被净光合速率发现,同一地点的植被固碳过程受潮汐的影响不很明显. 潮汐对净生态系统CO₂交换的影响主要是减少了土壤呼吸释放CO₂的过程. 总体而言,崇西湿地在年周期内表现为CO₂的汇.      

微藻生物膜营养环境对微藻生长和油脂积累影响

以琼脂凝胶作为微藻营养物质的供给源层,微孔滤膜作为微藻生物膜吸附基质,构建了源层/基质层双层结构光合微藻生物膜反应器,研究了微藻生物膜营养环境对微藻生长和油脂积累的影响,实验表明：当琼脂浓度从0.125%（W/W）升高到8%时,生物膜含水量从0.62减少到0.25g,微藻细胞直径从3.87减小到3.35μm,微藻生物膜厚度从91.23降低到62.33μm,单位厚度生物膜内含水量降低40.49%,CO₂和光向生物膜内部传递阻力减小,为光合反应提供充足碳源和光照,微藻生物膜密度从40.56提高了45.86%至59.16g/m²,微藻油脂产量提高了63.39%.     

CO2浓度对微藻-真菌共生体生物净化沼液沼气的影响

以微藻-真菌(小球藻-灵芝菌)共生体系为研究对象,并在2种浓度(10-7,10-9 mol/L)合成独角金内酯(GR24)的诱导下,探究6种CO₂浓度对该体系同步净化沼液和沼气的影响。在GR24的诱导下,微藻-真菌系统的代谢和微藻的光合作用增强,使藻-菌共生体快速生长,进一步增强了系统的净化性能。此外,GR24通过提高微藻细胞碳酸酐酶活性,增强了共培养体系的CO₂去除性能。结果表明:最佳的GR24浓度为10-9 mol/L,最适宜藻-菌共生体系的CO₂浓度为45%,在此最优条件下,小球藻-灵芝菌共生体系对沼液的COD、TN和TP的平均去除率分别为(83.37±8.04)%、(82.07±7.74)%和(85.43±8.26)%,沼气中CO₂的平均去除率为(62.07±5.94)%。     

光电催化协同还原CO2和氧化有机污染物

随着大气中CO₂含量的上升和化石燃料储量的枯竭,人们越来越关注全球气候和未来能源供应的问题.那么利用丰富的太阳能将CO₂转化为诸如甲烷或甲酸的燃料可以同时解决这两个问题,并且提供了一种方便的能量储存手段.本文采用电沉积的方法在泡沫Ni上生长出高度有序的ZnO纳米片阵列,溶剂热合成将UIO-66-NH₂嫁接到ZnO上,得到催化剂UIO-66-NH₂-ZnO-Ni.结果表明：ZnO对称生长,UIO-66-NH₂均匀修饰在其表面,能够很好的吸附CO₂,使得CO₂进入孔道内,减少析氢反应.同时发现该催化剂具有优良的光电催化还原性能,光电催化还原CO₂的主要生成产物为甲酸.甲酸在3h含量达到30.98μmol.     

不同营养模式下固定化斜生栅藻和普通小球藻氨氮去除能力对比分析

微藻培养耦合污水处理是一项极具潜力的绿色生物技术,具有污染物减排和资源化的双重效应.为明确不同微藻固定化后对NH₄+-N去除的差异及优势,以斜生栅藻和普通小球藻为研究对象,以自由生长为对照,通过5 d的批次培养试验对比分析了2种固定化微藻不同营养模式下对NH₄+-N污水的适应性及其生长特性.结果表明:①对比自由生长,固定化生长可有效提升斜生栅藻在自养和异养模式下的NH₄+-N去除能力,2种模式下最大去除率分别为98%和53%,而在混养模式下,最大去除率则从100%降至86%.②固定化生长对普通小球藻NH₄+-N去除率的提升较弱,仅在自养模式下发挥正效应,最大去除率可升至37%,在混养模式下,其自由生长优势强于固定化生长,当C/N为10时,NH₄+-N第4天即可完全去除.③固定化生长并未改变混养模式下2种微藻生长对ρ(COD_Cr)的依赖性,而该效应在异养模式下并不明显.④除自养模式外,固定化生长均略低于自由生长,并且普通小球藻的生长速率也显著高于斜生栅藻.研究显示,斜生栅藻单个细胞对NH₄+-N的去除能力优于普通小球藻单个细胞,斜生栅藻污水培养的适应性更强,并且固定化自养模式最佳,而普通小球藻固定化优势微弱.      

环境因子对红胞藻JZB-2降解海水中对二甲苯的影响

前期研究分离得到一种隐藻门微藻—红胞藻(Rhodomonas sp. JZB-2),能够快速生物降解海水中的PX.为了判断该微藻用于PX污染海域生物修复所需的适宜条件,依次研究4种环境因子(海水pH值、温度、盐度和光强)对该微藻生长及其降解PX的影响.结果表明:各因子均对红胞藻JZB-2生长及其降解PX产生较大影响.pH 7.0～8.5时微藻生长最快,但是最有利于PX降解的pH值为7.0.微藻生长适宜盐度为14～35,而PX降解速率最大值出现在盐度35时.温度20～30℃时最有利于微藻生长,而PX降解的最适温度为30℃.光强的影响比较特别,在光照条件下,微藻在200～400μmol/(m²·s)时生长较快,但是PX降解速率在800μmol/(m²·s)时最大;黑暗条件下微藻无法生长却仍能快速降解PX,这有利于泄漏事故海域生物修复在阴雨天气和夜间正常进行.研究结果将为红胞藻JZB-2在污染海域的合理应用提供依据.     

络合剂Fe(Ⅱ)EDTA对微藻络合体系的影响

高昂的微藻培养成本限制了微藻能源的大规模工业化生产。从降低微藻培养成本的角度出发,将能源微藻的培养与烟道气中脱除NO的两个过程耦联,并使用络合剂Fe(Ⅱ)EDTA提高NO吸收效率。研究通过设置不同的络合剂浓度来观察NO的去除效果和对藻细胞生长、油脂积累的影响。实验发现,络合剂会被系统中的氧化剂氧化而失去络合能力,但微藻可将Fe(Ⅲ)还原成Fe(Ⅱ),系统达到Fe(Ⅱ)浓度平衡,具备持续高效去除NO的能力。当络合剂浓度为20 mmol/L时,系统出口处检出的NO浓度为93 mg/L,NO去除率为76.75%。实验结果还发现,高浓度络合剂不利于微藻细胞的生长和油脂积累,系统反应24 h后两种对应的光密度(OD值)和油脂含量分别为0.82、9.93%和0.69、8.89%。因此,在构建微藻-络合剂体系中,初始络合剂浓度应兼顾NO的去除和细胞生长代谢、油脂积累,使系统效果达到最优。     

Review of post-combustion carbon dioxide capture technologies using activated carbon

Carbon dioxide(CO_2) is the largest anthropogenic greenhouse gas(GHG) on the planet contributing to the global warming. Currently, there are three capture technologies of trapping CO_2 from the flue gas and they are pre-combustion, post-combustion and oxy-fuel combustion. Among these, the post-combustion is widely popular as it can be retrofitted for a short to medium term without encountering any significant technology risks or changes.Activated carbon is widely used as a universal separation medium with series of advantages compared to the first generation capture processes based on amine-based scrubbing which are inherently energy intensive. The goal of this review is to elucidate the three CO_2 capture technologies with a focus on the use of activated carbon(AC) as an adsorbent for post-combustion anthropogenic CO_2 flue gas capture prior to emission to atmosphere. Furthermore, this coherent review summarizes the recent ongoing research on the preparation of activated carbon from various sources to provide a profound understanding on the current progress to highlight the challenges of the CO_2 mitigation efforts along with the mathematical modeling of CO_2 capture. AC is widely seen as a universal adsorbent due to its unique properties such as high surface area and porous texture. Other applications of AC in the removal of contaminants from flue gas, heavy metal and organic compounds, as a catalyst and catalyst support and in the electronics and electroplating industry are also discussed in this study.     

微藻混合培养强化餐厨沼液处理效果及机制

利用微藻混合培养处理餐厨垃圾消化沼液具有高效固碳脱氮的优势,然而存在优选混合培养比和协同强化作用机制不明的问题。对比分析了普通小球藻（Chlorella vulgaris）、斜生栅藻（Scenedesmus obliquus）和雨生红球藻（Haematococcus pluvislis）在单一和混合培养模式下的微藻生长特性和沼液处理效果,研究了微藻的胞外可溶性聚合物（SAP）对微藻生长的促进效果及竞争协同机制。结果表明:斜生栅藻和雨生红球藻为最佳的微藻组合,最大生物量为0.655 g/L,COD去除率为76.2%,NH₄+-N去除率为60.1%;雨生红球藻和斜生栅藻之间存在hormesis效应,释放的可溶性微藻产物SAP作为异种化感物可被对方利用,且两者对不同污染组分同化能力存在差异性,形成协同竞争作用缓解了高浓度废水及SAP对微藻生长的抑制,可为微藻混合培养提高生物质产量与强化沼液处理效果提供参考。     

CO2对冬小麦和大豆籽粒成分的影响

采用开顶式气室对冬小春,大豆进行不同ＣＯ２浓度处理,同紫外可见光光度计,蛋白质分析仪,气相色谱仪、ＹＧ－２脂肪提取器和半自动定氮仪等对成熟后冬小麦,大豆籽粒进行成分分析。结果表明,ＣＯ２浓度升高对大豆籽粒粗蛋白、粗脂肪含量均有正效应,随ＣＯ２浓度升高大豆籽粒不饱和酸含量增加,饱和酸减少。ＣＯ２浓度变化对冬小麦籽粒粗蛋白,赖氨酸的影响比较复杂,就蛋白质,赖氨酸２项指标,当大气中ＣＯ２浓度增加１倍,对     

西气东输工程的环境协同效应研究

协同效应研究是气候变化政策研究的新领域,也是非常重要的领域.西气东输工程的主要目的是为我国中东部地区输送丰富的天然气资源,但其实施同时也有助于减少东部地区大气污染物排放,改善大气质量.利用较成熟的中国区域环境与经济综合评价模型(AIM-LOCAL/China模型),从用气项目的SO₂和CO₂排放的常规情景(BAU)和利用天然气后的情景(NGS)两方面进行了量化比较,分析西气东输工程的环境协同效应.研究发现:在用气项目的范围内,NGS情景下的SO₂排放相比BAU情景明显减少,同时CO₂等温室气体排放也大幅减少.2003-2020年,累计可以减排约312×104 t SO₂和3 475×104 t CO₂,分别比BAU情景减排40.5%和17.9%.从4个用气部门来看,不论是SO₂还是CO₂,电力部门用气项目的减排量都占突出位置.      

Recovery and chemical utilization of carbon dioxidefrom fossil-fuel burning industrial sources

Ｒｅｃｏｖｅｒｙａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｃａｒｂｏｎｄｉｏｘｉｄｅｆｒｏｍｆｏｓｓｉｌ－ｆｕｅｌｂｕｒｎｉｎｇｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｓｏｕｒｃｅｓＹｉｎＸｉａｏｌｏｎｇ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，...     

Drought can offset potential water use efficiency of forest ecosystems from rising atmospheric CO2

Increasing atmospheric CO₂ is both leading to climate change and providing a potential fertilisation effect on plant growth. However, southern Australia has also experienced a significant decline in rainfall over the last 30 years, resulting in increased vegetative water stress. To better understand the dynamics and responses of Australian forest ecosystems to drought and elevated CO₂, the magnitude and trend in water use efficiency (WUE) of forests, and their response to drought and elevated CO₂ from 1982 to 2014 were analysed, using the best available model estimates constrained by observed fluxes from simulations with fixed and time-varying CO₂. The ratio of gross primary productivity (GPP) to evapotranspiration (ET) (WUEe) was used to identify the ecosystem scale WUE, while the ratio of GPP to transpiration (Tr) (WUEc) was used as a measure of canopy scale WUE. WUE increased significantly in northern Australia (p < 0.001) for woody savannas (WSA), whereas there was a slight decline in the WUE of evergreen broadleaf forests (EBF) in the southeast and southwest of Australia. The lag of WUEc to drought was consistent and relatively short and stable between biomes (≤3 months), but notably varied for WUEe, with a long time-lag (mean of 10 months). The dissimilar responses of WUEe and WUEc to climate change for different geographical areas result from the different proportion of Tr in ET. CO₂ fertilization and a wetter climate enhanced WUE in northern Australia, whereas drought offset the CO₂ fertilization effect in southern Australia.     

微藻固定化条件优化及其污水氨氮去除潜力分析

微藻污水处理被视为新概念引领下极具潜力的一项绿色技术,然而,微藻分离与采收一直是限制其大规模应用的瓶颈.本研究立足于固定化技术,以斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)为研究对象,采用响应曲面法(RSM)耦合Box-Behnken设计,以固定剂浓度、交联剂浓度和交联时间为自变量,以藻球的机械强度、传质速率和生长速率为响应值,对固定化的过程参数进行优化,制备性能最优的固定化藻球;并探索和分析藻球对氨氮(NH4+-N)去除的最佳条件及其潜力.结果表明,固定剂浓度、交联剂浓度和交联时间分别为5%、2%和16 h为制备固定化藻球的最优条件,且包埋密度为1×106cells·m L~(-1),有机物(COD)浓度为300 mg·L~(-1)时,藻球混合培养去除NH4+-N的能力最强;此外,固定藻对高浓度NH4+-N的去除潜力显著优于自由藻,当初始浓度约为50和70 mg·L~(-1)时,固定藻混合培养5 d后NH4+-N去除率分别为(96. 6±0. 1)%和(65. 2±4. 5)%,而初始浓度约为30 mg·L~(-1)时,自由藻优势明显,3 d后NH4+-N去除率高达(97. 8±0. 6)%;但异养条件下固定藻对NH4+-N的去除率整体偏低且随浓度增加而降低,当初始浓度约为30 mg·L~(-1)时,去除率仅为(49. 0±3. 1)%.本研究为污水可持续处理提供了新思路,为资源回收提供了新途径,更为该技术推广应用奠定了较好的理论基础.     

Public policy as a part of transforming energy systems: framing bioenergy in Finnish energy policy

Government interventions have been identified as important for energy systems change, because they can either facilitate or hinder transitions toward more sustainable energy systems. This article analyses how bioenergy options have been framed in Finnish policy strategies and how the framing has changed over time. The empirical material includes the content of 15 government programmes and nine national energy/climate strategies. On the basis of this assessment, both the link between bioenergy framings in strategies and the actual transformation of Finnish bioenergy systems are explored.On the basis of bioenergy framings, the development of energy policy can be divided into three phases: support for domestic energy sources in 1979-1991, support for wood- and industry-based bioenergy in 1992-1998, and diversified bioenergy in the context of climate change in 1999-2010. For two decades, primarily wood-based bioenergy was supported despite alternative technological developments occurring elsewhere. After the turn of the millennium, the importance of climate policy increased and alternative bioenergy sources were raised on the government policy agenda, also resulting in some new policy instruments. Rather than adopting a visionary outlook to guide system transformation, climate and energy policy has strengthened those technological options that have been selected elsewhere. If public policies are to enhance the shift toward low-carbon, sustainable energy systems, they would need to be more comprehensive, be more consistent over time, and emphasise energy use more.     

Simulating sensitivities of Changbai Mountain forests to potential climate change

ＳｉｍｕｌａｔｉｎｇｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｉｅｓｏｆＣｈａｎｇｂａｉＭｏｕｎｔａｉｎｆｏｒｅｓｔｓｔｏｐｏｔｅｎｔｉａｌｃｌｉｍａｔｅｃｈａｎｇｅ￥ＹａｎＸｉａｏｄｏｎｇ；ＺｈａｏＳｈｉｄｏｎｇ（ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＡｐｐｌｉｅｄＥｃｏｌｏｇｙ．Ｃｈ...