人工湿地植物生物质资源能源化利用潜力评估

通过测定不同人工湿地植物的纤维素组分和热值,并采用NaOH–酶解工艺研究不同人工湿地植物水解液组分,对在人工湿地技术体系中起重要作用的湿地植物能源化利用潜力进行系统评估.结果显示,15种人工湿地植物的纤维素含量在19.78%～36.9%之间,半纤维素含量在4.51%～19.67%之间,木质素含量在10.79%～20.47%之间,具有与玉米秸秆相当的热值,其热值在14.002～17.839 MJ/kg之间.在NaOH–酶解工艺条件下,不同人工湿地植物水解液中存在5种糖类组分,主要为葡萄糖和木糖.研究表明,人工湿地植物是一种较好的生物质资源,可通过生物质固体成型燃料技术、沼气技术和燃料乙醇技术加以利用,进而建立人工湿地植物生物质资源能源化藕联利用模式.图2表2参22     

菊芋秸秆高浓度物料分步糖化及乙醇发酵

菊芋是生物能源和生物炼制的新型原料作物,具有和其他作物不同的秸秆组成.为了解菊芋秸秆的生物转化情况,本研究首先比较了NaOH-H_2O_2、瞬间弹射蒸汽爆破(ICSE)及NaOH-H_2O_2和ICSE联用等3种预处理方法,证明对于菊芋秸秆NaOH-H_2O_2预处理法简单高效.进一步研究显示,NaOH-H_2O_2预处理过程中水洗一次即可显著促进酶解和后续发酵.利用分批补料和补加纤维素酶的方式进行高物料浓度条件下预处理菊芋秸秆的分步水解和乙醇发酵,当物料浓度达到30%(m/V)时,水解72 h的葡萄糖和木糖浓度分别可达143.6 g/L和36.2 g/L.利用木糖-葡萄糖共发酵重组酿酒酵母菌株LX03在菊芋秸秆水解液中进行乙醇发酵,发酵72 h乙醇最高浓度达66.2 g/L(8.27%,V/V),且发酵总糖利用率达86.9%.本研究利用菊芋秸秆水解液发酵获得较高的乙醇产量,为进一步利用菊芋秸秆进行高效生物炼制及高浓度纤维素乙醇生产提供了参考.(图3表1参23)     

秸秆的不同预处理方法对发酵产氢的影响

比较研究了化学预处理、生物预处理以及化学与生物结合预处理方法对秸秆发酵产氢的影响.结果表明,预处理可以将秸秆中相当一部分纤维素和半纤维素水解生成还原糖,其中1%H2SO4对秸秆的水解效果最好,50 g秸秆水解可产生16.05 g还原糖;经过NaOH和生物结合预处理后的秸秆发酵产氢效果最好,其产氢能力为21.04 mL g-1,是未经预处理秸秆的75倍;最高氢气浓度为57.3%,是未经预处理秸秆的96倍;其产氢的最适pH为4.5～6.0,最佳底物浓度为45～55 g L-1;其发酵过程中的挥发性脂肪酸(VFAs)以乙酸和丁酸为主.图4表4参15     

常温氢氧化钠预处理芦苇酶解发酵产油

在室温(28℃)下对氢氧化钠预处理芦苇(Phragmites australis)条件进行单因素和响应面设计优化,对酶解的条件进行单因素优化,对酶解液成分进行HPLC分析,利用未经任何脱毒处理的酶解液发酵产油并与配制培养基对比,通过GC-MS对油脂脂肪酸组成进行分析.结果表明:最佳预处理条件为氢氧化钠质量分数3.4%,预处理时间16h,液固比20:1 m L/g,在初始酶解条件下酶解得到酶解液还原糖浓度为26.32 g/L;最佳酶解的条件为p H=4.5,温度45℃,液固比10:1 m L/g,酶解时间48 h,纤维素酶和纤维二糖酶酶液添加量均为30μL/g,得到酶解液还原糖浓度为40.01g/L;经HPLC分析,酶解液中葡萄糖、木糖、阿拉伯糖和半乳糖比例分别为70.27%、19.83%、5.08%和4.82%;通过隐球酵母(Cryptococcus podzolicus)ZWY-2-3发酵产油,其生物量、油脂产量和油脂含量在4 d时达到最大,分别为8.63 g/L、2.56 g/L和29.68%,其与同等糖浓度的对照组配制作培养基相当.本研究表明,芦苇是生产微生物油脂的潜在生物质原料,具有广阔的应用前景.     

木糖发酵酿酒酵母抑制物耐受能力提升及利用秸秆原料的乙醇发酵性能北大核心CSCD

木糖利用能力和抑制物耐受能力优良的工业酿酒酵母菌株以及合理的糖化发酵工艺是纤维素燃料乙醇生产的两个关键.对一株工业酿酒酵母菌的磷酸戊糖途径转醛醇酶基因TAL1进行差异过表达,评价其在8种典型抑制物存在时对菌株利用木糖的影响;利用TAL1过表达菌株研究油菜秸秆预处理物料中抑制物含量高低对分步糖化发酵（SHF）、预糖化-同步糖化发酵（P-SSF）和同步糖化发酵（SSF）3种不同糖化发酵方式发酵过程的影响,探讨高固含量发酵的可行性.结果显示,TAL1基因过表达提高了菌株的木糖代谢能力和对8种典型抑制物的耐受能力,适度过表达菌株表现最优,有抑制物存在时的木糖消耗速率提升了20%-70%.秸秆预处理物料中抑制物总含量约为4 g/L时,SHF无法正常发酵,SSF的乙醇收率接近70%,略高于P-SSF;当物料中抑制物总含量下降到约2 g/L时,3种方式都能顺利发酵,SSF表现最优,96 h时的乙醇收率为86.5%,但SSF（96 h）和P-SSF（112 h）所需糖化发酵总时间远低于SHF（144 h）;总固含量约为25%的分批补料-同步糖化发酵（FB-SSF）的乙醇浓度和乙醇收率分别达到54.2 g/L和67.2%.上述结果表明,TAL1基因适度过表达提升了菌株的木糖发酵和抑制物耐受能力,菌株已具备比较优秀的发酵和耐受抑制物的能力;预处理物料中抑制物含量相对较高时采用SSF或P-SSF工艺,而抑制物浓度相对较低时,3种糖化发酵方式都可以采用,但SSF所需发酵时间最短,生产能力最高.     

木糖发酵酿酒酵母抑制物耐受能力提升及利用秸秆原料的乙醇发酵性能

木糖利用能力和抑制物耐受能力优良的工业酿酒酵母菌株以及合理的糖化发酵工艺是纤维素燃料乙醇生产的两个关键.对一株工业酿酒酵母菌的磷酸戊糖途径转醛醇酶基因TAL1进行差异过表达,评价其在8种典型抑制物存在时对菌株利用木糖的影响;利用TAL1过表达菌株研究油菜秸秆预处理物料中抑制物含量高低对分步糖化发酵(SHF)、预糖化-同步糖化发酵(P-SSF)和同步糖化发酵(SSF)3种不同糖化发酵方式发酵过程的影响,探讨高固含量发酵的可行性.结果显示,TAL1基因过表达提高了菌株的木糖代谢能力和对8种典型抑制物的耐受能力,适度过表达菌株表现最优,有抑制物存在时的木糖消耗速率提升了20%-70%.秸秆预处理物料中抑制物总含量约为4 g/L时,SHF无法正常发酵,SSF的乙醇收率接近70%,略高于P-SSF;当物料中抑制物总含量下降到约2 g/L时,3种方式都能顺利发酵,SSF表现最优,96 h时的乙醇收率为86.5%,但SSF(96 h)和P-SSF(112 h)所需糖化发酵总时间远低于SHF(144 h);总固含量约为25%的分批补料-同步糖化发酵(FB-SSF)的乙醇浓度和乙醇收率分别达到54.2 g/L和67.2%.上述结果表明,TAL1基因适度过表达提升了菌株的木糖发酵和抑制物耐受能力,菌株已具备比较优秀的发酵和耐受抑制物的能力;预处理物料中抑制物含量相对较高时采用SSF或P-SSF工艺,而抑制物浓度相对较低时,3种糖化发酵方式都可以采用,但SSF所需发酵时间最短,生产能力最高.     

消解方法对煤矸石中砷含量测定的影响

选择山西不同地区不同硅铝含量的4种煤矸石,通过实验得到湿法消解和微波消解的优化条件,采用配置氢化物发生器的电感耦合等离子体发射光谱法(HG-ICP-AES)对消解液中的砷含量进行测试,对比了微波消解(酸解液:4 mL HNO3、2 mL HF、1 mL H3PO4)和湿法消解(酸解液:5 mL HNO3、1 mL HF、1 mL HClO4、1 mL H3PO4)对煤矸石中砷含量测定的影响,以确定适合测定煤矸石中砷含量的前处理方法.结果表明,微波消解耗时短、体系密闭,可有效防止砷的挥发与样品间的交叉污染,结合HG-ICP-AES测试,测试结果精密度高、回收率良好,可以满足煤矸石中砷含量准确测定的要求.     

木质纤维素生产燃料乙醇的关键技术研究现状

木质纤维素是自然界广泛存在且廉价的可再生资源.其主要成分纤维索、半纤维素是潜在的燃料乙醇生产原料.虽然由木质纤维素生产燃料乙醇的技术路线已具可行性,但存在着具体工艺环节复杂、生产能耗高等局限,严重阻碍了其规模化生产.目前纤维素燃料乙醇生产主要围绕预处理、酶解、发酵三大关键步骤进行技术攻关,其中预处理的能耗和效率、发酵过程的五碳糖利用等问题成为该工艺的重要制约因素.本文在综述国内外纤维素乙醇生产关键步骤的基础上,着重分析了各种物理、化学和生物预处理的优缺点以及新兴的预处理思路,归纳了各类纤维素乙醇生产菌的特点,包括耐高温和五碳糖的利用,并介绍了当前主要的发酵方式和优化措施,以期为木质纤维素生产乙醇提供新的研究思路.表5参86     

一株烟草内生拮抗放线菌发酵条件优化

为提高烟草内生放线菌Y12发酵时产生抑菌物质的产量,通过摇瓶正交优化试验,确定了Y12的三角瓶发酵条件.发酵培养基组成为:黄豆粉1.5%,蛋白胨1.5%,葡萄糖1.5%,可溶性淀粉1.5%,MgSO4.7H2O 0.05%,(NH4)SO40.25%,NaCl 0.4%,KH2PO4 0.1%,CaCO3 0.5%;培养基初始pH 7.5,培养温度30℃,发酵时间72 h.经过优化发酵液的抑菌圈直径增加了44.9%.     

高效纤维素降解菌分离筛选、复合菌系构建及秸秆降解效果分析

从川西高原贡嘎山区杜鹃林下土壤中分离纤维素降解菌,构建具有高效降解纤维素能力的复合菌系,并对秸秆降解效果进行分析,为农业废弃物的循环利用提供菌种资源和理论依据.样品及经风干、高温等预处理后,采用平板涂布法进行分离,共获得79株菌株;通过刚果红实验对分离获得的菌株进行初步筛选,运用DNS法测定各菌株的羧甲基纤维素酶活(Carboxymethyl cellulase,CMCase),复筛得到15株具有CMCase活能力的菌株.经滤纸条崩解实验、秸秆崩解实验及降解率测定,最终确定了各菌株的纤维素降解能力,进一步经拮抗实验,选取相互无拮抗的菌株构建5个复合菌系:A(112、146、156、171),B(145、147、150、153),C(110、116、174),D(147、154、171),E(145、146、150、152、153).复合菌系的滤纸酶活(Fpase)与秸秆降解率测定结果显示,组合C对秸秆的降解率较单菌株116提高了50.71%,组合D对秸秆的降解率较单菌株154提高了41.54%.经形态学和分子生物学鉴定,纤维素降解能力比较好的两个组合中的菌株分别被鉴定为类芽孢杆菌属(Paenibacillus sp.)、芽孢杆菌属(Bacillus sp.)、不动杆菌属(Acinetobacter sp.)以及链霉菌属(Streptomyces sp.).本研究表明,复合菌系纤维素降解能力优于单一菌株,C、D两组复合菌系表现出较高的纤维素降解能力,具有进一步开发的价值.     

初秋季节毛竹林小气候及其人体舒适度的日变化

以无锡市惠山森林公园毛竹林和青山公园毛竹林为研究对象,对其林内和林缘的小气候日变化情况进行了定量化研究。结果表明：1）惠山森林公园与青山公园的相对湿度日变化皆呈先减后增趋势,均在13：00达到极值。林内相对湿度分别为67．6％、65．6％,林缘相对湿度分别为61．8％、63．4％;温度和综合舒适指数日变化皆呈先增后减趋势,也均在13：00达到极值,林内温度分别为28．2℃、27．5℃,林缘分别为29．8℃、28．9℃;林内综合舒适指数分别3．5、3．2,林缘综合舒适指数分别4．8、4．1。2）08：00～17：00林内人体舒适度高于林缘,其他时刻人体舒适度低于林缘。3）与密度较大的惠山森林公园竹林相比,青山公园竹林综合舒适指数降低了0．1～0．7,平均值为0．3,即密度较小的青山公园竹林调节城市小气候的功能最佳,为秋初时节人们户外活动提供了一个良好的选择。     

野化培训大熊猫在特定时期采食半枯竹的原因分析

对首次发现的一只野化培训大熊猫“祥祥”采食半枯竹的现象及原因进行研究.作者用4只圈养大熊猫为对照进行试验,从行为观察、营养成分及适口因子、环境气候条件等方面进行了研究.研究发现,圈养大熊猫中也存在采食半枯竹的现象,而且在采食的时间段上和祥祥一致;相对于新鲜竹子,半枯竹中葡萄糖含量有所增加,单宁含量明显降低,并且具有特殊的香甜味,使在一定时期内的半枯竹营养增加,适口性得到改善,这是大熊猫在特定时期更愿意采食半枯竹而不采食新鲜竹子的重要原因;7~9月是全年温湿度最高月份,对引起半枯竹成分中适口因子的改变可能有诱发作用.图3表4参9     

农户早园竹种植系统生态经济分析

通过对德清县三桥镇早园竹记载户及全镇３年的生产情况记载及调查分析，表明早园竹笋已成为当地继茶叶、蚕桑之后农户增加经济收入的一个重要来源。具有产投比例高，所需技术条件少的特点。种植早园竹充分利用了荒山低丘缓坡资源，提高了土地报酬率。农户早园竹系统提高产量主要靠增加投产面积和增施Ｎ、Ｐ肥。今后应进一步使栽培管理科学化，采用有利于提早出笋的技术，解决大量发展后初加工及保鲜处理技术。     

不同炭化温度下烧制的竹炭对邻氯酚的吸附

研究了pH、吸附时间、竹炭投加量、邻氯酚初始浓度和吸附温度对不同炭化温度(500℃、700℃和900℃)下烧制的竹炭对邻氯酚的吸附特性的影响.结果表明,低pH值有利于3种竹炭对邻氯酚的吸附,其平衡吸附量均随初始浓度和吸附温度增大而增加,相同条件下,吸附量的大小依次为q900℃q500℃q700℃;500℃和700℃炭化温度下烧制的竹炭对邻氯酚的吸附表现出相似的变化规律,吸附时间为13h时基本达到平衡,而900℃炭化温度下烧制的竹炭的吸附则是一个快速吸附过程,30min内即达到吸附平衡;3种竹炭对邻氯酚的吸附皆是一个吸热过程,实验进行的吸附温度下,其吸附量的大小依次为q40℃q25℃q15℃.     

竹炭对2,4-二氯苯酚的吸附特性及影响因素研究

研究了水溶液中竹炭对 2 ,4-二氯苯酚的吸附特性及其影响因素。结果表明 ,竹炭对 2 ,4-二氯苯酚具有较强的吸附性能 ,吸附效果与竹炭粒径、用量、污染物浓度以及吸附平衡时间和平衡方式有关。     

资兴市毛竹低产林改造技术及效益分析

资兴市毛竹资源丰富,经营历史悠久,但培育技术相对滞后.在对全市毛竹低产林调查的基础上,分析了引起低产的原因,提出了改造技术措施.通过改造后的第7年,新竹每亩平均增加102株,新竹产量是对照的1.7-3.6倍,胸径增粗0.6 cm以上;在立地条件好的纯毛竹林,采用综合技术集约经营,出笋数是粗放经营的50倍.林分结构基本趋向于合理.这对加快毛竹发展,促进农村经济建设意义重大.表2,参9.     

不同措施对毛竹林改造效果分析

以双牌县竹类类资源现状为基础，针对毛竹低产不同原因采用砍山、垦复、施肥三项措施对毛竹低产林进行了改造．结果表明连续五年砍山处理后的新竹数平均比对照高出61．93％，眉围平均比对照增加1．75％；砍山结合垦复处理后新竹成竹平均是对照的253．20％，平均眉围提高了6．54％；施肥有利于发笋成竹和提高眉围，提高成竹量尿素最佳，提高眉围嫩柴草最好．表4，参9．     

野化培训大熊猫采食和人为砍伐对拐棍竹无性系种群生物量的影响

采用固定样方法和定位观察法连续测定了2003～2007年间卧龙自然保护区大熊猫野化培训圈内及其附近区域的拐棍竹无性系种群数量和生长发育特性等参数,运用收获法与非破坏性重量估测法建立了不同龄级和残桩的竹子种群和分株生物量估测模型,进而利用最佳模型计算并评估了野化培训大熊猫采食和人为砍伐对拐棍竹无性系种群生物量和植株个体生物量的影响.结果表明:在环境条件、种群密度、生长发育特征和种群生物量等基本相似的基础上,大熊猫采食和人为砍伐不仅降低实验期间的竹子生物生产力,而且影响到后期阶段实验种群的恢复与发展.大熊猫采食样方中的竹子种群生物量虽然较对照样方低,就竹笋生物量而言,约为对照的57.79%,这与野化培训圈的面积较小、竹种单一而使采食比重(67.07%)较大有关,但其各龄级植株个体生物量均能达到大熊猫的取食利用标准(仅2004年生竹除外),具有持续供给大熊猫食物资源的潜力;而人为砍伐措施与大熊猫采食相比,影响效果极为强烈,它严重降低了拐棍竹无性系的种群生物量,尤其是竹笋重量更是如此,仅为对照样方的14.69%,且植株个体鲜重远低于大熊猫的觅食条件.因此,竹笋和无性系植株的生物量是大熊猫采食标准的主要因素.     

天然提取物抗PM2.5诱导A549细胞凋亡的作用

采集北京城区大气可吸人颗粒物中的细颗粒物(PM25),用其对人肺腺癌A549细胞染毒,探讨PM25对细胞增殖的毒性和诱导细胞凋亡的作用,并且考察了加入不同浓度的红豆越橘提取物和竹叶提取物对其的抗性作用.实验采用MTT法检测细胞增殖作用,采用Annexi V-FITC/PI双染法和流式细胞仪检测细胞凋亡.结果显示:PM2...     

竹炭固定床-聚氨酯流化床一体化反应器处理生活污水

为解决剩余污泥问题,研制了产泥率少的片状竹炭固定床-聚氨酯切块流化床一体化反应器,在保证流化床高浓度微生物的同时,维持竹炭固定床的好氧,兼性厌氧,以实现污泥的原位分解.试验采用南京林业大学紫湖溪生活污水,COD为140—170 mg·L-1,TP为1—2 mg·L-1,TN为35—45 mg·L-1,氨氮25—30 mg·L-1,SS为35—40 mg·L-1.反应器在第30 d启动成功.稳定的运行结果显示,水力停留时间为10 h时,反应器对有机物的去除效果较好,出水中COD、TN、TP、氨氮的浓度分别为19 mg·L-1、7 mg·L-1、0.47 mg·L-1、4.5 mg·L-1,去除率达到87%、76%、72%、84%,出水中各指标均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)中的一级B排放标准.经竹炭固定床处理的出水SS浓度很低,长期维持在14 mg·L-1左右,二沉池出水中的SS平均浓度为12.7 mg·L-1,整个反应器对二沉池依赖性较小.