硝酸盐生物氧化沼气硫化氢及微生物群落结构

沼气中的硫化氢(H2S)是一种具有腐蚀性的有毒气体,因此在使用前必须对沼气进行人工脱硫处理.以硝酸盐作为电子受体,设置两个反应器研究在不同沼气进气速率下微生物对H2S去除能力的影响,并分析厌氧污泥的菌群结构和关键微生物种群类型.结果表明在接种污泥的反应器A中,在低进气H2S负荷下,即沼气流速为0.5 L/min时,H2S的去除率在96%以上;在高进气H2S负荷下,即沼气流速为2 L/min、3 L/min和4 L/min时,H2S去除率在20%-35%之间.即随着沼气流速加快,气体停留时间缩短,H2S去除率逐渐下降.未接种污泥的反应器B前6 d H2S去除率逐渐升高,6 d后去除率逐渐下降.厌氧污泥中的微生物生化作用对H2S的去除率有显著影响.微生物群落结构分析结果表明,在反应器运行过程中污泥的微生物种类变化较小.厌氧污泥中微生物群落的优势门是变形菌门(Proteobacteria),优势属是硫杆菌属(Thiobacillus).Sulfurimonas在微生物群落中的相对丰度变化与H2S去除率的变化呈显著正相关.故Sulfurimonas可能是本反应系统中的主要脱氮脱硫菌.     

一种基于荧光素的高选择性硫化氢荧光探针

以荧光素作为荧光基团,基于硫化氢(H2S)的还原性,设计合成了一种off-on型H2S荧光探针.该探针本身在乙腈溶液中荧光十分微弱,与H2S反应之后,在520 nm处产生强荧光,同时溶液颜色由无色变成亮黄色,可实现对H2S的可视化检测.随着H2S浓度的逐渐增高,探针的荧光强度和紫外吸收强度也逐渐增强,在0—50μmol·L-1的范围内,二者和H2S浓度之间都具有很好的线性关系,相关系数R2分别为0.9934、0.9921.探针对H2S具有很好的选择性,常见阴离子和还原性硫醇分子共存时,对检测不会产生干扰.该探针对H2S的检测限为10μmol·L-1,具有较高的检测灵敏度.     

部分离子液体及其混合物对发光菌的毒性作用

离子液体(ILs)因其环境安全和良好的非挥发性而得以广泛应用,尽管其理化性质与工程数据一直在不断扩充,但其可用的毒性及生态毒性数据很少.以青海弧菌Q67为指示生物,应用微板发光毒性测试方法,测定了C6H11BF4N(2S1)、C8H15ClN2(S2)、C8H15BF4N2(S3)、C9H14BF4N(S4)、C9H17BF4N2(S5)、C9H17BrN2(S6)、C11H13BF4N2(S7)、C11H13ClN2(S8)、C12H23BrN2(S9)、C14H27BF4N(2S10)、C14H27ClN(2S11)和C16H31ClN(2S12)等12种ILs对发光菌的发光抑制毒性.结果表明,4种ILs(S9、S10、S11、S12)具有高抑制毒性(pEC50>4.5),而另外8种毒性相对较小(pEC50<3.5).为研究混合ILs的联合毒性,根据单个ILs的剂量-效应关系,构建了两组混合物,即由S9、S10、S11和S12构成的高毒性组(简称H组)以及由S2、S3、S4、S5、S6和S8构成的低毒性组(简称L组)混合物.应用非线性模拟技术与剂量加和(DA)及独立作用(IA)模型对混合物毒性数据进行拟合与预测分析,结果表明,以等效应浓度比法设计的混合物,无论是对于H组的4个混合物还是L组的4个混合物,其联合毒性大小均可用DA模型准确预测.对于均匀试验设计浓度比法设计的混合物,H组的6个混合物的毒性可用DA模型有效预测,而L组的6个混合物由于剂量-效应曲线在低浓度区翘起,其混合物毒性用DA或用IA模型预测均有一定误差.     

不同区域城市排水系统中H2S的溢出规律

通过对广州、兰州和昆明等城市排水系统中H2S的溢出浓度、管网参数与水质指标等进行实地监测,考察不同区域城市排水系统中H2S溢出规律.结果表明,不同城市排水系统中H2S的溢出浓度与当地居民生活习惯相关,并具有明显的时段特征;在相同监测时段内,不同区域H2S溢出浓度与溶解氧浓度(DO)、有机物浓度、硫化物浓度、硫酸盐浓度以及污水流量有关.单样本K-S检验结果表明,不同区域城市排水系统H2S的溢出浓度具有相同分布规律,均近似服从正态分布.独立样本t检验结果表明,广州与兰州H2S的溢出浓度没有显著差异,但与昆明的H2S溢出浓度则具有显著差异.     

不同小叶章湿地H2S和COS的排放通量研究

利用静态箱/气相色谱法,观测了小叶章沼泽化草甸和小叶章典型草甸两种湿地类型中H2S和COS在生长季(5-9月)的释放动态,结果表明:在两种小叶章湿地中,H2S和COS的排放通量均具有明显的季节和日变化规律.在小叶章沼泽化草甸中H2S和COS的平均释放通量分别为0.34μg·m-2·h-1和-0.29μg·m-2·h-1;小叶章典型草甸H2S和COS的平均释放通量分别为0.14μg·m-2·h-1和-0.20μg·m-2·h-1;小叶章沼泽化草甸H2S和COS的平均释放通量均高于小叶章典型草甸.在生长季两种小叶章湿地均能向大气释放H2S,对COS则表现为从大气中吸收.小叶章的生长过程对H2S和COS的排放影响显著,在小叶章生长旺盛期,H2S出现排放峰值,COS出现吸收高峰.     

气升式反应器中微生物对H2S的脱除研究

筛选驯化得到具有高效脱硫性能的菌群,在气升式反应器中进行了H2S脱除实验研究. 在温度为28 ℃、初始pH 8.0的条件下考察了不同通气量对反应体系中H2S脱除能力、脱除效率的影响以及H2S进气负荷和通气量对SO2-4生成率的影响. 结果表明,最佳通气量为0.2 L/min.在此通气量下,当H2S进气负荷为5.76 kg m-3 d-1时,脱除负荷可达5.62 kg m-3 d-1,而脱除率可以保持在97.8%以上;当H2S负荷为4.37～4.93 kg m-3 d-1时, H2S去除率可达到99%以上,且主要副产物为单质硫.通过增大进气负荷、降低通气量可以获得较高的单质硫回收率.图3表2参15     

生物复合剂在垃圾填埋场的应用效果研究

为研究生物复合剂对垃圾填埋场的除臭效果,对垃圾填埋作业面喷洒生物复合剂,检测生物复合剂对垃圾填埋作业面填埋中NH3和H2S的浓度变化的影响.对作业面填埋气中NH3、H2S浓度的检测,19∶00时的NH3浓度相对于7∶00时的NH3浓度降低了90%左右,19∶00时的H2S浓度相对于7∶00时的H2S浓度降低了95%以上.结果表明,生物复合剂对垃圾填埋作业面填埋气中的NH3和H2S具有良好的去除效果.     

磷钼杂多化合物脱除H2S回收硫磺反应机理研究

综合运用离子选择电极分析、微分量热分析与能谱分析等手段对磷钼杂多酸钠盐与硫化氢的反应机理进行了研究。发现：1）磷钼酸钠体系在脱硫过程中具有稳定的化学性能，硫产物中基本不含Mo,V的物相；2）脱硫过程中，复配体系磷钼酸钠与偏钒酸钠独立作用，两者之间不存在协同效应；3）磷钼酸钠吸收H2S过程的化学反应式为：H2S Na3PMo( Ⅵ）12O40→S↓＋Na3H2PMo(Ⅵ)10Mo(Ⅴ)2O40。即在磷钼酸钠分子中有2个Mo(Ⅵ)被还原成Mo(Ⅴ)，因此，相同摩尔浓度下，磷钼酸钠的饱和硫容量是螯合铁的两倍。     

钴离子对烟草蚀纹病毒蛋白酶结构的影响

烟草蚀纹病毒蛋白酶(Tobacco Etch Virus protease,TEVp)是一种高特异性、高保守的重要工程蛋白,其结构稳定性尤为重要;钴离子(Co~(2+))具有一定的生物毒性.为了解Co~(2+)对TEVp结构的影响,运用内源荧光方法和同步荧光方法探讨Co~(2+)对TEVp结构的调控机理.光谱显示Co~(2+)对TEVp内源荧光有明显的淬灭作用,导致TEVp分子中色氨酸和酪氨酸残基的疏水性增加.在300 K和311 K温度条件下,淬灭常数K_(sv)分别为4.161×10~2L/mol和2.129×10~2L/mol,结合平衡常数K_A分别为6.625×10~3L/mol和5.132×10~3L/mol,且动态荧光淬灭速率常数Kq远大于扩散碰撞淬灭速率常数的最大值2.0×10~(10)L mol~(-1)s~(-1),表明其淬灭机制属于静态淬灭.吉布斯自由能ΔG0,焓值ΔH0且熵值ΔS0,表明Co~(2+)与TEVp的相互作用能够自发进行,且它们之间的主要作用力类型为静电作用力.本研究分析Co~(2+)对TEVp多种荧光光谱性质的影响和Co~(2+)对TEVp结构影响的作用机制,可为TEVp在生物学和生物工程等领域的有效利用奠定基础.     

二氧化硫及其衍生物的紫外吸收光谱特征

运用紫外可见光光谱分析方法对SO2溶于水和有机溶剂时的吸收光谱特征进行研究,同时也对SO2衍生物亚硫酸钠(Na2SO3)、亚硫酸氢钠(NaHSO3)、焦亚硫酸钠(Na2S2O5)水溶液的吸收光谱特征进行研究,并探讨盐酸(HCl)对其光谱性质的影响.结果表明:①SO2在水、乙醇、甘油、正丁醇中分别在276、277、276、278 nm有一特征吸收峰,在有机溶剂中的吸光强度远大于在水中的吸光强度;②Na2S2O5和NaHSO3水溶液在257 nm处有一特征吸收峰,Na2SO3未见特征吸收峰,加入HCl后,3种化合物溶液均在276 nm出现特征吸收峰;③HCl能增强SO2及其衍生物水溶液的吸光强度,且呈浓度依赖关系;而CaCl2和NaCl对SO2及其衍生物水溶液的吸光强度有降低作用.因此可得出结论:①SO2在水中的吸光强度远小于在有机溶剂中的吸光强度;②HCl对SO2溶于水中的吸光强度的增强作用是H+的作用而不是Cl-的作用;③SO2衍生物溶液不存在或很少存在SO2分子,但加入适量HCl可使该衍生物用作"SO2供体",亚硫酸氢钠酸性溶液和焦亚硫酸钠酸性溶液可作为"SO2供体"用于SO2毒理学和生理学的研究和实践.     

木屑生物膜处理H2S气体研究

采用木屑为载体固定微生物处理含H2S废气．微生物经活性污泥驯化得到．结果表明：木屑为载体固定微生物小需要长时间的挂膜时间．生物滤池启动后的48h内进气浓度迅速提高到641mg／m^3，H2S的去除率达到了100％．实验测定了不同容积负荷下H2S的处理率，当容积负荷为360g(H2S)／(m^3d)时，H2S气体的去除率可以稳定在97．4％以上．最后采用Michaelis-Menten关系式对H2S的去除速率进行了宏观动力学分析，计算得出半饱和因子Ks为242．75mg／m^3，最大表观去除率Vm为833．33g(H2S)／(m^3d)．图5表2参8     

泥炭生物脱臭技术研究

本文介绍生物脱臭的应用及其原理；并以自采的泥炭为载体，以硫化氢氧为试验气体，进行原始泥炭以及经过各种处理后泥炭臭性能的对比试验，由试验证明泥 一种比较理想的脱臭生物载体。     

沉积物充气过程对锌的影响

在缺氧沉积物中,酸可挥发硫（ＡＶＳ）是总硫含量中的一个活性最大的部分。它控制着还原状态沉积物内孔隙水的重金属浓度又通过与重金属形成硫化物,影响着沉积物中重金属的形态。现已证明,ＡＶＳ与重金属反应是重要方面。ＡＶＳ的变化来自人类活动和自然现象。本项研究通过对香港河流和海湾沉积物３２ｄ的连续充气实验,探索硫含量变化对Ｚｎ对影响。     

硫化氢气体快速检测方法研究

研究了快速监测硫化氢气体的新方法——硫化氢被动式检气管方法。该法是基于气体分子扩散(Fick)定律和化学吸收原理,将检气管内的海棉载体涂渍上对硫化氢有特效的显色剂(缓冲液G和醋酸铅)。测定时,硫化氢通过检气管端口扩散进入管内,在经过载体时,与载体上的显色剂发生反应,从而产生明显的颜色变化(浅黄色变成棕黑色)。检气管显色长度的平方与硫化氢质量浓度及采样时间的乘积在50~1500mg·m-3范围内成线性关系,从而快速监测环境中硫化氢的时间加权平均质量浓度。该检气管集采样与分析为一体,可快速测定硫化氢气体的质量浓度。与传统的采样分析方法比较,该检气管结构简单,操作方便,不受被测环境的空间大小、有无电源等影响;携带方便,利于外出测定和大面积布点测定。经过应用实验表明,该检气管具有较高的灵敏度,达到设计要求。     

Hydrogen sulfide removal by iron containing activated carbon

Activated carbon modified by impregnation with iron (III) chloride solution (Fe‐ACs) were studied to try to raise their adsorption capacity for hydrogen sulfide, a malodorous substance.

The surface area and pore volume of activated carbon were decreased by impregnation, but the amount of hydrogen sulfide adsorbed onto Fe‐AC was larger than that onto raw activated carbon (R‐AC). In particular, a large increase of the amount adsorbed onto Fe‐AC was noted at low equilibrium pressure. It was assumed that the increase of amount of hydrogen sulfide adsorbed onto Fe‐AC was due to the chemical interaction between iron (III) chloride on the pores in addition to the physical adsorption onto pores of activated carbon. Fe‐AC shows a high selectivity for hydrogen sulfide.     

酸化—吹气—吸收法测定水及废水中的硫化物

本文设计了硫化物测定的酸化－吹气－吸收装置，验证了装置对硫化的回收效果，对硫化物标准溶液的配制及其稳定性进行了研究，对分析条件进行了最佳选择，建立了亚甲基监光度法测定硫化物的分析方法，并对实际样品进行了测定。本方法的检出限为０．００５ｍｇＳ＾２－／ｌ，线性范围为０．００５－０．７００ｍｇＳ＾２－／ｌ，可应用于水和废水样品中微量硫化物的测定。     

磐石等四种泥炭脱除硫化氢能力的研究

本文介绍用自采的磐石等四种泥炭，以硫化氢为试验气体，用同一套试验设备，在相同条件下进行脱臭能力为比的试验研究。并由试验中总结出影响泥炭脱臭能力的物理及化学因素。     

三种工业废水颗粒污泥的化学及微生物学组成

对ＵＡＳＢ反应器中处理酒精废醪、木材纤维板热压废水及石灰法造纸黑液颗粒污泥的化学及微生物组成进行了比较研究，结果表明：无机元素在颗粒污泥中的沉积与废水组成及运行条件密切相关；接种污泥中加入少量的颗粒污泥可作为新生颗粒污泥的生长核心；胞外多聚物有利于颗粒污泥的形成与稳定，其产量与颗粒污泥的生物量有关，其分布有一定的区域性；颗粒污泥的微生物组成与废水水质、运行温度及颗粒污泥所处的生理阶段等因素密切相关；丝状细菌，特别是索氏甲烷丝菌类似菌在颗粒污泥中起着重要作用；污泥颗粒化过程中各类生理菌群的增殖次序与其在厌氧消化过程中的功能次序一致。当发酵细菌、产氢产乙酸菌、同型产乙酸菌和产甲烷菌在每ｍＬ颗粒污泥中分别达到１０７－１０、１０５－７、１０６－８和１０５－６个时，可构成一个较稳定的厌氧微生态系统。     

Regulation of glycolytic enzymes in the marine invertebrateHalicryptus spinulosus (Priapulida) during environmental anoxia and exposure to hydrogen sulfide

A particularly strong reduction of metabolic activity is a precondition for long-term survival ofHalicryptus spinulosus von Siebold under anoxic habitat conditions because of its relatively low fuel reserves (mainly glycogen). The present study analyses the mechanism of this metabolic slow-down. For this purpose the effects of environmental anoxia and exposure to hydrogen sulfide on the activity and selected kinetic properties of glycolytic enzymes [glycogen phosphorylase (GP), pyruvate kinase (PK)] and the concentrations of fructose-2,6-bisphosphate in the body wall ofH. spinulosus were analysed. Anoxia and hydrogen sulfide exposure stimulated modifications of the properties of the enzymes, in both cases due to probable covalent modification of the enzyme proteins. Under both conditions phosphorylase activity was depressed by about 1/3, the result of changes in the percentage of enzyme in the activea-form as well as the total amount of enzyme activity expressed (a +b). Effects of anoxia on the properties of pyruvate kinase included reducedV _max , decreasedS _0.5 for phospho-enolpyruvate, changes inK _a for fructose-1,6-bisphosphate (an initial decrease was followed by a later increase). TheI ₅₀ forL-alanine of PK was extremely reduced under anoxia and showed an even greater sensitivity to the presence of hydrogen sulfide. Anoxia stimulated a slight reduction in the content of fructose-2,6-bisphosphate, whereas exposure to hydrogen sulfide caused a dramatic decrease of this allosteric activator of phos-phofructokinase. The study gives evidence that mechanisms of glycolytic rate depression are conserved within a wide variety of vertebrate and invertebrate phyla. With two exceptions (fructose-2,6-bisphosphate levels and alanine inhibition of PK) the responses to hydrogen sulfide were the same as those to anoxia, suggesting that at a metabolic level, the consequences of each stress on energy metabolism are similar.