Fabrication of mesoporous lignin-based biosorbent from rice straw and its application for heavy-metal-ion removal

Lignocellulosic biomass offers the most abundant renewable resource in replacing traditional fossil resources. However, it is still a major challenge to directly convert the lignin component into value-added materials. The availability of plentiful hydroxyl groups in lignin macromolecules and its unique three-dimensional structure make it an ideal precursor for mesoporous biosorbents. In this work, we reported an environmentally friendly and economically feasible method for the fabrication of mesoporous lignin-based biosorbent (MLBB) from lignocellulosic biomass through a SO₃ micro-thermal-explosion process, as a byproduct of microcrystalline cellulose. BET analysis reveal the average pore-size distribution of 5.50 nm, the average pore value of 0.35 cm³/g, and the specific surface area of 186 m²/g. The physicochemical properties of MLBB were studied by fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), attenuated-total-reflection fourier transform infrared spectroscopy (ATR-FTIR), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), and element analysis. These results showed that there are large amounts of sulfonic functional groups existing on the surface of this biosorbent. Pb(II) was used as a model heavy-metal-ion to demonstrate the technical feasibility for heavy-metal-ion removal. Considering that lignocellulosic biomass is a naturally abundant and renewable resource and SO₃ micro-thermal-explosion is a proven technique, this biosorbent can be easily produced at large scale and become a sustainable and reliable resource for wastewater treatment.     

万州区滑坡灾害风险管理对策

滑坡灾害风险管理是实现滑坡灾害防灾减灾的有效途径。以三峡库区万州区为例,从分析万州区滑坡灾害风险管理的现状入手,总结了万州区滑坡灾害风险管理采取的主要手段和存在的问题,并有针对性地从区域和单体(单个灾害点)两个尺度,提出了万州区滑坡灾害风险管理的对策与建议,主要包括:在区域上,加强全区滑坡灾害点调查和监测工作、完善滑坡灾害应急预案、加强专业技术人员培训、优化各职能部门的组织结构及协助模式、建设风险动态管理系统、加大滑坡灾害风险控制投入、优化城市建设规划方案以及加强公众的教育和公共信息服务平台建议等;在单体上,加强监测系统建设、提高相关职能部门及民众对滑坡及其次生涌浪灾害的应急响应能力。     

生态环境空间分级管控策略研究

生态环境空间分级管控是为了确保各级尺度下的生态环境空间充分发挥其生态服务功能所采取的管理控制手段与途径,同时给城市生态环境空间的管控提供依据,在不同尺度下,生态环境空间需按照不同精细度的管控方法和不同的土地空间单位进行分级,生态环境空间分级管控主要包括:省域尺度生态环境空间的管控、市域尺度生态环境空间管控和在主城区尺度下生态环境空间管控。通过3种尺度不同管控方法和策略的有效衔接,从宏观、中观和微观3个层次保证了生态规划的完整性和连续性,使生态系统服务真正发挥其价值。     

中国土壤污染防治管理体系思考

对中国土壤污染防治管理体系法律、法规、规范性文件及标准体系等进行了总结和分析,得出中国现行土壤污染防治管理体系存在执法依据空缺、系统性缺乏、可操作性差和协调性弱等问题.在此基础上,对中国土壤污染防治管理体系提出改善建议,如加快立法进度,土壤污染防治法需考虑与其他环境要素保护法律之间的衔接,明确各方责任,完善土壤标准体系等.尽快完善中国土壤污染防治管理体系,为中国土壤污染防治工作提供有力的法律保障.     

RTO(蓄热式氧化炉)应用调研分析研究

通过调研RTO(蓄热式热氧化炉)装置处理VOCs(挥发性有机物)的应用实例,对比分析了VOCs处理效果及存在问题,结合RTO处理VOCs原理及相关规范,指出采用RTO方法的优点及需要完善改进之处,为RTO装置的建设和运营提供指导意见.在一定VOCs浓度区间范围内,随着VOCs浓度的升高,RTO对VOCs去除率呈上升趋势,RTO对VOCs的绝对去除量有保障.RTO装置比较适合处理VOCs浓度为1000~8000 mg/m3的废气,三室式RTO装置可以兼顾到处理效率和经济性要求,现有主流三室式RTO比较适宜的VOCs废气处理量为10000~30000 m3/h.     

准东煤炭产业区周边土壤重金属污染与健康风险的空间分布特征

以新疆准东煤炭产业区周边土壤重金属为研究对象,土壤按照0~10 cm、10~20 cm、20~30 cm分层取样,共采集156个土壤样品,测定了Zn、Cu、Cr、Pb、Hg和As共6种重金属含量,采用污染负荷指数（PLI）和美国环保署的健康风险模型评价了不同土壤深度重金属污染程度和对人体的健康风险,进一步利用多元统计分析、地统计分析和GIS技术研究了评价结果的差异显著性、空间变异结构和分布格局,并利用交叉验证方法检验了预测精度. 结果表明,Zn、Cu、Pb的含量范围为46.06~48.00、18.37~19.271、11.30~13.29 mg·kg^-1,与新疆背景值相比均未超标;Cr、Hg、As的含量范围为80.29~85.42、0.06~0.07、30.64~31.52 mg·kg^-1,与新疆背景值相比均超标,且超标率为60%以上;研究区土壤污染负荷（PLI）大小顺序为PLI_{0~10 cm}（1.35）> PLI_{20~30 cm}（1.28）> PLI_{10~20 cm}（1.25）,属于轻度污染;非致癌风险（HI）大小顺序为HI_{0~10 cm}（2.53E-01））> HI_{20~30 cm}（2.48E-01）> HI_{10~20 cm}（2.43E-01）,不存在非致癌健康风险;致癌风险（TCR）大小顺序为TCR_{0~10 cm}（2.81E-05）> TCR_{20~30 cm}（2.80E-05）> TCR_{10~20 cm}（2.74E-05）,存在可接受的致癌风险;方差分析得出不同土壤深度PLI、HI和TCR显著性水平分别为0.863、0.134、0.056,表明差异不显著;地统计分析表明,0~10 cm土壤深度Zn、Cu和As含量高值区位于产业区附近及其北部,Pb含量高值区组合成明显的“V”形高值带,Hg含量高值区位于中南部,Cr含量高值区以各产业区为中心向四周辐射状递减;PLI、HI和TCR高值区均位于研究区西北和东北方向,PLI随土壤深度增加中度污染区域逐渐减小,HI和TCR随深度增加高值区面积无明显变化. 总之,人口聚集的6个产业区附近及北部为重金属污染程度和人体健康风险高值区,特别是Cr、Hg、As污染程度较严重,As对人体健康风险贡献率最大,应当引起重视.     

荆州市印染废水集中处理工程改造方案研究

通过对荆州市中环水业有限公司一期和二期印染废水处理工程差异的比较,在调查园区废水水质水量变化的基础上,对比了两期废水处理工程的工艺及处理效果,为二期工程的高效运行提供有价值参考.同时,通过对不同处理单元的设计规模、设计要求及运行参数等的综合分析,结合实际运行过程水质水量的调查,以COD、NH3-N、色度和悬浮物为主要评价参数,分析了工艺特点及处理效果,确定了各处理单元的最佳运行条件和对不同污染组分的去除特征,优化了各处理单元的运行条件和参数.     

鼠李糖脂与β-环糊精复合提取预测污染土壤中PAHs的生物有效性

以添加3种典型多环芳烃(PAHs)菲(Phe)、芘(Pyr)、苯并[a]芘(Ba P)的模拟污染土壤(海南红壤)为对象,研究了鼠李糖脂(RL)与β-环糊精(HPCD)复合提取预测污染土壤中PAHs的生物有效性的可行性.结果表明,当RL浓度大于临界胶束浓度时,由于其胶束增溶作用,PAHs的表观溶解度随RL浓度增加而增加,促使更多的PAHs从土壤固相解吸进入土壤溶液中.通过HPCD/RL复合提取土壤中的PAHs的含量与蚯蚓体内吸收的PAHs的量进行相关性分析,发现两者之间存在显著的正相关关系.但是PAHs蚯蚓吸收量是HPCD单独提取量的2.04倍,是HPCD/RL提取量的1.15倍.结果表明,HPCD/RL比HPCD对PAHs提取更能接近蚯蚓富集.因此,RL的添加在一定程度上增加了HPCD对污染土壤中PAHs生物有效性的预测效果,HPCD/RL复合提取法可以作为一种相对快捷可靠的预测PAHs生物有效性的方法.本研究为复合提取在有机污染物生物有效性评价方面提供一个新的方向,也为有机污染物的风险评估和生物修复提供了一定的技术支持.     

1株反硝化除磷菌的鉴定及其反硝化功能基因研究

研究反硝化除磷菌(denitrifying polyphosphate-accumulating organism,DPAO)的筛选、鉴定及反硝化功能基因.利用反硝化培养基分离得到菌株ZQN2,经好氧吸磷试验,硝酸盐还原产气试验并辅助异染颗粒和PHB颗粒染色,确定其为反硝化除磷菌.厌氧释磷/缺氧吸磷试验结果表明,菌株ZQN2在厌氧段释磷并合成PHB(poly-β-hydroxybutyrate),在缺氧段以NO3-为电子受体氧化PHB并过量吸磷,进行了同步反硝化除磷.对菌株ZQN2进行16S rRNA基因序列分析,并构建系统进化树,结果表明该菌株与GenBank数据库中多株Bacillus cereus菌株16S rRNA基因的同源性在99%以上.结合生理生化检测,判断菌株ZQN2为蜡状芽胞杆菌(Bacillus cereus).对其反硝化功能基因的研究表明,菌株ZQN2为nirS+和nirK-型,从分子生物学角度确认其具有反硝化功能;菌株ZQN2的nirS序列的系统发育分析结果表明,其nirS序列与多株Pseadomonas aeruginosa的亲缘关系最接近,这与基于16S rRNA的系统发育分析的结果不一致.     

三峡水库两条支流水-气界面CO2、CH4通量比较初探

三峡水库是亚热带气候背景下的超大型水库,其水生生态系统碳循环过程存在显著的时空异质性.本研究于2010年6月～2011年5月对三峡水库两条支流(龙溪河、澎溪河)水-气界面CO2、CH4通量特征进行了1 a的定位跟踪观测与比较分析.研究发现,位于三峡水库库尾变动回水区的龙溪河CO2、CH4通量年均值分别为(7.30±1.89)mmol·(m2.h)-1、(0.11±0.095)mmol·(m2.h)-1.而位于三峡水库库中常年回水区的澎溪河CO2、CH4通量年均值分别为(0.71±0.46)mmol·(m2.h)-1、(0.007 4±0.001 7)mmol·(m2.h)-1.龙溪河的温室气体通量水平显著高于澎溪河,季节性变化剧烈,幅度也显著大于澎溪河.相比澎溪河,龙溪河回水区极不稳定的水力、生境条件让浮游植物难以稳定生长,其水体固碳能力显著受限;加之龙溪河受淹区域土壤有机质、全氮含量以及单位流域面积内污染负荷程度均显著高于澎溪河,共同导致了龙溪河温室气体通量水平普遍高于澎溪河流域.两条支流CH4通量的主要影响因素仍需进一步研究.