生物技术与植物纤维性废弃资源的综合利用

禾谷类作物的秸秆、棉籽壳、椰子壳、甘蔗渣、菠萝和香蕉叶等农业废弃物含有丰富的生物纤维,是一种可再生和再利用的植物纤维性资源。生物纤维是食品、医药、纺织、造纸、复合材料和精细化工等工业的重要原料。全球每年所产农业废弃物中生物纤维总量约2×10¹¹t,我国每年可产农作物秸秆约6×10⁸t,蔗渣和蔗梢约2000×10⁴t,油料秸秆约3000×10⁴t。生物技术的发展极大地促进了农业废弃物中生物纤维资源的开发和综合利用,催生了多种新型环境友好的“绿色”工业。论文分析了农业废弃物中生物纤维的理化特性以及工业化应用价值及途径,重点论述生物技术在以植物纤维性资源为原料生产单细胞蛋白、酶制剂、乳酸、木糖醇、生物可降解复合材料、燃料酒精和生物电能等方面的研发进展,并讨论植物纤维性资源综合利用目前存在的问题和挑战以及发展前景。     

长年耕作对北方旱作麦田土壤细菌群落结构及理化性质的影响

为探究旱作麦田长期耕作对不同土层细菌群落结构的影响及其与土壤理化性质的关系,于2016~2021年在山西农业大学闻喜旱地小麦试验示范基地开展长期定位试验,研究夏闲期免耕（NT）、深松（ST）和深翻（DP）这3种耕作方式对不同土层土壤理化性质,细菌群落α、β多样性,细菌门和属优势物种及差异物种的影响,并采用PICRUSt2预测其代谢功能.结果表明,旱作麦田连续5a深松和深翻较免耕显著提高了20~40 cm土层土壤含水量,显著降低了0~20 cm土层土壤有机碳含量;深松较深翻显著提高了0~20 cm土层土壤含水量、土壤有机碳、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量.深松和深翻较免耕可提高0~40 cm土层土壤细菌群落的α多样性,且深松高于深翻.深松和深翻较免耕显著提高了0~20 cm土层中酸杆菌门、硝化螺旋菌门和20~40 cm土层中酸杆菌门、绿弯菌门、芽单胞菌门、Rokubacteria门、GAL15门和硝化螺旋菌门的相对丰度;显著提高了0~20 cm土层硝化螺旋菌属和20~40 cm土层Rubrobacter属和链霉菌属的相对丰度.深松较深翻显著提高了0~40 cm土层酸杆菌门、芽单胞菌门的相对丰度.冗余分析表明,0~20 cm土层的土壤有机碳、可溶性有机碳和可溶性有机氮含量对放线菌门和牙殖球菌属产生正向效应,且深松下0~40 cm土层的土壤含水量对酸杆菌门、绿弯菌门和芽单胞菌门产生正向效应.PICRUSt2预测结果表明,深松和深翻较免耕显著提高了20~40 cm土层细菌群落的氨基酸代谢和辅酶维生素代谢的相对丰度,但降低了脂质代谢的相对丰度;深松较深翻显著提高了0~40 cm土层细菌群落的氨基酸代谢和0~20 cm土层其他氨基酸代谢的相对丰度.总之,旱地麦田夏闲期深松或深翻均可提高土壤含水量、土壤细菌群落的α多样性及细菌群落的代谢能力,深松还可提高酸杆菌门和芽单胞菌门的相对丰度,并提高细菌群落的氨基酸代谢能力,从而提高了土壤可溶性有机碳、氮含量.     

某大型焦化企业污染场地中多环芳烃空间分布的分异性特征

以我国某大型焦化企业污染场地为研究对象,应用非参数地统计学中指示克里格方法对场地中0～50 cm深度土壤的多环芳烃（PAHs）空间分布进行污染概率分析,并绘制在设定阈值条件下的概率分布图.结果表明,对采样样点数据进行指示转换后,可获取较为稳健的指示半变异函数,但由于样本的空间变异原因,导致样本间空间相关性差;所研究的4种PAHs污染概率在空间分布上具有相似性,概率超过45%的区域主要分布于炼焦、煤气净化、焦油化产品回收等生产工艺的车间中,位于厂区的中部及西北和东南,污染较为严重;概率〈45%的区域主要分布在备煤和煤气净化等生产工艺车间,位于厂区西南和东北区域.污染概率预测结果与该场地污染源的产生和分布状况相一致.研究结果对后续的污染场地修复治理范围确定和土方量估算提供了重要参考。     

绿地空间分布格局对城市热环境影响的数值模拟分析 ——以太原市为例

为探寻绿地分布格局对城市热环境的影响程度及方式,结合遥感技术,运用CFD数值模拟方法,对城市中五类常见的绿地布局形式的温度场和速度场进行数值模拟.结果表明:将CFD技术引入城市热环境研究,利用遥感技术对其进行参数修正,这一思路是可行的;根据典型绿地分布格局的热环境模拟分析,楔状格局具有较好的热环境效应,即该格局在城市中的降温效果最为明显;放射状和条带状的次之;点状格局对周边环境的降温效果相对较弱,但其速度场内局部漩涡最为明显,在小范围内的降温效果是比较明显的,可以作为改善局部小气候的手段;环状格局降温效果最弱.     

12种杀菌剂制剂对半闭弯尾姬蜂的急性毒性及安全性评价

采用试管药膜法测定了12种杀菌剂制剂对半闭弯尾姬蜂成蜂的急性接触毒性,结合安全性系数评价了供试药剂对半闭弯尾姬蜂的安全性。急性毒性测定结果表明,氟硅唑和啶菌噁唑对半闭弯尾姬蜂成蜂的接触毒性最高,LC50值分别为220.022和223.115 mg·L-1;其次为多抗霉素、丙森锌和戊唑醇,LC50值分别为436.496、472.358和638.638 mg·L-1;其余7种杀菌剂制剂嘧霉胺、啶酰菌胺、苯醚甲环唑、多菌灵、嘧菌酯、嘧菌环胺和异菌脲对半闭弯尾姬蜂成蜂的触杀毒性都较低,LC50值均大于1 000 mg·L-1。安全性评价结果表明,丙森锌和啶菌噁唑对半闭弯尾姬蜂成蜂具有高风险性,安全系数分别为0.16和0.42;嘧霉胺、多抗霉素、氟硅唑和戊唑醇为中等风险性,安全系数分别为1.43、1.56、2.20和3.23;其余6种杀菌剂制剂啶酰菌胺、苯醚甲环唑、多菌灵、嘧菌酯、嘧菌环胺和异菌脲对半闭弯尾姬蜂表现为低风险性,安全系数均大于5。结果显示:甾醇脱甲基抑制剂氟硅唑、戊唑醇和啶菌噁唑以及苯胺基嘧啶类杀菌剂嘧霉胺、有机硫杀菌剂丙森锌和抗菌素多抗霉素对半闭弯尾姬蜂成蜂具有急性毒性风险,在有害生物综合治理中应谨慎使用,特别是啶菌噁唑和丙森锌,以免对半闭弯尾姬蜂造成不良影响和危害。     

天津表层土壤中多环芳烃的主要来源

用主成分分析和多元线性回归分析方法研究了天津3个不同空间区域表土中PAHs的来源及其相对贡献.结果表明:燃煤和炼焦是各区最重要的PAHs释放源.塘沽汉沽高值区尤其如此,其燃煤和炼焦二者合计占总排放贡献的79%,交通源仅占21%.市中心及近郊区交通来源上升到与燃煤来源相当的水平(约各占35%),此外,焚烧产生的PAHs也占很高比例(21%).农村低值区则呈现出更多多源特点;秸秆燃烧是本区独有的,约占总贡献的11%.根据源解析得到的结果与根据燃料用量和排放因子计算的排放结果有一定可比性.     

不同菌糠生物炭对水体中Cu2+、Cd2+的吸附性能

以菌糠废弃物为原料,采用限氧裂解法在500℃条件下制备香菇菌糠、猴头菇菌糠和平菇菌糠生物炭(LEBC、HEBC和POBC).利用SEM、XRD和FTIR等方法对吸附剂进行了表征;通过吸附动力学、等温吸附、生物炭酸化实验探究了3种菌糠生物炭去除水溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的效果及机理.结果表明,在溶液初始pH 2—3时,3种菌糠生物炭对溶液中Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附量急剧增加.LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附符合准二级动力学模型,对Cu~(2+)的吸附速率分别为10.15×10~(-3)、7.08×10~(-3)、0.69×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1),对Cd~(2+)的吸附速率分别为6.53×10~(-3)、5.19×10~(-3)、0.26×10~(-3) mg·g~(-1)·min~(-1).不同浓度下LEBC、HEBC、POBC对Cu~(2+)的吸附符合Langmuir模型,最大吸附量依次为56.74、11.98、77.32 mg·g~(-1);而Cd~(2+)的吸附符合Freundlich模型,最大吸附量依次为74.26、36.49、70.2 mg·g~(-1).LEBC在较短的时间内能达到较大的吸附量,可作为去除水体中Cu~(2+)、Cd~(2+)的优质吸附剂.XRD和FTIR等分析结果表明生物炭对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附机制包括物理吸附、阳离子-π作用、官能团络合及沉淀.3种生物炭经酸化处理后,对Cu~(2+)、Cd~(2+)的吸附能力显著下降,表明生物炭中碳酸盐引起的Cu~(2+)、Cd~(2+)表面沉淀在吸附过程中起重要作用.     

煤基腐殖酸对外源砷胁迫下玉米生长及生理性状的影响

为了筛选用于砷污染土壤治理的煤基腐殖酸,采用盆栽实验研究了施用不同种类和浓度的煤基腐殖酸及EDTA对外源砷胁迫下玉米株高、株鲜重、株干重、根干重、砷积累量、叶片抗氧化酶（POD,SOD和CAT）活性和脯氨酸含量的影响。结果表明,11种供试煤基腐殖酸均促进了玉米生长,提高了叶片POD、SOD和CAT活性。其中6和10号腐殖酸可降低土壤砷活性和显著抑制玉米吸收和积累砷,而8和9号腐殖酸增加了土壤活性砷和显著促进了玉米对砷的吸收和累积,且不同程度地强于EDTA。除8和9号外,其余腐殖酸均可明显降低玉米叶片脯氨酸的含量。EDTA可显著促进玉米吸收和积累砷,且加剧了砷对玉米的危害。因此,8和9号供试煤基腐殖酸可以替代EDTA活化土壤砷,与植物配合以提高砷污染土壤的植物修复速度和效果,而6和10号供试煤基腐殖酸则可用于土壤砷钝化剂,以保证作物产品的安全。     

太原市空气中硫污染物的植物体内积累的研究

太原市是我国污染最严重的城市之一,SO2是污染的主要因子。文章对该市54科121种绿化植物作了调查,测定比较了44种植物叶片的含硫量,在一年时间内逐月测定了国槐树枝条和叶片的含硫量,分析了硫化物在树体内积累的动态规律,为利用绿化植物净化污染提供了科学依据。     

黄土区大型露天煤矿土地复垦专家系统的研制

本文综合采矿学、地貌学、农学、林学、生态学、环境学、经济学和社会科学等理论，研制开发了黄土区大型露天煤矿废弃土地复垦专家系统。该系统由知识库、数据库、推理机、解释部分及用户接口五个模块组成，它探讨了数十平方公里大型露天煤矿进行地貌重塑、土体再造、被恢复和生态重建科学化、规范化和模式化实现途径，在实践上具有可操作性和实际应用价值。