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     

中国农业领域温室气体主要减排措施研究分析

气候变暖已成不争事实,主要是由于人为温室气体(GHG)排放增加所致,为减缓气候变暖趋势,各领域迫切需要采取减排措施;农业是一个重要的GHG排放源,农业领域采取减排措施对于减少我国GHG排放、保护农村生态环境有重要意义。文章在大量阅读前人研究结果的基础上,总结我国农业领域主要的减排管理措施,主要从农业活动、农村生活和生物质能源利用三方面进行阐述,并简要分析各措施的减排效果和存在问题。分析发现,农业活动的水肥管理是农田温室气体减排的研究热点,但由于地域和管理流程上的差异,对措施的减排效果尚存在争议;农村生活中存在巨大的减排潜力,采取恰当的减排措施不但可以减少GHG排放,还可以改善农村生态状况和环境卫生条件;农村生物质能源有很大发展潜力,合理开发利用,可以有效替代化石能源消耗,缓解能源危机,减少GHG排放,保护生态环境。总之,在农业领域采取积极的减排措施,有助于国家效应对气候变化,降低农业源污染和GHG排放,减轻环境压力,转换农业发展模式,加速农业现代化,促进农业生产的可持续发展和社会主义新农村建设。     

添加农作物秸秆炭对红壤吸附Cu(Ⅱ)的影响

为考察秸秆生物质炭在重金属污染红壤修复中的作用,用一次平衡法研究了由花生秸秆、大豆秸秆、稻草和油菜秸秆制备的4种生物质炭对采自江西和广西的2种红壤吸附Cu(Ⅱ)的影响及其机制。结果表明,添加由农作物秸秆制备的生物质炭提高了红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量,生物质炭对Cu(Ⅱ)吸附的促进作用随生物质炭添加量的增加而增加,低pH值条件下促进作用更明显。pH值4.0和w为2%生物质炭添加水平下,油菜秸秆炭、花生秸秆炭、大豆秸秆炭和稻草炭使江西红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量较对照分别增加97%、79%、51%和54%;花生秸秆炭和大豆秸秆炭使广西红壤对Cu(Ⅱ)的吸附量较对照分别增加61%和44%,当生物质炭添加水平w达4%时,Cu(Ⅱ)吸附量的增幅达97%和165%。生物质炭表面带负电荷,可以同时增加红壤对Cu(Ⅱ)的静电吸附量和专性吸附量,但以增加专性吸附为主。因此,添加秸秆生物质炭可以有效降低Cu(Ⅱ)在酸性红壤中的活动性和生物有效性。     

凹凸棒石基复合材料土壤改良效果研究——以荒漠绿洲农田土壤为例

以黑河中游临泽县荒漠绿洲农田土壤为研究对象,研究凹凸棒石/生物质炭复合材料及其单一组分在不同施用水平下对土壤团聚体和玉米(Zea mays L.)产量的影响.结果表明,复合材料使试验区土壤中石砾(>1mm)、粗砂粒(1～0.25mm)、细砂粒(0.25～0.1mm)、级细沙粒(0.1～0.05mm)含量降低,粗粉粒(0.05～0.02mm)、细粉粒(0.02～0.002mm)、黏粒(<0.002mm)含量升高;随着复合材料施用量的增加,>2mm粒级团聚体含量逐渐升高,土壤团聚体平均重量直径(MWD)逐渐增加,当达到高施用水平(12t/hm²)时,MWD为6.24mm,比对照处理增加了49.6%;玉米产量随着复合材料施用量的增加呈现先增加后减少的变化趋势,当处于中施用水平(8t/hm²)时,产量达到18352kg/hm²,与对照相比增产5 6.9%.综合分析可知,复合材料一方面通过调控土壤颗粒组成与分布,促进土壤团粒结构形成,改善土壤结构,影响土壤物理性质;另一方面,复合材料自身带来的养分物质,会影响土壤...     

不同菌丝球的生长、理化特性及污泥负载性能研究

在相同条件下采用黑曲霉557、黑曲霉Y3、黄孢原毛平革菌507、黑曲霉XX和构巢曲霉F93共5种菌株孢子悬液进行菌丝球的培养,考察不同种类菌丝球的生长特性以及表观形貌、EPS含量及三维荧光光谱等理化特性。结果表明,不同种类菌丝球的最佳生长时间均为84 h,但相同培养条件下不同种类菌丝球生长量、粒径、菌丝长度及内部结构则存在明显差异,黑曲霉类型菌丝球总体性能为佳。黑曲霉557和XX菌丝球粒径较大（分别约为4和5 mm）,表面菌丝较长达2 000～3 000μm,综合菌丝球生物量、结构和外部菌丝特性、EPS含量以及对活性污泥的负载性能,黑曲霉557和Y3可作为制备菌丝球生物质载体的优选菌种。     

基于神经网络的东北地区秸秆焚烧预测

选取农作物秸秆露天燃烧严重的东北地区,采用人工神经网络的方法,结合卫星火点和气象数据,开展秸秆露天燃烧预测研究.结果表明：人工神经网络预测模型成功验证了松嫩平原地区2015年10月25日~11月15日的秸秆露天燃烧情况,其准确度为67.1%,经过多次试验,在神经网络建模与验证数据配比为80：20时,预测准确度最高,可达69.7%,同时该模型的稳定性较好.而对不同区域,不同时间段的预测研究表明,人工神经网络较适用于长时间序列的预测.就影响因素而言,相对湿度是影响秸秆露天燃烧的最重要因素.本研究结果可为空气质量模式提供火点预测数据,提高其预报预警能力,为区域联防联控政策的制定提供科技支持.     

不同部位梧桐生物质炭对水溶液中镉吸附的机理

为了探究梧桐不同部位废弃物所制备的生物质炭(皮、枝、叶)对Cd²⁺的吸附效率和稳定修复的机理,以此为园林废弃物炭化利用在重金属污染修复方面的应用提供科学依据.利用实验室模拟法,通过高温煅烧法制备梧桐不同部位生物质炭,采用元素分析仪、比表面积及孔隙分析(BET)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电镜/能谱(SEM/EDS)及衰减全反射红外光谱(ATR-IR)等技术研究不同反应时间、重金属浓度和溶液初始pH条件下生物质炭对Cd²⁺吸附效果的影响,并运用四步萃取法和脱附实验分析生物质炭上Cd²⁺的吸附形态和稳定性.3种生物质炭都在8 h左右达到吸附平衡,最终吸附量依次为树皮炭>枝条炭>叶片炭;溶液初始浓度为0.5—2 g·L^-1时Cd²⁺的吸附量呈增长趋势,在2.5—3g·L^-1时逐渐平缓;生物质炭Cd²⁺吸附量均随着pH的升高而升高,但在pH值为5—8时,吸附的趋势逐渐平稳;树皮炭的酸溶态和非生物利用态的稳定Cd形态要高于枝条炭和叶片炭;比表面积不是影响梧桐生物质炭吸附Cd²⁺的主要影响因素,吸附动力学,ATR,XRD和重金属形态萃取均证实Cd碳酸盐类矿物生成是主导吸附机理;3种生物质炭的脱附量在4 h后逐渐趋于平衡,其中脱附量最大为叶片炭,最小为树皮炭.梧桐不同部位的初始性质对生物质炭吸附Cd²⁺具有明显的影响,其中梧桐皮具备更高的吸附量和重金属稳定形态,并且相比其他种类生物质炭有明显优势.因此,从吸附效果和生产成本的角度,本研究建议以梧桐皮为主,枝条和叶片为辅的生物质炭对重金属Cd进行修复治理.     

大气颗粒物中左旋葡聚糖光化学的研究进展

大量的有机污染物通过生物质燃烧排到大气中,从而影响着空气质量、气候变化以及人类健康等.左旋葡聚糖长期以来被视作生物质燃烧的标志物,在大气化学的源解析中具有重要的意义.本文综述了左旋葡聚糖的光化学稳定性,全面讨论了在实验室模拟研究中左旋葡聚糖在液相、非均相和气相等模拟条件中发生的光化学氧化反应.此外,还结合本实验室的工作总结了左旋葡聚糖的光化学机制,对比了它在不同相态中的降解速率.     

利用木质纤维素类生物质发酵生产乙醇重组菌株研究进展

要实现木质纤维素类生物质的有效利用,当前还面临很多瓶颈问题亟待解决,而缺乏能够同时高效利用纤维素类水解物的发酵菌株是制约纤维素乙醇生产的最关键因素.目前对发酵菌种的研究主要集中在酿酒酵母、运动发酵单胞菌、大肠杆菌和克雷白氏杆菌这4种菌上,已取得大量研究进展,为纤维素乙醇的产业化奠定了一定的基础.本文综述了这4种菌发酵纤维素水解物的基因工程改造研究进展,并对组学时代进一步优化发酵菌株进行了展望.图2表2参51     

Ga、Zn改性ZSM-5对生物质热裂解产物单环芳烃选择性的影响

针对生物油组分复杂、含氧量高等问题,通过使用金属改性催化剂改善生物油的组成,提高生物油中单环芳烃(Monocyclic Aromatics Hydrocarbon, MAHs)的选择性,并探讨了生物质催化热裂解反应机理。以硝酸镓、硝酸锌为改性剂,采用离子交换法对不同硅铝比的ZSM-5进行改性,使用Py-GC/MS外标法探究硅铝比(30、40、50和60)和金属元素类型(Ga、Zn)对玉米秸秆催化热裂解产物单环芳烃选择性的影响。结果表明,对于Ga/ZSM-5,硅铝比为30时更有利于单环芳烃的产生,此时玉米秸秆催化热裂解产物单环芳烃的相对含量为19.02%,是在母体ZSM-5(30)催化下的1.38倍;对于Zn/ZSM-5,硅铝比为40时更有利于单环芳烃的产生,此时玉米秸秆催化热裂解产物单环芳烃的相对含量为22.18%,是在母体ZSM-5(40)催化下的1.51倍。硅铝比对二甲苯、萘和二甲基萘的产率影响比改性金属元素影响大,改性金属元素对苯、甲苯和茚的产率影响比硅铝比影响大。从生物油的相对含量、元素组成、芳香烃的相对含量、以及单环芳烃的产率来看,Zn/ZSM-5(40)的催化效果优于Ga/...