不同制备温度的水稻生物炭电子交换能力研究

为探究不同热解温度下生物炭的电子交换能力,通过限氧升温炭化法,利用水稻秸秆在不同热解温度条件下制备生物炭,与氧气、铁氰化钾氧化剂和柠檬酸钛还原剂进行氧化还原反应,对生物炭的得电子能力（EAC）和失电子能力（EDC）进行定量分析.结果显示,热解温度对生物炭的电子交换能力有较大影响,随热解温度升高至500℃时,生物炭的EAC和EDC达到最大,分别为3.86,1.72mmol/g高于500℃后,随着温度的增加,EAC和EDC逐渐减小,这是由于生物炭的醌类和酚类官能团的结构改变以及持久性自由基强度变化的联合作用.此外,柠檬酸钛和连二硫酸钠两种氧化还原电位不同的还原剂进一步证实了还原剂电位对生物炭EAC的影响.且生物炭具有氧化还原的可逆性,可逆的EAC与EDC之和近似等于生物炭的电子储存能力.     

玉米秸秆生物炭改善污泥脱水性能

本实验以玉米秸秆为原料,制备了生物炭和AlCl₃改性生物炭,研究了2种生物炭分别调理污泥后的脱水效果,并探讨了污泥脱水性能的改善机理.结果表明,经过2种生物炭调理后,污泥比阻（SRF）、泥饼含水率（MC）、污泥沉降体积指数（SV₃₀）、毛细抽吸时间（CST）均下降,污泥净产率（Y_N）升高,说明污泥脱水性能得到了改善,且AlCl₃改性生物炭对污泥脱水性能的改善效果明显优于生物炭.当AlCl₃（溶液浓度3mol/L）改性生物炭的用量为3g/L时,调理后的污泥SRF,MC,SV₃₀,CST分别降低至1.3×10¹²m/kg,81.9%,78.6%,35s,Y_N增加至17.8kg/（m²·h）.分析原因：一方面,经过生物炭调理后,泥饼中会形成一定的骨架结构,使得污泥中的水和EPS能够更容易地释放;另一方面,经过AlCl₃改性后,改性生物炭携带的正电荷（Al³⁺）能够与污泥颗粒所带的负电荷发生电中和作用,使得污泥颗粒更容易聚集,从而提高污泥的脱水效果.     

Effect of manganese oxide-modified biochar addition on methane production and heavy metal speciation during the anaerobic digestion of sewage sludge

Low organic matter content and high heavy metal levels severely inhibit the anaerobic digestion (AD) of sewage sludge. In this study, the effect of added manganese oxide-modified biochar composite (MBC) on methane production and heavy metal fractionation during sewage sludge AD was examined. The MBC could increase the buffering capacity, enhance the methane production and degradation of intermediate acids, buffer the pH of the culture, and stabilize the sewage sludge AD process. The application of MBC positively impacted methane production and the cumulative methane yield increased up to 121.97%, as compared with the control. The MBC addition can improve metal stabilization in the digestate. An optimum MBC dose of 2.36?g was recommended, which would produce up to 121.1?L/kg volatile solids of methane. After the AD process, even though most of the metals accumulated in the residual solids, they could be transformation from the bio-available fractions to a more stable fraction. The total organic- and sulfide-bound and residual fraction content at a 3?g dose of MBC that is 0.12?g/g dry matter were 51.06% and 35.11% higher than the control, respectively. The results indicated that the application of MBC could improve the performance of AD and promote stabilization of heavy metals in sewage sludge post the AD process.     

改性生物质电厂灰钝化修复南方镉污染土壤及其长效性研究

选取我国南方生物质发电厂的灰渣为原料,经物理和化学改性制成重金属钝化剂,针对我国南方重金属Cd污染的土壤开展钝化修复研究.底灰中Cd等重金属含量明显低于其对应的飞灰,这是选择底灰作原料的重要原因.用其制备的BFA型钝化剂在水中对Cd的吸附量可达16mg/g以上.室内盆栽试验中,添加土壤干重1%的钝化剂,第一季稻米Cd含量降低80%以上,从超标2.8倍降至达标;第二季小麦籽粒Cd降低70%,从超标0.9倍降至达标.在我国南方Cd重度污染的农田中开展的原位修复试验表明,添加1%的钝化剂,稻米和小麦籽粒中Cd降低70%~90%,其中稻米Cd持续降低,2017年降低率相较2016年继续提升10%~20%,最终从超标20倍降至达标;Ni降低60%以上,且保留有益的Cu、Zn元素不受明显影响;此BFA型钝化剂还能促进作物生长,第一季稻米产量提高40%~60%,第二季仍有一定的增长效果.综合安全性考虑,我国南方生物质电厂的灰渣重金属含量很低,经过改性加工可制成安全高效的重金属钝化剂.可为钝化修复我国南方重金属污染农田提供一种经济有效的方法,也为现阶段难以处置的灰渣提供一个重要的利用途径.     

纳米Fe掺杂MIL-101(Cr)及其吸附放射性碘研究

目的改进并提高MIL-101(Cr)吸附气态碘单质的性能,以期用于核事故放射性碘富集吸收。方法通过水热法制备MIL-101(Cr)材料,并利用纳米Fe掺杂改性,运用SEM、XRD等对掺杂前后的材料进行表征。将材料在75℃条件下对气态碘单质进行吸附,并比较不同Fe掺杂量下材料对气态碘吸附性能的差异。结果纳米Fe成功掺杂于基体材料MIL-101中,并对基体材料晶体结构无破坏作用。吸附性能研究表明,掺杂纳米Fe质量分数为1%的Fe@MIL-101吸附性能最优,对气态碘的饱和吸附量可达3.42 g(I2)/g(MIL-101)。结论纳米Fe掺杂改性的MIL-101材料在高温条件下对气态碘单质具有良好的吸附效果,有望应用于核反应堆事故中对放射性碘的富集或捕集。     

SRIS对垃圾渗滤液中氨氮去除效能及微生态分析

针对垃圾渗滤液中ρ（NH₃-N）较高、可生化性较差、处理困难的问题,以老龄垃圾渗滤液为研究对象,探讨了改良SRIS（土地快速渗滤系统）对NH₃-N的处理效果与最高处理负荷量,同时分析了系统不同深度的ρ（NH₃-N）的变化,并利用高通量测序技术分析了进水前、后系统中的微生物群落演替情况.结果表明:①在进水ρ（NH₃-N）为125 mg/L左右、水力负荷为0.11 m3/（m2·d）、进水频率为1次/d下,垃圾渗滤液经改良SRIS的一级、二级渗滤柱处理后出水ρ（NH₃-N）平均值为3 mg/L,NH₃-N去除率在97.5%以上;提高水力负荷为0.22 m3/（m2·d）后,NH₃-N去除率为87.27%;进水频率改为2次/d,NH₃-N去除率达到96.17%.②改良SRIS的一级、二级渗滤柱所能处理的最高NH₃-N去除量分别为200和110 mg/L,并且主要在下层和底层部分发生去除.③改良SRIS中下层微生物群落多样性最为丰富,微生物群落以变形菌门（Proteobacteria）为主,在属水平下微小杆菌属（Exiguobacterium）相对丰度最高,同时还存在多种有利于NH₃-N去除的硝化、反硝化细菌以及浮霉菌,为NH₃-N的去除提供了保障.研究显示,改良SRIS对垃圾渗滤液中NH₃-N具有良好的去除效果,可为老龄垃圾渗滤液的有效处理提供借鉴.      

Paternal expenditure is related to brood sex ratio in polygynous great reed warblers

In many polygynous animals, parents invest more heavily in individual sons than in daughters. However, it is unclear if these differences in investment are a consequence of sex differences in the demand of offspring related to sexual size dimorphism or a consequence of parental manipulation. Here, we report on parental food delivery frequency in relation to brood size and brood sex ratio in a wild population of polygynous great reed warblers Acrocephalus arundinaceus. We used the polymorphic microsatellite loci on the Z chromosome to sex chicks. We found that paternal feeding frequency (times/h per nest) increased not with brood size, but with the proportion of males in the brood, although the demand per nest was more closely related to brood size than to brood sex ratio. Additionally, the increase in rate of paternal feeding frequency in relation to the brood sex ratio was much higher than the increase in rate of nestling food demands. Maternal feeding frequency was independent of both brood size and brood sex ratio. These results strongly suggest that fathers preferentially invest in their sons. We propose that parents can afford sex-biased parental care in animals in which food provisioning is enough for all offspring to survive. Received: 22 January 1996/Accepted after revision: 30 June 1996     

重组荧光假单胞菌BioP8在环境中消长动态与安全性评价

通过选择分离培养和PCR鉴定,对转苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis,Bt)杀虫蛋白基因荧光假单胞菌BioP8及其天然受体菌P303在温室自然土壤和田间大白菜根际、叶面的环境生存竞争能力进行研究.结果表明,在温室自然土壤中,可培养细菌总量在108 CFU/g土(湿重)左右,40 d内P303和BioP8群落总量分别能维持在105 CFU/g土(湿重)和104 CFU/g土(湿重)左右,100 d后检测不到残留; 在大白菜根际,可培养细菌总量在1010 CFU/g根(湿重)左右,30 d内P303和BioP8可维持在106 CFU/g根(湿重)和105 CFU/g根(湿重),75 d后检测不到残留; 在大白菜叶面,可培养细菌总量在103～106 CFU/ cm2叶片之间波动,处理后3 d的供试菌菌量迅速由105 CFU/ cm2叶片降至最低(103 CFU/cm2叶片和102 CFU/cm2叶片左右),之后回升并以(104和103)CFU/ cm2叶片维持一段时间(第5-15 d),30 d检测不到残留.P303及其工程菌株在温室自然土壤、田间大白菜根际和叶面的定殖时间至少分别为60 d、50 d和15 d,它们的消长动态相似,在温室自然土壤、田间大白菜根际的定殖能力明显强于叶面,BioP8定殖能力弱于出发菌P303.     

有机膨润土对溶液中阿莫西林的吸附性能研究

应用膨润土吸附阿莫西林,探讨了4种吸附剂的吸附效果,并以改性十六烷基三甲基铵盐(DK1)为试验材料,研究了吸附时间、溶液pH值、投加量、初始质量浓度和温度等因素对有机膨润土吸附溶液中阿莫西林效果的影响。结果表明,在自然pH值条件下,DK1的吸附剂效果最佳,且吸附在15min内快速达到平衡。吸附过程符合伪二级动力学方程,同时符合Freundlich、Langmuir和Temkin型等温吸附方程,是个吸热的过程,Langmuir理论最大吸附容量在30℃时可达27.86mg/g。对等温方程的研究表明,DK1对阿莫西林的吸附呈单分子层形式,吸附性能良好,易于进行。     

HDTMA改性蒙脱土的稳定性

利用十六烷基三甲基溴化铵(HDTMA)改性天然蒙脱土,观察其在不同环境条件下的稳定性.试验结果表明:随着阳离子交换量(CEC)的增加改性蒙脱土在蒸馏水中的稳定性逐渐降低,1.0CEC改性蒙脱土中HDTMA发生解吸.改性蒙脱土在水体中的稳定性随着振荡强度的加强而降低.从室温到70℃对改性蒙脱土的稳定性几乎无影响.超声波处理使改性蒙脱土的稳定性有所降低.NaCl能提高水体中改性蒙脱土的稳定性,而CaCl₂却使其稳定性有所下降.同酸性条件相比,在碱性条件下改性蒙脱土的稳定性更好.因此,废水的温度、pH和无机盐对低改性蒙脱土稳定性的影响都比较小,这为改性蒙脱土处理废水和它的再生提供了可能.同时在较低振荡强度下,改性蒙脱土也许还能成为废水生物处理的载体.