基于物联网技术的滑坡监测数据自动采集系统研究∗

针对传统滑坡监测数据采集系统布线困难、自动化程度低、成本高等问题,设计了一种基于物联网技术的滑坡监测数据自动采集系统。该系统以 ZigBee 无线传感器网络、无线通信技术为核心,通过布置在滑坡体上的传感器节点采集数据。利用 ZigBee 协议和互联网将数据实时传输到监控中心,使相关工作人员及时掌握滑坡体信息。 以三峡库区八字门滑坡为例,分析了该滑坡当前监测手段的不足,建立了八字门滑坡的物联网监测系统,分别对系统的硬件组成和软件程序进行设计。针对节点能量供应和数据远程传输问题,提出将太阳能供电系统和北斗短报文模块应用到数据采集系统来弥补野外条件的不足。结合八字门滑坡的地形地质条件,优化了滑坡测点的布置方案,并开发了数据采集界面以实现监测数据的自动采集和直观显示。     

废旧线路板中主要有价金属的生物反应器浸出研究

为探讨可供实际生物浸出应用的反应器规模废旧线路板中有价金属浸出特性和工艺条件,通过设计序批式生物浸出反应器,采用分离到的氧化亚铁硫杆菌Z1作为菌种资源,在考察废旧线路板中有价金属的浸出特性的基础上,确定了反应器运行的最佳工艺条件.结果表明,反应器运行的最佳工艺条件为曝气量1L/min、停留时间30h、搅拌速率300r/min以及粉末投加量12g/L.在此条件下,经过101h可以浸出90.24%的铜.同时,经197h的浸出,可以溶出93.06%的镁、92.00%的锌、85.59%的铝和64.51%的镍.因此,生物浸出反应器能有效回收废旧线路板中的有价金属,为该技术的实际应用提供了实验证据.     

Biosorption mechanisms involved in immobilization of soil Pb by Bacillus subtilis DBM in a multimetal-contaminated soil

Mechanisms of soil Pb immobilization by Bacillus subtilis DBM, a bacterial strain isolated from a heavy-metal-contaminated soil, were investigated. Adsorption and desorption experiments with living bacterial cells as well as dead cells revealed that both extracellular adsorption and intracellular accumulation were involved in the Pb2＋removal from the liquid phase. Of the sequestered Pb（II）, 8.5% was held by physical entrapment within the cell wall, 43.3% was held by ion-exchange, 9.7% was complexed with cell surface functional groups or precipitated on the cell surface, and 38.5% was intracellularly accumulated.Complexation of Pb2＋with carboxyl, hydroxyl, carbonyl, amido, and phosphate groups was demonstrated by Fourier transform infrared spectroscopic analysis. Precipitates of Pb5（PO4）3OH, Pb5（PO4）3Cl and Pb10（PO4）6（OH）2that formed on the cell surface during the biosorption process were identified by X-ray diffraction analysis. Transmission electron microscopy–energy dispersive spectroscopic analysis confirmed the presence of the Pb（II）precipitates and that Pb（II） could be sequestered both extracellularly and intracellularly.Incubation with B. subtilis DBM significantly decreased the amount of the weak-acid-soluble Pb fraction in a heavy-metal-contaminated soil, resulting in a reduction in Pb bioavailability, but increased the amount of its organic-matter-bound fraction by 71%. The ability of B.subtilis DBM to reduce the bioavailability of soil Pb makes it potentially useful for bacteria-assisted phytostabilization of multi-heavy-metal-contaminated soil.     

Inhibitory effects of nisin-coated multi-walled carbon nanotube sheet on biofilm formation from Bacillus anthracis spores

Multi-walled carbon nanotube（MWCNT） sheet was fabricated from a drawable MWCNT forest and then deposited on poly（methyl methacrylate） film. The film was further coated with a natural antimicrobial peptide nisin. We studied the effects of nisin coating on the attachment of Bacillus anthracis spores, the germination of attached spores, and the subsequent biofilm formation from attached spores. It was found that the strong adsorptivity and the super hydrophobicity of MWCNTs provided an ideal platform for nisin coating. Nisin coating on MWCNT sheets decreased surface hydrophobicity, reduced spore attachment, and reduced the germination of attached spores by 3.5 fold, and further inhibited the subsequent biofilm formation by 94.6% compared to that on uncoated MWCNT sheet. Nisin also changed the morphology of vegetative cells in the formed biofilm.The results of this study demonstrated that the anti-adhesion and antimicrobial effect of nisin in combination with the physical properties of carbon nanotubes had the potential in producing effective anti-biofilm formation surfaces.     

盐酸小檗碱纳米乳的抑藻性能研究

选用处方为表面活性剂吐温-80、助表面活性剂甘油、油相大豆油及水,制备盐酸小檗碱纳米乳,并在对该纳米乳质量评价的基础上研究其对铜绿微囊藻的抑制效应。结果表明:在四相质量比为36∶9∶5∶10情况下制备出的水包油型盐酸小檗碱纳米乳澄清透明,分散均匀,平均粒径约为(14.2±3.8)nm,载药量为3 980 mg/L。该纳米乳能大幅提高盐酸小檗碱的抑藻性能,2 mg/L盐酸小檗碱纳米乳抑藻性能与8 mg/L未纳米化盐酸小檗碱抑藻性能相当,同时结果表明盐酸小檗碱纳米乳对无毒微囊藻的抑制效应强于有毒微囊藻。该研究将纳米药物技术应用于有害藻类的防控并取得较好效果,为纳米药物技术在水产养殖业应用提供科学参考。     

对硝基苯胺耐盐降解菌S8的筛选及特性研究

从江苏农药厂活性污泥中筛选出1株能以对硝基苯胺为唯一碳源和氮源生长代谢的耐盐降解菌S8.通过对其形态特征、生理生化特性以及16S rDNA序列分析,确定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis).研究表明,该菌株具有较强的对硝基苯胺降解能力.当温度31℃和pH 6.0时,S8在72 h内对60 mg·L-1和120 mg·L-1对硝基苯胺的降解率分别为65.6%和55.8%.在高盐条件下,S8仍有较强的降解能力,当盐含量为7%时,对硝基苯胺降解率为49.5%(72 h);当盐含量为10%时,对硝基苯胺降解率为27.4%(72 h).利用LC-MS法分析降解产物时,共发现6种分子量不同的化合物,其中两种为苯酚及对苯二酚.此为首次关于对硝基苯胺耐盐菌株的研究报道,菌株S8可用于含有对硝基苯胺的高盐工业废水的微生物修复.     

高效聚磷菌Alcaligenes sp. ED-12菌株的分离鉴定及其除磷特性

利用经典的微生物筛选方法,从福州市闽侯县上街镇高岐村某排污口淤泥中分离出1株高效聚磷菌,并结合16S rRNA基因序列分析进行了菌株鉴定.结果表明,该菌株为产碱杆菌,将其命名为Alcaligenes sp.ZGED-12.理化因素实验显示,在以乙酸钠为碳源、NH4Cl为氮源,当C/N为3∶1,pH为8.0,温度和摇床转速分别为35℃和100 r·min-1时,该菌株的生长状态最好,对磷的去除能力也最强,最高除磷率可达80%.此外,该菌株能够耐受较高浓度的磷,当磷浓度超过45 mg·L-1时会产生抑制效应.同时,以聚乙烯醇(PVA)和海藻酸盐(SA)制备了聚磷微生物固定化小球,并考察了菌球对氮磷废水的净化效果.结果表明,氮磷的去除包括固定化材料的吸附作用及微生物的生长利用和/或贮存,显示出了良好的应用前景.     

不同温度下微生物和纤维素酶对发酵猪粪理化特性的影响

采用恒温发酵培养试验,研究了5℃和25℃时分别接种纤维素酶(X)、枯草芽孢杆菌(K)和EM菌(E)及其组合对新鲜猪粪发酵中的全氮、铵态氮、有机质、p H及微生物数量的影响.结果表明,5℃条件下,猪粪中微生物生长受抑制,细菌、真菌、放线菌数量均明显低于25℃,发酵终期猪粪有机质含量为70%~83%,p H值为7.16~7.36;25℃条件时,发酵终期猪粪有机质含量降至61%~72%,p H值升至8.09~8.94.与对照相比较,25℃下添加微生物和纤维素酶的处理有机质含量降低了2.95%~7.70%(除了K和XE处理),C/N值降低了4.04%~37.59%(除了XK处理),p H值增加了1.7%~26.8%.在总的添加量一致的条件下,发酵剂组合KE、XE、XK、XKE对猪粪发酵的效果优于单一发酵剂的X、K、E处理.     

氧化亚铁硫杆菌对黄铜矿的生物氧化研究

针对矿区硫化矿氧化产生的酸性矿山废水(AMD)对生态环境造成严重影响的问题,以矿区常见的黄铜矿(CuFeS2)为研究对象,采用已筛选的氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,简称A.f菌)为实验菌株,探讨在A.f菌作用下黄铜矿的氧化过程。实验结果表明,A.f菌可显著促进黄铜矿的氧化,第18天有菌体系中的铜离子浓度是无菌体系中的5倍;同时细菌可促进溶液中Fe2+氧化为Fe3+,使氧化还原电位升高,从而对黄铜矿保持较高的氧化速率,并导致体系的pH值降低;还发现黄铜矿的氧化过程中可形成中间产物方黄铜矿(CuFe2S3),而细菌氧化还可产生硫磷化钴(CoPS),中间产物的形成并没有明显延缓黄铜矿的氧化速率;生物氧化可造成矿样表面侵蚀多坑,可能是细菌对黄铜矿的直接氧化作用造成的。由于黄铜矿的生物氧化明显控制其氧化进程,抑制黄铜矿的生物氧化对酸性矿山废水的源头治理具有十分重要的意义。     

闽江口互花米草入侵过程对短叶茳芏沼泽沉积物硝化-反硝化作用的影响

2014年4、7、10月和2015年1月在闽江口鳝鱼滩湿地选择未被入侵的短叶茳芏(Cyperus malaccensis)群落(A)、互花米草入侵斑块边缘(B)以及互花米草(Spartina alterniflora)入侵斑块中央(C)为研究对象,基于时空互代研究方法,探讨互花米草入侵序列下湿地沉积物硝化-反硝化变化规律.结果表明:在互花米草入侵序列中,湿地沉积物硝化速率为0.19~1.66μmol·m~(-2)·h~(-1),反硝化速率为12.41~27.19μmol·m~(-2)·h~(-1).沉积物硝化-反硝化作用存在明显的季节变化,硝化速率表现为夏季春季秋季冬季,反硝化速率表现为夏季秋季冬季春季;入侵不同状态下,沉积物硝化速率表现为BCA,反硝化速率表现为CBA.互花米草入侵提高了沉积物-水界面N_2O交换通量.互花米草入侵引起的沉积物pH、NH_4~+-N、含水量、容重和电导率等理化性质的改变是导致不同入侵阶段沉积物硝化-反硝化速率以及N_2O释放差异的重要原因.