Assessment of sunflower germplasm for phytoremediation of lead-polluted soil and production of seed oil and seed meal for human and animal consumption

Phytoremediation is a valuable technology for mitigating soil contamination in agricultural lands, but phytoremediation without economic revenue is unfeasible for land owners and farmers. The use of crops with high biomass and bioenergy for phytoremediation is a unique strategy to derive supplementary benefits along with remediation activities. Sunflower (Helianthus annuus L.) is a high-biomass crop that can be used for the phytoremediation of polluted lands with additional advantages (biomass and oil). In this study, 40 germplasms of sunflower were screened in field conditions for phytoremediation with the possibility for oil and meal production. The study was carried out to the physiological maturity stage. All studied germplasms mopped up substantial concentrations of Pb, with maximum amounts in shoot?>?root?>?seed respectively. The phytoextraction efficiency of the germplasm was assessed in terms of the Transfer factor (TF), Metal removal efficiency (MRE) and Metal extraction ratio (MER). Among all assessed criteria, GP.8585 was found to be most appropriate for restoring moderately Pb-contaminated soil accompanied with providing high biomass and high yield production. The Pb content in the oil of GP.8585 was below the Food safety standard of China, with 59.5% oleic acid and 32.1% linoleic acid. Moreover, amino acid analysis in meal illustrated significant differences among essential and non-essential amino acids. Glutamic acid was found in the highest percentage (22.4%), whereas cysteine in the lowest percentage (1.3%). Therefore, its efficient phytoextraction ability and good quality edible oil and meal production makes GP.8585 the most convenient sunflower germplasm for phytoremediation of moderately Pb-contaminated soil, with fringe benefits to farmers and landowners.     

高浓度氨氮消化污泥脱水液半短程硝化试验研究

采用A/O工艺考察了消化污泥脱水液半短程硝化及维持的影响因素和控制方法.结果表明,在温度9～20℃、平均DO浓度5.4 mg/L、SRT 30 d左右时,进水氨氮负荷（以N计,下同）0.64 kg/(m³·d)的条件下启动,经过29 d实现了短程硝化,此后的65 d内,动态控制反应器游离氨FA>4 mg/L时,70%亚硝氮累积率的短程硝化得以维持;在实现短程硝化的基础上,进而实现了半短程硝化,出水氨氮与亚硝氮浓度比维持在1∶1.32左右;当氨氮负荷降至0.19 kg/(m³·d)时(FA<1 mg/L),短程遭到破坏,在不同FA下取样做FISH分析,进一步证明了高FA是维持半短程硝化的主要因素;在进水中COD为282 mg/L, C/N仅为0.85的条件下,由于实现了短程硝化,系统TN去除量约为91 mg/L.结果分析表明,消化污泥脱水液在中低温、高DO浓度、长SRT下,通过动态控制氨氮负荷和pH值等运行参数,在系统中维持适宜的FA浓度(>4 mg/L),可以实现并维持半短程硝化,为后续的厌氧氨氧化提供进水或回流到污水厂主流区而节省反硝化碳源.     

“活性甲醛”与甲醛远距离毒性的初步研究

甲醛是否具备远距离毒性(distant-site toxicity)是揭示甲醛与白血病关系的关键问题.本研究采用DPC、MTT实验方法检测甲醛的远距离毒性,结果发现当把等剂量的甲醛与GSH联合作用对细胞进行染毒后细胞内产生的DPC系数比单独同剂量的甲醛组要高很多,在MTT实验中发现在单独甲醛组中加入等量的GSH后细胞活性也出现了显著下降;在动物实验中,当对小鼠肝染毒后脑组织中也同样出现了损伤.说明甲醛在机体内与GSH形成了结合物,这种结合物可能协助甲醛完成跨膜并进入到局部组织再次释放出游离态甲醛,实现了甲醛的远距离毒性,这种结合态的甲醛称之为"活性甲醛".     

UASB-A/O工艺处理垃圾渗滤液短程生物脱氮的实现

应用缺氧/厌氧UASB-A/O组合工艺处理高氮晚期渗滤液,在获得稳定有机物和氮同步去除的前提下,考察了如何实现并维持A/O系统内稳定短程硝化的途径.结果表明:在单一UASB反应器内,同时发生了缺氧反硝化和厌氧产甲烷的反应,有机物和NOx--N去除速率分别为5.3,1.1kg/(m3×d).12~30.6℃时,经过54d的运行, A/O反应器实现短程硝化 (亚硝态氮积累率>50%),此后亚硝态氮积累率迅速上升,70d后,亚硝态氮积累率稳定在90%以上.在A/O反应器内,游离氨和游离亚硝酸协同作用是实现并维持稳定短程硝化的决定因素.此外,以pH值作为A/O硝化反应进行的过程控制参数,可准确把握硝化终点,避免过度曝气破坏短程硝化,为氨氧化菌的生长创造有利条件,有效抑制亚硝酸盐氧化菌的生长并逐渐从系统中淘洗出去,实现了硝化菌种群的优化,荧光原位杂交技术检测也证明这一点.     

连续流亚硝化中试反应器的启动及其能力提升

通过接种污水处理厂压滤后污泥,添加悬浮填料进行挂膜,采用连续流反应器处理模拟氨氮污水,对反应器的游离氨(FA)、游离亚硝酸(FNA)以及溶解氧(DO)进行调控,实现了中试亚硝化反应器的成功启动.结果表明,通过前期高DO,后期低DO的运行模式,并对反应器运行过程中的FA、FNA进行调控实现了AOB的富集和NOB的淘汰,启动成功后反应器内部亚硝酸盐产生速率(NPR)达到1.27 kg·(m~3·d)~(-1),亚硝酸盐积累率(NAR)也稳定在98%.采用实时荧光定量PCR方法(quantitative real time PCR,q PCR)对启动初期和成功启动后反应器中的功能微生物(AOB、NOB)进行分析,q PCR结果表明反应功能微生物AOB的拷贝数从启动初期的5.3×10~9copies·m L~(-1)增长到1.6×10~(11)copies·m L~(-1),NOB的拷贝数反而从1.1×10~(10)copies·m L~(-1)下降到1.2×10~9copies·m L~(-1),AOB拷贝数的数量级比NOB的要高2个数量级,这也是在启动过程中通过DO、FA、FNA等措施对NOB联合抑制的作用.     

富里酸改性FeMnNi-LDH复合材料对水中砷镉的吸附性能与机制

水体中的As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)重金属离子具有潜在的毒性,且能通过食物链等方式转移富集进入人体,进而威胁人体健康.选用富里酸(FA)作为铁锰镍层状双氢氧化物(FeMnNi-LDH)的修饰物,采用共沉淀法制备出能够同时吸附As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)阴阳离子的稳定层状复合材料(FA@FeMnNi-LDH),主要提升了其对Cd(Ⅱ)的吸附容量.利用XRD、TEM、FT-IR和XPS等技术对其结构进行表征,并探讨其对水体中As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的吸附去除能力和机制.结果表明,经筛选出的具有结构稳定和最大FA负载率、且达到最优吸附性能的复合材料有层状双氢氧化物的典型特征峰.复合材料对As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)的吸附动力学符合准二级动力学模型,等温吸附曲线符合Langmuir模型,25℃时最大吸附量分别为249.60 mg·g^-1和156.50 mg·g^-1.该复合材料在pH为2～7和4～7范围内,分别对As(Ⅲ)和Cd(Ⅱ)有较好的吸附效果.水中共存的常见阴离子对As(Ⅲ)的竞争吸附影响大小顺序为：PO₄^3->C...     

中国2030年碳排放强度减排潜力测算

中国正面临严峻的环境问题,2013年中国的CO2排放量超过了欧盟和美国的总和,同时中国的人均CO2排放置首次超过欧洲. 2015年在巴黎国际气候大会上中国政府宣布碳排放强度减排目标为:2030年单位国内生产总值CO2排放比2005年下降60％-65％.按照IPCC(2007) CO2排放核算方法计算的数据,近年来中国CO2排放情况总体呈排放量逐年上升但排放强度总体下降的态势.为了进一步估计中国2030年CO2排放强度,本文构建了IPAT模型,利用全国30个省1995-2012年数据进行拟合,并采用最小二乘法和萤火虫优化算法分别计算了IPAT模型的参数,发现与传统最小二乘法相比,萤火虫算法优化后的模型显示出更高的拟合优度和更低的误差,模型系数也更为合理.文章在萤火虫优化的IPAT模型基础上估算了中国2030年的CO2排放强度,实证结栗显示,第三产业的发展有利于降低CO2排放强度;2030年全国CO2排放强度比2005年下降了66.34％,其中有20个省份CO2排放强度减排幅度超过60％;中国能够实现在2015巴黎国际气候大会上提出的碳减排目标.为了进一步发展低碳经济,各省应该充分重视经济转型对减少CO2排放的作用,改善以煤炭为主的能源消费结构,增加生物能、太阳能、风能、沼气等可再生资源的使用比重.     

两种不同抑制策略下部分亚硝化系统运行特性比较

为研究如何控制部分亚硝化系统的稳定性,在高氨氮负荷[1 kg·(m~3·d)~(-1)]和不同的双重抑制策略下启动并连续运行两个序批式反应器(sequencing batch reactors,SBRs).结果表明在温度35℃±1℃,进水氨氮负荷为1 kg·(m~3·d)~(-1)的条件下,FA和DO的双重抑制和FNA和DO的双重抑制均可成功实现高氨氮废水稳定的部分亚硝化,出水NO-2-N/NH+4-N接近1,NO-3-N浓度接近于零,满足ANAMMOX反应的进水基质要求.R1反应器在DO和FA的控制策略下,亚硝氮氧化速率从28.16mg·(g·h)~(-1)减小到0.3 mg·(g·h)~(-1)(以NO-2-N计,下同),而氨氧化速率减小43.60%,最终稳定在20 mg·(g·h)~(-1)(以NH+4-N计,下同)左右.R2反应器在DO和FNA的控制策略下,亚硝氮氧化速率从12.37 mg·(g·h)~(-1)降至0.02 mg·(g·h)~(-1),而氨氧化速率仍维持在较高水平[45 mg·(g·h)~(-1)].DO和FNA双重抑制的系统与DO和高FA双重抑制的系统相比,具有富集时间短,AOB活性高,运行稳定性强等优点,更适用于启动部分亚硝化系统及维持系统稳定性.     

硝化颗粒污泥的快速培养及其硝化特性分析

以好氧颗粒污泥接种小试柱形SBR，采用自配无机氨氮废水为进水，在中温（28～30℃）条件下通过逐步提升进水NH4^＋-N浓度（100～650mg／L）和缩短水力停留时间（8～4h）快速培养硝化颗粒污泥。实验结果证实，以好氧颗粒污泥接种可以促使硝化颗粒污泥快速形成，36d时粒径〉0．21mm的颗粒污泥占总数的93％，颗粒污泥NH4-N比去除速率为50．53mgNH4^＋-N／（gSS·h）。硝化颗粒污泥具有良好的短程硝化性能，亚硝酸盐产生速率和累积率分别保持在3．3kgNO2-N／（m^3·d）和85％以上。反应初期高FA和反应末期高FNA的共同抑制是该研究中实现和维持稳定短程硝化的关键因素。     

Studies of Thermal Transformations of Humic and Fulvic Acids in Soils I. Infrared Spectroscopy and Temperature-Programmed Pyrolysis Mass Spectrometry

Temperature-programmed pyrolysis mass spectrometry and Fourier-transform infrared spectroscopy have been used to monitor structural changes of humic and fulvic acids isolated from soils in China, in the temperature range of 25-550°C. in this work, we found that decarboxylation is obvious as the main reaction with dehydration reaction from 150°C to 400°C, the anhydride can be identified from FT-IR spectra at temperature range from 200°C to 400°C; there are evident changes of the aromatic nucleus of humic and fulvic acids above 400°C, even remaining up to 550°C. Besides, some changes of adsorption water can be distinguished before 200°C, and the mass signal of sulphur dioxide was detected.