新制备生物炭的特性表征及其对石油烃污染土壤的吸附效果

生物炭作为一种绿色环保的功能材料因其在污水处理和污染土壤修复方面具有显著效果而受到极大关注.采用红外光谱、元素分析仪及微孔分析对不同温度(200、300、400、500和600℃)条件下制备的木屑和麦秆生物炭进行特性表征,并采用制备的生物炭净化石油污染土壤,分别考察了污染物性质、生物质原料和热解温度对其净化效果的影响.结果表明,随着热解温度的增高,生物炭芳香化程度增加,极性降低,微孔结构逐渐发育,表面积增大.加入生物炭33 d后,污染土壤中总石油烃及其组分烷烃的浓度比对照略有降低,而PAHs浓度下降显著.随着热解温度升高,2种生物炭对PAHs的吸附强度均逐渐增大,芳香度增高、表面积增大是强吸附的主要原因.2种生物炭在400℃及以下温度制备时对PAHs的吸附强度为:木屑生物炭＞麦秆生物炭;而400℃以上温度制备的生物炭吸附强度则相反,即麦秆生物炭＞木屑生物炭,说明生物炭原料对其吸附强度也具有显著影响.     

黑水河下游鱼类资源现状及其保护措施

为了解白鹤滩蓄水运行前黑水河下游鱼类资源的现状、受到的主要威胁及其保护措施,于2014年1~12月在黑水河下游干支流江段采用电捕法进行了渔获物调查。结果显示:12个月共调查发现鱼类28种,隶属于3目8科23属,其中喜流水生境、产粘沉性卵、以着生藻类或/和底栖动物为食物的鱼类种类较多;调查区域鱼类个体规格普遍较小,其中齐口裂腹鱼Schizothorax prenanti、短体副鳅Paracobitis potanini、红尾副鳅Paracobitis varigatus、短须裂腹鱼Schizothorax wangchiachii、前鳍高原鳅Triplophysa anterodorsalis、中华纹胸鮡Glyptothorax sinense和凹尾拟鲿Pseudobagrus emarginatus为调查区域的主要经济鱼类;上半年和下半年的渔获物结构在统计学上差异显著(R=0.81,p=0.1%0.05),鱼类在金沙江干流和黑水河下游之间的相互迁徙比较明显;CPUE呈现先波动下降然后逐月上升的趋势,其中10月份的CPUE最低;丰度生物量比较曲线显示2014年各月的渔获物结构均处于严重干扰状态。黑水河下游河道采砂以及过度捕捞是白鹤滩蓄水前影响黑水河下游鱼类资源的主要因素,建议通过控制采砂的江段、采砂的时间以及全面禁捕保护该区域的鱼类资源。     

Evaluating the impact of uncertainty and variability on the value chain optimization of a forest biomass power plant using Monte Carlo Simulation

Mathematical programming models have been used to optimize the design and management of forest bioenergy supply chains. A deterministic mathematical model is beneficial for making optimum decisions; however, its applicability to real-world problems may be limited because it does not capture all the complexities, including uncertainties in the parameters, in the supply chain. In this paper, a combination of Monte Carlo Simulation and optimization model is used to evaluate the impact of uncertainty in biomass quality, availability and cost, and electricity prices on the supply chain of a forest biomass power plant. The optimization model is a deterministic mixed integer non-linear model with monthly time steps over a 1-year planning horizon. Variability in biomass quality, i.e. moisture content (MC) and higher heating value (HHV), based on the historical data of a real case study is studied in detail and fitted probability distributions are used in the model, while for electricity prices different scenarios are considered. The results show that the impact of variability in the MC on profit is higher than that of uncertainty in HHV. It is observed that the annual profit ranges between $13.3 million and $17.9 million in the presence of all possible uncertainties while its average is $15.5 million. Uncertainty in biomass availability and cost and electricity price results in the risks of having annual profit of less than $14 million and low monthly storage levels.     

不同浓度养殖废水对青萍生长能力的影响

为了探讨废水浓度对青萍(Lemna minor)净化能力、生物质和能量积累能力的影响,以猪场养殖废水为供试废水,分析了在不同废水浓度下青萍对废水中总氮(TN)、氨氮和总磷(TP)的净化能力,青萍的生长情况,以及青萍中碳(C)、氮(N)、磷(P)元素含量和热值的变化情况。研究表明,青萍在1%浓度的废水中表现出最高的污染物净化能力。虽然青萍的C、N、P含量和热值均随废水浓度的增加而增加,但是由于相对增长率以1%的废水中生长的青萍最高,青萍的最高生产力、C和能量的固定能力均出现在1%废水浓度培养的青萍中,其次是5%废水浓度培养的青萍。多项式回归分析表明,可以使青萍获得最大C和能量固定能力的废水浓度为3.4%,对应的氨氮浓度为26 mg/L,TP浓度为3.4 mg/L。研究结果为进一步优化高生物质生产、高污染物去除率的养殖废水-浮萍培养体系提供了一定的基础。     

绿地再生水灌溉土壤微生物量碳及酶活性效应研究

再生水灌溉引起了土壤理化性质的变化,其对土壤生物活性的影响备受关注.以再生水利用较典型的北京为研究区,分层采集了不同再生水灌溉历史的城区公园绿地与城郊农田表层土壤样品,测定并分析了一些常规理化指标、土壤微生物量碳及5种土壤酶（脲酶、碱性磷酸酶、蔗糖酶、脱氢酶和过氧化氢酶）活性,探讨长期再生水灌溉下土壤微生物量碳和酶活性的变化.结果表明,再生水灌溉下公园绿地土壤微生物量碳和酶活性均高于其自来水对照灌区,农田上升不明显.与对照相比,公园绿地与农田再生水灌区0～20 cm土层土壤微生物量碳平均含量分别上升了60.1%和14.2%,公园绿地再生水灌区0～20 cm土层中土壤酶活性平均增幅为36.7%,而农田为7.4%.调查区土壤微生物量碳及酶活性均随土壤深度的增加而降低,其中公园绿地0～10 cm与10～20 cm土层间差异极显著.因此,北京地区城市绿地使用再生水长期灌溉有助于提高土壤生物活性.     

Quantitative analysis of microbial biomass yield in aerobic bioreactor

We have studied the integrated model of reaction rate equations with thermal energy balance in aerobic bioreactor for food waste decomposition and showed that the integrated model has the capability both of monitoring microbial activity in real time and of analyzing biodegradation kinetics and thermal-hydrodynamic properties. On the other hand, concerning microbial metabolism, it was known that balancing catabolic reactions with anabolic reactions in terms of energy and electron flow provides stoichiometric metabolic reactions and enables the estimation of microbial biomass yield (stoichiometric reaction model). We have studied a method for estimating real-time microbial biomass yield in the bioreactor during food waste decomposition by combining the integrated model with the stoichiometric reaction model. As a result, it was found that the time course of microbial biomass yield in the bioreactor during decomposition can be evaluated using the operational data of the bioreactor (weight of input food waste and bed temperature) by the combined model. The combined model can be applied to manage a food waste decomposition not only for controlling system operation to keep microbial activity stable, but also for producing value–added products such as compost on optimum condition.     

溪源宫水源保护区浮游植物群落结构分析研究

文章主要对2011年8月至12月溪源宫水源保护区浮游植物群落结构进行调查分析。溪源宫水体共鉴定出浮游植物6门51属137种,主要都是以绿藻门、硅藻门、蓝藻门为主。通过采用浮游植物生物量以及多样性指数对研究区域水体进行了评价,结果表明溪源宫水源保护区水质状况较好。同时还将溪源宫水源保护区、闽江、山仔水库等不同水源地的浮游植物群落结构进行对比分析,发现不同营养状态下,水体中浮游植物群落结构有显著的不同。     

增施CO2对C3和C4植物根际氯氰菊酯残留浓度的影响

CO2减排和土壤污染修复是我国实现经济和环境可持续发展必须解决的两大难题.基于生物固碳对根际微环境的影响,本研究提出通过增施CO2强化土壤有机污染的植物修复过程,为同时解决CO2减排和土壤污染植物修复面临的困境提供新思路.在模拟的CO2增施环境中,以C3植物菜豆和C4植物玉米为供试植物,以氯氰菊酯为目标污染物,研究增施CO2对C3和C4植物根际氯氰菊酯残留浓度的影响.结果表明,增施CO2可显著增加C3植物菜豆的地上和地下干重,在氯氰菊酯添加浓度为0、20、40 mg.kg-1时地下干重分别比自然CO2水平时增加了54.3%、31.9%和30.0%.增施CO2提高了未添加氯氰菊酯土壤的菜豆根际微生物数量,但降低了添加氯氰菊酯土壤的菜豆根际微生物数量.增施CO2对未添加氯氰菊酯土壤的菜豆根际氯氰菊酯残留浓度没有显著影响,但降低了菜豆根际氯氰菊酯的残留浓度,分别比自然CO2水平时下降24.0%（20mg.kg-1）和16.9%（40 mg.kg-1）.然而,对C4植物玉米而言,增施CO2对植物生物量、根际微生物、根际氯氰菊酯残留浓度下降没有明显促进作用,甚至有抑制作用.本实验表明,增施CO2降低了C3植物根际氯氰菊酯残留浓度,可以考虑将增施CO2作为C3植物修复土壤污染的强化措施,但对C4植物的影响还有待进一步研究.     

木质生物燃料与其半焦的混燃实验研究

生物质半焦作为生物质气化的副产物,其固定碳含量和热值均高于原生物质.若将生物质半焦充分利用将大幅提高生物质利用的能量效率,具有很大的经济和环境效益.在综合热分析基础上,考察了生物质半焦添加比例(掺烧比)对生物质微米燃料旋风炉燃烧炉膛温度、烟气及灰分的影响.试验研究发现掺烧比为20%(空气当量比为1.2,粉体粒径在0.177 mm以下,生物质含水率控制在8.1%以下),燃烧效果最好,燃烧效率高达98%,燃烧烟气中有害气体NOx和SO2的含量较少.     

桑树(Morus alba)幼苗对铅污染的生理耐性和积累能力的性别差异

以桑树(Morus alba)雌雄幼苗为实验材料,研究了施铅处理对其生长发育、生理过程和铅元素积累的影响,以揭示桑树幼苗对铅污染的生理耐性和积累能力的性别差异.结果表明:施铅后桑树雌雄幼苗的可溶性蛋白(Pr)含量和超氧化物歧化酶(SOD)活性显著增加,雄株增幅略高于雌株,而丙二醛(MDA)含量和相对电导率无显著变化;雌雄幼苗的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)显著增加,雄株比雌株具有更高的Pn和Tr;雌雄幼苗的叶绿素a、叶绿素b、总叶绿素及叶绿素相对含量显著增加,雄株增幅高于雌株;雌雄幼苗的形态生长与地上部生物量显著增加,根冠比显著降低,而雄株比雌株具有更高的株高、基径和总叶片数;铅在植物体内的分布为根叶茎,雄株根、叶中的铅含量和转移系数略高于雌株.综上,灌施剂量为800 mg·kg-1的铅离子对桑树雄株幼苗生长的促进作用高于雌株,雄株比雌株具有更强的生理耐性和积累能力.