氧化硫硫杆菌固定化菌球制备及其耦合填料去除H2S

以海藻酸钠(SA)为包埋载体,对氧化硫硫杆菌(Acidithiobacillus thiooxidans)进行固定化制备菌球,优化菌球制备条件,在生物滤塔内验证其对H₂S的去除能力.以前期驯化获得的富含硫系恶臭降解微生物菌群的污泥为菌源进行生物滤塔填料筛选,耦合A.thiooxidans菌球和填料进行生物除臭.结果表明,优选的固定化条件为:SA浓度3.0%､吸附剂CNT､A.thiooxidans菌悬液与混合液比例20%､CaCl₂浓度4.0%､改性剂己二胺溶液,获得的菌球机械强度､传质性能､硫氧化能力最好.将A.thiooxidans菌球填装于生物滤塔,H₂S最大去除率和去除能力为70%和1.06g H₂S/m³·h.以混合挂膜方式进行填料挂膜后,在聚氨酯泡沫､活性碳布和陶粒中优选出最佳填料活性碳布,获得H₂S最大去除率和去除能力为88%和0.84g H₂S/m³·h.以混合填装方式将A.thiooxidans菌球与活性碳布填装于生物滤塔,获得H₂S最大去除率和去除能力为86%和1.00g H₂S/m³·h.     

异丙甲草胺在氧化铝界面的亲核置换转化动力学及其影响因素

采用批处理实验的方法研究γ-Al2O3界面上亲核试剂硫化钠作用下异丙甲草胺的转化动力学及其影响因素。结果表明,硫化钠作为一种亲核试剂,能促使异丙甲草胺发生亲核置换转化,且可以进一步提高异丙甲草胺在氧化铝多相反应体系中的转化速率。结果还表明,随着硫化钠浓度的升高,异丙甲草胺降解动力学常数k值也相应增加(当硫化钠浓度为5 mmol·L 1时,k值为0.043 h 1;而当硫化钠的浓度为100 mmol·L 1时,k值上升到0.974 h 1),以速率常数k值与硫化钠初始浓度作图,发现速率常数k与硫化钠浓度成正相关线性关系,其相关系数达到0.985;多相体系中反应溶液的pH会影响异丙甲草胺的转化速率,在含有10 mmol·L 1硫化钠的γ-Al2O3体系中(温度为25℃),溶液pH值由6.0上升到10.0,异丙甲草胺降解动力学常数k由0.046上升到0.195 h 1;异丙甲草胺的转化速率与多相体系中的反应温度呈显著正相关关系,转化速率取决于体系的反应温度,温度越高,转化速率越大;热力学Arrhenius经验式求得异丙甲草胺的活化能Ea=49.9 kJ.mol 1。转化速率与温度的关系为:lnk=6.005 4×103/T+17.868。     

施肥对稻田甲烷与氧化亚氮排放的影响

大气温室气体浓度的升高引起太阳辐射加强,导致全球变暖已成为不争的事实。农田是温室气体排放的重要来源之一,采用静态箱-气相色谱法探讨不同氮肥类型与施氮水平对华南稻田甲烷（CH4）与氧化亚氮（N2O）排放的影响。试验共设置5个处理,每处理3次重复,分别（以N计）为U6（90 kg·hm-2）,U10（150 kg·hm-2）,U12（180 kg·hm-2）,SR10（150 kg·hm-2,缓释肥）,CR10（150 kg·hm-2,控释肥）。各处理磷钾肥用量一致,分别为45 kg·hm-2（以P2O5计）和127.5 kg·hm-2（以K2O计）。研究结果表明：稻田CH4与N2O排放量随氮肥用量的增加呈增加趋势。晚稻CH4排放呈单峰型,其峰值出现在水稻移栽后16~23 d,N2O排放并未出现明显的排放峰。CH4累积排放主要发生在返青-分蘖初期和分蘖盛期-幼穗分化期两个时段,而N2O的累积排放主要集中在灌浆-成熟期（U6处理除外）。不同氮肥类型处理CH4季节排放总量与平均排放量表现为：处理SR10〉处理U10〉处理CR10,其中,控释肥处理甲烷排放总量较常规尿素处理减少了11.3%;而N2O季节排放总量与平均排放量表现为：处理CR10〉处理U10〉处理SR10。综上,初步认为氮肥的施用能够促进CH4与N2O的释放,缓释肥处理能有效减少稻田N2O的排放,而控释尿素处理能明显降低稻田CH4气体的排放,且稻田CH4与N2O的排放存在一定的互为消长关系,因此如何平衡稻田甲烷与氧化亚氮释放,使稻田增温潜势最小化是下一步研究的重点和方向。     

水作和旱作对叶菜吸收镉的影响差异研究

采用盆栽试验,以适宜水旱2种模式栽培的空心菜（Ipomoea aquatica）为对象,研究了水作和旱作两种栽培模式对Cd污染土壤上空心菜吸收积累Cd的差异及其影响因素。结果表明,水作和旱作对空心菜生物量和Cd质量分数影响显著。水作条件下,空心菜地上部和根系生物量分别比旱作处理增加了16.3%和190.6%,而地上部和根系Cd质量分数则较旱作处理降低了52.2%和49.3%。水作和旱作对土壤pH和DTPA-Cd质量分数也有不同影响,其中种植空心菜的处理土壤pH较旱作处理增加了0.99个单位,土壤DTPA-Cd质量分数降低了40.0%,不种空心菜的处理土壤pH较旱作处理增加了1.48个单位,土壤DTPA-Cd质量分数降低了30.4%。逐步回归分析发现,空心菜地上部Cd质量分数受土壤DTPA-Cd质量分数和土壤pH影响最大。因此,在Cd污染土壤上,通过旱作改水作可降低空心菜可食部分Cd质量分数,是一种环境友好、价格低廉的土壤重金属污染的调控措施。     

改良剂对根际土壤-水稻系统中镉运移的影响

稻田镉(Cd)污染治理是我国目前农田重金属污染治理的重点和难点.铁的氧化还原过程对Cd在土壤-水稻系统中的运移发挥着极其重要的作用.从铁循环调控入手,研发阻控稻米Cd累积的钝化技术及产品,势必能为农田重金属污染治理提供新的解决途径.本研究以自主研发的改良剂为对象,通过野外田间试验,研究改良剂对Cd从根际土壤向根表铁膜迁移及在水稻不同组织器官间转运的影响,探索铁循环影响Cd在根际土壤-水稻系统中运移的机制.结果表明,改良剂施用促进了根际土壤中铁硫化物的形成,其与Cd共沉淀显著减少了分蘖期、拔节期和灌浆期根际土壤中乙酸铵浸提态Cd(NH4AcCd)的含量;成熟期排水烤田致使铁硫化物被氧化,其对Cd的释放显著增大了根际土壤中NH4Ac-Cd的含量;铁硫化物形成减弱了Fe(Ⅱ)从根际土壤向根表的迁移能力,铁膜中铁(DCB-Fe)的含量随之减小,铁膜对Cd的吸附能力减弱导致分蘖期和灌浆期铁膜中Cd(DCB-Cd)的含量显著减小;改良剂施用有效减弱了根系对Cd的转运能力,增大了拔节期、灌浆期和成熟期Cd在根系的分布比例,而减少了拔节期、灌浆期和成熟期Cd在茎叶、以及成熟期Cd在糙米中的分布比例.本研究成果将为后期改良剂的研发及应用提供理论依据,对解决稻田Cd污染治理难题具有重要意义.     

硫酸亚铁和硝酸铁施用对根际土壤-水稻系统中镉运移的影响

我国稻田镉（Cd）污染治理刻不容缓.氮（N）、硫（S）和铁（Fe）的生物地球化学循环,以及Fe-N和Fe-S循环耦合体系,都与土壤-水稻系统中Cd运移密切相关.以N、S和Fe对水稻生长的营养供给为切入点,研发抑制稻米Cd累积的营养型阻控技术及产品,势必能为稻田Cd污染治理提供新的解决途径.本文在前期研究成果的基础上开展根际袋-盆栽试验,分析硫酸亚铁（FeSO₄）和硝酸铁［Fe（NO₃）₃］处理条件下根际土壤中Cd活性变化与水稻体内Cd转运规律,探索糙米Cd累积的影响因素及制约机制.结果表明,FeSO₄和Fe（NO₃）₃处理都显著减小了根际土壤中有效态Cd（NH₄Ac-Cd）含量,且前者减小的幅度（55.6%）小于后者（76.0%）;FeSO₄和Fe（NO₃）₃处理都明显改变了水稻体内Cd分布特征,但前者增大了糙米Cd含量（0.6mg ·kg^-1）,而后者却减小了糙米Cd含量（0.1mg ·kg^-1）.根表铁膜对Cd的吸附或与Cd共沉淀、水稻根、茎和叶对Cd的累积量增大以及根、茎和结节对Cd的转运能力增强,是导致FeSO₄处理中糙米Cd含量增大的重要原因;Fe（NO₃）₃处理中糙米Cd含量减小,则可归结为无定形铁矿物对Cd的吸附或与Cd共沉淀、铁硫化物与Cd共沉淀、茎和结节对Cd的累积量减小以及根、叶和结节对Cd的转运能力减弱.本研究成果将为后期营养型阻控产品及施用技术研发提供科学依据,并为我国稻田Cd污染治理提供重要参考.     

氮肥对污染农田土壤中铅的调控效应

用铅污染农田土壤做盆栽试验,研究了氮肥品种和施用量对小白菜吸收铅及土壤中铅形态的影响.结果表明,在氮肥施用量相同的条件下,施用不同形态氮肥对小白菜地上部及根系吸收铅有显著影响;适量的NH4NO3不会对小白菜地上部造成显著影响,增施Ca(NO3)2也不会造成小白菜地上部含铅量的继续增加;各施氮处理的土壤pH较不施氮处理的土壤pH均有不同程度的降低,且以(NH4)2SO4处理的土壤pH下降幅度最大,施用Ca(NO3)2的处理的土壤pH变化不显著;氮肥在一定程度上会影响土壤中各形态含铅量,其中对交换态、碳酸盐结合态、无定形氧化锰结合态,无定形氧化铁结合态及有机结合态含铅量影响较大,但并未改变各形态铅的分布顺序;小白菜吸收的铅主要来源于土壤中的交换态铅,但也可吸收部分碳酸盐结合态铅、铁锰氧化物结合态铅及有机结合态铅,甚至可吸收部分残渣态铅.     

氮肥种类及用量对赤红壤pH和可溶性盐的影响

为了探讨施用氮肥对赤红壤性土壤pH和可溶性盐的影响,以赤红壤上发育的水稻土为供试土壤,以油麦菜(Lactucasativa L)为栽培作物,采用盆栽试验,研究了在施等量的磷(P2O5 0.08 g·kg-1)、钾(K2O 0.16 g·kg-1)条件下,尿素、硫酸铵、氯化铵、硝酸铵4个氮肥品利吸其不同用量水平(0、0.08、0.16、0.24和0.32 g·kg-1)下土壤的pH和可溶性盐的变化情况.结果表明,施用氮肥的利,类及用量对赤红壤性土壤的pH、可溶性盐及K 、Na 、Ca2 和Mg2 的质量分数有显著影响;随着氮肥用量的增加,土壤pH显著降低,而可溶性盐及K 、Na .、Ca2 和Mg2 的质量分数则升高;在各施氮水平下,(NH4)2SO4、NH4Cl对土壤pH、可溶性盐及K 、Na 、Ca2 和Mg2 的质量分数的影响总体上明显大于CO(NH2)2、NH4NO3.     

动物饲料中砷、铜和锌调查及分析

在广东省采集市售鸡、猪配合饲料样本70个和76个,调查评价其中砷、铜、锌形态和含量,并考察常用有机胂添加剂洛克沙胂(ROX)的稳定性.结果表明,鸡、猪料平均总As含量分别为3.6 mg·kg-1和6.5 mg·kg-1,总Cu含量为18.2 mg·kg-1和119.4 mg·kg-1,总Zn含量为124.6 mg·kg-1和486.2 mg·kg-1.按照国家相关限量标准,如考虑到可能添加了有机胂,饲料总As超标现象较少,猪料Cu、Zn超标现象较为普遍.Zn、Cu、As在饲料中添加量较高成为它们在禽畜粪中残留较高的根本原因.另外,有25.4%的饲料样本检出有机胂,且普遍同时含有As(Ⅲ)和As(Ⅴ)杂质.检出ROX和阿散酸(p-ASA)含量平均分别为7.0 mg·kg-1和21.2 mg·kg-1.鸡、猪料中各有24.3%和26.3%的样本检出有机胂.鸡料中常用ROX,而猪料常用p-ASA.ROX及其无机砷杂质在添加剂和饲料中均在室温至少30 d内保持形态稳定,说明饲料中较高含量的无机砷杂质很可能源自有机胂添加剂中的砷杂质.对相关从业人员而言,这是一种新的砷暴露途径.     

钾肥对土壤-辣椒体系中铅生物有效性的影响

在重金属中、轻度污染的土壤土,开展施肥对蔬菜安全生产的研究,对于减少重金属进入食物链、提高农产品的安全性具有重要意义。因此,本研究采用盆栽试验,探讨了不同用量的硫酸钾和氯化钾对辣椒（Capsicum annuum L．）吸收、累积铅的效应及对土壤铅植物有效性的影响。结果表明,硫酸钾能显著促进辣椒生长,降低辣椒根、茎叶及果实中铅含量,土壤有效态铅含量亦随着硫酸钾用量的增加而有所降低;低用量的氯化钾也能促进辣椒的生长,但随着氯化钾用量的增加,辣椒各部分生物量反而降低,其茎叶和果实铅含量也显著增加,而土壤DTPA-Pb含量则没有明显的变化趋势。因此,硫酸钾在控制辣椒吸收重金属铅方面较氯化钾有较好的效果,在类似铅污染农田中可以成为保障辣椒安全生产的简单易行、经济实惠的农艺措施。