水生植物酸碱预处理对厌氧发酵联产氢气-甲烷的影响简

采用酸碱预处理乌梁素海典型沉水植物龙须眼子菜和挺水植物芦苇，通过厌氧发酵动力学分析、还原糖变化及微观结构解析，研究酸碱预处理对水生植物厌氧发酵联产氢气-甲烷的影响。实验结果表明，酸碱预处理后水生植物厌氧发酵联产氢气-甲烷两阶段累积产气量、氢气及甲烷含量均显著提高，酸处理效果优于碱处理。采用0.5 mol/L HCl预处理龙须眼子菜效果最佳，最大氢气、甲烷含量分别达42.65%和52.82%，产氢气速率为4.118 mL/h，产甲烷速率最高达14.199 mL/h。芦苇经1 mol/L HCl预处理效果最佳，最高氢气、甲烷含量分别为32.22%和65.26%。扫描电镜微观结构分析表明，酸碱预处理可显著破坏芦苇、龙须眼子菜的纤维素结构，有效增加植物与微生物接触面积，有利于厌氧发酵联产氢气-甲烷工艺的快速启动和稳定运行。     

纳米零价铁和零价铁对餐厨垃圾暗发酵制氢过程铁离子和酶活性的影响

通过投加不同浓度的纳米零价铁(NZVI)和零价铁(ZVI),考察了暗发酵制氢过程中铁离子组成和浓度变化、氢化酶和脱氢酶活性,研究了2种添加剂强化餐厨垃圾高温((55±1)℃)暗发酵制氢的作用机制。结果表明:投加NZVI和ZVI均可提高餐厨垃圾暗发酵制氢性能;当投加100 mg·L~(-1) ZVI时,产氢效果最佳,最大产氢潜力和最大产氢速率分别为425.72 mL和66.32 mL·h~(-1),是投加NZVI实验组的1.64倍和1.34倍,代谢途径是以乙醇型发酵为主的混合型发酵;在投加NZVI和ZVI后,暗发酵制氢末端产物的Fe~(2+)和Fe~(3+)浓度升高,投加300 mg·L~(-1)NZVI和100 mg·L~(-1) ZVI实验组Fe2+浓度最大,是未投加实验组的2倍和1.87倍;与反应前相比,Fe~(2+)显著升高,Fe~(3+)由于微生物利用与转化浓度降低,同时可有效提高氢化酶活性。投加100 mg·L~(-1) ZVI不仅可提高氢化酶活性,还可提高脱氢酶活性。以上结果可为提高餐厨垃圾等复杂有机废物的高效能源化提供参考。     

预处理方法对香蒲厌氧发酵联产H2-CH4效能的影响

通过厌氧发酵动力学分析、还原糖及其他代谢产物变化情况,结合香蒲微观结构解析,系统研究酸(HCl)、碱(NaOH)、酶(纤维素酶R-10)3种预处理对水生植物厌氧发酵联产H₂-CH₄的影响. 结果表明:香蒲分别经酸、碱、酶3种预处理后,厌氧发酵联产累积H₂、CH₄产量及含量均显著提高,c(HCl)、c(NaOH)均为1.0molL, w(纤维素酶R-10)(以底物计)为10mgg时,预处理最佳. 其中1.0molL NaOH预处理香蒲效果最佳,φ(H₂)(H₂含量)达30.09%,累积产H₂量(以香蒲干质量计)达11.39mLg;φ(CH₄)(CH₄含量)最高达67.48%,累积产CH₄量(以香蒲干质量计)达41.87mLg;还原糖利用率达50.87%,sCOD(溶解性化学需氧量)利用率达66.17%. 纤维素酶预处理后香蒲产CH₄能力显著提高,产CH₄阶段φ(CH₄)最高为71.39%,累积产CH₄量达46.32mLg,还原糖利用率达72.10%. 扫描电镜微观结构分析表明,碱预处理对香蒲纤维素结构破坏程度最大,可有效增加香蒲与微生物接触面积,有利于厌氧发酵联产H₂-CH₄工艺的快速启动和稳定运行.     

湿热水解预处理对餐厨废弃物液相物质转化的影响

设计湿热水解预处理温度(80、120、150和200℃)、时间(40、50、60和70 min)、加水量(40%、60%、80%和100%)的三因素四水平正交试验,研究湿热水解预处理对餐厨废弃物液相可浮油脱出量、ρ(CODCr)、糖类、ρ(VFA)(VFA为挥发性脂肪酸)等的影响.结果表明:餐厨废弃物经湿热水解预处理后可浮油脱出量明显提高.在150℃、加水量40%、处理60 min的湿热水解条件下,可浮油脱出量(67.7 m L/kg)最高,比未经预处理的对照组提高了2.65倍;同时,ρ(还原糖)和ρ(总糖)也达到最高,分别比对照组增加了16.29%和38.92%.随着温度升高和处理时间的延长,ρ(CODCr)不断升高,在200℃、加水量40%、处理70 min的湿热水解条件下,ρ(CODCr)最高为109.729 g/L,比对照组提高了1.39倍.经湿热水解预处理后,ρ(VFA)也呈显著增加,在200℃、加水量100%、处理40 min的湿热水解条件下,ρ(VFA)达到最高,比对照组增加了66.26%.预处理后,ρ(乙酸)、ρ(丁酸)升高,ρ(乙醇)降低.方差、极差综合分析表明,在湿热水解过程中,温度是影响餐厨废弃物液相物质转化的主控因子,其次是加水量和时间.     

解磷微生物肥料的研究与进展

磷是植物生长必需的矿物质元素之一，在土壤中易被固定降低其有效性，目前，研究和生产含有解磷功能的微生物有机肥料是转化土壤中无效磷、提高磷肥利用率的有效途径之一。叙述了解磷微生物犯料中微生物的种类、生态分布规律和影响高效解磷微生物选育的外部因素，概述了解磷微生物菌肥的应用和研究进展，探讨了解磷微生物肥料的应用价值。为解磷微生物未来的研究重点提出理论依据。．     

基于机制设计理论的环境政策初探

机制设计理论是研究在市场失灵的情况下，如何设计一套机制达到既定社会目标的理论。而环境问题的特殊性质使得单纯依靠市场无法合理有效的解决环境问题，这就需要机制设计这一理论的指导。基于机制设计理论的原理，已探索出很多环境政策，有效的预防并解决了污染问题，使公众利益与社会的总体利益达到了“激励相容”。本文在以排污税、排污权交易等环境政策的设计为例，探讨了机制设计理论在环境政策制定中的应用，同时分析了机制设计理论存在的问题，指出在经济全球化的背景下，依靠机制设计理论解决环境问题遇到的瓶颈，提出了利用机制设计理论制定环境政策未来的可能方向和着力点。     

施用餐厨垃圾调理剂对果园土壤有机碳组分的影响

为研究施用餐厨垃圾调理剂对土壤有机碳组分的影响,以果园土壤为研究对象,从时间、空间维度解析长期施用餐厨垃圾调理剂对土壤有机碳积累、组成及其分布规律的影响,结合CPMI（碳库管理指数）和相关性分析,揭示施用餐厨垃圾调理剂对土壤碳汇的影响机制.结果表明,施用餐厨垃圾调理剂可显著提高土壤中w（TOC）（TOC为总有机碳）,并随施用时间的增加逐渐向深层土壤迁移,改善TOC分布状况.随着施用餐厨垃圾调理剂时间的增加,0~20 cm土壤层中w（NOC）（NOC为非活性有机碳）和30~40 cm土壤层中w（AOC）（AOC为活性有机碳）呈增加趋势,AOC分配比例低于NOC分配比例.随着施用时间的增长,0~30 cm土壤层中w（POC）（POC为颗粒有机碳）显著提高,最大值为42.94 mg/g,MOC（矿质结合态有机碳）分配比例与POC分配比例呈相反变化趋势,有利于提高土壤碳稳定性.各土壤层中CPMI均大于空白对照组,最大值为154.437,表明施用餐厨垃圾调理剂有利于提升土壤肥力.相关性分析表明,w（POC）与pH呈负相关,与含水率、EC（电导率）、w（OM）（OM为有机质）呈正相关,其中与含水率相关性最高（R=0.91）.可见,长期施用餐厨垃圾调理剂对提高果园土壤碳汇、改善土壤肥力具有重要意义,研究结果有助于进一步提升土壤碳汇的新型土壤调理剂的研发与应用.      

芦苇酶解对氢气-甲烷联产过程微生物群落演替规律的影响

采用10 mg/g纤维素酶R-10预处理芦苇秸秆,研究了酶解预处理对芦苇厌氧产气潜力的影响,分析了氢气-甲烷联产过程中微生物群落结构演替规律. 结果表明:酶解预处理后,芦苇秸秆在产氢阶段的累积产气量和φ(H₂)分别达到42.5 mL/g和52.1%;在产甲烷阶段,累积产气量稳定上升,最高值可达137.5 mL/g,是对照组产气量的5倍. 由扫描电镜(SEM)观察可知,产氢阶段以短杆状和梭状菌为主,产甲烷阶段以长杆菌为主. PCR-DGGE(聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳)分析表明,芦苇在酶解预处理后,其厌氧联产过程中微生物群落呈规律性演替,产氢阶段的优势微生物分别为具有降解纤维素产氢气功能的嗜热纤维素菌Clostridium thermocellum(条带B20)、具有高效产氢潜力的兼性厌氧产气肠杆菌Enterobacter aerogenes(条带B28);在产甲烷阶段,其优势微生物为可利用氢营养途径合成甲烷的产甲烷古菌Methanoculleus bourgensis(条带A3)、Methanoculleus horonobensis(条带A13). 经纤维素酶预处理后,芦苇秸秆厌氧联产的累积产气量、φ(H₂) 提高显著,具有纤维素降解功能的细菌和可利用氢营养途径合成甲烷的古菌为主要优势微生物.      

米曲霉发酵厨余垃圾制备富酶产物的研究

为了探讨利用微生物发酵厨余垃圾产酶的最佳条件,实现厨余垃圾高值资源化,选取米曲霉为试验菌种,基于米曲霉BNCC142787 (简称“米曲霉B”)、米曲霉CGMCC3.4427 (简称“米曲霉C”)的生长特性解析,研究不同培养方式(静置、振荡)和培养温度(30、35、40 ℃)对米曲霉好氧发酵厨余垃圾产酶性能的影响. 结果表明:米曲霉B和米曲霉C分别在30 ℃和40 ℃、pH为6的培养条件下生长最佳;与静置培养相比,振荡培养可显著提高米曲霉菌丝体的形成和生长速率,促进淀粉酶和蛋白酶分泌. 米曲霉B在40 ℃下厨余垃圾好氧发酵48 h时蛋白酶活性最高,为66.64 U/g;在30 ℃下好氧发酵48 h时,其淀粉酶活性最佳,为129.44 U/g. 米曲霉C在40 ℃下、厨余垃圾好氧发酵96 h时蛋白质酶和淀粉酶活性均达到最高,分别为64.02和131.11 U/g. 研究显示,米曲霉B和米曲霉C产生蛋白酶与淀粉酶的能力相当,但米曲霉B生长速率快,所需发酵时间短,可在温和的条件下实现产酶,因此采用米曲霉B在40 ℃、好氧发酵48 h条件下进行酶源制备,可充分利用厨余垃圾中的营养物质获得富含淀粉酶和蛋白酶的产物,具有显著的应用潜力.      

脱硫MEC的硫价态变化与微生物群落演替规律

采用微生物电解池(microbial electrolysis cell,MEC)进行沼气脱硫研究,探究了阳极的S2-去除率、硫价态的变化及微生物群落演替规律.结果 表明,该方法中S2-去除率可达到90％以上,SO42-为阳极硫氧化反应的主要产物.微生物群落分析结果表明,Pseudomonas为脱硫优势微生物,在阳极生物膜与溶液中的丰度分别为7.6％和15.8％;电活性细菌Geobacter在阳极生物膜与溶液中的丰度分别为11.3％和5.26％,参与了Pseudomonas的种间电子传递,从而提高硫氧化效率.本研究结果可为MEC沼气脱硫工艺提供参考.