温带典型草原土壤总有机碳及溶解性有机碳对模拟氮沉降的响应

2008年5月～2011年10月,以内蒙古温带典型草原为研究对象,利用小区模拟控制试验,设置对照[0 g·(m2·a)-1]、低氮[5 g·(m2·a)-1]、中氮[10 g·(m2·a)-1]、高氮[20 g·(m2·a)-1]这4个净氮输入量处理,模拟研究了大气氮沉降水平变化对土壤总有机碳(TOC)以及溶解性有机碳(DOC)含量、年际变化及其垂直分布格局的影响,并分析了两者之间的关系.结果表明,除个别年份外,土壤TOC与DOC含量均随土壤深度增加而递减,4 a的连续施氮并未改变土壤TOC与DOC的垂直分布规律,但施氮降低了土壤TOC的垂直变异,增加了土壤DOC的垂直变异;施氮4 a对于草地表层0～20 cm土壤TOC与DOC含量的变化并未表现出显著影响(P>0.05).不同氮输入水平处理0～20 cm土层有机碳密度在3.9～5.6 kg·m-2之间变动,试验前两年不同氮处理0～20 cm土壤有机碳密度均低于对照或与对照接近,试验后两年,施氮对土壤总有机碳密度逐渐呈现出一定的促进作用,但与对照的差异仍不显著(P>0.05);不同处理0～20 cm土层DOC/TOC约为0.32%～1.09%,氮输入增加普遍降低了DOC在整个TOC中所占的比例;草地土壤TOC与DOC的变化呈显著正相关(P<0.01).不同处理草地土壤DOC随时间的变异均远大于TOC,与TOC相比,草地土壤DOC的变化更为迅速,是研究草地土壤碳库对氮沉降变化响应的重要敏感性指标.     

铁碳布空气阴极微生物燃料电池的产电性能

使用铁代替铂作为阴极催化剂,制作含铁碳布空气阴极并构建单室MFC(Fe-C-ACMFC)。以乙酸钠为燃料,通过稳态放电法和循环伏安测试等测试手段,分析了不同铁含量对Fe-C-ACMFC产电性能的影响以及性能最优Fe-C-ACM-FC的连续运行稳定性。结果表明,随着铁含量的增加,Fe-C-ACMFC启动期开路电压(OCV)逐步提高,达到峰值后,随着铁含量的增加而降低;同样,Fe-C-ACMFC极化性能和功率密度等产电性能也随铁含量的增加先升高再降低;当铁含量为0.7 mg/cm2时,MFC的产电性能最优,最大开路电压为593 mV,表观内阻为89Ω,最大功率密度达到12 907 mW/m3,并且经循环伏安测试,电池放电容量几乎没有变化,表明Fe-C-ACMFC的性能比较稳定,能够长期运行。由于铁催化剂价格远远低于铂催化剂,因此,铁碳布空气阴极MFC更利于推广应用。     

内蒙古温带草原羊草叶片功能特性与光合特征对外源氮输入的响应

以内蒙古锡林河流域羊草草原典型植被羊草(Leymus chinensis)为研究对象,探讨了4个不同氮素输入水平(0、5、10和20g·m-·2a-1)下羊草叶片功能特性与光合特征的响应,并分析了外源氮输入背景下草地生态系统固碳潜势的变化.结果表明:中等水平施氮(10g·m-·2a-1)显著增加了羊草叶面积、叶绿素相对含量、叶氮浓度与净光合速率,但与中氮相比,高氮(20g·m-·2a-1)输入下却有所下降;施氮不仅对叶片净光合速率有一定程度的促进作用,而且延长了光合作用高峰期的持续时间;随着氮素添加梯度的增加,羊草叶片蒸腾速率降低,瞬时水分利用效率增高,气孔导度增大,胞间CO2浓度逐渐减小.从光合固碳的角度来看,适量的外源氮素输入有利于草地生态系统固定更多的CO2.     

处理垃圾渗滤液的Fe/C空气阴极MFC性能研究

用浸渍法制得硝酸铁/活性炭粉催化剂,通过吸附法将催化剂吸附到碳毡上制作Fe/C催化剂碳毡空气阴极电极.通过改变初始活性炭粉投加量和硝酸铁浓度,考察了两者对以垃圾渗滤液为燃料的MFC产电性能影响;通过循环伏安测试,对不同硝酸铁浓度下自制阴极电极性能进行了评价;在最佳催化条件下考察了装置运行稳定性;并对不同进水COD浓度下同步产电和污水净化性能进行了研究.结果表明,随着活性炭粉投加量或硝酸铁浓度的增加,MFC产电性能均呈现先升高后降低的趋势;当活性炭粉投加量为1 g且硝酸铁浓度为0.25 mol.L-1时,电池性能最佳,功率密度为4 199.8 mW.m-3,表观内阻为465Ω;在硝酸铁和活性炭粉最佳比范围内,MFC的内阻和功率密度分别随着催化剂量的增加而减小和增加;循环伏安测试进一步表明,硝酸铁浓度为0.25 mol.L-1时放电容量最大,且性能稳定;在最佳催化条件下,随着进水COD浓度的增加,MFC产电性能增加,功率密度达5 478.92 mW.m-3,同时COD去除量也增加,最大为1 505.2 mg.L-1,垃圾渗滤液的COD去除率最大达89.1%.     

不同经营模式对蒙古栎天然次生林碳储量的影响

栎类是中国第一大树种,固碳潜力巨大.以黑龙江省哈尔滨市丹清河实验林场蒙古栎(Quercus mongolica)天然次生林为研究对象,研究了目标树经营(经营强度45％、40％、70％)、综合抚育经营(经营强度45％、40％)、无干扰经营对林分碳储量及其分布的影响,为评估蒙古栎天然次生林的碳汇潜力提供理论依据.结果表明,...     

改性生物炭固定枯草芽孢杆菌对黑臭水体中污染物的处理效果研究

以核桃壳生物炭为载体，通过吸附法和包埋法固定从黑臭水体底泥中分离出的具有降解功能的枯草芽孢杆菌N₃,考察固定化体对模拟黑臭水中NH■-N和化学需氧量(COD)的去除效果并研究降解机理。通过扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等检测手段发现，吸附法制备的固定化体(XF-K)比包埋法制备的固定化体(BM-K)的表面形态及官能团更有益于吸附微生物和降解污染物。在90 h内，XF-K对NH■-N和COD的降解率分别达到88.46%和82.41%,降解效果明显优于BM-K。XF-K的最佳作用条件为pH=7、温度35℃、投加质量浓度0.01 g/mL。准二级动力学模型可以更好地描述XF-K对NH■-N和COD的吸附过程；XF-K对NH■-N的吸附更符合L型模型，对COD的吸附更符合F型模型。     

黑臭水体有机物降解菌的分离鉴定及降解特性

为了从黑臭水体中发掘高效有机物降解菌株资源，用于低浓度有机污染黑臭水体中，采用富集、分离、纯化的方法，从沈阳市仁镜河黑臭段底泥中分离获得1株具有较高有机物降解率的a菌株。结合形态观察及16S rDNA基因测序分析，鉴定其为东洋芽孢杆菌(Bacillus toyonensis)。由单因素试验可知，菌株a的最佳生长条件为：pH=7.0、装液量25%、温度32℃。在最佳生长条件下测定生长曲线确定最佳接种点为培养12 h。有机物降解特性研究表明，在30℃、120 r/min摇床中，反应进行4 d时a菌株对黑臭水有机物去除率达到64.75%。相同试验条件下，初始菌量增加，COD_Cr去除率先升高后降低，初始菌量为1%(体积分数)时COD_Cr去除率较高；a菌株对不同碳源利用情况不同，对小相对分子质量碳源利用率较高。