生物炭填埋场土壤覆盖层的甲烷减排性能和生物特征

覆盖土的组分与甲烷生物氧化潜力效率密切相关.将水稻秸秆生物炭与填埋场覆盖层土壤以一定的比例混合后填充入覆盖层模拟柱,形成生物炭土壤覆盖层模拟柱(RB),同时设置土壤覆盖层模拟柱(RS)为对照组,考察生物炭的添加对覆盖层的甲烷减排性能和生物特征的影响.结果表明:RB的甲烷减排性能提升较快,第81d时进气中99%的甲烷已被去除,RS在第95d时才达到99.16%的甲烷减排率;RS上、中、下3层的优势甲烷氧化细菌(MOB)为Methylocaldum,而RB的上层和中层为Methylobacter,下层则为Methylocaldum.至试验末期时,RS在上、中、下3层的总MOB相对丰度分别为9.05%、5.95%和42.12%,RB则分别为50.81%、42.67%和31.41%.同时在RS和RB中均检测出厌氧甲烷氧化古菌.由此表明生物炭的添加改变了填埋场土壤覆盖层的菌属分布,促进了MOB的生长,提高了甲烷减排性能.     

粉煤灰为载体的固定化季铵盐制备及杀菌性能

通过2种共价键合方式将季铵盐接枝在粉煤灰载体表面,制备得到水不溶性杀菌剂:方法1直接利用有机硅季铵盐中的硅氧基水解后与粉煤灰表面的硅羟基反应,使有机硅季铵盐在粉煤灰表面固载,制得短链烷基固定化季铵盐(IQAS);方法2通过硅烷的偶联,将聚乙烯亚胺(PEI)键合在粉煤灰表面,随后用1-溴己烷进行N-烷基化修饰,制备长链烷基IQAS。红外光谱分析表明,2种方法中的季铵盐均已接枝到粉煤灰上。杀菌性能检测表明,短链烷基IQAS对金色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coli)的最小杀菌浓度(MBC)为0.3 g/mL,其对应的杀菌率分别为86%和60%;长链烷基IQAS对S.aureus和E.coli的MBC为0.02 g/mL,其对应的杀菌率分别为92%和97%,长链烷基IQAS的杀菌效率明显高于短链烷基IQAS。     

COD/SO42-对硫酸盐有机废水厌氧处理颗粒污泥活性的影响

为了考察COD/SO_4~(2-)值对硫酸盐有机废水厌氧处理颗粒污泥活性的影响,文章采用五隔室厌氧折流板反应器(ABR),通过逐步降低COD/SO_4~(2-)值,研究了运行过程中各隔室COD和SO_4~(2-)的去除、挥发性脂肪酸(VFA)和硫化物的分布规律以及颗粒污泥活性变化情况。结果表明:(1)在COD/SO_4~(2-)值由12.5降至4.0的过程中,COD的去除主要由第3隔室承担,SO_4~(2-)的去除由第1隔室后移并波及到第1、2、3隔室,COD和SO_4~(2-)总去除率在90%左右;VFA主要在第1、2隔室产生,在第3隔室急剧下降,而硫化物的产生由第1隔室后移至第2隔室;第3隔室颗粒污泥保持较高的比产甲烷活性(SMA)和辅酶F_(420)含量,其平均值分别为55.23 mL CH4/(gVSS·d)和10.45μmol/L,第3、4隔室的颗粒污泥的脱氢酶活性(DHA)随COD/SO_4~(2-)值变化波动较大,同时出现胞外聚合物(EPS)的积累。(2)当COD/SO_4~(2-)值降至3.0,COD的去除主要由第4隔室承担,总去除率降低至40%,SO_4~(2-)的去除则后移并波及到第1、2、3、4隔室,总去除率最终稳定在90%左右;第3隔室VFA去除不明显,出现VFA积累,硫化物的产生后移至第3隔室;第3隔室颗粒污泥的DHA、SMA、辅酶F_(420)含量均急剧下降,其数值分别为0.278μmol TTC/(g·min)、6.84 mL CH_4/(gVSS·d)和5.71μmol/L,第4、5隔室颗粒污泥的DHA和SMA总体升高,但辅酶F_(420)含量和EPS浓度均降低。     

铅锌矿区不同程度尾矿砂重金属污染土壤的纵向微生物群落结构分析

为研究受铅锌矿区不同程度尾矿砂重金属污染土壤的纵向微生物群落结构及其与重金属含量之间的关系,在尾矿砂坝坍塌冲刷形成的河谷岸边、距离河谷800 m的柑橘园以及距离河谷2 000 m的水稻田3个采样点对垂直深度为0—20、20—40、40—60、60—80 cm处的土壤进行取样,测定土样中的重金属含量、理化性质以及土壤的微生物群落结构。结果表明:重金属在该地区土壤中存在明显的纵向迁移,重金属污染越严重的土壤中的纵向迁移就越明显;Cd污染为该地区土壤最主要的重金属污染,潜在生态危害达中等程度以上。各采样点土壤的含水率(MC)、pH在不同采样深度处无明显差异,而TC、TN与TS在不同采样深度处差别较大;通过土样重金属含量与理化性质的冗余分析发现,TN、TC以及pH与各类重金属含量呈正相关关系,而MC以及TS和各类重金属含量表现出负相关关系。受植物根系的影响,柑橘园的20—40 cm深度与水稻田的0—20 cm深度处土壤微生物群落的多样性比其他土样高。属分类水平上,各采样点纵向微生物群落差异很大,分布极其不均匀。土壤纵向微生物优势菌属与重金属含量的冗余分析表明,纵向微生物优势菌属与重金属含量关系紧密,其中Luteibacter、Effusibacillus、Solibacter、Stenotrophomonas、Tumebacillus和Paucimonas 6个菌属与土样重金属含量呈现较强的正相关关系,而Paraburkholderia、Ramlibacter、Bacillus、Pseudarthrobacter、Pseudoduganella、H16和Nitrososphaera7个菌属与土样重金属含量相关关系接近于0,这些菌属均可能具有一定的重金属耐受能力,具有被开发为土壤重金属污染微生物原位修复菌剂的潜力。     

硅烷偶联剂改性生物炭的疏水性能优化试验

为了开发一种改善填埋场覆盖层疏水透气性能的材料,该文采用硅烷偶联剂KH570为改性剂,对生物炭进行疏水改性。考察了改性时间、改性剂与改性材料比、改性温度、烘干时间、烘干温度对生物炭疏水性能的影响,并对改性后生物炭的形态和结构进行表征。结果表明,疏水性生物炭的最佳工艺条件为:改性剂与改性材料比为11∶1,改性温度30℃,改性时间12 h,烘干温度为50℃,烘干时间为4 h。扫描电镜和红外光谱分析表明KH570中的疏水性基团有效地结合到生物炭表面,达到了疏水改性的目的。