利用剩余活性污泥生产一次性可降解材料

为了缓解污水处理厂日益严重的污泥处置难题,实现剩余活性污泥的无害化、减量化、稳定化、资源化利用。采用SBR系统对剩余活性污泥进行10 d的驯化,加入4.0 g/L的乙酸钠作为发酵培养基碳源和前体物质,累积聚羟基烷酸酯(polyhydroxyalkanoates,PHA)。30℃好氧发酵10 h后,PHA积累达1 125 mg/L,占污泥浓度(MLSS)的质量分数为35.7%。然后经过离心、烘干、粉碎后模压成型加工成一次性使用的可生物降解材料。使用正交实验进行优化,结果表明:其最佳的物料配比和模压条件为:干污泥57%;稻草纤维20%;聚乙烯醇(PVA)19%;硬脂酸钡2%;氧化钙2%;最佳工艺条件为100℃,加热1.5 h,此时加工出来的产品具有最优的抗压强度和拉伸强度。以本方法制成的可生物降解花盆其所含细菌总数、粪大肠菌群、蛔虫卵死亡率均达到国标所规定的污泥农用生物安全要求;另外,试样中未检出病毒;其重金属含量也达到国标所规定的污泥农用标准;其可生物降解性能达到了可降解材料的要求。因而本研究制备的一次性使用可降解花盆具有较好的开发和应用价值。     

活性污泥合成聚羟基烷酸酯代谢机制研究进展

聚羟基烷酸酯(PHAs)是生物制备型环境友好塑料,具有广阔的应用前景.活性污泥合成PHAs可降低生产成本,实现废水处理厂剩余污泥的减量化和资源化.研究微生物合成PHAs的代谢机制,有利于优化PHAs的工业化生产,目前其代谢研究多集中在以纯菌种合成PHAs,而以活性污泥合成PHAs的研究尚不成熟.资料表明,DO变化对活性污泥合成PHAs的代谢途径有显著影响,进而改变其PHAs产物的产量和单体组成.综述了活性污泥合成PHAs在厌氧/好氧工艺、微氧/好氧工艺、缺氧/好氧工艺、好氧动态底物投加工艺条件下的代谢机制,分析了现有PHAs合成代谢模型中存在的问题,展望了PHAs合成代谢机制研究的发展方向.     

基于iLME+Geoi-RF模型的四川省PM2.5浓度估算

高分辨率PM2.5空间分布数据对动态监测和控制PM2.5污染具有重要意义.选取Himawari-8气溶胶光学厚度(AOD)、ERA5气象再分析资料、DEM、土地利用数据、夜光遥感数据、增强型植被指数和人口数据等作为估算变量,使用改进的重采样法进行数据匹配,并提出改进的线性混合模型(iLME)结合地理智能随机森林(Geoi-RF)构建组合模型估算PM2.5浓度.结果表明:①在选取的估算变量中,气溶胶光学厚度、气压、温度、相对湿度和边界层高度是影响2016年四川省PM2.5浓度的重要因素,其相关系数分别为0.65、0.58、0.55、0.54和0.35.②iLME+Geoi-RF模型精度相较其他模型有较大提升,模型拟合Rl2、RMSR 和 MAE 分别为0.98、3.25 μg·m-3和 1.98 μg·m-3,交叉验证 R2、RMSR 和 MAE 分别为0.89、7.95 μg·m-3和4.81μg·m-3.该模型可获取更高精度的四川省PM2.5时空分布特征,为区域空气质量评估、人体暴露风险评价和环境污染治理提供更加合理地科学参考.③2016年四川省PM2.5浓度存在显著的季节性差异,各季节PM2.5浓度大小关系为:冬季＞秋季＞春季＞夏季.2016年四川省月均PM2.5浓度总体上呈先降后升的"V"型趋势,最小值在6月,最大值在12月,8月和11月有微小起伏.在空间分布上四川省PM2.5浓度总体上呈东高西低和局部污染程度较高的特点,高值区主要分布在城市快速发展和人口密集的东部地区,低值区主要分布在经济发展落后和人口稀疏的西部地区.④虽然不同模型估算出的PM2.5浓度整体分布基本一致,但iLME+Geoi-RF模型能更准确有效地估算本研究区污染的空间分布.     

典型喀斯特地区城市热岛效应遥感反演研究——以喀斯特山区城市贵阳为例

随着城市化进程的加速,城市热岛效应越来越受到人们重视.喀斯特地区以其独特的地貌特征,表现出不同的热岛形成和分布情况.本文采用覆盖贵阳市的2001年ETM+和2007年TM遥感影像,进行亮度温度反演,分析热岛分布和形成原因.研究表明:除了常规热岛外,在贵阳市还广泛存在着与喀斯特的分布和石漠化的形成有着密切联系的异常热岛区...     

微生物利用食品废物合成聚羟基烷酸酯

为了降低聚羟基烷酸酯(PHAs)的生产成本,以麦芽、豆类、糖果、冰激凌、牛奶、芝麻油和食醋废物为底物,研究了产碱弧菌(Alcaligenes latus)、表皮匍萄球菌(Staphylococcus epidermidis)和活性污泥合成PHAs的工艺可行性和产物的物化性质.结果表明,通过两段式间歇补料发酵.3类微生物利用麦芽废物合成的聚羟基丁酸酯(PHB)产量最大,分别达细胞内含量的70.1%、16.0%和43.3%.A.latus适应食品废物开始细胞生长和PHAs合成的延迟短,在缺氮阶段合成PHB的产量、产率高.微好氧时,从芝麻油提取出的S.epidermidis可以合成分子量超过1×106的PHB.活性污泥可利用豆类废物合成聚羟基丁酸-羟基戊酸酯(PHBV)共聚物,其中羟基戊酸比例(HV%)占21%.多数食品废物适合合成具有不同物化性质的PHAs.PHAs产物的组分及物化性质受微生物种类、底物类型、发酵条件的影响.     

基于RS和GIS的赤水河流域植被覆盖度与各地形因子的相关强度研究

以赤水河流域为研究区域,综合运用遥感和GIS技术,用TM遥感影像反演植被覆盖度,用数字高程模型(DEM)提取地形因子并进行子流域的划分与构建;首先借助空间叠加分析,研究了区内植被覆盖度分别随高程、坡度及坡向变化的规律;然后从数理统计的角度分析区内不同植被覆盖度与地形等级因子的相关性,并就相关强度进行排序。研究表明:1、在赤水河流域,中度以上植被覆盖度与坡度、高程与之间,并不是单一的正比关系,其随坡度和高程的增加而先增加后减小,存在着临界坡度区间和临界高程区间。2、不同植被覆盖度下各地形因子的影响程度明显不同。对各级植被覆盖,坡度和坡向对其的影响都明显高于高程;中度植被覆盖受坡向影响较为显著,但随着植被覆盖度的增高坡度的影响越来越显著。该研究对喀斯特区域生态环境的评价和改良具有重要参考价值,同时也为喀斯特地区的植被保护和石漠化防治提供决策依据。     

基于GIS和RUSLE模型的山地环境水土流失空间特征定量分析——以四川泸定县为例

本文以地处川西高原生态环境脆弱区的泸定县为研究区域,利用GIS技术和水土流失修正方程(RUSLE)相结合的方法定量计算研究区的土壤侵蚀量,根据水土流失强度分级标准,生成水土流失强度分布图。运用GIS空间分析和数理统计方法,分析水土流失在地理空间上的分布特征,揭示区内水土流失地理空间分异规律。研究结果表明:(1)坡度是引起水土流失的重要因子,水土流失主要分布在坡度>15°的区域,且易于发生极强度和剧烈水土流失。(2)水土流失垂直分带特征明显,海拔1000~1700 m的河谷地区和海拔大于3500 m的山地易于发生水土流失,海拔1700~3500 m地区由于林地分布广泛,水土流失分布面积小。(3)水土流失主要发生在人类负向干扰活动比较强烈的旱地、园地、灌木林地、其他林地和裸地,其面积达到区内水土流失总面积的92.73%。     

氧化还原电位对活性污泥合成聚3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯组分的影响

分析了低DO下,乙酸钠、丙酸钠或葡萄糖作碳源,不同氧化还原电位(ORP)对活性污泥合成聚3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯(PHBV)的组分和产量的影响.结果显示,ORP从-30mV(厌氧)增加到 100mV(好氧),PHBV共聚物的产量增加,PHBV共聚物中3-羟基戊酸(HV)单体的摩尔分数降低,细胞生长量和碳源利用量增加;乙酸钠作单一碳源,ORP为-30mV时,PHBV共聚物中HV摩尔分数达到21.0%,ORP为 30mV时,PHBV共聚物在细胞内的质量分数达到35.0%.因此,DO是影响活性污泥合成PHBV共聚物的产量以及PHBV共聚物中HV摩尔分数的重要影响因素.     

基于遥感和GIS的赤水河水质对流域土地利用的响应研究

利用2009年TM影像和11个断面的水质监测数据,同时在缓冲区和子流域尺度上,分析了赤水河流域内土地利用方式与水质指标（溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮）之间的相关关系,并建立水质对土地利用结构的空间响应模型。由相关性分析得：从缓冲区尺度到子流域尺度,建设用地与氨氮的相关性由显著正相关变为高度正相关,相关系数达到0836;与高锰酸盐指数的相关性则由普通正相关变为显著正相关,相关系数为0776。耕地与高锰酸盐指数的相关性由显著正相关增加为高度正相关,相关系数达到0913;与氨氮的相关系数也增加到0782;而耕地与溶解氧则由缓冲区尺度的一般负相关变为子流域尺度的显著负相关,相关系数达0609。在缓冲区尺度上,林地与氨氮、高锰酸盐指数呈负相关,相关程度总体上随着缓冲半径的增大而增大;而当研究尺度为依自然属性划分的子流域时,林地与氨氮呈现出显著负相关,相关系数达到0673;与高锰酸盐指数呈现出高度负相关,相关系数达到0822;且在子流域尺度上林地对溶解氧的“汇”的作用才充分表现出来,相关系数达0718。研究结果表明：赤水河流域土地利用方式对水质有重要影响。赤水河流域内的城镇建设用地和耕地对流域水质有着严重的负面影响,承载在其上的城市生活、工业污水和农业面源污染(种养殖)是河流水质污染的重要污染源。林地对流域的水质污染有重要的缓解作用。总体上,各水质参数与土地利用类型间的相关性在子流域和缓冲区两种尺度下表现出一致的规律,但这种相关性在子流域尺度下表现的更为显著。研究成果可为赤水河流域的水污染防治、土地利用方式优化提供科学依据,并为同类研究提供借鉴     

2000～2017年贵州省植被覆盖时空变化特征及其对气候变化的响应

利用MODIS/NDVI数据、近18年来贵州省气象站点数据，辅以时间序列、变化趋势和空间动态变化分析等方法，研究贵州省植被覆盖的时空变化特征；探讨植被覆盖变化对气象因子在地域、变化速率和变化方向方面的时空响应规律。研究结果显示：（1）2000~2017年贵州省植被覆盖呈现显著增加的趋势，增速为0.004/a，夏季NDVI值最高，冬季增加趋势最大；空间上，贵州省植被覆盖格局呈现"南高北低、东高西低"的空间分布特征。在变化趋势上，贵州省植被覆盖呈改善和退化趋势的面积分别占贵州省总面积的94.97%和5.03%。（2）2000~2017年，贵州省气候变化特征是降雨量在年内分布不均，且主要分布在5月至8月；温度在各个季节变化趋势不明显，但是总体呈上升的趋势。气温和降水变化趋势大于零的面积分别占贵州省总面积的98.4%和60.46%，说明在全球暖湿化的大背景下，贵州省大部分地区亦呈温度升高、降水增加的态势。（3）贵州省NDVI与气温的相关性大于降水，但其对降水的滞后性却高于气温。其中，秋季植被受降水影响滞后性最强，其次是夏季。（4）不同气候要素对贵州省植被生长影响具有空间差异性，98.4%的地区NDVI与同期温度均达到正相关水平；NDVI与同期降水并未表现出良好的相关性，但82.63%的地区植被与前一年降水呈正相关水平。植被与降水呈负相关的地区，建设用地、裸地占更大比率，且人类活动在植被变化中的作用不容忽视。