石墨烯薄膜原子氧剥蚀行为及电阻特性

目的研究石墨烯薄膜在原子氧空间环境的适应性,为其在航天器上应用提供参考。方法采用刮涂法制备石墨烯薄膜,将石墨烯薄膜材料及石墨烯电阻传感器置于微波源原子氧设备内开展原子氧试验,原子氧剂量分别为3.0×10^20 atoms/cm2和7.5×10^20 atoms/cm^2,研究薄膜表面形貌、结构、成分及电阻性能的变化。结果采用刮涂法可制备氧含量较低的石墨烯薄膜,原子氧剂量为7.5×10^20 atoms/cm^2情况下,石墨烯薄膜的厚度损失为5.3μm,原子氧反应率为7.14×10^-25 atoms/cm^3。原子氧作用后,石墨烯薄膜中碳原子无序程度增大,C—O、—COOH官能团含量降低,C=O官能团含量增加。石墨烯电阻传感器的R0/R比值随原子氧剂量增加线性降低,0.8μm厚度薄膜可探测最大原子氧剂量为5×10^19 atoms/cm^2,增加薄膜厚度有望提高传感器的使用寿命。结论得到了石墨烯薄膜厚度损失、原子氧反应率、微观结构及电阻特性的变化规律,可为石墨烯薄膜的空间应用提供技术支撑。     

Identification of rice cultivars with low brown rice mixed cadmium and lead contents and their interactions with the micronutrients iron, zinc, nickel and manganese

Paddy fields in mining areas are usually co-contaminated by a cocktail of mixed toxic heavy metals (e.g., Cd and Pb in Pb/Zn mines). However, previous studies on rice cultivars screened for effective metal exclusion have mostly focused on individual metals, and have been conducted under pot-trial or hydroponic solution conditions. This study identified rice cultivars with both low Cd and Pb accumulation under Cd-and Pb-contaminated field conditions, and the interactions of the toxic elements Cd and Pb with the micronutrient elements Fe, Zn, Mn and Ni were also studied. Among 32 rice cultivars tested, there were significant differences in Cd (0.06-0.59 mg/kg) and Pb (0.25-3.15 mg/kg) levels in their brown rice, and similar results were also found for the micronutrient elements. Significant decreases in concentrations of Fe and Mn were detected with increasing Cd concentrations and a significant elevation in Fe, Mn and Ni with increasing Pb concentrations. A similar result was also shown by Cd and Ni. Three cultivars were identified with a combination of low brown rice Cd and Pb, high micronutrient and grain yield (Wufengyou 2168, Tianyou 196 and Guinongzhan). Present results suggest that it is possible to breed rice cultivars with low mixed toxic element (Cd, Pb) and high micronutrient contents along with high grain yields, thus ensuring food safety and quality.     

基于区域产量法测算的福建省农业生态足迹

为了使生态足迹模型能更好地反映区域实际,文章对生态足迹模型中的计算项目做了较大改进。首次计算了肉类的耕地生态足迹和人畜排泄物污染生态足迹。新建了纳污土地、CO2吸收林地、水资源地三种生态足迹类型以强调农业污染的严重性和土地、林地的多重生态功能;将化石能源地并入CO2吸收林地;剔除牧草地类型,将肉类耗粮生态足迹并入耕地类型;将污染源从化石燃料扩展到人畜排泄物、化肥、农药领域,计算了CO2、N、P和农药等污染物的生态足迹。用福建省最近5 a的平均产量测算了2007年福建农业生态足迹,包括农业投入品生态足迹、农业劳动力消费生态足迹和农业污染物排放生态足迹三部分,然后与生态承载力分类比较以测度农业生产的生态占用情况。测算结果表明,2007年福建省农业生态足迹中,林地、水域、建成地、纳污土地占有实际生态承载力的比例较低,分别为1.4%、1.2%、13.4%和24.6%;而耕地占生态承载力的比例达到了94.2%;水资源地是实际生态承载力的2.2倍,出现了严重的生态赤字。最后提出相应的建议。     

萃取-反萃法综合回收磷矿浮选尾矿中磷和镁

针对某磷矿浮选尾矿的资源特点,将其作为高镁低品位磷矿进行处理,用萃取-反萃法分离酸浸液中的镁和磷。选择正丁醇作为萃取剂,在磷酸浓度为30%、萃取相比为1:1,温度为常温,萃取时间为5min的均衡搅拌条件下,五氧化二磷萃取率可达68%以上;用水作为反萃剂,在其加入量为反萃前有机相体积的30%,反萃时间为3min,常温条件下进行反萃,反萃率可达90%以上。该研究为综合回收磷矿浮选尾矿提供了基础性资料,     

煤矸石作无土栽培基质的可行性研究

煤矸石是我国煤炭工业主要的废弃物之一,一方面占用大量农田和土地,另一方面也成为固、液和气三害俱全的污染源,造成了一系列生态环境问题。为了加强对煤矸石利用以使其资源化,试验在分析煤矸石的理化性质的基础上,采用复合脱硫剂对煤矸石进行脱硫处理,探讨了脱硫煤矸石基质对小白菜的生长、产量和品质的影响。结果表明:煤矸石的容重小、孔隙度大、气水比适中,无重金属污染。当加入复合脱硫剂处理时,其对全硫和有效硫的脱除率分别为86.12%和89.16%。脱硫煤矸石基质栽培小白菜产量、维生素C和可溶性糖含量分别为4.51kg/m2、45.76mg/100g、60.2mg/kg,均高于土壤栽培,分别为土壤栽培的1.11、1.24、1.23倍,与炉渣栽培相接近,NO3-含量却低于土壤。     

紫外光降解反应器去除氯苯气体模型的建立与应用

从光化学反应过程出发,基于线性光源球面辐射能量分布（LSSE）,以反应器内部空间的辐射能吸收密度、空塔停留时间、进口浓度等为主要参数,建立了气相环境中紫外光化学反应器去除氯苯的数学模型.结果表明,建立的模型能很好地模拟和预测紫外光化学反应器对氯苯气体的去除性能.氯苯气体的紫外光化学反应表现出一级反应动力学的特征.该模型包含了紫外光降解反应器设计的主要参数,同时被用于预测了反应器在不同进口浓度和不同空塔停留时间条件下的出口氯苯浓度,进而获得不同进口浓度达标排放所需要的最小空塔停留时间,为气相污染物的紫外光降解反应器的设计与运行提供了重要的理论指导.     

Fe2+浓度对生物产氢动力学的影响

研究了Fe²⁺在0～1 500 mg/L 范围内对混合细菌发酵产氢动力学的影响.结果表明,以葡萄糖为底物,在35℃ 和初始pH为7.0时,当Fe²⁺浓度为0～300 mg/L 时,混合细菌发酵葡萄糖的最大累积产氢量和平均产氢速率都随着Fe²⁺浓度的增加而增加;当Fe²⁺浓度为300 mg/L 时,最大累积产氢量和平均产氢速率最高,分别为302.3 mL和30.0 mL/h .当Fe²⁺浓度为0～350 mg/L 时,比产氢率随着Fe²⁺浓度的增加而增加,当Fe²⁺浓度为350 mg/L 时,最大比产氢率为311.2 mL/g .修正的Logistic模型能很好地描述累积产氢量随时间的变化规律.修正的Han-Levenspiel模型能很好地描述Fe²⁺浓度对平均产氢速率的影响.     

春季太湖光量子产额空间分布的特征分析

基于2009年4月28日、5月4日、5月5日及5月6日在太湖梅梁湾的栈桥头、直湖港的河口区、太湖中心及胥口湾中心测定的初级生产力及水下光场数据,计算了各测点的藻类光量子产额和P-I曲线,并分析了其空间差异的特征.太湖栈桥头的P-I曲线呈现出明显的光抑制现象;在胥口湾中心和直湖港河口,P-I曲线呈现出弱的光抑制现象;而在太湖中心区域,P-I曲线只达到了光饱和状态,并未出现光抑制现象.单位叶绿素a的最大光量子产额的大小顺序为太湖中心区域、梅梁湾的栈桥头、直湖港的河口区及胥口湾的湖心区.     

污泥预处理强化厌氧水解与产甲烷实验研究

污泥传统厌氧消化因水解瓶颈而导致有机物转化甲烷产率低下.选择适当工况对污泥实施预处理可同时实现对污泥中木质纤维素破稳和污泥微生物细胞破壁,从而释放出较多溶解性COD(SCOD),使有机物水解变得容易进行,最终导致甲烷产率大幅提高.本研究通过热水解(T=150℃,t=30 min)、超声波(P =500 W,t=2 h)、碱解(pH =13,t=2h)和酸解(pH =2,t=2 h)等4种预处理方式对原污泥实施最优工况预处理,分别获得了50.9％、39.1％、31.0％和22.4％的COD溶出率.对预处理后污泥进行传统条件下(SRT =20 d)厌氧消化,分别获得了53.6％、40％、26.8％和24％的甲烷产率(mL/g VSS)增量.同时,预处理后污泥中木质纤维素类物质降解率亦大大增加.缩短SRT(10 d)会导致传统厌氧消化甲烷产率急剧减少,但是,污泥预处理却非常有利于甲烷产率的提高,因此可通过外在预处理方式来逾越内在厌氧水解的瓶颈.     

太湖春季和秋季蓝藻光合作用活性研究

采用Phyto-PAM浮游植物分析仪测定太湖蓝藻光合作用活性的时空间分布.结果表明,太湖蓝藻光合活性具有显著的时空差异:春季蓝藻的最大光量子产量F_v/F_m (可变荧光和最大荧光之比)和实际光量子产量F_v'/F_m'分别在0.35~0.49和0.16~0.29之间,秋季蓝藻分别在 0.33~0.53和0.21~0.43之间,太湖秋季蓝藻的最大光合作用能力和实际光合作用能力大于春季蓝藻.春季和秋季蓝藻的非光化学淬灭NPQ(non-photochemical quenching)分别在0.012~0.17和0.035~0.26之间,秋季蓝藻的NPQ高于春季蓝藻,说明秋季蓝藻的自我保护能力高于春季蓝藻.快速光响应曲线(Rapid light curve, RLC)的特征参数表明春季蓝藻的光能利用效率、最大电子传递速率和光饱和强度点高于秋季蓝藻;从空间分布来看,蓝藻的最大光合作用能力、实际光合作用能力和光合作用效率在营养水平低和有水草分布的湖区相对较低,富营养化水平高的湖区则相对较高.因此,降低太湖营养盐浓度,恢复水生植物,能够抑制蓝藻的光合作用活性和生长,从而降低蓝藻水华强度.