环境因子对小球藻生长及其CO2固定的影响

通过测定不同SO2、NO以及不同烟尘浓度条件下,小球藻ZY-1的生长速率及其对CO2的固定速率,研究烟气中NO和SO2及烟尘等环境因子对小球藻ZY-1的生长及其CO2固定效果的影响.研究结果表明,烟气中的SO2是以增加培养液中的SO24-浓度及降低pH值的形式来影响ZY-1的生长及其对CO2的固定的.当SO2体积浓度大于50×10-6时,需要进行烟气脱硫或控制培养液pH值变化来消除其影响;烟气中NO的体积浓度不高于300×10-6时,不影响ZY-1的生长及其对CO2的固定,可作为氮源供ZY-1生长用;对经过一般除尘处理的烟气,在利用小球藻ZY-1固定CO2时可不考虑溶解性烟尘的影响.研究结果证明利用小球藻ZY-1固定烟气中的CO2是可行的.     

骨炭修复重金属污染土壤和降低基因毒性的研究

采用分级提取的方法研究了施加骨炭对污染土壤重金属的固定效果,结果表明,土壤施加10 mg·kg^-1骨炭后水溶态、交换态、碳酸盐结合态和铁锰氧化物结合态Pb的浓度都显著下降;而加入骨炭后土壤有机结合态Pb的浓度显著上升,表明骨炭可以吸附、固定土壤中的Pb,改变Pb的化学形态,降低Pb的生物可利用性.加入骨炭后土壤中水溶态和交换态Cd的浓度都显著下降,残渣态Cd的浓度明显上升.骨炭处理对土壤中Cu化学形态的影响和Pb相似,表明骨炭可以吸附固定土壤中的Cu.骨炭处理对Zn也有一定的固定效果,降低了土壤中水溶态的Zn.采用植物彗星实验研究了施加骨炭对土壤基因毒性的影响,表明加入骨炭后减轻了污染土壤对洋葱根尖细胞的DNA的损伤,降低了土壤污染对植物的基因毒性.生物评价和化学评价的结果均表明骨炭是重金属污染土壤的有效修复剂,能有效降低污染土壤中重金属的生物有效性和对植物的毒性.     

纳米助燃固硫添加剂的催化作用机理

溶胶.凝胶法制备的纳米TiO2作为CaO固硫添加剂,用热分析法对纳米TiO2催化煤燃烧以及催化CaO固硫的过程进行了实验研究.对燃烧后煤灰的孔径分布进行了分析.采用未反应收缩核模型对固硫反应的动力学过程进行表征.研究结果表明,纳米TiO2与CaO共同作用条件下对煤燃烧有明显的促进作用,即燃烧反应活化能E下降,同时纳米TiO2还能增大燃烧后煤灰的孔径,提高固硫率.氧气的存在抑制氧化钙的固硫转化率,纳米TiO2可以消弱氧气的抑制作用.对固硫反应的影响表现为在反应后期(即产物层扩散控制阶段),与固硫转化率和孔径分布的实验结果非常吻合;讨论了纳米TiO2催化燃烧催化固硫的机理,纳米TiO2导致碳晶格的扭曲,增加表面活性部位,加快氧气的吸附速度,使添加剂周围燃烧速度加快,煤灰孔隙增大从而强化燃烧,促进SO2转化成SO3的本征反应,促进二氧化硫向氧化钙内部的扩散从而提高CaO的固硫效果.     

Iron and lead ion adsorption by microbial flocculants in synthetic wastewater and their related carbonate formation

Although microbial treatments of heavy metal ions in wastewater have been studied, the removal of these metals through incorporation into carbonate minerals has rarely been reported. To investigate the removal of Fe^3＋ and Pb^2＋, two representative metals in wastewater, through the precipitation of carbonate minerals by a microbial flocculant （MBF） produced by Bacillus mucilaginosus. MBF was added to synthetic wastewater containing different Fe^3＋ and Pb^2＋ concentrations, and the extent of flocculation was analyzed. CO2 was bubbled into the mixture of MBF and Fe^3＋/Pb^2＋ to initiate the reaction. The solid substrates were analyzed via X-ray diffraction, transmission electron microscopy and energy dispersive spectroscopy. The results showed that the removal efficiency decreased and the MBF adsorption capacity for metals increased with increasing heavy metal concentration. In the system containing MBF, metals （Fe^3＋ and Pb^2＋）, and CO2, the concentrated metals adsorbed onto the MBF combined with the dissolved CO2, resulting in oversaturation of metal carbonate minerals to form iron carbonate and lead carbonates. These results may be used in designing a method in which microbes can be utilized to combine CO2 with wastewater heavy metals to form carbonates, with the aim of mitigating environmental problems.     

宝钢厂区植被碳储量及其固碳效益评价

以著名钢铁企业上海宝钢为例,基于厂区植被调查、航片数字化解释、优势种生物量测定及模型建立,对宝钢厂区植被碳储量和固碳能力进行估算,并通过碳税法对其固碳效益进行评价,以期为城市工业区绿地群落配置和绿化树种选择、企业绿化建设的费用效益分析提供更为科学的依据。结果表明:宝钢厂区植被总碳储量为3992.99～4736.17 t,固碳效益为13507.33～16185.85万元;平均碳密度为45.82～53.27 t/hm2,固碳能力为5.91～6.87t/(hm2.a),高于上海城市森林平均值,但小于中国森林平均值,一定程度上受平均胸径、郁闭度及群落密度等因素影响。厂区在进行绿化建设时,应考虑选择防污且固碳能力强的植物,构建防污固碳兼有型群落,发挥植被的多元功能。     

固定化改性蒙脱土对苯酚吸附性能的研究

利用十六烷基三甲基溴化铵对天然蒙脱土进行改性,并用聚乙烯醇对改性蒙脱土进行固定化处理,然后进行柱状吸附和振荡条件的吸附试验。研究结果表明,HDTMA改性蒙脱土固定化后能有效吸附苯酚,不同环境条件对苯酚的柱状吸附能力产生不同的影响。在pH4~8的范围内,固定化改性蒙脱土对苯酚的吸附效果无显著性差异,pH在10以上,其吸附能力明显下降;温度对吸附效果影响不大;进水苯酚浓度越高,改性蒙脱土对苯酚的吸附量越大,但出水苯酚浓度也高;苯酚的流速越小,吸附容量越高,吸附效果越好。     

The representation of cyanobacteria life cycle processes in aquatic ecosystem models

Two simplified versions of a numerical life cycle model for diazotrophic cyanobacteria (of the order Nostocales) are developed and evaluated. Both consider two-life cycle stages, one growing, nitrogen-fixing stage and one stage that combines the resting, germinating and vegetative stages. The versions differ in the vertical resolution of the non-diazotrophic stage: version 1 collects the biomass in one layer at the bottom, version 2 considers sinking and rising of biomass explicitly. The results of the two versions are compared with a complex cyanobacteria life cycle model which describes four different life cycle stages each with two internal quotas for energy and nitrogen. The two simplified approaches show a good agreement with respect to the main characteristics of cyanobacteria dynamics (timing and duration of blooms, magnitude of nitrogen fixation, interannual variability). Our model study shows that both simplified approaches are suitable to be implemented into three-dimensional coastal or lake models.     

特长隧道环境下驾驶人注视转移特性研究

为了研究不同经验驾驶人在高速公路特长隧道环境下的注视转移特性,在高速公路特长隧道中开展实车实验,利用 iView X HED型眼动仪采集了32名不同经验驾驶人的眼动数据。运用动态聚类方法,对驾驶人注视区域进行划分,分析了职业与非职业驾驶员在高速公路隧道不同段与普通路段的注视转移规律与注意力分配特性。结果表明:相较于非职业驾驶人,职业驾驶员具有较强的注视前瞻性,且在隧道的不同段主要注视的区域因行车环境不同变化较小;驾驶人对同一目标需要重复注视才能提取足够的信息,且当行车环境复杂度增加或驾驶员驾驶经验不足时,重复注视概率增加;驾驶人在不同路段行车时,主要通过注视中间区域获取信息;行车环境与驾驶经验对驾驶人在中间近处、左侧区域及内后视镜区域的注视平稳分布存在显著的交互作用。     

基于宏基因组技术获得的对厌氧氨氧化菌代谢的新理解

厌氧氨氧化菌(Anaerobic ammonium oxidation bacteria,AAOB)是化能自养菌,由于其生理代谢的奇异性、细胞结构的特殊性以及对氮素循环的重要性,已成为环境工程、微生物以及海洋生物学等领域的研究热点.然而,AAOB未能实现纯培养的现状已成为AAOB代谢途径研究的巨大障碍.近年来兴起的宏基因组技术(Metagenomics)为AAOB代谢途径的研究提供了新手段.采用宏基因组技术,可直接研究微生物群体中某特定微生物基因组的结构与功能,摆脱了传统微生物学研究对纯培养的依赖,使未培养微生物的认识和开发成为可能.本文首先简述获取AAOB宏基因组信息的过程,然后通过比较由传统代谢研究方法和宏基因组技术获得的AAOB代谢途径的研究成果,论述基于宏基因组技术获得的对AAOB代谢的新理解,得出以下结果和结论:1)AAOB的碳素固定途径为乙酰辅酶A途径,碳素固定的还原力来自NADH或者QH2;2)AAOB氮素转化的重要中间产物是NO,而非NH2OH,并提出了以NO为核心的AAOB代谢的改进模型;3)AAOB的ATP合成途径为氧化磷酸化,推测的电子传递途径为N2H4—QH2—细胞色素bc1复合体;细胞色素bc1复合体再将电子用于NO2-还原和N2H4合成.AAOB的宏基因组技术使AAOB代谢途径的研究更具方向性.随着分子生物学理论和技术的不断发展,宏基因组学的升级技术(如宏转录组学、宏蛋白质组学)将为AAOB代谢途径的研究提供新的方法与平台.图3表1参51     

固定CO2氢细菌的筛选及其培养条件优化

从土壤中分离筛选到一株高效固定CO2 的氢氧化细菌—专性化能自养菌BHA 15 ,在最佳培养条件下(培养基 ρ/gL-1:NH4 Cl 4.0 ,Na2 HPO4 ·12H2 O 0 .75 ,KH2 PO4 0 .5 ,MgSO4 ·7H2 O 0 .3;V(H2 )∶V(O2 )∶V(CO2 ) =3 .5∶1∶1;pH =7;最适生长温度θ =30℃ ) ,密闭摇瓶中恒温 (30℃ )培养 40h后 ,菌体浓度 ρ(DW)达 1.6mg/mL ,菌体蛋白含量 71.8% .图 7表 2参 12