碱处理对互花米草理化特性的影响研究

研究了5%的NaOH溶液固态处理互花米草后,互花米草的物质结构、物质组成以及水浸提液理化特性的变化.结果表明,经5%的NaOH溶液处理48h后,互花米草的木质纤维结构受到破坏,木质素大分子被碎片化,一些含氮的有机物和碳水化合物受到破坏,导致互花米草水浸提液的COD、TN和有机氮含量大幅增加,分别增加了333.90%、45.26%和25.83倍.对纤维素含量和纤维素结晶度的影响不大,但纤维素的结晶区可能发生了一定的重结晶.半纤维素受到较大程度的破坏,半纤维素含量大幅降低了27.65%,产生了一些羧基类物质.碱处理后,木质素的包裹作用被去除,互花米草的生物降解性能提高.     

鸡粪与互花米草沼渣混合发酵产甲烷的研究

在中温(35℃±1℃)条件下,采用批式发酵方式,进行了鸡粪与互花米草沼渣不同混合比例的厌氧发酵实验.实验设置鸡粪∶互花米草沼渣干物质(TS)比分别为5∶0(T1)、4∶1(T2)、3∶2(T3)、2∶3(T4)、1∶4(T5)和0∶5(T6)共6个处理.结果表明,经中温干发酵后的互花米草沼渣仍具有一定的厌氧产沼气能力,TS产气量为107.25 mL.g-1,甲烷含量为76.92%,厌氧微生物对互花米草沼渣纤维素的结晶区有一定的破坏作用,厌氧发酵后纤维素的相对结晶度指数CrI下降了5.55%;将鸡粪与互花米草沼渣混合发酵,明显提高了原料的厌氧产气性能,T2的产气效果最好,T1、T3～T6的累积产气量分别为T2的61.31%、62.09%、52.15%、39.74%和31.67%;鸡粪与互花米草沼渣混合发酵的产酸类型为混合型发酵,发酵过程中未出现酸化现象;混合发酵对破坏互花米草沼渣纤维素的结晶区有利,促进效果在1.13%～21.61%.     

互花米草厌氧消化产沼气的实验研究

为探索入侵物种互花米草厌氧生物处理的可行性,研究了互花米草中温批式厌氧发酵的产气特性和物质转化过程.结果表明,互花米草的产气率随VS负荷的增加呈现先增加后降低的趋势,当VS浓度为6.0%时,产气效果最好,产气量为294.84mL/g VS.发酵过程中,有机酸先增加后降低,pH值与有机酸呈极显著的负相关(R=-0.97508),该发酵过程为丁酸型发酵.互花米草中的维管束、薄壁细胞以及纹孔,有利于其进行厌氧生物处理, 发酵后的互花米草外观变得毛糙,出现了很多丝状物,维管束结构破坏严重,皮层和薄壁细胞不易被厌氧微生物破坏.FTIR和XRD结果显示,厌氧微生物不但利用互花米草中的易分解有机物,对纤维素的结晶区也有一定的破坏,发酵后的互花米草木质素相对含量增加.     

碱处理对秸秆厌氧消化的影响

为减少秸秆碱处理的碱用量,提高秸秆的产气量,从产气量、XRD和FTIR等角度对碱预处理与后处理进行了初步比较,并对碱处理前后秸秆浸提液的理化性质以及秸秆的物质结构变化进行了分析.结果表明,秸秆经5%NaOH处理48 h后,细胞中的有机物大量溶出,COD、TN、NO 3--N和NH 4+-N分别从2 311.11、175.40、5.02和117.82 mg/L增至10 488.89、417.84、248.64和141.44 mg/L,表明碱处理不仅破坏木质纤维结构,还破坏核酸、氨基酸等含氮物的结构,将其中的氮以NO 3--N和NH 4+-N的形式释放出来;碱处理破坏了秸秆木质素结构,木质素含量降低,但纤维素的相对结晶度增加,从0.592 3增加到0.662 2.厌氧消化的结果显示,秸秆预处理与后处理的产气能力相当,单位TS产气量分别为382.32 mL/g和375.84 mL/g,较对照分别提高了28.13%和25.96%,但后处理的碱用量仅为预处理的50%;厌氧发酵后对照中的木质素含量增加,而预处理和后处理均降低,后处理对木质素的破坏效果更好;厌氧微生物可破坏纤维素的结晶区,后处理对纤维素结晶区和无定形区的破坏均强于预处理.     

NaOH处理对互花米草高温干式厌氧发酵的影响

为了解NaOH处理对互花米草厌氧发酵的影响,在高温（55℃±1℃）和互花米草初始干物质含量为20％条件下,考察了NaOH处理对互花米草厌氧发酵产气特性、物质结构和组成以及发酵后互花米草水浸提液理化特性的影响．结果表明,互花米草经5％NaOH处理后,产气受到明显的抑制,累积产气量仅为CK的76．68％;碱处理配合水洗可有...     

NaOH处理对互花米草深度气化利用的影响

在实验室条件下,考察了NaOH固相处理用于互花米草中温干式发酵以及一次发酵后沼渣二次发酵的预处理方式的可行性,从产气特性、物质转化等角度进行了系统的分析.结果表明,NaOH处理对互花米草中温干式发酵产气未表现出促进作用,干物质（TS）产气量为358.94 mL/g,仅为CK的92.42%,但甲烷平均含量提高了1.84%...     

蚯蚓对菇渣中纤维素和木质素生物转化的研究

为了探索农业废弃香菇菇渣"减量化、无害化、资源化"循环化利用的有效途径.本实验按照不同碳氮比设置菇渣混合基质,接种蚯蚓(Eisenia foetida)对其进行生物转化.实验培养56 d,每14 d取样,分别测定了总氮、总有机碳、木质素和纤维素含量,脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶活性变化情况,以及菇渣生物转化前后的结构变化情况(扫描电子显微镜SEM)和生物转化产物浸提液的发芽率等指标.结果显示:在蚯蚓生物转化过程中,各处理组总氮、总有机碳和木质纤维素含量与处理前相比均有不同程度的降低,其中,碳氮比为25的处理组纤维素和木质素的降解率最高,分别为50.06%和77.01%;各个处理组中脲酶、蔗糖酶、纤维素酶和多酚氧化酶活性呈不同程度的变化趋势,其中,碳氮比为25的处理组纤维素酶活性增加最多,增加了81.25%;扫描电镜结果显示,蚯蚓生物转化可以将菌渣碎片化;另外,蚯蚓堆肥产物浸提液可以提高黑麦草发芽率.综上,推测碳氮比为25的蚯蚓生物转化体系更有利于菇渣基质处理.     

互花米草入侵对河口湿地铁还原菌群落结构及多样性影响

互花米草是河口湿地典型的入侵物种,为了探究互花米草入侵对河口湿地铁还原菌群落结构及多样性影响,以闽江口秋茄湿地、闽江口芦苇湿地和漳江口白骨壤湿地3个典型的湿地为研究对象,分别对互花米草入侵前后土壤铁还原菌群落进行测定与分析.结果表明：①互花米草入侵使白骨壤湿地和芦苇湿地土壤铁还原菌多样性升高,使秋茄湿地铁还原菌多样性降低;②互花米草入侵白骨壤湿地后拟杆菌门（Bacteroidetes）相对丰度显著降低,变形菌门（Proteobacteria）铁还原菌的相对丰度显著提高（p<0.05）;③互花米草入侵使湿地土壤铁还原菌的优势菌属发生演替.互花米草入侵后,秋茄湿地中优势菌属除硫单胞菌（Desulfuromonas）的丰度显著降低成为非优势菌属,而厌氧粘细菌（Anaeromyxobacter）的丰度显著提高成为第三优势菌属;白骨壤湿地中互花米草入侵后拟杆菌属（Bacteroides）的丰度显著降低成为非优势菌属;④环境因子及碳组分影响湿地土壤铁还原菌的相对丰度,Geobacter的相对丰度与可溶性有机碳、土壤微生物量碳均呈显著负相关（p<0.01）,Halothiobacillus的相对丰度与土壤总有机碳（SOC）呈显著正相关（p<0.05）,与土壤微生物量碳（MBC）呈显著负相关（p<0.05）.研究结果可为治理互花米草过程中微生物多样性的恢复提供科学依据.     

基于湿解技术处理木质纤维类废物的研究

运用木质纤维素固体基质半纤维素、纤维素和木质素定量分析程序等分析检测了不同湿解工况下草坪草和杂草主要组分的化学变化。结果表明,在湿解过程中草坪草和杂草中半纤维素、纤维素的相对含量呈减少趋势;木质素类物质经过衍生和小分子缩合后,其相对含量呈增加趋势;湿解最终产物呈弱酸性,可以用来改良碱性土壤。经过湿解处理的有机物料有机质含量丰富并含有大量腐殖酸,随湿解温度升高,腐殖化程度增加。在湿解过程中有机物料的主要化学组分同时受到热、湿、水解等各种作用,最终形成腐殖质。     

沼渣堆肥中Cu和Zn形态与有机官能团特征

以猪粪沼渣和水稻秸秆为原料,采用BCR提取法和同步辐射红外显微成像法研究了沼渣堆肥过程中Cu和Zn形态的变化和有机官能团的原位分布特征.研究发现,沼渣堆肥后Cu和Zn含量分别增加28%和38%.同时,可交换态Cu和Zn比例明显降低,而残渣态Cu和Zn比例普遍升高.同步辐射红外显微成像结果显示,与猪粪沼渣原料相比,堆肥后的沼渣在3400cm^-1处吸收峰强度显著降低,而在1430cm^-1处吸收峰强度明显增加,表明堆肥过程中多糖类物质发生了降解进而形成了芳香类物质.综上,同步辐射红外显微成像技术有望成为表征有机物演变规律及解释重金属形态转化的一个新手段.     

牛粪对互花米草混合厌氧消化过程的影响研究

以互花米草和牛粪为原料,采用中温（35℃）批式发酵的方式,考察了添加牛粪对互花米草厌氧消化过程的影响.结果表明,互花米草单独发酵时,单位VS产气量为222.61 mL/g,发酵过程出现酸化现象,pH最低为5.60;添加牛粪改善了厌氧微生物的生存环境,提高了系统的缓冲能力,发酵过程未出现酸化现象,pH经短暂下降后很快恢复到7.2～7.5,累积产气量提高了38.83%,互花米草单位VS产气量为309.05 mL/g.混合发酵对消化液中有机酸产量影响不大,但有机酸高峰提前5d出现.FTIR表明,混合发酵促进了微生物对互花米草中易分解有机物的利用.发酵前、后和混合发酵互花米草的结晶度指数cri分别为0.617 6、　0.620 0和0.615 4.     

长江口盐沼带湿地生态演替过程中甲烷排放研究

甲烷(CH4)作为河口湿地碳循环的重要中间产物,是大气中仅次于二氧化碳(CO2)的第二大温室气体,其排放清单对于全球气候变暖趋势的预测具有重要意义.因此,本研究采用静态箱-气相色谱技术,针对长江口盐沼带湿地CH4的排放通量展开了为期2年、每月1次的现场观测.研究结果表明,长江口盐沼带湿地持续表现为大气CH4的净排放源,其中,2011年在海三棱藨草覆盖情况下,全年CH4平均排放通量达到了1.00 mg·m-2·h-1,2012年互花米草大规模入侵后,海三棱藨草生物量显著减小,全年CH4排放通量减小为0.55 mg·m-2·h-1.Pearson相关性分析表明,沉积物有机碳含量、光合有效辐射及含水率等均不是影响长江口盐沼带湿地CH4排放的重要环境因子.在2011年,海三棱藨草生物量(p=0.001,r=0.928)、气温(p0.01,r=0.432)均与CH4排放通量呈现显著正相关,全年CH4最大排放通量出现在生物量最大的夏季8月份;2012年随着互花米草的入侵,CH4排放通量在5月份达到了最大值,自5月份之后逐渐减小,互花米草的入侵使长江口中潮滩盐沼带湿地CH4排放通量整体呈现出了下降的趋势.     

福建罗源湾潮间带沉积物重金属含量空间分布及其环境质量影响

潮间带是典型的环境脆弱带和敏感带.为探明福建罗源湾潮间带的环境质量,于2009年在该区开展了野外调查,利用电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-AES)测定了该区表层沉积物中重金属(Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V、Zn)浓度,用潜在生态风险评价法评价了该区的环境质量.结果表明,整个潮间带表层沉积物主要是粉砂和黏土质粉砂,重金属元素(Co、Cr、Cu、Ni、Pb、V、Zn)的平均含量分别为:20.48、77.82、23.24、40.67、36.25、134.75、111.21 mg.kg-1;互花米草盐沼区表层沉积物中重金属含量明显高于光滩区;与其它地区相比,本区表层沉积物重金属含量明显高于福建海岸带土壤背景值,但低于珠江口地区.主成分分析和相关分析表明,工业排污和生活污水是本区重金属污染的主要来源,而矿床开采以及有机质降解产生的内源释放也是该区重金属元素来源的主要途径之一.潜在生态风险评价显示,研究区具中等程度的潜在生态危害风险;Ni和Co是主要环境污染因子,Pb的污染程度较低;互花米草盐沼的潜在生态风险高于光滩区,不同重金属的潜在生态危害程度顺序为Ni>Co>Cu>Pb>Cr>V>Zn.     

氢氧化钠固态预处理对稻草中木素结构特性的影响

为探明这种NaOH固态预处理对稻草产气量影响的内在机理,采用傅立叶变换红外光谱(FTIR)、氢质子核磁共振波谱(1HNMR)、凝胶渗透色谱(GPC)等方法,对NaOH固态处理前后稻草中木素结构的变化进行了多方位研究.结果表明,NaOH固态预处理使稻草中木素内部结构、木素-碳水化合物复合体的形态结构发生了明显的变化,使得纤维素从木素的包裹中释放出来,木素成分也由难降解的三维网状大分子转变成了易降解的直链结构的小分子,从而使得厌氧微生物能够接触到更多的纤维素并对其进行更有效的消化.这些木素形态结构的变化是导致稻草厌氧消化产气量提高的内在原因.     

Analyzing and quantitatively evaluating the organic matter source at different ecologic zones of tidal salt marsh,North Jiangsu Province, China

In order to explore the effect of different ecological zones and their above plants in the organic matter cycling of the whole tidal salt marsh, indicators such as total organic carbon (TOC), total nitrogen (TN), C/N ratio, δ¹³C and δ¹⁵N of surface, core sediments, and plants of tidal salt marshes in North Jiangsu Province are analyzed. Subsequently, distribution regularities of these measurement indicators are discussed, and the biogeochemistry processes between sediments and plants are also analyzed. Lastly, the organic matter sources of different ecologic zones in tidal salt marsh are evaluated, and the organic matter accumulations in different ecologic zones induced by their plants are also compared. These results indicate that TOC, TN, C/N ratio and δ¹³C showed obvious zonal distribution. The organic matter sources are dominated by marine input in the silt flat, artemisia schrenkiana flat, and the transition zone between silt and spartina alterniflora flat, and are controlled by terrigenous input in spartina alterniflora flat. Spartina alterniflora plays an important role in the accumulation of organic matter in the whole tidal salt marshes ecosystem. In the study area, the annually increased TOC, organic matter and TN in the spartina alterniflora, artemisia schrenkiana and reed flats reach 6,451, 12,043 and 536 t, respectively. The amount of TOC, organic matter and TN accumulated in the spartina alterniflora flat is more than that in other ecological zones, which shows that the spartina alterniflora flat exert a non-replaceable effect on the material cycle and exchange in the whole tidal salt marshes ecosystem. __________ Translated from Environmental Science, 2005, 26(6): 51–56 [译自: 环境科学]     

基于秸秆后发酵产沼气的一次发酵时间优化

采用"一次发酵+NaOH处理+二次发酵"工艺,以稻秸为原料,研究一次发酵时间对稻秸沼气发酵的影响.结果表明,一次发酵后的稻秸仍有一定的产气能力,干物质(TS)产气量为28.11～50.73mL/g TS,产气量大小与一次发酵时间成反比;一次发酵后的稻秸经NaOH处理后,稻秸物质结构受到明显破坏,有机物大量溶出,稻秸浸提...     

The variability of biogenic sulfur flux from a temperate salt marsh on short time and space scales

Three emission chambers were deployed simultaneously to measure rates of emission of dimethyl sulfide, methane thiol and carbonyl sulfide within or across vegetation zones in a New Hampshire salt marsh. Short term (a few hours) variation in fluxes of all S gases from replicate sites were small within a monospecific stand of either Spartina alterniflora or S. patens. The quantity of emergent biomass and the type of vegetation present were the primary factors regulating the rate of emission. Dimethyl sulfide fluxes from the S. alterniflora soils ranged from 800 to 18,000 nmol m⁻² h⁻¹ compared to emissions of 25–120 nmol m⁻² h⁻¹ from S. patens. This difference was probably due to the presence of the dimethyl-sulfide precursor dimethylsulfoniopropionate which is an osmoregulator in S. alterniflora but not in S. patens. Methane thiol emissions from S. alterniflora were 20–280 nmol m⁻² h⁻¹ and they displayed a similar diel trend as dimethyl sulfide, although at much lower rates, suggesting that methane thiol is produced primarily by leaves. Methane thiol emissions from S. patens were 20–70 nmol m⁻² h⁻¹. Net uptake of carbonyl sulfide of 25–40 nmol m⁻² h⁻¹ occurred in stands of S. alterniflora while net efflux of 10–36 nmol m⁻² h⁻¹ of carbonyl sulfide occurred in stands of S. patens. In general, ranges of emissions of sulfur gases were similar to most other published values.