Conversion of organic carbon in the decomposable organic wastes in anaerobic lysimeters under different temperatures

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＴｈｅｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎｏｆｄｅｃｏｍｐｏｓａｂｌｅｏｒｇａｎｉｃｗａｓｔｅｓｓｕｃｈａｓｆｏｏｄｏｒｉｇｉｎｗａｓｔｅｓａｎｄｂａｃｋｙａｒｄｗａｓｔｅｓ ,ｉｎｍｕｎｉｃｉｐａｌｓｏｌｉｄｗａｓｔｅｓｉｎＳｈａｎｇｈａｉ,Ｃｈｉｎａ,ｈａｓｂｅｅｎｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｒａｐｉｄｌｙ ,ａｓｔｈｅｌｉｖｉｎｇｓｔａｎｄａｒｄｏｆｉｎｈａｂｉｔａｎｔｓｉｎｔｈｅｃｉｔｙａｒｅｒｅｍａｒｋａｂｌｙｉｍｐｒｏｖｉｎｇｉｎｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ .Ｆｏｒｅｘａｍｐｌｅ ,ａｒｏｕｎｄ 1…     

利用工农业有机废弃物生产优质无土栽培基质

简述了无土固体基质的发展史及趋势,综述了利用工农业有机废弃物生产无土栽培基质的研究、开发和应用的现状。根据无土栽培基质的一般要求对利用工农业有机废弃物生产无土栽培基质应注意的问题进行了讨论,提出采用新技术、新工艺进行标准化生产是发展这一具有广阔前景产业的关键。     

三江平原湿地不同土地利用方式下土壤有机碳储量研究

选取东北三江平原沼泽湿地5种土地利用方式,共16个土壤剖面,对土壤有机碳储量分布特征进行了研究.结果表明,不同土地利用方式下,土壤剖面有机碳含量与有机碳密度均呈自上而下降低的趋势,且随着深度的增加,垂直差异变小.开垦降低了土壤有机碳含量和有机碳密度,并改变了其在表层的分布结构特征.初步估算5种土地利用方式下土壤有机碳储量分别为:沼泽湿地1.58×104t/km2、退耕还湿地1.23×104t/km2、林地1.01×104t/km2、水田0.85×104t/km2、旱田0.99×104t/km2.开垦降低了湿地土壤有机碳储量,且对耕地的影响大于林地,而退耕还湿有利于土壤有机碳的固定及储量的增加.     

Start-up performances of dry anaerobic mesophilic and thermophilic digestions of organic solid wastes

Two dry anaerobic digestions of organic solid wastes were conducted for 6 weeks in a lab-scale batch experiment for investigating the start-up performances under mesophilic and thermophilic conditions. The enzymatic activities, i.e., β-glucosidase, N-α-benzoyl-Largininamide （BAA）-hydrolysing protease, urease and phosphatase activities were analysed. The BAA-hydrolysing protease activity during the first 2-3 weeks was low with low pH, but was enhanced later with the pH increase. β-Glucosidase activity showed the lowest values in weeks 1-2, and recovered with the increase of BAA-hydrolysing protease activity. Acetic acid dominated most of the total VFAs in thermophilic digestion, while propionate and butyrate dominated in mesophilic digestion. Thermophilic digestion was confirmed more feasible for achieving better performance against misbalance, especially during the start-up period in a dry anaerobic digestion process.     

食品垃圾好氧降解过程中挥发性有机物(VOCs)排放特征

采用实验室模拟方法,研究了混合食品垃圾(FW)及以橙子、生菜、土豆和西红柿为代表的4种植物性易降解有机垃圾组分好氧降解过程中排放出来的117种挥发性有机物(VOCs)的排放量和组成特征.结果表明,混合食品垃圾好氧降解过程中VOCs总排放量为951.80mg·kg-1,主要为有机硫、含氧化合物和萜烯,分别占VOCs总排放量的43.1%、53.3%和2.1%.橙子、生菜、土豆和西红柿4种植物性易降解有机垃圾好氧降解过程中VOCs的总排放量分别为12736.72、118.67、57.40和228.08mg·kg-1,主要成分均为含氧化合物和萜烯;含氧化合物分别占橙子、生菜、土豆和西红柿4种植物性易降解有机垃圾VOCs总排放量的13.5%、80.9%、85.9%和79.5%,萜烯分别占4种植物性易降解有机垃圾VOCs总排放量的86.5%、16.6%、8.2%和15.6%.     

不同水分条件沼泽湿地土壤轻组有机碳与微生物活性动态

通过野外实验与室内分析,对三江平原生长季内毛果苔草(Carex lasiocapa)沼泽湿地生物量及0~20cm土壤不同有机碳组分进行观测,分析了不同水分条件下毛果苔草湿地土壤轻组有机碳(LFOC)与微生物量碳(MBC)的变化动态.结果表明,随水位增加毛果苔草群落地上生物量积累明显,与10~20cm积水条件相比,17~30cm水位状况下湿地土壤具有较高的轻组有机质含量与比例.生长季初期冻融过程提高了土壤轻组分(LF)有机碳含量与LFOC含量,之后随植物生长毛果苔草沼泽湿地土壤重组有机碳(HFOC)含量增长快于LFOC,说明毛果苔草沼泽湿地土壤具有较高的重组有机质持有能力.此外不同水位条件下毛果苔草沼泽湿地微生物活性受到土壤有机碳含量影响不同,低水位条件下微生物量碳与SOC呈显著正相关关系(R2=0.859),17~30cm水位条件下二者关系不显著,并且高水位毛果苔草沼泽湿地具有较低的MBC与微生物熵,表明该条件下土壤碳库具有较高的稳定性.     

碳库管理指数对退耕还林土壤有机碳库变化的指示作用

探讨了黄土丘陵区退耕种植10~40a柠条、沙棘、刺槐林地土壤有机碳库和相关指标的变化特征.结果表明,随退耕期延长,100cm深土层总有机碳及活性有机碳均呈显著增加趋势,但退耕10a 0~40cm浅层土有机碳库既有显著增加,40~100cm深层有机碳库到退耕20~40a才显著提高.3种还林地碳库活度和活性有机碳占总有机碳比例并未随土壤有机碳库增加而持续增长,而是在各土层间分别维持在0.35~0.75和0.25~0.42;碳库管理指数不仅随退耕期延长与土壤有机碳库变化一致, 即在浅层土呈直线快速增加,在深层土以指数函数相对缓慢增长,而且与有机碳库变化呈极显著正相关关系.此外,对比其他碳库指标,到退耕40a时仅碳库管理指数与土壤总有机碳及活性有机碳在不同林地差异变化一致,均为刺槐>沙棘>柠条,说明碳库管理指数能够良好的指示退耕还林土壤有机碳库的变化.     

南长山岛不同土地利用方式下的土壤有机碳密度

土壤有机碳库是陆地生态系统中重要的碳库之一,以往对海岛生态系统土壤有机碳储量估算及其影响因素的研究较少.因此,本研究在南长山岛实测了不同土地利用方式下表层土壤的有机碳密度,比较了相互之间的差别,分析了与土壤理化性质的相关性.结果表明,南长山岛不同土地利用方式土壤有机碳密度差异显著(p0.01),表现为:针阔混交林刺槐黑松侧柏农田水库沿岸草地果园;森林土壤有机碳密度高于其他类型土壤.森林土壤有机碳密度与坡度(r=-0.459,p=0.085)、海拔相关性不显著.在土壤理化性质中,土壤全氮(r=0.763,p0.01)、有机质(r=0.833,p0.01)含量与森林土壤有机碳密度呈显著正相关.     

Biodegradability of soil water soluble organic carbon extracted from seven different soils

Water soluble organic carbon (WSOC) is considered the most mobile and reactive soil carbon source and its characterization is an important issue for soil ecology study. A biodegradability test was set up to study WSOC extracted from 7 soils differently managed. WSOC was extracted from soil with water (soil/water ratio of 1:2, W/V) for 30 min, and then tested for biodegradability by a liquid state respirometric test. Result obtained confirmed the finding that WSOC biodegradability depended on both land use and management practice. These results suggested the biodegradability test as suitable method to characterize WSOC, adding useful information to soil fertility.     

Effect of organic wastes on the plant-microbe remediation for removal of aged PAHs in soils

The effectiveness of in-situ bioremediation of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) may be inhibited by low nutrients and organic carbon. To evaluate the effect of organic wastes on the PAHs removal efficiency of a plant-microbe remediation system, contaminated agricultural soils were amended with different dosages of sewage sludge (SS) and cattle manure (CM) in the presence of alfalfa (Medicago sativa L.) and PAHs-degraders (Bacillus sp. and Flavobacterium sp.). The results indicated that the alfalfa mean biomasses varied from 0.56 to 2.23 g/pot in root dry weight and from 1.80 to 4.88 g/pot in shoot dry weight. Low dose amendments, with rates of SS at 0.1% and CM at 1%, had prominent effects on plant growth and soil PAHs degradation. After 60-day incubation, compared with about 5.6% in the control, 25.8% PAHs removal was observed for treatments in the presence of alfalfa and PAHs-degraders; furthermore, when amended with different dosages of SS and CM, the removed PAHs from soils increased by 35.5%-44.9% and 25.5%-42.3%, respectively. In particular, the degradation of high-molecular-weight PAHs was up to 42.4%. Dehydrogenase activities (DH) ranged between 0.41 and 1.83 μupg triphenylformazan/(g dry soil. hr) and the numbers of PAHs-degrading microbes (PDM) ranged from 1.14× 10⁶ to 16.6× 10⁶ most-probable-number/g dry soil. Further investigation of the underlying microbial mechanism revealed that both DH and PDM were stimulated by the addition of organic wastes and significantly correlated with the removal ratio of PAHs. In conclusion, the effect of organic waste application on soil PAHs removal to a great extent is dependent on the interactional effect of nutrients and dissolved organic matter in organic waste and soil microorganisms.     

不同粒段降尘重金属赋存与有机碳关联性分析

为评估不同粒径降尘重金属形态与有机物含量的相关性,测定山西运城市3种不同粒段降尘颗粒中不同形态As、Pb、Cd、Cr、总有机碳（TOC）及水溶性有机碳（WSOC）含量,并对重金属富集因子、生物有效性以及重金属赋存形态与有机碳含量之间的关联性进行了分析.结果表明：降尘中金属总含量呈现As > Cr > Pb > Cd,随粒径增大,富集重金属总量升高,不同粒段重金属形态区别不明显;随着粒径的减少,降尘中WSOC和TOC明显降低;降尘TOC和WSOC含量与某些形态的Pb、Cd、Cr之间具有较好的相关性,与As相关性较差;富集因子（EF）呈现Cd > As > Pb > Cr,其中Pb和Cd具有潜在的健康风险,Cr、As属于较稳定的元素.降尘颗粒来源不同,赋存有机物和重金属行为差异明显,不同粒段降尘颗粒环境风险不同.     

长江有机碳通量的季节变化及三峡工程对其影响

2003年6月～2005年7月在长江口每月采集表层水样,测定溶解有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC).结果表明,DOC和POC平均浓度分别为1.59±0.21和0.91±0.42mg/L,其中枯季的DOC浓度较洪季高,而POC则呈相反趋势.POC浓度与水体中总悬浮颗粒物(TSM)浓度有显著性正相关关系,在TSM中的POC%随着TSM浓度的增加而减小.2003,2004年长江的DOC通量分别为1.32×10⁶t和1.20×10⁶t,POC通量分别为2.69×10⁶t和1.63×10⁶t,约76%的总有机碳在洪季输送入海,组成以颗粒态为主.2003～2004年间POC通量急剧减少,DOC通量与POC通量的比值迅速增大,可能与三峡水库对颗粒物的拦蓄、改造及富营养化有关.     

有机垃圾厌氧消化泡沫产生机理及控制方法

为了分析厌氧消化泡沫的产生机理和控制方法有助于解决有机垃圾厌氧消化起泡问题,本文调研了近年来报道的厌氧消化系统起泡现象,并从底物特性、反应器构造及运行条件和消化过程相关特性3方面分析了不同底物、工艺和环境条件下厌氧消化反应器的起泡机理;讨论了丝状菌指数、表面张力、粘度、有机负荷、起泡趋势和泡沫稳定性等参数作为起泡风险评价指标的合理性;介绍和比较了4类消泡方法（物理法、机械法、生物法和化学法）的消泡原理及优缺点.目前,除污泥厌氧消化系统外,其他有机垃圾厌氧消化系统起泡的主要因素尚不明确,而这也限制了泡沫控制方法的开发.后期探索关键起泡微生物或研究生物表面活性物质与起泡的相关性,将有助于从新的角度揭示起泡机理,并开发出针对性更强的泡沫控制方法.     

成都碳质气溶胶变化特征及二次有机碳的估算

利用2020年6月~2021年5月在成都市观测的碳质气溶胶小时分辨率数据,分析了气溶胶中总碳(TC)、有机碳(OC)、元素碳(EC)和二次有机碳(SOC)的变化特征.结果表明:观测期间m(TC)、m(OC)、m(EC)和r(OC/EC)的年均值分别为(9.5±4.4)μg/m³,(6.4±3.2)μg/m³,(3.2±1.1)μg/m³,2.2±0.5.成都m(TC)、m (OC)、m (EC)均表现冬为季最高((15.8±8.2),(11.1±5.8),(4.6±2.5)μg/m³),春秋次之,夏季最低((6.1±0.9),(4.5±2.0),(2.7±1.4)μg/m³)的特征.r(OC/EC)季节均值(1.9~2.6)以及四个季节的m(TC)、m(OC)、m(EC)呈现早(07:00~09:00)晚(22:00~01:00)“双峰”的日变化特征,表明机动车排放源对成都碳质气溶胶的影响较大.春夏季OC与EC的相关性小于秋冬季,表明春夏季OC、EC来源差异较大.由EC示踪法和最小相关性法得到m(SOC),r(SOC/OC)在夏季最大(40.4%),冬季最小(27.3%).春、夏季SOC与O₃呈显著正相关,表明较强的光化学反应对SOC生成有重要贡献.选取各季节连续高m(TC)时段与季节平均作对比,发现碳质气溶胶有明显夜间积累过程,夏季高浓度时段二次生成使得m(OC)增长显著高于m(EC),r(OC/EC)也迅速上升.     

中国泥炭地有机碳储量与储存特征分析

根据全国泥炭资源调查的结果, 运用有机质含量、干容重、泥炭储量、泥炭地面积等数据估算中国泥炭地有机碳储量,并探讨其碳储存特征.结果表明,我国泥炭地有机碳总储量约15.03亿t.在各省和各气候区分布不均匀,四川省(6.45亿t)和云南省(2.91亿t)泥炭地有机碳储量最丰富,占总储量的62.29%.各气候区中高原湿润区泥炭地有机碳储量最大(7.14亿t),特别是若尔盖高原泥炭地有机碳储量(6.30亿t)占总储量的41.92%.我国泥炭地有机碳密度一般在80~140kg/m3, 最大值为270~360kg/m3,最小值小于80kg/m3,其分布以燕山、太行山至横断山为界,西北部低,东南部高.泥炭地单位面积有机碳储量均值为143.97kg/m2,滇南高原最高,达到637.06kg/m2.区域平均泥炭地有机碳积累强度为208.23 t/km2,若尔盖高原最高达3972.71t/km2.     

沈阳市冬季不同污染程度PM2.5中OC和EC污染特征

于2018年12月~2019年1月对沈阳市PM_2.5进行持续在线浓度监测,使用有机碳/元素碳分析仪对PM_2.5中有机碳（OC）和元素碳（EC）的质量浓度进行分析,研究了不同污染程度下PM_2.5及其碳组分的污染特征和来源.结果表明,沈阳地区冬季碳组分污染较为严重,不同污染程度下的总碳气溶胶（TCA）约占PM_2.5的36.3%~42.8%.中/重度污染天气下PM_2.5、OC和EC的平均质量浓度达到148.6,29.6,6.6μg/m³,是清洁天的3.1~3.3倍.PM_2.5、OC和EC的日变化均表现为早晚高、午后低,任一时刻其浓度均为中/重度污染>轻度污染>清洁天.不同污染程度下的OC/EC值均大于2,其中污染天比值分布在2.1~25.3区间内,表明燃煤和机动车尾气排放是污染天碳质气溶胶的主要来源.二次有机碳（SOC）随污染程度增加表现出升高趋势,清洁天、轻度污染和中/重度污染下其平均浓度依次为2.9,6.5,10.6μg/m³.后向轨迹聚类结果表明,沈阳地区冬季污染天主要受偏北和西北方向气团影响.     

Emission of oxygenated volatile organic compounds (OVOCs) during the aerobic decomposition of orange wastes

Oxygenated volatile organic compounds(OVOCs) emitted from orange wastes during aerobic decomposition were investigated in a laboratory-controlled incubator for a period of two months. Emission of total OVOCs(TOVOCs) from orange wastes reached 1714 mg/dry kg(330 mg/wet kg). Ethanol, methanol, ethyl acetate, methyl acetate, 2-butanone and acetaldehyde were the most abundant OVOC species with shares of 26.9%, 24.8%, 20.3%, 13.9%, 2.8%and 2.5%, respectively, in the TOVOCs released. The emission fluxes of the above top five OVOCs were quite trivial in the beginning but increased sharply to form one "peak emission window" with maximums at days 1–8 until leveling off after 10 days. This type of "peak emission window" was synchronized with the CO2 fluxes and incubation temperature of the orange wastes, indicating that released OVOCs were mainly derived from secondary metabolites of orange substrates through biotic processes rather than abiotic processes or primary volatilization of the inherent pool in oranges. Acetaldehyde instead had emission fluxes decreasing sharply from its initial maximum to nearly zero in about four days,suggesting that it was inherent rather than secondarily formed. For TOVOCs or all OVOC species except 2-butanone and acetone, over 80% of their emissions occurred during the first week, implying that organic wastes might give off a considerable amount of OVOCs during the early disposal period under aerobic conditions.     

不同热解温度的生物炭在土壤中的矿化作用研究

为探究不同热解温度的生物炭不同组分(易降解和相对难降解碳)对其在土壤中矿化作用的影响及机理,将生物质甘蔗渣和在300、500、800℃下热解生成的生物炭(分别表示为BC300、BC500、BC800)通过水洗法剥离出碳骨架部分,然后加入含有定量土壤菌悬液的石英砂中,设置了50 d的控温培养实验并测定培养过程中不同处理样品的矿化速率.结果表明,随着热解温度从300℃升高至800℃,生物炭的易降解碳含量降低,平均停留时间从2 d增加到38 d,相对难降解碳平均停留时间从14年增加到700多年.环境温度为25℃时,碳骨架中由于缺少微生物可利用的溶解性有机碳,所以在土壤中稳定性强.环境温度升高至35℃时,温度升高提高了微生物活性,增加了碳骨架的微生物可利用部分.800℃热解生成的生物炭(BC800)及其碳骨架(W800)的累积矿化量比空白低,且即使温度升高,W800的相对难降解碳含量仍然保持最高,表明高温生物炭具有更好的固碳效果.     

长期施肥对棕壤有机碳储量及固碳速率的影响

利用棕壤肥料长期定位试验,研究了不同施肥条件下棕壤有机碳在0~60 cm土层的含量和储量特征以及土壤固碳速率.试验共设6个处理,即氮磷肥有机肥配施(M_2NP)、氮肥有机肥配施(M_2N)、单施有机肥(M_2)、单施氮肥(N)、氮磷肥配施(NP)和不施肥处理(CK).结果表明:经过31年长期不同施肥,各处理土壤有机碳(SOC)含量和储量的剖面分布均呈现随土层深度增加而显著降低的规律.本试验条件下M_2NP、M_2N、M_2、NP、N、CK处理的耕层有机碳富集系数分别为0.465、0.455、0.407、0.48_2、0.393、0.471,表明耕层土壤对有机碳的保持强度最强.在0~60 cm土层土壤有机碳储量表现为M_2NP、M_2NM_2、NPNCK,有机肥和化肥配施能够显著提高土壤有机碳含量和储量.与试验前相比,CK处理各土层土壤有机碳含量和储量均显著降低.各处理碳库管理指数(CPMI)表现为M_2NPM_2NM_2NNPCK.分析不同施肥处理土壤固碳速率可知,与试验前相比,CK处理表现为碳的净释放,固碳速率达-401.4 kg·hm~(-_2)·a~(-1);固碳速率最高的为M_2NP,M_2N,分别达到489kg·hm~(-_2)·a~(-1)、440._2 kg·hm~(-_2)·a~(-1).综合结果表明,化肥、有机肥配施所产生交互效应更有利于棕壤有机碳储量的增加及固碳速率的提高.     

投加颗粒活性炭强化餐厨垃圾的厌氧处理

通过投加颗粒活性炭（GAC）强化直接种间电子传递（DIET）进而提升餐厨垃圾的厌氧产甲烷处理效能,并研究了GAC投加导致的微生物群落变化.研究发现,投加了GAC的实验组反应器能够在更高的有机负荷下（10.4kgCOD/（m³·d））稳定运行并维持较高的甲烷产率,不投加GAC的对照组在有机负荷7.8kgCOD/（m³·d）时甲烷产率及pH值均明显降低,挥发酸大量积累,反应器酸化崩溃.微生物群落结构分析发现,GAC表面富集了大量可以胞外电子传递的细菌（占细菌丰度的34%）和可以参与DIET的产甲烷菌（占古菌丰度的88%）,表明GAC的加入可以有效富集这两类微生物的生长,并可能通过GAC强化DIET促进了餐厨垃圾的厌氧消化.