纸板碳化电极提高生物电化学系统产电效率微生物机理研究

采用Solexa高通量测序技术和蛋白定量方法,分析了碳化纤维素纸板制备的层状波纹碳(LCC)电极与石墨板(GP)电极在生物电化学系统运行过程形成的生物膜微生物群落结构和生物量差异.结果表明,LCC电极良好的生物电化学性能不仅取决于其良好的导电性能,还与其表面生物膜微生物群落结构有关;LCC电极表面生物膜微生物量高,且对产电微生物的富集效果好.LCC电极与GP电极表面生物膜分别得到16S rRNA基因V3区优化序列12643条和12837条,经97%相似度归并后获得的OTUs数量分别为2786和3130;α多样性分析显示,GP电极生物膜微生物多样性相对更丰富.Proteobacteria、Firmicutes和Bacteroidetes在两种电极生物膜中含量最为丰富,这3个门细菌序列数分别占总序列数的76%(LCC)和85%(GP).在属分类水平上,LCC电极生物膜由383个属的细菌构成,而GP电极生物膜则有456个属.深入分析电极生物膜微生物群落结构有助于进一步认识LCC电极提高生物电化学系统产电效率的机理.     

上海一次典型雾霾过程中不同天气现象的气溶胶光学特性及转化机制

以上海市2013年冬季一次持续雾霾过程为例,根据能见度和相对湿度的地面观测资料将雾霾过程划分为干霾、湿霾、雾3种不同天气现象,对不同天气现象的气溶胶光学特性垂直分布特征进行了研究,并初步分析不同天气现象的转化机制.结果表明,3种不同天气现象的发生顺序为湿霾→干霾→湿霾及湿霾→雾→干霾→湿霾,相对湿度对能见度的影响最大,温度次之,再次是风速,而PM_(2.5)对能见度的影响最小.CALIPSO(Cloud Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observation)探测期间,存在2~3 km明显气溶胶层,且不同天气现象的气溶胶层厚度不同(雾湿霾干霾);雾霾发生期间,1.0 km以下高度气溶胶消光能力最大;在干霾、湿霾到雾的转化过程中,球形、大粒径气溶胶增多,非球形、小粒径气溶胶减少.     

基于距离相关系数和支持向量机回归的PM2.5浓度滚动统计预报方案

针对目前空气质量统计预报方法存在的主要缺陷,本文提出了距离相关系数和支持向量机回归相结合的统计预报方案DC-SVR.利用淮安市2013年1—12月PM_(2.5)观测资料和常规气象观测资料,首先在选入预报当日气象要素的基础上,增加选取前期污染物和气象要素作为预报因子,再采用距离相关系数分季节从预报因子中筛选出重要预报因子,最后采用支持向量机回归对PM_(2.5)浓度值进行逐日滚动统计预报.研究发现,淮安地区气温和气压对PM_(2.5)的距离相关性要高于其他气象要素,夏秋季PM_(2.5)与气象要素的距离相关性较春冬季好.基于距离相关系数和支持向量机回归建立DC-SVR模型,PM_(2.5)的试预报值和实测值的全年相关系数高达0.76,平均偏差仅为1.13μg·m~(-3),平均绝对误差为23.47μg·m~(-3).通过与支持向量机回归、人工神经网络的统计预报效果对比,DC-SVR模型有效降低预报因子维数且能自适应选取最佳参数,预报精度显著优于其他3种统计预报方案,可为业务化预报提供参考.     

PM2.5和SO2复合暴露对大鼠心脏病理学及炎症因子表达的影响

将雄性SD大鼠分为对照组、1.5 mg·kg~(-1)PM_(2.5)组、5.6 mg·m-3SO_2组及1.5、6、24 mg·kg~(-1)PM_(2.5)和5.6 mg·m-3SO_2联合作用组.采用HE染色法、荧光实时定量PCR和ELISA等方法测定各组大鼠心脏组织病理学变化和炎症因子IL-1β、IL-6、TNF-α、i NOS基因表达及NO含量.结果表明,与对照组相比,SO_2(5.6 mg%m-3)或PM_(2.5)(1.5 mg·kg~(-1))单独作用没有引起明显的心肌细胞损伤,而PM_(2.5)和SO_2共同作用导致不同程度的心肌排列紊乱,细胞间隙增大及炎症细胞浸润和出血,比SO_2(5.6 mg%m-3)或PM_(2.5)(1.5 mg·kg~(-1))单独作用有严重的病理学损伤.1.5mg·kg~(-1)PM_(2.5)和SO_2引起4个基因表达和NO水平的变化与对照组相比没有统计学意义,而PM_(2.5)和SO_2联合处理引起大鼠心脏炎症因子表达水平比对照组显著增高,同时与SO_2组或PM_(2.5)组相比也有显著升高.提示在本实验条件下,相比于PM_(2.5)(1.5 mg·kg~(-1))和SO_2(5.6 mg·m-3)单独作用,二者复合暴露能引起心脏组织病理损伤和炎症因子高表达,这可能是PM_(2.5)和SO_2引发心脏疾病的重要机制.     

不同季节气象条件对北京城区高黑碳浓度变化的影响

利用2013年至2015年北京城区黑碳气溶胶(下文统称为"BC")和PM2.5观测资料,结合地面气象观测资料、ECMWF边界层高度再分析资料和FNL/NCEP不同高度风速再分析资料,讨论了BC质量浓度及其在PM_(2.5)质量浓度中所占比例(下文统称"黑碳占比")的季节、月、日变化特征,并通过计算北京城区BC浓度与不同高度风速的相关矢量,分析了气象条件和外来输送对北京城区BC浓度变化的影响.结果发现:研究时段内北京城区BC浓度平均值为(4.77±4.49)μg·m~(-3);黑碳占比为8.23%±5.47%.BC浓度和黑碳占比在春、夏季低,秋、冬季高,其日变化特征在4个季节均为"白天低夜间高"的单峰型特征.随着PM_(2.5)浓度的升高,BC浓度增大,黑碳占比减小.当北京地区风向为东北、东北偏东、东南和西南偏西(主风向)时,BC浓度与风速和边界层高度均呈反向变化,即随风速和边界层高度的增大而减小.另外不同季节BC浓度随风速变化的临界值及其变化速率不同.冬季高BC浓度时段,北京城区BC浓度在低层大气的关键影响区分别位于河北南部与山东交界地区以及河北西北部与山西内蒙交界地区;高空关键影响区主要位于北京以西的河北西部、山西北部和内蒙古地区.     

水热法制备玉米叶基生物炭对亚甲基蓝的吸附性能研究

以农业废弃物玉米叶和玉米秆为原材料,采用水热法制备生物炭,通过批试验方法考察了接触时间、污染物初始浓度、生物炭投加量、反应体系温度及溶液p H值等因素对2种生物炭吸附亚甲基蓝的影响,并对吸附规律进行了探讨.吸附动力学拟合结果发现,准二级动力学能更好地拟合吸附过程(R~2=0.9986~0.9999);颗粒内扩散方程拟合结果表明,2种生物炭对亚甲基蓝的吸附由液膜扩散和颗粒内扩散2个过程控制.玉米叶基生物炭对亚甲基蓝的吸附可以通过Freundlich方程来进行拟合(R~2=0.9898),说明吸附在生物炭表面是多分子层吸附过程;而玉米杆基生物炭对亚甲基蓝的吸附更符合Langmuir方程(R~2=0.9825),说明吸附在生物炭表面是单分子层吸附过程.与玉米杆基生物炭相比,玉米叶基生物炭具有更好的吸附性能,拟合理论最大吸附量为玉米杆基生物炭的1.25倍.     

Myrothecium verrucaria NF-08产漆酶条件的响应面法优化及粗酶染料脱色研究

以半知菌属疣孢漆斑菌Myrothecium verrucaria NF-08为供试菌,采用响应面方法优化菌株产漆酶条件,并以其漆酶粗酶进行3种结构类型6种染料的脱色试验,考察了粗酶浓度、温度和p H值对脱色率的影响.两水平析因设计、中心组合设计和验证试验结果表明:葡萄糖浓度为15.4 g·L~(-1)、蛋白胨浓度为43.3 g·L~(-1)和培养基初始p H值为6.68时,漆酶活性达到最大值(25.58±1.60)U·m L~(-1),是单因素试验(16.82 U·m L~(-1))的1.52倍,提高了52.1%.以上述发酵条件获得的M.verrucaria NF-08漆酶粗酶对3种结构类型染料均有脱色效果,排序为偶氮类优于芳甲烷类优于蒽醌类.脱色率随粗酶浓度增大(2~8 U·m L~(-1))、反应温度升高(15~35℃)而上升,随p H值上升(4~10)而下降.粗酶浓度为5 U·m L~(-1),反应温度为25℃,p H值为4时,偶氮类染料铬黑T和芳甲烷类染料碱性品红即可几乎完全脱色,脱色率分别为99.2%和94.6%.     

达里诺尔湖近2400年以来Hg元素含量变化及环境意义

汞（Hg）元素作为一种全球性循环元素,对环境的影响正逐渐成为人们关注的焦点之一.为揭示寒旱区达里诺尔湖沉积物的Hg污染历史及人类活动对湖泊沉积物中Hg污染的影响,通过采集湖泊沉积物岩芯（编号DL1）,在建立DL1岩芯沉积地层年代框架的基础上,结合沉积物粒度特征、总有机质（TOC）含量等指标参数的变化,对DL1岩芯记录的地质历史上的Hg含量变化特征及环境意义进行了综合分析.结果显示,沉积物记录的Hg元素污染具有明显的阶段性变化特征：2400~1400 cal.a BP,Hg含量呈逐渐降低趋势,期间降水量呈逐步减少趋势,区域气候显著干旱;1400~200 cal.a BP,Hg含量相对稳定,呈小幅度波动变化,对应了区域气候的干-湿交替;近200 cal.a BP以来,Hg含量明显增加,这可能是受人类活动影响的结果.整体上,地质历史上DL1沉积物中Hg含量变化受气候干冷-暖湿交替周期性变化影响较大.而近200 cal.a BP来Hg与TOC等指标间显著正相关,则显示了沉积物中有机质可能吸附了大量的Hg元素,使其呈顶端富集趋势,进而对湖泊水生态环境造成影响.     

G20峰会期间杭州地区空气质量特征及气象条件分析

利用空气质量和气象要素的监测资料与再分析资料,分析了2016年G20峰会期间(2016年8月10日—9月20日)杭州及周边地区空气质量演变及区域特征,探讨了气象条件对G20峰会期间杭州空气质量的影响.结果表明:G20峰会管控期间,由于机动车排放大幅度降低,杭州NO_2浓度较管控前有所下降,对比周边城市降幅居于首位;而由于不利气象条件的影响,PM_(2.5)、PM_(10)、SO_2、CO和O_3浓度比管控前有不同程度的增长,但增幅相比周边城市较小,说明管控措施对杭州空气质量有一定的改善效果.9月7日管控措施结束后污染反弹现象明显.气象条件对杭州的空气质量有重要影响:在管控前,杭州晴热高温天气有利于O3的生成,偏东风相对洁净,污染传输较少;在管控期,杭州虽受到静稳天气和外来污染传输的影响,但得益于减排应急管控措施的有效实施,NO_2浓度下降幅度最大,其他污染物的增幅也较周边城市偏小;在管控后,气象条件不利于污染物的垂直扩散,受静稳天气和污染源恢复常态的影响,PM_(2.5)、PM_(10)、NO_2、SO_2和CO出现了整个研究时段的最大值,而台风"莫兰蒂"使得杭州PM_(2.5)、PM_(10)和O_3浓度出现了整个研究时段的最低值.     

钙、氯对磷酸盐稳定污染土壤中铅的促进作用研究

为探讨促进磷酸盐稳定污染土壤中铅的方法,在全铅含量为517 mg·kg-1的铅冶炼污染土壤中加入5 mmol·kg-1磷酸盐,同时加入10mmol·kg-1硝酸钙或5 mmol·kg-1氯化钾,在15%或30%的含水率下培养40 d,之后种植黑麦草.结果表明,与单独施用磷酸盐相比,采用磷酸盐与钙、氯结合或增加培养期间的土壤含水率后,土壤DTPA-Pb含量下降3.92%~26.1%;对于同一添加剂处理,培养期间土壤含水率从15%增加到30%,土壤有效铅(DTPA-Pb)含量下降8.83%~24.4%.增加土壤含水率后,土壤有效磷(Olsen-P)含量均显著升高(p0.05).土壤铅的EXAFS分析表明,与未施用磷酸盐的对照相比,土壤中加入磷酸盐后矿物态铅的比例由57%上升至81%,加施钙、氯或增加土壤含水率后,多数处理矿物态铅的比例有所下降,而有机结合态铅比例上升.与对照相比,污染土壤中施用磷酸盐后,植物产量大幅增加,但施用钙、氯或增加培养期间含水率后,部分处理植物产量有所下降.以上结果表明,在铅冶炼污染土壤中加入磷酸盐时,加入钙、氯或者增加土壤含水率均有利于铅的稳定,但以上措施可能对植物生长产生不利影响.