堆肥过程水溶性有机物组成和结构演化研究

基于Leenheer的分组方法,用XAD-8树脂将鸡粪不同堆肥阶段样品提取出的水溶性有机物(DOM)按极性和电荷特性分为疏水酸性组分(HOA)、疏水碱性组分(HOB)、疏水中性组分(HON)、酸不溶组分(AIM)及亲水性组分(HIM),采用元素分析、核磁共振(~1H-NMR)及红外光谱(FTIR),对各组分的组成和结构特征进行了研究.结果表明,堆肥DOM中HIM和HOA组分的含量分别为32%~44%和35%~47%,而HOB、AIM及HON组分之和不到25%,经堆肥后HIM组分含量下降,而疏水性组分含量增加.元素分析显示,堆肥过程N、C、S含量呈增加趋势,经堆肥后有机质H/C比降低,腐殖化率提高;~1H-NMR分析表明:HIM组分中烷基链烃的含量最少,支链最短,分支较多,碳水化合物含量高,而HON组分的组成恰好与之相反,AIM组分结构类似胡敏酸,HOB富含含氮化合物.FTIR分析表明,HOA和HOB组分富含羧基、酯基和醇羟基官能团,而AIM和HIM除上述官能团外,还含有大量苯环官能团,HON组分富含脂肪族官能团,该组分官能团种类最多,经堆肥后,脂族官能团含量降低,苯环官能团增加.     

温度循环对键合及芯片烧结性能的影响分析

温度循环针对材料间的热胀冷缩特性,产生蠕动和疲劳损伤效应。半导体器件在温度循环试验过程中封装可靠性随温度循环时间逐步退化。针对一种半导体器件的键合强度、芯片剪切强度、芯片烧结空洞随温度循环次数的退化情况进行了分析。     

响应曲面法优化沼渣混合物料堆肥配比研究

基于主成分分析,以WSC/WSN、E4/E6、NH4＋-N/NO3－-N、GI作为混合堆肥腐熟程度的判别指标体系,建立综合评价函数,确定综合评价值F,用于表征混合堆肥腐熟度.采用Box-Behnken设计,以F值为响应值,沼渣量、猪粪量、鸡粪量为3因素,设计了15组堆肥试验,建立二次多项数学模型,从腐熟度的角度确定沼渣、猪粪、鸡粪混合堆肥的最佳配比.结果表明:沼渣量、猪粪量、鸡粪量对响应值F影响的显著性顺序为:鸡粪量>沼渣量>猪粪量;鸡粪量一次项、沼渣量二次项达到极显著水平(P<0.01);沼渣量和鸡粪量的交互项、鸡粪量二次项达到显著水平(P<0.05);优化出的混合物料堆肥沼渣、猪粪、鸡粪最佳质量配比为5.83:7.95:7.54.由此可见,响应曲面法用于混合堆肥物料配比优化具有可行性.     

牛粪堆肥过程中水溶性有机物演化的光谱学研究

采用紫外-可见吸收光谱、1H-核磁共振(NMR)和同步荧光光谱,研究了牛粪堆肥水溶性有机物(DOM)的结构特征及其演化规律.紫外-可见吸收光谱分析显示,SUVA254由堆肥起始的1.161上升至堆肥结束的2.543;E465/E665在整个堆肥过程中呈现上升趋势,变化范围在2.333~3.500;260~280,460~480,600~700nm范围内的面积积分A1、A2和A3均呈现出先增大后减小的趋势,峰值分别出现在26,14, 14d.1H-NMR分析显示,堆肥0d到堆肥41d,0.5~3.1δ面积积分所占比例从43.06%下降至8.63%,3.1~5.5δ从56.07%上升至89.68%,5.5~10δ不足总体的6%且变化趋势不明显.同步荧光光谱结果显示,经过41d 的堆肥,蛋白质类物质区积分面积比例(APLR)由0.331下降到0.252,而富里酸类物质区积分面积比例(AFLR)由0.325增加到0.336,同时胡敏酸类物质区积分面积比例(AHLR)由0.344增加到0.412;AFLR/APLR比与同步荧光光谱3个荧光峰峰高存在显著相关性,AHLR/AFLR与两个荧光峰光强的比值I351/I284和I382/I351存在显著相关性.上述结果表明,随着堆肥进行, DOM中的非腐殖质物质转化为类腐殖质,同时其芳香性结构增多,碳链结构发生氧化反应,分子量从小变大,堆肥腐殖化程度加大,稳定度增加.     

堆肥腐殖酸形成及其电化学活性

为探究堆肥腐殖酸形成过程及腐殖酸的氧化还原性能,以城市生活垃圾不同堆肥阶段提取的腐殖酸样品为研究对象,运用现代色谱学技术、光谱学方法和电化学分析,研究了堆肥过程不同形态氮和碳官能团形成腐殖酸的特征,探究了堆肥腐殖酸的氧化还原性能及影响因素. 结果表明:堆肥腐殖酸中50%~75%的氮为氨基酸态氮,检出的15种氨基酸中酸性氨基酸(Asp和Glu)含量(高于100 mg/g)最高、丝氨酸(Ser)含量(3.78 mg/g)最低. 与堆肥腐殖酸中其他组分和官能团相比,氨基酸易被生物降解和利用,其含量随着发酵的进行呈下降趋势,后期氨基酸态氮占比逐渐降低. 腐殖酸中碳有多种形态,包括苯环、羧基、脂肪族等多种官能团,随着堆肥发酵的进行,木质纤维素降解形成腐殖酸,脂肪族官能团亦被氧化降解;与之相反的是,腐殖酸中羧酸类、醛、酮及苯环等官能团不断增加,导致腐殖酸氧化还原性能增强. 氧化和还原过程中,腐殖酸得失电子均会造成部分官能团结构破坏,大分子腐殖酸被降解和转化为小分子有机物. 研究显示,堆肥腐殖酸活性较高,可利用腐殖酸修复环境过程,但需要适当补充活性腐殖酸,防止腐殖酸因修复氧化还原过程导致降解后只能作为碳源.      

中国农地经营规模对农业劳动生产率的影响及其区域差异

农业劳动生产率偏低依旧是中国农业发展的瓶颈,它关系着农民增收和农业发展,提高劳动生产率迫在眉睫。在土地规模不断集中已成为顶层设计基本共识的前提下,理清农地经营规模与劳动生产率之间的关系尤为重要。基于此,论文利用2000-2013年中国大陆31个省份的面板数据,通过理论推断与实证检验,对劳动生产率与农地经营规模的关系进行了定量分析。结果表明：从全国、不同地貌及三大经济带来看,劳动生产率与农地经营规模之间均存在鲜明的“倒L型”关系,即初始阶段,扩大农地经营规模能显著提高劳动生产率,但区域间差异明显,后期劳动生产率会稳定在某一状态。当前,农地规模远小于人均农地的最优经营规模,农地规模的集中是提高劳动生产率的重要举措,推进发展适度规模经营的政策仍有较大的操作空间。政府需要做的是,降低土地流转的交易成本,推动实现多种形式的农地适度规模经营,并兼顾不同区域的差异。     

地下水中溶解性有机物的季节变化特征及成因

为阐明地下水中溶解性有机物(DOM)的分布特征与环境效应,联合三维荧光光谱、平行因子分析及主成分分析,研究了地下水中DOM的来源及随季节和空间变化特征,探究了地下水DOM组成对无机盐分布的影响.结果显示,地下水DOM主要来自微生物源,可鉴别出4种荧光组分,4种组分中,组分1和3为类蛋白组分,组分2和4属于类腐殖质组分.类蛋白组分来源差异较大,组成不稳定,其含量随季节变化明显,春冬季含量低而夏秋季含量高;类腐殖质组分来源相似,组成稳定,随季节变化小.两类荧光组分,尤其是类蛋白组分,是地下水氨氮的主要来源,可以影响地下水pH值.结果表明,三维荧光光谱结合平行因子和主成分分析,可以解析地下水中有机物的组成特征和季节变化规律.     

乌梁素海周边土壤溶解性有机质荧光特性及其与Cu(Ⅱ)的配位研究

应用三维荧光光谱研究了乌梁素海周边4种土壤的溶解性有机质荧光特性以及与Cu(Ⅱ)的相互作用.研究结果表明,土壤溶解性有机质具有两个明显的荧光峰(峰A和峰C),且峰A和峰C具有明显的相关性(R2=0.980,P0.001),表明它们具有类似的结构或相同的来源;土壤阳离子交换量(CEC)影响DOM的荧光强度,随着CEC的增加,荧光强度有逐渐增强的趋势.同时,CEC还与有机质的成熟度和结构有关,随着CEC的增加,土壤有机质的腐殖化程度增强;有机质的荧光指数f450/500值分布在1.55—1.79之间,总体而言,f450/500的值接近于1.6,说明土壤中的腐殖质既有生物源也有陆源,但主要来源为陆源;土壤溶解性有机质的两个类富里酸(峰A和峰C)与Cu(Ⅱ)的络合常数依次为lgKA=5.3107—5.8303,lgKC=5.0721—5.7924,配位荧光基团比例fA为44.20%—69.82%,fC为52.25%—81.88%,显示土壤溶解性有机质中荧光基因与Cu(Ⅱ)络合能力较大,能与Cu(Ⅱ)配位的配位基较多。     

预处理对造纸污泥厌氧消化产甲烷性能的影响研究

采用碱(NaOH)和生物(蘑菇渣、绿色木霉)2种方法分别预处理造纸污泥,并将预处理后的造纸污泥与味精废液进行联合厌氧消化,研究不同预处理方式对造纸污泥的影响以及对后续联合厌氧消化甲烷产率的影响.结果表明,造纸污泥经过碱(NaOH)预处理和生物预处理(蘑菇渣、绿色木霉)后,污泥颗粒的结构变得紧实、平滑,颗粒间的孔隙度减少,污泥絮体中的纤维长度明显变短、污泥中的SCOD增加了35.5%~1130%、VSS降低了6%~19%、SVsludge增加了32%~192%,NH3-N浓度提高了36%~62.4%,表明预处理后污泥中的大分子物质被降解成小分子物质,且碱预处理对污泥产生的变化较生物处理大;经预处理后的造纸污泥与味精废液联合厌氧消化,甲烷得率分别为:NaOH预处理0.32m3 CH4/kg VS、蘑菇渣预处理0.23 m3 CH4/kg VS,较CK分别提高了54%~88%和12%~34%,可见碱预处理提高甲烷产率效果更明显,由于蘑菇渣预处理具有成本低、解决二次污染、实现废物再利用等优点,因此两者在预处理提高造纸污泥厌氧消化甲烷产率方面都具有重要意义.     

大气中新粒子生成机制的研究进展

新粒子生成是大气气溶胶粒子的重要来源之一,对全球空气质量、气候效应和人体健康都有着重要的影响。该文综述了实际环境大气观测新粒子成核过程中使用仪器的发展变化进程和大气中新粒子成核机制以及随后增长过程的重要研究成果。目前在全球很多不同的大气环境下都观测到了新粒子生成事件发生,并通过实验室研究和模型模拟发现了一些成核和增长机制,然而尚未有统一的机制能够全面系统地解释不同环境下新粒子是如何生成和增长的。特别是中国大气复合污染条件下粒子成核和增长的机制尚不明确。开发和应用先进的监测技术,结合外场观测、实验室研究和模型模拟等研究方法,在不同环境下进行长期的全面综合观测研究,进一步探究新粒子生成和增长背后的化学机制以及新粒子对区域空气质量和全球气候变化产生的影响,是大气新粒子生成研究亟待开展的工作。