基于铁还原菌的微生物燃料电池研究进展

微生物燃料电池(Microbial fuel cell, MFC)是未来理想的发电装置,而铁还原菌是目前MFC研究中重要的产电微生物.自然界中并无微生物产电的直接进化压力,而MFC电极与自然界中Fe(III)氧化物同为难溶性胞外电子受体,研究表明,铁还原菌对二者的还原有相似机制.基于铁还原菌的MFC具有无需外加介体,可利用多种有机电子供体作为燃料,能量转化率高等优点.本文分析了铁还原菌还原电极和还原Fe(III)氧化物机制的相似性,对近年来基于各种铁还原菌的MFC研究进展进行分述和总结,提出了铁还原菌MFC的发展趋势和研究方向.     

基于灰色动态模型群的衡水市居民年用水量预测

针对居民用水量序列的随机性和周期性以及传统灰色模型由于离散程度大而产生的过拟合问题,依据灰色模型理论构造了由5个GM(1,1)模型组成的灰色动态模型群;基于衡水市2007-2019年居民年用水量数据,采用灰色动态模型群对衡水市2020-2030年居民年用水量变化进行预测研究,并对预测结果进行残差检验以及残差修正;将灰色...     

微波辐射下改性壳聚糖的制备及其絮凝性能

采用微波辐射法合成了壳聚糖-丙烯酰胺接枝共聚物。通过傅立叶变换红外光谱(FTIR)谱图对比分析表明,丙烯酰胺成功地接枝到壳聚糖上,发生了接枝共聚反应;产物的热重-差热(TG-DSC)谱图表明,壳聚糖-丙烯酰胺接枝共聚物的热稳定性比壳聚糖差。壳聚糖-丙烯酰胺接枝共聚物作为絮凝剂处理高岭土悬浊液的最佳条件为:絮凝剂加入量4.0 mg/L,沉降时间20 min,溶液pH 7。处理印染废水时,与壳聚糖相比,壳聚糖-丙烯酰胺接枝共聚物加入量较少而COD去除效果较好。在废水pH为7、絮凝剂加入量为100 mg/L、沉降时间为20 min的条件下,壳聚糖-丙烯酰胺接枝共聚物对废水COD去除率达41.55%。     

氯代脂肪烃污染土壤微生物群落结构的主控因子

土壤微生物群落在氯代脂肪烃(CAHs)的降解起着重要作用。为探究其主控因子,该文研究了4个氯代烃污染场地中土壤微生物群落结构及其与土壤理化性质(包括CAHs含量)的关系。结果表明：土壤中CAHs含量与Cl^-显著正相关;微生物数量与深度、含水率、CAHs含量呈负相关,与总有机碳、总氮、总铁呈正相关;微生物丰富度取决于土壤深度和其中总铁、总氮含量,而多样性取决于pH值;不同污染场地优势微生物差异较大,主要受总硫与pH、电导率和硝酸根等的影响;一些潜在氯代烃降解相关菌属如假单胞菌属、硫杆菌属、噬甲基菌属、赖氨酸芽孢杆菌属主要分布在CAHs和Cl^-、电导率较高的深层土壤中,硫氧化菌属、红育菌属更偏好高NO₃^-的环境,脱氯单胞菌属倾向于铁含量较高的环境。研究结果对如何针对不同环境条件充分利用潜在降解微生物进行生物修复具有参考意义。     

垂直潜流人工湿地低温净化效果及其与微生物作用关系

人工湿地净化过程受基质、微生物及植物的多重作用,但有关湿地系统水质净化效果与微生物之间的关联及响应机制的认识较为匮乏.本文针对垂直潜流人工湿地,分析了其低温条件下水质净化效果,通过16S rDNA扩增子测序技术,在OTU水平上利用微生物丰度聚类热图和基于Bray-Curtis距离的NMDS分析,揭示了湿地基质微生物群落结构的时空变化及其与主要水质指标之间的相互作用关系.结果表明,湿地对TN、COD的去除效果较好,但对TP的去除效果不佳.基质微生物群落时空变化显著,与湿地净化效果密切相关,革兰氏阴性菌门类众多和假单胞菌属相对丰度较低,分别是TN去除效果较好和TP去除效果不佳的重要原因.COD、DO是影响微生物群落的主要因子,而氮含量在一定程度上影响脱氮微生物的活跃度.基质微生物在湿地运行2周后,对污染物去除的介导作用稳定,建议设立这一关键时间点,并辅以菌群、碳源投入等措施,提升湿地的净化效果.     

含软弱夹层场地中埋地管道的地震反应特性研究∗

为了研究含软弱夹层场地中埋地管道的地震反应特性,基于管土接触模型,运用ADINA软件,采用非线性分析,研究埋深、厚度和倾角等因素对含软弱夹层场地中埋地管道地震反应的影响规律。结果表明：软弱夹层各因素对埋地管道地震动力响应产生影响不同,一定厚度和埋深条件下,软弱夹层具有隔震作用,当软弱夹层的存在增大其场地不均匀程度,则会对埋地管道地震动响应具有非常不利的影响;管道有效应力和位移随着软弱夹层厚度的增大而减小,当厚度达到一定值时,软弱夹层起到一定的缓冲作用;管道有效应力和位移随着软弱夹层埋深的增大而减小,但影响程度小于夹层厚度所产生的;软弱夹层因倾角变大增大了场地不均匀程度,导致管道有效应力和位移变大。     

MC-LR对草鱼肠道显微结构和炎症相关细胞因子表达的影响

微囊藻毒素-LR(MC-LR)是蓝藻水华暴发产生的一种毒素,在水生生态系统中广泛分布.为探讨MC-LR对鱼类的肠道免疫毒性,分别对草鱼经腹腔注射不同剂量的MC-LR(25、75和100μg·kg-1),24、48、72和96 h后取样,分别进行组织病理变化和炎症相关细胞因子表达分析.显微结构结果显示,肠道组织病理变化表现为微绒毛结构破坏并伴随淋巴细胞浸润,肠上皮细胞排列紊乱,杯状细胞数目显著增多,粘膜固有层充血,在高剂量组甚至出现粘膜固有层分离的现象,且有剂量和时间效应.采用荧光定量PCR方法检测了炎症相关细胞因子IL-1β、IL-8、IL-10、TNF-α和TGF-β的mRNA转录水平变化.结果显示促炎性细胞因子IL-1β、IL-8和TNF-α表达在低剂量组显著上升,而在高剂量组的表达多被抑制;而抗炎性细胞因子IL-10 mRNA仅在25μg·kg-1BW处理组表达差异变化显著,但在高剂量组表达变化差异不显著,TGF-β1的表达仅在75和100μg·kg-1处理组分别处理72和24 h后显著降低,其他差异不显著.从以上结果推测MC-LR的肠道免疫毒性主要表现为肠黏膜结构的破坏以及产生炎性反应,其中对肠黏膜结构的破坏具有剂量依赖效应.     

镁铝双氢氧化物用于染料废水脱色的研究

以氯化铝、氯化镁、氨水等为原料,合成了镁铝双氢氧化物正电溶胶(MADH).以水溶性染料模拟废水为研究对象,检验了MADH对染料废水的脱色效果,并对其脱色机理进行了探讨. 结果表明,MADH对活性染料、酸性染料和直接染料等阴离子型染料具有明显的脱色效果.在足量MADH存在的条件下,废水脱色率可达99%以上,最佳pH为6～9,最佳反应时间为10 min.温度升高不利于吸附过程的进行,其饱和吸附容量为327～2 113 mg/g.MADH用于实际印染工业废水处理,脱色率和CODCr去除率同样较高.脱色机理为MADH对染料的化学吸附作用.MADH对阳离子型染料的去除效果较差.      

产气肠杆菌燃料电池产电机制研究

基于铁还原菌的微生物燃料电池（MFCs）与基于产氢细菌的MFCs各有优劣,前者能量利用效率高,但底物利用范围有限;后者底物利用广泛,但其依靠悬浮细胞产电,电子回收率较低.本研究以1株具有铁还原活性的产氢菌Enterobacter aerogenes XM02为产电微生物,构建了3种不同阳极材料的空气阴极MFCs,通过输出电压和库仑效率的比较以及扫描电镜观察阳极形貌等方法对此菌的产电机制进行探讨.结果发现,采用比表面积大且具有氢催化活性的碳毡作为阳极材料时,可显著改善MFCs性能,库仑效率由载铂碳纸阳极MFC的1.68% 提高至42.49%,远高于已报道的其它产氢菌燃料电池.扫描电镜证实大量细菌细胞附着在阳极表面,形成阳极生物膜.采用非生长基质实验排除悬浮细胞的产电作用,证明附着在阳极的生物膜对产电起主导作用,认为生物膜原位产氢-氧化是此菌的主要产电机制.     

我国工业园区生态化改造的难题与对策思考

针对我国工业园区发展现状,围绕生态园区建设需求,为有效解决工业园区发展与资源环境约束之间的矛盾,提出园区生态化改造的有效对策,主要包括生态补链、提标改造、一体化管理等。进一步展望了工业园区生态化改造的前景,并开展了风险评估和效益分析。