降温过程对ANAMMOX工艺城市污水处理系统中微生物群落的影响

厌氧氨氧化是污水脱氮工艺中的重要环节,系统中的菌群结构决定了其处理效果.低温厌氧氨氧化技术因节省大量能源更具有良好的发展前景,厌氧氨氧化细菌在其中起着至关重要的作用.为了探讨降温过程中(由30℃降为20℃时)厌氧氨氧化反应器处理城市污水时微生物群落的变化,利用磷脂脂肪酸(PLFA),定量PCR和PCR-DGGE分析方法对城市生活污水厌氧氨氧化系统中的微生物的量、厌氧氨氧化菌的量以及功能微生物菌群的变化进行了研究.磷脂脂肪酸分析结果显示当温度由30℃降为20℃时,微生物的总量首先降低,随着运行时间的延续逐渐升高.定量PCR结果显示厌氧氨氧化菌16S rRNA基因拷贝数由30℃的1.19×108m L-1增至20℃的1.86×108m L-1,系统出水氨氮降低.PCR-DGGE结果显示降温过程中颗粒污泥中厌氧氨氧化菌群由Candidatus Kuenenia sp.为主,转变为Candidatus Brocadia sp.和Candidatus Kuenenia sp.为主的混合菌.     

模拟月尘颗粒真空辐射条件下粘附力测试技术研究

目的研究适合于真空辐射条件下颗粒粘附力的测试技术。方法采用调研、分析和计算的方法建立颗粒物粘附力测试方法。首先调研分析大气条件下颗粒粘附力的测试方法,对比分析原子力显微镜测试方法、离心测试方法、静电测试方法、振动分离测试方法以及激光测试方法的适用性。结果现有测试方法并不适用于真空辐射条件下颗粒物粘附力的测试。针对该问题建立了基于颗粒运动的粘附力分析测试方法,通过该方法可获取颗粒带电量和粘附力,给出了基于该方法的试验系统和试验装置的初步设计。结论该测试方法可行,能够满足模拟月尘颗粒粘附力测试的要求。     

化学预氧化耦合生物锰氧化对水中有机物的去除

在饮用水处理过程中,高锰酸钾与铁锰氧化物预氧化作为化学预氧化的典型工艺,能有效去除饮用水中有机物的污染,并控制消毒副产物(DBPs)的产生.但研究发现,这两种预氧化都会生成具有遗传毒性效应的Mn2+.为解决该问题,研究构想在化学预氧化后耦合生物锰氧化技术,通过生物作用将Mn2+转化为具有较强氧化吸附能力的生物锰氧化物,从而对水质进一步净化.在以天然有机物酪氨酸(Tyr)和人工合成有机物2-羟基-4-甲氧基二苯甲酮-5-磺酸(BP-4)为基质的模拟污染源水中,试验结果验证了上述构想.高锰酸钾或铁锰氧化物预氧化能够去除Tyr,但无法去除BP-4,并会产生Mn2+;在以锰氧化细菌Pseudomonas sp.QJX-1构建的生物体系中,Pseudomonas sp.QJX-1能利用Tyr进行生长并产生锰氧化,生成的生物锰氧化物能有效去除BP-4;在最优试验条件下,特定强度的高锰酸钾预氧化耦合生物锰氧化试验中Tyr、BP-4及Mn2+去除率分别为100%、50%和98.9%.     

焦岗湖湿地土地利用格局演变及区域可持续性评价

以焦岗湖湿地为研究区,选取1995~2013年间5期遥感影像数据,应用土地利用变化测度模型分析研究区土地利用变化特征,并结合社会统计数据构建可持续性测评体系,对研究区可持续发展水平进行量化分析.结果表明:1研究区旱地、水田、建筑用地为主导景观,1995~2000年和2010~2013年为土地利用变化热点时段,但驱动机制不同;2近20 a尺度上建筑用地变化最为明显(增幅为123.32%),湿地萎缩面积较大(减幅为23.15%),空间格局层次单一,存在一定土地利用风险;3区域可持续发展水平各时段评价结果分别为差、差、中、良、中,仍有较大提升空间;4 2010年随着区域生产力的提高和区域稳定性的增强,研究区可持续发展水平较好,2010年后由于环境负荷的进一步累积,区域受胁度升高,可持续发展水平受阻,应引起决策者和公众的广泛重视.     

内循环半短程亚硝化工艺运行条件与微生物群落研究

在内循环半短程亚硝化工艺中,污泥浓度为4 000 mg·L-1、溶解氧小于0.2 mg·L-1、温度(15~29℃)、水力停留时间4.6 h条件下,不同的回流比对系统中微生物群落有着明显的影响,回流比75%时,微生物的生物量达到最高值,出水中的亚硝态氮和氨氮的浓度比可控制在1.定量PCR和16S rRNA基因的克隆文库结果表明:在低溶解氧浓度下氨氧化菌是主要脱氮菌群,该菌群促进了半短程亚硝化反应的进行,与传统的硝化系统比较,在内循环半短程亚硝化工艺中没有检测到硝化螺旋菌(Nitrospira)和硝化杆菌(Nitrobacter),在内循环半短程亚硝化系统中浮霉菌属(Planctomycetes)的量也高于传统的脱氮系统.氨单加氧酶基因克隆文库结果表明,系统中的氨氧化菌群主要属于亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas).因此内循环半短程亚硝化工艺在经济和技术上是可行的.     

闽江流域地表水环境监测断面优化布设

利用2010年监测数据和GIS技术,对闽江流域地表水水质监测断面的布设现状和存在问题进行分析,提出监测断面分级控制原则,运用水质分段法对闽江流域地表水环境监测断面的优化设置进行研究。研究结果表明：闽江流域共设置168个监测断面,其中省控断面77个、市控断面39个、县控断面52个,并根据断面级别确定了相应的监测项目和频率。     

粉煤灰吸附-Fenton及热再生处理亚甲基蓝废水的特性研究

首先表征了水洗粉煤灰(FA)及酸改性粉煤灰(M-FA)的物理化学特性,采用序批实验研究了FA及M-FA对亚甲基蓝(methylene blue,MB)废水的吸附特性,并对吸附平衡的粉煤灰进行了Fenton氧化再生和热再生性能研究.结果表明,FA和M-FA吸附速率方程符合二级吸附速率模型,吸附等温方程符合Langmuir等温模型,吸附平衡时间为30 min,FA和M-FA的平衡吸附量分别为4.22 mg.g-1和5.98 mg.g-1,M-FA吸附能力优于FA.在pH 2～12的范围内随着pH的提高,M-FA吸附量增大,FA吸附量缓慢减小至pH 8为最低点后明显增大,静电吸附对吸附量的增减起主要作用.当H2O2投加量为78.4mmol.L-1、Fe2+投加量为0.72 mmol.L-1时,FA和M-FA的Fenton氧化法再生率分别为61%和55%.当热再生条件为400℃、2 h时,连续3次的热再生,FA再生率增加,分别为102%、104%和107%,M-FA再生率减小,分别为82%、75%和74%.FA再生率优于M-FA,热再生优于Fenton氧化再生.     

铜绿假单胞菌ZGKD2的重金属耐性机制研究

从煤矸石中分离的耐Cd2+铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)ZGKD2具有多种重金属耐性,研究其铁载体产生特征和重金属耐性机制对于开发土壤重金属污染修复技术具有重要意义.在牛肉膏蛋白胨培养基中分别添加200～3 000μmol.L-1的Cd2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+、Pb2+或Mn2+等重金属,ZGKD2菌株的最大生长量随着重金属浓度的增加而降低,不同浓度重金属对ZGKD2菌株产碱能力无明显影响.ZGKD2菌株生长进入稳定期时,用0、200、600、1 000μmol.L-1的Cd2+、Cu2+、Zn2+、Ni2+或0、1 000、2 000、3 000μmol.L-1的Pb2+、Mn2+处理2 h,SOD和CAT活性随重金属浓度增加而增加.ZGKD2菌株在MSA培养基中能产生铁载体,200～1 000μmol.L-1的重金属Cd2+或Zn2+可显著诱导铁载体的产生,Ni2+和Mn2+的作用较小,Cu2+则抑制;ZGKD2菌株的产铁载体能力与重金属耐性能力相关.这些结果表明ZGKD2菌株的产碱、产铁载体特性以及抗氧化酶活性提高可能是其耐重金属的主要机制.     

阴山北麓草原生态功能区植被覆盖度遥感动态监测

为揭示植被覆盖度时空动态变化及其与气候因子的相关关系,以2011年国务院印发的《国家主体功能区规划》中划定的防风固沙类型的阴山北麓草原生态功能区为研究区域,以MODIS长时间序列的植被指数产品为数据源,采用像元二分法、一元线性趋势法以及相关分析法等,对阴山北麓草原生态功能区植被覆盖时空变化及其与气温和降水的关系进行分析.结果表明:阴山北麓草原生态功能区植被覆盖较差,其中以察哈尔右翼中旗的植被覆盖度为最高,数值在30%~60%之间;乌拉特后旗植被覆盖度为最低,处于2.31%~8.89%之间.2000-2010年研究区植被覆盖整体呈波动下降趋势,以低等级（0~20%）和较低等级（20%~40%）为主,两等级面积占90%以上;处于高等级（60%~80%）和较高等级（80%~100%）水平的区域面积总和仅占研究区总面积的0.62%.2000-2010年植被覆盖度由高等级向低等级的转化趋势明显,植被退化面积占研究区总面积的53.4%,植被改善面积仅占1.63%,基本不变的区域占44.97%.相关分析显示,研究区植被覆盖度与同期降水响应关系良好,大部分区域二者呈正相关;植被覆盖度与同期气温关系不明显,大部分区域二者呈负相关,说明降水是影响阴山北麓草原生态功能区植被覆盖度变化的主要自然因素.      

以晶体硅太阳能电池产业为例的产业生命周期评价初探

面对日益复杂的环境问题和精细化环境管理需求,为了将生命周期评价在产业结构调整、发展方式转变中更好地发挥作用,对在产业层面开展生命周期评价的方法进行了探索研究.产业生命周期评价是在产品生命周期评价的基础上增加了:①基于“可拆解可组合”生态设计理念的功能单位和系统边界确定;②质量评估和数据整合的数据收集过程;③以不确定性分析来验证数据的合理性.选择晶体硅太阳能电池产业进行了产业生命周期评价的案例应用.结果表明:晶体硅太阳能电池产业可分为4个产品单元和11个工艺单元.基于上述产品单元和工艺单元的资源能源投入和污染物排放数据进行收集,在数据质量评估之后通过数据整合形成了产业生命周期数据清单.产业生命周期环境影响主要集中在呼吸系统影响（41.94%）、化石燃料（25.20%）、致癌（14.89%）和气候变化（8.80%）4个环境影响类别;减少环境影响的精准化途径是减少高纯多晶硅、硅片、电池片产品的电耗,组件产品中焊带消耗,硅片产品中的砂浆消耗和组件产品的铝合金边框消耗.蒙特卡洛分析结果显示,高纯多晶硅生命周期评价结果不确定性较高,与数据质量评估的结果较为一致.案例应用结果说明,产品生命周期评价可将生命周期评价从产品层面提升到产业层面,可为国家产业发展提供科学支撑.