Biodegradation of high molecular weight PAHs using isolated yeast mixtures: application of meta-genomic methods for community structure analyses

Bioaugmentation for the removal of polyaromatic hydrocarbons (PAHs) from wastewater using bacteria and yeasts is considered environment-friendly and a cost-effective technique. The effectiveness of this biodegradation system depends on the stability of inoculated microorganisms and the availability of nutrients. This study is aimed to investigate the removal of high molecular weight (HMW)-PAHs from biologically treated produced water using different biological systems. Three systems, inoculated with activated sludge (AS), the mixture of five yeast strains (MY), and the mixture of AS and the five yeast strains (SY), respectively, were constructed, and their performance for the removal of HMW-PAHs was compared over 10 weeks. The effluent of the biologically treated produced water from an oilfield was used as the influent after chrysene and benzo(a)pyrene were spiked as HMW-PAHs. Polymerase chain reaction-based denaturing gradient gel electrophoresis (PCR-DGGE) and fluorescent in situ hybridization (FISH) techniques were used to examine the changes in the structures and abundances of the bacterial and yeast communities in these three systems. Only SY and MY systems were capable to remove chrysene (90.7 % and 98.5 %, respectively) and benzo(a)pyrene (80.7 % and 95.2 %, respectively). PCR-DGGE analysis confirmed that all of the five yeast strains inoculated remained in the SY and MY systems, while FISH results showed that the relative abundance of yeast in the SY and MY systems (10.6 % to 21.9 %, respectively) were significantly higher than AS system (2.3 % to 7.8 %, respectively). The relative abundances of the catechol 2,3-dioxygenase (C23O) indicated that the copy number ratios of benzene ring cleavage gene C23O in the yeast amended systems were much higher than that in the AS system. In this study, all of the three systems were effective in removing the low molecular weight (LMW)-PAHs, while HMW-PAHs including chrysene and benzo(a)pyrene were efficiently removed by MY and SY systems, not by AS system. The high HMW-PAHs removal in the MY and SY bioaugmentation systems possibly attributed to the inoculation of the mixed yeast culture. By combining the PCR-DGGE results with the FISH analyses, it was found that yeast probably consisting mainly of the five inoculated strains inhabited in the two bioaugmentation systems as a dominant population. The relatively higher performance of the SY system might be attributed to the suspended growth type which permitted a more efficient contact between microbial cells and contaminants. The bioaugmentation systems (SY and MY) were successfully established by inoculating with five nonindigenous yeast strains and demonstrated high performance in removal of HMW-PAHs.     

Physicochemical properties of chars at different treatment temperatures

In this study, the physicochemical properties of the char of Indonesian SM coal following heat treatment at various temperatures were evaluated using X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR), scanning electron microscopy (SEM), and morphological and specific surface area analysis. Based on these analyses, heat treatment of coal was determined to be the most effective in increasing the coal rank. In the XPS analysis, the C-O and C-O-C groups and quaternary-N species were found to be of a lower grade coal when the pretreatment temperature decreased, meanwhile the C-C group and pyridinic species increased. In the FT-IR analysis, the collapse of the C-O and C-O-C group was observed due to the collapse of the ether group. In SEM and Brunauer-Emmett-Teller (BET) analysis, a decrease in the ether group was shown to be accompanied with the formation of micropores.     

苦土和氧化镁处理氮磷废水的对比研究

分别采用苦土、纯氧化镁为沉淀剂对模拟高浓度氮磷废水(N/P=0.8)进行了脱氮除磷研究,比较了沉淀剂投加量、pH对2种沉淀剂处理氮磷废水的影响,对沉淀产物进行XRD分析,并进行了经济效益比较。结果表明,pH是影响2种沉淀剂处理氮磷废水的主要因素,随着pH的增加,脱氮除磷效果提高,在平衡pH为9～10之间时氮磷处理效果最佳,pH继续增加,由于磷酸镁沉淀的形成使得氨氮去除率降低。此外,处理相同的废水,苦土的最佳投加量要大于纯氧化镁,但是经济效益比较结果表明,以苦土为沉淀剂处理氮磷废水可大大降低处理成本。     

某生活垃圾卫生填埋场渗滤液的梯度分离与表征

目前,渗滤液中污染物的粒度分布及其在渗滤液污染控制中的作用日益受到关注。通过系列微滤膜(1.2μm及0.45μm)对某生活垃圾卫生填埋场渗滤液各处理单元的渗滤液进行梯度分离,发现悬浮物对COD、浊度的影响较大;COD主要在胶体态和可溶解态间分配,不同渗滤液中的分配情况不同;磷主要与胶体、悬浮物以各种形式结合而存在;细胶粒和溶解态等小分子对TN的贡献大;不同粒度物质对pH的影响不明显;总残渣在可溶态组分中所占比例较大。膜微滤处理渗滤液可以有效的去除一部分物质,使COD、TP、TN、浊度、电导率都有不同程度的降低,pH逐渐升高,但对总N、残渣的去除效果不好。     

单级与二级BAF工艺除碳硝化效能的对比研究

在总曝气量、HRT、水温、进水水质相同的条件下,对比研究了单级(BAF C/N)和二级曝气生物液池(BAF C+N)处理生活污水的除碳硝化效能。结果表明,将除碳和硝化分级有利于提高BAF工艺的处理效能。分级后,C柱较C/N柱具有更高的COD去除容积负荷,且出水COD浓度稳定低于50 mg/L;二级BAF工艺出水NH4+-N浓度由单级BAF的5～12 mg/L降至5 mg/L以下,且N柱在pH<6.3时依然能够进行硝化;N柱中下部具有较高的微生物活性,平均比耗氧速率为32 mg O2/(g VAS·h)。二级BAF中C柱的反冲洗周期和强度与单级BAF相同,而N柱的反冲洗周期则延长至5～7 d,能够降低反冲洗能耗和用水量。     

简单芽孢杆菌产高效微生物絮凝剂

通过从绿化植物根际土壤和污水处理厂的活性污泥中分离筛选絮凝剂产生菌,得到一株稳定高效的微生物絮凝剂产生菌PS1,根据形态学特征、生理生化实验以及16S rDNA序列分析将其鉴定为简单芽孢杆菌(Bacillus simplex)。对菌株PS1产生絮凝剂的最佳培养时间、絮凝活性分布以及pH、CaCl2、絮凝剂投量对絮凝效果的影响进行了研究,并考察了其对实际废水的絮凝效果。结果表明,菌株PS1产絮凝剂的最佳培养时间为36 h,产生的絮凝活性物质全部存在于发酵液离心后的上清液中;当pH为7.0～8.5、CaC12投量为0.25～0.35 g/L、发酵液投加量的体积分数为1.5%～2.5%时,菌株PS1发酵液对4 g/L的高岭土悬浊液的絮凝效果最佳,絮凝率达到97%。菌株PS1所产絮凝剂对城市污水、啤酒废水、淀粉废水、医院废水的絮凝率可达90%以上。     

凹凸棒石粘土固定辣根过氧化物酶处理含酚废水

采用凹凸棒石粘土、可溶性淀粉和工业水玻璃作为制备凹凸棒石粘土基颗粒的材料,并将制备的凹凸棒石粘土基颗粒进行改性,得到了改性后的凹凸棒石基多孔材料,并将其作为固定辣根过氧化物酶的载体,再应用于含酚废水的处理研究,取得了良好的效果。实验结果表明,辣根过氧化物酶的最佳固定化条件为:单位酶活载体量1 mg、固定化时间1.5小时、固定pH值5。并且在固定化酶循环使用6次后,苯酚去除率仍能达到62.3%。     

地下水PRB原位生物修复中一种释氧材料的改进技术及效果分析

释氧材料经济有效的释氧是地下水原位生物修复的关键因素。实验通过在释氧材料中加入膨润土、磷酸二氢钾和硫酸铵等,改进释氧材料的性能。柱实验结果显示,该释氧材料释氧速率缓慢,释氧时间长,可以使溶液中DO长期保持在5 mg/L以上;另外,释氧材料中添加的缓冲剂及天然含水层介质对pH值有较好的缓冲作用,可以使pH值达到后续生物修复的要求。     

中国绿色经济发展和机制政策创新研究

通过绿色转型创造新的发展和就业机会对于摆脱经济危机、提升国家竞争力并占据全球制高点和领先地位已经成为全球共识。中国的绿色经济发展将对其未来经济繁荣乃至全球经济发展产生深远影响。转变经济发展方式,实现绿色发展,这不仅是中华民族长远发展的战略性选择和必然需要,也是对全球可持续发展的积极贡献,将对人类发展产生的重要影响。中国正逐步走向绿色发展之路,建设资源节约型社会和环境友好型社会,发展循环经济和低碳经济已经为中国的绿色发展奠定了较为坚实的基础。但是在全球化大背景下,中国正面临各种规模庞大、情况复杂的经济发展、社会转变与环境保护的挑战与机遇,尤其是在宏观层面,绿色发展的体制机制保障尚不健全,制约了中国绿色转型的成效。如何通过恰当的制度创新,进一步推进转型成本效率的提高和体制机制与政策法规质量的改善,加快并深化中国的绿色转型是目前面临的主要问题。本文针对上述问题,系统归纳总结了国际上发展绿色经济的普遍经验以及中国发展绿色经济面临的主要问题和挑战,认为发展绿色经济目前并没有一种通用的模式,解决中国发展绿色经济发展过程中所面临的资源环境制约,必须调整现行以GDP为导向的政府和官员绩效考核体系,平衡目前财政分权体系中财权和事权不对应问题,进一步明确政府和市场的作用及各自起作用的领域,同时,综合应用法律、财政、税收和价格等工具,重视不同手段的综合和协同运用,在不同的发展领域,提出具有适应性和包容性的发展策略,具体来说:①实施"差异化"区域绿色发展战略,针对不同的经济发展和资源环境基础,提出不同的发展重点,同时,建立分区域的绿色发展监测和评估体系;②通过技术进步和管理创新发展绿色农业,以保障农产品安全、生态安全和资源安全为重点,推动农业发展政策、农业生产组织、农业技术服务和农业管理体系的转型;③以资源节约和环境友好为基本原则,实施绿色创新战略,引导和推动工业结构的优化升级;④创建绿色服务业体系;⑤推行绿色消费模式,以绿色消费倒逼绿色经济转型。     

可持续发展新里程:问题与探索——参加“里约+20”联合国可持续发展大会之思考

"里约+20"峰会成果文件《我们憧憬的未来》重申了"共同但有区别的责任"原则;决定启动可持续发展目标讨论进程;肯定绿色经济是实现可持续发展的重要手段之一;决定建立更加有效的可持续发展机制框架;敦促发达国家履行官方发展援助承诺。这是"里约+20"峰会取得的重要成果,这项成果开启了可持续发展的新里程,其理论探索和实践总结将是学术界不懈努力的方向。在《我们憧憬的未来》的框架下,整合现有可持续发展的相关政策,综合考虑各国独特的社会、经济发展和环境保护问题的特殊性,认为可持续发展研究需要在以下6个方面做出努力:①绿色经济的概念、发展模式与政策创新研究,主要包含了绿色经济的内涵;绿色经济与可持续发展之间的关系;绿色经济与就业、脱贫等之间的关系;衡量绿色经济的具体指标体系;对不同区域和不同行业经济发展绿化程度的测度;绿色壁垒的形式以及对我国国际贸易的影响;发展绿色经济对国际政治经济格局的影响;绿色经济的发展模式与政策创新研究等。②自然资本核算、生态补偿机制与政策研究,主要包含了自然资本的内涵;自然资本与可持续发展之间的关系;各种生态服务之间的耦合关系;如何建立基于自然资本核算方法体系的多层次多元化的生态补偿投融资及其运行机制和生态补偿方式;如何从法律、体制、机制、政策等多层面构建一套完整、具有可操作性的生态补偿政策和制度保障体系等。③可持续发展的全球治理机制研究,主要包含了可持续发展领域的国际合作与冲突机制及有效的全球环境治理机制和可持续发展的国际管理体制的研究;中国、巴西、印度等新兴经济体应该如何应对在未来全球可持续发展中面临的压力和责任及经济全球化对于可持续发展的负面影响等。④科技创新与可持续发展研究,主要包含了科技创新对可持续发展的贡献度;各类型产业可持续发展技术(或者是低碳技术、绿色技术等)的识别、评价和预测;可持续发展技术的创新机制研究;如何通过加强可持续技术的研发和应用,促进绿色产业发展和民生改善等。⑤可持续发展的投融资机制研究,主要包含了提高可持续发展中转移支付、生态环境保护专项资金(基金)、生态税、税收差异化等财政手段效率的体制和机制创新问题;如何推进投融资渠道和方式多元化,实现资金供给与资本结构优化的协调互动和资金配置与运作效率的高效互动等。⑥可持续发展利益相关方的有效参与机制研究,主要包含了系统研究可持续发展利益相关者参与机制创新的可行路径,建立中国可持续发展利益相关者参与的分析框架;研究与设计能够在宏观(或共性)层面和微观(或个性)层面有效运行的参与机制;研究可持续发展利益相关者参与机制创新的制度相容性和实践可行性。