生物炭基固定化菌剂对石油类污染物的高效降解

以生物炭为载体,采用吸附法制备固定化菌剂,通过分析不同材料生物炭的结构差异,探讨了不同生物炭的结构在固定化中的影响机制。SEM和EDS分析表明,降解菌主要固定在生物炭表面。生物炭内含有C、N和P成分,能为降解菌提供营养物质。生物炭的多孔结构能促进石油污染物的降解。结果表明,经玉米芯和秸秆生物炭固定化后F-3、R-7及其混合菌的除油率显著提高,分别为41.7%和29.5%、52.5%和42.8%、63.8%和53.2%。玉米芯生物炭固定化菌剂的除油率比秸秆生物炭固定化菌剂高10.6%。玉米芯生物炭表面比秸秆生物炭粗糙,其固定的微生物量为4.2×1010 cfu·g-1,固定效率达71.2%;秸秆生物炭固定的微生物量为2.5×1010 cfu·g-1,固定效率为57.6%。固定化菌剂的最佳制备条件为：选择500℃下热解3 h的玉米芯生物炭为载体,微生物接种量为10%,载体投加量为10 g·L-1,置于35℃、130 r·min-1摇床中固定18 h。     

反胶束漆酶/纤维素酶体系中油酸酯化的优化

漆酶和纤维素酶在反胶束水核中心具有较强的催化活性。为了对反胶束酶体系中油酸酯化反应深入研究,采用生物表面活性剂鼠李糖脂构建反胶束体系作为漆酶与纤维素酶酯化油酸的催化反应场所。通过实验研究了反胶束体系的不同条件对酯化产物含量的影响。对于反胶束漆酶体系,最佳酯化条件为：含水量W0 40%,鼠李糖脂临界胶束浓度20 mmol·L-1,pH值4,温度40 ℃;对于反胶束纤维素酶体系,最佳酯化条件为：含水量20%,鼠李糖脂临界胶束浓度80 mmol·L-1,pH值4,温度30 ℃。综合考虑几个因素,漆酶比纤维素酶更适合应用于反胶束中油酸的酯化。研究同时采用荧光光谱法对漆酶和纤维素酶在反胶束体系中结构性能的变化进行研究,结果表明,当反胶束体系处于最佳酯化反应条件时,荧光强度最高。     

膜蒸馏处理页岩气井压裂返排液

页岩气压裂返排液的有效处理是页岩气开发急需解决的关键环保问题之一。针对新页HF-1井页岩气压裂返排液经预氧化结合湿式氧化（PO-WAO）工艺处理的出水COD不达标、含盐量高等技术难题,采用膜蒸馏处理技术对工艺的出水进行深度处理。通过膜蒸馏单因素和正交实验表明料液温度和冷凝温度对膜蒸馏处理效果影响较大,在料液温度、冷凝液温度、真空度、运行时间分别为80℃、8℃、0.090 MPa和60 min的最佳工艺条件下,膜通量可达1.750 L·（m2·h）-1,出水COD浓度为95.8 mg·L-1,出水水质可满足《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）中一级排放的要求。膜蒸馏出水中电导率为63 μS·cm-1,氯化钠的质量浓度为1.168 0 mg·L-1,可有效降低处理后的压裂废液对周围土壤的盐碱化伤害。     

神农架大九湖亚高山泥炭湿地甲烷通量变化特征及其与产甲烷菌群落组成的关系

2018年12月～2019年11月,采用涡度相关法和高通量测序技术,以湖北省神农架大九湖亚高山泥炭湿地为研究对象,对甲烷(CH4)通量以及产甲烷菌群落组成进行相关研究.结果 及分析表明:大九湖泥炭湿地研究期间表现为CH4的源,CH4总排放量为9333.26 mg· m-2,CH4日平均排放通量为18.50 nmol·m-2·s-1,冬、春、夏、秋四季的CH4平均排放通量分别为6.46、4.62、36.81、25.92 nmol·m-2·s-1,存在明显的季节变化;研究区产甲烷菌优势菌群为Methanoregula(66.73％)和Methanocella(21.99％);对样本中产甲烷菌的Shannon指数进行双因素方差分析发现,同一季节不同深度的样本中产甲烷菌多样性存在显著差异,随着深度的增加,产甲烷菌的多样性指数呈下降趋势;同一深度不同季节的样本中产甲烷菌多样性存在显著差异;夏季产甲烷菌群落组成与CH4排放通量为强正相关关系,春季产甲烷菌群落组成与CH4排放通量为强负相关关系,Methanothermus与CH4排放通量为显著正相关关系,Methanolinea与CH4排放通量为显著负相关关系.     

神农架大九湖移民搬迁居民能源替代探讨

自2013年开始,神农架大九湖湿地启动生态移民工程.为了解大九湖生态搬迁后居民用火用电情况以及资源消耗情况变化,采用样地调查和走访调查的方法,对搬迁户、未搬迁户的能源消耗情况进行收集和分析.结果 表明:除了人口和牲畜数量,海拔也是家庭影响能源消耗的重要因素,薪柴量和用电量相差84％和62.1％,因此搬迁工作可以优先考虑高海拔地区;搬迁前后,居民做饭消耗从基本完全依赖薪柴转变为燃气和电混用,取暖消耗由薪柴转变为燃煤,搬迁后,居民实现了薪柴的零消耗和森林零砍伐,用电量大幅增加,相比搬迁前生活成本增加了折合3450元左右;搬迁后居民居住条件、生活条件、交通设施、创收机会均有所改善;搬迁的431户居民相当于每年保护森林47.08 hm2,对于封山育林和生态恢复工作起到了积极作用.     

都市圈化:一种新型的中国城市化战略

在我国城市化的理论和实践基础上。提出了一个可持续的城市化模式——都市圈化。并对其内涵和外延进行归纳，进而将中国三大都市圈与日本的都市圈进行比较。结论是：中国沿海地区的都市圈化。既适应世界潮流，又符合中国国情。还能实现国家和区域的人口-经济-生态的平衡。都市圈化的推行。将在中国沿海地区形成以三大都市圈为核心的长达数千公里的人口高度聚集的沿海城镇密集地区。成为新时期我国国家竞争战略的支撑点。并将在一定程度上消弭城乡之闻、沿海与内地之闻的体制鸿沟和贫富鸿沟。     

沉积物原位物理洗脱技术对苦草萌发生长的影响

原位物理洗脱技术是一种应用于修复受污染的沉积物的新兴技术,但沉积物洗脱处理后对沉水植物萌发生长的影响尚不明确。通过模拟原位空气洗脱与原位水力洗脱2种典型原位物理洗脱技术,处理富含有机质的沉积物,研究洗脱对苦草萌发和生长指标的影响,以及洗脱后沉积物的理化性质的变化。结果表明:2种方式洗脱后沉积物中苦草种子的萌发率、萌发速度以及幼苗的株高、鲜质量、根数、叶数等指标均优于未洗组,其中水力洗脱后沉积物中苦草的萌发生长状况最好,萌发率是未洗组的2.9倍,株高和根数分别是未洗组的2.29和4.76倍;物理洗脱后,沉积物中氨氮($NH_{4}^{-}$-N)与酸可挥发性硫化物(AVS)等还原性物质浓度分别下降34.15%~35.19%和7.67%~44.89%,有机质浓度下降70.04%~77.90%,表层(0~5 cm)沉积物由强还原状态(ORP<-350 mV)改善至弱还原状态(ORP为-200~-100 mV);此外,沉积物中大粒径(50~2 000 μm)颗粒占比增至89.02%~92.84%,有利于上覆水中的O₂向沉积物中扩散,促进苦草的萌发生长。原位物理洗脱尤其是水力洗脱后,沉积物的理化条件更有利于苦草的萌发生长。     

Fenton降解涂装废水的因素影响及动力学分析

以江苏某电动自行车制造企业的涂装废水为研究对象,采用单因素和响应面优化Fenton氧化处理的反应条件,分析了其动力学过程。结果表明：在pH=3.21、n(H₂O₂/Fe²⁺)=8∶1、m(H₂O₂/COD)=4.17∶1、氧化反应时间为120 min的条件下,COD和TP的去除率均达到最高,分别为81.32%和98%,其降解过程符合一级反应动力学,室温下降解速率常数k为0.014 2 min⁻¹,活化能为4.76 kJ·mol⁻¹。在pH=3.21、n(H₂O₂/Fe²⁺)=8∶1、m(H₂O₂/COD)=0.78∶1、反应时间120 min的条件下,Fenton半氧化体系对COD去除率可达42.5%左右,处理后废水的B/C比由0.12提高至0.35。综合经济因素,认为Fenton半氧化与生物处理工艺耦合处理实际涂装废水更佳。     

碳布负载的Co3O4纳米片阵列阳极对微生物燃料电池产电性能的影响

微生物燃料电池（MFCs）是一种在处理废水的同时产生电能的新型装置,阳极作为产电微生物富集、电子产生和传递的区域对提高MFCs的性能具有至关重要的作用。以碳布负载的四氧化三钴多孔纳米片阵列(Co₃O₄/CC)作为阳极,探究了可调控的纳米片孔缺陷对MFCs产电性能的影响。结果表明：Co₃O₄/CC阳极的产电性能显著优于碳布,且正比于Co₃O₄纳米片的孔隙率;液固界面处的电荷传递电阻(R_ct)由729.20 Ω降至43.48 Ω,所获得的最大功率密度由1275 mW·m⁻²增加至1547 mW·m⁻²。本研究开发了一种孔结构可控的金属氧化物负载碳布策略,所制备的高性能阳极材料可为MFCs的性能提升提供参考。     

光生物反应器中活性污泥和藻类的共培养及微生物群落分析

利用污水处理厂好氧池活性污泥和来自二沉池壁的藻类构成菌藻生物反应器用以处理实际生活废水,探讨了不同泥藻接种比对废水处理效果的影响,并分析了稳定运行后的微生物群落组成。结果表明：泥/藻质量比为1∶0.75的混合系统对污染物质(COD、TN和TP)的去除效率最高;当HRT为2 d时,按泥/藻质量比为1∶0.75接种的光生物反应器(初始TSS为1.12 g·L−1)在搅拌和太阳光照射的条件下,对${{\rm{NH}}_4^ + }$-N的去除率可达99.7%,对${{\rm{PO}}_4^{3 - }}$的去除率约为70%。利用高通量测序技术对运行42 d后反应器内(SRT为15 d)的细菌群落进行分析发现,优势细菌为厚壁菌门的微小杆菌属(Exiguobacterium),蓝菌门的光合产氧蓝细菌属(Cyanobium)和变形菌门α-变形菌纲的不产氧光合好氧异养固氮红杆菌属(Rhodobacter),其相对丰度分别为23.32%、15.23%和5.77%。同时,反应器内还存在氧化亚硝酸盐的硝化螺旋菌(Nitrospira),以及除磷的不动杆菌(Acinetobacter)和能进行好氧反硝化的副球菌(Paracoccus),其相对丰度分别为1.19%、0.58%和0.35%。