Photosynthesis and related metabolic mechanism of promoted rice (Oryza sativa L.) growth by TiO2 nanoparticles

• The rice growth was promoted by nano-TiO₂ of 0.1–100 mg/L. • Nano-TiO₂ enhanced the energy storage in photosynthesis. • Nano-TiO₂ reduced energy consumption in carbohydrate metabolism and TCA cycle. Titanium dioxide nanoparticle (nano-TiO₂), as an excellent UV absorbent and photo-catalyst, has been widely applied in modern industry, thus inevitably discharged into environment. We proposed that nano-TiO₂ in soil can promote crop yield through photosynthetic and metabolic disturbance, therefore, we investigated the effects of nano-TiO₂ exposure on related physiologic-biochemical properties of rice (Oryza sativa L.). Results showed that rice biomass was increased >30% at every applied dosage (0.1–100 mg/L) of nano-TiO₂. The actual photosynthetic rate (Y(II)) significantly increased by 10.0% and 17.2% in the treatments of 10 and 100 mg/L respectively, indicating an increased energy production from photosynthesis. Besides, non-photochemical quenching (Y(NPQ)) significantly decreased by 19.8%–26.0% of the control in all treatments respectively, representing a decline in heat dissipation. Detailed metabolism fingerprinting further revealed that a fortified transformation of monosaccharides (D-fructose, D-galactose, and D-talose) to disaccharides (D-cellobiose, and D-lactose) was accompanied with a weakened citric acid cycle, confirming the decrease of energy consumption in metabolism. All these results elucidated that nano-TiO₂ promoted rice growth through the upregulation of energy storage in photosynthesis and the downregulation of energy consumption in metabolism. This study provides a mechanistic understanding of the stress-response hormesis of rice after exposure to nano-TiO₂, and provides worthy information on the potential application and risk of nanomaterials in agricultural production.     

Manganese-modified biochar for highly efficient sorption of cadmium

Environmental Science and Pollution Research - In this study, corn stalk was modified by manganese (Mn) before (MBC1) and after (MBC2) pyrolysis at different temperatures (400~600 °C)...     

废弃水基钻井液固相物与蚯蚓粪协同土壤化研究

将废弃水基钻井液中的固相物质(以下简称固相物)与蚯蚓粪按不同比例混合制成试样土壤,用其种植景观植物空心菜和黑麦草,测定试样土壤的物理性质,分析种植过程试样土壤有机质、氮素、磷素的变化,对比植物种植前后试样土壤重金属含量的变化。结果表明,蚯蚓粪能够有效改善试样土壤物理性质,提高试样土壤肥力;为使试样土壤用于景观植物种植,固相物所占比例(以质量比计)宜在1∶8以下,固相物∶蚯蚓粪为1∶10时植物长势更佳;试样土壤在种植景观植物后重金属含量均有降低。可见,利用固相物与蚯蚓粪协同土壤化并通过种植重金属超富集植物降低试样土壤重金属,是固相物无害化处理的可行方法。     

给水厂污泥陶粒制备及其对氮磷吸附研究

水中氮磷的去除能有效控制水体富营养化。用给水厂的两种污泥在3种烧结温度下制备陶粒,并进行陶粒同步吸附氮磷的性能实验。结果表明,600℃烧结温度下平流沉淀池湿污泥制备的陶粒吸附氮磷的综合效果最好。该陶粒对磷酸盐和氨氮的吸附过程都符合Langmuir模型和准二级动力学模型。pH为7时,陶粒同步吸附氮磷,对氨氮的吸附量可达0.650mg/g,对磷酸盐的吸附量可达0.706mg/g。可见,给水厂污泥陶粒同步吸附氮磷表现出良好的吸附效果。     

Metagenomic analysis reveals the effects of cotton straw–derived biochar on soil nitrogen transformation in drip-irrigated cotton field

Environmental Science and Pollution Research - Biochar has been widely accepted as a soil amendment to improve nitrogen (N) use efficiency, but the effect of biochar on N transformation metabolic...     

表面活性剂对焦化污染土壤中多环芳烃淋洗修复研究

异位土壤淋洗是一种高效修复污染土壤技术。以孝义市某焦化厂污染土壤为研究对象,采用批处理实验,探究表面活性剂曲拉通-100(TX-100)、吐温80(TW80)、烷基糖苷(APG)作为淋洗剂对土壤中16种多环芳烃(PAHs)的淋洗效果,并以TW80为代表,考察了淋洗剂浓度、淋洗时间、pH以及淋洗方式对污染土壤中PAHs的去除效果。结果表明,TW80、TX-100和APG对土壤中16种PAHs的总去除率分别为25.67%、18.89%和16.77%。TW80作为淋洗剂,3环PAHs的去除率低于高环(3环)PAHs,主要与焦化污染土壤中以3环PAHs为主有关;高环PAHs随着环数的增加,去除率降低。焦化污染土壤中PAHs的去除在240min达到平衡;大部分PAHs去除率随TW80浓度的增加而增大;pH可不作调整;在TW80用量相同情况下,建议采用单次淋洗。     

底泥性质对重金属生物淋滤效果的影响

生物淋滤技术是一项可以将重金属从污染底泥或土壤中分离出来的环境修复技术,具有反应温和、耗酸少、运行成本较低、去除效率高,以及脱毒后底泥的脱水性能好等优点。然而,底泥成分复杂、流域特异性高,这使得相似的生物淋滤工艺对不同底泥的重金属去除效果不尽相同、淋滤技术的工艺参数标准化难度增加。综述了底泥性质对淋滤反应的3方面影响:底泥中的有机质与酸可挥发性硫化物(AVS)会改变重金属的形态;pH、可还原性硫、水溶性有机物(DOM)会对淋滤功能菌的活性产生影响;底泥粒度和耗酸能力(ACC)也会影响重金属的化学淋出效果。在此基础上提出今后该技术有待开展的研究内容,以期为该技术的进一步推广应用提供理论依据和技术支撑。     

城市周边高标准基本农田建设时序研究——以重庆市南岸区为例

高标准基本农田建设是夯实农业基础,保障国家粮食安全的重要抓手。以重庆市南岸区为研究对象,从基础地力、利用条件、区位条件3方面筛选出12个指标,构建高标准基本农田建设综合评价体系,引入熵权法、障碍度模型等测算各评价单元的建设潜力和建设难度系数,最后以行政村为评价单元耦合两者评价结果,提出了南岸区高标准基本农田建设时序。结果表明:南岸区已基本具备高标准基本农田条件的耕地面积约76.6 hm~2,占永久基本农田总量的11%,其余624.19 hm~2耕地可通过土地整治逐步建成高标准基本农田。在空间上,建设潜力较高的区域主要集中在东北部广阳镇,建设难度等级呈现出"南高北低"的分布规律,按照先易后难的建设原则,建设时序也需遵循从北向南的规律依次开展整治工程。研究结果可为南岸区高标准基本农田规划实施提供参考。     

黏土半巷道围岩模型过巷道轴线平面破坏过程实验观测∗

为了观测过巷道轴线平面上应变局部化带及裂纹的发展演化规律,开展了黏土半巷道围岩模型三轴压缩实验研究。半巷道围岩模型的观测表面处于平面应变状态,且分步开挖巷道。在每次巷道开挖之前,对半巷道围岩模型卸荷。每次巷道开挖之后,再对半巷道围岩模型加荷。采用数字图像相关方法观测了观测表面的最大剪切应变场,并统计了裂纹面积百分比随纵向应变的演化规律。得到以下结论:当纵向应变较高时,在半巷道围岩模型的观测表面上,出现了由巷道两帮或两帮与掌子面交点处发展出的应变局部化带;另外,还出现了距离巷道表面较远的应变局部化带。由此可以推出,垂直于巷道轴线平面上将会出现分区破裂化。裂纹面积百分比随纵向应变的增加而增加;随着阈值(可识别的裂纹面积的最小值)的增加,裂纹面积百分比降低,但降低的速度越来越慢。剪裂纹主要位于巷道的两帮;拉裂纹遍布各处,呈现一定的等间距性。     

基于物联网技术的多能源设备数据采集方法

针对宁东新能源化工基地水、电、气、热、冷等多能源设备数据采集速率低,质量差的问题,提出了1种基于物联网技术的多能源设备数据采集方法。本方法综合考虑水、电、气、热传感设备的监测细粒度、联动控制策略等因素,建立多能源设备数据采集模型。在此基础上,基于物联网技术,对多能源设备进行并发数据采集,实现多采集策略协同处理和高速采集,并按目标时间将多能源设备采集数据分类存储在智能融合终端中,以开展综合能源边缘控制。应用结果表明：本方法可面向综合能源多尺度采集性能指标和差异化数据结构,实现多能源数据自趋优协同采集,提高多能源采集的准确性与传输效率。