Mechanisms behind the accelerated extracellular electron transfer in <Emphasis Type="Italic">Geobacter sulfurreducens</Emphasis> DL-1 by modifying gold electrode with self-assembled monolayers

Modification of electrode surface with carboxylic acid terminated alkanethiol self-assembled monolayers (SAMs) has been found to be an effective approach to improve the extracellular electron transfer (EET) of electrochemically active bacteria (EAB) on electrode surface, but the underlying mechanism behind such enhanced EET remains unclear. In this work, the gold electrodes modified by mercapto-acetic acid and mercaptoethylamine (Au-COOH, Au-NH₂) were used as anodes in microbial electrolysis cells (MECs) inoculated with Geobacter sulfurreducens DL-1, and their electrochemical performance and the bacteria-electrode interactions were investigated. Results showed that the Fe(CN) ₆ ^3–/4– redox reaction occurred on the Au-NH₂ with a higher rate and a lower resistance than that on the Au or the Au-COOH. Both the MECs with the Au-COOH and Au-NH₂ anodes exhibited a higher current density than that with a bare Au anode. The biofilm formed on the Au-COOH was denser than that on bare Au, while the biofilm on the Au-NH₂ had a greater thickness, suggesting a critical role of direct EET in this system. This work suggests that functional groups such as–COOH and-NH₂ could promote electrode performance by accelerating the direct EET of EAB on electrode surface.     

改良SBR工艺实现生活污水除磷与半亚硝化

常温条件下(20~25℃),采用序批式反应器(SBR),应用改进后的运行策略:进水、厌氧搅拌、曝气搅拌、静置沉淀、排水、选择性排泥、污泥床缺氧搅拌,控制污泥龄为20d,溶解氧为0.2~0.5mg/L,实现单污泥系统同步除磷亚硝化的稳定运行.结果表明:总磷去除率为95.9%~97.1%,出水总磷浓度为0.1~0.4mg/L,好氧阶段氨氮去除容积负荷为0.242kg N/(m3·d),出水氨氮和亚硝酸盐氮的比值约为1:1,可以为后续的厌氧氨氧化提供合适的进水.     

近30余年辽河口海岸线遥感变迁分析

利用1979年、1990年、2000年和2013年4个时相的Landsat遥感影像,开展了30余年辽河口海岸线遥感变迁分析研究.结果表明:(1)1979~2013年间,辽河口岸线不断向海推进,海岸线长度总体呈增加趋势,目前岸线长度为298 km,较1979年增加了63 km,陆域面积增加了410 km2;(2)辽河口自然岸线中的淤泥质岸线减少显著,近70%的淤泥质岸线转化为港口、盐田和养殖围堤岸线;1979~1990年间淤泥质岸线主要转化为了盐田和养殖围堤岸线,进入新世纪因盘锦港的建设,使得盐田围堤岸线转化为了港口岸线;(3)1979~1990年、1990~2000年、2000~2013年3个时段辽河口岸线变迁速率分别为94.2 m/a、52.1 m/a、81.0 m/a,尤其二界沟镇在1990~2000年间,因盐田建设导致海岸线迅速向海推进,海岸线变迁速率达到了1200 m/a;(4)辽河河流入海口门和河道也发生了较大变化,由于大规模的养殖开发和盐田建设围海导致双台子河入海口门变窄,而大辽河入海口门由于盐田和港口建设导致河口变窄;双台子河道和大辽河道主要由于泥沙淤积和养殖围填,也导致了河道局部变窄.     

太阳光催化氧化工艺对藻源含氮有机物的降解研究

利用小试试验研究了太阳光/TiO2体系对铜绿微囊藻细胞内的溶解性有机氮(DON)的氧化降解过程,考察了氧化降解过程中总可溶性蛋白、多糖、UV254等指标的变化,分析了其作用机理.结果表明,7h处理后,太阳光/TiO2体系对水样中的DON降解率为29%,且降解过程中TN含量基本没有变化,而NH4+和NO3-的浓度明显增加;氧化过程中,总可溶性蛋白和多糖的含量明显减少,去除率达48.6%和54.5%.水样的浑浊度、UV254和DOC也有不同程度的去除.     

三种微生物对铀的吸附行为研究

开展了酵母菌(真菌)、枯草芽孢杆菌(细菌)、小球藻(藻类)对水体中铀(Ⅵ)的吸附性能及机理研究.结果表明:3种微生物对铀都具有较好的吸附效果.酵母菌,小球藻,枯草芽孢杆菌对铀的最佳吸附率分别为97.19%、97.13%、98.03%;且最大吸附量分别达到341.2、356.5、512.5mgU/g(DW).3种微生物对铀的吸附过程和机理有所不同,酵母菌和小球藻符合Langmuir模型,枯草芽孢杆菌更适合Freundlich模型,吸附至12h,酵母菌表面逐渐出现铀和磷的片状结晶及含铀沉积物堆积,小球藻和枯草芽孢杆菌与铀(50mgU/L)作用后细胞出现明显变形,菌体表面未出现铀的结晶物.     

长江-洪泽湖段突发跨界污染风险交流信息图谱研究

在分析我国当前环境风险交流存在问题基础上,将信息图谱引入到流域突发跨界环境污染风险交流中.参考公共卫生领域信息图谱制定步骤,结合突发跨界环境污染风险管理特点与要求,构建流域突发跨界环境污染利益相关方构架体系.编制流域突发跨界环境污染事件利益相关方问题清单框架,对流域突发跨界环境污染利益相关方问题计算权重,按权重大小进行排序分类.以南水北调东线工程长江-洪泽湖段为研究区域,绘制风险交流信息图谱,利用ArcGIS制作信息图谱单元图以及单元表实现对海量信息资料的挖掘、提炼与表达,不仅满足了利益相关方对于信息的迫切需求,提高了环境风险交流效率,保证了突发跨界环境污染应急处理处置措施的有力实施.同时也为利益相关方进行有效的风险沟通提供了预见性、准确的关键信息与支持信息,为流域突发跨界环境污染风险决策提供辅助信息工具.     

异养硝化-好氧反硝化菌脱氮同时降解苯酚特性

研究了异养硝化-好氧反硝化菌Diaphorobacter sp. PDB3去除氨氮同时降解苯酚的特性.在最佳碳氮比7和摇床转速160r/min下,该菌在21h内对初始浓度365mg/L苯酚的降解率达94.9%,总有机碳去除率达90.8%,同时40mg N/L氨氮被完全去除,中间代谢物硝态氮和亚硝态氮逐渐积累并在后期降低.氮平衡分析表明,52.3%的氨氮转化为胞内氮,37.2%转化为氮气,菌株主要通过细胞同化作用和异养硝化-好氧反硝化作用去除氨氮.检测到羟胺氧化酶、硝酸还原酶及亚硝酸还原酶活性,表明菌株PDB3具有完整的异养硝化-好氧反硝化偶联途径.随着苯酚浓度升高,抑制作用增强,脱氮效率降低.     

干旱内陆河流湿地景观破碎化模型构建与尺度分析——以黑河中游湿地为例

尺度的选择一直是地理学及景观生态学的研究重点和热点。在遥感和GIS的支持下,以黑河中游湿地为例,利用移动窗口技术和空间形态学准则构建湿地类型变化追踪模型;利用面积频率统计法、卡方分布归一化尺度方差、分维数距平和多样性指数探讨干旱内陆河流湿地类型变化追踪模型的适宜和最佳窗口尺度。结果表明：1）类型变化追踪模型能实现基于像元的湿地景观空间格局分析,弥补传统湿地景观破碎化研究主要基于景观和斑块类型水平尺度,难以深入解析湿地空间演变过程的不足;2）黑河中游湿地类型变化追踪模型的适宜窗口尺度为150 m×150 m~450 m×450 m,最佳窗口尺度为250 m×250 m。该结果是进一步研究黑河中游湿地空间破碎化特征的基础,同时对于丰富干旱内陆河流湿地景观破碎化研究尺度选择有一定积极作用。     

冬季不同污水处理工艺对溶解性有机物的去除

以东北地区4个城市污水处理厂为研究对象,考察冬季不同污水处理工艺对溶解性有机物(DOM)组分的去除效果,以及对DOM组分的光谱学特性和卤代活性的影响.利用XAD树脂将DOM分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A)、疏水性中性有机物(HPO-N)、过渡亲水性有机酸(TPI-A)、过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).结果表明,A/O法、曝气生物滤池、浮动填料法和A2/O法对DOM都具有较高的去除能力,其中曝气生物滤池对DOM的处理效果最好.经4种污水处理工艺处理后,5种组分的芳香性和三卤甲烷生成活性(STHMFP)均升高.A2/O法对HPO-A和TPI-A的芳香性增强程度最高,而曝气生物滤池对HPO-N,TPI-N和HPI的芳香性增强程度最高.浮动填料法对HPO-A,TPI-A和HPI的STHMFP升高最显著,A2/O法对HPO-N的STHMFP增加最显著,曝气生物滤池对TPI-N的STHMFP升高最显著.4种污水处理工艺对HPI中荧光物质的去除率高于非荧光物质.而对于其他4种DOM组分来说,不同的污水处理工艺对不同荧光峰的改变不相同.     

陕北水蚀风蚀交错区小流域苔藓结皮的空间特征及其影响因子

生物结皮是旱区普遍存在的活性地被物,在生态系统中发挥重要的生态功能,研究其发育特征与形成机理是有效管理和利用该资源的基础。退耕还林（草）工程实施以来,黄土高原地区生物结皮大面积发育,但相比荒漠地区,相关的研究工作还较薄弱。生物结皮的发育具有过程的复杂性和空间的分异性,诸多荒漠地区的研究结果不能直接外推至黄土高原地区。鉴于此,论文选择黄土高原典型小流域,通过全面调查和测算分析,应用GIS 软件,探讨了生物结皮的空间特征及其影响因子。结果表明：①流域内藓类共有2 科8 属13 种,狭网真藓、真藓、尖叶对齿藓分布最广;②苔藓结皮占绝对优势,面积为4.18 km²,占流域面积的60.7%,主要分布在干扰少、侵蚀弱、水分好的梁峁坡或梁峁顶上;③土壤、植被、坡向均对苔藓结皮的发育有显著影响。同黄土地相比,沙地苔藓结皮的覆盖度高、呈连片分布。乔、灌植被下的生物结皮发育优于草本群落,植被盖度对苔藓结皮产生先促进后抑制的作用（拐点约在覆盖度30%处）。总体上,阴坡生物结皮的覆盖度、厚度均高于阳坡。