Using a process-based model to understand dynamics of Chinese agricultural and water technology development from 8000 bc to 1911 ad

Advancements in technology are inextricably bound to our society and the natural environment. However, how the development process of a technology system interacts with both remains unclear. We propose a process model to understand the complex dynamics among technology, society, and the environment via seven interactive elements: technologies, actors, receiving bodies, natural contexts, social contexts, temporal–spatial contexts, and outcomes. The model was applied to agricultural and water technology development in China from 8000 bc to 1911 ad. Our findings show that these elements did not play equally important roles in different periods of the development in ancient China, with social contexts most dominating during the earlier periods and both social and environmental concerns arising towards the later periods. The proposed model, by identifying the elements in the technology development that should be strengthened, can act as an analysis device to assist in reconfiguring a more sustainable socio-technological system.Electronic supplementary materialThe online version of this article (10.1007/s13280-020-01424-7) contains supplementary material, which is available to authorized users.     

制浆废液降低普钙水分的应用研究

针对我国采用高临界流动水分的磷矿进行湿法生产普钙普遍存在产品水分达不到部颁标准的难题,直接采用制浆废液(利用其主要对环境有害成分之一--MNA作减水剂)进行降低普钙水分的研究和应用.实验结果表明,添加少量的减水剂MNA可显著降低国内朝阳、昆阳、浏阳和国外摩洛哥等单种磷矿以及昆阳-朝阳混矿的矿浆粘度和水分.采用国产昆阳-朝阳混矿进行工业生产试验结果表明,添加0.35%～0.4%干矿粉重量的减水剂MNA,不仅可使球磨添加水量从145 kg降至103 kg,矿浆含水量从30.5%降至27%,成品肥含水量从16.24%降至13.77%,而且可使有效磷从10.67%升至12.24%,转化率由86.57%提高到90.45%,矿浆细度由90.18%提高到93.12%.实验和工业生产试验表明,直接用造纸制浆废液降低普钙水分,既确保和改善了普钙的产品质量,又治理了环境污染,取得了较好的经济、环境和社会效益.     

Attempt to adsorb N-nitrosamines in solution by use of zeolites

The strong adsorption of zeolite for N-nitrosamines in solution was first revealed by use of adsorption, and temperature programmed surface reaction (TPSR) techniques. N-nitrosodimethylamine (NDMA) and N-nitrosopyrrolidine (NPYR) as well as N-nitrosohexamethyleneimine (NHMI) can be adsorbed on zeolite Y, ZSM-5 and A in the solution of methylene chloride or water, which will be helpful for removal of the N-nitrosamines pollution in environmental protection. The equilibrium data were fitted to Freundlich-type isotherms, but the adsorption capacity of zeolites mainly depended on their pore size, surface area and acid-basic properties. Molecular size of adsorbate and solute-solvent interaction also strongly affected the adsorption of N-nitrosamines on zeolite in solution. The extraordinary adsorption properties of NaA zeolite for N-nitrosamines in aqueous solution is first reported and discussed.     

应用TOXI模型进行重金属在河流中迁移转化规律的研究

ＴＯＸＩ模型是美国环保局的ＷＡＳＰ（水质分析模拟程序）中的一部分。由于该模型考虑了污染物质在河流中溶解态，颗粒态和底泥态的分布关系，对于模拟重金属在河流中的浓度变化效果较好。为保证计算结果的可靠性，首先应对重金属浓度的衰减变化特性进行研究，本文重点讨论的是重金属在河流中迁移转化的过程，并如何将这一过程用数学公式来进行模拟。     

低温等离子体治理H2S污染的实验研究

低温等离子体技术是一种高效、快速的污染消除技术，国内外都在对其进行广泛而深入的研究。采用脉冲电晕放电等离子体对空气中的硫化氢进行降解研究，探索了、脉冲峰压、脉冲频率、气体流量以及气体初始浓度对净化效果的影响，气体浓度由气相色谱仪测定。结果表明，脉冲电晕放电可以有效消除硫化氢污染，净化率随脉冲峰压和脉冲频率的增加而提高，随气体初始浓度和流量的增加而下降，且在初始浓度360mg／m^2、流量1200mL／min、脉冲峰压30kV、脉冲频率80Hz的条件下，处理后的气体中已检测不到H2S，根据色谱检测限（0．29mg／m^3）计算出的净化率≥99．92％。采用离子色谱对产物进行了定性分析，发现H2S经放电处理后主要产物为SO2和SO3。     

焦炉装煤烟尘治理方案的探讨

焦炉装煤烟尘含有害物质，污染环境，危害人体健康。袋式除尘器的使用，消除了烟尘的污染，但因投资大、运行费用高、操作复杂，难以得到快速、广泛的推广。根据实验结果和已有应用情况，本文推荐了三相流化床除尘装置和颗粒层除尘器，它们可用于焦炉装煤烟尘治理，其投资和运行费用会大大降低。     

Cu/ZnO-RGO的抗菌性能及应用

采用溶胶-凝胶法制备铜锌复合氧化物（Cu/ZnO）,并将Cu/ZnO纳米粒子负载到还原氧化石墨烯（RGO）表面制备Cu/ZnO-RGO复合材料.对Cu/ZnO-RGO复合材料进行表征分析及抗菌性能考察,结果表明,Cu/ZnO纳米粒子成功负载在RGO表面,负载前后Cu/ZnO纳米粒子形态不发生改变,复合材料纯度较高.Cu/ZnO-RGO复合材料对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌均有着优异的抗菌性能,可以破坏细菌细胞膜,导致细菌内容物流出,延长细菌进入对数生长期所需的时间.当RGO质量分数为15%?Cu/ZnO-RGO复合材料使用量为120μg/mL时,在循环冷却水系统中作用2h即可拥有96.76%的抗菌率.     

死菌DNA对厌氧消化污泥中抗生素抗性基因及微生物群落分析的干扰

为评估死菌DNA对厌氧消化污泥抗生素抗性基因(ARGs)和微生物群落分析的潜在干扰,本研究对3种不同类型厌氧消化污泥进行叠氮溴化丙锭(PMA)处理,比较在PMA屏蔽死菌DNA PCR扩增情况下污泥ARGs和微生物群落分析结果与未经PMA处理情况下的差异.结果表明,经PMA处理后,剩余污泥自厌氧消化样品和高含固厌氧消化污泥样品中的ARGs丰度分别下降了41%～86%和74%～98%;污泥水解液厌氧消化15 d后的污泥样品中ARGs下降幅度相对较小,但降幅最高也达到34%.PMA处理对3个来源不同的厌氧消化污泥微生物群落组成分析结果呈现不同程度的影响,对高含固厌氧消化污泥的微生物群落结构分析影响最为显著.在经PMA处理与未经PMA处理两种情况下,厌氧消化污泥ARGs与微生物群落组成相关性分析的结果也截然不同.研究证明了死菌DNA对厌氧消化污泥ARGs和微生物群落分析的潜在干扰,采用PMA预处理能够更准确地反映厌氧消化污泥中的微生物群落及菌体携带ARGs的特征.     

新乡市镉污染土壤细菌群落组成及其对镉固定效果

重金属污染土壤中具有丰富的微生物群落组成,为生物修复提供了微生物资源.本研究以新乡市某电池厂周边Cd污染土壤为研究对象,采用高通量测序和平板分离方法分析其细菌群落组成.传统培养方法表明新乡市重金属污染土壤细菌由厚壁菌门、放线菌门、变形菌门和拟杆菌门这4个门,芽孢杆菌属、节杆菌属和根瘤菌属等30个属组成;高通量测序表明,其由变形菌门、放线菌门和酸杆菌门等25门及400属组成.相较于培养方法,高通量测序群落组成更为丰富.基于高通量测序的分子生态网路分析表明其关键细菌分别为Arthrobacter、Marmoricola、Nocardioides、Ferruginibacter、Flavitalea、Nitrospira和Lysobacter等组成.对分离的159株可培养菌株进行Cd摇瓶吸附实验,结果表明Aneurinibacillus、Arthrobacter和Bacillus等11个属的30株菌具有较好地固定效果.效果验证实验表明,Ochrobactrum sp. 1-6、Bacillus sp.2-11和Pseudomonas sp.1-9等6株高效菌株能提高青菜(鸡毛菜)生物量、降低青菜不同组织中的Cd含量.本研究为新乡市重金属污染土壤修复提供菌种资源,同时为重金属污染土壤细菌群落和功能提供参考依据.