微生物菌剂对堆肥功能微生物重构的影响

堆肥产品不仅可以作为有机肥或土壤改良剂,还可以在包气带土层防护地下水污染的过程中起到微生物载体的作用.在堆肥中接种菌剂能够加速堆肥进程,促进堆肥材料的腐熟,但是也有研究认为接种剂与堆肥土著微生物的竞争会导致菌剂无法发挥作用.为了阐明菌剂与土著微生物之间的相互作用,采用宏蛋白质组学方法,分析餐厨垃圾堆肥接菌组（木质纤维素混合菌剂）和对照组（未接菌）中功能微生物群落和碳水化合物代谢途径的变化.结果表明:接菌组中假单胞菌目（Pseudomonadales）和散囊菌纲（Eurotiomycetes）菌群的相对丰度比对照组分别提高了12.5%和22.0%,成为优势细菌和真菌,二者在碳水化合物代谢活性上也成为优势菌群.菌剂主要是由芽孢杆菌目（Bacillales）和散囊菌纲的曲霉（Aspergillus）组成,曲霉因具有堆肥系统所需的木质纤维素分解能力而成为优势真菌,而菌剂中的芽孢杆菌虽然数量较多,但是缺乏堆肥系统所需的功能而无法成为优势细菌.餐厨垃圾中易降解物质分解过程中产生的有机酸会导致酸性环境,对照组中能够适应酸性环境的芽孢杆菌目和酵母菌纲（Saccharomycetes）是优势群落,添加菌剂后,堆肥系统中土著的假单胞菌目和散囊菌纲具有较高的碳水化合物代谢活性和多种有机酸转化通路,因此在与菌剂中的芽孢杆菌目和土著的芽孢杆菌及酵母菌的竞争中成为优势菌群.研究显示,外源菌剂与土著微生物之间以及各土著微生物之间都会发生竞争作用,能否成为优势菌群取决于是否适应堆肥底物新陈代谢的变化,因此只要选择好菌剂的功能和接种时机,菌剂就能够发挥原有的作用.      

芦苇酶解对氢气-甲烷联产过程微生物群落演替规律的影响

采用10 mg/g纤维素酶R-10预处理芦苇秸秆,研究了酶解预处理对芦苇厌氧产气潜力的影响,分析了氢气-甲烷联产过程中微生物群落结构演替规律. 结果表明:酶解预处理后,芦苇秸秆在产氢阶段的累积产气量和φ(H₂)分别达到42.5 mL/g和52.1%;在产甲烷阶段,累积产气量稳定上升,最高值可达137.5 mL/g,是对照组产气量的5倍. 由扫描电镜(SEM)观察可知,产氢阶段以短杆状和梭状菌为主,产甲烷阶段以长杆菌为主. PCR-DGGE(聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳)分析表明,芦苇在酶解预处理后,其厌氧联产过程中微生物群落呈规律性演替,产氢阶段的优势微生物分别为具有降解纤维素产氢气功能的嗜热纤维素菌Clostridium thermocellum(条带B20)、具有高效产氢潜力的兼性厌氧产气肠杆菌Enterobacter aerogenes(条带B28);在产甲烷阶段,其优势微生物为可利用氢营养途径合成甲烷的产甲烷古菌Methanoculleus bourgensis(条带A3)、Methanoculleus horonobensis(条带A13). 经纤维素酶预处理后,芦苇秸秆厌氧联产的累积产气量、φ(H₂) 提高显著,具有纤维素降解功能的细菌和可利用氢营养途径合成甲烷的古菌为主要优势微生物.      

纳米零价铁和零价铁对餐厨垃圾暗发酵制氢过程铁离子和酶活性的影响

通过投加不同浓度的纳米零价铁(NZVI)和零价铁(ZVI),考察了暗发酵制氢过程中铁离子组成和浓度变化、氢化酶和脱氢酶活性,研究了2种添加剂强化餐厨垃圾高温((55±1)℃)暗发酵制氢的作用机制。结果表明:投加NZVI和ZVI均可提高餐厨垃圾暗发酵制氢性能;当投加100 mg·L~(-1) ZVI时,产氢效果最佳,最大产氢潜力和最大产氢速率分别为425.72 mL和66.32 mL·h~(-1),是投加NZVI实验组的1.64倍和1.34倍,代谢途径是以乙醇型发酵为主的混合型发酵;在投加NZVI和ZVI后,暗发酵制氢末端产物的Fe~(2+)和Fe~(3+)浓度升高,投加300 mg·L~(-1)NZVI和100 mg·L~(-1) ZVI实验组Fe2+浓度最大,是未投加实验组的2倍和1.87倍;与反应前相比,Fe~(2+)显著升高,Fe~(3+)由于微生物利用与转化浓度降低,同时可有效提高氢化酶活性。投加100 mg·L~(-1) ZVI不仅可提高氢化酶活性,还可提高脱氢酶活性。以上结果可为提高餐厨垃圾等复杂有机废物的高效能源化提供参考。     

类柱试验中焚烧飞灰浸出特性研究

通过类柱试验研究焚烧飞灰的浸出规律.结果表明,随着流入系统中酸溶液体积的增加,系统pH先升高而后下降;在整个系统中,Ca的浸出质量浓度很高;Cr的浸出质量浓度要高于Cd、Cu、Zn、Pb和Ni,随着反应时间的推进,它们的浸出质量浓度都随着流入系统中酸溶液体积的增加而逐渐降低;在同一时间浸出质量浓度曲线上,从系统的上游到下游,浸出质量浓度呈增加趋势,如Cu的浸出质量浓度在系统上游(单元1)为60.2 μg/L,而在系统下游(单元10)为158.0 μg/L.     

病毒对地下水的入侵风险与防控对策浅析

病毒可能会成为人类未来的“头号公敌”,全球地下水病毒污染事件频繁发生,因此,病毒对地下水的影响和防控逐渐受到国际重视.为进一步了解地下水病毒入侵,通过文献检索调研,分析了病毒进入含水层的途径、在地下水中迁移的限制性因素、在多孔介质中的转化过程,总结了地下水病毒入侵防控相关方法、技术、政策,探讨了风险防范意识有待加强、地下水病毒科学研究存在短板、应急防控与预警能力不足等问题及挑战.参考国内外相关研究成果和实践经验,初步提出地下水病毒入侵风险防控对策建议:①源头排查风险,防患于未然.在地下水饮用水水源地保护区及补给区,排查防疫类污染源渗漏情况,经过化学或高温消毒后再使用农村地下水饮用水、生活用水.②加强地下水饮用水水源地病毒调查研究.研究病毒在土壤及地下水中的存活能力、迁移转化机制、环境行为特征、模拟预测技术、健康风险评价方法,制定相关规范、指南.③筹划应急防控对策.做好地下水应急监测预警、饮用水消毒处理、环境质量信息公开等相关准备工作,制定地下水饮用水水源地病毒应急防控预案.      

预处理方法对香蒲厌氧发酵联产H_2-CH_4效能的影响

通过厌氧发酵动力学分析、还原糖及其他代谢产物变化情况,结合香蒲微观结构解析,系统研究酸(HCl)、碱(NaOH)、酶(纤维素酶R-10)3种预处理对水生植物厌氧发酵联产H2-CH4的影响.结果表明:香蒲分别经酸、碱、酶3种预处理后,厌氧发酵联产累积H2、CH4产量及含量均显著提高,c(HCl)、c(NaOH)均为1.0 mol/L,w(纤维素酶R-10)(以底物计)为10 mg/g时,预处理最佳.其中1.0 mol/L NaOH预处理香蒲效果最佳,φ(H2)(H2含量)达30.09%,累积产H2量(以香蒲干质量计)达11.39 mL/g;φ(CH4)(CH4含量)最高达67.48%,累积产CH4量(以香蒲干质量计)达41.87 mL/g;还原糖利用率达50.87%,sCOD(溶解性化学需氧量)利用率达66.17%.纤维素酶预处理后香蒲产CH4能力显著提高,产CH4阶段φ(CH4)最高为71.39%,累积产CH4量达46.32 mL/g,还原糖利用率达72.10%.扫描电镜微观结构分析表明,碱预处理对香蒲纤维素结构破坏程度最大,可有效增加香蒲与微生物接触面积,有利于厌氧发酵联产H2-CH4工艺的快速启动和稳定运行.     

多阶段生活垃圾接种堆肥水溶性有机物荧光特性表征研究

为提高堆肥效率,采取多阶段接种技术（MSIC）进行城市生活垃圾堆肥实验,并运用荧光分析技术,对不同堆肥阶段样品提取出的水溶性有机物（DOM）的变化进行跟踪分析。荧光同步光谱分析显示：堆肥过程中类蛋白峰发生红移,且在堆肥后期出现了类腐殖质峰,且类腐殖质荧光峰与类蛋白荧光峰荧光强度的比值‰‰不断增大,T2处理增长幅度最大。发射光谱分析显示：254nm激发波长下发射光谱中后1／4波段与前1／4波段的荧光强度积分面积之比A435-450/A300-345、465nm激发波长下发射光谱中470～640nm范围内荧光积分面积A协枷均不断增大,表明堆肥腐殖化程度不断增强,且T2处理在堆肥各阶段腐殖化程度均高于其他处理,T2处理物质结构最为复杂,腐殖化程度达到最高。三维荧光光谱显示：随着堆肥的进行,与蛋白质类物质有关的类蛋白峰荧光强度持续降低,而与腐殖质类物质产生的类富里酸荧光峰强度却不断增强;紫外区与可见区类富里酸峰荧光强度的比值r（A,C）随着堆肥的进行总体呈下降趋势;T2处理DOM中有机成分发生最为显著的变化,各阶段类蛋白荧光峰的发射波长明显发生红移,并且紫外、可见区域内类富里酸荧光强度明显高于其他处理,促进堆肥DOM中类富里酸物质数量的积累。结果表明：MSIC能够有效促进堆肥腐殖化进程,提高堆肥效率,是一种更加优良的堆肥技术。     

典型场地地下水污染源强分级评价方法研究

地下水污染程度评价是地下水研究领域的研究热点。以场地浅层地下水为研究对象,基于目前国内工业场地有无防渗措施的分类原则,综合考虑污染源和场地包气带特征因子,构建了地下水污染源强分级评价指标体系。将修正的内梅罗污染指数法应用于污染源危害性分级,并将改进后的DRTAS模型应用于包气带阻控性分级,利用矩阵法构建两方面多因素耦合模型,最后形成了适合典型工业场地的地下水污染源强分级评价的方法。选择4个典型污染场地对评价方法进行实地验证,分析结果表明,对于已建的或拟建的有防渗措施的项目,污染源危害性是造成场地地下水污染的主因;对于已建的无防渗措施项目,污染源危害性和包气带阻控性共同决定地下水污染源强。场地评价结果与水质监测报告结论相符,说明本研究建立的分级评价方法对于地下水污染的预防和控制具有借鉴意义。     

湿热水解处理餐厨垃圾氮素转化规律

为了研究餐厨垃圾湿热水解过程中氮素的变化规律,设计了10、30、60、90和120℃5个温度水平以及30、60、90、120、150和180min6个加热时间水平,进行了30组完全实验,对不同湿热条件下餐厨垃圾粗蛋白、TN、NH4＋-N、NO3-N、有机氮及氨基酸等氮的不同存在形式的变化规律进行实验研究。结果表明,10、30及60℃条件下蛋白质的高级结构不会改变,利于粗蛋白的积累,且在温度120℃,加热时间90min条件下粗蛋白百分含量最高,占干物质的31．34％;随温度的升高和加热时间的延长TN、NHf-N和有机氮含量均上升;当温度达到120℃,由于水解反应,各温度处理下NHf．N浓度超过有机氮浓度,而NO3-N始终维持较低水平。氨基酸总量随温度的升高和水解时间的延长呈上升趋势,当温度达90％,加热时间达180min时,处理后餐厨垃圾总氨基酸百分含量最高,达164％,但温度达到120℃时,随着处理时间的延长,餐厨垃圾总氨基酸含量明显降低。     

荧光光谱技术在堆肥腐熟度评价中的应用

高温好氧堆肥是世界各国资源化利用固体有机废弃物最重要的途径之一,堆肥腐熟度是评价堆肥过程及堆肥产品质量的重要尺度.荧光光谱(FS)技术具有诸多优点,目前已广泛应用于不同来源有机质结构特征的研究,其在堆肥腐熟度评价中具有广阔的应用前景.在分析了FS技术的原理及特点的基础上,从发射光谱、激发光谱、同步FS和三维FS方面详实综述了FS技术在有机固体废弃物堆肥物质转化及腐熟度评价中的应用原理及其国内外进展,并对FS技术在堆肥腐熟度评价中存在的问题及发展前景进行了评述.