基于工业水足迹的造纸企业节水减排途径

为实现造纸行业各部门用水结构的优化,采用工业水足迹分析方法,明确了造纸行业工业水足迹评价的系统边界,构建了造纸行业工业水足迹核算框架,并选取山东省某典型造纸企业为研究案例,计算了该企业工业水足迹、节水减排后水足迹削减量及贡献率.结果表明:① 该造纸企业蓝水足迹为55.90 m3/t、灰水足迹为21.80 m3/t、隐含水足迹为5.65 m3/t.② 通过进行清洁生产审核,可以节约蓝水足迹1 184 209 t,隐含水足迹1 207 184 t,灰水足迹785 334 t,共节约工业水足迹量为3 176 727 t.③ 工艺技术改进和中水回用技术对企业节约水足迹的贡献率分别为38.88%、42.00%,对节约水足迹总的贡献率为80.88%.研究显示,工艺技术改进和中水回用对节约工业水足迹的贡献率最大,造纸企业节水减排的重点应是提高中水回用率,可通过加强技术改造、引进先进设备完成.      

苯乙烯在有机-水两相界面上的分子氧选择性光氧化

以水为介质的氧化反应是一种有效的烯烃选择性绿色氧化和有机物的绿色处理过程.以苯乙烯为反应底物,开展了苯乙烯在室温、紫外光照射下的有机-水两相界面上的分子氧选择性光氧化反应.结果表明:在水溶液中,苯乙烯被选择性地光氧化成苯甲醛,苯甲醛的产率和选择性分别为28.5%和90.8%;而在无氧状态下,水溶液和有机溶剂中的苯乙烯光氧化反应都只得到非常少量的苯甲醛,产率仅有0.2%~0.4%.芳香端基烯烃（如3-甲基苯乙烯、4-甲氧基苯乙烯、1,1-二苯基乙烯）也能在水溶液中被分子氧选择性地光氧化,生成相应的羰基化合物;以双氧水为氧化剂,在水溶液中苯乙烯光氧化反应的苯甲醛产率为0.4%,以双氧水或分子氧为氧化剂时,醇溶剂中苯甲醛的产率均为0.6%~0.7%.研究显示,分子氧和水是苯乙烯光氧化反应的必须因素.      

喷播基质中土壤菌施用对紫穗槐幼苗光合特性和叶绿素荧光参数的影响

为了揭示喷播基质中土壤菌对植物的影响机制、筛选出优势土壤菌配置模式,以适应性极强的紫穗槐（Amorpha fruticosa）为试验材料,将筛选鉴定的3种土壤菌--细菌苏云金杆菌（nl11,专利号nl-11）、真菌卵形孢球托霉（nl15,专利号nl-15）和放线菌嗜热一氧化碳链霉菌（nl1,专利号nl-1）,配制成无菌（CK）、单菌（nl11、nl15、nl1）、两种菌混合（nl11+nl15、nl11+nl1、nl15+nl1）和3种菌混合（nl11+nl15+nl1）,共8种配置方式等比例混入基质中进行温室盆栽试验,分别观测其对紫穗槐幼苗的光合色素含量、光合特性以及叶绿素荧光参数的影响.结果表明:与无菌苗相比,其他7种处理的紫穗槐幼苗w（Chlb）显著高于对照,除nl15+nl1和nl15+nl1+nl11外,其他处理的幼苗w（Chla）和w（Chl）均显著高于对照;除nl15+nl1处理外,其他处理的幼苗w（Car）显著高于对照.相比对照,nl11+nl15处理的幼苗净光合速率（P_n）显著提高123.5%,nl11处理的幼苗净光合速率（P_n）、水分利用效率（WUE）和光系统Ⅱ（PSⅡ）最大光化学量子产量（F_v/F_m）显著提高148.72%、156.21%和5.74%,nl15处理的幼苗PSⅡ实际光化学效率（Φ_PSⅡ）显著提高,nl11+nl15+nl1处理的幼苗净光合速率、光化学淬灭系数（qP）与电子传递速率（ETR）显著提高173.59%、12.58%和5.13%,nl1处理的紫穗槐幼苗初始荧光（F_o）与最大荧光（F_m）显著低于无菌幼苗10.05%和19.86%.通过土壤菌施用,显著促进了紫穗槐幼苗的光合色素的合成,提高气孔导度、水分利用效率、蒸腾速率和净光合速率,降低气孔限制值,增强了植株对有效光的利用,并且防止过剩光能对光合机构的进一步伤害,提高抗逆性和适应性,并以nl11、nl11+nl15和nl11+nl15+nl1这3种配置模式效果最为显著.      

原始红松林退化演替后土壤微生物功能多样性的变化

为了全面了解原始红松林退化演替为次生林后土壤生境及土壤微生物功能多样性的变化规律,以小兴安岭典型的原始阔叶红松林、退化演替后先锋阶段的白桦林及亚顶级阶段的硬阔叶林为研究对象,采用Biolog-ECO微平板检测法,分析三者0~ < 10 cm和10~20 cm表层土的土壤微生物功能多样性变化规律.结果表明:各林型土壤微生物的AWCD值（平均颜色变化率）随培养时间的延长而增加,培养初期表现为原始阔叶红松林>硬阔叶林>白桦林;培养末期表现为原始阔叶红松林>白桦林>硬阔叶林,三者的AWCD值在0~ < 10 cm土层分别为1.06、0.86、0.81,10~20 cm土层分别为0.68、0.47、0.45,原始林显著高于次生林（P < 0.05）,说明原始林土壤微生物对单一碳源的代谢活性显著高于次生林;同一林型下土壤微生物的AWCD值均表现为0~ < 10 cm土层显著高于10~20 cm土层（P < 0.05）. Shannon-Wiener多样性指数、Simpson指数、McIntosh指数和Richness丰富度指数也均表现为原始林显著高于次生林（P < 0.05）.原始林土壤微生物对各类碳源的综合利用强度均大于次生林,不同林型下土壤微生物群落的优势碳源类型存在一定的差异,碳水类、氨基酸类、羧酸类和多聚物类碳源是原始林退化演替后土壤微生物群落在碳源利用上发生变化的敏感碳源.      

香蒲浮床有机物去除能力及根表微生物群落结构

为探讨植物浮床有机物去除能力和根表细菌群落组成特点,选择香蒲为研究对象,通过对根系诱导扩增,构建根系覆盖度（遮光率）分别为50%、70%和90%的香蒲浮床系统,并对其COD_Cr去除能力及根系微生物群落结构开展系统研究.结果表明,3个覆盖度系统的根系体积分别达到1.74、3.48、4.30 L/m2.经过适应驯化,3个系统都可以有效地对人工模拟生活污水有机物进行去除,COD_Cr的单位面积负荷平均去除速率分别为8.28、8.78、13.46 g/（m2·d）;系统根系体积增加或加入一定体积的软性纤维填料都可以提高有机物去除能力.基于各系统根系和填料表面微生物样品高通量测序结果显示,根系与填料表面细菌多样性及组成都有较大差异,根系细菌丰度及多样性均小于填料.但在门水平上,根系和填料表面细菌优势类群相同,前2个优势菌门为变形菌门（Proteobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）.根系表面细菌群落优势菌种类（OTUs）较单一,各系统根表微生物仅由1~3个相对丰度在10%以上种类构成了优势种群,并且根系和填料优势种类具有较大的不同.根系优势种类为Enterobacter、Acinetobacter、Clostridium属,代表序列OTUs2、OTUs4、和OTUs8,分别与Enterobacter ludwigii、Acinetobacter soli、Clostridium diolis有着100%的匹配度;填料优势种为Bacillus、Pseudomonas属,代表序列OTUs3和OTUs11分别与Bacillus funiculus NAF001、Pseudomonas argentinensis具有非常高的相似度.研究显示,根系经过诱导扩增的植物浮床系统对有机物具有较高的去除能力,与常规颗粒填料人工湿地相当,但根表微生物群落多样性较低,优势菌较单一,抗冲击负荷潜在能力较低.      

锑对土壤跳虫(Folsomia candida)的毒性效应

为了解Sb（锑）对土壤无脊椎动物的毒性效应及对比不同类型土壤中Sb毒性的差异,选取死亡率、逃避率、繁殖数三组个体水平的评价指标研究了3种典型土壤（海伦黑土、祁阳红壤、北京潮土）中外源添加Sb对模式生物——跳虫（Folsomia candida）的急性毒性和慢性毒性效应.结果表明,基于实测w（Sb_总）求得的上述3种土壤中Sb影响跳虫逃避的2 d-EC₅₀（EC₅₀为半数效应浓度）分别为298、>431[高于土壤中最高w（Sb_总）]和132 mg/kg;影响跳虫死亡的7 d-LC₅₀（LC₅₀为半数致死浓度）分别为3 352、4 007、2 105 mg/kg;影响跳虫死亡的28 d-LC₅₀分别为2 271、1 865、703 mg/kg,影响跳虫繁殖的28 d-EC₅₀分别为1 799、1 323、307 mg/kg.由上述毒性阈值大小可知,跳虫逃避率的敏感性高于死亡率和繁殖数的敏感性,不同土壤中Sb对跳虫的毒性大小具有显著差异,北京潮土中Sb对跳虫的毒性与海伦黑土、祁阳红壤相比最大差别接近6倍,表明不同土壤理化性质对Sb生态毒性效应具有显著影响.但基于w（Sb_水提）求得的上述3种土壤中Sb的毒性阈值差异减小,说明水提态Sb与其毒性具有显著相关性,可以较好地解释不同土壤间Sb毒性的差异.该研究结果可为建立我国土壤中Sb的毒性预测模型及制订Sb的质量标准值提供依据.      

外源钙盐对盐胁迫下沙拐枣渗透调节和膜脂过氧化的影响

为了解外源钙对缓解沙拐枣（Calligonum mongolicum）盐胁迫的主要生理机制,采用盆栽法探究在0、100、200 mmol/L的NaCl胁迫下,分别添加5、10、15和20 mmol/L的Ca（NO₃）₂对沙拐枣同化枝中w（脯氨酸）、丙二醛含量、w（可溶性蛋白）、w（可溶性糖）的影响.结果表明,单独添加Ca（NO₃）₂使沙拐枣同化枝内w（脯氨酸）、丙二醛含量、w（可溶性蛋白）以及w（可溶性糖）增加,即Ca（NO₃）₂对沙拐枣的生长造成了胁迫.对w（脯氨酸）、丙二醛含量、w（可溶性蛋白）、w（可溶性糖）来说,NaCl和Ca（NO₃）₂之间均存在极显著的交互作用,与对照相比,在c（NaCl）分别为100、200 mmol/L,添加c[Ca（NO₃）₂]为10、20 mmol/L时,w（脯氨酸）显著增加,分别达到最大值（736.7、1 086.3 μg/g）;丙二醛含量分别降低了37.8%和40.5%,w（可溶性蛋白）以及w（可溶性糖）均增加.总之,适宜浓度的钙盐通过增加渗透物质w（脯氨酸）、w（可溶性蛋白）及w（可溶性糖）,降低丙二醛的含量来有效缓解盐胁迫对沙拐枣幼苗产生的伤害,当c（NaCl）/c[Ca（NO₃）₂]为10:1时,缓解作用最佳,并且钙盐对沙拐枣盐胁迫的缓解属于抗性诱导的调节作用.      

自养脱氮污泥的亚硝化活性恢复策略

为考察自养脱氮污泥亚硝化活性快速恢复的策略,在3个反应器内分别采用不同的方法对经过长期冷冻保存后的污泥进行了恢复活性的研究.其中R1为MBR(膜生物反应器),采用低ρ(DO)(0.30 mg/L)连续流恢复策略;R2为SBR(序批式反应器),采用低ρ(DO)(0.30 mg/L)间歇流恢复策略;R3为SBR,采用低ρ(NH₄+-N)预培养-高曝气-低ρ(DO)运行三阶段的恢复策略.结果表明,R1的恢复时间为46 d,NH₄+-N氧化速率达到4.99 mg/(h·g)(以N计),最终ρ(MLSS)达到5.43 g/L;R2的恢复时间为39 d,NH₄+-N氧化速率达到4.61 mg/(h·g),最终ρ(MLSS)达到4.47 g/L;R3的恢复时间为48 d,NH₄+-N氧化速率达到5.64 mg/(h·g),最终ρ(MLSS)达到5.16 g/L. 3个反应器均能长期抑制亚硝酸盐氧化细菌的活性,使亚硝化稳定运行. 3个反应器中,R3恢复所需时间最长,但污泥活性最好; R1中的污泥活性较低,但是膜组件有效截留了污泥,达到了最高的ρ(MLSS).研究显示,通过厌氧预培养后转为膜生物反应器连续流运行的策略,可有助于污泥的极大保留及污泥活性的最大恢复.      

热解制备玉米秸秆和城市污泥生物炭过程中PAHs的污染特征

以玉米秸秆和城市污泥为生物质原材料,并于300、500、700 ℃下厌氧热解,分析生物炭和生物油中PAHs的生成、分配及毒性特征.结果表明:玉米秸秆和城市污泥在300～700 ℃下热解后分配于生物炭中的w(PAHs)分别为116.8～1 807和136.3～52 015 μg/kg,分配于生物油中的w(PAHs)分别为10 612～33 402和11 077～116 673 μg/kg.生物炭和生物油中以低环PAHs(2环～4环)为主,其所占比例分别为90.8%～99.6%和97.9%～99.5%.大部分PAHs分配于生物油相,生物炭中PAHs的残留量较小,其中,5环PAHs是生物炭和生物油中苯并芘毒性当量浓度(TEQ_BaP)的主要贡献者.      

南昌市新城区大气降水化学特征与主要成分来源解析

为了解南昌新城区大气降水化学特性和来源,于2013年5月15日—2014年1月24日采集当地有效降水样品39个,分析其降水化学特性,包括pH、电导率和主要离子(Na+、NH₄+、K+、Mg2+、Ca2+、F-、Cl-、NO₃-和SO₄2-)的浓度.结果表明:南昌市新城区降水pH介于3.67～5.86之间,降水量加权平均值为4.63;电导率在6.13～73.01 μS/cm之间,降水量加权平均值为29.02 μS/cm;降水中总离子浓度为154.1～474.3 μeq/L,降水量加权平均值为300.1 μeq/L.SO₄2-、Ca2+、NH₄+和NO₃-是降水中的主要离子,合计占总离子浓度的82.6%.SO₄2-/NO₃-(当量离子浓度比)在1.82～3.61之间,平均值为2.66.南昌市新城区降水相对酸度为0.43,57.0%的致酸物质被大气中碱性物质中和,主要的酸度中和因子为Ca2+和NH₄+,分别贡献50.0%和36.6%的中和量.阴阳离子三角图分析表明,阴离子主要来自人为源;阳离子来源包括地壳源和人为源.富集系数分析表明,99.5%的Ca2+、88.4%的K+、63.0%的Mg2+来自地壳源;Mg2+、K+、Ca2+的海洋源输入分别为30.7%、4.6%和0.5%;1.2%的Cl-来自地壳源,55.8%来自海洋源,43.0%来自人为源;96.8%的SO₄2-和99.5%的NO₃-来自人为源.研究显示,南昌市新城区的降水为混合型降水,人为源对大气环境产生了重要影响.