微生物燃料电池产电研究及微生物多样性分析

以乙酸钠为阳极底物,碳毡材料为阴阳电极,构建了无介体双室微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC),研究不同阴极受体、外接电阻、乙酸钠浓度和不同接种方式等因素对电池产电性能的影响.根据不同接种方式下微生物燃料电池产电性能差异,利用PCR-DGGE技术对不同接种方式下的微生物多样性进行分析.研究结果表明:在500 mL的阴阳极反应体系中,当接入500 Ω外电阻,阴极电子受体为高锰酸钾,阳极乙酸钠质量浓度为6.46 g/L,只接入附着有大量微生物的电极时,微生物燃料电池产电性能最好,最大电功率密度可达353.57 mW/m2,库伦效率为39.35%;微生物多样性分析显示.δ-变形菌纲、β-变形菌纲和拟杆菌门的菌种更适应微生物燃料电池的运行环境,能在电极上大量富集.提高电池的产电性能.是电极上的优势菌群.图8表1参21     

运用生物埂治理三峡库区坡耕地水土流失技术研究

阐述了三峡库区耕地构成和开展针对性研究的目的与意义，三峡库区水土流失的严重危害。试图通过种植不同的生物篱笆，探求治理三峡库区水土流失的有效途径。选择了7种不同的生物篱笆，设立小区试验研究生物埂对治理坡耕地水土流失的机理，分析其水土流失构成机理与成因，提出了三峡库区减少水土流失，防止农业面源污染的对策与措施。通过试验得出以下结论：应用生物埂技术可以保持水土，主要是减少土壤中养分的主要载体<\{0.02 mm\}大小的泥砂颗粒的流失，从而有效地保护了生态环境，增大库区环境容量。实施生物埂技术可以创建缓坡梯田，金荞麦、百喜草等是适合库区实际的生物埂植物。     

典型医药活性物质在污水处理厂中的归趋及其风险评估

采用固相萃取、高效液相色谱/串联质谱法 (污泥样品先采用超声波萃取预处理方法提取) 检测分析了包括磺胺类、喹诺酮类、大环类酯类抗生素、心血管类、止痛剂类等8类医药活性物质在重庆某污水厂中的含量水平及其行为归趋.采用 EC/PNEC 综合评价体系评估环境中目标医药活性物质的生态风险,利用质量平衡分析的方法分析了其在水相及污泥相中的分布.结果表明,目标物质在水相中均可检出,其检出浓度在ng/L~μg/L,在污泥样品中可检测出18种目标物质,其浓度在ng/g (干重,下同).仅仅1.1%的目标物质被污泥吸附去除.污水处理厂初级处理及氯化消毒阶段对目标物质无明显去除效果,目标物质的去除主要发生在生物处理阶段,生物的降解或转化作用是目标物质的主要去除机制.EC/PNEC分析表明,磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑、氧氟沙星与脱水红霉素在污水处理厂出水及其污泥中综合评价因子均大于1,它们的存在可能对环境产生不同程度的危害.本研究结果表明,污水处理厂并不能完全去除水相中微量的医药物质,为防止排放导致的潜在生态风险,出水及污泥中活性医药物质需采取措施进行进一步的处理.     

氧化亚铁硫杆菌生物浸出污泥中的重金属离子

为研究氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans,At. f)对污泥中重金属的浸出机制,进行了空白、直接浸出(At. f)、加亚铁浸出(At. f +Fe2+)、加亚铁和硫酸浸出(At. f+Fe2++H2SO4)4组生物淋滤实验,分析淋滤前后污泥的成分和物相变化.结果表明加亚铁和硫酸浸出淋滤后Cu、Zn、Ni、Pb和Cr的去除率可分别达到90.8%、100%、87.5%、51.6%和83.3%,高于其他3种体系;定量计算和动力学拟合结果表明,5种金属在直接-间接(加亚铁)浸出中的质量含量和速率常数(k)均高于直接浸出.EDS和XRD证实污泥浸出前后样品组分主要是C(26.2%~37.5%)、O(32.5%~45.7%)和一些无机化合物(如铝盐和SiO2),生物淋滤后会造成营养元素(P和Ca)的部分流失.此外,ICP-MS分析表明其他金属(如Cd、Fe、Mn)也能同时被溶出.基于结果分析,提出FeSO4·7H2O和H2SO4的加入有助于生物淋滤系统的启动,其中Cu、Pb、Cr和Ni主要以间接浸出为主,而Zn是直接和间接浸出共同作用.     

湘中某工矿区土壤及作物砷污染特征及其健康风险评价

为研究湘中某工矿区土壤及作物砷污染特征及健康风险,采集稻田和菜园土壤及对应的糙米和蔬菜样品,测定其砷含量,评价土壤和作物砷污染特征与人类健康风险.研究结果表明,66个稻田土壤样品中,砷含量均值为91.91 mg·kg-1;18个菜园土壤样品中,均值为69.06 mg·kg-1.对应的66个糙米样品中,砷(以无机砷计)均值为0.45 mg·kg-1;61个叶菜类蔬菜样品中,砷含量均值为4.89 mg·kg-1,8个根茎类蔬菜样品中,砷含量均值为1.03 mg·kg-1.单因子污染评价结果表明,稻田土壤样品中砷轻、中、重度污染的比例分别为36.36%、15.15%、28.79%;菜园土壤为:45.45%、39.39%、15.15%;糙米为:38.89%、22.22%、33.33%.蔬菜为:8.70%、18.83%、66.67%.人类健康风险评价结果表明,糙米、叶菜类蔬菜和根茎类蔬菜的日均暴露剂量(ADD)分别为:8.57×10-4、5.43×10-4、0.28×10-4mg·kg-1·d-1,其中糙米和叶菜类蔬菜超过了美国环境保护局(USEPA)和世界卫生组织(WHO)制定的成人砷允许摄入量3×10-4mg·kg-1·d-1.糙米的危险度(HQ)为2.86,叶菜类蔬菜为1.81,根茎类蔬菜为0.09.该工矿区土壤、水稻和蔬菜均存在不同程度的砷污染,对人体健康存在较大的潜在风险.     

一体化全程自养脱氮(CANON)工艺的效能及污泥特性

在氨氮浓度梯度升高的条件下,通过控制DO等方式在一体化CSTR反应器中实现了一体化全程自养脱氮(CANON—completely autotrophic nitrogen removal over nitrite).结果表明随进水氨氮浓度(76.05~583.93mg/L)的升高,系统的氨氮和总氮去除负荷逐渐提高,试验期间无亚硝态氮的积累,反应器后期在高氨氮进水下最高氨氮去除率84.4%,最高去除负荷0.42kg/(m3·d);最高总氮去除率72.0%,最高去除负荷0.35kg/(m3·d).污泥氧消耗速率实验得出好氧氨氧化菌的耗氧速率为169.46 mgO2/(gVSS·h)、硝酸化细菌的好氧速率为39.63 mgO2/(gVSS·h).采用总氮去除量和硝态氮产生量的比值(△TN /△NO3-)表征硝酸化反应对出水氨氮浓度的影响.试验进一步研究了反应器内污泥形态的变化,得出第102d的污泥粒径(86.36μm)比第30d(54.09μm)增加60%,污泥的SEM分析得出实验后期相对于前期污泥表面丝状菌减少,胞外聚合物增多.以上结果表明该反应器具备良好的造粒功能,有利于自养脱氮工艺的启动与稳定.     

电解锰渣库失稳概率分析

以流固耦合的极限平衡法为基础,运用了泰勒级数法,对一铺膜防渗锰渣库在不同堆积高度的可靠度和失稳概率进行了计算分析,并参照美国陆军工程兵团对于岩土边坡的失稳概率评价标准,对锰渣库在运行过程中的边坡失稳风险进行了评估。分析表明:铺膜防渗的电解锰渣坝,当沿用常规不防渗尾矿坝设计时,边坡失稳概率过高,应通过增加导渗体数量、降低边坡坡度、放缓渣库上升速度等设计优化措施,降低锰渣库边坡失稳风险;对于影响渣库边坡稳定的重要参数,如抗剪强度、渗透系数、界面抗剪强度等,有必要通过高质量的取样和审慎的试验获得可靠的试验数据,以降低参数的不确定性,进而增加预期安全水平。     

湘中某冶炼区农田土壤重金属污染及生态风险评价

利用野外采样与实验室分析相结合的方法,以湘中某冶炼区稻田土壤(0—20 cm)为研究对象,分析其中的Cd、Zn及Pb含量,评价其重金属污染程度与潜在生态风险.单因子污染评价结果表明,100%的土壤样点Cd处于重度污染;有96.0%的样点Zn处于重度污染,有99.5%的样点Pb处于重度污染,土壤的重金属污染程度为Cd>Pb>Zn.潜在生态风险评估结果显示,大多数样点Zn处于轻度生态风险;Pb每个生态风险级别的样点都有,其中处于强生态风险样点居多;100%的样点Cd处于极强生态风险水平.综合潜在生态风险表明,11.0%样点综合潜在生态风险达到很强水平,89.0%样点综合潜在生态风险处于极强水平.上述各项指标综合表明,湘中某冶炼区农田土壤受到了严重的重金属污染.     

太湖湖滨带底泥氮、磷、有机质分布与污染评价

采集了环太湖湖滨带表层(0~10cm)底泥,研究分析了湖滨带底泥中有机质(OM)、总氮(TN)、总磷(TP)的空间分布特征,并对太湖湖滨带底泥进行营养评价.结果表明,湖滨带底泥中OM含量在1.42%~9.96%之间,空间分布趋势为:东太湖>竺山湾>贡湖>梅梁湾>南部沿岸>东部沿岸>西部沿岸; TN含量在458~5211mg/kg之间,空间变化趋势为东太湖>竺山湾>东部沿岸>贡湖>南部沿岸>梅梁湾>西部沿岸; TP含量在128.56~1392.16mg/kg之间,空间变化趋势为竺山湾>梅梁湾>东太湖>南部沿岸>贡湖>东部沿岸>西部沿岸,OM与TN分布趋势相似,TN与OM之间极显著正相关(r = 0.903, P<0.01),TP与OM之间弱相关(r = 0.073, P<0.332).结合综合污染指数和有机指数评价法可知,太湖湖滨带底泥环境质量整体较好,氮、磷污染除东太湖和竺山湾属重度污染外其他各区属轻中度污染;有机污染除东太湖外大部分区域属较清洁区.     

基于系统理论事故模型与过程的危险性分析方法

传统危险性分析方法将事故视为开始事件诱发的一连串事件所造成的不幸后果,适于处理相对简单或由物理组件构成的系统,但无法胜 任较为复杂的社会技术系统,有必要研究和探索推广性更好、更为有效的系统安全分析手段。系统理论事故模型与过程（STAMP）将安全视为系 统组件间交互的一种涌现特性,并认为事故起因除了组件失效,组件间交互失常而违背安全约束也是重要诱因。主张在系统开发、设计和运行 中通过加强控制和强化有关安全约束来预防事故。基于此,先引入了STAMP的基本概念,并介绍了其分析步骤,然后,以贴近真实的导弹拦截系 统危险性分析案例,阐述了基于STAMP的分析过程。该分析方法可为开发较高安全性水平的社会技术系统提供技术支持。