模拟煤环境中几种无机硫的热分解行为

采用活性焦作为构造煤大分子网络的基质,将无机硫(黄铁矿、硫酸亚铁)混合于其上,形成模拟煤的环境.利用程序升温热解-火焰光度检测器或质谱联用(TPD-FPD/MS)技术和X-射线吸收精细结构(EXAFS)光谱对比研究了FeS₂、FeSO₄在活性焦上及纯态下热分解过程中硫逸出的动态特征及结构变化.结果表明:担载于活性焦上FeSO₄的分解主要发生在200℃～500℃,而纯态FeSO₄的分解温度范围为450℃～600℃,说明活性焦的存在使其分解温度显著降低,且硫的逸出情况更为复杂.黄铁矿与活性焦的物理混合并没有使FeS₂的分解温度降低,但对其分解程度有一定的影响,并与热解气氛密切相关;温度高于400℃后FeS₂分解的硫开始大量逸出,在550℃左右基本失去结构中与铁配位的第2层硫原子而形成FeS.     

基于土壤水分分布的土地利用空间优化方法——以黄土高原杏子河流域为例

选择具有黄土丘陵沟壑区典型特征的杏子河流域为研究区域,在分析流域土地利用现状的基础上,基于GIS的栅格模型将累积土壤水分补给量模型、土壤侵蚀模型和多目标非线性优化模型结合起来,建立了黄土丘陵沟壑区土地利用空间优化模型,并应用此模型探讨了杏子河流域在综合治理过程中的一些特点和规律。研究表明,经济效益随着治理程度的增加而持续增加,生态效益在治理程度达到30%后明显减小。由于综合考虑了土壤水分的空间分布,优化后的经济效益明显增加,生态效益差别不大,但是退耕还林的效果更好。     

煅烧结合光辐照提高纳米AgI/TiO2的可见光响应

为提高AgI/TiO₂的可见光响应能力,采用煅烧结合光辐照的工艺对其进行改性.紫外-可见光吸收分析表明,改性AgI/TiO₂的敏感光谱范围覆盖了整个可见区,吸收边带从465 nm红移至800 nm,在500 nm处的吸光度提高了近3倍.X-射线衍射分析结果指出,煅烧提高了金红石型TiO₂的相对含量,导致禁带宽度从2.89 eV降到2.81 eV,氙灯辐照进一步增加了锐钛型TiO₂、金红石型TiO₂和AgI的相对含量,并生成了新的晶体AgCl,使其禁带宽度又降至1.55 eV左右.AgCl的产生、AgI和金红石型TiO₂相对含量的增加是降低改性材料禁带宽度和增强可见光响应能力的主要原因.研究还表明,只有煅烧后的AgI/TiO₂才能通过光辐照来拓宽可见光敏感范围,而且,光辐照中起作用的主要是紫外光,可见光的作用甚小.研究最后提出将2种或2种以上的卤化银负载在纳米TiO₂上,更能有效地增强TiO₂的可见光响应能力.     

单室型微生物燃料电池处理黄姜废水的性能研究

以黄姜废水为底物,采用单室型微生物燃料电池,验证了MFC处理黄姜废水的可行性,研究了进水COD和SO42-浓度对产电性能的影响.控制电导率和COD等条件一致,黄姜废水最大功率密度为葡萄糖配水的80.3%.低COD浓度条件下MFC产电稳定,功率密度随COD浓度上升而提高,最高为322 mW/m2;当COD提高至2766 mg/L以上时,MFC稳定产电的时长缩短且更新基质后无法恢复最佳产电水平,表明过高的COD负荷会抑制产电微生物活性.COD最终去除率在68.2%~84.8%之间,且随着初始浓度的提高去除率有所下降.进水SO42-浓度的提高使MFC输出功率密度增大,但当SO42-浓度>7 716 mg/L(电导率>8.19 mS/cm)时,继续提高SO42-浓度无法使功率密度增大.与沉淀SO42-后的废水比较,含硫原水的最大功率密度平均下降14.5%,其库仑效率也随SO42-浓度提高明显下降,表明存在SO42-作为电子受体被还原,降低了MFC的效率.     

菌株Sphingomonas sp. FL降解溴氨酸的特性研究

分离了1株溴氨酸降解菌,其可以溴氨酸为唯一碳源进行降解并使其脱色,通过16S rRNA基因序列比较和生理生化特性分析,将其归为鞘氨醇单胞菌属.溴氨酸降解和菌株生长的最适条件为：温度30℃,pH 7.0,摇床转速100 r/min ,(NH₄)₂SO₄作为氮源,在此条件下,溴氨酸（100 mg/L）在14 h内的脱色率可达99%.低浓度NaCl（<2%）对脱色有促进作用,而高浓度NaCl（≥2%）对脱色产生抑制.以Haldane底物抑制模型表征溴氨酸初始浓度对脱色的影响,确定当初始浓度为1 393.5 mg/L 时可取得最佳比降解速率1.4 h^-1.菌株不能将溴氨酸完全矿化,至反应终点52.4%的有机碳得到去除.利用GC-MS和HPLC-MS分析代谢产物显示,溴氨酸降解的中间产物是邻苯二甲酸,终产物可能为2-氨基-3-羟基-5-溴苯磺酸或2-氨基-4-羟基-5-溴苯磺酸,邻苯二甲酸可经3,4-二羟基苯甲酸途径进一步降解而被菌体利用.     

喹啉降解菌Rhodococcus sp.QL2的分离鉴定及降解特性

从某焦化厂生物处理系统的活性污泥中驯化、分离出1株能以喹啉为唯一碳、氮、能源生长代谢的菌株QL2.经过对其形态特征、生理生化特征和16S rRNA序列分析鉴定该菌株为红球菌属(Rhodococcus sp.).研究表明,菌株QL2利用喹啉生长的适宜温度为35～42℃,培养基初始pH为8～9,摇床转速为150 r/min.外加氮源能促进菌株的生长,其中无机氮比有机氮、铵态氮比硝态氮更利于细菌的生长.在喹啉初始浓度为60～680 mg/L范围内菌株QL2降解喹啉符合零级动力学方程.喹啉初始浓度为150 mg/L时在8 h内完全降解,TOC去除率14 h内可达到70%.降解过程中产生有颜色的物质,且杂环上的氮原子以氨氮的形式被释放.通过HPLC及GC/MS分析出喹啉降解过程中的主要中间产物为2-羟基喹啉.该菌底物利用范围广,能降解苯酚、萘、吡啶等多种芳香族化合物.     

湿地综合分类研究:Ⅰ.分类

目前湿地研究中存在的主要问题是湿地分类标准不一，不同学科间的湿地分类系统缺乏可比性，且缺乏类别界定的定量指标。本文在总结吸收湿地分类已有成果的基础上，比较了已有方法的优劣，提出了一种动力与成因相结合的综合分类法，并讨论了各个分类等级上分类因子的定量描述方法，从而在一定程度上保证了湿地分类的通用性和定量性。这一综合分类方法的提出有助于用数学模型对湿地动态变化进行定量描述①。     

不同粒径黄河沉积物中可提取腐殖质的含量分布及光谱特性

测定了黄河表层沉积物3种粒径组分（Ⅰ：100～300 μm;Ⅱ: 63～100 μm;Ⅲ: <63 μm）中总有机碳和可提取腐殖质的含量,分析了可提取腐殖质的紫外-可见吸收光谱、红外光谱和三维荧光光谱特征,探讨了不同粒径组分沉积物中可提取腐殖质含量分布及其化学组成特性.结果表明,沉积物有机质主要为粘土矿物吸附的天然腐殖质成分,总有机碳中可提取腐殖质的比例随沉积物有机质与矿物质相互作用的增强而降低,顺序为Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ.3种粒径组分沉积物中可提取腐殖质的紫外-可见吸收光谱相似但相对峰强不同;红外光谱主要有5个吸收峰,各吸收峰面积百分含量的计算结果表明酚、醇及羧酸类官能团为主要的活性官能团,占可提取腐殖质组成的75%以上;三维荧光光谱主要有3个荧光峰,除了典型的类腐殖质荧光峰（峰A和峰C）外,还有源于小分子类蛋白或酚类物质的荧光峰（峰T′）.比较3种粒径组分沉积物中可提取腐殖质的紫外-可见、红外及三维荧光光谱的特征参数,发现Ⅰ、Ⅱ组分沉积物中可提取腐殖质的芳香度高,脂肪族和芳香族含量高于Ⅲ组分,而Ⅲ组分沉积物可提取腐殖质中酚、醇及羧酸类活性基团含量相对较高.     

盐度对固定化曝气生物滤池中微生物的影响

在进水盐度为0～3%的范围内,固定化曝气生物滤池（BAF）处理人工合成采油废水的效果良好.在此基础上进一步研究盐度变化对该系统中微生物的影响,结果表明,当盐度小于1%时,载体上活体微生物数量不断上升,达1.3×10⁷ 个/cm³;当盐度上升到2%和3%时,活体微生物数量开始下降,细胞个体缩小、破裂,并随出水流失,经驯化后系统中微生物数量保持在1.1×10⁶ 个/cm³.在盐度为0.5%时,微生物脱氢酶活性(dehydrogenase activity,DHA）达最高,为14.4　μg/(mg·h),降解性能最好.微生物分泌的胞外多糖(extra cellular polysaccharide,ECP_c）起到了将微生物固定在载体上的作用,并在盐度为2%时达到最高209.9　μg/mg.载体上胞外多聚物(extra cellular polymers,ECP_s）和微生物质量随着系统运行而堆积,实验采用的FPUFS大孔载体（孔径为0.3～0.7　mm）可以有效地避免反应系统中由于微生物及其ECP_s累积而造成的堵塞现象,并且在高盐度的环境下提供良好的水、气、有机物的传质条件.     

产气肠杆菌燃料电池产电机制研究

基于铁还原菌的微生物燃料电池（MFCs）与基于产氢细菌的MFCs各有优劣,前者能量利用效率高,但底物利用范围有限;后者底物利用广泛,但其依靠悬浮细胞产电,电子回收率较低.本研究以1株具有铁还原活性的产氢菌Enterobacter aerogenes XM02为产电微生物,构建了3种不同阳极材料的空气阴极MFCs,通过输出电压和库仑效率的比较以及扫描电镜观察阳极形貌等方法对此菌的产电机制进行探讨.结果发现,采用比表面积大且具有氢催化活性的碳毡作为阳极材料时,可显著改善MFCs性能,库仑效率由载铂碳纸阳极MFC的1.68% 提高至42.49%,远高于已报道的其它产氢菌燃料电池.扫描电镜证实大量细菌细胞附着在阳极表面,形成阳极生物膜.采用非生长基质实验排除悬浮细胞的产电作用,证明附着在阳极的生物膜对产电起主导作用,认为生物膜原位产氢-氧化是此菌的主要产电机制.