Enhancing sensitivity of microbial fuel cell sensors for low concentration biodegradable organic matter detection: Regulation of substrate concentration, anode area and external resistance

The relatively low sensitivity is an important reason for restricting the microbial fuel cell (MFC) sensors’ application in low concentration biodegradable organic matter (BOM) detection. The startup parameters, including substrate concentration, anode area and external resistance, were regulated to enhance the sensitivity of MFC sensors. The results demonstrated that both the substrate concentration and anode area were positively correlated with the sensitivity of MFC sensors, and an external resistance of 210 Ω was found to be optimal in terms of sensitivity of MFC sensors. Optimized MFC sensors had lower detection limit (1 mg/L) and higher sensitivity (Slope value of the linear regression curve was 1.02), which effectively overcome the limitation of low concentration BOM detection. The essential reason is that optimized MFC sensors had higher coulombic efficiency, which was beneficial to improve the sensitivity of MFC sensors. The main impact of the substrate concentration and anode area was to regulate the proportion between electrogens and nonelectrogens, biomass and living cells of the anode biofilm. The external resistance mainly affected the morphology structure and the proportion of living cells of the anode. This study demonstrated an effective way to improve the sensitivity of MFC sensors for low concentration BOM detection.     

生物沸石球强化吸附氨氮废水的动力学研究

用一种具有多孔结构特征的沸石球作为载体固定化硝化细菌强化吸附氨氮废水。结果表明,沸石球能快速固定化硝化细菌,吸附动力学表明150 min对氨氮吸附容量达到2.816 mg/g,而且还有继续增加的趋势。假二级动力学方程和Elovich模型的精确拟合说明,生物沸石球对氨氮的吸附过程可能是非均相扩散起作用及以化学吸附反应为主的复杂转化过程。扩散拟合结果表明,氨氮在生物沸石球的吸附是以液膜扩散和颗粒内扩散为吸附速率的控制步骤,活性的硝化细菌对氨氮的硝化使氨氮在微孔的吸附得到了强化。     

管理措施对黄土高原油松人工林土壤水溶性碳氮及其三维荧光特征的影响

为研究不同管理措施(凋落物去除、油松幼林、灌木和草地)下土壤水溶性碳、氮含量的变化以及土壤溶解性有机质(SDOM)的组分,选取黄土高原油松人工林为研究对象,以未皆伐油松人工林作为对照,对土壤水溶性碳、氮以及SDOM荧光组分等相关重要特征量进行研究分析.结果表明,灌木和油松幼林的土壤水溶性有机碳含量显著高于其他管理措施,并且土壤水溶性有机碳含量随土层深度的增加而降低,土壤水溶性有机碳/土壤有机碳(WSOC/SOC)值随深度增加呈上升趋势;土壤水溶性氮含量的变化和水溶性碳的变化趋势一致,油松幼林土壤水溶性氮组分含量高于其他管理措施,总体上随深度的增加而降低.不同管理措施对SDOM组分影响显著,基于三维荧光光谱技术结合平行因子(EEM-PARAFAC)分析可知SDOM有4种组分,主要分为类腐殖质、类蛋白和可溶性微生物代谢产物三大类,其中SDOM的主要成分为富里酸类腐殖质,油松幼林土壤中富里酸含量最高.本研究表明,管理措施对土壤水溶性碳氮含量变化和SDOM组分具有一定的影响,特别是油松幼林和灌木影响较大.两种管理措施提高了土壤水溶性有机碳以及水溶性氮组分的含量,增强其在土壤中的迁移转化能力,同...     

淋洗-废水解毒工艺处理氰化物污染土壤

综合分析当前氰化物污染土壤处理方法的特点,提出异位筑堆淋洗-废水解毒工艺处理氰化物污染土壤的技术方法。采用装柱淋洗-废水解毒工艺对天津某氰化物污染土壤开展实验研究,结果表明：采用pH值10~11的石灰水,控制淋洗强度60 L·（m2·h）-1,淋洗时间22 d时,土壤中总氰化物平均含量从47.91 mg·kg-1降低至3.73 mg·kg-1,达到土壤污染风险筛选指导值中住宅类用地小于9.86 mg·kg-1的要求;采用碱性氯氧化法对淋洗产生的废水进行了处理,在局部氧化阶段反应pH值12.5,漂白粉用量3.5 g·L-1,反应时间1.5 h;完全氧化阶段漂白粉用量4.5 g·L-1,反应pH值8.0,反应时间1.0 h的条件下,废水中总氰化物含量可由83.9 mg·L-1降低至0.33 mg·L-1,达到GB 8978-1996中小于0.5 mg·L-1要求。研究结果初步表明,采用异位筑堆淋洗-废水解毒工艺处理氰化物污染土壤具有实际应用可行性。     

产气荚膜梭菌（示踪剂）的水体稀释扩散试验

产气荚膜梭菌具有抗污染，在好氧，厌氧状态下存活期长，不自行繁殖的特性。用产气荚膜力为示踪剂的水体稀释扩散。试验结果表明：排污口下游不同位置产气荚膜梭菌的浓度实测值与理论计算吻合，并可以替代罗丹明Ｂ。     

不同植被带生态恢复过程土壤团聚体及其稳定性——以黄土高原为例

为分析黄土高原不同植被带植被恢复对土壤团聚体分布特征及其稳定性的影响,以黄土高原从北到南不同纬度梯度分布的3个典型植被类型区域（草原带、森林草原带和森林带）为研究对象,对不同植被类型和恢复年限下的土壤团聚体分布及其稳定性进行了研究.结果表明：不同植被带对土壤团聚体分布及其稳定性影响显著,大于0.25mm团聚体含量（WR_0.25）、水稳性团聚体平均重量直径（E_WMD）、水稳性团聚体几何平均直径（E_GMD）和有机质含量（SOM）整体上均表现为：森林带 > 森林草原带 > 草原带.不同植被带下不同恢复类型对土壤团聚体及其稳定性影响不一,森林草原带表现为灌木 > 草地 > 乔木,森林带则表现为乔木 > 草地.随植被恢复年限增大,各种恢复类型WR_0.25、E_GMD、SOM整体呈逐渐增加趋势,团聚体结构破坏率（PAD）和可蚀性因子（K）呈现相反的变化趋势;分形维数（D）无显著差异.冗余分析表明,植被带对土壤团聚体及其稳定性的影响最大,其次是恢复年限,恢复类型与植被带和恢复年限具有较强的交互作用.本研究有利于加强对区域生态恢复过程机理的认识.     

斜拉索跨越管桥安全状况评定方法研究

为有效地了解油气长输管道中斜拉索跨越管桥的安全状况,保障管道正常运行,建立一种斜拉索跨越管桥安全状况评定方法。在工程实际的基础上,借鉴《公路桥梁技术状况评定标准》斜拉桥技术状况评定思想,针对跨越油气管道自身特点,构建斜拉索跨越管桥安全状况评定指标体系。结合网络层次分析法和熵权法,计算指标的组合权重。根据指标评分,求得斜拉索管桥的安全状况分值,确定安全状况评定等级。结果表明:管桥系指标对斜拉索跨越管桥安全状况的影响程度最大,应作为安全保护工作的重点;实例分析中,斜拉索跨越管桥安全状况评定等级为3级,其中锚固墩安全状况较差,管道管理方应结合现场检测及安全状况评定结果,及时采取有效的治理措施。     

张家界森林大气中醛酮类化合物浓度变化特征

为探究中亚热带森林大气中醛酮类化合物浓度变化特征,于2014年8月—2015年1月在张家界森林公园采用 EPA TO-11A方法对张家界森林大气中醛酮类化合物质量浓度进行了监测.结果表明:张家界森林大气中主要的醛酮类化合物为甲醛、乙醛、丙酮、丙醛和MACR(甲基丙烯醛),质量浓度分别为4.32、0.95、3.01、0.48和0.51 μg/m3.大气中ρ(甲醛)、 ρ(乙醛)和ρ(MACR)的季节变化特征很明显,夏季和秋季醛酮类化合物质量浓度较高,冬季醛酮类化合物质量浓度较低.此外,醛酮类化合物质量浓度日变化显著,除了10月、12月受人为因素影响较大外,其余月份醛酮质量浓度最大值通常出现在13:00—15:00.张家界森林大气中C1/C2(ρ(甲醛)/ρ(乙醛))为5.72,比城市地区(C1/C2为1左右)高,但比偏远森林地区(C1/C2为10左右)低.ρ(甲醛)与ρ(乙醛)、 ρ(MACR)均呈正相关且达到显著水平,而ρ(丙酮)与ρ(甲醛)、 ρ(乙醛)与ρ(MACR)的相关性差.与文献报道的加拿大Ontario、墨西哥Langmuir等地区对比,张家界森林大气中醛酮类化合物质量浓度较高,但明显低于北京、上海等城市地区.研究显示,张家界森林大气中甲醛、乙醛和MACR主要来自森林地区植物排放的VOCs光氧化生成,丙酮除了来自植物排放的有机物光氧化分解外,还有其他人为源,进一步说明了张家界森林大气中醛酮类化合物浓度变化主要受光化学反应等自然影响,但人为因素的影响也不容忽略.      

区域次生环境风险评价方法研究

针对化工园区内各装置次生环境风险进行了系统研究,建立了一套区域次生风险识别方法,并且以成品油储罐区和7万吨苯抽提装置为例对研究区燃爆类风险源和泄漏类风险源分别进行次生环境风险分析,识别化工园区内对环境有潜在威胁的风险源,结果表明：有8个危险源存在次生风险事故,且对可能发生的次生事故类型进行分析,为化工园区的次生环境风险的监控和防范提供了依据。