基于能源利用的市政污泥处置技术的发展研究

市政污泥是污水生物处理过程中产生的城市固废,产量巨大、污染严重."十三五"期间中国污泥无害化处理任务艰巨,常规的污泥处理处置在二次污染、占地、能耗等方面具有局限,影响了在中国的广泛应用.污泥的能源化利用是兼具污泥量削减和新附加值产生的发展方向,本文围绕当前市政污泥能源化的研究、应用领域的发展加以讨论,探讨了污泥能源利用的潜能和存在的主要问题.     

一株丁草胺降解菌的分离鉴定及培养条件优化

利用富集培养技术从长期施用丁草胺的稻田土壤中分离得到1株能够降解丁草胺的细菌,标记为LYC-2.经形态特征、生理生化特征和16SrDNA序列分析,将该菌株鉴定为钩杆菌属(Ancylobacter sp.).同时,为探索菌株LYC-2的生长特性和最佳培养条件,利用正交试验设计法考察了接种量、温度、pH值3个因素对菌株LYC-2生长的影响.结果表明,菌株LYC-2的最适生长温度为35℃,最适pH值为7.5.当接种量为6%(体积分数,下同)时,该菌株在含100mg.L-1的丁草胺无机盐基础培养液中培养5d后,可使丁草胺降解率达90.85%以上.     

经饮水亚慢性铝染毒对大鼠血铁及相关蛋白水平的影响

为了探讨慢性铝暴露对大鼠铁代谢的影响,将100只4周龄清洁级雄性Wistar大鼠随机均分成摄铝组(430mg·L-1,以Al3+计)与对照组(蒸馏水),饮水染铝,每隔30d处死染铝大鼠和对照大鼠各10只,实验周期为150d.同时,在不同时间点(30d、60d、90d、120d、150d)测量大鼠体重,并进行协方差分析.最后,用火焰原子吸收分光光度法、固相竞争ELISA和比色法检测血浆Al、Fe、转铁蛋白(TF)、可溶性转铁蛋白受体(sTfR)含量及总铁结合力(TIBC).结果表明,在摄铝前期(90d前),染铝对大鼠体重无显著影响,而后期(120d后)染铝对大鼠体重抑制作用较大.在实验周期内,各时间点间对照组血浆中各指标均无显著差异,摄铝组随着时间的延长各指标变化较大.各时间点摄铝组血浆中Al含量及Al/Fe均显著高于对照组(p0.01);30d时摄铝组血浆中Fe含量与对照组相比无显著差异(p0.05),60、90、120d时均显著低于对照组(p0.01),150d时显著高于对照组(p0.01);30、60d时摄铝组血浆TF含量与对照组相比无显著差异(p0.05),90d后显著高于对照组(p0.05;p0.01);30、60d时摄铝组TIBC与对照组相比无显著差异(p0.05),其后各时间点均显著高于对照组(p0.01);30d时摄铝组sTfR含量与对照组相比无显著差异(p0.05),其后各时间点均显著低于对照组(p0.01).由此可见,铝可干扰大鼠体内铁的代谢,影响铁的生物学作用.     

湿热水解预处理对餐厨废弃物液相物质转化的影响

设计湿热水解预处理温度(80、120、150和200 ℃)、时间(40、50、60和70 min)、加水量(40%、60%、80%和100%)的三因素四水平正交试验,研究湿热水解预处理对餐厨废弃物液相可浮油脱出量、ρ(COD_Cr)、糖类、ρ(VFA)(VFA为挥发性脂肪酸)等的影响. 结果表明:餐厨废弃物经湿热水解预处理后可浮油脱出量明显提高. 在150 ℃、加水量40%、处理60 min的湿热水解条件下,可浮油脱出量(67.7 mL/kg)最高,比未经预处理的对照组提高了2.65倍;同时,ρ(还原糖)和ρ(总糖)也达到最高,分别比对照组增加了16.29%和38.92%.随着温度升高和处理时间的延长,ρ(COD_Cr)不断升高,在200 ℃、加水量40%、处理70 min的湿热水解条件下,ρ(COD_Cr)最高为109.729 g/L,比对照组提高了1.39倍. 经湿热水解预处理后,ρ(VFA)也呈显著增加,在200 ℃、加水量100%、处理40 min的湿热水解条件下,ρ(VFA)达到最高,比对照组增加了66.26%.预处理后,ρ(乙酸)、ρ(丁酸)升高,ρ(乙醇)降低. 方差、极差综合分析表明,在湿热水解过程中,温度是影响餐厨废弃物液相物质转化的主控因子,其次是加水量和时间.      

沙蚕暴露于石油烃、Cu2+和Cd2+毒性效应及乙酰胆碱酯酶活性的响应

采用浓度梯度污染暴露室内模拟方法,研究了沙蚕（Perinereis aibuhitensis Grube）暴露于不同浓度的石油烃和重金属Cu²⁺、Cd²⁺的毒性效应及乙酰胆碱酯酶活性的响应.结果表明,石油烃和Cd²⁺、Cu²⁺对沙蚕均具有较强的毒性效应.暴露4 d和10 d后,石油烃LC₅₀分别为440和110 μg·L^-1,Cu²⁺分别为1 150和570 μg·L^-1,Cd²⁺分别为5 090和2 500 μg·L^-1,相应的生态毒性大小为：石油烃＞Cu²⁺＞Cd²⁺.在Cd²⁺、Cu²⁺污染暴露条件下,沙蚕体内乙酰胆碱酯酶活性受到一定程度的抑制,但抑制率均低于50％.而在石油烃污染暴露条件下,沙蚕体内乙酰胆碱酯酶活性受到显著抑制,最高抑制率可达90％以上;而且,其乙酰胆碱酯酶活性的变化与石油烃的浓度显著相关.可见,乙酰胆碱酯酶活性的变化可以作为生物标志物,较灵敏地反映出石油烃对沙蚕的污染效应及其毒害作用.     

松花江(黑龙江省段)流域水环境承载力指标体系构建研究

针对流域水环境承载力指标体系亟待解决的问题,介绍了流域水环境承载力指标体系构建进展与存在的问题,提出了流域水环境承载力指标体系构建的改进措施,对松花江流域水环境承载力指标体系构建,提出了改进指标体系的构建原则、构建程序,分析影响因素,提出流域水环境承载力内涵,从水资源量、水资源消耗量、水资源质量影响三方面出发选取了指标,构建了松花江流域水环境承载力的三层递阶层次结构的指标体系,为评价与预测该流域水环境承载力奠定理论基础。     

哈尔滨近地面O3浓度特征

伴随着经济发展和城镇化进程的加速,很多城市的臭氧浓度存在超标问题.本文选取2014—2017年哈尔滨城区污染数据及气象要素数据,对哈尔滨近地面层O_3时空分布特征及其与气象要素的关系进行了分析,结果表明:哈尔滨O_3日内单峰分布,最高值出现在下午14:00,最低值在清晨7:00.空间分布东南部最高,其次是南部,城中区较低.日间周末的近地面O_3浓度较高,而夜间工作日的O_3浓度较高.哈尔滨O_3浓度与平均气温正相关,与相对湿度负相关,与低于37 W·m~(-2)的紫外辐射正相关.     

不同来源堆肥腐殖质还原菌异化铁还原能力评估与调控

通过富集不同来源堆肥过程中的腐殖质还原菌,并分析比较其异化铁还原能力差异,发现其电子转移能力从大到小依次为：蛋白类>纤维素类>木质素类.相关性分析表明,Leucobacter、Clostridium sensu stricto和Sporosarcina是极显著影响异化铁还原的腐殖质还原菌属.利用冗余分析探究关键腐殖质还原菌与堆肥过程微环境因子的响应关系,结果发现可溶性有机氮是影响这些关键腐殖质还原菌变化的主要微环境因素.在此基础上,基于堆肥微环境因子与关键腐殖质还原菌菌群结构之间的响应关系,提出一种促进异化铁还原相关的腐殖质还原菌生长的调控方法.本研究可以深入了解堆肥中影响腐殖质还原菌群落的关键因素,而且对于环境中污染物生物地球化学循环也具有重要的生态学意义.     

基于度-时法的哈尔滨冬季采暖强度评价

采用度时法比度日法更能细致地反映采暖和制冷强度时间分布特征。论文应用度时法分析了哈尔滨采暖期内采暖强度的时间变化特征,获得如下结论：1）哈尔滨集中供暖时间为183 d,近10 a采暖期平均气温-7.7 ℃,平均气温距平最高值2.6 ℃（2007、2008年）、最低值 -2.0 ℃（2013年）。采暖期小时平均气温最高在14：00（-3.6 ℃）,最低在06：00（-11.3 ℃）。 2）2005-2014年,哈尔滨年平均采暖强度1.1×10⁵ ℃·h,最大1.2×10⁵ ℃·h（2013年）,最小1.0×10⁵ ℃·h（2007年）。3）哈尔滨采暖期小时平均采暖强度为25.7 ℃·h,日内呈单峰分布,06：00采暖强度最大,为29.3 ℃·h,14：00采暖强度最小,为21.6 ℃·h。晚上21：00到次日上午9：00,采暖强度大于日平均值,而上午9：00到晚上21：00采暖强度则明显低于日平均水平。4）采暖期各月平均的小时采暖强度1月最大,为35.4 ℃·h,从大到小依次减少顺序是1、12、2、11、3、10、4,4月小时采暖强度仅为12.0 ℃·h。5）日内小时采暖强度最小值3、4月出现在15：00,其余月份在14：00;最大值1、2、12月出现在07：00,3、10、11月在06：00,4月在05：00。在每年1月中旬06：00~08：00,出现整个采暖期采暖强度极大值。     

牛骨粉对Cd污染土壤修复效应和土壤肥力的影响

通过一年静态培养试验,研究了牛骨粉对碱性和酸性Cd污染土壤钝化修复效应及土壤基本理化性质、肥力和酶活性的影响.结果表明,与对照相比,投加牛骨粉后碱性土壤有机质和含水率分别降低了5.4%～14.3%和0.29%～3.04%,而土壤阳离子交换量(CEC)增加了10.8%～18.9%;在酸性土壤中,添加牛骨粉后土壤pH、有机质和CEC分别较对照增加了0.70～1.42、0.4%～6.7%和1.1%～3.4%,含水率则下降了0.75%～2.58%.两种土壤有机碳红外光谱特征峰相似,图谱形状基本一致,但强度存在不同程度的差异.施用牛骨粉后土壤总氮、总磷和全钾含量均有所提高,其中,碱性土壤最大分别增加了39.8%、345.2%和3.4%,酸性土壤最大分别增加了61.0%、612.9%和5.1%.铵态氮、硝态氮、有效磷、速效钾含量均随牛骨粉施加量的增加而增加.土壤中TCLP(toxicity characteristic leaching procedure)提取态Cd含量随牛骨粉投加量增加而降低,与对照相比,酸性和碱性土壤分别减少了38.9%～71.9%和8.6%～18.2%.施加牛骨粉整体上促进了土壤过氧化氢酶、过氧化物酶和尿酶活性(仅碱性土壤脲酶活性受到抑制).在碱性土壤中,土壤有效态Cd含量与pH、有机质、含水率、有效磷和速效钾呈显著正相关(p0.01),而与阳离子交换量、全氮、全磷、过氧化氢酶表现为显著负相关(p0.01).在酸性土壤中,土壤有效态Cd含量与pH、有机质、全氮、全磷、全钾、有效磷、速效钾、过氧化氢酶、过氧化物酶呈显著负相关(p0.01),而与含水率呈显著正相关(p0.01).综合评价表明,采用牛骨粉原位钝化修复Cd污染土壤有效可行.