粒径和温度对玉米秸秆生物碳吸附锶的耦合影响

以玉米秸秆为原材料,在350℃下采用限氧裂解法制备了4种粒径的生物碳(BC-9.31、BC-20.26、BC-71.07、BC-101.90,数字代表样品的中值径,单位μm),对比研究了15℃、25℃、35℃、45℃下生物碳对锶的吸附行为,旨在阐明生物碳粒径和溶液温度对生物碳吸附锶的耦合影响。结果表明:生物碳粒径和溶液温度对等温吸附曲线的基本特征影响较小,Freundlich模型能较好地拟合吸附过程(R2=0.915~0.997,N=0.513~0.745);生物碳吸附锶是以熵驱动为主的物理吸附过程,熵变ΔS为75.66~99.43 J/(mol·K),焓变ΔH为18.18~25.84 k J/mol;生物碳对锶的吸附性能大体与溶液温度呈正相关,与颗粒粒径呈负相关,同时颗粒粒径与溶液温度存在耦合影响;生物碳粒径越小,锶吸附过程受温度影响越小;温度越高,锶吸附受粒径影响越小。     

玉米淀粉粉尘爆炸危险性研究

为研究玉米淀粉粉尘爆炸危险性,采用哈特曼管式爆炸测试装置和20 L球爆炸测试装置对200目(<75μm)以下的玉米淀粉粉尘爆炸危险性进行评估,基于静电火花和粉尘质量浓度对粉尘爆炸的影响,对玉米淀粉的静电火花最小点火能量、爆炸下限质量浓度、最大爆炸压力和爆炸指数进行了研究,根据试验结果对玉米淀粉爆炸危险性进行分级。试验结果表明:温度在25℃,喷粉压力为0.80 MPa,粉尘质量浓度在250～750 g/m3范围内,粉尘的最小点火能量随着粉尘质量浓度增加而降低,其最小点火能量在40～80 mJ之间;在点火能量为10 kJ时,粉尘爆炸下限质量浓度在50～60 g/m3之间;在粉尘质量浓度为750 g/m3时,爆炸压力达到最大,为0.66 MPa;在粉尘质量浓度为500 g/m3时,爆炸指数达到最大,为17.21 MPa.m/s,其粉尘爆炸危险性分级为Ⅰ级。     

农田土壤施用系列新型氮肥后气态氮(NH3和N2O)减排效果比较:以夏玉米季为例

为了解不同品种新型氮肥相对常规施肥其氨(NH3)和氧化亚氮(N_2O)的减排效果,本文通过田间原位试验同步研究了夏玉米生长季氮肥施用后的农田NH_3挥发和N_2O排放及其主要驱动因子.以常规施肥(复合肥+尿素,CK)为对照,设置了5个肥料处理,分别为脲铵氮肥(UA)、稳定性复合肥料(UHD)、硫包衣氮肥(SCU)、脲甲醛复合肥(UF)和有机肥(OF),施氮量(以N计)均为300 kg·hm~(-2).相关分析结果表明,氨挥发和N_2O排放受环境因子影响,均与土壤WFPS呈显著负相关(P0.05),N_2O排放还与土壤硝态氮呈极显著正相关(P0.01).进一步回归分析表明,N_2O排放(F_(N_2O))主要取决于土壤硝态氮(x)含量的变化,而氨挥发(F_(NH_3))主要取决于土壤铵态氮(x)含量的变化.与CK相比,除了UA,其它肥料处理都降低了土壤的氨挥发,尤其是UF和OF处理减少了37%~43%.但对于N_2O排放,所有处理与CK皆无显著差异.进一步计算每种处理氨挥发和N_2O的气态氮损失总量,与CK相比,UHD、SCU、UF和OF分别减排了9%、5%、30%和23%,而UA增加了3%.     

不同磷水平下丛枝菌根真菌对纳米氧化锌生物效应的影响

纳米ZnO颗粒是应用最为广泛金属型纳米颗粒(nanoparticles,NPs)之一,对作物和土壤微生物的影响值得关注.丛枝菌根(arbuscular mycorrhizal,AM)是自然界中普遍存在的植物-真菌共生体,对各种环境胁迫具有一定的抵御能力,但菌根效应受土壤和植物磷含量的影响.分别设置0、20、50、100 mg·kg~(-1)这4个磷水平,在接种或不接种AM真菌Funneliformis mosseae、添加或不添加纳米ZnO(500 mg·kg~(-1))条件下在温室中利用玉米进行土壤盆栽试验.结果表明,纳米ZnO没有显著影响玉米生长,但不利于菌根侵染和磷素吸收,并引起锌在植物体内的积累.纳米ZnO和高磷降低玉米菌根侵染,但AM真菌在所有磷水平下均显著促进植物生长.施磷和接菌均可使土壤p H升高、降低纳米ZnO源锌的生物有效性,从而降低锌向玉米地上部分的转运和积累,体现出一定保护作用.接菌在多数情况下显示出积极的菌根效应,尤其在低磷、添加纳米ZnO条件下更为显著.结果首次表明,AM真菌、磷肥均有助于减轻纳米ZnO引起的土壤污染及其所产生的生态和健康风险.     

六价铬对玉米种子萌发及生理特性的影响

主要研究了不同浓度六价铬胁迫对不同玉米种子萌发和部分生理特性的影响。结果表明：六价铬胁迫下,玉米的生长受到一定程度的抑制,并随溶液中六价铬浓度的增加,抑制加重。玉米幼苗植株吸收六价铬的量随其胁迫浓度的增加而增加。超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化物酶（POD）活性随六价铬浓度的增加而增加,丙二醛（MDA）含量同样呈上升趋势。     

玉米秸秆对塔玛亚历山大藻生长的影响及化学基础研究

以塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)为材料,观察了玉米茎秆和玉米叶对塔玛亚历山大藻生长的影响,比较了灭菌、未灭菌玉米叶的抑藻活性,并对玉米叶抑制藻类生长的化学基础进行了分析,以期为筛选和发现新的高效除藻剂提供思路.结果表明,玉米秸秆能显著抑制塔玛哑历山大藻的生长,玉米叶的抑藻作用强于玉米茎秆.0.5 g/L玉米叶对密度为1.69×106个/L的塔玛亚历山大藻的生长有明显的抑制作用.灭菌、未灭菌玉米叶对塔玛亚历山大藻生长的抑制作用无明显差别,表明微生物小是玉米秸秆发挥抑藻作用的主要原因.玉米叶不同溶刺粗提物对塔玛亚历山大藻生长的抑制作用不同,石油醚、二氯甲烷空粗提物的抑藻活性明显强于乙酸乙酯和正丁醇粗提物.GC-MS分析结果显示.石油醚、二氯甲烷粗提物中主要含十八碳二烯酸、十八碳三烯酸、棕榈酸等脂肪酸类物质,提示长链脂肪酸可能是玉米秸秆抑藻的主要化学成分.     

我国不同区域玉米施肥的生命周期评价

以吉林、陕西、河南、湖南、广西等玉米主产省份为例,以生产1t玉米为评价的功能单元,应用生命周期评价(LCA)方法,比较了不同生态区玉米生产过程中施肥的资源环境影响潜力.结果表明,五省环境影响综合指数大小依次为广西0.315、湖南0.309、河南0.273、陕西0.238、吉林0.183.几种资源环境影响中,潜力大小依次是富营养化、环境酸化、温室效应、土地利用和能源消耗,其中,施用氮肥引起的氨挥发是导致富营养化和酸化的主要原因.农户间玉米施肥的资源环境影响潜力差异很大,环境影响综合指数变异范围在41.2%～81.6%之间,且以湖南省最高,吉林省最低.如果将玉米追肥由撒施都改为穴施,五省的环境影响综合指数将降低8.5%～34.1%.总体而言,在目前生产条件下,吉林省具有资源环境影响较低的优势;富营养化是最主要的环境影响类型,而改进施肥方式、减少氨挥发是降低玉米施肥资源环境影响的关键技术途径.     

林丹在作物和土壤中的残留及其消解

通过不同施药方法,探讨了林丹在小麦、玉米中的残留水平。结果表明,林丹在作物中的残留量随施药量的增加而递增。采用喷雾,4(a.i.)g/亩,林丹在小麦中的残留为0.0073ppm;土壤处理,100(a.i.)g/亩,林丹在小麦中的残留为0.0134ppm;撒颗粒剂,0.015(a.i.)g/株,林丹在玉米中的残留为0.0600ppm.林丹在土壤中消解很快,当土壤处理[200(a.i.)g/亩],林丹在土壤中的半衰期为23.7～25.2d,消解99％需160d左右。作者认为,在我国部分害虫防治中起用林丹不可能对生态环境构成威胁。      

秸秆添加对厨余垃圾堆肥时H_2S和NH_3排放的影响

厨余垃圾堆肥过程中NH3和H2S的排放不但降低了堆肥的养分含量,而且会引发严重的恶臭。以厨余垃圾为研究对象,以玉米秸秆为膨松剂,设置5%、10%、15%、20%(质量分数)4个添加比例(湿基)的堆肥处理,研究秸秆添加量对厨余垃圾堆肥过程中H2S和NH3排放的影响。结果表明:从温度来看,仅T4处理未达到无害化和腐熟的要求。氧气不足是造成H2S排放的主要原因,4个堆肥处理的H2S主要集中在前2周排放,随着秸秆添加量的增加,H2S的排放量逐渐降低。与T1处理相比,T2、T3、T4的H2S累积排放量分别降低了35.5%、44.7%、64.2%。各处理NH3的排放趋势与H2S类似,高温期为NH3释放的关键时期,NH3累积释放量占总释放量的62.2%~72.2%,与T1处理相比,T2、T3和T4的NH3累积排放量分别降低了36.9%、45.2%、76.3%。由此可见,添加适量的玉米秸秆不但能促进厨余垃圾堆肥的进行,明显降低堆肥过程中H2S和NH3的排放,而且可以实现玉米秸秆的资源化利用。     

高铁酸钾复合液预处理促进玉米秸秆酶解效率的作用机制

高铁酸钾复合液是制备高铁酸钾剩余的废弃滤液,其内含有大量Fe⁶⁺、ClO^-、OH^-,具有破坏木质纤维素顽固结构,提升酶解糖化的潜力.以玉米秸秆为原料,并将其应用于复合液预处理与后续酶解糖化试验中,主要得到以下结论：新鲜复合液在45℃下预处理24 h固液比为10%(m/V)时,秸秆的酶解糖化效果最佳,还原糖产量高达362.92 mg·g^-1,较对照提高了308.88%;通过机理研究发现,复合液会破坏秸秆表面结构,去除木质素和部分半纤维素,使更多纤维素暴露出,从而提高酶解效率;同时发现,复合液中起主要作用的离子是OH^-和ClO^-,两者相互促进,但不具协同作用;通过SEM、AFM、FTIR、XRD分析手段进一步验证了上述结论;经6次循环利用后,复合液的预处理效率降低了约55.48%.综上,高铁酸钾复合液预处理技术可破坏木质纤维素顽固结构,此项预处理技术的研发为农业废弃物的资源化利用提供了新思路.