利用光微生物燃料电池实现养猪废水资源化利用研究

采用光合细菌和微藻分别作为阳极和阴极接种物构建了双室光微生物燃料电池,考察了氮、磷浓度及阳极处理后的养猪废水对阴极微藻生长的影响,探讨了构建的光微生物燃料电池产电性能及去除养猪废水中COD、氨氮和总磷的效果.结果表明,阴极微藻不仅能利用无机硝态氮和氨氮,而且更喜好有机氮尿素;此外,阴极微藻可适应较高浓度的氮(250 mg·L-1)和磷(64.8 mg·L-1).构建的光微生物燃料电池以养猪废水为基质,外载为1000Ω时,稳定输出电压为161 m V;养猪废水的COD、氨氮及总磷去除率分别为91.8%、90.2%和81.7%.养猪废水经阳极光合细菌处理后培养微藻16 d,藻细胞光密度(OD680)可达3.40,略低于对照BG11培养基.因此,构建的光微生物燃料电池在处理养猪废水产电的同时,可收获微藻实现养猪废水资源化.     

新疆地区气溶胶对地表太阳辐射的影响初探

为了进一步认识大气气溶胶对气候环境的影响,基于2017年Aqua MODIS C006气溶胶光学厚度（aerosol optical depth,AOD）产品、CERES SSF Aqua MODIS Edition 4A数据集的地表短波辐射以及地面观测太阳辐射数据,对2017年新疆地区AOD和地表太阳辐射年变化进行研究,并以沙尘和人类活动气溶胶丰富的南疆典型地区喀什为代表城市,采用AccuRT辐射传输模式定量化研究晴空时气溶胶对地表短波辐射的影响.结果表明：①地表太阳辐射月均值最大值出现在和田站的5月,为441.62 W·m^-2,最小值出现在乌鲁木齐站点的12月,为37.03 W·m^-2;CERES/SSF地表短波辐射资料与地面观测结果相比,阿克苏站、焉耆站和伊宁站的差距最小,喀什站和若羌站全年存在高估现象,其他站点存在不同程度的高低估现象.②2017年新疆地区AOD格点平均的年均值最小值为0.0175,最大值为0.4610,南疆地区的AOD整体高于北疆地区;2017年AOD格点春夏季的AOD均值分布与全年均值分布特征相似,其中春季的AOD高值区区域面积高于其他季节.③根据AccuRT计算,当AOD由0.05增加为0.56时,四季的地表向下短波总辐射均呈下降趋势,夏季下降幅度最大,由923.02 W·m^-2变化为677.61 W·m^-2,其次为春季和秋季,冬季下降幅度最小.AOD的减少变化导致的地表向下短波总辐射通量、直射辐射通量和散射辐射通量变化敏感度明显高于AOD增加所导致的变化敏感度.     

量子点-Cu2+对L02细胞的联合毒性及NAC的防护作用

以人胚肝细胞(L02)为研究对象,通过研究量子点及Cu2+ (低毒浓度)联合对细胞存活率的影响以及细胞形态的变化确认细胞的毒性,结合抗氧化剂NAC的防护效果探讨复合毒性的氧化损伤机理.结果表明,无论单独Cu2+还是量子点-Cu2+处理组,L02细胞的增殖能力均受到抑制,量子点-Cu2+处理组表现出更加显著的抑制效果,相对与单独Cu2+处理组细胞存活率最大下降300%.经过NAC预处理的细胞在形态和存活率上都显著恢复.说明了安全浓度范围的量子点的与Cu2+共存提高了细胞毒性风险,NAC能够防护量子点与Cu2+单独或联合引起的氧化损伤.     

平板构型太阳光催化反应系统中甲基橙降解脱色研究

利用太阳光作为光源，采用自制的非聚焦开放式平板构型光催化反应装置和二氧化钛悬浆体系，以甲基橙溶液光催化脱色为依据，考虑了不同催化剂投加量、溶液初始浓度、ＵＶ辐射强度及体系流量等因素条件下，反应系统的运行情况．实验结果表明，自制的平板式太阳光反应系统能够很好的利用太阳光，在较广泛的运行条件下均能达到较高的去污效果．本实验的最佳运行条件为：平均ＵＶ光照强度２６９３Ｗ／ｍ２的晴天，ＴｉＯ２催化剂投加量１ｇ／Ｌ，系统循环流量１６００Ｌ／ｈ，初始浓度为２０ｍｇ／Ｌ的甲基橙溶液１５Ｌ，光照１ｈ色度去除率达８３６％以上，光照２ｈ达９７９％．     

石油烃对栉孔扇贝血淋巴细胞DNA损伤的初步研究

为研究石油烃对海洋生物的毒性效应,将栉孔扇贝(Chlamys farreri)暴露于0.08、0.21和0.88mg·L-1石油烃中,采用单细胞凝胶电泳实验(彗星实验)技术检测不同暴露时间扇贝血淋巴细胞的DNA损伤程度,对照组中石油烃背景浓度为0.04mg·L-1。结果显示,低浓度(0.08mg·L-1)的石油烃短期(<7d)内即可导致栉孔扇贝血淋巴细胞的DNA损伤,并且随石油烃浓度的增大和暴露时间的延长,DNA损伤程度增加,石油烃浓度达0.88mg·L-1时,DNA损伤程度已非常严重。3d恢复实验后,各浓度组DNA损伤又均有不同程度的恢复。研究表明,彗星实验是检测石油烃对海洋贝类DNA损伤的一种有效手段,贝类血淋巴细胞DNA损伤有望成为石油烃污染的一种生物标志物,用于海洋污染的早期预警监测。     

铝对豌豆根边缘细胞存活率和粘胶层厚度的影响

根边缘细胞（Root border cells）是从根冠游离并聚集在根尖周围的一群特殊细胞，铝毒的作用部位正是根尖，因此推测边缘细胞在铝毒反应中起着重要作用。作者研究了不同铝浓度（0、50、100、250、500μmol／L AlCl3（含0．1mmol／L CaCl2，pH4．5）与离体豌豆（Pisum Sativum）根边缘细胞共培养1h、2h、4h、6h、8h、24h后根边缘细胞存活率、粘胶层厚度及细胞数量的变化，以揭示铝毒胁迫边缘细胞的响应。结果为：随着处理时间的延长，边缘细胞的存活率明艰下降；在0～100μmol／L铝浓度范围，边缘细胞存活率有随铝浓度升高而降低的趋势；8h及24h边缘细胞存活率为铝浓度500μmol／L时显著高于0、50、100和250μmol／L时，6h边缘细胞存活率为250和500μmol／L铝浓度时显著高于0、50、100μmol／L AlCl3时。随处理时间延长，边缘细胞数量降低，铝浓度100，250和500μmol／L时边缘细胞数量低于0和50μmol／L时，且铝浓度越高，细胞数量越少；随处卵时间延长和铝浓度升高，粘胶层相对面积增加，铝浓度500和250μmol／L时粘胶层相对面积增加尤为明湿。通过与pH7．01水溶液及pH4．50水溶液中粘胶层变化的比较，发现粘胶层在铝处理8h后出现一个峰值，可能是粘胶物质的诱导合成和分泌。研究结果表明，铝毒对根边缘细胞具有致死效应，这种致死效应在一定浓度范围符合剂量依数性关系，高浓度时则边缘细胞存活率反而升高，这与根边缘细胞对铝毒作出的适应性响应——粘胶层的增厚和细胞降解增强有关。粘胶层起着保护和减轻边缘细胞铝毒的作用。     

CAUSES OF UGHT AVI'ENUATION IN TAMPA BAY AND CHARLOTTE HARBOR,SOUTHWESTERN FLORIDA1

ABSTRACT: Vertical attenuation of photosynthetically active radiation (PAR) in clear waters of central Florida theoretically can vary almost 50 percent during a sunny summer day as a result of changing solar elevation. We used a simple formula to partially adjust the attenuation coefficient in Tampa Bay and Charlotte Harbor for changing solar elevation of the direct beam and then used multiple regression analysis to estimate the relative contribution of different water properties or constituents to the adjusted attenuation coefficient, k_adj. Color, on an average, was responsible for 18 percent of k_adj, chlorophyll a for 21 percent, nonchiorophyll suspended matter for 55 percent, and seawater for the remaining 6 percent. In both estuaries, k_adj increased with decreasing salinity as a result of freshwater runoff adding color, suspended matter, and nutrients. Nutrients affected attenuation by stimulating phytoplankton growth and increasing concentrations of chlorophyll a. Reduced nutrient loading to upper Tampa Bay (Hilisborough Bay) in the early to mid-1980's appears to have decreased concentrations of chlorophyll a, increased water clarity, and increased seagrass recolonization. Assuming other attenuating substances remained unchanged, the decrease in the average concentration of chlorophyll a from 30 to 15 μg L_?1 would correspond to an increase in the depth of light penetration necessary for seagrass survival (>10 percent incident light) from 1.0 to 1.5 m, which, on a relatively flat sea bed (slope of 2 m/km), would increase the area potentially available for seagram recolonization by 0.25 km²/km of shoreline.     

非金属材料放气对砷化镓电池的影响分析

目的提高砷化镓电池的应用效率。方法以航天器常用灰皮电缆作为放气源,通过电池性能与透过率关系试验和污染物沉积量与透过率关系试验研究,分析材料放气对砷化镓电池的性能影响。结果随着非金属材料放气沉积量的增多,砷化镓电池的短路电流不断减小。当污染沉积量达到4×10-5g/cm2时,砷化镓电池的短路电流变化量为23 m A,变化率为10.9%;当污染沉积量达到1.26×10-4g/cm2时,砷化镓电池的短路电流变化量为42 m A,变化率为20.0%。结论非金属材料放气是造成太阳电池性能下降的因素之一。     

沈阳空气质量对到达地面太阳辐射的影响分析

利用沈阳国家基本气象站1961~2017年气象观测数据和沈阳市2013~2017年逐日空气质量监测数据,研究了沈阳市太阳辐射与空气质量变化特征,及空气质量对到达地面太阳辐射的影响.结果表明：20世纪90年代之后沈阳市太阳总辐射“变亮”与日照增多、大气清洁度增加有关,与总云量、水汽压基本不存在线性相关关系.太阳辐射与空气质量的季节特征相反,太阳总辐射总体为春夏季和初秋强、深秋和冬季弱,而SO₂、NO₂、CO、PM₁₀、PM_2.5质量浓度以及AQI指数为春夏季和初秋低、深秋及冬季高.在气象因子差异不大的情况下,空气质量情况是影响太阳辐射偏强或偏弱的关键因素,SO₂、NO₂、CO、PM₁₀、PM_2.5质量浓度偏低是沈阳2017年太阳总辐射、直接辐射异常强的主要原因之一.晴天情况下,沈阳空气质量三级较二级情况下太阳总辐射平均衰减了10%,直接辐射平均衰减了18%.12月下旬的晴天严重污染日,空气污染可导致直接辐射减少67%,总辐射减少34%.PM_2.5的削光作用更为明显,PM_2.5为首要污染物的晴天平均太阳直接辐射衰减明显大于以SO₂和PM₁₀为首要污染物的情况,虽然PM_2.5为首要污染物时的日平均散射辐射大于PM₁₀为首要污染物的情况,但不足以补充其对直接辐射的衰减,进而导致总辐射衰减.     

掺铁TiO2纳米管阵列模拟太阳光光电催化降解双酚A的研究

双酚A(BPA)是一种典型的内分泌干扰物,其处理技术的开发对环境治理和人类健康都非常重要.以氙灯为模拟太阳光光源,掺铁Ti O2纳米管阵列(Fe/TNA)为光阳极,对BPA进行光电催化降解实验研究.通过场发射扫描电镜、X射线衍射以及紫外-可见漫反射表征Fe/TNA的形貌、物相和光吸收性能.结果表明,与纯Ti O2纳米管阵列(TNA)相比,Fe/TNA光吸收边界发生红移,在可见光区的吸收增强.考察Fe掺杂量、电流密度、不同阴极材料下曝气速率等因素对光电催化降解BPA的影响.结果表明,降解反应符合准一级反应动力学方程,在以0.9 mol·L-1Fe(NO3)3浸渍改性的Fe/TNA为光阳极、钛箔为阴极,电流密度为1.15 m A·cm-2的条件下反应4 h,10 mg·L-1BPA降解率可达72.3%,反应速率常数为5.32×10-3min-1,分别是以TNA为光阳极时的1.24倍和1.52倍;曝气可提升光电催化降解BPA的效果,以钛箔为阴极,曝气速率为1.0 L·min-1和以碳布为阴极,曝气速率为0.2 L·min-1条件下降解4 h,BPA的降解率分别可达82.7%和94.1%,反应速率常数分别为7.20×10-3min-1和11.6×10-3min-1.