复垦矿区土壤有机碳和微生物活性变化及其解析

以适当比例混合煤矸石、粉煤灰和活性污泥并种植黑麦草构建植物-矿区复合基质体系,测试复合基质有机碳及酶活性变化,利用群落水平生理结构(CLPP)对复合基质微生物功能多样性进行解析,分析了矿区复合基质中有机碳动态变化及其与酶活性、微生物多样性关系。结果表明:植物-矿区复合基质体系3种基质中有机碳随复垦年限增长而增加,且在第3年煤矸石+粉煤灰+污泥(F+G+S)区有机碳达到最大,分别是煤矸石+粉煤灰(F+G)区和对照区的1.1和1.2倍。3个复垦区域复合基质中蔗糖酶、脱氢酶、酸性磷酸酶酶活性随复垦时间增长而增加。微生物多样性CLPP解析结果表明,微生物种类在复垦1年时最多,微生物优势度和均一性随复垦时间逐渐变大;同时3个区域基质微生物多样性与营养元素相关性不大,可能有机碳可获得性低成为微生物生长的限制因子。     

Cadmium accumulation and tolerance of two castor cultivars in relation to antioxidant systems

To investigate the effects of Cd on tolerance and antioxidant activities of castor, two different castor（Ricinus communis L.） cultivars（Zibo No. 5 and Zibo No. 8） were used for a hydroponic experiment（0, 1 and 2 mg/L Cd） and a pot experiment using Cd-contaminated soil（34 mg/kg） with the addition of ethylenedinitrilotetraacetic acid（EDTA）. The results indicated that there were significant differences between the two cultivars with respect to Cd uptake in shoots（113–248 mg/kg for Zibo No. 5 and 130–288 mg/kg Zibo No. 8）, biomass tolerance indexes（64.9%–74.6% for Zibo No. 5 and 80.1%–90.9% for Zibo No. 8） in the hydroponic experiment and survival rates（0% for Zibo No. 5 and 100% for Zibo No. 8）determined by the addition of EDTA in the pot experiment, suggesting that Zibo No. 8 has higher tolerance than Zibo No. 5. Moreover, the castor cultivars have low bioconcentration factors（4.80% for Zibo No. 5 and 5.43% for Zibo No. 8） and low translocation factors（〈1%）.Consequently, Zibo No. 8 can participate in Cd phytostabilization in highly Cd-polluted areas. The results indicated that glutathione（GSH） as a non-enzymatic antioxidant, and antioxidant enzymes including superoxide dismutase（SOD）, catalase（CAT） and guaiacol peroxidase（GPX）, were cultivar- and dose-dependent. The higher tolerance of Zibo No. 8compared with Zibo No. 5 can be attributed to the higher GSH levels in the root and higher GPX activity in the leaf.     

芳烃活度系数的测定及其在环境参数估算中的应用

采用反相高效液相色谱法间接测定了18种芳烃化合物的无限稀释活度系数(γ~-),并利用γ~-估算其辛醇/水分配系数、水溶解度、亨利定律常数,所得结果与文献值、计算值基本一致.     

利用分子生物等技术确定活性污泥硝化细菌的衰减特征

通过常规耗氧速率（OUR）测定方法、荧光原位杂交技术（FISH）和LIVE/DEAD细胞活性实验,分别研究了序批式反应器（SBR）硝化系统和生物营养物去除（BNR）系统中硝化细菌的好氧衰减特征.实验结果表明,SBR硝化系统中硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减分别占细胞总衰减的33%（SRT=10 d）和50%（SRT=40 d）;相应地,由活性降低引起的衰减分别占细胞总衰减的67%（SRT=10 d）和50%（SRT=40 d）.长SRT可能会选择出能够更好地适应饥饿状态的硝化菌种,使细菌能够迅速地做出紧迫反应,从而降低其衰减速率.在BNR系统中（SRT=15 d）,硝化细菌在衰减过程中由细胞死亡引起的衰减约占细胞总衰减的45%,由活性降低引起的衰减约占细胞总衰减的55%.两种系统中硝化细菌由细胞死亡引起的衰减比例不同是由于两种系统中不同微生物组成所致.     

甲烷生物燃料电池的产电影响因素及机制研究

考察了阳极电极材料、电极面积、电极电位、pH、阴极电子受体对甲烷生物燃料电池（MFC）产电性能的影响,并通过高通量测序、循环伏安法（CV）分析了其可能的电催化机制.结果表明,透气布/碳布（GTC）复合材料为阳极时产电性能（1251.3 mA·m^-2）最佳,分别是石墨烯/中空纤维膜（G-HFM）阳极（34.8 mA·m^-2）和碳布（CC）阳极（3.21 mA·m^-2）的36倍和390倍;阳极面积越大,MFC启动时间越快,电流密度越大;当电极恒电位为0.1 V （vs.SHE）时,其产电能力较-0.1、+0.3及+0.5 V时高;pH=7最有利于产电;溶解氧为MFC阴极电子受体时,最大功2率密度（703.9 mW·m^-2）优于铁氰化钾（457.2 mW·m^-2）、空气阴极（124.2 mW·m^-2）和高锰酸钾（20.7 mW·m^-2）作为电子受体的MFC.阳极室微生物群落结构分析显示,电活性细菌Geobacter（17.14%）和Desulfovibrio（8.51%）为优势种,其产电机理可能是甲烷氧化菌（Methanobacterium、Methylomicrobium等）与电活性细菌协同氧化甲烷驱动MFC产电.添加NO气体、N-乙酰蛋氨酸和蛋白酶K均可明显抑制阳极生物膜的电化学活性,表明其胞外电子传递过程依赖细胞色素c、Ni-Fe氢酶及与电极接触的外膜蛋白的介导作用.     

处理重金属废水人工湿地中微生物群落结构和酶活性变化

研究了处理含铜、铬与镍废水的三阶段波形潜流人工湿地中微生物群落结构和酶活性的空间变化. 用稀释平板菌落计数法研究了微生物的数量变化,用PCR-DGGE结合测序研究了微生物群落结构变化,并用比色法测定了土壤酶活性. 结果表明,在人工湿地中,细菌数量为(4.10 ± 0.72)×10⁶ ～ (1.61±0.10)×10⁷,真菌数量为(7.21±1.60)×10⁴ ～(1.29±0.02)×10⁵;放线菌数量为(1.41±0.27)×10⁶ ～(3.38±0.11)×10⁶. 回收自DGGE凝胶中的8个不同的条带均为特异的16S rRNA序列或18S rRNA序列,说明微生物群落结构发生了显著变化. 最大的脲酶活性［（0.67 ± 0.2) mg/(g·24 h）］、蔗糖酶活性［（40.15 ± 0.14) mg/(g·24 h）］和碱性磷酸酶活性［（1.03 ± 0.16) mg/(g·2 h）］分别出现在第1、第3和第1阶段. 相关性分析表明,真菌数与全量铬含量、有效态铬含量和铬的活化率均呈显著负相关,蔗糖酶活性与全量铜、全量镍和有效态镍也均呈显著负相关.     

表面活性剂促进剩余污泥酶水解的研究

为了提高污泥酶水解的效率,研究向污泥中投加表面活性剂十二烷基硫酸钠（sodium dodecyl sulfate,SDS）强化污泥酶水解的效果.结果表明,SDS极大促进了剩余污泥酶水解,且复合酶的处理效果优于单酶.复合酶的投加量为0.06 g/g时,SCOD溶出率随SDS投加量成正比增加.SDS为0.20 g/g时,S...     

不同碳氮比对海水养殖废水脱氮效果的影响

工厂化海水养殖废水C/N（碳氮比）较低,有效碳源不足,生物脱氮工艺往往由于缺乏碳源而受到抑制.为揭示脱氮工艺中不同过程对碳源匮乏的敏感程度,应用A/O-MBBR（缺氧/好氧-移动床生物膜反应器）处理模拟海水养殖废水,探讨进水C/N降低（从12降至1）对反应器运行效果的影响,并根据EPS（胞外聚合物）、AMO（氨单加氧酶）、NOR（亚硝酸盐氧化酶）、NIR（亚硝酸盐还原酶）、NR（硝酸盐还原酶）的活性,分析碳源不足对不同脱氮过程的抑制状况.结果表明:①C/N降低时,COD_Cr、NH₄+-N、NO₂--N的去除率均未下降,自养型的氨氧化、亚硝化过程不受影响,AMO和NOR活性提高.②缺氧区pH降低,ρ（DO）升高,NO₃--N的去除率显著降低,C/N为5时开始积累,NR活性明显下降.③异养反硝化反应电子供体出现由外碳源向内碳源和EPS的转换,缺氧区EPS含量逐渐减少,C/N为1时比C/N为6时减少了47%.研究显示,碳源不足是造成海水养殖废水生物反硝化不彻底的主要原因,为了实现高效脱氮,需要在海水养殖废水处理过程中严格控制ρ（DO）并且提供足够的碳源.      

可见光响应GO/g-C3N4改性平板膜的制备条件及其表面性能

以氧化石墨烯(GO)与石墨相氮化碳(g-C_3N_4)为改性剂,采用界面聚合与超滤抽吸结合,对PVDF平板超滤膜(简称原膜)进行表面改性,得到可见光响应的纳米复合改性膜(简称:GO/g-C_3N_4改性膜),研究改性膜的制备条件及其表面性能.结果表明:(1)最佳制备条件为:g-C_3N_410 mg、g-C_3N_4/GO比值为80、苯胺(An)浓度0.5%、An浸泡时间4 h、过硫酸铵(APS)浓度0.8 g·L~(-1)、APS浸泡时间3 h;(2)GO/g-C_3N_4改性膜表面亲水性与抗污染性能显著提高,表面接触角下降55.1%,通量衰减率下降46.3%,经水力冲洗后膜通量恢复率增加51.5%;(3)改性膜的机械强度与拉伸强度增强,拉伸弹性模量增加;(4)GO/g-C_3N_4改性膜表面具有较强的可见光活性,最大吸收边带为495 nm,表面改性功能层的禁带宽度(Eg)值为2.5 e V.改性膜对罗丹明B(Rh B)的可见光催化降解去除率达到81.2%,而原膜对Rh B吸附去除率仅为42.2%.     

煤矿塌陷区土壤酶活性与养分分布及相关研究——以焦作韩王庄矿塌陷区为例

选取河南省焦作市韩王庄矿采煤塌陷区土壤作为研究对象,对其酶活性与土壤养分分布及其相关性进行分析,结果表明:土壤酶活性和土壤养分随土壤深度的增加而减少;除过氧化氢酶外,土壤酶活性和土壤养分含量规律均呈现为:上坡点1＜下坡点2＜塌陷中心点O;根据LSD多重比较发现,与对照相比,土壤养分中全氮、全磷、速效钾下降均达到显著或极显著水平;土壤中过氧化氢酶、多酚氧化酶、蔗糖酶活性与土壤中碱解氮之间存在着显著的相关关系,脲酶、多酚氧化酶与全氮含量显著相关,蔗糖酶活性和有机质间显著相关.