厦门市土地利用及氮负荷变化研究

高强度的人类活动改变了城市土地利用方式和城市内氮素循环,但城市土地利用变化如何影响城市氮负荷时空变化的研究仍缺乏.本研究以厦门市为例,基于物质平衡的城市氮流动估算方法,分析了2005—2010、2010—2015年两个时间段内厦门市土地利用及氮负荷的时空演变特征及土地利用变化对氮负荷的影响.结果表明:2005—2010、2010—2015年期间城市各土地利用类型中工业、居民区及交通用地面积增加最为显著,占总面积的比例从16.9%增加到30.3%,而林地和其他类型面积的比例从53.78%下降至38.01%.大量农林地转变为工业和交通用地,导致单位面积氮负荷强度分别增加了10倍和25倍.城镇居民用地、交通用地等氮排放强度较高的土地利用类型不断扩张,造成城市中活性氮排放增加了2.1倍.同时,土地利用的空间格局也影响着城市氮负荷的空间变化特征,氮排放热点在空间上逐渐向岛外扩张,且强度也随之增加.     

湿地植被叶面积指数对光化学指数和光能利用率关系的影响————基于实测数据和PROSPECT-SAIL模型

光化学指数PRI(Photochemical Reflectance Index)是估算光能利用率LUE(Light Use Efficiency)的一种快速监测的有效指标,分析各种因素对二者的影响是提高估算精度的前提.论文针对三种杭州湾典型湿地植物 [旱柳(Salix matsudana),柽柳(Tamarix chinensis)和芦苇(Phragm itescommunis)],实地观测了其光合作用及日变化,叶面积指数以及同步植被光谱.同时采用PROSPECT-SAIL模型模拟叶面积指数LAI(Leaf Area Index)从小到大变化时植被冠层反射率,分析LAI的变化对冠层PRI的影响.结果表明:1)三种植被在日变化上,芦苇,旱柳和柽柳的PRI和LUE的相关性较好,R²分别为0.581 6,0.524 6和0.514 6;而对同一种植被在不考虑时间变化的条件下,PRI和LUE的相关性会有所减弱,对于LAI较小的冠层,PRI不能精确反映LUE;2)当LAI < 5时,冠层下土壤背景对冠层PRI影响较大,在不同土壤背景下,土壤亮度低的对冠层PRI影响较小;3)当LAI > 5时,土壤背景对冠层PRI影响较小,冠层自身的LAI才是影响PRI和LUE相关性的决定因素.因此,PRI和LUE关系模型还需要进一步探索和完善,引入更精确的模型和参数,不断提高LUE估算的准确度.     

土地利用方式对喀斯特山区土壤养分及有机碳活性组分的影响

通过对喀斯特山区5种土地利用方式(林地、 花椒林、 火龙果林、 退耕草丛和旱地)土壤养分和活性组分含量的比较研究,探讨了土壤质量对土地利用变化的响应。结果表明,林地土壤养分和活性组分含量最高,其中土壤有机碳、 微生物生物量碳、 氮、 磷、 易氧化有机碳和可溶性有机碳含量分别为44.80 g·kg^-1、 477.86 mg·kg^-1、 102.87 mg·kg^-1、 17.54 mg·kg^-1、 7.72 g·kg^-1和166.43 mg·kg^-1,土壤养分和活性组分含量总体按花椒林、 火龙果林、 退耕草丛和旱地依次下降。除旱地与经自然恢复15 a的退耕草丛土壤养分和活性组分含量较为接近,大多未达显著差异水平外,其他土地利用方式间土壤养分和活性组分均存在显著差异。冗余分析表明,土壤有机碳是影响活性组分变化的主要影响因子;花椒林对土壤养分和活性组分的累积效应仅次于林地,且明显高于火龙果林和旱地。研究阐明了喀斯特土壤的自然修复是一个非常缓慢的过程,需辅以必要的造林措施加速其恢复,花椒林可以作为喀斯特山区农业生产或生态恢复过程中优先考虑的植被类型。     

裂解温度调控溶解性生物炭光敏化产生活性氧自由基

溶解性生物炭受紫外光辐射产生的活性氧自由基(Reactive oxygen species,ROS)易对环境造成影响,受到环境领域的持续关注.以玉米秸秆为原料,在不同裂解温度(200～600℃)下制备了5种生物炭,并通过水提得到溶解性生物炭(Dissolved biochar,DBC),系统考察了生物炭裂解温度对DBC结构和组分的影响,并利用化学分子探针定量研究了DBC在紫外光辐射下产生常见ROS的能力,如羟基自由基(Hydroxyl radical,?OH)、单线态氧(Singlet oxygen,¹O₂)和超氧自由基(Superoxide radical,O₂?^-).结果表明,DBC主要由有机酸、类蛋白质和纳米级生物炭构成,前两者皆会随生物炭裂解温度上升而减少,后者则会逐渐增多.高温DBC-(400～600℃)具有更强芳香性和疏水性,但荧光物质含量极低.对DBC产生的ROS进行定量研究发现,仅DBC-200℃和300℃产生少量?OH.DBC-300℃的¹O₂     

Response of soil catalase activity to chromium contamination

The impact of chromium(III) and (VI) forms on soil catalase activity was presented. The Orthic Podzol, Haplic Phaeozem and Mollic Gleysol from di erent depths were used in the experiment. The soil samples were amended with solution of Cr(III) using CrCl3, and with Cr(VI) using K2Cr2O7 in the concentration range from 0 to 20 mg/kg, whereas the samples without the addition of chromium served as control. Catalase activity was assayed by one of the commonly used spectrophotometric methods. As it was demonstrated in the experiment, both Cr(III) and Cr(VI) have an ability to reduce soil catalase activity. A chromium dosage of 20 mg/kg caused the inhibition of catalase activity and the corresponding contamination levels ranged from 75% to 92% for Cr(III) and 68% to 76% for Cr(VI), with relation to the control. Catalase activity reached maximum in the soil material from surface layers (0–25 cm), typically characterized by the highest content of organic matter creating favorable conditions for microorganisms.     

IC反应器颗粒污泥的成功培养研究

在IC反应器的启动过程中,初始容积负荷控制在9.5kgCOD·(m3·d)-1左右,出水pH值6.5～7.8,维持反应器的碱度1000mgCaCO3/L～5000mgCaCO3/L,进水COD浓度1000～6000mg/L,以及采用脉冲进水方式,可增强污泥的活性和沉降性能加快厌氧污泥的颗粒化进程,从而加快IC反应器的启动.     

Cytochrome P450 BM3 of Bacillus megaterium—A possible endosulfan biotransforming gene

Computing chemistry was applied to understand biotransforrnation mechanism of an organochlorine pesticide, endosulfan. The stereo specific metabolic activity of human CYP-2B6 （cytochrome P450） on endosulfan has been well demonstrated. Sequence and structural similarity search revealed that the bacterium Bacillus megaterium encodes CYP-BM3, which is similar to CYP-2B6. The functional similarity was studied at organism level by batch-scale studies and it was proved that B. megaterium could metabolize endosulfan to endosulfan sulfate, as CYP-2B6 does in human system. The gene expression analyses also confirmed the possible role of CYP-BM3 in endosulfan metabolism. Thus, our results show that the protein structure based in-silico approach can help us to understand and identify microbes for remediation strategy development. To the best of our knowledge this is the first report which has extrapolated the bacterial gene for endosulfan biotransformation through in silico prediction approach for metabolic gene identification.     

生化—光催化氧化工艺处理印染废水中污泥活性研究

从生物处理单元中污泥活性的角度，研究了生物氧化－光催化氧化过程中各相关因素的影响。采用BOD测定仪连续测定了驯化前后污泥耗氧曲线，采用第一段斜率表征污泥呼吸活性。并通过电镜观察驯化过程生物相的状况。实验结果表明，微生物呼吸活性的变化与微观生物相的变化一致，并与处理效果具有良好的相关性。     

Photochemical surface modification of poly(arylsulfone) ultrafiltration membrane and covalent immobilization of enzyme

The sensitivity of poly(arylsulfone)(PSf) for UV irradiation in different solvents(water and ethanol) was investigated. It is confirmed that acrylic acid(AA) and acrylamide(AAm) are grafted only onto the surface of the membrane instead of the interior by FTIR and scanning electron microscope(SEM). The membrane performance (ΔJ/J0 and contact angle θ) after photografting was studied. In the range of conditions used, the grafting yield increases with irradiation time and monomer concentration growing. After photografting and N-3-dimethylaminopropyl-N‘-ethycarbodiimide hydrochloride(EDC) activation, PSf membrane was immobilized with hydrogen peroxide oxidoreductase, and showed a higher activity than the control membrane.     

纳米锐钛型TiO2光电催化降解模拟印染废水的研究

纳米锐钛型TiO2催化降解印染废水具有明显优势,笔者以亚甲基蓝模拟印染生产废水作为光电催化降解研究对象,探讨了其协同性和反应动力学特征,考察了光电催化体系中溶液的电解质、电流强度、pH值、辅助试剂对处理效果的影响,确定了最佳反应条件,取得了较好降解效果,并用活性艳红X-3B模拟废水进行了验证,为该技术的实际工业应用提供了有价值的参考.