樊庆生红球菌菌剂制备优化及其重金属修复促进效果研究

目前,土壤重金属污染形势严峻,而微生物辅助植物修复的措施以其绿色友好的特性备受关注,其中,研发高效的微生物菌剂对提高修复效率至关重要.针对一种能代谢植物激素脱落酸（ABA）的微生物—樊庆生红球菌（Rhodococcus qingshengii）进行菌剂制备研究,并验证其对超积累植物东南景天提取重金属镉（Cd）、铜（Cu）、镍（Ni）和锌（Zn）能力的强化效果.结果表明,该菌种制备优化条件为：80%麦麸∶15%锯末∶5%活性炭;料水比1∶2、pH=9;接菌量40%;培养温度30℃、培养时间3 d、烘干温度40℃.优化后,固体菌剂有效活菌数可达2×10¹²CFU·g^-1,与土壤混合后其有效活菌数峰值达1×10¹¹CFU·g^-1,是接种相同活菌数液体菌剂的4倍,30 d保有的有效活菌数是液体菌剂的23倍.与未配施的空白相比,该菌剂配施于不同重金属污染土壤中,可使东南景天的Cd含量提高110%～260%,Ni和Zn含量分别提高约100%和90%;生物富集因子（BCF）则提高50%～500%,转运系数（TF）...     

不同含固率下零价铁提升厨余垃圾高温厌氧消化产沼体系运行稳定性研究

相比中温（35 ℃）厌氧消化,高温（55 ℃）厌氧消化中微生物代谢活性强,处理效率高,且无害化水平高,适合厨余垃圾的资源化处理及 利用.但由于厨余垃圾易降解,有机质含量高,水解速率快,极易在厌氧消化前期出现酸积累现象,这种现象在高温厌氧消化中更为显著,从而严重制约着高温厌氧消化的应用.本研究探究了零价铁（ZVI）对高温厌氧消化过程酸化现象的消除和控制,并对投加ZVI后不同含固率下 厌氧反应器严重酸化现象缓和效果进行评价.结果表明,高温条件下含固率为4%、6%的反应器在ZVI的促进作用下很快恢复产沼,甲烷产率相较低负荷反应器分别提高了52.05%、10.51%.含固率为8%的投加ZVI反应器在经历一个月的延滞期后也消除了“过酸化”,甲烷含量稳定在60%以上, 甲烷产率达到270.40 mL·g^-1.以加ZVI反应器沼液作为接种物的H-ICS反应器能够降低氢分压,但未能消除“过酸化”.含固率为10%的反应器在反应结束后仍处于酸化状态.高通量测序结果表明,所有外加ZVI的反应器中嗜氢产甲烷菌是绝对的优势菌.在恢复产沼的H-ZVI反应器以细菌Defluviitoga产生的乙酸盐、CO₂、H₂和丁酸转化来的乙酸为底物,嗜氢产甲烷菌Methanothermobacter作为唯一优势产甲烷古菌,与互营乙酸氧化菌Syntrophaceticus相互作用,实现互营乙酸氧化产甲烷（SAO-HM）途径,恢复产甲烷代谢.     

藻-菌颗粒污泥中微生物胞外多糖特性研究

藻-菌颗粒污泥（Microalgal-bacterial granular sludge,MBGS）工艺在城市污水生物处理领域引起了越来越多的研究兴趣.胞外多糖（Polysaccharides,PS）是胞外聚合物（Extracellular polymeric substances,EPS）的重要组分,是维持颗粒稳定性的关键物质之一.研究了MBGS中PS的凝胶性能,以及松散结合的胞外聚合物（Loosely bound EPS,LB-EPS）和紧密结合的胞外聚合物（Tightly bound EPS,TB-EPS）中PS的含量、分布及单糖组成,并探究了MBGS的EPS中PS可能的微生物来源.结果表明,MBGS的PS具有凝胶性,主要分布在TB-EPS中,含量为 （40.06±2.30） mg·g^-1,其中半乳糖、葡萄糖和鼠李糖为主要单糖组分,而果糖和古罗糖醛酸未被检出.Thauera、Hydrogenophaga、Azoarcus和Acutodesmus是PS的主要微生物潜在来源.本文研究结果阐释了MBGS PS的基本特性,为MBGS工艺的稳定运行提供了理论基础.     

典型氢氧化细菌固碳特性种间差异及胞外有机物对固碳过程影响

化能自养细菌对全球CO₂固定具有重要的意义.研究了4种典型氢氧化细菌（HOB,分别是Alcaligenes hydrogenophilus DSM 2625、Pelomonas saccharophila DSM 654、Variovorax paradoxus DSM 30034和Acidovorax facilis DSM 649）的固碳特性及其种间差异性,并探究了胞外游离有机碳（EFOC）对不同种类HOB固碳效率差异性的影响.结果表明：①不同HOB自养培养过程中表观固碳量随时间呈显著差异性,其中,DSM 2625生长速度较快,其平均固碳量分别是DSM 654、DSM 649和DSM 30034的6.30、8.76和7.02倍.②不同HOB之间cbbL基因转录量与 表观固碳量的相关系数为0.980 （p<0.05）,cbbL基因转录量是造成不同菌种之间表观固碳效率差异的关键因素.③HOB细胞蛋白质含量与cbbL基因丰度和转录量之间也存在显著正相关,相关系数分别为0.999（p<0.01）和0.976（p<0.05）,即化能自养细菌CO₂同化途径所固定的有机碳进一步参与细胞蛋白质的合成,进而影响其生长速度和表观固碳效率.④HOB在自养培养过程中产生的EFOC对cbbL基因转录效率产生反馈抑制作用,且不同HOB之间,EFOC/TOC比例越低,表观固碳效率越高.     

低NOx环境异戊二烯促进甲苯生成甲基丁烯二醛的模拟实验

在低NO_x浓度条件下开展甲苯和异戊二烯复合体系的烟雾箱模拟实验,使用高时间分辨率的在线质子转移反应飞行时间质谱(PTR-TOF-MS)实时监测混合体系中反应物与产物的浓度变化情况,探究人为源与天然源交汇过程中, 自然源挥发性有机物 (BVOCs)对人为挥发性有机物(AVOCs)化学降解的影响.结果表明,异戊二烯与甲苯竞争OH自由基,从而抑制了甲苯的化学降解,该竞争反应开始得越早,抑制效果越显著.研究还发现异戊二烯会增强甲苯RO₂降解途径产物的产量,生成更多1,4不饱和-二羰基化合物(如丁烯二醛和甲基丁烯二醛)与二羰基化合物(如乙二醛和甲基乙二醛),其中甲基丁烯二醛增量最高可达38.6%.此外,异戊二烯快速氧化生成的RO₂自由基碳数更少,可能与甲苯氧化生成的RO₂自由基发生了快速的交叉反应,有利于甲苯RO自由基的生成及裂解,最终导致甲苯RO₂途径裂解产物的增加.     

尾矿库重金属污染土壤电动-植物模拟修复方法研究

尾矿库重金属污染土壤的修复过程复杂且缓慢。为缩短修复周期,促进土壤修复技术的智能化和精细化发展,灵活运用电动修复+植物萃取法的机理与规律,建立修复变量评价指标体系,融合随机森林分类器和GRA模拟算法,建立土壤模拟修复GRA-RF模型,并进行了模拟修复与实验修复对比。结果表明:1）修复变量中电压梯度（0.092）重要度等级值最高,其后是电流大小（0.078）、土壤湿度（0.074）、通电时间（0.069）、土壤动态pH值（0.066）、电极间距（0.063）、电极布置方式（0.06）、添加剂种类（0.057）和电极材料（0.053）,其余变量等级值小于平均值。按照变量重要度次序改变修复变量大小,直到获得最优修复效果;2）8个修复样本的模拟修复效率高于实验修复效率,修复环境A1~A4的相对误差分别为2.22%、4.72%、8.75%和3.89%,B1~B4分别为9.91%、8.28%、6.74%和5.63%,环境A下Cd、Cu和Pb的修复效果优于环境B,而Zn的修复效果则相反;3）通过对比算法错误率,GRA-RF模型的修复效果优于Random-RF。该方法真实模拟了污染土壤强化修复过程,通过优化修复变量指标提高土壤修复效率,为制定和改进土壤修复方案提供了参考。     

基于机理模型与数据模型融合的污水处理智能控制系统构建思路

污水处理智能控制是水污染控制领域的前沿方向。人工智能技术的快速发展,为污水处理智能化控制系统研发注入了新的活力。当前亟须探索污水处理机理模型与数据驱动方法交叉融通的科学路径,重构污水处理智能控制系统的逻辑模式,以提升污水处理智能控制技术研发水平。为此,从污水处理过程的确定性-随机性特征出发,提出了融合机理模型与数据模型的双回路控制系统设想,未来通过充分的实践探索,有望为污水处理智能控制提供新的技术路线。首先,分析了污水处理智能控制系统的基本要素,分别探讨了基于确定性的机理模型及基于随机性的数据驱动模型对污水处理系统的控制作用,进而提出了机理模型与数据模型融合驱动的双回路控制系统基本逻辑架构及控制原理,并分析了该系统在污水处理复杂过程中应用的拓扑结构。最后,围绕未来污水处理智能控制技术发展作了展望。     

焦化废水中痕量苯并(a)芘的固相萃取和GC-MS检测方法

基于固相萃取(SPE)和气相色谱/质谱联用技术(GC-MS),建立了一种焦化废水中痕量苯并(a)芘(BaP)的定量分析方法。BaP水样添加甲醇改性后经SPE富集净化、二氯甲烷洗脱、氮吹浓缩、二氯甲烷或乙腈定容后采用GC-MS进行定量分析。结果表明:在优化的样品前处理和分析条件下,BaP标准曲线的线性相关系数R2>0.99,方法回收率为79.6%~85.5%,方法检出限和定量限分别为4.33 ng/L和14.45 ng/L。该方法应用于内蒙古某焦化厂二级生化出水加标样品中BaP的测定,得到BaP的回收率为83.3%~89.3%,表明其灵敏度高、选择性好,适用于焦化废水中痕量BaP的定量检测。     

固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法测定斑马鱼暴露体系4种双酚类环境激素的研究

为评估双酚类环境激素对水环境可能造成的环境影响,建立固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱(SPE-UPLC-MS/MS)法测定斑马鱼暴露体系中的双酚C(BPC)、双酚F(BPF)、双酚S(BPS)、双酚Z(BPZ). 对前处理条件进行优化,斑马鱼样品依次采用6 mL乙腈溶液提取,30 min超声萃取及振荡混合,8 000 r/min下离心10 min,重复2次,于?80 ℃冷冻除脂48 h,过滤并用超纯水稀释至500 mL. 采用Generik H2P柱萃取上述鱼样及养殖水体样品,依次用10 mL 10%甲醇水溶液(V/V)淋洗,10 mL甲醇溶液洗脱. 优化参数确定最佳质谱条件,以甲醇-水溶液为流动相进行梯度洗脱,采用电喷雾电离、负离子选择反应监控(SRM)模式、同位素内标法进行测定. 结果表明:①固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法的检出限为0.019~0.60 μg/L,定量限为0.06~1.89 μg/L,BPS在0.5~100 μg/L范围内线性关系良好,相关系数为0.999 0,BPZ、BPF和BPC在1~100 μg/L范围内线性关系良好,相关系数在0.998 9~0.999 8范围内. ②在1.5、4.5、15 μg/L双酚类环境激素的添加浓度下,养殖水体中目标物的回收率为91.45%~102.91%,相对标准偏差为1.47%~11.04%,斑马鱼体内目标物的回收率为85.95%~97.45%,相对标准偏差为4.63%~16.36%. ③高浓度暴露组中,鱼体内BPF、BPS、BPC含量约是低浓度暴露组的10倍,而BPZ含量在两组间无明显差异. 研究显示,BPC、BPF、BPS、BPZ短时间内在斑马鱼体内产生了富集,通过分析斑马鱼全鱼样品、养殖水样及实际景观水体样品,证明固相萃取-超高效液相色谱-串联质谱法样品回收率高、检出限低、灵敏度高、重现性好,具有较好的实用性.      

草酸改性零价铁活化过硫酸盐降解地下水中2,4-DNT的研究

2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT)作为重要的化工原料,由于储存和生产过程中的“跑冒滴漏”,已然成为地下水中常见有毒有害污染物之一,对人体健康和生态环境安全造成极大威胁. 以草酸与商品零价铁为原料,通过球磨法制备草酸化零价铁(OA-ZVIbm),并研究其活化过硫酸盐(PS)降解2,4-DNT的性能. 采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)对活化剂进行表征,并考察活化剂和PS投加量、溶液初始pH及无机阴离子对2,4-DNT降解效果的影响. 结果表明:①通过球磨改性,零价铁表面氧化层被草酸亚铁壳层代替,加速铁核腐蚀生成Fe2+催化PS. ②在pH=7、0.2 g/L OA-ZVIbm和5 mmol/L PS的条件下,4.0 h内对50 mg/L 2,4-DNT降解率达到87.6%,降解过程符合准一级动力学方程. ③2,4-DNT降解率随OA-ZVIbm和PS投加量增加以及溶液初始pH的降低增加,但高浓度PS会抑制2,4-DNT的降解;NO₃?、CO₃2?、Cl?和SO₄2?通过淬灭自由基或者与亚铁离子发生共沉淀,对降解产生不同程度的抑制效果. ④自由基淬灭试验表明,体系中同时产生SO₄? ?、·OH和1O₂,但SO₄? ?在降解过程中起主导作用. ⑤降解中间产物鉴定表明,通过脱硝和氧化反应,2,4-DNT被降解成包括间苯二酚、丙二酸在内的毒性较小分子,可生化性显著提高. 研究显示,OA-ZVIbm能够高效活化PS,实现对地下水2,4-DNT的显著降解,具有一定的应用前景.