碳链延长技术在有机资源回收领域的研究进展

本文综述了碳链延长技术在处理有机废料及碳资源回收领域的优势,梳理了其发展历程为后续研究提供方向指导,阐释了其生化代谢途径中物质转变、能量传递和信号传输等机理,验证了其延长为丁酸、己酸等产物的热力和动力学可行性,总结归纳了其已优化的关键反应参数和已运行的工程试验案例等方面内容.本文为揭示细胞碳链延长机制和应用碳链延长技术于实际废料治理提供理论基础和建议展望.     

腐殖酸与钙离子共存下ZVI界面沉积过程

为精准分析环境介质在零价铁（ZVI）界面沉积过程和沉积层特性,采用喷涂方法制备ZVI负载芯片,应用耗散式石英晶体微天平（QCMD）研究了腐殖酸（HA）与钙离子（Ca（Ⅱ））在ZVI界面沉积吸附过程的差异,并探讨了Ca（Ⅱ）浓度与HA/Ca（Ⅱ）投加顺序对沉积过程的影响机理.结果表明,在反应体系中先通入HA相较先通入Ca（Ⅱ）,ZVI表面形成的沉积层质量更高、沉积层结构更稳定;HA沉积后可促进Ca（Ⅱ）沉积,然而Ca（Ⅱ）先沉积后HA沉积量较少,很大程度上与吸附层外层结构组成差异相关.此外,发现随着Ca（Ⅱ）浓度从10mg/L升高至200mg/L,Ca（Ⅱ）沉积速率加快,界面沉积量增多.QCMD耗散变化研究发现,当Ca（Ⅱ）浓度从10mg/L提高至100mg/L,沉积层耗散变化值（ΔD）逐渐下降,沉积层转变为刚性结构;Ca（Ⅱ）浓度继续加大到200mg/L,ΔD升高趋势,沉积层构象呈现疏松态.应用QCMD可实时监测ZVI钝化层形成的动态变化过程,提供了ZVI界面吸附层变化特征等关键信息.     

一体式厌氧氨氧化反应器常温运行与微生物群落研究

为明确温度对一体式厌氧氨氧化工艺的影响,本研究通过降温实现了一体式厌氧氨氧化工艺22℃下的常温运行,探究了微生物活性和群落结构随温度的变化.反应器采用自配进水、间歇曝气方式运行,进水NH₄⁺-N浓度约254mgN/L,试验过程出水NO₂^--N浓度稳定在在10mg/L以下,但NO₃^--N随着降温有升高的趋势;总氮容积负荷在1.0~1.2g/（L·d）之间,总氮去除负荷在0.7~0.9g/（L·d）;总氮去除率在62%~88%.反应器颗粒污泥中AOB活性始终最高,NOB活性远低于AOB和AnAOB;温度降低NOB活性增加;AnAOB到22℃时活性明显下降,因此需特别关注该温度下反应器的运行工况.Ca.Brocadia是反应器内丰度最高的AnAOB,相对丰度为2.7%~15.1%;Nitrosomonas是反应器内丰度最高的AOB,相对丰度为2.8%~11.5%.研究发现降温使AnAOB的优势属从Ca.Jettenia变为Ca.Brocadia;即后者较前者在低温条件下更具优势.     

17α-乙炔基雌二醇在微塑料上的吸附和解吸行为

以内分泌干扰物17α-乙炔基雌二醇（EE2）作为目标污染物,系统研究了5种微塑料聚酰胺（PA）、聚乙烯（PE）、聚氨酯（TPU）、聚氯乙烯（PVC）和聚苯乙烯（PS）对EE2的吸附动力学、吸附等温线及解吸作用.微塑料对EE2的吸附动力学和吸附等温线的结果表明,5种微塑料对EE2的吸附能力为PA>TPU>PE>PVC>PS;5种微塑料中TPU和PA具有最大的吸附能力和吸附容量,主要归因于氢键产生的化学吸附;而PE、PS、PVC主要是依靠范德华力的相互作用.因PA和TPU对EE2的吸附能力更强,两者的解吸量均高于其他3种物质.采用解吸率来反映不同微塑料的解吸性能,发现EE2在PS中的解吸率最高,PA和TPU上解吸率相对较低.采用单因素重复测量方差分析统计学方法对EE2在5种微塑料上的解吸特性进行分析,EE2在PS与其他4种微塑料之间表现为显著性差异,其余微塑料两两之间无显著性差异;尽管肠胃液中解吸率高于去离子水,但两者并无显著性差异.     

光催化与生物膜直接耦合降解4-氟苯酚废水

为了实现4-氟苯酚（4-FP）废水的快速持续降解,本文构建了光催化与生物膜直接耦合系统.该耦合系统由N掺杂TiO₂涂覆光催化光纤束、生物膜、核孔膜和紫外-可见LED光源构成.实验研究了单独光催化、单独微藻生物膜及光催化-生物膜耦合3种体系对4-FP的降解性能.研究发现：光催化系统降解4-FP速率慢、脱氟效率低,12h内降解率为94.3%,脱氟率仅为24.7%.微藻生物膜在第一个周期内对4-FP的降解性能高于单独光催化,10h内降解率达到98.9%,脱氟率达到90.9%,但3个周期后4-FP降解率降低至75.5%,脱氟率降低至69.5%.在耦合系统中,生物膜中微生物种群发生了自适应调整,富集了大量的红球菌、假单胞菌和无色杆菌,导致了光催化、生物降解及光合作用三者亲密协作,实现了4-FP快速持续地降解,运行12个周期后,5h即可将4-FP完全降解,同时溶解有机碳及脱氟率分别达到89.4%和78.3%.     

长期饥饿后SPNA微颗粒污泥系统性能恢复

为了确定长期饥饿后连续流一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化（SPNA）工艺的性能恢复情况,采用连续流反应器,考察了在室温下（11~23℃）经历161d饥饿期的SPNA系统性能恢复策略的可行性及脱氮性能和菌群结构变化.通过控制DO浓度及进水氨氮负荷,逐渐实现亚硝酸盐氧化菌（NOB）的抑制和淘汰、氨氧化菌（AOB）和厌氧氨氧化菌（AnAOB）的活性恢复和富集.在68d内系统总氮去除率恢复至72.13%,氨氮去除率恢复至94.75%.微颗粒污泥（³200μm）的占比从42.04%升至60.98%.微生物群落结构分析发现,停止运行161d后系统Candidatus Kuenenia的相对丰度升至25.53%,表现出较强的抵抗饥饿条件的能力,系统恢复后其相对丰度逐渐降低,接近反应器饥饿前水平.AOB的高底物利用能力是系统恢复的前提,AnAOB活性的提高是系统恢复的关键.系统性能的成功恢复表明室温下161d饥饿期对系统造成的影响是可逆的,长期室温下储存SPNA污泥是可行的.     

中晚全新世泰国湾Chanthaburi海岸Welu河口区沉积物的敏感粒级组分及其对季风气候变化的指示意义

对泰国湾Chanthaburi海岸Welu河口区三根沉积物柱样（WLE08、WLE10和WLE12）进行了²¹⁰Pb测年分析、AMS¹⁴C测年分析和粒度分析。粒度分析结果表明,研究区三根柱样的沉积物类型均属于粘土质粉砂,包含部分贝壳及生物碎屑,分选差,呈正偏态,属于中晚全新世以来形成的沉积物。通过粒级-标准偏差方法对沉积物敏感粒级进行提取,每根柱样各获得两个敏感粒级,分别为S_A1和S_A2、S_B1和S_B2以及S_C1和S_C2。将S_A2/S_A1、S_B2/S_B1以及S_C2/S_C1作为中晚全新世以来亚洲夏季风相对强度变化的替代指标,比值升高可以指示夏季风强度增强,反之则减弱。结合测年结果得出研究区的亚洲夏季风自中晚全新世以来经历了强盛-减弱-增强-减弱-稳定-波动的过程。其中,8.5～6.5 cal.ka BP期间S_C2/S_C1值较高,表明该时期处于亚洲夏季风强盛期,6.5～3 cal.ka BP期间S_B2/S_B1值较低且变化较小,表明该时期亚洲夏季风处于较弱的稳定期,而1.5 cal.ka BP以来S_A2/S_A1值有升高趋势表明亚洲夏季风在这一时期有所增强。此外,在8.2 cal.ka BP期间敏感粒级S_C2/S_C1值急剧下降,表明夏季风存在一次较大的衰弱期,响应了8.2 cal.ka BP全球范围的气候突变事件,这与阿曼石笋和董歌洞石笋δ¹⁸O记录所显示的结果相一致,体现了气候变化具有区域性乃至全球性的联系。     

无人机用航空铝合金材料激光毁伤特性缩比实验研究

目的 通过开展激光对无人机用航空铝合金材料的缩比毁伤实验,为研究激光对无人机的毁伤特性及规律奠定基础,为激光武器的战技指标论证提供科学可靠的参考数据。方法 采用缩比模型法,利用激光对航空铝靶板进行毁伤实验,记录烧穿时间、光斑直径、激光功率等参数,并通过等效性修正实验对毁伤规律进行分析。结果 毁伤缩比实验中,随着尺度律cP的增加,航空铝板的平均击穿时间逐渐延长,击穿所需的激光能量密度基本符合线性增加规律。修正实验中,随着航空铝板厚度的增加,击穿时间逐渐延长,实验拟合曲线与理论曲线具有较好的一致性。结论 通过缩比实验与修正实验,可建立激光对航空铝合金材料的毁伤模型公式,根据激光参数推算毁伤阈值及击穿时间。     

优化施肥模式对我国热带地区水稻-豇豆轮作系统N2O和CH4排放的影响

选择海南典型的水稻-豇豆轮作系统进行氧化亚氮(N_2O)和甲烷(CH_4)排放的原位监测,探究不同施肥模式下该系统土壤温室气体排放特征.试验设当地常规施肥对照(CON)、优化施肥量(OPT)、有机无机配施(ORG)、缓控肥替代优化(SCOPT)及不施氮对照(CK)共5个处理,采用静态箱-气相色谱法监测整个种植季土壤N_2O和CH_4排放,并估算增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI).结果表明,各处理水稻季N_2O累积排放量为0. 19～1. 37 kg·hm~(-2),相较于CON处理,优化施肥处理N_2O减排50%～86%;豇豆季N_2O累积排放量为1. 29～3. 55 kg·hm~(-2),除ORG增加14%,其他处理减排16%～59%.各处理水稻季CH_4累积排放量为4. 67～14. 23 kg·hm~(-2),CK、OPT和ORG处理分别较CON增加116%、22%和102%,而SCOPT减少了29%;豇豆季CH_4累积排放量为0. 03～0. 26 kg·hm~(-2),期间出现CH_4吸收.比较两个作物季和休闲期对农田土壤直接排放的温室气体GWP的贡献率,豇豆季在CH_4排放极低的情况下,仍有44. 7%～54. 5%的占比;两种温室气体比较中,N_2O对GWP的贡献率为66. 7%～77. 2%. SCOPT处理的GWP和两季作物GHGI均显著低于CON处理.3个优化施肥处理中,SCOPT的增产减排效果最显著,为最优的施肥方案.     

大气中挥发性有机物在线监测系统

一种新型的监测大气中挥发性有机物（包括含氧挥发性有机物）的在线监测系统被研制,即将超低温冷阱捕集-热解析装置与气相色谱-质谱仪联用.其分析方法是大气样品经除水、除O3后以60 mL·min-1的流速通过温度为-150℃的超低温冷阱捕集5min,然后样品在110℃下解析后进入GC-FID/MS系统进行分析,时间分辨率为1h.系统使用混和标气进行标定.目标化合物定量曲线的R2值为0.9137~0.9998,相对标准偏差(RSD)均小于10%.将系统与相关商业化的VOC在线监测仪器进行比对,对于相同目标化合物进行分析,其相关系数r在0.7412~0.9620之间.