裹包青贮提高玉米秸秆厌氧消化效率的实验研究

秸秆是重要的沼气工程原料,秸秆预处理对其后续厌氧消化效率影响巨大。采用田间裹包青贮方法,设计3因素正交实验,考察了秸秆含水率、压缩比和添加剂对玉米秸秆发酵时间和厌氧消化产沼气的影响。结果表明:秸秆经过裹包青贮,发酵总时间(total fermentation time,TFT)减少1~2 d,累积产气量达到总产气量的90%所用时间(TFT90%)减少了40%~50%,消化效率明显提高;秸秆含水率对产气效果有明显影响,随着含水率增加,单位总固体(total solid,TS)累计产气量(cumulative biogas yields per TS,CBYT)和沼气日产率(biogas yields rate average day,BYR)由高到低排序为:35%~40%,40%~45%,30%~35%;秸秆压缩比对产气效果有明显影响,随着压缩比的增加,其对CBY和BYR的效应由高到低排序为:185、143与138 kg/m3;添加剂类型对产气效果亦有明显影响,在不同添加剂处理下,其对CBYT和BYR的效应由高到低排序为:尿素处理>甲酸处理>无添加剂处理;正交实验极差分析表明,对CBYT和BYR的影响排序为:含水率﹥压缩比﹥添加剂,其田间裹包青贮进行厌氧发酵的优化组合为:青贮秸秆含水率为35%~40%,压缩比为185 kg/m3,添加剂为营养型,青贮20 d,CBYT和BYR达到最大,分别为646.57 mL/g和173.25 mL/(d·g)。     

生物表面活性剂合成条件的优化及提取方法

利用油平板筛选法和排油圈法从辽河某油田的土壤样品中分离筛选高效的生物表面活性剂产生菌, 通过16S rRNA基因序列分析对所筛选菌株进行鉴定。采用L16(45)正交实验对所筛选菌株合成生物表面活性剂的条件进行优化。比较5种提取方法对发酵液中生物表面活性剂的提取效果。共分离得到17株菌,其中菌株A3、As和Y产表面活性剂的能力最强。16S rRNA基因序列分析表明,这3株菌均为假单胞菌属(Pseudomonas)。菌株A3、As、Y和 A3-As混合菌的生物表面活性剂提取量较优化前有明显的提高,其产量分别是优化前的8.4倍、6.4倍、5.6倍和5.7倍,其中,菌株As的生物表面活性剂产量最高,可达20.55 g/L。对于3种纯菌和A3-As混合菌而言,5种提取方法中均以CHCl3萃取的量最高;而对其他混合菌,5种提取方法的差别并不显著。菌株A3、As、Y均属于高效的生物表面活性剂产生菌,具有很好的应用前景。     

NaOH预处理对秸秆与蓝藻混合厌氧发酵产沼气的影响

以稻秸和蓝藻为原料,在实验室自制小型发酵装置内进行混合物料厌氧发酵实验,研究不同质量分数NaOH预处理对秸秆与蓝藻混合厌氧发酵产沼气的影响。结果表明,经过NaOH预处理后,稻秸组分被破坏,产气量较对照组有明显增加,发酵时间缩短。扫描电镜观察显示,经碱性预处理过的稻草秸秆孔隙度增大,机械组织暴露,酶解的有效比表面积增大,酶解速率加快。NaOH质量分数为6%的处理组产气效果最好,总产气量比对照组高出248%,且甲烷平均含量达到58.89%,预处理效果最为理想。     

“无废城市”建设下的“无废校园”固废产量预测模型——以内蒙古工业大学为例

开展“无废城市”建设是我国建设生态文明、实现美丽中国目标的重要工作内容,是推动实现绿色低碳高质量发展的有力抓手,而“无废校园”建设则是“无废城市”建设的必要补充,旨在全面实现校园固废资源化与无害化,打造低碳、环保、节能、友好的校园环境。本研究以内蒙古工业大学为例,通过文献调研、实地走访调查和预测模型构建相结合的方式,系统研究了内蒙古工业大学校园固废产生规律及固废产量预测模型。结果表明,校园固废具有产生数量大、产生空间集中、产生时间具有阶段性等特点,其中教学楼、操场、住宿楼日固废产生均值分别为(6.08±0.77)、(4.50±0.82)、(23.58±5.41) kg,且不同区域之间固废产量呈现季节性差异;校园固废种类较社会面单一,易于分类管理,其中88.10%的学生非上课时间集中活动在教学科研区与宿舍区,并产生了约92.53%的固废量;基于实际数据及GM(1,1)灰色预测模型构建发现系统对夏季和冬季校园固废拟合精度分别为好和合格,预测结果可靠。本研究结果可为“无废城市”建设下的“无废校园”建设提供参考。     

UV-B辐射增强与秸秆施用对大豆田土壤呼吸的影响

利用LI-8100开路式土壤碳通量测量系统测定土壤呼吸,研究了UV-B辐射增强和秸秆施用对大豆田土壤呼吸的影响.结果表明,UV-B辐射增强20%使土壤呼吸速率降低了30.31%,秸秆施用使土壤呼吸速率提高了14.51%,UV-B辐射增强+秸秆施用复合处理对土壤呼吸速率没有显著影响.UV-B增强提高了施用秸秆的碳转化率.对照、UV-B增强、秸秆施用和UV-B增强+秸秆施用4种处理的土壤呼吸与土壤温度都存在极其显著的指数关系(p0.01),拟合方程的决定系数R2分别为0.434、0.563、0.451和0.513.土壤呼吸温度敏感系数Q10值分别为1.55、1.91、1.80和1.71.可见,UV-B辐射增强、秸秆施用和UV-B辐射增强+秸秆施用提高了大豆田土壤呼吸的Q10.     

纤维素降解菌Arthrobacter oryzae HW-17的纤维素降解特性及纤维素酶学性质

采用单一碳源选择性培养基和纤维素平板水解圈法筛选到一株具有较强纤维素分解能力的菌株Arthrobacter oryzae HW-17.此外,高通量测序发现,不同驯化条件下微生物群落结构有明显差异,低温条件下优势属为类芽孢杆菌属(Paenibacillus)和伯克氏菌属(Burkholderia).本文同时对菌株Arthrobacter oryzae HW-17的微生物特性和纤维素降解特性进行了初步研究,结果发现,KNO_3、30或35℃、pH=7分别为菌株产纤维素酶的最佳氮源、温度和pH.菌株HW-17的最高纤维素酶活为18.55 U·m L~(-1),且对磨碎加工处理的纤维素样品和含鸡粪的纤维素混合样品有更好的降解效果.此外,菌株HW-17产生的纤维素酶在中温(≤50℃)和偏酸性(pH=5~7)条件下能保持较高的酶活.Cu(Ⅱ)和Pb(Ⅱ)等金属离子能够抑制该酶的活性.     

玉米秸秆对塔玛亚历山大藻生长的影响及化学基础研究

以塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarense)为材料,观察了玉米茎秆和玉米叶对塔玛亚历山大藻生长的影响,比较了灭菌、未灭菌玉米叶的抑藻活性,并对玉米叶抑制藻类生长的化学基础进行了分析,以期为筛选和发现新的高效除藻剂提供思路.结果表明,玉米秸秆能显著抑制塔玛哑历山大藻的生长,玉米叶的抑藻作用强于玉米茎秆.0.5 g/L玉米叶对密度为1.69×106个/L的塔玛亚历山大藻的生长有明显的抑制作用.灭菌、未灭菌玉米叶对塔玛亚历山大藻生长的抑制作用无明显差别,表明微生物小是玉米秸秆发挥抑藻作用的主要原因.玉米叶不同溶刺粗提物对塔玛亚历山大藻生长的抑制作用不同,石油醚、二氯甲烷空粗提物的抑藻活性明显强于乙酸乙酯和正丁醇粗提物.GC-MS分析结果显示.石油醚、二氯甲烷粗提物中主要含十八碳二烯酸、十八碳三烯酸、棕榈酸等脂肪酸类物质,提示长链脂肪酸可能是玉米秸秆抑藻的主要化学成分.     

小麦产量的遥感动态预估研究──以山东禹城县为例

本文利用现代遥感信息、数理统计和回归分析方法，研究了禹城县试验区的小麦单产与卫星遥感信息（绿度）间的关系，并建立了小麦单产与绿度关系的预估模型；阐述了直接利用遥感宏观信息动态预估小麦产量的可行性和这一方法的应用前景。     

玉米秸秆生物炭对稻田土壤砷、镉形态的影响

通过室内土壤培养的方法模拟稻田土壤环境,研究淹水环境下添加(1%添加量)不同温度制备的玉米秸秆生物炭(CB-300、CB-400、CB-500)对砷、镉复合污染稻田土壤氧化还原电位(Eh)、pH值及不同形态砷、镉含量动态变化的影响.结果表明,热解温度会影响玉米秸秆生物炭的理化性质,热解温度由300℃升至500℃,玉米秸秆生物炭芳香性增加,亲水性和极性降低,灰分含量增加,pH值升高.淹水环境下添加玉米秸秆生物炭处理相比对照(CK)可提高土壤pH值0.20~1.24,升高幅度大小为CB-500CB-400CB-300CK,随着培养时间的延长,pH值趋于平衡状态;淹水环境下土壤氧化还原电位均迅速下降,且不同处理组间存在显著差异,生物炭制备温度越高下降效果越明显,培养至第96 d时氧化还原电位降到最低.CK、CB-300、CB-400、CB-500处理组弱酸可提取态镉含量由淹水前的73.55%分别降至63.46%、57.73%、54.50%、53.94%,随着培养时间的延长,土壤中弱酸可提取态及可氧化态镉逐渐向残渣态及可还原态镉转化.土壤pH值与弱酸可提取态镉含量之间呈显著负相关关系.淹水环境下土壤可交换态砷含量升高,玉米秸秆生物炭的施加导致土壤交换态、Ca-结合态、Al-结合态和Fe-结合态砷含量逐渐上升,上升幅度分别为75.68%、20.92%、13.49%、48.66%,残渣态砷含量下降;土壤pH值与交换态砷含量之间呈显著正相关关系.研究结果可为砷、镉复合污染稻田安全生产与阻控提供数据支持.     

玉米秸秆制备活性炭吸附剂新工艺

以玉米秸秆为原料,采用化学活化法制备活性炭吸附剂,研究了料液比、添加剂用量、活化剂的浓度、活化时间、活化温度等工艺条件,探讨了浸泡时间和超声活化对产品收率和吸附性能的影响。结果表明:较佳的工艺条件为料液比1∶2.5、活化剂浓度60%、添加剂用量6%、活化时间45 min、活化温度400℃。超声浸泡可以大大缩短浸泡时间,明显提高产品的收率和吸附性能。制备出的吸附剂吸附性能优于商业活性炭,产品质量指标接近水质净化用活性炭标准。