南京夏秋季大气颗粒物和PAHs 组成的粒径分布特征

采集南京市2007 年夏、秋季节灰霾天和非灰霾天不同粒径大气颗粒物,分析了6 月份农村秸秆焚烧对南京市大气中颗粒物和多环芳烃 (PAHs)的浓度、粒径分布和分子组成的影响.结果表明,南京市大气颗粒物在灰霾天呈单模态-积聚模分布,而在其他天气条件下呈积聚模和粗模双模态分布.秸秆焚烧释放出大量细粒子和低分子量PAHs,使低环数(3~4 环) PAHs 的粒径分布由非灰霾天不同粒径上的均匀分布转变为灰霾天的单模态分布,总量增加了约41%,且主要富集在0.4~2.1µm 的细颗粒物上;而高环数(5~6 环)PAHs 的粒径分布和浓度在秸秆焚烧前后均没有显著变化,呈积聚模分布.因秸秆焚烧形成的灰霾期,大气中细颗粒物和低分子量PAHs 的浓度均明显提高.     

Emissions of parent, nitrated, and oxygenated polycyclic aromatic hydrocarbons from indoor corn straw burning in normal and controlled combustion conditions

Emission factors （EFs） of parent polycyclic aromatic hydrocarbons （pPAHs）, nitrated PAHs （nPAHs）, and oxygenated PAHs （oPAHs） were measured for indoor corn straw burned in a brick cooking stove under different burning conditions. The EFs of total 28 pPAHs, 6 nPAHs and 4 oPAHs were （7.9 ±3.4）, （6.5 ±1.6）×10^-3, and （6.1 ±1.4）×10^-1mg/kg, respectively. Fuel charge size had insignificant influence on the pollutant emissions. Measured EFs increased significantly in a fast burning due to the oxygen deficient atmosphere formed in the stove chamber. In both restricted and enhanced air supply conditions, the EFs of pPAHs, nPAHs and oPAHs were significantly higher than those measured in normal burning conditions. Though EFs varied among different burning conditions, the composition profiles and calculated isomer ratios were similar, without significant differences. The results from the stepwise regression model showed that fuel burning rate, air supply amount, and modified combustion efficiency were the three most significant influencing factors, explaining 72%-85% of the total variations.     

生物炭和秸秆还田对紫色土旱坡地土壤团聚体与有机碳的影响

明确生物炭和秸秆还田对未利用的新垦紫色土旱坡地土壤团聚体和有机碳的影响,为三峡库区土壤改良提供科学依据.采用田间试验方法,分析不施肥(CK)、常规施肥(NPK)、优化施肥(GNPK)、化肥减量配施秸秆(RSD)和化肥减量配施生物炭(BC)处理对不同粒径土壤团聚体含量及其有机碳贡献率的影响.结果表明,施肥可提高土壤养分含量水平,尤以RSD和BC处理最为显著;各处理以<0.25 mm粒级团聚体为优势粒级,施肥能显著增加5～0.5 mm粒级团聚体含量,提高平均重量直径(MWD)、几何平均直径(GMD)和R_0.25(> 0.25 mm团聚体含量)值,降低分形维数(D)和土壤结构体破坏率(PAD_0.25)值(P <0.05);施肥能显著提高土壤有机碳含量,其中BC(6.73 g·kg^-1)和RSD(5.45 g·kg^-1)效果显著优于NPK(5.05g·kg^-1)和GNPK(3.63 g·kg^-1);<0.25 mm团聚体有机碳贡献率最高(3...     

玉米秸秆生物炭固化细菌对镉砷吸附

为了确保细菌对镉砷复合污染土壤的修复效果,对细菌进行固定化处理.本研究将细菌悬液(Delftia sp. B9, B9)、玉米秸秆生物炭(corn stalks biochar,CSB)以及玉米秸秆生物炭-细菌复合体(corn stalks biochar-bacteria complex,B-CSB)作为3种吸附材料,探究3种材料对镉和砷的吸附特性及pH对3种材料去除水中镉砷离子性能的影响,进行了等温吸附模型拟合,并采用扫描电镜(SEM)、傅里叶红外变换光谱(FT-IR)和X射线光电子能谱分析(XPS)对3种材料进行表征分析,同时探究添加B9、 CSB和B-CSB对土壤中镉和砷形态变化的影响.结果表明, 3种材料对Cd²⁺的饱和吸附量分别为49.43、 82.68和75.38 mg·g^-1;对As的饱和吸附量分别为24.67、 42.92和34.03 mg·g^-1.添加B-CSB可使土壤中的弱酸可溶态Cd显著下降,残渣态Cd显著增加;铁型砷含量显著减少,残渣态砷含量增加.B-CSB是一种更有效地修复镉砷复合污染的材料.     

秸秆炭化还田对滴灌棉田土壤微生物代谢功能及细菌群落组成的影响

通过5 a田间定位试验,研究持续秸秆直接还田和炭化还田对滴灌棉田土壤微生物功能多样性以及细菌群落组成的影响.试验设置3个处理:单施化肥(对照,CK)、秸秆直接还田+化肥(ST)和秸秆炭化还田+化肥(BC).秸秆直接还田和炭化还田均显著提高土壤有机质、全氮及速效养分含量,其中秸秆炭化还田的作用更显著.秸秆直接还田处理土壤微生物碳源代谢活性最高,其次是秸秆炭化还田,均显著高于对照.秸秆直接还田主要促进了碳水化合物类和胺类碳源的代谢;秸秆炭化还田显著提高多聚物类碳源的代谢.秸秆直接还田和炭化还田显著提高土壤细菌群落多样性.与对照相比,秸秆直接还田显著增加变形菌门、放线菌门、拟杆菌门以及黄单胞菌科、酸微菌科、微杆菌科和噬纤维菌科的相对丰度;秸秆炭化还田处理酸杆菌门、芽单胞菌门、硝化螺旋菌门以及Blastocatellaceae (Subgroup₄)菌科、芽单胞菌科、亚硝化单胞菌科的相对丰度显著增加.相关性分析表明黄单胞菌科、酸微菌科与碳水化合物类、氨基酸类、羧酸类、胺类碳源代谢显著正相关,噬纤维菌科、微杆菌科与碳水化合物类、胺类碳源代谢显著正相关,Blastocatel...     

高铁酸钾复合液预处理促进玉米秸秆酶解效率的作用机制

高铁酸钾复合液是制备高铁酸钾剩余的废弃滤液，其内含有大量Fe⁶⁺、ClO^-、OH^-，具有破坏木质纤维素顽固结构，提升酶解糖化的潜力.以玉米秸秆为原料，并将其应用于复合液预处理与后续酶解糖化试验中，主要得到以下结论：新鲜复合液在45℃下预处理24 h固液比为10%(m/V)时，秸秆的酶解糖化效果最佳，还原糖产量高达362.92 mg·g^-1，较对照提高了308.88%；通过机理研究发现，复合液会破坏秸秆表面结构，去除木质素和部分半纤维素，使更多纤维素暴露出，从而提高酶解效率；同时发现，复合液中起主要作用的离子是OH^-和ClO^-，两者相互促进，但不具协同作用；通过SEM、AFM、FTIR、XRD分析手段进一步验证了上述结论；经6次循环利用后，复合液的预处理效率降低了约55.48%.综上，高铁酸钾复合液预处理技术可破坏木质纤维素顽固结构，此项预处理技术的研发为农业废弃物的资源化利用提供了新思路.     

秸秆覆盖与氮减施对土壤氮分布及地下水氮污染影响

为探究不同秸秆覆盖方式与氮减施对土壤氮分布、地下水氮污染及夏玉米产量的影响,于2017～2018年在河套灌区开展田间试验.本试验设置常规施肥为对照(CK 处理),以30％氮减施(N1)、20％氮减施(N2)和10％氮减施(N3)为3 个减施水平处理,每个减施水平设秸秆表覆(B 处理)和秸秆深埋(S 处理)这2 个处理....     

不同配比农业废物堆肥过程中堆肥的阴阳离子和大分子对种子发芽的影响

为揭示不同配比农业废物堆肥过程中阴阳离子和大分子对植物毒性的影响机理，开展了以鸡粪和猪粪为主料，稻草秸秆为辅料的条垛堆肥试验，设置的试验处理包括：等质量的鸡粪+稻草秸秆+包菜（1∶1∶1）处理（T1）、鸡粪+稻草秸秆（1∶1）处理（T2）、大量猪粪+少量稻草秸秆（85∶15）处理（T3）.测定了各处理的堆温、堆肥的水溶性无机阴阳离子和有机大分子变化，以及对大白菜（Brassica rapa L.）和水堇（Lepidium sativum. L.）种子发芽指数（Germination Index， GI）等指标变化的影响.试验结果表明，T3处理堆肥的高温（>55 ℃）持续期最长，杀灭病原微生物和杂草种子的能力最好，且其堆肥的Cl^-、SO42-、K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺浓度最低；T2处理堆肥的NH4+ 浓度最低.T1和T2处理堆肥过程中堆肥的脂肪烃可转化为稳定的芳香烃.T3处理堆肥对大白菜和水堇的种子发芽指数大于80%.堆肥中抑制种子发芽的阴阳离子及大分子浓度分别为：Ca²⁺浓度>0.98 mmol·L^-1，Mg²⁺浓度>0.92 mmol·L^-1，NH4+浓度均>5.75 mmol·L^-1，芳香C/多糖比值>0.33，羧基C/多糖比值>0.30.堆肥中脂肪族大分子增加、多糖类大分子减少可抑制种子发芽.综上所述，猪粪与稻草秸秆的质量配比为85∶15、初始C/N比为25、初始水分含量为60%、 堆肥期周为35 d是条垛式堆肥处理猪粪和稻草秸秆的最佳工艺参数.大白菜比水堇种子更能准确反映农业废物堆肥的植物毒性.本研究可为优化不同畜禽粪便与农作物秸秆的条垛堆肥工艺参数、减少土地利用的风险提供重要的决策支持.     

油菜秸秆生物炭对水中氨氮的吸附性能及机理

以废弃油菜秸秆为原料，采用限氧热解法分别在450℃、550℃、650℃条件下制备油菜秸秆生物炭(Rape Straw Biochar, RSB)RSB₄₅₀、RSB₅₅₀、RSB₆₅₀,对其理化性质进行了表征，通过序批试验研究了3种RSB吸附水中氨氮的影响因素，并结合动力学、等温线、热力学分析探讨了其吸附机理。结果表明，RSB的碳化、芳香化程度随着热解温度的提升而增加，比表面积、总孔容、平均孔径也随之增大。当溶液初始pH值为8,氨氮初始质量浓度为30 mg/L,RSB₄₅₀、RSB₅₅₀、RSB₆₅₀投加质量分别为0.7 g、0.6 g、0.4 g时，经过210 min左右达到吸附平衡，氨氮去除率均超过95%。3种RSB对氨氮的吸附行为遵循准二级动力学模型和Langmuir等温线模型。ΔG^θ<0、ΔH^θ>0、ΔS^θ>0,表明吸附是自发、吸热、熵增推动的过程。吸附机理涉及静电...