长江三角洲2010~2018年生物质燃烧中等挥发性有机物(IVOCs)排放清单

中等挥发性有机物（IVOCs）是一类重要的二次有机气溶胶（SOA）的前体物.其中,生物质燃烧是IVOCs的重要来源之一,但目前尚未包括在传统的排放清单中.本研究基于卫星火点排放清单（FINN）以及IVOCs/POA比例法对长三角地区2010至2018年生物质燃烧IVOCs的排放量进行估算,构建长三角地区2010～2018年基于卫星火点的生物质燃烧IVOCs排放清单,并分析其不确定性,为后续模拟长三角地区SOA的来源提供重要的基础数据.结果表明,在2010～2018年期间,长三角地区火点数整体呈现下降趋势,在过去3年（2016～2018年）火点数维持在6000次左右,较2016年之前下降了约60%.从火点数的月分布来看,火点发生最多的月份是5～8月,其次在10月有个小高峰.基于IVOCs/POA比例系数法的计算结果表明,由不同的POA/OC以及IVOCs/POA比例得到的长三角地区生物质燃烧IVOCs排放总量结果差别巨大,平均值为73.4万t（10.5～305.7万t）.基于蒙特卡罗的不确定性模拟,长三角地区生物质燃烧IVOCs排放量的不确定范围在-99%～68%之间.     

复合污染下丛枝菌根真菌对苎麻吸收重金属的影响

利用室内盆栽试验研究Cu、Zn、As、Cd、Sb五种重金属复合胁迫下接种丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AM真菌)对苎麻侵染率、生物量、地上部磷含量、重金属浓度及转运系数、抗氧化酶系统的影响。研究结果表明:在复合重金属胁迫条件下,AM真菌能够与苎麻形成良好共生关系,显著促进苎麻地上部对磷的吸收,增加苎麻生物量,改变苎麻抗氧化酶系统,同时调节苎麻对重金属的吸收与分配。具体来说,AM真菌对苎麻的侵染率为33.7%。与非接种组相比,接种组苎麻地上部Zn和Cd含量分别增加了50.3%和100.0%,地下部Cu和Sb的含量分别增加了30.4%和114.3%,地上部和地下部As的含量分别降低了121.6%和416.4%。与非接种组相比,接种组苎麻中Zn、As和Cd的转运系数分别增加了58.6%、148.1%和49.8%,Sb的转运系数降低了64.1%。接种AM真菌促进苎麻地上部对磷的吸收,磷含量增加了50.4%。接种组苎麻地上部与地下部生物量也较非接种组分别增加了22.2%和24.0%。同时接种AM真菌提高了苎麻体内超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性,分别提高了17.47%、31.75%、6.75%。     

短期放牧对半干旱草地生态系统CO2和N2O排放的影响

通过在北方农牧带半干旱草地生态系统(山西右玉)设置不放牧、轻度放牧、中度放牧和重度放牧4个不同强度的放牧实验,运用静态-暗箱法测定放牧第一年生长季的温室气体通量,研究不同放牧强度对该地区温室气体通量的影响.结果表明:(1) CO_2和N_2O在生长季表现出随着温度和水分变化的明显季节动态变化,但是与不放牧相比,第一年不同放牧强度对CO_2和N_2O排放速率没有显著影响;(2)放牧显著降低了土壤含水量(P 0. 05),中度放牧降低了土壤微生物生物量碳(MBC,P 0. 05),中度和重度放牧降低了土壤微生物生物量氮(MBN,P 0. 05);(3) CO_2排放速率和土壤温度、土壤水分之间呈显著正相关关系,土壤温度、可溶性氮、微生物生物量氮以及CO_2排放速率之间呈显著正相关关系.放牧增加了温度与CO_2排放的相关性,但对N_2O排放相反.(4)虽然放牧降低了土壤含水量,但是没有发现不同放牧强度间CO_2和N_2O排放的差异,说明短期内不同的放牧强度尚未对土壤微生物结构与功能造成显著影响,需要继续进行长期深入地研究,揭示放牧强度对温室气体通量的影响机制.     

生物质气化费托合成制航煤生命周期评价

基于生命周期评价（LCA）,对生物质气化费托合成制航煤（Bio-Jet Fuel）工艺进行资源-环境性分析.根据副产品水蒸汽的用途研究了供热和发电两种方案,并进行了数据不确定度分析.结果显示：除EP指标外,发电方案的各环境影响指标比供热方案降低了11.7%~40.8%.相比化石航煤,生物质航煤GWP降低52.6%~71.9%,不可再生资源消耗减少84.4%~93.6%.生物质生长阶段采用不同的分配方法,资源消耗潜值差异较小,但GWP、EP环境影响负荷会产生较大差异.且生物质航煤综合性能对原料消耗率敏感性最大,变化幅度为-16.6%~+17.3%.采用不确定度分析方法对评价结果进行数据质量评估,各环境影响类型的不确定度处于5.0%~12.5%.     

微生物发酵菌和生物质炭及蘑菇渣对污泥堆肥效果的影响

为解决污泥的处理处置难题,实现污泥减量化、无害化和资源化,在污泥中添加蘑菇渣、微生物发酵菌和生物质炭等辅料,进行共堆肥试验,设置T1（不添加辅料）、T2（添加30%的园林枯枝）、T3（添加20%的园林枯枝、9.9%的蘑菇渣和0.1%的微生物发酵菌）、T4（添加20%的园林枯枝和10%的生物质炭）,以及T5（添加20%的园林枯枝、4.9%的蘑菇渣、0.1%的微生物发酵菌和5%的酸化生物质炭）5个好氧堆肥处理,考察各处理堆肥过程中温度变化、肥料的理化特性以及GI（发芽指数）.结果显示:①T5处理的效果最好,堆肥至第3天,堆体温度达到70.5℃,并且温度不低于50℃的时间达到19 d. ②T5处理肥料的w（TKN）（TKN为总凯氏氮）、w（TP）和w（TK）均最高,分别达到3.88、0.64和1.10 g/kg,远高于其他4个处理;产品的GI随堆肥时间的延长逐渐增长,达到183%. ③T5处理的NH₃排放最少,氮元素流失最低,能最大程度的转化成固化无机氮;残渣态重金属含量最高,不易浸出到环境中进入生态系统,生物毒性低.研究显示,蘑菇渣、微生物发酵菌和生物质炭能够促进污泥的腐熟,减少二次污染的产生,产品质量较好.      

“异养-硫自养”组合工艺去除高浓度高氯酸盐特性

通过运行双室的异养-硫自养联合反应器(下部为异养区、上部为自养区),去除高浓度高氯酸盐(ClO_4~-)废水.考察不同进水碳氯比(C/Cl)和ClO_4~-浓度条件下,ClO_4~-的降解特性及出水硫酸盐(SO_4~(2-))浓度.结果表明,通过调节进水C/Cl比由2~1,反应器在36 d快速成功启动;进水ClO_4~-浓度由250 mg·L~(-1)提升至400 mg·L~(-1)时,微生物对高浓度ClO_4~-表现出良好的耐受性,ClO_4~-的去除率始终稳定在95%以上;通过调整C/Cl比至1.2,可减少自养区ClO_4~-负荷,使出水SO_4~(2-)浓度降至250 mg·L~(-1)以下.此外,本研究证实了细菌分泌的溶解性有机物中色氨酸和酪氨酸是造成自养区出水TOC升高的原因.由于采用异养-硫自养联合工艺,控制碳源的投加,从而减少了异养区污泥的产量;同时,异养区产生碱度可以平衡自养区产生的酸度,减少了自养过程中碱度的投加;异养区产生碳酸盐也可以作为自养区的碳源,实现了异养区和自养区功能上的"互补".     

Characteristics of particulate-bound polycyclic aromatic hydrocarbons emitted from industrial grade biomass boilers

Polycyclic aromatic hydrocarbons(PAHs) are carcinogenic or mutagenic and are important toxic pollutants in the flue gas of boilers. Two industrial grade biomass boilers were selected to investigate the characteristics of particulate-bound PAHs: one biomass boiler retro-fitted from an oil boiler(BB1) and one specially designed(BB2) biomass boiler. One coal-fired boiler was also selected for comparison. By using a dilution tunnel system, particulate samples from boilers were collected and 10 PAH species were analyzed by gas chromatography–mass spectrometry(GC–MS). The total emission factors(EFs) of PAHs ranged from 0.0064 to0.0380 mg/kg, with an average of 0.0225 mg/kg, for the biomass boiler emission samples. The total PAH EFs for the tested coal-fired boiler were 1.8 times lower than the average value of the biomass boilers. The PAH diagnostic ratios for wood pellets and straw pellets were similar.The ratio of indeno(1,2,3-cd)pyrene/[indeno(1,2,3-cd)pyrene + benzo(g,h,i)perylene] for the two biomass boilers was lower than those of the reference data for other burning devices, which can probably be used as an indicator to distinguish the emission of biomass boilers from that of industrial coal-fired boilers and residential stoves. The toxic potential of the emission from wood pellet burning was higher than that from straw pellet burning, however both of them were much lower than residential stove exhausts.     

An advanced anaerobic biofilter with effluent recirculation for phenol removal and methane production in treatment of coal gasification wastewater

An advanced anaerobic biofilter (AF) was introduced for the treatment of coal gasification wastewater (CGW), and effluent recirculation was adopted to enhance phenol removal and methane production. The results indicated that AF was reliable in treating diluted CGW, while its efficiency and stability were seriously reduced when directly treating raw CGW. However, its performance could be greatly enhanced by effluent recirculation. Under optimal effluent recirculation of 0.5 to the influent, concentrations of chemical oxygen demand (COD) and total phenol in the effluent could reach as low as 234.0 and 14.2 mg/L, respectively. Also, the rate of methane production reached 169.0 mL CH₄/L/day. Though CGW seemed to restrain the growth of anaerobic microorganisms, especially methanogens, the inhibition was temporary and reversible, and anaerobic bacteria presented strong tolerance. The activities of methanogens cultivated in CGW could quickly recover on feeding with glucose wastewater (GW). However, the adaptability of anaerobic bacteria to the CGW was very poor and the activity of methanogens could not be improved by long-term domestication. By analysis using the Haldane model, it was further confirmed that high effluent recirculation could result in high activity for hydrolytic bacteria and substrate affinity for toxic matters, but only suitable effluent recirculation could result in high methanogenic activity.     

氮添加对亚热带森林土壤有机碳氮组分的影响

为了研究氮添加对森林土壤有机碳氮组分稳定性的影响,选取我国亚热带典型常绿阔叶林(浙江桂天然林和罗浮栲天然林)和针叶林(杉木人工林),开展为期5年的野外模拟氮沉降试验,分别设置对照〔0 kg/(hm2·a),以NH₄NO₃中的N计,下同〕、低氮〔75 kg/(hm2·a)〕和高氮〔150 kg/(hm2·a)〕3个氮添加水平,用H₂SO₄分2步酸水解获得LPⅠ(活性有机库Ⅰ)、LPⅡ(活性有机库Ⅱ)和RP(惰性有机库),定量研究土壤活性和惰性有机碳氮组分以及微生物生物量碳氮对氮添加的响应. 结果表明:氮添加仅对w(LPⅡ-C)(LPⅡ-C为活性有机碳Ⅱ)有显著影响,而对其他活性和惰性有机碳氮组分的影响不显著,并且对不同林分的影响存在差异. 与对照处理相比,低氮处理下浙江桂天然林、罗浮栲天然林和杉木人工林土壤w(LPⅡ-C)的增幅分别为15.3%、29.8%、68.8%;高氮处理下杉木人工林土壤w(LPⅠ-C)(LPⅠ-C为活性有机碳Ⅰ)、w(LPⅠ-N)(LPⅠ-N为活性有机氮Ⅰ)和w(RP-C)(RP-C为惰性有机碳)的增幅分别为32.4%、78.6%、28.7%;氮添加使得土壤w(SMB-C)(土壤微生物生物量碳)的增幅为18.1%~202.5%、w(SMB-N)(土壤微生物生物量氮)的增幅为0%~103.6%;在氮添加处理下,除杉木人工林土壤SMB-N/LPⅠ-N〔w(SMB-N)/w(LPⅠ-N)〕是随着氮添加水平的增加而降低外,微生物对其他林分土壤活性有机氮的利用均表现为随着氮添加水平的增加而增加. 研究显示,氮添加对阔叶林和针叶林土壤活性和惰性有机碳氮组分的影响存在差异,但差异不显著,这与它们归还土壤的凋落物性质差异有关,并且凋落物的分解差异也可能是影响土壤不同碳氮组分变化的原因.      

苏丹草与紫花苜蓿对新疆原油污染土壤的响应

为了研究修复植物对原油污染土壤的耐受响应,以苏丹草(Sorghum sudanense)和紫花苜蓿(Medicago Sativa)为供试材料,通过盆栽试验,研究了4种原油污染浓度的土壤(0.0,6.0,12.0,34.0 g/kg)对植物株高、生物量、光合速率和原油烃修复率的影响。结果表明:1)除低浓度处理组可显著促进紫花苜蓿的生长外,其余各处理组均对植物生长呈现显著抑制作用;2)各浓度处理组对2种植物生物量均呈现抑制趋势,紫花苜蓿在高浓度处理组,苏丹草在低、中浓度处理组下生物量受到显著抑制;3)苏丹草叶片的光合速率随着原油污染水平的增加呈降低趋势;4)2种植物均可修复原油污染土壤,不同浓度处理组之间修复效率差异显著,刈割处理后可以提高苏丹草原油烃的修复效率。随着原油污染浓度的增加,紫花苜蓿和苏丹草耐受响应不同。