上海不同功能区夏季PM2.5中生物质燃烧贡献的解析

为了解生物质燃烧对上海夏季PM_(2.5)的贡献及评估大气光化学氧化对左旋葡聚糖浓度的影响,在上海的4个不同站点同步采集了PM_(2.5)样品,应用气相色谱-质谱联用仪和离子色谱仪分析了典型生物质燃烧示踪物脱水糖和水溶性钾离子的浓度,采用示踪物产率法估算了生物质燃烧对PM_(2.5)质量及其中有机物的贡献,分析了左旋葡聚糖浓度与大气臭氧浓度的相互关系.结果表明,上海夏季PM_(2.5)中左旋葡聚糖的浓度在不同站点间差别较小,平均浓度为44.2 ng·m~(-3);水溶性钾离子浓度与左旋葡聚糖之间存在显著相关性(r=0.88),平均浓度为0.45μg·m~(-3),85%以上的钾离子为非海盐、非矿物质来源,即主要来源于生物质燃烧;基于左旋葡聚糖和钾离子的示踪物产率法估算的生物质燃烧对夏季上海PM_(2.5)中有机碳的贡献有显著差别,分别为6.0%和19.2%,左旋葡聚糖的光化学降解是导致这一差别的主要原因;左旋葡聚糖与生物质燃烧源钾离子的浓度比(LG/K■)与大气臭氧浓度之间存在显著的负相关关系,说明大部分的左旋葡聚糖会随着大气氧化性的增强而被降解.     

典型藻类生物质燃烧PM2.5的排放特性及机制

为探究典型藻类生物质燃烧过程中微细颗粒物PM_(2.5)的排放特性及机制,采用一维管式炉对藻类生物质小球藻、条浒苔和马尾藻在不同燃烧温度下的PM_(2.5)排放浓度进行实验研究.结果表明,PM_(2.5)的排放特性随藻种而异且与燃烧温度密切相关.小球藻的PM_(2.5)排放浓度随燃烧温度的升高而降低,600℃时的峰值浓度为138.667 mg·m~(-3).与之不同的是,条浒苔和马尾藻的PM_(2.5)排放浓度在单峰时随温度的升高而降低,双峰时随着温度的升高而升高,600℃时峰值最高分别为24.733 mg·m~(-3)和3.757 mg·m~(-3),当温度从700℃升至900℃时3藻种的峰值时间提前,然而,小球藻峰值降低,条浒苔和马尾藻峰值均增加.在此基础上,对PM_(2.5)的产量进行了分析,并根据各自的排放特性对其排放机制进行了分析.研究认为,高含量挥发分及碳氢化合物可能是小球藻微细颗粒物形成的主要来源.在高温状态下,条浒苔和马尾藻由于挥发分的快速释放和焦炭颗粒的膨胀导致孔隙扩张.     

餐厨垃圾与水葫芦联合好氧堆肥生物质组分分类表征

为解决农村生活垃圾处理实践中存在的问题,并对水葫芦的堆肥化处理进行探索.利用自行设计的能量输入式高温好氧堆肥系统,以农村生活垃圾主要组成——餐厨垃圾及餐厨垃圾+水葫芦混合物料为堆肥化对象,测定与分析了堆肥化过程中温度、有机质的变化规律,并分类表征了总糖、还原糖、淀粉、脂肪、蛋白质5种生物质组分的演变趋势.同时,借助C/N比值、CEC/TOC比值的变化及GI指数评估了堆肥的腐熟度.研究表明,在外界环境温度小于8℃的情况下,与单一餐厨垃圾堆肥化处理相比,混合物料堆肥化升温更快(ld即达40℃,3d达52℃),处于高温堆肥化时间更长(8 d),堆肥无害化程度更高,有机质降解更迅速且降解程度高;而且,混合物料有助于提高总糖、还原糖、淀粉、脂肪与蛋白质5种生物质组分的降解水平.腐熟度评估结果表明,在约11d的堆肥化时间内,能量输入式好氧堆肥系统能够使单一餐厨垃圾堆肥达到基本腐熟,餐厨垃圾与水葫芦混合物堆肥达到完全腐熟.     

Anaerobic co-digestion of municipal biomass wastes and waste activated sludge：Dynamic model and material balances

The organic matter degradation process during anaerobic co-digestion of municipal biomass waste （MBW） and waste-activated sludge （WAS） under different organic loading rates （OLRs） was investigated in bench-scale and pilot-scale semi-continuous stirred tank reactors. To better understand the degradation process of MBW and WAS co-digestion and provide theoretical guidance for engineering application, anaerobic digestion model No. 1 was revised for the co-digestion of MBW and WAS. The results showed that the degradation of organic matter could be characterized into three different fractions, including readily hydrolyzable organics, easily degradable particulate organics, and recalcitrant particle organics. Hydrolysis was the rate-limiting step under lower OLRs, and methanogenesisis was the rate-limiting step for an OLR of 8.0 kg volatile solid （VS）/（m^3·day）. The hydrolytic parameters of carbohydrate, protein, and lipids were 0.104, 0.083, and 0.084 kg chemical oxygen demand （COD）/（kg COD·hr）, respectively, and the reaction rate parameters of lipid fermentation were 1 and 1.25 kg COD/（kg COD.hr） for OLRs of 4.0 and 6.0 kg VS/（m^3·day）. A revised model was used to simulate methane yield, and the results fit well with the experimental data. Material balance data were acquired based on the revised model, which showed that 58.50% of total COD was converted to methane.     

High black carbon and ozone concentrations during pollution transport in the Himalayas：Five years of continuous observations at NCO-P global GAW station

To study the influence of polluted air-mass transport carrying ozone (O3) and black carbon (BC) in the high Himalayas, since March 2006 the Nepal Climate Observatory at Pyramid (NCO-P) GAW-WMO global station (Nepal, 5079 m a.s.l.) is operative. During the first 5-year measurements, the O3 and BC concentrations have shown a mean value of 48 ± 12 ppb (± standard deviation) and 208 ± 374 ng/m3, respectively. Both O3 and BC showed well defined seasonal cycles with maxima during pre-monsoon (O3 : 61.3 ± 7.7 ppbV; BC: 444 ± 433 ng/m3) and minima during the summer monsoon (O3 : 40.1 ± 12.4 ppbV; BC: 64 ± 101 ng/m3). The analysis of the days characterised by the presence of a significant BC increase with respect to the typical seasonal cycle identified 156 days affected by "acute" pollution events, corresponding to 9.1% of the entire data-set. Such events mostly occur in the pre-monsoon period, when the O3 diurnal variability is strongly related to the transport of polluted air-mass rich on BC. On average, these "acute" pollution events were characterised by dramatic increases of BC (352%) and O3 (29%) levels compared with the remaining days.     

亚热带不同稻田土壤微生物生物量碳的剖面分布特征

土壤微生物生物量碳是稻田土壤有机质最具活性的组分之一,可有效地指示土壤质量状况.为探明亚热带地区不同类型稻田土壤微生物生物量碳的剖面分布特征及其与土壤有机碳及养分的关系,通过选取5种不同母质发育的稻田土壤,采集土壤发生层次分层样品,分析其有机碳、微生物生物量碳以及土壤养分的分布特点.结果表明,土壤有机碳和微生物生物量碳含量均随土壤深度的加深而急剧下降,分别介于2.45～26.19 g.kg-1和4.55～1 691.75 mg.kg-1,以耕作层和犁底层的含量最为丰富.不同母质发育的稻田表层土壤微生物生物量碳含量存在显著差异,以板岩风化物发育的黄泥田Ⅰ最高,河沙泥和红黄泥最低;而有机碳含量却以红黄泥和河沙泥最高,其余几种土壤之间并无明显差异.尽管如此,土壤微生物生物量碳依然受有机碳数量的限制,两者呈显著的正相关关系.土壤微生物商亦随土壤深度的增加而明显降低,不同类型土壤耕作层微生物商以河沙泥(2.11%)和红黄泥(1.37%)相对最低,而板岩风化物发育的黄泥田Ⅰ最高(8.24%),说明河沙泥和红黄泥的底物有效性明显低于黄泥田,这也是河沙泥和红黄泥有机碳含量最高而微生物生物量最低的原因之一.土壤微生物生物量碳含量与土壤全氮、碱解氮和有效磷呈显著的正相关关系,而与土壤速效钾的相关性不明显,说明稻田土壤微生物生物量碳除受有机碳的限制外,还与土壤养分存在较为复杂的关系.     

生物倍增工艺对于长效预防污泥膨胀的作用探讨

结合工程实例,探讨了实际应用中生物倍增工艺表现出良好的污泥沉降性能的原因。指出工艺提供的均匀微孔曝气以及低溶解氧的实时自动控制避免了氧限制型污泥膨胀的发生;实时控制下的大比倍循环稀释特点使其具有较强抗冲击负荷能力,可避免低温、低负荷型污泥膨胀的发生;长泥龄运行使MLVSS/MLSS由0.71降低到0.66,污泥中活性比例的降低也有助于形成好的污泥沉降性能;此外,从生态学角度分析了高污泥浓度使活性污泥系统中丝状菌的自然控制力得到加强,提出利用高污泥浓度来预防污泥膨胀的生态学方法。     

鼎湖山粗死木质残体生物量特征

对鼎湖山季风常绿阔叶林1 hm2永久性样地内粗死木质残体(Coarse woody debris,简称CWD)的生物量、存在形式及分解状态进行研究.结果表明:1)鼎湖山季风常绿阔叶林CWD的生物量为42.09 t hm-2,其中倒木和枯立木分别为32.81 t hm-2、9.28 t hm-2,所占比例分别为77.9%、22.1%.1999~2010年间CWD年均输入量为1.68 t hm-2a-1.2)CWD主要优势树种为锥栗(Castanopsis chinensis)、黄杞(Engelhardtia roxburghiana)和荷木(Schima superba),所占比例分别为54.0%、15.1%和13.9%.3)CWD径级主要分布在30 cm以下,但对CWD生物量贡献最大的径级在30 cm以上.4)CWD的分解状态主要为中度分解状态,占CWD总生物量的61.2%.研究还表明,鼎湖山季风常绿阔叶林的CWD生物量呈逐年增加趋势.图2表3参17     

水分胁迫对短葶山麦冬生长和总皂苷量的影响

以盆栽的短葶山麦冬为材料,采用称重控制浇水的方法,设置对照(CK)、轻度胁迫(W1)、中度胁迫(W2)、重度胁迫(W3)4个处理[土壤含水量分别为土壤田间持水量(FC)的80%、65%、50%和35%],研究不同程度土壤水分胁迫对短葶山麦冬生长和总皂苷量的影响规律.结果表明:短葶山麦冬生物量总体分配格局表现为叶片>根茎>须根>叶基>块根.在胁迫至d 75(块根发生期)和d 130(块根膨大前期)时中度胁迫(50%FC)组具有最大的叶片和须根生物量及须根分配比例,d 195(块根膨大后期)时对照(80%FC)具有最大的叶片和须根生物量,但各处理差异未达显著水平.随土壤水分胁迫的加剧,叶生物量分配比例总体呈下降趋势.中度胁迫组具有最大的块根生物量和块根分配比例及根冠比,而重度胁迫推迟了块根的萌生.各土壤水分条件下须根总皂苷含量差异不显著,对照的须根总皂苷产量显著高于轻度和重度胁迫组.表明短葶山麦冬对土壤水分有较强的适应性,随土壤水分减少,趋于将更多的资源分配给根系以提高根冠比,50%FC土壤水分条件可提高块根产量,80%FC下可获最大的须根总皂苷产量.图3表1参19     

均匀设计法优化樟芝产三萜液体发酵条件

为在兼顾生物量的基础上提高液体发酵中三萜的百分含量,首先通过单因子试验筛选出最佳的碳源、氮源、无机盐,然后采用均匀设计(UD)对其培养基配比和培养条件进行优化试验,建立适当的数学模型,并对模型进行验证确定优化条件.单因子试验结果表明玉米淀粉既能促进菌丝体的生长,又能促进三萜的合成;麸皮虽然对菌体生长略有不利,但是对三萜的积累作用特别显著;硫酸镁对菌丝体生长效果不显著,但是对三萜的合成比较有利.均匀设计试验结果表明,菌丝体干重最大的培养条件和三萜的最优培养条件相差甚远.菌丝体干重的最优培养条件为:1 L培养液中玉米淀粉47 g,麸皮47 g,硫酸镁0.5 g,初始pH 3.0,培养7 d;三萜最佳培养基配方为:1 L培养液中玉米淀粉20 g,麸皮20 g,硫酸镁1.85 g,初始pH 3.0,培养16 d.菌丝体干重在最优条件下能达到15.58(±0.37)g L-1;三萜百分含量在最优培养条件下高达6.04(±0.03)%,三萜的百分含量比基础发酵结果和报道的最高发酵结果3.18%提高了90%,因此,均匀设计法能有效优化液体发酵培养条件