底物浓度影响微生物燃料电池性能和生物生长的模拟研究

建立了含有悬浮微生物、电极上生物量、可溶性化学底物和中介体的微生物燃料电池(MFC)数学模型。通过底物降解、生物增长和电流产生过程的模拟,考察了生物量和底物随时间的变化规律,底物质量浓度对生物量、底物降解和电流的影响。结果表明,当溶液中初始微生物量很少时,随着MFC反应的进行,生物主要富集在电极上,溶液中生物生长缓慢;MFC中的生物生长经历延滞期、对数期和平稳期,底物分解经历缓慢、快速和消耗殆尽3个阶段。底物质量浓度小于等于250 mg/L时,生物延滞期时间、底物缓慢分解阶段时间、生物生长到达平稳时间、底物消耗殆尽的时间和电流到达最大值所需的时间随着底物质量浓度的增加而缩短。底物质量浓度大于250 mg/L时,生物延滞期时间、底物缓慢分解阶段时间、生物生长到达平稳时间、底物消耗殆尽的时间和电流到达最大值所需的时间随着底物质量浓度的增加而增加。     

Comprehensive quality assessment of municipal organic waste composts produced by different preparation methods

In the first part of this work, the effect of municipal organic waste (MOW) composts on plant growth was evaluated in a greenhouse trial. The treatments included soil amended with 14 different composts (prepared by shredding, adding wood shavings, cocomposting with biosolids or vermicomposting), an inorganically fertilized soil, and a control soil. All of the treatments significantly increased plant growth compared to the control, and yields of three of the amended treatments were as high as that of the inorganic fertilizer treatment. When comparing differently prepared composts to the conventional compost, it was found that cocomposting MOW with biosolids was the method which most positively influenced yields (26-41% yield increases). In the second part of this work, we evaluated the effects of the different preparation methods on compost quality, using a multivariate approach. Three main quality aspects were considered collectively in a principal component analysis: organic matter and nutrient concentrations, degradability and capacity to mineralize these nutrients, and plant growth. The model was restricted to the first and second components (PC1 and PC1) which accounted for 94% of data variance. On the resulting factorial plane, four groups were distinguished. Each of the groups was compared to the reference compost to determine quality increases or decreases. Based on this analysis, it was found that cocomposting MOW with biosolids produced the highest quality products (higher total nutrient and OM concentration, nutrient mineralization potential, and plant growth). Addition of wood shavings increased OM concentration, but reduced quality in terms of the other aspects studied. Shredding was only effective to increase product quality when it was not combined with other methods, whereas vermicomposting only increased quality when MOW was not mixed with biosolids.     

双台子河口近2a春季同期典型生物群落变化

2002年和2003年春季同期对双台子河口近岸海域的典型生物群落进行调查。2002年采集到浮游植物39种,平均细胞数为1.4×1010／m3,优势种为棕囊藻;浮游动物31种,平均生物量为2 098 mg／m3,优势种为中华哲水蚤;底栖动物32种,平均栖息密度为122个／m2,平均生物量为9.64 g／m2,优势种不明显,种类分布较均匀。2003年采集到浮游植物35种,平均细胞数为20×104／m3,优势种近河口区为骨条藻,远河口区为夜光藻;浮游动物18种,平均生物量为1 356 mg／m3,优势种为中华哲水蚤;底栖动物22种,平均栖息密度为12 670个／m2,平均生物量为25.66 g／m2,优势种为托氏昌螺和脆壳理蛤。     

天山东部雪冰中硝酸根浓度对中亚生物质燃烧的响应研究

研究了天山东部雪冰中NO3-浓度对中亚哈萨克斯坦生物质燃烧的响应情况.在天山乌鲁木齐河源1号冰川持续采集了52组表层雪与雪坑样本,分析了雪样中NO3-等成分的浓度,运用HYSPLIT模型模拟了空气轨迹,目的是考察雪冰中NO3-与2002年哈萨克斯坦草原大火的关系,探讨由生物质燃烧产生的NO3-在高海拔山岳冰川雪层中的沉...     

生物膜厚度对流化床反应器性能影响分析

建立了生物流化床反应器的数学模型,并通过大量试验验证了该模型的可靠性,进而分析了生物膜不同厚度的情况下有机物在其中的分布以及生物膜厚度（δ＝３０－４００μｍ）对生物浓度、效率因子、出水有机物浓度和有机物降解速率的影响。研究结果表明,本试验条件下当进水ＣＯＤ＝５３０ｍｇ／Ｌ时,单位体积生物膜对有机物的最大降解速率为０．５２ｋｇ ＣＯＤ／（Ｌ·ｄ）,最佳膜厚为１８０μｍ左右。     

化学洗脱法去除生物过滤塔中菌体的研究

研究生物量控制技术对于提高生物过滤法处理VOCs气体的长期运行性能具有重要意义.用4套平行的生物过滤塔处理甲苯气体,考察了NaOH溶液对生物过滤塔中菌体的去除效果及其对过滤塔去除甲苯性能的影响.NaOH循环洗脱的试验结果表明,在0.2%～0.8%的NaOH浓度范围内,适宜的循环洗脱持续时间为2～3 h.在4个试验浓度下,浓度为0.4%的NaOH溶液对菌体的去除效果最佳,此时菌体洗脱以脱附作用为主.对不同化学洗脱方式进行综合比较发现,循环洗脱是较为适宜的化学洗脱方式.对过滤塔甲苯去除性能的监测表明,洗脱后过滤塔的去除性能可在3～4 d内恢复,不同浓度NaOH对去除性能的影响差别不大.     

长期施肥对水稻土耕层微生物生物量氮和有机氮组分的影响

以亚热带2个国家级稻田土壤肥力变化长期定位监测点的土样为对象,研究了长期施肥对土壤微生物生物量氮(B_N)和有机氮组分的影响.采用氯仿熏蒸-K₂SO₄提取法和酸水解-蒸馏法分别对耕层土壤微生物生物量氮和有机氮组分进行了测定.结果表明,经过17a的有机无机肥配合施用,土壤氮含量水平较低的宁乡点,土壤全氮平均每年增加约40 　mg·kg^－1,而土壤氮含量水平较高的南县点,平均每年增加约55 　mg·kg^－1.有机无机肥长期配合施用也提高了土壤微生物生物量氮和微生物生物量氮占全氮的比例;同时也显著增加酸解性氮及氨基酸态氮、酸解未知氮的含量.此外,土壤酸解性氮及其组分均与微生物生物量氮存在极显著的正相关关系,其中氨基酸态氮和酸解未知氮对微生物生物量氮的影响最大.研究表明,有机无机肥配施是使稻田土壤氮素含量提高的重要措施,有机无机肥配施促进了土壤氮库的积累,即易矿化和较难矿化2部分氮库同时增加.     

石灰岩和砂岩地区豆科类植物紫花光叶苕(Vicia villosa)中铁和锰的不同分配模式

豆科类植物生物量的减少主要与氮和磷之间的平衡受到影响而有紧密的相关性。然而,其他营养元素之间的不平衡也能响应生物量的减少,比如铁和锰营养元素。选择了贵州茂兰相邻的石灰岩和砂岩地区土壤进行了野外种植实验。实验结果表明:生长着的豆科类植物铁(Fe)和锰(Mn)出现互为相反的分配模式:在砂岩地区生长的豆科类植物根部对铁的吸收相对高于石灰岩地区;而对锰的吸收,石灰岩地区高于砂岩地区。因此,植物根部的Fe∶Mn,砂岩地区高于石灰岩地区。这个结果说明豆科类植物根部对Fe和Mn的吸收存在不同模式。然而,在叶片中的Fe∶Mn砂岩地区和石灰岩地区之间基本没有区别,这说明铁和锰从根部到叶片的迁移具有不同模式。当叶片的Fe∶Mn(质量之比)低于2.9时,有可能响应豆科类植物生物量的减少。我们在研究植物与土壤的营养元素含量之间相关性时,越过环境因素,必须考虑植物内部随生长过程而发生变化的营养元素的化学计量,比如,生长着的植物中Fe∶Mn比值的变化等。     

生物质气化发电厂洗焦废水生物处理的中试研究

为使生物质气化发电厂的洗涤废水得到有效的循环使用,在以废陶瓷片作为填料的生物膜反应器中,接种优势菌,对经过物化预处理的生物质气化洗涤废水进行处理,着重考察了不同工艺条件下,生物膜反应器对废水的处理效果.采用缺氧20h,好氧10h的处理工艺,可有效降低该废水的COD,当进水COD为584～923mg·L-1时,出水COD达到118 5～230 2mg L-1,COD的平均下降率为78 6%.     

UV—B辐射对田间春小麦生物量和产量的影响

研究了大田栽培和自然光条件下,模拟ＵＶ—Ｂ辐射（ＵＶ—Ｂ,２８０～３１５ｎｍ）增强对春小麦生物量累积和产量的影响及评估。ＵＶ—Ｂ辐射导致叶、茎、根、穗生物量和总生物量累积降低,生物量分配改变,籽粒产量降低。５．３１ｋＪ／ｍ２ＵＶ—Ｂ辐射处理还明显降低收获指数。模型分析表明,ＵＶ—Ｂ辐射降低总生物量累积速率,总生物量随ＵＶ—Ｂ辐射增加而降低。预测模型表明,１０％和２０％的臭氧衰减导致的ＵＶ—Ｂ辐射增加使籽粒产量、叶和穗生物量明显降低,而根生物量降低较小。