双筒型微生物燃料电池生物阴极反硝化研究

利用双筒型微生物燃料电池生物阴极实现电反硝化脱氮,考察外电阻大小、进水硝酸盐和有机物浓度对产电和反硝化的影响.当外电阻从50Ω下降到5Ω,硝酸盐去除速率由0.26 mg/(L.h)上升到0.76 mg/(L.h);在外电阻为5Ω时,亚硝氮积累浓度达55 mg/L;硝酸盐起始浓度在20～120 mg/L时硝酸盐降解满足0级反应,硝酸盐浓度对MFC产电影响不显著;亚硝氮的积累浓度随硝酸盐起始浓度增加而增加,最高可达到35 mg/L;有机物的加入能提高阴极反硝化速度,避免亚硝酸盐积累,对MFC产电影响不大.     

祁连山老虎沟12号冰川积雪中飞灰颗粒物的特征

冰川积雪中的飞灰颗粒物可指示由大气沉降的人类活动污染物.本研究基于2012年6月在青藏高原东北缘的祁连山老虎沟12号冰川夏季野外观测取样、实验室扫描电子显微镜与X射线能谱仪联用系统(SEM-EDX)分析了积雪粉尘中球形颗粒物的特征信息,以弄清冰川区沉降的球形飞灰颗粒物的理化特征及其环境意义.结果表明,在所选取的雪层不同深度的9个积雪样品中,都存在着一定数量的飞灰颗粒,这些颗粒物通常是人类生产活动中的化石燃料高温燃烧所形成的.基于EDX能谱分析了飞灰颗粒物的化学元素成分组成,认为沉积在祁连山冰川积雪中的飞灰主要分为3种类型,分别为"富Si类"、"富Fe类"和"富Ti类"颗粒物.总体上,"富Si类"和"富Fe类"颗粒占了球形飞灰颗粒的绝大部分.这些不同组分的飞灰代表了污染物的不同生产活动来源,其平均粒径要相对大于雪层中自然来源的所有矿物粉尘颗粒物,反映了大气传输远距离中密度对粉尘颗粒的重要性.结合NOAA Hysplit气团后向传输轨迹分析认为,中亚地区和我国新疆地区城市、及研究区周边的工业燃烧物通过大气传输是祁连山老虎沟12号冰川积雪中飞灰颗粒的主要可能来源.     

毒性有机物BPA与普通小球藻的相互影响特性研究

考察了不同浓度双酚A(BPA)对普通小球藻(Chlorella vulgaris)生长特性的影响,以及普通小球藻生长过程对BPA的去除效能.研究表明,低浓度BPA(0~20 mg·L-1)对普通小球藻生长具有促进作用,而高浓度BPA(20~50 mg·L-1)对普通小球藻生长具有抑制作用,且抑制效应与BPA浓度呈正相关关系.低剂量BPA(<20 mg·L-1)对叶绿素含量并无明显的影响,高剂量BPA(>20 mg·L-1)造成叶绿素含量降低.在BPA初始浓度2~50 mg·L-1的范围内,普通小球藻对其都有一定的去除效能,单位普通小球藻对BPA去除速率与其初始浓度呈正相关关系.BPA投加量为50 mg·L-1时,BPA去除速率最大,且最大速率出现于延滞期与对数期之间.     

湿地基质及阴极面积对人工湿地型微生物燃料电池去除偶氮染料同步产电的影响

本研究采用人工湿地型微生物燃料电池处理偶氮染料X-3B,实现降解偶氮染料同步产电的效果.为了构建性能最优的人工湿地型微生物燃料电池(CW-MFC)系统,本研究主要从湿地基质和阴极面积两个方面研究系统构型对去除X-3B同步产电的影响,提高系统性能.研究表明以粒径10 mm、孔隙率30%的小石子作为湿地基质构造的CW-MFC系统微生物生物量最大,去除X-3B效果最好,脱色率高达92.70%,但其产电性能最差.较小的粒径和孔隙率使底层微生物生物量增加,促进X-3B的去除,但随着湿地基质粒径和孔隙率的减小,导致阴阳极营养物质不足,系统传质阻力增加,抑制了系统产电性能.X-3B的去除效果随着阴极面积的增加而提高直到阴极面积为594 cm~2时取得最大脱色率99.41%.当阴极面积继续增加时,CW-MFC系统产电性能上升趋势趋于平缓,X-3B去除效果呈现下降趋势,这是因为阴极反应过快导致更多的阳极电子输送到阴极用于产生电流,与X-3B发生反应的电子减少,阳极成为提高CW-MFC系统性能的限制因素.     

微生物燃料电池处理含S2-/NH4+废水的研究

以除硫硝化微生物燃料电池(Microbial Fuel Cell,MFC)处理含S~(2-)/NH_4~+的模拟无机废水,研究了不同进水S~(2-)浓度下MFC的产电性能、污染物去除效果和阳极室硫累积情况.结果表明,除硫硝化MFC可实现同步阳极除硫和阴极硝化,并通过非生物电化学作用和生物电化学作用共同产电.进水S~(2-)浓度为(60.8±2.9)、(131.7±2.4)、(161.7±4.5)和(198.1±3.1)mg·L~(-1)时,最佳阳极碳刷清洗周期分别为3、3、3、4个换水周期,前3个进水浓度下的换水周期可分别缩短为6、8和8 h.MFC阴极硝化完全,不受进水S~(2-)浓度影响,但氧从阴极向阳极的渗漏导致阳极库仑效率较低(40%).适当增加进水S~(2-)浓度可增强MFC的产电性能并提高S~(2-)去除负荷和颗粒硫累积比.除硫硝化MFC适宜的进水S~(2-)浓度为(161.7±4.5)mg·L~(-1),相应的最大功率密度为5.77 W·m~(-3),周期产电量为(141.0±5.2)C,S~(2-)去除负荷为(0.31±0.00)g·L~(-1)·d~(-1),颗粒硫累积比达58%.阳极碳纤维丝上沉积有粒径约100 nm的颗粒硫.阳极悬浮物与沉积物相比,悬浮物中S0含量比例较高,而S6+含量比例较低.     

桉树叶提取液还原石墨烯电极提高微生物燃料电池产电性能的研究

将桉树叶提取液绿色还原氧化石墨烯(G-rGO)电极和微生物还原氧化石墨烯(B-rGO)电极依次作为微生物燃料电池(MFC)阳极,采用红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)对所制备的电极进行表征,并采用循环伏安法(CV)、交流阻抗法(EIS)对比2种电极的电化学性能.结果发现,G-rGO阳极的内阻为243.87Ω,应用于MFC时最大功率密度和最大输出电压分别为18.77 W·m~(-3)和760 mV,对照组B-rGO电极的内阻为299.11Ω,将其应用于MFC时最大功率密度和最大输出电压分别为13.16 W·m~(-3)和635 mV,对照组未修饰阳极的内阻为375.21Ω,最大功率密度和最大输出电压分别为8.97 W·m~(-3)和480 mV.研究表明,G-rGO电极电阻更小,导电性能更优越.     

集输油环境氟橡胶O形圈老化行为实验研究*

为研究氟橡胶O形圈在集输油环境中的老化行为特征,以长庆油田使用的氟橡胶O形圈(位于非金属复合管连接接头处)为研究对象,采用宏观与微观相结合的方法,通过挂片实验分析氟橡胶O形圈在不同介质（采出油,采出水）、温度（25,50 ℃）、压力条件（0.1,4,6 MPa）下老化后的形貌、质量、拉伸性能及硬度。结果表明:采出油、采出水均能引起O形圈发生溶胀,从而降低O形圈的强度、韧性、硬度;采出水引起的溶胀显著高于采出油更易导致O形圈表面产生坑洞缺陷;渗透速率随温度升高而急剧增加,压力对渗透速率的影响不明显;硬度降低较小,最大降幅为4.17%。结合现场服役813 d的密封圈SEM形貌,证实集输介质渗透会引起氟橡胶圈溶胀、导致表面产生坑洞等缺陷。     

Effect of two-stage sodium hydroxide pretreatment on the composition and structure of Napier grass (Pakchong 1) (Pennisetum purpureum)

ABSTRACT

Sodium hydroxide is ideal in removing lignin from lignocellulosic materials at an effective operational cost. Two-stage NaOH pretreatment was employed herein to investigate lignin and hemicellulose removal and understand the morphology of Napier grass (Pakchong 1) (Pennisetum purpureum), which is considered lignocellulosic due to its high carbohydrate content. NaOH was used at different concentrations (0, 1, 2, 3, and 4 wt.%) and presoak times (1, 2, 3, and 4 h). The results demonstrated that 3 wt.% NaOH at 121°C without presoak resulted in 83.5% lignin removal, with a cellulose to lignin ratio of 3.0. Moreover, the treated samples showed cracking and irregular patterns at optimal conditions.     

Mitochondrial toxicity and in vitro biological effects of ambient PM2.5 from an urban site in China

Abstract

The roles of PM_2.5-induced mitochondrial damage and oxidative stress on mast cell degranulation were examined in vitro. Mast cells were treated with suspensions of PM_2.5 in Dulbecco’s modified Eagle’s medium at concentrations from 25 to 200?mg/L in the absence or presence of 10?mmol/L N-acetyl-L-cysteine. Biological effects and mitochondrial function were assessed by determining cell viability, β-hexosaminidase release, interleukin-4 secretion, reactive oxygen species generation, adenosine triphosphate production, potential alteration of mitochondrial membrane, and activities of mitochondrial electron transport chain complexes I and III. Exposure of mast cells to PM_2.5 induced reduction of adenosine triphosphate production, collapse of mitochondrial membrane potential, and inhibition of the activity of complex III. Co-treatment of mast cells exposed to PM_2.5 with N-acetyl-L-cysteine attenuated cytotoxicity and the production of reactive oxygen species, and decreased the release of β-hexosaminidase and interleukin-4. Evidently, PM_2.5-induced oxidative stress plays an essential role in mitochondrial toxicity and mast cell activation.     

栅藻对金属离子的异质敏感性与其细胞周期的关系

研究同一种群中不同状态的藻细胞对毒物的应答对理解生物体敏感性以及毒物的致毒机理十分重要.应用流式细胞技术研究了栅藻对重金属元素(Cd²⁺和Ni²⁺)的敏感性.将同一种群的栅藻细胞按其体积大小(FSC参数)分为不同组分,在暴露于毒物后分析不同组分细胞的酯酶活性.结果显示随着细胞体积的增加,其对2种金属离子的抗性逐渐增强.在分析各组分细胞的DNA量时发现栅藻的细胞大小与其所处的细胞周期具有一定关系:随着体积的增大,栅藻细胞逐渐从G₁期进入G₂/M期,其中,G₂/M期的藻细胞对金属离子具有较强的抗性.进一步表明处于不同的细胞周期可能是决定同一种群中栅藻细胞对金属离子具有不同敏感性的重要原因.