绿色木霉改性玉米秸秆溢油吸附剂的制备及其性能研究

利用绿色木霉对玉米秸秆进行固态发酵,通过单因素改性实验(改性时间、固液比和改性温度)制备溢油吸附剂TCS(Trichoderma viride modified corn stalk),并模拟溢油环境测定TCS的吸油量.研究表明,25℃下,改性6 d、固液比1∶4时,制得的TCS吸油量最大,达到13.84 g.g-1,相对原材料RCS(Raw corn stalk,吸油量为6.58 g.g-1)提高了110.33%.对RCS和TCS进行扫描电子显微镜(SEM)分析显示制得的TCS表面变得更加粗糙;傅里叶红外光谱分析(FT-IR)表明玉米秸秆纤维素组分被部分降解;X射线衍射分析(XRD)得到改性后的材料结晶度降低;纤维素、半纤维素和木质素等组分测定进一步表明生物改性降低了玉米秸秆中纤维素及半纤维素的含量,这些均说明改性后材料吸油量增加的原因.吸附动力学及保油性能测试表明,TCS具有快速的吸油速率,80 r.min-1条件下振荡1 h后即达到吸附平衡;且在吸附饱和后滴淌10 min仍能保持最初吸油量的74.87%,具有良好的保油性能.     

利用玉米浸泡液产电的微生物燃料电池研究

以玉米淀粉生产过程中的浸泡液（玉米浸泡液）作为接种液和基质,利用“三合一”膜电极的单室空气阴极微生物燃料电池进行试验,采用在线监测电压和废水分析方法对产电功率和化学需氧量（COD）、氨氮进行测定,探讨高COD、高氨氮有机废水产电及废水处理的可行性.结果表明,经过94 d（1个周期）的连续运行（固定外电阻为1 000 Ω）,17 d时输出电压达到最大（525.0 mV）,稳定期最大输出功率可达169.6 mW/m²,此时电池相应的电流密度为440.2 mA/m²,内阻约为350 Ω,开路电压619.5 mV;但燃料电池电子利用效率较低（库仑效率为1.6%）;1个周期结束时浸泡液的COD去除率达到51.6%,氨氮去除率25.8%.本试验利用玉米浸泡液成功获得电能,同时对浸泡液有效地进行了处理,为其资源化利用提供新途径.     

3种基质材料对高浓度养殖废水处理效果及降解过程

养殖场直排废水负荷高,易造成湿地植物无法生长、处理效率低等问题.为使养殖废水通过前端生态治理技术,出水达到湿地植物耐受范围,探索高效利用作物秸秆,降低污染负荷的可行性,开展野外控制实验,对比分析了三大粮食作物秸秆——麦秸、稻草和玉米秆对猪场废水N、P的吸附去除效率.三级基质池各填充12. 5 kg干秸秆,设定连续式进水,水力停留时间7 d.结果表明,在进水COD、TN、NH_4~+-N、NO_3~--N和TP平均质量浓度分别为1 652. 83、371. 31、303. 51、0. 67和65. 22 mg·L~(-1)时,麦秸对COD、TN和TP的去除效果最好,去除率分别为32. 1%、40. 9%和33. 3%,稻草对NH_4~+-N的去除效果最好,去除率达到43. 4%.经180 d处理后3种基质材料木质素、纤维素和半纤维素均未完全分解.各种基质材料木质素降解速率低于纤维素与半纤维素,且稻草中木质素和纤维素降解最快,麦秆中半纤维素降解最快.结果表明,麦秆和稻草对去除高浓度养殖废水污染物效果均好于玉米秆,并且建议基质材料更换周期为5个月,可为生物基质材料运用于养殖废水处理提供数据支撑.     

玉米秸秆生物炭对稻田土壤砷、镉形态的影响

通过室内土壤培养的方法模拟稻田土壤环境,研究淹水环境下添加(1%添加量)不同温度制备的玉米秸秆生物炭(CB-300、CB-400、CB-500)对砷、镉复合污染稻田土壤氧化还原电位(Eh)、pH值及不同形态砷、镉含量动态变化的影响.结果表明,热解温度会影响玉米秸秆生物炭的理化性质,热解温度由300℃升至500℃,玉米秸秆生物炭芳香性增加,亲水性和极性降低,灰分含量增加,pH值升高.淹水环境下添加玉米秸秆生物炭处理相比对照(CK)可提高土壤pH值0.20~1.24,升高幅度大小为CB-500CB-400CB-300CK,随着培养时间的延长,pH值趋于平衡状态;淹水环境下土壤氧化还原电位均迅速下降,且不同处理组间存在显著差异,生物炭制备温度越高下降效果越明显,培养至第96 d时氧化还原电位降到最低.CK、CB-300、CB-400、CB-500处理组弱酸可提取态镉含量由淹水前的73.55%分别降至63.46%、57.73%、54.50%、53.94%,随着培养时间的延长,土壤中弱酸可提取态及可氧化态镉逐渐向残渣态及可还原态镉转化.土壤pH值与弱酸可提取态镉含量之间呈显著负相关关系.淹水环境下土壤可交换态砷含量升高,玉米秸秆生物炭的施加导致土壤交换态、Ca-结合态、Al-结合态和Fe-结合态砷含量逐渐上升,上升幅度分别为75.68%、20.92%、13.49%、48.66%,残渣态砷含量下降;土壤pH值与交换态砷含量之间呈显著正相关关系.研究结果可为砷、镉复合污染稻田安全生产与阻控提供数据支持.     

玉米光谱小波奇异熵的铜污染监测研究

不同浓度铜离子(Cu2+)胁迫梯度下的玉米叶片光谱存在细微差异,但传统的光谱相似性测度方法难以区分健康的与受污染的玉米叶片光谱间的变异信息.为此,本文结合小波变换和奇异熵理论,构建小波奇异熵(Wavelet Singular Entropy,WSE)方法用于Cu2+胁迫下的玉米污染程度分析与污染监测.通过设置不同浓度Cu2+胁迫梯度下的玉米盆栽实验,依据玉米叶片的光谱测量数据和所测定的叶片中Cu2+含量,并与绿峰高度(Green-peak Height,GH)和红谷吸收深度(Red-valley Depth,RD)光谱特征参数法污染监测应用结果进行对比分析,研究WSE方法的Cu2+污染监测效果.结果表明,WSE值与Cu2+胁迫梯度、玉米叶片中Cu2+含量呈显著正相关,WSE值大小能够较好地表征叶片光谱的污染信息奇异性及其污染程度.     

高分子重金属絮凝剂CSAX的制备及性能

以玉米淀粉为基体,环氧氯丙烷为交联剂,硝酸铈铵为引发剂,丙烯酰胺为单体,cs2和NaOH为磺化荆.合成了交联淀粉.聚丙烯酰胺-磺原酸酯(CSAX)高分子絮凝剂.用FTIR光谱和元素分析法对合成产物CSAX进行了表征.讨论了环氧氯丙烷的用量、硝酸铈铵的剂量、NaOH和CS2的重量百分比等合成条件对产品性能的影响.结果表明,100g淀粉中环氧氯丙烷的剂量为8mL,硝酸铈铵的用量为6.67×10-4mol·L-1,交联淀粉:NaOH:CS2的质量百分比为2:6:2.4时,获得的絮凝剂CSAX产品具有优良的性能.对同一产品不同储存环境的研究表明.低温避光储存较好.对CSAX絮凝含铜废水形成的污泥做扫描电镜(SEM)和X射线能量色散谱仪(EDS)分析,发现其外部形态和组成成分都发生了很大变化.而CSAX处理实际废水的实验表明,当CSAX的投加剂量为100mol·L-1时. Cu2 、Ni2 的去除率分别达99.1%和82.3%,浊度的去除达96.6%.     

铅锌矿区玉米中重金属污染特征及健康风险评价

以西南某铅锌矿区为研究区域,测定了92份玉米样品中Pb、Zn、Cd、Cr和Ni的含量,开展了矿区玉米籽粒中重金属污染特征及健康风险研究.应用单因子污染指数和内梅罗综合污染指数分析了重金属在玉米中的污染状况,采用健康风险评价模型评价了重金属对人体健康造成的风险,同时利用主成分分析法解析了重金属的主要来源.结果表明,玉米籽粒中Pb、Zn、Cd、Cr和Ni的平均含量分别为0.30、 23.75、 0.21、 1.33和1.15 mg·kg^-1;除重金属Zn外,其他4种重金属均超过我国食品卫生标准限值,研究区玉米籽粒中Pb、Cd、Cr和Ni的综合污染指数范围介于4.32～9.07之间,均属于重度污染,Zn的综合污染指数小于1;重金属通过玉米籽粒摄入引起的复合重金属污染对成人和儿童均存在健康风险,且对儿童造成的健康风险高于成人.玉米籽粒中5种重金属可以由2个主成分来反映,第一主成分主要支配Pb、Cd、Cr和Ni的来源,第二主成分支配Zn的来源.玉米籽粒重金属含量与土壤重金属含量之间没有明显相关性.     

红壤立体栽培模式中玉米氮、磷、钾配方施肥数学模型的研究

采用氟、磷、钾化肥三因素通用旋转组合设计，通过计算机模拟寻优，建立了湘南砂岩红壤玉米－大豆立体栽培模式中玉米施肥量－产量、玉米施肥量－利润数学模型；优选出玉米产量和利润最高的各10套施肥方案；计算出玉米最高产量的施肥量为：尿素750kg／hm2，过磷酸钙1125kg／hm2，氯化钾332kg／hm2，N∶P2O5∶K2O＝1∶0.39∶0.58；计算出玉米最佳经济效益施肥量为：尿素712.8kg／hm2，过磷酸钙1125kg／hm2，氯化钾285.2kg／hm2，N∶P2O5∶K2O＝1∶0.41∶0.52．玉米与大豆的产量间以及两者的利润间均呈极显著正相关．     

Assessment of Genotoxicity of Lignin Substances as Risk Factors for Aquatic Ecosystems

The genotoxicity of lignin substances (LSs) isolated from biologically purified wastewaters of the pulp and paper industry was studied in experiments on Baikal endemic mollusks and corn. Both toxicity and mutagenic activity of LSs were revealed, with their levels depending on the physicochemical characteristics of LSs, the test organism, and experimental conditions. These results provide evidence that LSs discharged into water bodies create a genetic hazard to their ecosystems.     

黄淮平原不同多熟模式生产力特征与资源利用效率研究

对黄淮平原一麦三玉米、一麦二玉米和一麦一玉米三种多熟模式的产量、资源利用及经济效益状况进行了比较分析。结果表明，三种模式年亩产均超过吨粮，说明在集约栽培条件下黄淮平原亩产吨粮的现实性。三种模式产量梯度差异表明，在水肥供应基本充足的情况下，通过集约多熟种植并配合以合理调控技术是在高产基础上进一步提高产量的有效途径。一麦三玉米最高产量达２２０１ｔ／ｈｍ２（亩产１４６７ｋｇ），是在现有技术条件下接近与突破亩产吨半粮的有效种植模式之一。全年玉米总穗数增加是增产的关键。一麦三玉米模式通过接茬移栽等综合措施的有效配合，能维持较高的同化功能，光热资源利用效率提高。经济效益上表现为高投入高产出，但部分产投经济指标有下降的趋势。从综合考虑公顷产量与公顷纯收入及物质费用、用工等因素上综合评判，一麦三玉米模式总体上表现优势。