非光合CO2同化微生物菌群的选育/优化及其群落结构分析

通过从海水及其沉积物中分离、筛选,并结合电子供体和无机碳源结构的优化以期获得不用光照与供氢的高效固碳微生物菌群;通过16S rDNA序列分析、比对等手段研究非光合固碳微生物菌群的结构,以期为优化群落配置,进一步提升固碳效率提供理论依据.结果显示,通过分离和长期驯化可从海洋中得到在普通好氧、厌氧条件下具有固碳能力的非光合微生物菌群.添加硫代硫酸钠、硫化钠和氢气作为电子供体可有效提升菌群的固碳效率,在以硫代硫酸钠为电子供体的好氧、厌氧条件下,该菌群的CO2同化效率分别可达10.44 mg/L和12.56 mg/L.该固碳菌群对混合无机碳源的同化效率显著高于单一碳源,在以CO2、碳酸氢钠及碳酸钠为混合碳源情况下,菌群好氧、厌氧固碳效率(以CO2计)分别可达110 mg.(L.d)-1,和72mg.(L.d)-1,接近氢氧化细菌的水平.微生物群落结构分析结果表明,添加不同电子供体后,固碳微生物菌群的优势种发生了显著变化,在发现的16个优势菌种中,11个是不可培养微生物,即其只能以共生方式存在.菌群混合培养时的固碳效率可能是多种菌共同作用的结果,因此优化固碳微生物菌群的结构和配比将有利于其固碳效率的进一步提升.     

供水管网不同管材内壁微生物分布的显微观察

采用扫描电镜、原子力显微镜以及激光共聚焦显微镜对不锈钢插片表面和供水管网末端PPR管内壁微生物的分布和生物膜结构进行了观察和分析.结果表明,在供水管网中,不锈钢材质表面不利于微生物附着生长,在短时间内(3个月)只有很少的微生物附着.在管网末端PPR管表面有明显的微生物附着生长,细菌容易附着在基底表面的凹穴中,细菌与基底是紧密黏附在一起的.扫描电镜和原子力显微镜结合是观察管壁非连续生长生物膜表面结构的有效手段.采用激光扫描共聚焦显微镜可同时实现管壁生物膜内部和三维结构观察.     

Fe(Ⅲ)-EDTA作为阴极电子穿梭体的微生物燃料电池持续产电机制

阴极氧还原反应（ORR）是影响微生物燃料电池（microbial fuel cell,MFC）性能的重要因素.采用双室MFC以Fe(Ⅲ)-EDTA为阴极液进行持续产电试验.结果表明,添加Fe(Ⅲ)-EDTA作为阴极液可显著加速氧还原反应速率,降低内阻,提高输出电压与功率.当阴极液中存在20.0 mmol/L的Fe(Ⅲ)-EDTA时,电池内阻仅为300　Ω,比对照降低了900　Ω,其输出电压（1 000　Ω下）与功率密度可维持在200.1 mV、 16.0 mW/m²左右,比不加的对照分别提高73.2%、 70.1%. Fe(Ⅲ)-EDTA氧化再生与持续产电试验表明,Fe(Ⅲ)-EDTA可通过曝气氧化再生、循环利用,即Fe(Ⅲ)-EDTA可作为阴极电子穿梭体加速电子至氧气的传递.Fe(Ⅲ)-EDTA首先接受阴极电子被还原成Fe(Ⅱ)-EDTA,在阴极室充分曝气条件下,Fe(Ⅱ)-EDTA将电子传递给O₂同时被氧化再生成Fe(Ⅲ)-EDTA,从而完成电子从电极传递到氧气的穿梭过程,MFC得以长期稳定运行.进一步优化试验显示,Fe(Ⅲ)-EDTA作为阴极电子穿梭体强化MFC产电的适宜条件为：浓度20.0 mmol/L、pH=5.0左右.在此条件下MFC的最大功率密度达100.9 mW/m².     

Morphology of single inhalable particle inside public transit biodiesel fueled bus

In an urban-transit bus,fueled by biodiesel in Toledo,Ohio,single inhalable particle samples in October 2008 were collected and detected by scanning electron microscopy and energy dispersive X-ray spectrometry(SEM/EDS).Particle size analysis found bimodal distribution at 0.2 and 0.5 μm.The particle morphology was characterized by 14 different shape clusters:square,pentagon,hexagon,heptagon,octagon,nonagon,decagon,agglomerate,sphere,triangle,oblong,strip,line or stick,and unknown,by quantitative order.The square particles were common in the samples.Round and triangle particles are more,and pentagon,hexagon,heptagon,octagon,nonagon,decagon,strip,line or sticks are less.Agglomerate particles were found in abundance.The surface of most particles was coarse with a fractal edge that can provide a suitable chemical reaction bed in the polluted atmospheric environment.The three sorts of surface patterns of squares were smooth,semi-smooth,and coarse.The three sorts of square surface patterns represented the morphological characteristics of single inhalable particles in the air inside the bus in Toledo.The size and shape distribution results were compared to those obtained for a bus using ultra low sulfur diesel.     

郑州大气PM10的形貌特征及生物活性研究

采集郑州市区和郊区秋季大气PM₁₀样品,利用场发射扫描电镜（FESEM）和图像分析技术对PM₁₀颗粒进行形貌特征和粒度分布进行分析,同时应用质粒DNA评价法研究了市区和郊区PM₁₀样品的生物活性.结果显示,在市区采集的样品中燃煤飞灰占有相当大的数量,而在郊区采集的样品中矿物质占有较大的数量,粒径分析表明,市区PM₁₀的数量-等效球直径分布较为集中,主要分布在0.1～0.4 μm范围内,郊区则相对比较分散;PM₁₀的体积-等效球直径主要分布在>1 μm范围内.结果表明,在郑州市秋季大气PM₁₀中,数量上细粒子占优势, 而在体积上(质量上)较粗颗粒占优势.质粒DNA评价结果表明,郑州市区和郊区PM₁₀颗粒对DNA的损伤程度不同,市区样品的生物活性大于郊区样品.     

Biochemical and histopathological ultrastructural changes caused by ZnO nanoparticles in mice

Five week-old mice were divided into a vehicle control group, and groups exposed to ZnO nanoparticles at low (0.5 g/kg), middle (1 g/kg), high (3 g/kg), and exceptionally high-dose (5 g/kg). After the first, second, third, and fourth weeks’ of exposure, blood biochemistry, histopathology, and electron microscopic ultrastructural changes in liver, kidney and spleen were investigated. Increased alkaline phosphatase activities were observed in all treated mice being statistically significant at higher dose. No changes were observed in the serum glutamic pyruvic transaminase, serum glutamic oxaloacetic transaminase, creatinine, blood urea nitrogen, and lipid levels. During the first and second weeks of the treatment, effects on the cytoarchitecture of liver, kidney, and spleen were not perceived while during the third and fouth weeks of treatment sporadic mild effects were seen. Ultrastructural electron microscopic changes in liver, kidney, and spleen were not observed for the low-dose group on the first, second, third, and fourth weeks, suggesting that exposure to ZnO nanoparticles at low dose is safe. Long-term (i.e., more than 28 days) exposure to the exceptionally high-dose resulted in sporadic changes in nuclear chromatin condensation, irregular nuclear membrane, polymorphic mitochondria, mitochondrial swelling, and vacuolation. ZnO nanoparticles could be well tolerated and no death occurred in any group of treated mice.     

酸性冲击对微生物电解产氢阳极菌群影响及功能基因变化解析

微生物电解产氢工艺是借助能够直接与电极传递电子的功能菌在阳极降解有机质并将产生的电子在阴极与质子结合回收氢气能源的新技术.采用市政废水在固定外加电压相同条件下直接启动15个反应器,以葡萄糖为碳源驯化获得电极功能菌群,稳定运行1个月获得反应器稳定产氢和伴随产甲烷效能.初始稳定时采用pH为7的磷酸盐缓冲液可以获得稳定的产气量,平行反应器表现出不同的氢气和甲烷产量.最高产氢反应器的氢气转化率为32.2%,氢气产率为(3.9±0.6)mol·mol-1(以每mol葡萄糖产生的H2量(mol)计,下同);相同条件下最低产氢效率反应器的甲烷转化率则可达到48.4%.通过48 h阳极生物膜的酸性冲击试验对阳极菌群功能恢复效果进行分析,发现消除冲击10~15 d反应器的电子传递效率得到恢复,但功能菌群多样性增加,氢气与甲烷比例发生变化.最高产氢反应器氢气产率降低1.8 mol·mol-1,而甲烷增量为0.4 mol·mol-1(以每mol葡萄糖产生的CH4量(mol)计,下同).通过关键功能基因分析发现,初始产氢效能高的反应器功能菌群中电子传递功能菌优势较大;阳极功能菌群受到短暂酸性冲击后,基于细胞色素C基因的相关菌群能够较快恢复,其电子传递能力恢复更快;与碳源降解和产甲烷相关基因群落受酸性冲击后变化较为显著,甲烷增量与氢气减少量基本符合反应计量关系.     

元宵节期间北京PM_(2.5)单颗粒的物理化学特征

采集2014年元宵节期间北京PM2.5样品,使用场发射扫锚电镜-能谱仪观察北京PM2.5单颗粒的显微形貌和元素组成,并利用图像分析系统对PM2.5的粒径进行分析.结果表明:PM2.5的单颗粒类型以烟尘集合体、矿物颗粒和飞灰为主;烟花爆竹燃放产生的PM2.5是造成元宵节期间北京PM2.5浓度升高的主要原因;PM2.5中总颗粒物个数呈现先升高后降低的趋势;元宵节期间北京PM2.5中大部分颗粒物的粒径小于0.7μm;然而,重污染天气PM2.5中粒径大于0.7μm颗粒物的数量明显高于轻污染天气.     

南北极大气气溶胶单颗粒成分特点研究

运用定量电子探针微区分析技术(EPMA)分别测定了采自北极新奥尔松地区(78?55′N、11?56′E)和南极乔治王岛(62?13′S、58?47′W)极昼天气下PM10大气颗粒物样品.结果表明,北极和南极大气颗粒物化学成分存在很大差异,表现出各自不同的特点.北极的颗粒类型中,“反应的海盐”和“矿物尘”分别占颗粒总数的44%和27%,“新鲜海盐”所占的比例不到10%,“反应的海盐”中以含硝酸盐的颗粒为主,反映了外来物质或人为污染对该地气溶胶影响较大;南极的颗粒类型中,“新鲜海盐”占总数的74%左右,“反应的海盐”占19%,反应的海盐全部含硫酸盐、未发现含硝酸盐的颗粒,推测与海盐反应的含硫物质来源于海洋浮游生物代谢过程产生的二甲硫醚(DMS)及其降解产物,而与人为污染无关.     

四溴双酚A的辐照降解研究

研究了甲醇-水溶液中四溴双酚A(TBBPA)的电子束辐照降解.通过测定辐照前后TBBPA的浓度变化来研究吸收剂量、初始浓度、pH、自由基清除剂对辐照降解效果的影响.结果表明,TBBPA在甲醇-水溶液的辐照降解是还原性逐步脱溴降解过程,自由电子在降解过程中起主导作用,降解反应遵循一级动力学方程.在辐照剂量为10 kGy时,20 mg.L-1的TBBPA有91.6%发生脱溴降解,当向辐照体系充入氮气并且加入叔丁醇,可将TBBPA的降解效率提高到100%,或者调节辐照体系溶液的pH值至12,TBBPA的降解效率也可以达到100%.辐照降解是处理TBBPA的一种有效手段.