一株苯酚降解菌的分离鉴定及响应面法优化其固定化

从太原市焦化厂废水活性污泥中分离、筛选出一株苯酚降解细菌,经生理生化反应和16S rRNA鉴定,该菌株为Diaphorobacter属细菌,命名为PD-07.代谢机制研究表明,苯酚可诱导该菌合成邻苯二酚2,3-加氧酶降解苯酚.为了提高该菌株对苯酚的降解率,以海藻酸钙为材料,对该菌株进行包埋固定化研究.首先采用Plackett–Burman实验设计筛选出影响固定化菌株苯酚降解率的关键因素,然后采用最陡爬坡实验逼近最大苯酚降解率响应区域.最后用Box–Behnken实验设计及响应面回归分析,应用二次方程对实验数据进行拟合得,拟合曲线与实验实测值相关性良好,最佳条件为海藻酸钠浓度3.83%(m/V)、CaCl2 0.3mol/L、菌胶比1:26.73、固定化时间2h、摇床转速180r/min、培养温度30℃、初始pH值7.2、液固比4.86:1,在此条件下苯酚降解率可达96.89%.     

脱硫石膏基羟基磷灰石对Cu2+吸附性能的研究

以燃煤电厂废弃物脱硫石膏(FGD)为主要原料,利用水热合成法制备羟基磷灰石(FGD-HA),利用XRD和SEM对FGD-HA的物相组成和微观形貌进行了分析和观察.通过静态吸附实验研究了吸附动力学、吸附等温线以及吸附热力学.结果表明,伪二级动力学模型相关系数为0.9998,是描述FGD-HA吸附Cu2+的最佳动力学模型,Cu2+在FGD-HA上的吸附平衡符合Langmuir等温线模型(R2=0.9846),热力学表明此吸附是自发吸热的过程.利用响应面分析法对Cu2+的吸附条件进行优化,得出投加量3.11g/L、pH值4.96、温度22.09℃、Cu2+初始浓度24.75mg/L为最佳吸附条件,此条件下Cu2+去除率预测值为100%,相同条件下开展的验证实验结果为97.4%,与预测值相接近说明模型的选择是实际可行的.     

滇池双龙流域不同土地利用方式下土壤侵蚀与土壤养分分异

在滇池双龙流域选取耕地、撂荒地、草地和林地4种土地利用方式,分别取0～40 cm土壤样品,测定样品中的137Cs比活度及w(TN)、w(TP)、w(TOC),同时根据土壤有机质中δ13C(稳定性碳同位素丰度)的剖面分布特征,分析不同土地利用方式对该流域土壤侵蚀程度、土壤养分分异及有机质来源和变化的影响. 结果表明:①耕地、撂荒地、草地和林地土壤的137Cs比活度分别为0.65、0.21、3.92和0.61 Bq/kg,土壤侵蚀模数大小表现为耕地>撂荒地>林地>草地. ②不同土地利用方式下,土壤剖面w(TOC)、w(TN)和w(TP)的平均值差异显著(P<0.001);w(TOC)表现为草地＞林地＞耕地＞撂荒地,w(TN)表现为草地＞耕地＞林地＞撂荒地,w(TP)表现为耕地＞草地＞林地＞撂荒地;各种土地利用方式土壤剖面养分质量分数均随土壤深度增加呈降低趋势. ③耕地、撂荒地、草地和林地土壤的δ13C平均值分别为-22.28‰±1.49‰、-23.29‰±0.24‰、-26.32‰±0.25‰和-25.94‰±0.22‰,推断该区域土壤有机质主要来源于陆生C₃植物. 土壤剖面δ13C的变幅差异反映了土壤有机质分解程度的强弱,δ13C变化规律表现为耕地＞林地＞草地＞撂荒地. ④土壤侵蚀模数越大,w(TOC)和w(TN)越低,草地和林地土壤侵蚀程度较低,土壤养分流失量较小,更有利于土壤质量的改善和流域水环境的保护.      

多参数指示南极普里兹湾浮游植物的时空变化

以南极普里兹湾沉积物为研究对象,运用气相色谱技术,研究了生物标志物菜子甾醇、甲藻甾醇、长链烯酮对应指示的硅藻、甲藻、颗石藻等浮游植物的生产量和种群结构的历史变化,结合2001—2011年实测和遥感水体ρ(Chla)(Chla为叶绿素a)及SST(海水表层温度)数据,探讨了该湾浮游植物生产量时空变化特征及其影响因素. 结果表明:过去100多年间南极普里兹湾浮游植物总生产量(212.04~759.10 ng/g)〔以w(菜子甾醇)+w(甲藻甾醇)+w(长链烯酮)计〕和w(硅藻)所占比例(62.28%~87.13%)〔以w(菜子甾醇)所占比例计〕均呈上升趋势,而w(甲藻)所占比例(10.09%~27.98%)〔以w(甲藻甾醇)所占比例计〕和w(颗石藻)所占比例(1.97%~9.74%)〔以w(长链烯酮)所占比例计〕则呈下降趋势. 全球变暖背景下浮游植物种群变动通过改变南大洋对CO₂的吸收进而影响全球碳循环. 水体ρ(Chla)与沉积生物标志物指示的浮游植物总生产量均具有湾内高、湾外低的空间分布特征. 湾内ρ(Chla)与SST的年际变化趋势相似,二者以2002—2003年和2009—2010年相对较高,SST分别为-0.30和0.01 ℃,ρ(Chla)分别为1.69和2.31 mg/m3;以2001—2002年和2010—2011年相对较低,SST分别为-1.19和-0.95 ℃,ρ(Chla)分别为1.08和0.79 mg/m3,表明该湾SST变化可较明显地影响浮游植物的生长.      

稀酸预处理铜藻制备生物乙醇工艺

选取暖温带海洋生态环境生物修复的首选物种——铜藻(Sargassum horneri)为原料进行生物乙醇的制备,以稀硫酸水解后的还原糖收率为响应值,考察水解温度、液固比、水解时间和w(H₂SO₄)等参数对水解效率的影响. 为优化稀酸水解铜藻预处理的工艺条件,在单因素试验的基础上,利用Box-Benhnken中心组合设计法和响应面分析法,建立稀酸预处理工艺参数的回归模型,并与酶水解及发酵相结合验证了铜藻稀酸预处理效果. 结果表明:①稀酸水解铜藻的最优工艺参数. 水解温度为120 ℃,液固比为20∶1,水解时间为2.00 h,w(H₂SO₄)为4.50%. ②稀酸水解铜藻过程中各影响因素之间存在交互作用,水解时间和w(H₂SO₄)的非线性作用显著. ③对经最佳稀酸预处理工艺处理后的铜藻粉进行酶水解,其还原糖收率为44.05%,是未预处理下的8.14倍,并且后续进行发酵后,乙醇产率达7.80%,是未预处理下的2.00倍. 表明铜藻是一种潜在的生物乙醇原料,稀酸预处理方法对铜藻生物乙醇的制备行之有效.      

广东省国家级自然保护区2000─2010年生态系统服务价值演变

运用GIS和RS技术,分析了2000年、2010年广东省11个国家级自然保护区的土地利用变化特征,并采用修正的生态系统服务价值系数结合土地利用面积,对不同时期保护区的生态系统服务价值进行了计算. 结果表明:2000─2010年,广东省自然保护区草地、农田、湿地、水域和建设用地面积均有所增加,分别为18.58、81.24、1.91、86.47、70.79 hm2,而林地、未利用地面积则分别减少了166.25、92.75 hm2. 不同土地利用类型的生态系统服务价值量均发生变化,除未利用地外,其余生态系统服务价值均有所增加. 其中,水域和林地2类生态系统服务价值分别增加了728.07×107和463.90×107元,增加最显著. 自然保护区内各项生态系统服务价值均有所增加,其中,维护生物多样性价值、水文调节价值和废物处理价值增加最为显著,食物生产价值增加最少. 2000─2010年广东省11个自然保护区生态系统服务价值增加了1 199.70×107元,增长率为28.02%,表明自然保护区保护和管理成效较好.      

长江中下游洪水灾害成因及洪水特征模拟分析

长江中下游地区洪水灾害的发生是自然地理条件及人类活动共同作用的结果。流域水系构造和地理特征决定了其洪水多发性,气候变化和土地利用/地表覆盖变化导致该地区水循环过程发生较大改变,而大量水库、堤防的建设以及城市化的发展使得洪水过程发生显著变化,因此在各种因素的综合作用下,长江中下游地区近年来洪水灾害频繁发生。综述了气候变化对长江中下游降水的影响,探讨了长江中下游水系特征与洪水灾害的关系,分析了人类活动对洪水灾害的影响规律,在此基础上,开展了气候和下垫面特征变化条件下的暴雨洪水模拟研究,以长江下游太湖东苕溪流域的南苕溪为研究区,进行了流域降雨径流过程的动态模拟验证和特征分析,并取得了较满意的成果,从而为长江中下游地区防洪减灾研究打下了基础。     

城市区域土地利用变化及驱动机制研究 --以长江三角洲地区为例

以正处于一个新的成长期的城市群——长江三角洲地区为例,分析其工业化、城市化进程中的城市区域土地利用变化态势及内在驱动机理。通过对长江三角洲地区城市区域各地类面积比例的动态分析,发现研究区土地利用变化的主要方面是建设用地比例的增加以及耕地和水域面积比例的减少。在此基础上建立驱动因素体系,利用相关分析和主因子分析方法,并构建城市区域土地利用变化驱动力模型,得出长江三角洲城市区域土地利用变化的主要驱动因素是人口的增长和非农化、经济总量的增加以及劳动力的非农化。但是不同的时期,主要驱动力随着社会经济发展的特点和土地利用的特点不断变化：人口的非农化(城市化率)的作用不断增强;经济总量增长的作用明显的减弱;第三产业的发展对建设用地比例增加的驱动作用越来越强。     

洞庭湖区土地利用变化对地表产流的影响分析

利用20世纪80年代末期和90年代末期获取的陆地资源卫星图像,通过GIS分析方法,对洞庭湖区近10年的土地利用／覆盖变化进行了统计分析。并以1996年7月日降雨资料分别计算了1989年和1999年土地利用状况下区域的产水量。结果表明：洞庭湖区10年间土地利用变化的主要趋势是耕地面积减少和建设用地、水域面积的增加。土地利用的主要转化方式有水田转化为建设用地、水田转化为水域、林地转化为建设用地以及旱地转化为建设用地。同样的降雨条件下,洞庭湖区1999年下垫面状况下的产水量比1989年多206×105 m3,建设用地面积的增加是这一时期产水量增加的主要原因。土地利用的变化影响汛期产水量和汇流速度,加强洪泛区的土地管理,合理控制调整土地利用状况是减轻洪涝灾害威胁的有效手段。     

快速城市化地区的土地利用时空动态变化研究 --以南京市为例

20年来,在中国城市化快速发展的过程中,一系列与城市化相关的环境问题随之产生。六朝古都——南京,作为我国经济最发达的长江流域四大中心城市之一,其快速的城市化过程也不可避免地带来了同样的环境问题。为了研究南京市的城市化和土地利用变化规律及其对水文过程的影响,利用1987、1998、2000年的三期遥感数据,通过分层分类的方法对各土地利用类型进行专题信息提取,结合GIS技术,获得研究区1987~1998,1998~2000年两个时段的土地利用变化转移矩阵。据此全面分析了南京市的土地利用时空变化特征。结果表明：南京市13年来,城乡居民及建设用地以大量蚕食耕地而显著增加,年均增幅达到1.92％;耕地和未利用地则明显减少,年均减幅分别为0.62％ 和1.21％;林地和水域有所增加,主要来自未利用地的转变,剩余12.35％的未利用地则转化为城乡居民及建设用地。引起这一土地利用变化的主要驱动力是人口的增长和经济的发展以及政策制度的激励和导向作用。