Application of 1D and 2D MFR reactor technology for the isolation of insecticidal and anti-microbial properties from pyrolysis bio-oils

Valuable chemicals can be separated from agricultural residues by chemical or thermochemical processes. The application of pyrolysis has already been demonstrated as an efficient means to produce a liquid with a high concentration of desired product. The objective of this study was to apply an insect and microorganism bioassay-guided approach to separate and isolate pesticidal compounds from bio-oil produced through biomass pyrolysis. Tobacco leaf (Nicotianata bacum), tomato plant (Solanum lycopersicum), and spent coffee (Coffea arabica) grounds were pyrolyzed at 10°C/min from ambient to 565°C using the mechanically fluidized reactor (MFR). With one-dimensional (1D) MFR pyrolysis, the composition of the product vapors varied as the reactor temperature was raised allowing for the selection of the temperature range that corresponds to vapors with a high concentration of pesticidal properties. Further product separation was performed in a fractional condensation train, or 2D MFR pyrolysis, thus allowing for the separation of vapor components according to their condensation temperature. The 300–400°C tobacco and tomato bio-oil cuts from the 1D MFR showed the highest insecticidal and anti-microbial activity compared to the other bio-oil cuts. The 300–350 and 350–400°C bio-oil cuts produced by 2D MFR had the highest insecticidal activity when the bio-oil was collected from the 210°C condenser. The tobacco and tomato bio-oil had similar insecticidal activity (LC₅₀ of 2.1 and 2.2 mg/mL) when the bio-oil was collected in the 210°C condenser from the 300–350°C reactor temperature gases. The 2D MFR does concentrate the pesticidal products compared to the 1D MFR and thus can reduce the need for further separation steps such as solvent extraction.     

表面活性剂对叶面滞尘作用的影响

表面活性剂能够增强植物叶面滞尘能力,研究不同表面活性剂对植物滞尘能力的影响,对于利用植物防治粉尘污染有重要意义。以LAS、DTAB、AR和APG200为喷洒试剂,研究了8种植物吸附表面活性剂后滞留粉尘的重量、组分。结果表明,LAS浓度、植物种类、表面活性剂类型对滞尘量和面积比具有显著影响(P<0.05);表面活性剂能够有效提高植物滞尘能力,LAS、DTAB效果优于生物型AR、APG200,且测试叶面滞尘量的变化与叶面接触角无明显关系;LAS使除朴树外所有植物的滞尘能力增加的浓度为0.2 g/L,而对滞留粉尘组分改变较大的浓度为0.5 g/L;此外,表面活性剂能改变滞留粉尘的组分,但不具有明显的规律性,粉尘的遮光比变化趋势与叶面滞尘量基本相似。     

中亚热带马尾松林凋落物分解过程中的微生物与酶活性动态

采用凋落物原位分解法,研究了中亚热带马尾松林中马尾松、槲栎凋落叶单独及混合(自然质量比8∶2)分解过程中的微生物数量与酶活性动态.结果表明:①3类凋落物的年分解常数K的大小为:混合凋落物(0.94)>槲栎凋落物(0.86)>马尾松凋落物(0.67);②3类凋落物真菌数量和微生物数量均在夏季(135 d时)达到最大值,而此时细菌和放线菌数量最低;③3类凋落物纤维素酶活性、酸性磷酸酶活性均与凋落物干重剩余率呈显著正相关(P<0.05),而马尾松与混合型凋落物中的多酚氧化酶活性同凋落物干重剩余率呈极显著负相关(P<0.01);④微生物数量和多酚氧化酶活性均总体表现为槲栎凋落物>混合凋落物>马尾松凋落物,酸性磷酸酶活性多表现为槲栎凋落物最低,与分解常数K排列有一定的差异,说明凋落物分解是微生物和多种酶共同作用的结果.整体研究表明,凋落物质量和季节气候的差异显著影响微生物群落及其调控的生态过程,与纯马尾松凋落叶相比,针阔混合使微生物数量和多酚氧化酶活性显著提高,这可能是导致分解加快的重要原因.     

树冠及叶凋落物对模拟酸雨缓冲能力的初探

用模拟试验的方法,对树冠、叶凋落物和鲜树叶缓冲酸雨的能力进行研究。结果表明,阔叶树比针叶树缓冲能力大;树叶汁液pH高的比低的缓冲能力大;阔叶树面积的大小,与缓冲能力成正比;针叶则相反。在pH2.0、3.0的处理中,它们的缓冲能力排序为:叶凋落物>鲜树叶>树冠。在pH4.5时,则是叶凋落物>树冠>鲜树叶。     

地质地球化学特性对四川名优茶品质的影响

通过对四川名优茶产区地质、地球化学特征的研究,认为茶园海拔高度、土壤结构、土壤元素组合等对茶叶的品质具有深刻的影响。进一步研究了茶叶的感官指标:外形、汤色、香气、滋味、叶底与茶产地地质地球化学特征的关系,认为营养元素和有毒有害元素的丰缺不仅关系到茶叶的长势和饮用健康性,更是从口味上造成了影响。     

乌鲁木齐树木叶片汞浓度时空特征及环境意义

城市大气环境由于受人为活动影响,具有较高大气汞浓度和时空分布不均一特征。植被叶片虽具有较强富集大气汞的能力,但能否指示城市大气汞时空变化,目前尚有存疑。本文通过连续监测新疆乌鲁木齐市区内6个采样点5种常见树种叶片,在生长季（2019年5～10月）内的汞浓度,分析树叶汞浓度的时空分布变化特征,进而寻找潜在的最优树种叶片,反演乌鲁木齐大气汞污染程度。结果表明,城市内的局地污染能够显著提高叶片汞浓度;树种叶片对大气汞浓度的敏感性存在明显差异（P<0.01）;落叶阔叶树的叶汞浓度与叶片生长时间呈显著正相关关系（P<0.01）,即叶片在整个生长期不断积累大气汞;而针叶汞浓度一年之内与生长时间无显著关系。考虑到圆冠榆叶片对大气汞浓度敏感性较高且分布范围更广,圆冠榆作为乌鲁木齐城市大气汞的生物监测器较为合适。本研究为研究城市大气汞浓度生物监测提供了典型的案例与借鉴。     

北京大学及周边地区非取暖期植物叶片中的多环芳烃

采集了北京大学校园内及周边交通干线附近6种植物叶片样品,分别测定了叶蜡和叶组织中的多环芳烃含量,同步测定了叶蜡、叶脂、气孔密度等参数,藉以探讨机动车尾气排放对植物叶蜡和叶组织中多环芳烃含量的影响.结果证实:交通干线附近样品叶蜡和叶组织中多环芳烃含量显著高于校园对照.叶蜡中多环芳烃含量较叶组织高1～2个量级.叶蜡和叶组织中16种多环芳烃化合物分布谱相似,但高环化合物更多在叶蜡中聚集,而低环多环芳烃在叶组织中占优.叶蜡多环芳烃含量与单位叶面积中的叶蜡含量成反比,叶组织多环芳烃含量与气孔密度成反比.     

含固率和接种比对叶菜类蔬菜垃圾厌氧消化的影响

通过叶菜类蔬菜垃圾中温批式厌氧消化实验,比较了含固率(3%、5%、7%)和接种比(1.5、2.5、3.5)对产甲烷效果的联合影响.结果表明,在研究实验参数范围内,含固率越低、接种比越高,越有利于缩短产甲烷反应迟滞期,平均日产甲烷速率越快.经过52d的培养,在含固率为3%、接种比为3.5的工况中,平均日产甲烷速率最快,达到9.5mL/(gVS?d),日最大产甲烷速率最快,达到49.8mL/(gVS?d),最早进入快速产甲烷期.当接种比为3.5时,随着含固率的升高,产甲烷速率下降,迟滞期延长,但单位底物累计产甲烷量增大,含固率7%时单位底物累计净产甲烷量为481mL/gVS.而当接种比为1.5时,含固率为5%和7%的工况均无法启动甲烷化反应,含固率为3%的工况的产气迟滞期达15d.挥发性有机酸的累积抑制甲烷化反应的启动,迟滞期随着液相中有机酸浓度的增加而延长,当有机酸浓度低于1260mg/L,甲烷化反应没有明显的迟滞期.     

叶片微观结构变化对其颗粒物滞纳能力的影响

叶片作为植物滞留大气颗粒物最主要的载体,其表面微观结构特征和粗糙度的差异是颗粒物滞纳能力的重要决定因素.叶片微观结构会随着生长(内部因素)以及环境污染强度(外部因素)发生变化,然而现有的粉尘喷洒模拟实验,一般持续时间较短,而微观结构变化响应具有明显的滞后性,其结果无法客观反映由内外因素作用引起的微观结构变化对颗粒物滞纳能力的影响.本研究利用新叶和老叶研究叶片生长,并选择自然状态下不同污染源条件研究污染强度,分析叶片表面微观结构的变化及其对颗粒物滞纳能力的影响.研究得到3种常绿树种(矮紫杉Taxus cuspidata var.、侧柏Platycladus orientalis和油松Pinus tabuliformis)的老叶滞纳TSP、 PM_(10)、 PM_(2.5)和PM_1量均高于新叶,随着叶片的生长其颗粒物滞纳量在增大,且新叶与老叶对不同粒径颗粒物的滞纳量间均存在极显著的差异.生长中叶片粗糙度Rq值的增大是老叶颗粒物滞纳能力增大的主要原因. 5个树种(侧柏、油松、国槐Sophora japonica、毛白杨Populus tomentosa和银杏Ginkgo biloba)TSP和PM_(10)滞纳量为重度污染区高于相对清洁区.而PM_(2.5)和PM_1滞纳量则是油松、银杏和侧柏为重度污染区高于相对清洁区,国槐和毛白杨为相对清洁区高于重度污染区.不同污染强度区域间叶片TSP、PM_(10)和PM_(2.5)滞纳量存在着极显著的差异,PM_1滞纳量也存在着差异.主要归因于与相对清洁区相比,重度污染区叶片的气孔指数降低,蜡质层退化,表面纹理和细胞边界更加不规则,绒毛变长,变硬,叶片微观结构的这些变化使得重度污染区叶片粗糙度Rq值高于相对清洁区,且叶片背面的增加较正面更明显.研究结果将为深入揭示叶片颗粒物滞纳能力的驱动因素,以及提出更科学地提升净化颗粒物功能的城市森林管理措施提供数据支持.     

春蚕期桑叶氟化物含量变化规律分析与研究

春蚕桑叶氟化物中毒引起政府部门的高度重视。通过对历年来桑叶含氟量监测数据统计分析，找出春蚕期桑叶含氟量日均值变化规律，并对规律成因进行探讨研究，为春蚕防氟工作提供科学依据。