微生物燃料电池恒电流预培养阳极生物膜分析表征

阳极性能是影响微生物燃料电池(Microbial Fuel Cells,MFCs)性能的关键因素之一,同时阳极的接种挂膜过程是影响微生物燃料电池启动效率的关键因素.因此,本课题组提出了预培养阳极作为微生物燃料电池的一种新型阳极的概念,在三电极体系下,通过外加恒定电流预培养阳极,在不同条件下对阳极表面进行电化学选择和生物膜驯化以丰富生物膜结构和厚度.结果表明,阳极的性能与预培养电流大小密切相关,预培养阳极CF-4i(外加4 A·m-2电流密度)通过循环伏安法、塔菲尔曲线、电化学阻抗谱测试,性能好于其他测试组及对照组,装配阳极CF-4i的微生物燃料电池能实现最大功率密度968.20 m W·m-2,是对照组的2.53倍.同时,通过共聚焦显微镜观察发现,生物膜大体分两层,外层的活细胞及内层的死细胞,外层活细胞长在内层死细胞之上.这种结构分布表明,阳极生物膜中的活细胞部分绝大多数都分布于生物膜的外侧,而不是均布于整个阳极生物膜中;同时这也表明不是整个阳极生物膜都具有新陈代谢活性,但死亡的细胞可以继续积累在电极表面附近,活的外层膜负责电流的产生,而内层的死细胞作为一种导电基质.     

钙、氯对磷酸盐稳定污染土壤中铅的促进作用研究

为探讨促进磷酸盐稳定污染土壤中铅的方法,在全铅含量为517 mg·kg-1的铅冶炼污染土壤中加入5 mmol·kg-1磷酸盐,同时加入10mmol·kg-1硝酸钙或5 mmol·kg-1氯化钾,在15%或30%的含水率下培养40 d,之后种植黑麦草.结果表明,与单独施用磷酸盐相比,采用磷酸盐与钙、氯结合或增加培养期间的土壤含水率后,土壤DTPA-Pb含量下降3.92%~26.1%;对于同一添加剂处理,培养期间土壤含水率从15%增加到30%,土壤有效铅(DTPA-Pb)含量下降8.83%~24.4%.增加土壤含水率后,土壤有效磷(Olsen-P)含量均显著升高(p0.05).土壤铅的EXAFS分析表明,与未施用磷酸盐的对照相比,土壤中加入磷酸盐后矿物态铅的比例由57%上升至81%,加施钙、氯或增加土壤含水率后,多数处理矿物态铅的比例有所下降,而有机结合态铅比例上升.与对照相比,污染土壤中施用磷酸盐后,植物产量大幅增加,但施用钙、氯或增加培养期间含水率后,部分处理植物产量有所下降.以上结果表明,在铅冶炼污染土壤中加入磷酸盐时,加入钙、氯或者增加土壤含水率均有利于铅的稳定,但以上措施可能对植物生长产生不利影响.     

大气作用下膨胀土地基的水分迁移与胀缩变形分析

运用土体渗流和蒸发理论,建立了大气-非饱和土相互作用模型;以现场观测的气象数据作为边界条件,进行了地基土中水分迁移的数值模拟,得到了大气作用下地基土体含水量的动态分布规律.计算结果表明,地基土中含水量变化幅度随深度增加而递减,3.5m深度以下土体的体积含水量基本不变,从而确定了南宁地区膨胀土地基的大气影响层深度为3.5...     

基于地理探测器的土壤重金属影响因子分析及其污染风险评价

地理探测器能快速定量化揭示驱动重金属含量影响因素的强度,这对于重金属空间预测模型构建变量的确定和土壤污染修复措施的精准实施具有重要意义.利用地理探测器模型,对5种土壤重金属元素Cu、Zn、Pb、Cr、Ni的空间分布和11种环境因子的交互作用进行定量评估,通过单因子指数法进行重庆市土壤重金属污染风险评价.结果表明:研究区...     

MapGIS技术支持下的宜宾市翠屏区宋家乡环境地球化学质量评价

采用地质累积指数和污染程度分析方法,结合MapGIS空间分析技术,对宜宾市翠屏区宋家乡项目区土地质量进行系统的环境地球化学质量评价,重点对调查区的重金属元素(As、Hg、Cd、Cr、Zn、Cu、Pb、Ni)情况进行土壤质量评价。结果显示,宋家乡研究区土壤中存在不同程度的Hg、Cd、Cr、Zn、Pb、Ni和Cu重金属超标,主要集中在洋坪村、丘陵村和大地村,而大地村的镉超标较为严重,整个研究区砷没有出现污染。为此,结合实际查明造成重金属污染的原因,为该区土壤资源、环境评价和农业经济发展规划提供实用的地球化学信息。     

澳门特别行政区土壤自然消减能力与污染背景

澳门是我国人口密度最大的城市.选择澳门特别行政区不同功能区绿地土壤为研究对象,首先,通过野外布点采样,调查分析了表层土壤中9种重金属元素(Cr、Ni、Cu、Cd、Pb、Cr、Zn、As、Hg)和16种优先控制多环芳烃(PAHs)的分布特征;其次,利用累积频率分布曲线法估算了土壤重金属和PAHs的土壤污染背景;最后,基于...     

瑞士土壤环境监测网络构建与运行对中国的启示

“十三五”期间,中国初步构建了国家土壤环境监测网并开展了监测工作。当前,国家层面土壤环境监测网络的构建和运行还处于起步阶段,笔者选取土壤环境监测开展较为成熟的瑞士土壤环境监测网(NABO)作为研究对象,综述了NABO的技术体系及多年来的土壤环境监测结果,并结合中国土壤环境监测工作现状进行讨论,认为NABO在监测网络建立、指标选取、数据分析等方面建立了较为成熟的技术体系,未来中国国家土壤环境监测网可在此方面借鉴瑞士经验。     

粤北地区干旱监测及预警方法研究

从农业生产实际出发,引入能够判断作物受旱程度的毛管破裂含水量、凋萎含水量等土壤含水量指标来确定干旱指标,根据土壤水分平衡理论,建立干旱监测预警模型,利用自动站气象资料和降水趋势预报对干旱情况进行判别和分析,并采用Surfer软件对干旱情况进行直观的图形显示.     

土柱淋洗法修复铬污染土壤的水力梯度优化试验

针对重金属污染土壤的修复,淋洗法是一种比较成熟的方式,但目前研究主要聚焦于淋洗剂的选择,而关于水力停留时间对淋洗效果影响的研究相对较少.水力梯度是影响水力停留时间的重要因素,优化水力梯度能够缩短修复周期,降低淋洗成本,有效提高淋洗效率,为现场淋洗修复工程应用提供参考.本文针对人工制备的不同质地的铬污染土壤进行了土柱淋洗...     

Effects of three pesticides on the avoidance behavior of earthworms in laboratory tests performed under temperate and tropical conditions

Little research has been performed on the impact of pesticides on earthworms under tropical conditions. Taking into consideration the often-limited resources in tropical countries, simple screening tests are needed. Therefore, it was investigated whether three pesticides relevant for the Brazilian Amazon (benomyl, carbendazim, lambda-cyhalothrin) affect the avoidance behavior of the earthworm Eisenia fetida. The tests were performed for two days according to ISO guideline 17512 but were adapted to tropical conditions (i.e. test substrate, test organism and temperature). The results indicate that this test gives reproducible and reliable results. Toxicity values (NOEC, EC50) are lower than those determined in 14 day-acute mortality tests and are approximately in the same range such as those found in 56 day-chronic reproduction tests with the same earthworm species, which were performed in parallel. Therefore, the use of the earthworm avoidance tests is recommended as a screening tool for the risk assessment of pesticides.