碳中和愿景的科技需求与技术路径

碳达峰与碳中和愿景的提出为我国低碳/脱碳发展明确了新方向,也对科技创新和技术发展提出了新要求。世界各国均将科技创新作为碳中和目标实现的重要保障。我国实现碳中和目标,归根结底也需要依靠科技进步。我国碳排放总量大、强度高,实现碳中和目标的时间周期短,现有技术尚存在不足,科技发展需要付出更多努力并提前部署。我国碳中和技术发展需要为保障我国碳排放高质量达峰和实现碳中和目标提供技术可行、经济可承受的科技支撑。各部门需要结合自身特点制定技术发展路径。"十四五"是碳达峰与碳中和目标实现的关键时期,应全面加强相关脱碳、零碳、负排放技术发展的全局性部署,加快开展研发示范。为了更好地推动面向碳中和愿景的科技发展,需要强化顶层设计、完善保障机制与加强国际合作。     

汞、铅、铬污染土壤的微生物修复

利用裂褶菌(Schizophyllum commune)GGHN08-116菌株,以棉籽壳、玉米秸等为固体发酵底物修复受汞、铅、铬污染的土壤。通过菌丝穿透重度重金属土壤实验,研究了菌丝在穿透土壤过程对交换态重金属的影响以及该菌株子实体对重金属离子的富集能力,同时,通过盆栽实验研究了在重度重金属污染土壤上,施用不同比例的固体发酵料对污染土壤中汞、铅、铬及其胡萝卜根茎质量、产量的影响,研究结果表明,该菌株能穿透厚度为5 cm的土壤,并有子实体生成,土壤pH值略有下降,与对照差异不显著;与对照相比,土壤中交换态汞、铬含量均显著下降,而交换态铅差异不显著,子实体中除汞含量符合标准外,铅、铬均超出了GB 7096-2003,GB 2762-2005规定标准。在固体发酵料处理下土壤中交换态汞、铅、铬含量均显著下降,胡萝卜根茎中均未检测到汞、铅含量,铬含量也符合GB 2762-2005规定标准。GGHN08-116菌株及其固体发酵产物具有修复受重金属污染土壤的能力。     

乙烯菌核利对稀有鮈鲫性腺组织及相关基因转录水平的影响

乙烯菌核利在哺乳动物实验中被广泛证实具有抗雄激素效应,而对鱼类的研究结论目前并不统一。将性成熟稀有鮈鲫分别暴露于0、2、10、50μg·L-1乙烯菌核利21 d,研究环境浓度下乙烯菌核利对鱼类生殖系统的影响及作用机制。结果表明,雌鱼的性腺指数(GSI)、肝脏指数(HSI)在所有浓度组均显著降低(p0.05),同时卵巢组织中卵泡的发育受到了抑制;而雄鱼仅HSI在最高浓度组(50μg·L-1)出现显著降低(p0.05),精巢组织切片也未观察到明显损伤,说明乙烯菌核利对雌鱼生殖系统的影响大于雄鱼。在转录水平上,雌鱼性腺中er mRNA、vtg mRNA分别在50μg·L-1和10、50μg·L-1时显著升高(p0.05),ar mRNA在所有浓度组显著升高(p0.05);而雄鱼性腺中ar mRNA、dmrt1 mRNA水平分别在10μg·L-1浓度组和所有浓度组显著降低(p0.05),er mRNA在所有浓度组显著降低(p0.05),说明雌雄鱼对乙烯菌核利暴露的分子响应机制存在差异。综上,环境浓度下乙烯菌核利短期暴露会对稀有鮈鲫生殖系统产生一定的影响,并且雌雄鱼在敏感性和分子响应机制上都存在差异。     

大型气候环境实验室综合控制管理系统网络结构设计

开展了大型气候环境实验室综合控制管理系统设计,以满足实验室飞机气候环境试验需求。通过梳理大型气候环境实验室工艺系统组成,分析了试验任务对试验过程控制、试验测试、数据管理、试验监控和试验信息展示等多方面需求,明确了综合控制管理系统功能,进行系统划分。综合运用当下主流的工业自动化过程控制方式,进行了实验室综合管控系统设计。搭建了实验室的综合控制管理系统网络结构,定义了网络通讯方式。该网络结构可作为综合控制管理系统各组成部分开展深化设计依据。     

典型桥墩大跨梁桥施工全过程抗震性能综合决策∗

在满足永久状态桥梁抗震设计要求的前提下,针对典型桥墩大跨梁桥施工全过程抗震设计的难题,通过综合考虑施工全过程抗震设计中的各种关键因素,联合应用能力需求比法和层次分析法,建立施工全过程抗震性能综合决策的框架。然后提出合理的决策策略,定量决策出典型桥墩大跨梁桥施工全过程综合性能最优的抗震设计方案。研究结果表明,在施工全过程的抗震能力满足要求的条件下,典型桥墩大跨梁桥:花瓶形实体桥墩连续梁桥、矩形空心薄壁桥墩连续梁桥、双柱实体桥墩连续梁桥施工全过程综合抗震性能的权重之比为0.340∶0.327∶0.333。花瓶形实体桥墩连续梁桥施工全过程综合抗震性能为最优。所提出的方法和建立的框架,可以广泛应用于各类桥梁施工全过程抗震设计及抗震性能综合决策。     

基于公路工程规范地震需求谱的建立及应用

基于《公路工程抗震设计规范》(JT J 004-89)的弹性反应谱建立了地震弹塑性需求谱,并从解决桥梁结构的实际问题出发,根据桥梁结构的震害规律和特点,考虑桥梁结构的位移延性、耗能特性等方面因素,利用Push-over方法建立了桥梁结构的能力曲线,应用相应的地震需求谱具体分析了实际桥梁结构的破坏极限状态,为桥梁结构抗震性能评价的研究提供参考意见。     

高氨氮味精废水的亚硝化/反亚硝化脱氮研究

两段SBR法处理经稀释的味精废水有良好的有机质降解和脱氮效果，整个生物处理过程可分为碳氧化阶段和三个亚硝化／反亚硝化阶段，碳氧化阶段主要是有机质的降解和曝气吹脱除氮，随后通过亚硝化／反亚硝化反应实现生物脱氮和有机特的降解。SBRⅠ碳氧化阶段废水中有机质浓度较高，在降解过程中消耗废水中的溶解氧，竞争性抑制了亚硝化反应的发生，而亚硝化反应的形成是由于游离氨（FA）对硝酸细菌的抑制而形成的。     

裂褶菌F17对偶氮染料刚果红的脱色降解及其产物分析

利用本实验室新构建的染料脱色降解体系,对裂褶菌F17(Schizophyllum sp.F17)脱色降解刚果红进行了研究,分析了该菌的主要降解酶,并对刚果红降解产物进行分离和鉴定.结果表明,裂褶菌F17在此体系中对刚果红表现出较高的脱色降解能力,菌球加入48h后脱色率达到91.5%;酶活检测表明,该菌主要产生锰过氧化物酶(MnP),并在脱色48h时,MnP酶活达到最大值96.1U·L-1.此外,对脱色96h和192h后的脱色液进行紫外-可见扫描,发现刚果红在可见光区495nm处的吸收峰已消失,并在紫外区出现多个吸收峰.通过高效液相色谱分离得到1种刚果红降解产物,用质谱和傅立叶红外光谱鉴定,发现该产物相对分子量为184.2,主要官能团为-C6H4-和芳基-NH2,结合刚果红结构和该产物的核磁共振波谱推断其为联苯胺;并且随着降解时间的延长,联苯胺逐渐被降解.     

蚯蚓过腹处理对污泥中四环素降解及大量营养元素赋存的影响

针对污泥中大量抗生素残留对环境的威胁和污泥资源化利用的瓶颈等问题,采用微宇宙实验手段研究了蚯蚓过腹处理污泥过程中四环素的降解特征和污泥蚓粪中大量营养元素的赋存特征。结果表明,污泥中的四环素降解率与处理时间呈正相关关系;室温静置32 d后,污泥中9%~11%的四环素发生降解。蚯蚓过腹处理下,污泥中四环素浓度与四环素降解率呈负相关关系,随着污泥中四环素浓度的增加,四环素降解率逐渐降低,蚯蚓过腹处理32 d后,污泥中四环素的降解率提升了45%~64%。蚯蚓过腹形成的污泥蚓粪中总氮和有机质含量显著减低,而铵态氮、硝态氮、速效磷、速效钾和总钾含量以及pH和电导率均显著升高;随着污泥中四环素浓度的增加,污泥蚓粪中总氮和氨氮含量以及pH和电导率呈显著降低趋势;污泥蚓粪中铵态氮和硝态氮含量、pH和电导率与四环素降解率均呈正相关关系。蚯蚓过腹处理能够显著提升污泥中四环素的降解率及污泥蚓粪中速效氮磷钾的含量。