New insights into different surfactants’ impacts on sludge fermentation: Focusing on the particular metabolic processes and microbial genetic traits

• The promoting effects for VFA generation follow the order of APG>SDBS>HTAB. • Surfactants improve the WAS solubilization/hydrolysis and acidification processes. • The VFA promotion is associated with surfactants’ distinctive characteristics. • Surfactants induce the enrichment of functional bacteria for VFA biosynthesis. • The vital genes for substrates delivery, metabolism, and VFA yields are upregulated. Surfactants were expected to exhibit positive effects on the waste activated sludge (WAS) disposal. However, the systematic comparison of different categories of surfactants on the WAS fermentation and the functional mechanisms, especially microbial metabolic traits, have not yet been precisely explored. This study revealed the positive effects of different surfactants on the volatile fatty acid (VFA) production, which followed the order of alkyl polysaccharides (APG)>sodium dodecylbenzene sulfonate (SDBS)>hexadecyl trimethyl ammonium bromide (HTAB). Mechanistic exploration found that the presence of different surfactants improved solubilization and hydrolysis steps, and then contributed to the subsequent acidification with different efficiencies. The functional microorganisms associated with VFA generation were enriched in surfactant-conditioned reactors. Metagenomic analysis further indicated that the key genes involved in the particular process of VFA generation were over-expressed. The simultaneous bioavailable substrate improvement, functional bacterial enrichment, and metabolic activity upregulation induced by different surfactants jointly contributed to VFA promotion during WAS fermentation. This study could provide a comprehensive realization of surfactants’ impacts on the WAS fermentation process, and more importantly, it reminded the public to discern the distinct interplaying effects induced by different chemicals in regulating the WAS disposal and resource recovery.     

高原生境不同水力停留时间下A2/O工艺活性污泥微生物代谢机制研究

在高原生境下构建不同水力停留时间(HRT)运行工况的A²/O系统,结合水质分析及对好氧池活性污泥的16S rRNA基因测序,对微生物优势菌属功能和代谢途径进行研究。结果表明:高原生境下HRT为26.25 h时A²/O工艺处理效果总体最好,微生物优势菌属代谢功能以有机物降解、反硝化脱氮和聚磷菌除磷为主,代谢途径以碳氮磷代谢为主;在高原生境下,应对外界环境变化的细菌双组分调节功能(ko02020)丰度较大,该代谢途径在适应环境变化中有显著作用,是高原生境下的优势代谢途径;微生物细胞中rpoE基因丰度偏大,为微生物适应高原环境提供了保障。HRT为26.25 h时微生物功能基因总丰度最大,可见26.25 h是高原生境下A²/O工艺最佳HRT运行工况。     

化工园区地下水环境状况调查监测布点研究

借鉴环境风险源目标管理的理念,按照“分区、分类、分级”监测的原则,建立了化工园区地下水环境状况调查监测布点方法体系,并以某化工园区为示例展开应用研究。结果显示,该方法能对化工园区不同区域、不同类型、不同级别的地下水污染源构建差异化监测网络,解决化工园区地下水污染多元化监测布点问题,可为化工园区地下水环境状况调查监测布点方案的拟定或优化调整提供工作参考。     

隧道入口冰雪环境下驾驶员心生理特性研究*

为提高高速公路冰雪环境下隧道入口行车安全水平,探究隧道入口冰雪环境下驾驶员心生理反应特性,依据心生理理论,通过模拟驾驶试验采集驾驶员在冬季晴、雪天气下隧道入口行驶的心率增长率、速度等数据,分析照度变化率、路面摩擦系数、速度对驾驶员心生理的影响规律,明确不同影响因素下隧道入口驾驶员心率增长率变化特征,利用Matlab构建多因素耦合下隧道入口驾驶员心生理反应模型,并设计实车试验验证心生理反应模型有效性。研究结果表明:冰雪环境下隧道入口驾驶员心率增长率紧张阈值为28%,隧道入口冰雪环境下照度变化率安全阈值为51%,心生理反应模型误差小于10%,吻合程度较好。研究结果对提高山区高速公路隧道入口冰雪环境的行车安全性、降低隧道入口事故风险具有重要意义。     

极端温度下帐篷内部热环境适应性实验及模拟研究*

为揭示民用救灾帐篷热环境适应性变化规律,通过大尺度环境气候舱构建高温与低温环境,采用Ansys Fluent商用软件代码进行仿真验证,并对帐篷蓬围结构和内部热环境分布变化规律进行实验与数值模拟。研究结果表明:使用大尺度环境舱直接进行模拟帐篷内外热环境变化可行,其内部热环境变化规律与实验基本一致;帐篷特殊的篷围结构导致高温环境下帐篷内部温度高于外界,帐内人员头部和脚部温差可达5 ℃,低温环境下帐篷同一高度横向区域温度对称分布,在中心区域温度较低,边缘和中心温差近8 ℃。     

新沂地震台监测环境保护区的建立与管理

新沂地震台依据《中华人民共和国防震减灾法》和中国地震局《地震及前兆数字化技术规范》,向新沂市政府提出"建立地震监测保护区"的建议,经过积极努力,征得地方政府的批准,最终成功地划定了台站监测保护区范围,并制定了保护区管理方案。     

我国旱涝空间型的马尔科夫概型分析

旱涝灾害在我国是影响最大、也最为频繁的气候灾害。本文利用马尔科夫概型分析的原理和方法，在验证了我国旱涝空间型序列具有马尔科夫性质的基础上，计算出各状态的转移概率，进而分析了旱涝空间型序列的静态和动态结构，并揭示出旱涝空间型各状态演化的优势倾向。     

区域土地利用变化对生态环境影响定量评估——以铜川市城郊区为例

区域土地利用变化对生态环境的影响,是地理学全球变化研究的重要内容,而生态服务价值则是目前生态学、生态经济学研究的热点问题。研究利用研究区地形、土壤、植被数据和近10年来每年的气候、土地利用数据,运用生态服务价值测算模型,计算了1994~2003年铜川市城郊区历年的生态服务价值,并模拟了无土地利用变化情景下的生态服务价值,提出了土地利用变化环境效应指数,并尝试性地运用该指数定量评价了城郊区土地利用变化对生态环境的影响。结果表明:①由于气候变化、人类活动尤其是土地利用变化等原因的影响,城郊区生态服务价值年际间变化很大,1994~2003年期间,在不考虑水域生态服务功能情况下（基于水域面积年际变化极小考虑）,城郊区生态服务价值在4.77×108~1.56×10⁹元间波动;②模拟了无土地利用变化情景下的生态服务价值,结果表明每年基于无土地利用变化情景下的生态服务价值明显低于基于土地利用变化情景下的生态服务价值;③运用土地利用变化环境效应指数计算模型计算了土地利用变化环境效应指数,结果表明都大于1,从1994年到2003年期间,土地利用变化环境效应指数除个别年份略有波动外,整体呈增加趋势,反映了土地利用变化对城郊区生态环境的影响是积极的。     

多层递阶方法在变化环境下非一致性水文序列分析中的应用

由于受人类活动、气候等外界变化环境的影响,用于水资源评价计算的天然年径流量序列失去了一致性。为了适应变化环境对水文预报的要求,提出了基于时变参数的非一致性年径流序列的多层递阶预报方法。该方法不同于传统带固定参数的模型,它是将预报对象看作为随机动态时变系统,首先进行动态系统的时变参数预报,进而在参数预报基础之上对系统状态预报,从而提高了预测结果的可靠性。以闽江竹岐水文站为例,进行年径流量的中长期预报,为区域水资源的优化管理提供科学的依据。     

基于遥感的巢湖悬浮泥沙分布的环境背景分析

悬浮泥沙是重要的水质参数之一,对水体透明度、浑浊度、水色等光学性质及水生生态条件产生直接影响,水体的含沙量及其动态变化对区域水下地貌的发展及冲淤变化等具有非常重要的影响. 以巢湖为例,通过对不同含沙量的水体进行光谱特征分析,提出了用泥沙指数来提取泥沙分布的方法. 利用ETM+(TM)数据得到了巢湖湖区2个时相的泥沙分布图,并对巢湖悬浮泥沙分布的环境背景进行分析,指出巢湖泥沙的来源主要是各入湖河流携带的泥沙,其次是岸坡崩塌物形成的.