基于生物地球电池效应的有机碳氧化过程研究

生物地球电池是一种微生物驱动的胞外电子“长距离”传递所形成的自然现象。文章以乙酸钠作为外加碳源,探究乙酸消耗与生物地球电池形成的相互关系。结果发现：经过48 h,乙酸浓度从635 mg/L下降到175.3 mg/L,其消耗速率为9.58 mg/(L·h)。Fe²⁺的还原峰在20 mm处达到最高;土层1.5 mm深度上下形成了一个静电场,其值为1.33 V/m。在生物地球电池效应下,超声波的声波振幅由原来的1.2 V下降到0.4 V,同时首波的到达时间由原来的30μs提前到25μs;XRD结果证实了FeS沉淀的形成;微生物群落以绿菌门、拟杆菌门、变形菌门、硬壁菌门、酸杆菌门为主。结果表明,乙酸可加速生物地球电池的形成。     

电场促进畜禽粪便好氧堆肥中DOM演化的光谱学研究

好氧堆肥是畜禽粪便处置和资源化利用的主要途径.传统好氧堆肥（CAC）技术存在堆体温度低、发酵周期长、腐熟效果差等缺陷.最近研究发现,电场辅助好氧堆肥（EAAC）可快速促进堆肥腐熟,缩短堆肥周期,减少温室气体排放,具有潜在的应用前景.然而,电场促进堆肥过程中水溶性有机物（DOM）演化及腐殖化过程尚未清晰.基于此,本文采用紫外-可见光谱（UV-Vis）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）和三维荧光光谱（3D-EEM）等多种光谱技术分析了EAAC过程中DOM的演变规律.UV-Vis与3D-EEM分析表明,EAAC过程中,蛋白类物质在3 d内几乎被完全分解,富里酸和腐殖酸类物质在高温期（6~18 d）大量形成.EAAC的腐殖化指数（HI=HA/FA）高于CAC,E₄/E₆低于CAC,说明堆肥过程中DOM芳香化和腐殖化的速度与程度均优于CAC. FTIR分析显示,EAAC过程中DOM的碳水化合物、脂肪类物质逐渐减少,芳香族化合物不断增加,其腐殖化趋势明显比CAC更快.相关性分析显示,P_Ⅴ,n/P_Ⅲ,n与A_240~400、SUVA₂₅₄、E₂₅₃/E₂₂₀等UV-Vis光谱指标呈显著正相关（r>0.8, p<0.05）,可以作为评价EAAC腐熟度的重要指标.上述结果表明,电场辅助好氧堆肥可加速DOM中蛋白类物质分解,加快富里酸和腐殖酸类物质形成,促进DOM结构的芳香化.