烟草有机废弃物资源化利用研究进展

烟草有机废弃物指烟草工业生产和加工过程中产生的废次烟叶、烟灰、烟末和烟梗等有机固体废物。由于烟草废弃物中烟碱对土壤微生物的毒性作用,其不合理的处置方式不仅会造成资源浪费,还会加剧环境污染。烟草废弃物的资源化利用,在降低污染的同时还能回收能源,对推动我国烟草行业绿色、低碳和可持续发展具有重要意义。为优化烟草废弃物资源化利用途径,提升资源化利用效率,本文首先结合烟草废弃物国内外最新研究进展,系统梳理了烟草废弃物中有效化合物的提取方法及利用途径,并归纳了现有材料化制备技术,阐述了肥料化利用形式,其次对能源化利用手段及可行性进行了分析,最后对烟草废弃物资源化利用进行了展望,以期为烟草绿色低碳生产体系发展提供一定的参考。

红壤丘陵区不同植被覆盖阈值小流域时空分布规律

植被覆盖度是反映土壤侵蚀状况的关键指标,实施植被恢复是防治小流域土壤侵蚀的重要措施,但小流域植被覆盖度到底恢复到多少才能有效控制土壤侵蚀尚不清楚。基于土壤侵蚀治理的小流域植被覆盖度阈值效应,对红壤丘陵区33 157个小流域2000—2015年植被覆盖度的时空变化进行了分析,评估不同植被覆盖阈值小流域时空分布规律与格局,以期精准制定小流域土壤侵蚀治理方式与对策。结果表明:(1) 2000—2015年,84%的小流域植被覆盖呈不断增加趋势,植被覆盖下降的小流域占15%,植被覆盖度基本不变的小流域仅有1%;(2)植被覆盖小于40%(低阈值带)的小流域占比小且相对稳定(3%~7%),说明大规模人工治理小流域土壤侵蚀的局面已扭转,但耕地依然是重点关注的对象;(3)植被覆盖位于40%~80%(过渡带)的小流域占比一直最高(超过83%),应采取以“自然恢复为主,人工修复为辅”的治理方式,重点关注土地利用结构和植被结构的优化配置;(4)植被覆盖大于80%(高阈值带)的小流域占比从2010年前的1%~2%上升到2015年的14%,可见具有自我修复植被覆盖条件的小流域显著增加,实施自然恢复(如封禁)是高阈值带小流域的优先选择。

堆肥对重金属污染的水稻根际土壤细菌群落的剂量依赖性影响

在复合重金属污染的水稻土壤中分别添加1%、5%和10%(质量分数)的堆肥,150 d后观察土壤微生物群落的结构和组成变化。研究发现,堆肥对根际细菌群落的影响表现出剂量依赖效应。低等(1%)和中等(5%)堆肥添加量对根际细菌群落结构的影响比对非根际细菌群落的影响更大。根际土壤细菌多样性在添加堆肥后明显低于非根际土壤细菌多样性。冗余分析(RDA)结果表明,根际和非根际细菌群落对土壤理化性质(如p H、Pb、Cd和Cu含量)变化的响应不同,可能是根际和非根际细菌群落差异的原因之一。因此,在农业管理中应该考虑堆肥的施加对根际微生物的影响。

基于菌群优化Spiking神经网络的渲染时间估计

为了提高三维模型渲染时间估计的准确度,采用Spiking神经网络算法进行渲染时间预估。目前,基于Spiking理念的神经网络模型有多种,选择了其中的卷积Spiking神经网络(Convolutional Spike neural network,CSNN)来实现渲染时间计算。首先,建立了基于CSNN的渲染时间预估模型。通过点火时间序列完成编码,从而触发脉冲响应实现数据传递。其次,利用CSNN的权重、卷积核尺寸、偏置等参数来构建菌群优化(Bacterial foraging optimization,BFO)算法,并以渲染时间预估值和实际值的差值作为适应度函数。通过驱化、繁衍和迁徙操作不断更新菌群个体的适应度值来获得最优个体。最后,以最优参数进行CSNN的渲染时间预估。试验结果表明,通过合理设置BFO算法的引力系数、斥力系数和迁徙概率阈值等参数,BFO+CSNN算法能够获得较高的渲染时间预估准确率。相比于其他渲染时间预估算法,BFO+CSNN算法具备更高的渲染时间预估准鲁棒性。

基于“三线一单”的大气环境分区管控研究--以郴州市东江湖流域三县一市为例

以湖南省郴州市东江湖流域三县一市为研究对象,基于WRF-CALPUFF耦合模型,对区域大气污染源布局敏感性、大气污染物聚集敏感性进行了评估,并结合区域保护地分布和城镇化、工业化开发现状及规划进行了大气环境分区管控研究。研究表明:在基础数据有限的情况下,WRF-CALPUFF耦合模型能有效识别区域大气环境布局敏感区、弱扩散区;模式识别研究区域大气污染源布局敏感区主要分布在三县一市中心城区及其他环境质量关注点的上风向区域,弱扩散区集中分布在长乐水、东江等河谷地带。综合分区结果表明:研究区域大气环境优先管控区、重点管控区总面积为2189.52 km^(2),占区域国土面积比例达25.15%,这些区域应根据分区属性实施严格且差异化的大气环境管控策略。

干挖法清淤对南汉垸内沟渠沉积物中氮形态和氨氮扩散通量的影响

为研究干挖法清淤对沉积物中氮形态与氨氮扩散通量的影响规律,以洞庭湖区南汉垸为研究对象,通过对农田灌溉区、生活排污口、养鸭场、水产养殖区和养猪场等典型区域的沟渠沉积物及上覆水进行采样分析,利用Fick定律估算沉积物-水界面氨氮扩散通量,采用连续分级法测定沉积物中各形态氮含量。结果表明:南汉垸内沟渠采用干挖法清淤后沟渠内源污染减小,上覆水质改善。沉积物-上覆水界面氨氮扩散通量为-11.43~16.19 mg·m^-2·d^-1,沉积物中总氮含量为403.66~1 120.23 mg·kg^-1,沉积物总氮与游离态氮(FN)、可交换态氮(EN)、酸解态氮(HN)和残渣态氮(RN)含量均随清淤完成时间延长呈增加趋势。清淤36个月后,不同功能区沉积物总氮含量由高到低依次为养鸭场>养猪场>水产养殖区>生活排污口>农田灌溉区。沉积物-上覆水界面氨氮扩散通量与沉积物中FN显著相关(P<0.05)。与农田灌溉区相比,养猪场、养鸭场、水产养殖区及生活排污口对沟渠氮素的贡献量大。南汉垸内畜禽和水产养殖及生活排污的外源输入是沟渠沉积物及其上覆水中氮含量增加的主要原因。采用干挖法清淤后沉积物-水界面氮的释放短期内明显降低,使得南汉垸内沟渠的地表水环境质量得到明显改善;因沟渠清淤具有时效性,需加强对垸内沟渠实时监控并定期清淤,保障沟渠连通性和维持良好上覆水质。

卤氧化铋漂浮型光催化剂研究的新进展

卤氧化铋系列光催化剂以可见光催化效率高、原料易得和性能稳定等特点得到广泛的研究,直接应用于实际水体污染的原位修复由于其比重较大,所以存在太阳光利用率低和催化剂无法重复使用的问题。以轻质载体为基础负载制备的漂浮型卤氧化铋光催化剂,可以同时解决以上2个方面的问题,因而得到人们的关注。该文总结了近年来卤氧化铋漂浮型光催化剂研究的最新成果,主要介绍了不同轻质载体负载卤氧化铋的制备方法,如溶剂热法、醇盐水解法和冷冻干燥法等,重点概述了制备工艺对复合光催化材料结构及其催化性能的影响,并对光催化机理进行了简要的归纳。在此基础上,展望了漂浮型卤氧化铋光催化剂的发展方向,为卤氧化铋基光催化剂的实际应用提供参考。

Effects of surfactants on enzyme-containing reversed micellar system

With the development of colloid interface and enzyme technologies,enzyme-containing reversed micellar system has been receiving much attention in bioseparation and bioconversion. Because of its high efficiency,it has brought new opportunities for the development of molecular biotechnology. Reversed micelles represent nano-sized aqueous droplets stabilized by surfactant amphiphiles inside the bulk organic solvents. The entrapped enzymes have enhanced activities under those conditions as suited in the lipid bilayers of biological membranes. The fundamentals of enzyme-containing reversed micellar system are described in this paper,with special emphasis on the effects of surfactants varying in concentrations and structures. The latest study progress on the surfactants application in enzyme-containing reversed micelles is reviewed. The introduction of novel functional surfactants in micellar enzymology and their future development are also discussed.

冲刷活动对排水管网沉积物中污染物迁移规律的影响

排水管网沉积物中污染物的释放是水环境恶化的重要原因之一。冲刷活动导致排水管道沉积物中碳、氮、磷、重金属及有机污染物的释放,从而影响水体环境质量。本文综述了排水管网中沉积物的分类、沉积物中污染物种类、管道沉积物冲刷规律、冲刷活动影响污染物的迁移规律。在实际冲刷活动的影响下,吸附在小颗粒沉积物上的污染物较易释放到环境中,流速是冲刷活动中影响污染物释放的重要因素。目前,由于已有的冲刷模型模拟管道情况与实际管道情况之间的差异性,这些模型离准确模拟实际管道中的沉积物迁移均有较大距离。研究了冲刷活动对排水管网沉积物中污染物迁移规律的影响,对水环境污染的治理和污水处理厂运营具有指导意义。

浑河底泥反硝化厌氧甲烷氧化菌群落多样性的时空分布特征及其与环境因子关系分析

为了解浑河底泥中反硝化厌氧甲烷氧化菌——Candidatus Methylomirabilis oxyfera(M.oxyfera)群落多样性的时空分布特征,通过克隆文库技术考察M.oxyfera的16S rRNA和pmo A功能基因的多样性时空分布特征,并结合多元直接梯度分析来研究环境因子(水样和底泥的理化性质)与其之间的关系.9月浑河上、中、下游底泥样品中M.oxyfera的16S rRNA基因的OTU数在2~5之间,Shannon-Wiener多样性指数变化范围为0.21~1.4,呈现出中游>上游>下游的分布特征.pmo A功能基因上游的OTU数和Shannon-Wiener多样性指数明显高于中游和下游,上游的Shannon-Wiener多样性指数分别是中游和下游的3.5倍和2.3倍,因此M.oxyfera的群落多样性呈现出明显的地域性分布特征.3号采样点处3月采集样品中M.oxyfera的16S rRNA和pmo A的OTU数目分别是6和5,明显高于9月对应的OTU数目,Shannon-Wiener指数也明显比9月高(1.4>0.68;1.57>0.00),因此M.oxyfera的群落多样性呈现出明显的季节分布特征.多元直接梯度分析结果表明底泥中DOC浓度、底泥电导率、水体中TOC含量和水体中亚硝酸氮浓度是影响M.oxyfera群落多样性的主要环境因子.

气候变化下基于物种与植物耦联机制的小白额雁(Anser erythropus)潜在生境及适宜性研究--以长江流域中下游为例

气候变化和人类活动通过改变物种生境而影响物种多样性。小白额雁是长江流域中下游的一种具有较高生态价值的食草型濒危候鸟,受气候变化和人类活动威胁。本文以小白额雁为代表性物种,定量分析了气候变化对长江流域中下游候鸟潜在生境及适宜性空间分布格局的影响。采用Maxent模型模拟了当前情景和全球环流模型(GCMs)气候场景下小白额雁潜在生境及其适宜性分布。研究结果表明,小白额雁分布特征与其栖息地周边植物分布呈显著相关关系;运用Maxent模型模拟小白额雁六种主要食源植物的分布特征,并将其结果作为环境变量,将显著改善小白额雁潜在生境及其适宜性模型的模拟性能;在两种典型浓度情景(RCP 2.6和RCP8.5)下,2070年小白额雁潜在生境适宜性面积将下降。为应对气候变化对小白额雁的影响,应采取更加合理的管理措施和保护政策,包括调整保护区的大小、形状和用途。

亚铁活化次氯酸钠降解土壤中阿特拉津

通过考察NaClO添加量、n(Fe^(2+))∶n(NaClO)、反应时间、土壤p H、腐植酸与无机阴离子对阿特拉津降解效率的影响,对比Fe^(2+)/NaClO氧化处理后土壤微生物群落的变化情况,探究了Fe SO4活化NaClO对土壤中阿特拉津的降解性能。结果表明:当NaClO添加量为10 mmol,n(Fe^(2+))∶n(NaClO)为1∶1时,阿特拉津降解效率最佳,为82%;其降解符合一级反应动力学模型;Fe^(2+)/NaClO体系比单独的NaClO可产生更多的·OH参与阿特拉津降解;降解过程受土壤p H(3~9)影响较小;腐植酸和无机阴离子(Cl-、HCO_(3)^(-))对阿特拉津降解有消极影响。经过Fe^(2+)/NaClO处理后土壤微生物门类丰度发生明显变化,如Proteobacteria门丰度由25.46%变化为72.73%。

溶液处理竹纤维对聚乳酸基体的性能影响

为了解决竹纤维与聚乳酸(PLA)基体之间的界面相容性较差的问题,分别通过不同浓度的NaOH溶液和MDI丙酮溶液对竹纤维进行处理,将溶液处理后的竹纤维加入PLA基体制备PLA基竹塑复合材料。实验结果表明,PLA/MBF-2复合材料兼具良好的力学性能及耐水性能,综合性能较好。

高寒地区饮用水处理中离子交换除硼中试

温度影响物质在环境中的存在形态及其生化反应速率,而高寒地区由于常年低温,常规处理方式是否能有效去除该地区污染物仍有待研究。基于此,选用硼选择性螯合树脂处理某高寒地区硼超标地下水,通过现场中试探讨工艺运行参数及效果,采用FTIR、SEM和BET表征探究树脂除硼机理。结果表明:16 BV/h(BV:树脂床体积,1 BV=22.5 L)的进水流速适用于该工程,此时的出水水质可达到GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》;树脂柱的穿透点为871.11 BV,树脂的交换容量为3.58 mg/g;树脂再生水中硼浓度为342.81 mg/L,可用作硼产品生产原料。树脂除硼后,树脂表面羟基官能团含量和孔容减少,且表面出现明显的褶皱,说明树脂对硼的去除过程包括颗粒内扩散和螯合过程。该试验结果可为高寒地区硼超标水处理提供理论支持和技术参考。