生物建造体系与展望

人类在地球上繁衍生息,建设了无数用于生存的栖息地。从远古时代用来遮风挡雨的简易建筑物,到如今的大厦林立、高铁纵横,土木工程建造技术经历了多个时代的更迭。随着全球气候变化和生态环境问题日益严峻,传统工程建造中高耗能、高排放、高污染及废弃材料难分解的问题阻碍了双碳发展战略的实施和工程建造技术的进步,土木工程建造技术转型迫在眉睫。基于土木工程建造技术发展现状和技术转型需求,提出生物建造的概念,并阐述了生物建造的内涵,构建了生物建造体系,围绕微生物建造、植物建造、动物建造和仿生建造4个类别,从生物建造理论、技术、材料、装备、检验检测和工程案例等方面进行了详细阐述,并展望了生物建造的发展前景。

内蒙古大兴安岭东部林下植物生物多样性海拔差异

海拔影响生物多样性分异,为探究寒温带山岭地区海拔对林下植物多样性分布影响,选择内蒙古大兴安岭东部地区,采用样地调研法,设置E1(200—350 m),E2(350—500 m),E3(500—650 m),E4(650—800 m),E5(800—950 m),E6(950—1100 m)6个不同海拔梯度,调研165个林地样点以了解不同海拔森林群落物种组成,研究林下植物生物多样性海拔差异性、地形因素、乔木层优势物种与林下植物生物多样性的相关性。研究得出:(1)调研区林下植物共277种隶属于53科135属,灌木32种、草本245种;(2)森林乔灌群落随海拔依次为蒙古栎-黑桦-榛-胡枝子群落(E1—E2)、落叶松-白桦-榛-胡枝子群落(E3)、落叶松-白桦-欧亚绣线菊-绣线菊群落(E4)、落叶松-白桦-兴安杜鹃-越橘群落(E5)、落叶松-白桦-越橘-偃松群落(E6);(3)林下植物群落生物多样性随海拔上升呈现明显的单峰格局。生物多样性草本层>灌木层,灌木层随海拔升高呈上升趋势,草本层呈先下降后升高再下降的波动下降趋势;(4)草本层物种替换速率远高于灌木层,E3—E4与E2—E3梯度内灌木层与草本层物种替换速率分别达到峰值;灌木层与草本层相邻海拔梯度间相似度指数均呈先下降后升高再下降的波动形式;(5)地理因素及优势乔木种不同能够显著影响林下植物α多样性,灌木层α多样性与海拔、纬度呈正相关,与经度、坡度呈负相关。草本层与海拔呈负相关,与纬度、坡向呈正相关,海拔对草本层α多样性影响高于灌木层。郁闭度与灌木层α多样性呈正相关,与草本层α多样性呈负相关;落叶松增多可提升灌木层生物多样性,黑桦会降低灌木层物种丰富度,而山杨会降低草本层物种分布的均匀度。研究结果为保护与利用内蒙古大兴安岭林下植物,丰富寒温带山岭地区林下植物多样性海拔分布理论提供科学依据。

以粪污水热资源化为核心的高效种养结合系统分析与展望

种养结合系统是实现养殖业和种植业可持续发展的重要途径。水热技术可以将畜禽粪污快速直接转化生产生物原油、水热炭、水相产物和气体产物,生成物分别具有燃料、土壤改良、农用杀菌剂和气体肥料应用潜力,以粪污水热资源化为核心构建的高效种养结合系统有助于提升畜禽粪污的无害化资源化水平和消纳能力、构建生态可持续的绿色循环农业,实现畜禽粪污资源化利用、种植业和养殖的协同高效发展。该研究基于国内外近十余年的研究,系统综述了粪污水热资源化产物在种养结合生态循环农业模式中的作用和应用潜力,论述了畜禽粪污水热转化生物原油在农业内燃机中作为燃料的研究现状,阐述了水相产物作为潜在的农用杀菌剂在作物病害防控中的作用,梳理了畜禽粪污源水热炭在转化机理、理化特性和还田应用中的研究进展,分析了气相产物中的组分和用于温室种植的潜力。在此基础上总结了以粪污水热资源化为核心的高效种养结合系统面临的主要挑战,并对水热资源化产物农业循环应用的研究方向进行展望。研究为畜禽粪污水热资源化和高效种养结合系统研究提供理论参考。

2021—2023年湖南省无害化处理场CSFV、PRV、PRRSV污染情况调查

为了解湖南省2021—2023年无害化处理场猪瘟病毒(CSFV)、伪狂犬病病毒(PRV)、猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)污染情况,采用RT-qPCR方法对采集的1825份淋巴结、脾脏、耳尖等组织样品进行CSFV、PRV、PRRSV核酸检测,并对2022年衡南县PRRSV阳性样品进行分型检测及Nsp2基因测序。结果显示:CSFV、PRV、PRRSV的阳性检出率分别为3.01%、1.81%、30.14%;双重污染率为2.52%,以PRRSV与其他2种病原双重污染为主,三重污染率较低,为0.05%。2022年衡南县无害化处理场的PRRSV阳性检出率为24.12%,以春、冬季阳性率较高;北美型(NA-PRRSV)、高致病型(HP-PRRSV)、类NADC30毒株(NADC30-like)阳性检出率分别为98.39%、20.97%、43.55%;经Nsp2基因测序,1条序列存在“1+29”个不连续氨基酸缺失,为HP-PRRSV毒株,17条序列存在“111+1+19”个不连续氨基酸缺失,为类NADC30毒株。结果表明:2021—2023年,湖南省无害化处理场CSFV、PRV污染率维持在较低水平,PRRSV污染率较高,呈逐年上升趋势,其中类NADC30毒株为优势流行毒株,建议持续做好猪瘟及猪伪狂犬病的免疫接种及效果评估工作,加强PRRSV的遗传变异监测及养殖场的饲养管理和生物安全管理,以保障猪群生产安全。

协同除臭技术在罗芳污水处理厂中的工程应用

罗芳污水处理厂位于深圳边境,毗邻中国香港,紧邻居民区,“邻避效应”明显,项目采用生物原位除臭系统、末端除臭系统和新风系统对该污水处理厂进行除臭,其中末端除臭系统由封闭工程、臭气精准收集输送工程、协同臭气处理工程等构成。文章简要介绍了3大除臭系统的主要除臭原理,并阐述了该3大除臭系统在该污水处理厂的应用效果。臭气处理后切实提升了周边的环境质量,能够满足设计执行的排放标准,实际运行优于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级标准,成为破解“邻避效应”的典范。

昆明市外来入侵物种现状及防控对策

昆明近年来饱受生物入侵问题的困扰。通过收集和整理已出版的著作及文献,对昆明市外来入侵物种情况进行统计分析。结果显示共记录189种外来入侵物种,其中入侵植物111种,以菊科、豆科和禾本科植物为主,并比较了国内其他省、市外来入侵植物物种数前5的科的占比情况,其中昆明市和云南省有显著差异,但与河南、安徽、吉林等省市无显著差异;入侵动物中以昆虫类为主,占比为59.74%。从物种原产地来看,昆明市的外来入侵物种主要来自美洲地区,占全部入侵种数的52%。基于昆明市生物入侵形势比较严峻的现状,建议加强常态化监测与建立防控机制。

生物酶辅助提取橘皮色素及其对羊绒染色的性能

为扩宽天然染料色谱并利用废弃物染色,通过生物酶辅助醇水提取橘皮中的天然色素,并将该色素应用于羊绒染色,分析该色素对羊绒染色的性能。首先分别用纤维素酶、果胶酶以及两种酶的组合对橘皮进行提取,通过单因素试验,探讨生物酶用量、乙醇浓度、提取温度、提取时间对提取效果的影响;然后采用橘皮色素对羊绒进行直接染色发现日晒牢度为2级,进一步研究提高日晒牢度的方法,实验结果表明用金属媒染剂、单宁-金属复合媒染剂、固色剂M对染色后羊绒进行后处理,以提高橘皮色素染色羊绒的耐日晒色牢度、耐皂洗色牢度。结果表明:橘皮色素最佳提取工艺为生物酶用量1%(o.w.f),其中纤维素酶和果胶酶质量比为2∶1,乙醇质量分数50%,提取温度80℃,提取时间100 min,料液比1∶20。橘皮色素对羊绒染色具有较高的K/S值,耐皂洗色牢度和耐日晒色牢度可达3级以上。从废弃物中提取天然染料色素,有着较高的应用价值和附加价值,为废弃资源再利用提供了一条有效途径。

贝莱斯芽孢杆菌TMQ-KSL-1分离鉴定及其发酵液对番茄根结线虫的生防作用

镰刀菌(Fusarium spp.)和根结线虫(Meloidogyne spp.)都是植物的重要病原物,这两种病原物在寄主植物中存在着非常复杂的互作关系,可导致严重的植物土传病害。为探寻对番茄根结线虫病害具有高效防治作用的优良菌株,本研究以禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)为靶标病菌,采用平板稀释涂布法从多年种植番茄的设施大棚土壤中分离和筛选到一株抑菌效果较好的生防细菌菌株TMQ-KSL-1,根据形态特征、生理生化特性和16S rRNA基因测序对该菌株进行鉴定;测定不同浓度的发酵液及发酵上清液对根结线虫卵孵化率以及根结线虫二龄幼虫死亡率的影响,通过盆栽实验分析其发酵液对根结线虫病害的防治效果。结果表明,菌株TMQ-KSL-1具有较强的杀线虫活性,其发酵液和发酵上清液处理48 h线虫卵孵化抑制率分别为94.76%和90.72%;处理24 h番茄根结线虫二龄幼虫的校正死亡率分别为100%和97.37%;菌株TMQ-KSL-1发酵液100倍稀释液、200倍稀释液对番茄根结线虫病害防治效果分别为59.54%和12.14%,且100倍液处理防效与阿维菌素500倍液处理防效(61.56%)相当;地下鲜重分别提高了90.95%、19.65%。因此,菌株TMQ-KSL-1具有防控番茄根结线虫病害的能力,具有市场开发应用前景。

生物基可持续皮革替代材料的研究现状及进展

微生物和植物材料具有可生物降解性、独特的物理机械特点,以及形成和处理过程中的无污染和可再生性等优势,可用作皮革的替代材料。文中从原料来源、制备方法等方面介绍了近年来生物基皮革替代品的研究进展,指出了目前研发存在的不足,并探讨了未来的发展趋势。

基于SWMM的生物滞留设施植物栽植形式

通过SWMM模拟得出生物滞留设施径流削减、峰值延迟和污染物(SS与COD)去除最优的8种植物容积与表面粗糙率的组合。通过实地调研中得到的常用植物生物属性、污染去除率属性,并结合生态性与观赏性的原则对8种组合进行样地植物栽植。对样地进行在线监测,得出监测数据与模拟数据结果一致。故建议将8种植物栽植形式在实际工程中进行推广应用。

某全地埋污水处理厂的设计思考

某全地埋污水处理厂设计规模为5万m^(3)/d,近期按2.5万m^(3)/d实施。根据进出水水质和用地情况,污水处理采用改良AAO+MBR工艺,出水达到“准Ⅳ类”标准后用于周边绿地浇灌、道路冲洗和景观河道补水。污泥经浓缩脱水后达到80%含水率后,送到城市污泥处置中心进行进一步处置。通过详细介绍某全地埋污水处理厂的总体工艺设计路线,并对建设型式、处理工艺、雨季抗冲击负荷、防洪、防淹、消防防火分区的划分、除臭系统设计等重难点问题进行思考总结,为其他类似污水处理厂项目的建设提供借鉴。

武汉市某污水处理厂地下式扩建设计案例

武汉市S污水处理厂已建规模为35万m^(3)/d,规划规模为60万m^(3)/d,扩建规模为10万m^(3)/d,出水标准高于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)一级A标准。厂内有多套处理工艺、多处进水入口和排放出口,改造难度较大。经论证,扩建工程选用地下式构筑物,最大限度节约现有用地,并为远期扩建预留条件。工艺流程采用“多级预处理+改良AAO生化池+膜生物反应器(MBR)池+次氯酸钠接触消毒”,运行至今出水稳定达标。S污水处理厂是武汉市唯一一座兼有地上式及地下式处理构筑物的污水厂,文章总结了污水厂地下式扩建的设计思路、设计参数和设计经验,作为同类污水厂改造的参考。

反应沉淀一体式生物反应器在水质净化厂应急处理中的应用

为解决滨河水质净化厂提标扩建实施阶段服务片区内污水处理缺口,设计采用反应沉淀一体式生物反应器,将该工艺模块安装在水质净化厂的原有池体内,进行原位改造。在调试运行过程中,发现该工艺具有占地省、投资较低、改造时间较短等优点,同时在设计和运行中需着重考虑选用合适的气水比、停留时间和污泥负荷,以最大限度发挥该工艺的优势。

引导组织再生术促进牙槽骨再生的临床研究

目的 观察引导组织再生术 (guidedtissueregeneragion ,GTR)和Bio-plantHTR骨粉植骨术促进Ⅱ度根分叉病变患者牙糟骨再生的作用。 方法 使用Biomesh膜和Bio -plantHTR骨粉对 18例Ⅱ度根分叉病变行GTR手术和植骨术 ,手术前和手术后半年检查牙周袋深度、临床附着水平 ,摄数字化X光根尖片。 结果 术后半年 18颗患牙牙周袋深度较术前明显变浅、附着水平明显增加 (P <0 .0 1) ,术后半年的数字化X光根尖片与术前对比可见根分叉处暗影变小 ,牙槽骨密度明显增加 ,示有新骨形成。

中国生物质能源与生物质利用现状与展望

分析了生物质能源与生物质利用在解决我国面临的能源危机、三农问题、环境问题上的作用,以及其在可持续发展和循环经济中的地位。总结国内外生物质能源和利用的现状,阐述了我国未来生物能源和生物质利用的发展方向和目标,展望和预测了生物质能源与生物质利用的途径,并对生物质产业发展的组织形式提出建议。

海岸带滨海盐土资源发展能源植物资源的研究

文章根据我国生物质能源发展的现状,提出了充分利用我国沿海海涂非耕地资源发展能源植物的构想。收集了一些适于海涂粗放栽培的能源植物资源,系统地筛选了耐海水、高产出的糖基类能源植物菊芋与油脂类植物油葵的一些品种与品系,并分别在江苏大丰、山东莱州海涂进行了大田试验,菊芋糖年产量在16160～12102 kg/hm^2之间,油葵油脂年产量在2934 kg/hm^2左右。同时对菊芋、油葵的综合利用也进行了有益的探索。

植物中汞的研究进展

植物生态系统中汞的环境过程是生物地球化学循环过程的重要组成部分,且与整个生态系统中各物种的生存和发展密切相关。本文介绍了植物中汞生物地球化学循环的进展,包括汞对植物的生物毒性、植物中汞的来源、分布与迁移转化、植物-大气间汞的交换过程及其研究方法,以及植被在生态系统间汞循环中的重要作用,最后简要介绍今后的研究重点和热点。

提高转基因植物标记基因安全性策略的研究进展

目前,广泛使用的转基因植物抗性标记基因对环境和食品存在潜在风险。提高转基因植物标记基因安全性策略有3种:利用无争议的生物安全标记基因;剔除转基因植物中选择标记基因;利用无选择标记基因的转化系统。本文综述了这3种策略的作用原理、种类和存在的问题,并对提高转基因标记基因安全性技术途径的前景和研究方向进行了分析。

能源植物的研究进展及其发展趋势

能源危机是人类即将面临的巨大挑战,生物质能源的开发利用已成为当今国际上的一大热点。本文简要介绍了国内外能源植物的研究现状,并对如何发展我国能源植物提出了几点建议。

贵州木霉NJAU4742生物有机肥对番茄种植的影响

[目的]本文旨在研究贵州木霉生物有机肥对番茄种植的促生作用及其对土壤养分、土壤酶活性及微生物数量的影响。[方法]试验于江苏盐城大丰设施盐土大棚内进行,以‘合作903’番茄和贵州木霉NJAU4742为试验材料,共设5个处理:不施肥处理(CK)、农户习惯施肥处理(CF)、75%的农户习惯施肥量配施木霉NJAU4742生物有机肥处理(BF)、75%的农户习惯施肥量配施普通有机肥处理(OF)、75%的农户习惯施肥量配施木霉孢子悬液处理(SS)。[结果]相对于CF处理,BF处理番茄增产15%以上,且番茄果实中蛋白质、维生素C和可溶性糖含量显著提高,硝酸盐含量降低。接种木霉的BF和SS处理,根际土壤中木霉的数量显著提高,土壤中的微生物群落发生改变。BF和OF处理显著提高土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶活性。此外,土壤中速效养分含量也显著增加。[结论]减施25%的化肥同时配施功能木霉菌NJAU4742制成的生物有机肥可以通过调控土壤养分有效性、土壤酶活性和土壤微生物区系来改善盐土的可耕种性,从而提高番茄的产量和品质。