回料利用对食品工业污泥生物干化的影响

利用热风系统进行食品工业脱水污泥生物干化的污泥作为回料,在相同条件下探究不同比例回料利用对污泥生物干化效果的影响.结果表明,回料:稻草:污泥=1:1:4(质量比)时生物干化效果最好,高温期可维持72h且每日累积温度TD为30.96℃/d,单位水分去除量为287.45g/kg WM,但延长了生物干化周期,使得处理污泥负荷降低.三维荧光光谱分析表明回料利用实验组在生物干化高温期腐殖酸和富里酸类物质增多,TC由生物干化前的243.8~264.2g/kg WM下降至生物干化后的191.7~224.9g/kg WM,回料可增加TC保留量.单位水分去除所产生的CO_(2)排放量为168.7~226.9L CO_(2)/kg H_(2)O,利用回料可以提高混合物料的自由空域、增加了通风生物干化过程中的含氧量从而降低单位水分去除所产生的CO_(2)排放量.未添加回料的实验组TN在生物干化前后未出现明显变化,而回料利用条件下TN由最初的29.4~31.1g/kg WM持续升高至31.6~31.8g/kg WM,这主要是由于干化过程中水分的蒸发和有机物矿化导致的TN的浓缩效应.能量平衡分析结果表明,利用回料可有效降低翻堆和实验过程带来的热量散失,回料:稻草:污泥=1:1:4时水分蒸发所用热量数值最大但占比有所下降,占总消耗热量的78.25%.添加回料可有效提高水分去除以及碳氮保留,同时会增加生物干化后物料的腐熟程度,降低稻草调理剂用量,说明回料利用在食品工业脱水污泥热风系统生物干化中具有优化作用.

不同状态车内VOCs污染特征与呼吸暴露风险研究

为评估机动车内挥发性有机物(VOCs)的污染水平和暴露风险,文章使用预浓缩仪结合气相色谱单四极杆气质联用系统测定了不同状态车辆车内VOCs样品,分析了车内VOCs的影响因素,评估了致癌和非致癌风险。结果表明:(1)车内TVOC污染程度排序:私家车静止状态>出租车行驶状态>私家车行驶状态。(2)车内VOCs浓度随着温度、湿度的增大而增大,随着车龄、行驶里程的增大而减少,汽油车、皮革内饰的车辆车内VOCs污染更为严重。(3)出租车通勤所带来的致癌风险高于私家车通勤的风险;出租车司机的暴露风险远高于限值,男性司机的暴露风险高于女性司机。(4)出租车司机面临的危害商数值(0.27)略高于出租车通勤数值(0.26),高于私家车通勤数值(0.10)。

北京市售畜禽肉类食品中多氯联苯的污染特征及风险评价

于北京市几个大型超市/市场采集5类市售畜禽肉类样品共30份,以气相色谱-质谱联用仪测定样品中28种多氯联苯(PCBs)的含量,对PCBs的组成分布特征进行分析并评价其健康风险.结果表明,北京市售畜禽肉类样品中28种PCBs总含量为2.24—25.83 ng·g^(-1)脂重,瘦猪肉中含量最低,瘦鸡肉中含量最高.12种类二■英类PCBs含量为0.56—13.74 ng·g^(-1)脂重,毒性当量为1.94—21.33 pg TEQ·g^(-1);7种指示性PCBs含量为0.27—9.68 ng·g^(-1)脂重.肥/瘦肉类样品中的PCBs主要集中在三氯到五氯联苯,含量比例在47.7%(瘦猪肉)—84.6%(瘦鸭肉)之间.在所有PCBs单体中,PCB118的贡献率最高.城镇/农村居民对畜禽肉类食品中Dl-PCBs的日摄入量为0.003—1.09 pg TEQ·kg^(-1)·d^(-1),暴露风险较小.5种畜禽肉类食品中PCBs的致癌风险值均小于参考值,非致癌风险商均小于基准指数,致癌和非致癌风险均属于可接受水平.

热风系统对食品工业污泥生物干化的影响

通过预热+热通风模拟工业余热对食品工业脱水污泥进行联合热处理,研究其在不同热通风(30,40,50℃)条件下生物干化效果和机理.结果表明,预热基础上热通风40℃时生物干化高温期可维持62h(>45℃)且每日累积温度TD为15.77℃/d,干化周期166h后物料含水率从68.95%下降至41.28%.三维荧光光谱分析表明初始物料中有机质以酪氨酸为主,TC由生物干化前的243.6~243.8g/kg WM下降至生物干化后的182.9~191.7g/kg WM,主要以CO_(2)的形式分解最终以腐殖酸的形式稳定存在,TN在整个过程中变化不大,NH_(4)^(+)-N从0.867~0.877g/kg WM下降至0.43~0.55g/kg WM,生物干化过程中NO_(3)^(-)-N含量较低,最终含量保持在2.94~6.54mg/kg WM.能量平衡和产物燃料特性分析结果表明,预热基础上热通风至40℃时用于水分蒸发的能量利用效率最高,占总消耗热量的85.34%,得到的产物具有最佳的燃料特性指数(75.52).

养殖水环境及水产品中典型全氟和多氟烷基物质(PFAS)赋存特征及其毒性作用机理研究进展

水产品是全球最为活跃的贸易产品之一,水产品的质量对经济发展至关重要。研究表明,膳食中鱼类的摄入是PFAS(per-and polyfluoroalkyl substances)经由水产品对人类的主要暴露途径。养殖水环境及水产品中的PFAS对水产品质量及人类健康构成不可忽视的直接威胁。本文综述了典型PFAS在养殖水体及水产养殖生物中的赋存状态、生物富集效应及生理毒性特征,探讨了其对养殖生物所产生的可能性作用机理,基于健康养殖与绿色安全水产品供应需求,梳理了功能性益生菌缓解PFAS对养殖鱼类的毒性效应及其内在作用机理,并针对目前研究中存在的问题,提出未来重点研究方向,包括水产养殖过程中PFAS污染物产生风险的客观评价、功能性菌株缓解PFAS污染物对养殖生物的毒性机理的研究及水产养殖过程绿色有效的PFAS污染物防控技术的研发等,以期为水产养殖过程中PFAS污染物的科学防控提供有益参考。

淡水环境中微塑料与生物膜的相互作用及其生态效应研究进展

环境中微塑料正成为威胁全球水生态系统安全的重要新兴污染物之一,受到世界各国的高度重视。微塑料进入淡水环境中,不但表面容易形成生物膜,而且容易与水体中已存在生物膜发生接触。但目前针对淡水中微塑料与生物膜的相互作用及影响研究尚缺乏坚实基础。文章系统综述了淡水中微塑料分布状况、生物膜对微塑料迁移转化的影响、微塑料对生物膜微生物群落结构的影响,揭示了微塑料对生物膜碳氮循环等生态功能的影响与潜在作用机理。微塑料广泛分布在淡水河流湖泊中,生物膜和微塑料之间的相互作用可以显著改变微塑料的性质,进而影响微塑料在水生态系统中的环境行为和归趋。生物膜可以富集微塑料颗粒,增加微塑料沉降的速度和深度,加快微塑料的降解。环境中的微塑料,不但对生物膜起到毒害作用,导致生物膜出现生长减缓等负面影响,还会改变生物膜微生物群落结构,影响微生物酶活性和功能基因丰度等。微塑料可以通过作为生物膜的载体和碳源等途径增强生物膜碳循环功能,但也会导致生物膜因受损而减弱其介导的碳循环功能。微塑料还可以改变生物膜的生存环境、生物膜总量以及氮代谢相关的酶活性和基因丰度,进而影响生物膜氮循环功能。该文提出需在真实水生态条件下,开展生物膜对微塑料吸附、降解的动力学过程及其影响微塑料的“水-沉积物-生物体”迁移转化的内在机理、微塑料对生物膜碳氮循环功能微生物群落结构与功能的深入研究,以深入评估微塑料污染对淡水生态系统的潜在影响及风险。

集成改进AHP与XGBoost算法的食品安全风险预测模型:以大米为例

近年来,我国在食品质量安全管控方面已有较大提升,但伴随着食品产业规模的增大,检验需求量的增多,食品安全检测数据出现高维、复杂且非线性等特征,这些特征会导致定量分析数据利用率低,从而直接影响以数据为载体的风险预测模型的准确性。为提高风险预测模型的准确性,以食品安全检测数据为基础,提出了一种集成层次分析法与极端梯度提升树算法的食品安全风险预测模型,并通过食品安全限定指标对集成模型进行优化改进,从而实现更高效准确的食品安全风险评估。研究以除港澳台外的全国31个省大米危害物检测数据为例,详细阐述了模型的使用方法,检验结果表明,该风险预测模型具有较强的平稳性与较高的准确性。研究旨在为食品安全监管部门评估决策提供一定的理论依据及参考。

有机小分子/无机盐膜分离影响因素及改性

在碳达峰、碳中和的“双碳”背景下,污水处理与资源化技术必将朝着“绿色低碳化”方向发展,而有机小分子和无机盐的分离成为目前制约废水资源化利用的原因之一.膜技术可应用于有机小分子和无机盐的分离,但有机小分子/无机盐膜分离的影响因素尚未得出一致结论.本文从工业废水资源化利用背景出发,以有机小分子和无机盐膜分离为研究对象,综述了影响膜分离的主要因素,进而对能提升膜性能的策略进行介绍,同时指出膜孔径和膜表面的荷电性是影响膜分离效果的主要因素,高亲水性、荷正电型疏松纳滤膜是未来有机小分子/无机盐分离膜的主要发展方向.

初始pH调控对MEC脱硫性能的影响及其微生物作用机制

采用微生物电解池(MEC)工艺,在阳极电活性微生物的协同作用下实现硫化物的脱除,是沼气脱硫新工艺和研究热点。针对长期运行的脱硫MEC工艺,由于非特异性阳离子竞争使阳极产生的质子向阴极转移受阻,造成MEC脱硫效率低、稳定运行难,本研究采用不同初始pH调控脱硫MEC的质子平衡,通过脱硫性能、电化学性能和微生物动力学解析,阐明pH调控对MEC脱硫性能的影响和微生物作用机制。结果表明,初始pH在7~9时均可形成稳定且具有高效脱硫功能的阳极生物膜,最大电流密度相近,脱硫效率均达95%以上,COD去除率80%以上。与初始pH为8、9相比,初始pH为7时,脱硫过程pH波动最小,MEC运行稳定,S^(2-)去除最高达100%;阳极生物膜的氧化还原峰最显著,质子与电子转移速率加快;优势微生物Thiomonas与Desulfovibrio丰度更高,主要参与硫化物的氧化脱除。可见,通过脱硫MEC阳极室初始pH的调控,可有效提高MEC脱硫工艺性能和运行稳定性,为沼气微生物电化学脱硫的应用提供技术支撑。

氟喹诺酮类抗生素对淡水微藻的毒性效应研究

工农业生产及人类生活使用了大量抗生素及其衍生品,抗生素的大量使用造成严重的环境污染。该研究选取在水环境中检测频率较高、生态风险较大的氧氟沙星(OFL)、环丙沙星(CIP)以及诺氟沙星(NOR)等代表性氟喹诺酮类抗生素为研究对象,以典型原核微藻铜绿微囊藻以及真核藻类斜生栅藻作为受试生物,通过藻细胞密度、叶绿素a以及抗氧化应激水平的变化综合分析喹诺酮类抗生素对铜绿微囊藻和斜生栅藻的潜在毒性效应及作用机理。结果表明,典型氟喹诺酮类抗生素暴露会显著抑制铜绿微囊藻的生长,各抗生素处理组藻密度下降1~2个数量级,抑制率高达99.37%,同时叶绿素a浓度急剧下降直至低出检测限。氟喹诺酮类抗生素可引发藻细胞产生大量活性氧自由基(ROS),进而引起脂质过氧化。铜绿微囊藻经暴露后,超氧化物歧化酶(SOD)与对照组相比有着十分显著的升高,丙二醛(MDA)与对照组相较有着显著的降低(P≤0.01)。而氟喹诺酮类抗生素暴露对斜生栅藻则起到促进作用,藻密度随着环丙沙星浓度的升高而增加。处理组SOD的波动水平与对照组差异不显著,但处理组MDA的含量变化与对照组差异显著升高(P≤0.05),斜生栅藻虽受到一定氧化损伤,但其耐受性高于铜绿微囊藻。通过实验对比,对于不同种类的藻细胞而言,斜生栅藻对氟喹诺酮类抗生素的耐受性高于铜绿微囊藻,同种浓度下,斜生栅藻可以通过自身的调节适应环境,而铜绿微囊藻则受到抑制甚至死亡。研究对于同种单一抗生素在相同浓度下对蓝藻和绿藻等不同藻细胞的毒性效应的探究有着重要参考价值。

广西武鸣河流域非点源氮磷污染特征及源解析

分析了广西武鸣河流域不同种植作物的土壤氮磷形态特点,并使用主成分分析对河流水体和沉积物中的氮磷进行了源解析.不同种植作物土壤统计和单因素方差分析结果表明,流域周边农田土壤总氮(TN)和总磷(TP)含量范围分别为802.60~2740.42和109.01~784.59mg/kg.种植玉米土壤氨氮(NH_(4)^(+)-N)和硝酸盐氮(NO_(3)^(-)-N)显著高于其他土壤(P<0.05);甘蔗土壤NO_(3)^(-)-N显著高于其他土壤(P<0.05);种植柑橘土壤交换态磷(Ex-P)和铁/铝态结合磷(Fe/Al-P)显著高于其他土壤(P<0.05).主成分分析结果表明,武鸣河水体中TN可能主要来源于种植玉米和甘蔗土壤的养分流失.沉积物中Fe/Al-P、钙结合磷(Ca-P)和NH_(4)^(+)-N可能分别主要来源于柑橘、桉树和玉米土壤.种植玉米和甘蔗土壤的氮流失可能造成了武鸣河最主要的非点源污染问题,说明土地作物类型是影响流域非点源污染的重要因素.

白酒酒糟营养解析及其动物饲料化应用研究进展

为促进酒糟饲料化的生产应用,本文在解析酒糟基本成分和营养价值的基础上,对酒糟的饲料化利用方式、酒糟饲料在动物养殖中的应用进展及酒糟饲料化利用存在的问题与挑战进行论述,得出结论如下:相比于干燥、混合青贮的饲料化利用方式,微生物发酵酒糟饲料是当前研究的重点方向,对动物的饲喂效果更好;发酵酒糟尚未得到大规模应用,其长期饲喂动物的应用效果缺乏系统深入比较,且大规模生产应用应解决其发酵加工技术成熟度、成本控制与效果稳定性等难题。

NH_(3)和H_(2)S降解功能菌的分离鉴定及降解特性研究

为了减少厨余垃圾堆放时恶臭气体的排放,本研究利用富集驯化、定性初筛和定量复筛法从厨余垃圾中分离筛选到2株对NH3和H2S均具有高效降解作用的菌株CN5和CS2。通过16S rDNA序列分析,分别鉴定为肠球菌属(Enterococcuss sp.)和假单胞菌属(Pseudomonas sp.)。通过单因素实验,确定两株菌的最佳除臭条件为:培养温度为35℃、pH为7、碳氮比25∶1、碳源为蔗糖、氮源为氯化铵,对NH_(3)和H_(2)S的降解率均能达到85%左右。菌株CN5和CS2在2∶3的混合状态下生长状况最好,p H值稳定,OD_(600)最大值为1.342。通过氨氮含量和硫酸盐含量测定实验发现,最终氨氮含量为50.5 mg/L,菌剂对氨氮降解率为85.3%;硫酸盐含量为302.7 mg/L,菌剂对硫酸盐生成率为89.2%。结果表明,从厨余垃圾中筛选得到的2株菌对NH_(3)和H_(2)S具有良好的降解能力,且两菌株相互之间具有协同作用。

NH_(3)和H_(2)S除臭菌剂的制备及其对厨余垃圾堆肥除臭效果和机理探究

为了缓解厨余垃圾因降解或腐烂产生的恶臭气体所造成的污染,本研究分别从污泥和厨余堆肥中分离筛选出8株对NH3和H2S具有除臭效果的菌株,混合制备成复合微生物除臭菌剂,研究其除臭效果、堆肥过程中的理化性质和微生物群落的变化。由响应面分析得出菌剂对于NH_(4)^(+)-N降解率的最佳条件为温度27℃、pH 6.21、接种量14%时,NH_(4)+^(-)N的降解率为92.55%;菌剂生成SO_(4)^(2-)的最佳条件是温度29℃、pH 6.61和接种量5%时,SO_(4)^(2-)的最大生成量为173.57 mg/L。厨余垃圾堆肥添加菌剂后NH_(3)的去除率为55.32%,H_(2)S的去除率为61.72%,同时含水率、C/N、pH均有降低,加速了堆体温度的上升,延长了高温持续时间。菌剂的添加有利于微生物群落结构的改变,增加了去除NH_(3)和H_(2)S的微生物丰度,加快了对NH_(3)和H_(2)S的代谢转化过程,抑制了NH_(3)和H_(2)S的释放,对于厨余垃圾恶臭气体的控制有着良好的应用潜力。

厨余垃圾厌氧消化与微生物电解池耦合产甲烷全生命周期评价

厌氧消化(AD)是厨余垃圾清洁能源化的主流工艺,通过构建AD与微生物电解池(MEC)耦合工艺(AD-MEC),基于全生命周期评价(LCA)对比AD与AD-MEC耦合工艺处理厨余垃圾产甲烷的环境影响,解析各功能单元的环境影响贡献,并提出优化方案。结果表明,与传统AD工艺相比,新型AD-MEC耦合工艺在富营养化、气候变化、水资源消耗、酸化和初级能源消耗的环境影响潜值均低于AD工艺,削减比例分别为70.28%、39.53%、92.29%、49.68%和41.2%。贡献源解析发现,AD-MEC耦合工艺的预处理和污水处理单元为环境影响的主要贡献源,MEC和AD单元影响较小。基于此,对AD-MEC耦合工艺进行优化,将废水处理单元的出水回用至预处理单元,水资源消耗的环境影响潜值进一步削减61.48%。可见,采用AD-MEC耦合工艺进行厨余垃圾厌氧产沼,通过沼液的深度利用、沼气净化提质和废水回用,可有效减少厨余垃圾处理工艺对环境的影响和资源消耗,具有显著的经济效益和生态环境价值。

柠檬酸污泥热碱预处理厌氧发酵产酸研究

文章对食品发酵工业产生的柠檬酸废水剩余污泥进行热碱预处理后,同时采用批次与半连续运行方式进行污泥厌氧发酵实验,分析了污泥发酵液中挥发性脂肪酸(VFAs)、有机质、荧光组分、氮磷,以及污泥中的有机物含量、脱水性能和微生物群落的变化。响应面优化结果确定了柠檬酸污泥热碱处理的最佳条件为62℃,pH=10.6,处理1 h。热碱预处理使溶解性化学需氧量、溶解性总有机碳和蛋白质(PN)、多糖(PS)等浓度分别提高4.75倍、2.94倍、12.67倍、15.49倍,加快了厌氧发酵中VFAs的产生,其中前3 d总VFAs浓度上升速度最快,浓度为(6194.96±411.91)mg/L(以COD计);为保证VFAs底物充足,半连续组调整污泥发酵时间为3 d,物料更换率为1/3(SRT=9 d),虽然VFAs相比批次组有所降低,但仍呈上升趋势且乙酸浓度仍占VFAs的50%左右。荧光分析结果表明色氨酸类蛋白质、腐殖酸类物质、富里酸类物质为主要荧光物质。热碱预处理会使总磷提高2.23倍,但随着产酸的进行会不断降低,而NH_(3)-N随PN降解不断升高后基本保持不变。污泥的脱水性能将直接影响VFAs产量,而发酵后污泥过滤性能、脱水性能降低。批次和半连续厌氧发酵过程中污泥中的优势菌Firmicutes(厚壁菌门)相对丰度分别升高39.50%和48.88%。

菌-藻协同净化沼液及其共生机制研究进展

通过总结菌藻共生技术在促进废水中营养物质和重金属的去除、微藻生物质的积累和收获等方面的优势,进一步从群体感应信号和基因转移等几个方面探讨了菌与藻的互作共生机制,并对菌藻共生技术在沼液净化中的应用前景进行了展望。

厨余垃圾厌氧发酵失稳调控及微生物群落分析

针对厨余垃圾厌氧发酵过程中容易积累丙酸和丁酸导致反应体系酸化失稳的问题,驯化了富集耐丙酸和耐丁酸厌氧发酵菌群的接种菌泥,探究利用其对厨余垃圾干式厌氧发酵酸化失稳体系进行调控后对甲烷产量和微生物群落的影响.酸化失稳厌氧体系中添加耐丙酸菌泥调控后,与空白对照组相比反应体系中丙酸浓度削减6900.81mg/L,累积甲烷产量提升了259%;添加耐丁酸菌泥调控后,反应体系中丁酸浓度削减5371.56mg/L,累积甲烷产量提高了210%.微生物多样性分析表明,利用耐丙酸和耐丁酸菌群调控后,细菌种群丰富度明显提高.细菌属水平分析表明,投加耐丙酸驯化菌群后有利于Sporanaerobacter和Proteiniphilum等挥发性脂肪酸降解菌相对丰度增加;投加耐丁酸驯化菌群后,与乙酸型产甲烷菌有协同作用的Sporanaerobacter相对丰度有所增长.古菌属水平分析表明耐丙酸和丁酸菌调控后,氢型产甲烷菌Methanobacterium和乙酸型产甲烷菌Methanosaeta的相对丰度明显提高.

米曲霉发酵厨余垃圾制备富酶产物的研究

为了探讨利用微生物发酵厨余垃圾产酶的最佳条件,实现厨余垃圾高值资源化,选取米曲霉为试验菌种,基于米曲霉BNCC142787(简称“米曲霉B”)、米曲霉CGMCC3.4427(简称“米曲霉C”)的生长特性解析,研究不同培养方式(静置、振荡)和培养温度(30、35、40℃)对米曲霉好氧发酵厨余垃圾产酶性能的影响.结果表明:米曲霉B和米曲霉C分别在30℃和40℃、pH为6的培养条件下生长最佳;与静置培养相比,振荡培养可显著提高米曲霉菌丝体的形成和生长速率,促进淀粉酶和蛋白酶分泌.米曲霉B在40℃下厨余垃圾好氧发酵48 h时蛋白酶活性最高,为66.64 U/g;在30℃下好氧发酵48 h时,其淀粉酶活性最佳,为129.44 U/g.米曲霉C在40℃下、厨余垃圾好氧发酵96 h时蛋白质酶和淀粉酶活性均达到最高,分别为64.02和131.11 U/g.研究显示,米曲霉B和米曲霉C产生蛋白酶与淀粉酶的能力相当,但米曲霉B生长速率快,所需发酵时间短,可在温和的条件下实现产酶,因此采用米曲霉B在40℃、好氧发酵48 h条件下进行酶源制备,可充分利用厨余垃圾中的营养物质获得富含淀粉酶和蛋白酶的产物,具有显著的应用潜力.

米曲霉协同抗酸化菌剂制备餐厨垃圾氨基酸液态肥

餐厨垃圾全量资源化过程中大分子物质与易降解有机质的同步转化,是制备高品质液态肥的关键.本文采用自主筛选的抗酸化菌剂和米曲霉协同制备富含氨基酸的液态肥,通过温度、初始pH、菌剂接种量等工艺条件优化,解析大分子物质(有机质、蛋白质、淀粉等)的降解转化特性,阐明微生物群落演替规律.结果表明:抗酸化菌剂与米曲霉的协同作用可促进餐厨垃圾中大分子物质的有效降解转化,当温度为38℃、初始pH为6.5、接种量为1%时,好氧发酵6 d后产物中游离氨基酸浓度显著提高,达到4.09 g/L.极差分析发现,对产物中游离氨基酸浓度影响的显著性由高到低依次为接种量、温度和初始pH.微生物群落演替规律分析表明,Bacillus和Aspergillus是发酵过程中的优势微生物,与游离氨基酸浓度具有较强的相关性;Agaricales、Cladosporium、Vibrio在淀粉的降解、溶解性碳水化合物的赋存中起到重要作用.研究显示,米曲霉协同抗酸化菌剂好氧发酵餐厨垃圾可实现易降解有机质与大分子物质的同步转化,提高产物游离氨基酸含量,为餐厨垃圾高值化利用提供技术支撑.