自组装膜进样质谱系统及其在砂质沉积物异化硝酸盐还原研究中的应用

沉积物中的异化硝酸盐还原过程对于海洋氮循环起着至关重要的作用。基于15N标记的培养技术是目前测定沉积物异化硝酸盐还原的主要手段。准确快速测定15N标记的产物(29N2、 30N2)是量化异化硝酸盐还原各个过程速率的关键。本研究自行组装膜进样质谱系统用于29N2和30N2的测定,对其测量条件进行了优化。结果表明,进样蠕动泵进样流速0.80 mL/min,进样时间3~3.5 min,恒温槽温度20~25℃,同时铜还原炉温度在300~600℃的条件下,^29N2/^28N2和^30N2/^28N2的测试精密度分别可以控制在0.1%和1%以内,比较适合29N2和30N2的测定。利用自组装的膜进样质谱系统结合15N标记的培养技术研究了青岛石老人沙滩沉积物中的异化硝酸盐还原过程。石老人沙滩沉积物不存在将硝酸盐完全还原为氮气好氧的反硝化。厌氧铵氧化、厌氧反硝化和异化硝酸盐还原为铵(Dissimilatory Nitrate Reduction to Ammonium,DNRA)的潜在速率(以湿沉积物N计)分别为(0.05±0.01) nmol/(cm^3·h),(2.32±0.21) nmol/(cm^3·h)和(1.02±0.15) nmol/(cm^3·h)。厌氧反硝化是硝酸盐异化还原主要的贡献者,其比例接近70%,其次是DNRA,比例可达30%,而厌氧铵氧化的贡献最低,仅为1%。在N2产生过程中,主要贡献者是反硝化,厌氧铵氧化的贡献仅为2%。

乳清蛋白-鼠李糖脂混合生物乳化剂的性能研究

制备了不同比例组合的乳清蛋白和鼠李糖脂混合体系,对其乳化性质(0#柴油为底物烃)进行了研究。结果表明:同等质量浓度下,混合物表现出比单独乳清蛋白和鼠李糖脂更好的乳化活性,说明二者有很好的乳化协同作用,鼠李糖脂组分的增加还可以有效降低乳状液的平均粒径。研究了不同环境条件下混合体系的乳化活性,结果显示混合物在中性及碱性条件下拥有显著提高的乳化活性;乳清蛋白和鼠李糖脂质量比为2∶1和1∶1的混合物在1.5%和2.5%的氯化钠含量下也表现出显著提高的乳化活性;同时混合物对3种不同的底物烃均能有效乳化。对Zeta电位和界面性质进行了研究,发现相比于单一组分,混合物胶束粒子的负Zeta电势减弱,而少量鼠李糖脂的加入即可显著提高混合物的界面活性以及润湿性。

油田含聚丙烯酰胺污水生物转化及能源化与资源化

目前油田面临含水解聚丙烯酰胺(HPAM)污染物亟待处置的现状,低成本、环境友好型的生物降解转化技术已成为处理典型有机污染物HPAM的主力技术。生物处理系统不仅是污染物衰减的终端,而且是污染物向生物能源和资源转化的关键场所。近年来,生物法处置含HPAM污水的发展趋势正从“提高去除效能-挖掘降解机制”逐渐过渡到“回收能量-增值资源-净化环境”三位一体的新方向。因此,围绕石油开发过程中产生的典型有机污染物HPAM,以国家对资源和能源的需求为契机,重点综述了HPAM生物降解菌群、转化途径、动力学与热力学、技术现场实施,以及HPAM降解转化为氢气(H_(2))、甲烷(CH_(4))和聚羟基脂肪酸酯(PHA)的潜力。相关研究成果提升了从含HPAM污水生物降解转化中回收生物能源和资源的理解程度,并为工业规模实践中实现生物资源回收提供了指导,对油田环境保护与资源回收具有重要的现实意义和应用价值。

不同结构铝氧化物对磷的吸附特征

磷是影响藻类生长的重要营养元素,它在沉积物界面上的吸附是海洋环境中磷循环的重要环节,金属氧化物是吸附磷沉积物的重要活性组分之一。采用批量实验法研究不同结构的氧化铝对无机磷的吸附特征,分别使用二段一级动力学方程和Freundlich等方程对其动力学曲线和平衡吸附等温线进行定量描述,并对介质盐度、温度等影响因素进行研究。结果发现,无定型氧化铝结晶弱且比表面积大,该特点使其吸附容量大于γ-Al2O3,结合表面酸碱滴定的结果,可知吸附也与铝氧化物的表面酸碱性质相关。分析影响因素可知,与NaNO3介质相比,氧化铝吸附海水中的磷受到阻滞,且随着介质离子强度增大,吸附量均呈现降低趋势;pH显著影响磷的吸附量,在pH=5左右,两种氧化铝表面对磷酸根的吸附达到最大值;温度升高,有利于吸附的进行,该吸附为吸热、自发、熵增加的过程,两种结构氧化铝的吸附热力学参数无显著差异。

黄河2017特枯年入海有机碳的输运特征

河流是连接陆地和海洋两大碳库的重要通道,正确认识不同水文条件下河流碳输运规律是全球碳循环研究的重要方面。本文于2017年每月在黄河利津浮桥采集水样和颗粒物样品,通过分析溶解有机碳(Dissolved organic carbon, DOC)、颗粒有机碳(Particulate organic carbon, POC)及其稳定同位素(δ13C-POC),结合流量、悬浮颗粒物(Suspended particulate matter, SPM)、温度、pH和溶解氧(Dissolved oxygen, DO)等水文参数讨论了黄河在此特枯年入海有机碳的季节变化规律及其影响因素,并对有机碳的入海通量进行了估算。结果表明,2017年利津的流量和SPM含量明显低于以往年份,年均分别为(262±144) m3/s和(126.8±79.9) mg/L。DOC的年均浓度为(3.06±0.95) mg/L,夏季最高,其它季节变化不显著。POC(%)(1%代表0.01 g/gdw (g dry sediment))的年平均值为(2.12±1.85)%,夏秋季节较高,高值出现在7、8和9月份。POC浓度的年平均值为(2.23±1.43) mg/L。颗粒物的δ13C和C/N范围分别为-26.9‰^-25.1‰和3.2~12.5,表明2017年利津POC可能主要来源于黄河流域土壤和淡水浮游植物。2017年DOC和POC的入海通量(以C计)分别为2.8×1010和1.3×1011 g,两者均表现为夏秋季节较高。年入海有机碳通量之比,即DOC/POC(g/a/g/a)为0.22,这一数值高于以往年份,说明2017年黄河入海的有机碳中溶解态有机碳所占比例有增大趋势。在人类活动和气候变化的双重影响下,黄河水沙通量持续降低,近些年来甚至达到特枯状态,其对黄河碳输运及河口、边缘海生物地球化学的深远影响需要引起高度重视和关注。

长江口及邻近海域异戊二烯的浓度变化及海-气通量研究

于2014年2月(枯水季)和7月(丰水季)对长江口及其邻近海域海水中异戊二烯的浓度分布、季节变化及影响因素进行了研究,并计算了其海-气释放通量.分析结果表明:枯水季和丰水季表层海水中异戊二烯平均浓度(范围)分别为(6.28±2.33)((2.96~13.68))和(57.01±80.60)((6.82~432.6))pmol·L^-1,季节变化明显,但两个季节浓度高值均出现在长江口东侧及浙江东南部海域.丰水季异戊二烯在不同盐度梯度的浓度分布表明,海水中异戊二烯主要来源于浮游植物的原位生产,而不是直接由陆源输入.相关性分析中,仅发现枯水季温度与异戊二烯浓度存在一定的相关性.此外,枯水季和丰水季异戊二烯海-气通量平均值(范围)分别为(3.82±5.29)(0.07~27.18)和(12.29±16.61)(0.08~61.14)nmol·m^-2·d^-1,表明长江口海域是大气中异戊二烯的源.

河水溶解无机营养盐样品保存与过滤方式对其测定的影响:以黄河水为例

对营养盐样品的及时预处理及恰当的保存是保证数据真实可靠的前提条件。本文以高浊度的黄河为例,探究了硅酸盐样品冷冻保存与加氯化汞常温保存两种方法之间的区别,结果表明两种方法不存在显著性差异。通过对比现场过滤冷冻保存于9 mL真空涤纶树脂(PET)管与延迟过滤冷冻保存于125 mL高密度聚乙烯(HDPE)瓶中两种营养盐样品预处理方法,探讨了延迟过滤时间对营养盐测定的影响,发现亚硝酸盐、硝酸盐、磷酸盐未受到过滤时间延长的影响,铵盐因过滤时间延长受到悬浮颗粒物和浮游植物的影响而结果偏低11%~46%,硅酸盐存在差异可能是由储存容器和体积的不同引起,而非过滤时间延长导致。