NaCl盐度对A2/O工艺去除废水污染物和系统微生物的影响

为了提高含盐废水的有机物去除率和脱氮效率,考察NaCl盐度对A~2/O工艺污染物去除和微生物群落的影响,采用高通量测序技术分析了厌氧区、缺氧区和好氧区的微生物群落结构,结合有机物去除和脱氮效率的变化探讨不同盐度下A~2/O工艺优势种群的演替规律,以期揭示含盐废水生物脱氮机理。结果表明:1)随着NaCl盐度的增大,A~2/O工艺污染物去除率下降,当盐度由0增大至40 g/L时,A~2/O反应器厌氧、缺氧和好氧区域COD去除率分别由52%、80%和56%下降至30%、50%和40%;厌氧区和好氧区NH4+-N去除率分别由33%和61%下降至11%和39%;缺氧区NO3--N去除率由63%下降至47%。2)与无NaCl废水相比,加入NaCl后,微生物的多样性降低;高盐度(40 g/L)与低盐度(0、10 g/L)处理的微生物群落结构差异较大;缺氧区陶氏菌属和副球菌属、好氧区梭菌属和硝化螺旋菌相对丰度的降低是导致A~2/O工艺脱氮效率下降的主要原因;厚壁菌门中的部分菌属(如Lactobacillus、Streptococcus、Tepidibacterium、Veillonella、Lachnoclostridium、Zoogloea)相对丰度增大,具有较强的耐盐性;随着盐度的增大,与脱氮相关的微生物(如变形菌门、拟杆菌门、厚壁菌门等)一直是A~2/O工艺厌氧区、缺氧区和好氧区的优势菌门,保证了不同盐度下A~2/O工艺始终具有一定的脱氮效能。     

Anammox反应器的启动及其菌群演变的研究

为了研究工艺条件对反应器内微生物多样性的影响,该论文采用城市污水处理厂活性污泥接种,通过培育硝化污泥,进行了启动厌氧氨氧化(Anammox)反应器的试验,并对启动过程中细菌的多样性变化作了跟踪研究。研究结果表明,以好氧活性污泥作为接种物,可成功地培育硝化生物膜;通过反应器运行条件的控制,硝化生物膜可从进行好氧氨氧化反应过渡到进行厌氧氨氧化反应。在此过程中,异养型细菌的数量大幅度下降,硝化细菌、反硝化细菌和厌氧氨氧化细菌的数量增大,推测它们都与厌氧氨氧化作用有关。运用PCR-DGGE技术证明,随着反应器运行时间的延长,菌群发生明显变化并呈现简化趋势。     

中试膜生物反应器中猪场沼液部分亚硝化快速启动试验

膜生物反应器(Membrane Bioreactor,MBR)具有出水水质好、污泥龄(Solid RetentionTime,SRT)长等优势,该研究在中试MBR中开展猪场沼液部分亚硝化工艺研究,为部分亚硝化-厌氧氨氧化工艺在实际工程上的示范应用提供技术参数。结果表明,常温状态下控制反应器内溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)在0.2～0.5 mg/L,p H值8.0±2.0条件下,成功启动并稳定运行部分亚硝化工艺,亚硝酸盐氮积累率保持稳定,最高达到87.95%,出水的亚硝酸盐氮和氨氮浓度比值稳定在1.1∶1,达到进行厌氧氨氧化反应的基质需求。部分亚硝化过程中,氨氧化细菌活性明显的提高且维持在(0.4±0.02)g/(g·d)。反应器内微生物多样性增加,菌群结构发生明显变化,优势菌门由Chloroflexi(绿弯菌门)、Firmicutes(厚壁菌门)变为Proteobacteria(变形菌门),Nitrosomonas(亚硝化单胞菌)成为反应器内的优势菌属。     

菌剂挂膜3D-RBC联合BCO工艺处理养猪沼液废水

针对养猪沼液废水寡营养、高氨氮的水质特征，该研究采用耐高氨氮、适应贫营养生长的异养硝化-好氧反硝化（Heterotrophic Nitrification-Aerobic Denitrification，以下简称HN-AD）菌挂膜启动三维结构生物转盘+生物接触氧化反应器（3D-RBC+BCO）组合工艺对沼液进行处理。该文研究了3D-RBC+BCO组合工艺在真实沼液条件下的启动过程及污染物去除效果，重点考察了溶解氧（Dissolved Oxygen，DO）浓度和C/N比2个关键因素对组合工艺污染物去除效果的影响。同时，借助高通量测序技术对DO和C/N比优化过程中微生物群落结构的变化规律进行解析。结果表明：在真实沼液条件下，采用HN-AD菌剂挂膜启动方法，仅用12和18 d就分别完成3D-RBC和BCO反应器的挂膜启动，同时组合工艺对COD、NH4+-N和TN的去除率分别稳定在94.8%、95.7%和80.1%，出水优于城镇污水厂排放一级B标准。在对3D-RBC反应器DO和C/N比的优化过程中，增设底曝后COD、NH4+-N和TN等指标的去除率分别降低了25.4%、15.4%和15.5%。高通量测序结果显示，增加底曝后3D-RBC盘片生物膜中微生物菌属的数量小幅下降，但HN-AD优势菌属的种类与丰度显著降低，导致脱氮效率下降；贫营养型Acinetobacter、Pseudomonas菌属是3D-RBC可以对真实沼液高效脱氮的关键，提高C/N比会显著降低其丰度，进而影响脱氮效果。     

Na+和K+共存对A2/O工艺脱氮除磷效果及污泥性质的影响

为了揭示多种金属离子共存的含盐废水生物处理系统污染物的去除机制和污泥特性,考察Na~+、K~+共存对A~2/O工艺污染物去除率、污泥性质和微生物群落的影响,采用高通量测序技术分析了厌氧区、缺氧区和好氧区的微生物群落结构,结合脱氮除磷效果和污泥性质的变化,探讨不同Na~+/K~+摩尔比下A~2/O工艺优势种群的演替规律,以期从微生物角度明确Na~+、K~+共存对含盐废水污染物去除率的影响。结果表明:当进水Na~+/K~+摩尔比分别为2、1和0.5时,A~2/O工艺的COD去除率分别为80%、84%和86%,TN去除率分别为73%、77%和80%,K~+浓度的提高缓解了Na~+对COD和TN去除率的抑制作用;厌氧区释磷率分别为70%、73%和74%,缺氧区吸磷率分别为53%、55%和58%,好氧区吸磷率分别为70%、72%和75%。随着进水Na~+/K~+摩尔比的降低,厌氧区、缺氧区和好氧区微生物群落的丰富度和多样性降低,微生物群落差异显著,变形菌门的相对丰度均升高约30%,拟杆菌门和绿弯菌门相对丰度逐渐降低。陶氏菌属和固氮弧菌属作为优势菌属,其相对丰度逐渐增大,有利于氮磷污染物的去除。通过增加K~+的浓度有利于提高氮、磷去除率,增强污泥的生物絮凝性和反硝化聚磷菌的活性。     

蚯蚓原位堆肥与不同比例生物炭对基质理化性质及番茄品质的作用研究

设施园艺生产中传统基质品类繁多,养分组成复杂,而生物炭与蚯蚓原位堆肥养分充足,更易大范围投入标准化生产。据此,本研究以番茄品种粉得力为试材,设置蚯蚓原位堆肥（CK）、蚯蚓原位堆肥+1%生物炭（C1）、蚯蚓原位堆肥+2%生物炭（C2）、蚯蚓原位堆肥+3%生物炭（C3）、蚯蚓原位堆肥+5%生物炭（C4）、蚯蚓原位堆肥+10%生物炭（C5）共6个处理,探究不同比例生物炭对蚯蚓原位堆肥理化和微生物特性、番茄品质和产量的影响。结果表明,生物炭的施用整体显著提高了蚯蚓原位堆肥的养分含量和酶活性。生物炭对真菌群落多样性无显著影响,而显著提高了细菌群落多样性（P<0.05）。在细菌群落中,放线菌门（Actinobacteria）、变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和厚壁菌门（Firmicutes）为优势菌门。生物炭提高了绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度,降低了变形菌门（Proteobacteria）和厚壁菌门（Firmicutes）的相对丰度。在真菌群落中,较大的优势菌门为子囊菌门（Ascomycota）、被孢霉菌门（Mortierellom...     

原料差异对厌氧消化微生物群落的影响

以餐厨垃圾、果蔬垃圾、麦秸3种不同原料分别进行厌氧消化,研究了各反应器在最佳运行条件下的消化特性和微生物群落组成。结果表明：VS产气率由高到低依次为餐厨垃圾（756.4mL·g-1VS-1）、麦秸（696.5mL·g-1VS-1）和果蔬垃圾（433.5mL·g-1VS-1）,甲烷含量在51.5%～55.1%之间,利用PCR-DGGE技术系统地分析了不同原料消化系统内细菌和古菌的群落结构构成及差异。结果表明,虽然3组样品中细菌和古菌的群落存在相同的优势微生物,但其数量和群落结构差异也较为明显,细菌中以拟杆菌（Bacteroidetes）以及古菌中甲烷鬃菌属（Methanosaeta）和甲烷螺菌属（Methanospirillum）均为样品共有的优势微生物。     

间隙灌溉和控释肥施用对稻田土壤产甲烷微生物的影响

间隙灌溉和控释肥施用影响稻田CH_4的产生和排放,然而其微生物机理尚不清楚。本研究通过采集稻季田间原位试验新鲜土样,采用核酸定量技术(qPCR)和末端限制性片段长度多态性(T-RFLP)技术,研究间隙灌溉和控释肥施用对稻田土壤产甲烷微生物群落丰度和结构的影响。结果表明,稻季CH_4排放量与古菌、产甲烷菌(mcr A基因)和甲烷氧化菌(pmo A基因)数量均呈极显著正相关关系(P0.01),而与细菌数量无显著相关性。间隙灌溉显著影响产甲烷菌和甲烷氧化菌数量的季节变化,其中烤田抑制产甲烷菌生长,而对甲烷氧化菌数量没有显著影响。与尿素相比,施用控释肥增加了稻田土壤细菌、古菌和产甲烷菌数量,降低了甲烷氧化菌数量。土壤古菌群落的优势T-RFs片段为184bp和391bp,其中184bp片段的相对丰度随着间隙灌溉的进行由45%~55%降低到23%~30%;而391bp片段则相反,其相对丰度由12%~18%增加到23%~26%。典型相关性分析(CCA)表明间隙灌溉显著影响土壤古菌群落结构(P0.001),而控释肥施用对土壤古菌群落结构没有明显影响。     

生物反应器电子受体反硝化聚磷PAOs-GAOs竞争及N2O释放特性

利用厌氧-缺氧-好氧序批式生物反应器（Anaerobic/Anoxic/Oxic-Sequencing Batch Reactor, An/A/O-SBR），以乙酸钠为电子供体，NO3-/NO2-为电子受体，控制反硝化电子受体电子需求为90 mmol/L，经长时间驯化，考察了不同电子受体驯化SBR反硝化除磷及N2O释放特性，并利用化学计量法确定了聚磷菌（Phosphorus Accumulating Organisms, PAOs）和聚糖菌（Glycogen Accumulating Organisms, GAOs）间竞争关系。结果表明，NO3-还原过程中，SBR系统总氮（Total Nitrogen, TN）和总磷（Total Phosphorus, TP）去除率均达95%以上，平均N2O产率为2.4%，PAOs转化碳源（CODin）和反硝化脱氮比例分别为62.0%和76.2%。NO2-增加，厌氧段糖原（Gly）酵解性能增强，Gly消耗与碳源转化比例（ΔGly/CODin）由0.67增至0.80，PAOs活性受抑制，聚磷（Poly-P）合成减少，GAOs竞争优势增强。NO2--N为30 mg/L，SBR内TP去除率降至50.5%，平均N2O产率达9.9%，PAOs转化碳源和脱氮比例分别降至36.0%和50.6%。PAOs-GAOs共生体系内，GAOs反硝化脱氮过程，削弱了高NO2-对PAOs反硝化除磷的抑制，缺氧阶段NO2-/HNO2积累耦合GAOs反硝化脱氮比例增加，导致高NO2-下TP去除率下降和N2O产率增加。     

肥力提升措施对林地红壤生物结皮层微生物群落结构的影响

微生物在土壤生物结皮形成中起重要作用,但是目前对于南方红壤生物结皮层中微生物群落的研究鲜少涉及,尤其是在林地改良措施下红壤结皮层中微生物群落结构的变化尚不清楚。本研究以中亚热带典型第四纪红黏土严重侵蚀湿地松裸露林地为对照,添加有机肥、生物炭和石灰+微生物肥料为肥力提升措施,采用Illumina MiSeq高通量测序技术研究不同肥力提升措施对红壤生物结皮层细菌和真菌群落结构的影响。结果表明：该林地土壤生物结皮层共检测出21个细菌门和7个真菌门,优势细菌门为酸杆菌门（Acidobacteria）(27.39%)、变形菌门（Proteobacteria）(25.90%)、放线菌门（Actinobacteria）(16.68%)和绿弯菌门（Chloroflexi）(12.26%);优势真菌门为担子菌门（61.19%）和子囊菌门（29.48%）;肥力提升措施对细菌和真菌多样性无显著影响,却显著改变了其群落结构,作用大小依次为有机肥处理、生物炭处理、石灰+微生物肥料处理,且对细菌群落结构的影响高于真菌;三种措施均明显提高了变形菌门（Proteobacteria）细菌的相对丰度,降低了绿弯菌门（Ch...     

大豆油和地沟油制备生物柴油生命周期评价

该研究应用生命周期评价方法，以大豆油和地沟油分别制备1 t生物柴油为研究对象，计算生物柴油全生命周期过程中的能源消耗和周期排放，结果表明：以大豆油为原料制备生物柴油全生命周期总能耗约为地沟油的2.65倍，且以地沟油为原料制备生物柴油过程中CO2、SO2、NOx、CO和粉尘各项排放与大豆油为原料时相比分别降低了82.92%、45.68%、94.91%、53.40%和90.61%。通过对制备生物柴油生命周期排放的废气和废物对环境造成的影响进行量化分析，结果表明以大豆油为原料时生命周期环境影响潜值约为地沟油的11.70倍，其数值分别为8.42和0.72，大豆油制备生物柴油过程中对环境的影响主要是全球性的变暖，地沟油制备生物柴油过程中对环境的影响主要是地区性的酸化。     

不同原料制备生物柴油生命周期能耗和排放评价

建立了大豆、油菜籽、光皮树和麻疯树4种原料制生物柴油生命周期能源消耗和排放评价模型，并对其进行了生命周期能源消耗和排放评价。结果表明：与石化柴油比较，大豆和油菜籽制生物柴油生命周期整体能源消耗与石化柴油基本相当；光皮树和麻疯树制生物柴油的生命周期整体能源消耗比石化柴油低约10%；所有原料制生物柴油生命周期化石能源消耗显著降低，生命周期HC、CO、PM₁₀、SOx和CO₂排放降低，NOx排放升高。     

生物柴油对能源和环境影响分析

生物柴油是从植物或动物脂肪酸通过酯化反应而得到,由于生物柴油无毒,可生物降解和可以再生,因此受到越来越多人的关注。生物柴油的性质和普通柴油非常相似,它能直接被用到发动机上而不需要改动发动机的结构。该文基于美国能源部对生物柴油的统计数据,利用生命循环分析法,对生物柴油从生产到消耗的生命循环中的能量消耗和产出、循环中的排放以及生物柴油汽车尾气排放等方面进行了分析。生命循环开始于普通柴油或生物柴油生产的原料提取,结束于成品油在发动机上的使用。只有分析生命循环中的所有过程,才能确定它对自然环境总量的影响。例如研究温室效应就要对整个生命循环中CO₂的排放进行分析。该文利用生命循环分析法分析了在生产生物柴油或柴油生命循环过程中的能量平衡、温室气体排放及对气体和固体污染物排放,提供了生物柴油生产过程和在发动机上使用的详细数据。分析结果表明∶生物柴油循环的石化能效比大大提高,大约是柴油的4倍;生物柴油循环中CO₂排放大大降低,大约降低了78.4%;发动机排气管有害物质的排放中,除NO_x排放增加8.89%外,CO、HC、PM等有害物质的排放大大降低（分别降低了46%、37%和68%）。     

麻疯树生物柴油发展适宜性、能量生产潜力与环境影响评估

为对西南5省麻疯树生物柴油产业的发展提供依据,该文对西南5省适宜麻疯树种植的宜能边际土地资源潜力、适宜性等级等进行研究,并对该区发展麻疯树生物柴油的能量生产、温室气体减排潜力进行分析。利用多因子综合分析法对麻疯树适宜种植的边际土地资源进行识别及适宜性评价,获得麻疯树适宜种植的边际土地资源空间分布、适宜性等级和总量;利用生命周期分析法,对不同适宜性等级的边际土地资源生产麻疯树生物柴油的生命周期净能量、温室气体减排能力进行研究;利用上述研究结果,对生命周期模型进行扩展,获得西南5省规模化种植麻疯树的总净能量生产能力、温室气体减排潜力。研究结果表明,西南5省适宜与较适宜麻疯树发展的土地资源分别为199.45和557.28万hm2;如果这些土地资源全部被利用,则该区麻疯树生物柴油净能量年最大总生产潜力为15099.194万GJ,总温室气体年减排潜力为1591.655万t。该文研究结果可为制定生物能源产业政策提供参考。     

太湖地区高产水稻生命周期评价

以太湖地区高产水稻典型管理措施为例,应用生命周期评价方法,以生产1t水稻为评价的功能单元,把水稻生命周期划分为原料阶段、农资阶段和种植阶段进行清单分析与影响评价,考虑了能源消耗、水资源消耗、温室效应、环境酸化和富营养化5种环境影响类型。结果表明,太湖地区高产水稻生命周期环境影响潜力大小依次是水资源消耗、富营养化、温室效应、环境酸化和能源消耗,环境影响指数分别为1．45、0．54、O．52、0．32和0．05,环境影响综合指数为0．54。降低稻田水肥投入,提高水分和养分生产效率是控制太湖地区水稻生产体系生命周期环境影响的关键,它在直接减少种植环节资源消耗与污染排放的同时,也间接减轻了上游生产环节的环境影响,从而减缓生命周期的环境影响。     

运用生命周期评价方法评估奶牛养殖系统温室气体排放量

准确评估奶牛养殖系统温室气体排放量是寻求有效减排措施和引导奶牛养殖业低碳发展的基础。该文应用生命周期评价方法,结合中国奶牛养殖业现状,建立了奶牛养殖系统温室气体排放量评估方法;并以此方法分析了西安郊区典型的规模化奶牛场的奶牛养殖系统温室气体排放特点和排放量。结果表明,该奶牛养殖系统主要的温室气体排放环节是奶牛肠道发酵CH4排放、饲料生产与加工、粪便贮存,其排放量分别占整个系统的48.86%、18.97%和16.39%。主要排放的温室气体是CH4、N2O,排放量分别占整个系统的55.56%和26.9%。该奶牛养殖系统每生产1kg按脂肪和蛋白质纠正的原奶(FPCT)的温室气体排放量(以CO2当量计)为1.52kg,低于全球平均的混合饲养模式原奶生产的排放量,而高于欧洲国家原奶生产的排放水平,说明减排潜力还很大。通过改善饲料、改进粪便管理模式和肥料田间管理等措施均能够减少单个环节的温室气体排放量,而不同措施对整个系统减排的贡献率还应通过生命周期评价方法进行分析。因此,建议开展不同减排措施下的生命周期评估,以获得对系统减排更有效的措施。     

近30a垫江县基本与非基本农田有机碳动态演变分析

基本农田土壤有机碳密度(soil organic carbon density,SOCD)及其变化理应高于非基本农田,但受"保增长"的强势作用,基本农田SOCD及其变化,常常出现相反的结果。该文以1980s第二次土壤普查、2011年样点实测数据、2011年基本农田保护图等为基础,使用土壤类型法,对垫江近30 a基本与非基本农田SOC进行比对,结果表明:1垫江基本农田SOCD,在1980s和2011年均低于非基本农田,分别为682.89和365.75 kg/hm2。不同截面年份SOCD净增量为:基本农田非基本农田,近30 a基本农田SOCD增幅为11.28%。2基本与非基本农田SOCD和SOC储量,在1980s和2011年均展现出显著的空间差异,近30 a基本农田SOCD年均增加速率为(79.56 kg/(hm2·a))高于非基本农田的(68.99 kg/(hm2·a))。3基本农田与非基本农田在近30 a间的固碳、相对平衡和丢碳面积比,并未展现出显著差异;基本农田固碳和相对平衡的累积比,仅略高于非基本农田,分别为62.73%和61.98%;基本农田与非基本农田固碳、相对平衡和丢碳的空间格局,与相应的SOCD年均变化速率一致。4近30 a基本与非基本农田SOCD年均变化速率的主要影响因素表现为:1980s的SOCD SOCD1980s全N密度C/N比,受地形因子和土壤管理因素的影响相对较小。其中,SOCD1980s拥有负向影响作用,全N密度和C/N比则恰恰相反。该研究可为基本农田划定提供参考。     

湖北省集约化生猪生产系统的环境影响评估

为了解湖北省集约化生猪养殖系统的资源消耗及环境影响程度和识别重点生产环节造成的环境问题,基于生命周期评价(life cycle assessment,LCA)理论和Sima Pro(Version7.1.8)软件,利用Eco-indicator99生态指数法环境影响评价指标体系对湖北省集约化生猪养殖系统的环境影响进行了评估。结果表明:1)集约化养殖系统的环境单一评分为45.13分;2)主要的影响类型是土地占用(59.84%)、吸入无机物对呼吸系统损害(14.29%)、化石资源消耗(9.97%)、致癌物损害(7.80%)、酸化/富营养化(5.18%)、气候变化(1.90%);3)环境单一评分构成中仔猪生产阶段比例占17.91%,断奶后育肥阶段比例占82.09%,而且仔猪生产和育肥阶段的饲料消耗对土地占用、致癌物损害影响类型贡献较大,日常生产管理和粪污处理对吸入无机物对呼吸系统损害、酸化/富营养化、气候变化影响类型贡献较大;4)损害结果表明对人体健康影响最大环节是日常生产管理,对生态质量、资源消耗影响最大环节是饲料消耗。由此表明研究结果对生猪生产过程中减少资源消耗,采取降低环境影响的方法和措施,推动生猪养殖可持续发展有指导意义。     

蓖麻油生物柴油组成及其燃烧性能

本文通过气相色谱-质谱联用技术分析了蓖麻油生物柴油的组成及其理化性能,并通过对比试验分析了蓖麻油生物柴油/柴油混合燃料在单缸柴油机上使用的燃烧排放性能.结果表明:蓖麻油生物柴油的主要成分是蓖麻油酸甲酯,酯交换率高达96%以上,其理化性能与矿物柴油基本相当:按一定比例配制的混合燃料较矿物柴油的动力性能略有降低,不影响其燃烧;排放尾气中HC、CO含量有所降低,NOx含量有所升高,烟度降低明显,可完全替代矿物柴油.     

基于开放式培养的微藻生物柴油生命周期环境影响评价

为定量评价以微藻为原料生产的生物柴油生命周期系统产生的各种潜在环境影响,以基于开放式培养的微藻生物柴油为研究对象,应用生命周期分析方法,以1 MJ能量的柴油产品为功能单位,对生产、使用微藻生物柴油产生的环境影响进行了分析。结果表明：微藻生物柴油生命周期最显著的环境影响类型为不可更新资源消耗,其次为光化学烟雾形成,生命周期总环境影响指数为4.63×10-4人当量,较石化柴油降低19.34%,以油菜籽为原料的生物柴油生命周期总环境影响指数是微藻生物柴油的7.19倍,微藻培养与生物柴油制取对生命周期总环境影响指数的贡献分别为27.95%与46.24%。基于开放式培养的微藻生物柴油相对于石化柴油与以油菜籽为原料的生物柴油具有较好的生命周期环境效益,控制微藻生物柴油生命周期环境影响的要点在于减少微藻培养与生物柴油制取阶段的动力消耗。