外加助剂对提高乙酰甲胺磷光催化降解效果的影响

为了进一步提高乙酰甲胺磷残留的降解效果,该文在前期乙酰甲胺磷残留纳米TiO2-紫外光催化降解工艺优化研究的基础上,重点就通入气体、外加H2O2、添加铁离子、铜离子及其与H2O2的复配效果、添加乙醇和丙酮等对乙酰甲胺磷光催化降解过程的影响进行了研究。结果表明,氧气比例相对较高的反应气氛、添加H2O2、Fe3+、Cu2+能促进乙酰甲胺磷的光催化降解;而乙醇、丙酮的添加不利于乙酰甲胺磷的光催化降解。在前期确定的乙酰甲胺磷的紫外光-纳米TiO2反应体系中(20mg/L乙酰甲胺磷溶液、0.1g/L纳米TiO2、pH值6.7、反应温度25℃),添加0.2mmol/L的Cu2+和10mmol/L的H2O2,并通入N2:O2为20:80的反应气氛时,反应20min后,光催化降解率即可达98.03%。该研究可为乙酰甲胺磷农药残留的降解提供参考。     

纳米TiO2光催化降解有机磷农药的研究

通过实验，探讨了用纳米TiO2光催化处理有机磷农药模拟废水和实际应用的有机磷农药的可行性，实验表明，以测定不同时间PO4^3-的浓度来衡量有机磷的降解率，并以此来衡量有机农药及其中间产物降解的程度是合理的，光催化降解甲胺磷和水胺硫磷的结果，显示了有机磷农药的降解率与其结构有关，实际应用的有机磷农药也可用光催化降解。     

电子束辐照对乙酰甲胺磷的降解效果研究

为考察乙酰甲胺磷的辐照降解效果,以乙酰甲胺磷溶液和添加了乙酰甲胺磷的玉米糁为试验对象,研究了电子束辐照剂量、溶液初始浓度、pH值、KMnO₄用量对乙酰甲胺磷的降解效果及辐照剂量对玉米糁中乙酰甲胺磷的降解效果。结果表明,乙酰甲胺磷的降解率随着辐照剂量的增加而升高;同一辐照剂量下,降解率随着乙酰甲胺磷溶液初始浓度的增大而降低;辐照剂量为9 kGy时,乙酰甲胺磷的降解率达到最大值,初始浓度为25、50、100、150 mg·L^-1水溶液中的乙酰甲胺磷降解率分别为95.76%、94.32%、90.40%、65.60%,玉米糁中的降解率为44.05%;溶液pH值为中性条件时,乙酰甲胺磷的辐照降解效果优于酸性;KMnO₄对溶液中乙酰甲胺磷的辐照降解率具有明显影响,当辐照剂量为7 kGy时,8×10^-4 mol·L^-1的KMnO₄可使初始浓度为100 mg·L^-1的乙酰甲胺磷溶液降解率达到94.10%。本研究结果为电子束辐照降解乙酰甲胺磷等有机磷类农药残留提供了理论参考和科学依据。     

60Co-g辐照改性银掺杂纳米TiO2及光催化降解乙烯

为了解60Co-射线辐照且以活性炭纤维(ACF)为载体所负载TiO2的半导体材料(TiO2/ACF)对光催化降解冷藏环境中乙烯的影响,该文拟采用60Co-辐照制备纳米Ag沉积的TiO2/ACF(Ag-TiO2/ACF)光催化材料,在模拟园艺产品的冷藏环境中,进行了3种不同膜的光催化降解乙烯效果的研究,并利用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对所制备的光催化材料进行相关的表征分析。结果表明:在加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮后,60Co-辐照能使Ag颗粒较好地负载在TiO2上,TiO2均匀分散在ACF膜上而不发生团聚,且TiO2颗粒晶相改变、尺寸变小,有助于提高Ag-TiO2/ACF的催化效率。Ag-TiO2/ACF光催化降解乙烯的效果用一级动力学速率方程描述;经辐照制备的Ag-TiO2/ACF薄膜比未辐照的TiO2/ACF和辐照的TiO2/ACF薄膜光催化降解乙烯的反应速率常数分别提高了44%和37%。研究结果为TiO2光催化技术的进一步的应用提供了参考。     

60Co-γ辐照改性银掺杂纳米TiO2及光催化降解乙烯

为了解60Co-γ射线辐照且以活性炭纤维(ACF)为载体所负载TiO2的半导体材料(TiO2/ACF)对光催化降解冷藏环境中乙烯的影响,该文拟采用60Co-γ辐照制备纳米Ag沉积的TiO2/ACF (Ag-TiO2/ACF)光催化材料,在模拟园艺产品的冷藏环境中,进行了3种不同膜的光催化降解乙烯效果的研究,并利用场发射扫描电镜(FESEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)对所制备的光催化材料进行相关的表征分析.结果表明:在加入分散剂聚乙烯吡咯烷酮后,60C0-γ辐照能使Ag颗粒较好地负载在TiO2上,TiO2均匀分散在ACF膜上而不发生团聚,且TiO2颗粒晶相改变、尺寸变小,有助于提高Ag-TiO2/ACF的催化效率.Ag-TiO2/ACF光催化降解乙烯的效果用一级动力学速率方程描述;经辐照制备的Ag-TiO2/ACF薄膜比未辐照的TiO2/ACF和辐照的TiO2/ACF薄膜光催化降解乙烯的反应速率常数分别提高了44％和37％.研究结果为TiO2光催化技术的进一步的应用提供了参考.     

60Co-γ辐照对苹果汁中有机磷农药降解及品质影响

为了寻求一种能最大限度保持苹果汁品质又能有效降解有机磷农药残留的技术方法,该文采用0～9kCy的60Co-γ射线辐照方法,对苹果汁中国家标准规定必检的9种有机磷农药进行了系统的降解试验.结果表明:60Co-γ射线辐照处理对苹果汁中杀螟硫磷、对硫磷、甲基对硫磷、甲拌磷、毒死蜱降解效果最为显著,最高降解率均在85%以上;对苹果汁中甲胺磷、乙酰甲胺磷、马拉硫磷和乐果的降解效果不显著,最高降解率仅为35%;在0～9 kGy辐照剂量范围内降解苹果汁中有机磷农药的同时,会使苹果汁中的可溶性固形物、葡萄糖、果糖、蔗糖及总糖含量轻微降低,苹果汁的总酸度有所增加,苹果汁的色值及透光率提高:综合分析60Co-γ射线辐照对苹果汁中有机磷农药的实际降解效果及对苹果汁主要理化指标的影响,选用5kCy的辐照剂量已完全使苹果汁中的有机磷农药残留降低到一个很低的水平,又不会对苹果汁出口主要理化指标造成影响.     

水中2，4—二氯苯酚的光催化降解研究

以高压汞灯、紫外灯、氙灯和太阳光为光源，进行ZnO,ZnS,TiO2及纳米TiO2对2，4－二氯苯酚溶液的光催化降解研究。结果表明，ZnO,ZnS,TiO2及纳米TiO2对2，4－二氯苯酚均有较强的光催化效果；在相同催化剂浓度下，以ZnO的催化效果最好，其次是TiO2；4种光源中以高压汞灯下的光解最快，太阳光次之；纳米TiO2对2，4－二氯苯酚的光催化降解属于一级动力学反应；曝气能加快2，4－二氯苯酚的光催化降解。     

TiO2纳米粒子气固相光催化降解乙烯初探

该文对TiO2纳米粒子气固光催化降解果蔬贮藏环境乙烯技术进行了初步研究.采用溶胶-凝胶法制备的纳米TiO2薄膜作光催化剂,利用自行设计的气固光催化实验系统,研究了乙烯浓度、紫外光作用时间对光催化降解反应的影响,探讨了乙烯的光催化降解的动力学.结果显示:该研究所制备的TiO2锐钛矿型含量为48.766%,比表面积为47.186 m2/g,具有良好的光催化性能;光催化降解乙烯比直接紫外线光降解效果显著,光照10 min时光催化乙烯降解率比直接紫外线光降解提高23.76%;乙烯的降解率随着其浓度的增加而降低;乙烯的光催化降解的动力学可以用Langmuir-Hinshelwood动力学方程加以描述.     

有机磷农药残留在稻米淘洗蒸煮过程中的动态研究

对常规稻中早39和杂交稻陵两优268在生长期施用氧乐果、三唑磷、毒死蜱、乙酰甲胺磷4种有机磷农药,研究了稻米品种、淘洗方式和蒸煮方式对4种有机磷农药残留量的影响。结果表明,淘洗和浸泡均可不同程度地去除有机磷农药的残留量,其中以浸泡后淘洗对药剂的降解作用最明显,残留率可降低至34.9%~74.9%;稻米经蒸煮处理对有机磷农药残留的降解具有较大的影响,其中高压蒸煮降低农药残留率的效果更佳,可使残留率降低至3.4%~37.4%;农药和稻米的不同理化性质使得相同处理方法的去除效果受不同农药品种和稻米品种的双重影响,其中三唑磷残留率受稻米品种影响最小。从降低有机磷农药膳食摄入风险的角度,建议稻米经浸泡后淘洗,上高压锅蒸煮。     

乙酰甲胺磷及其高毒代谢物甲胺磷在白菜中的残留动态

为明确乙酰甲胺磷在叶菜类蔬菜上使用后的环境安全性,采用气相色谱法比较研究了露地与设施栽培条件下乙酰甲胺磷及其高毒代谢物甲胺磷在白菜中的残留动态规律和最终残留。结果表明,按推荐使用剂量、2倍推荐使用剂量施药1次,乙酰甲胺磷在白菜中降解半衰期为2.060～3.203 d,大棚条件下降解速度慢于露地条件下降解速度;乙酰甲胺磷在降解过程中可代谢产生甲胺磷,作物中甲胺磷的残留量是乙酰甲胺磷代谢生成和甲胺磷本身降解两个过程共同作用的结果,施药几天后,出现一个甲胺磷残留的高峰;乙酰甲胺磷施用在白菜上可能会有较高的甲胺磷残留风险,尤其是大棚栽培方式、施药浓度高的情况下使用乙酰甲胺磷具有更高的甲胺磷残留风险。因此,在白菜等叶菜类蔬菜上应谨慎使用乙酰甲胺磷,露地栽培条件下的安全间隔期应延长为21 d,设施栽培条件下不宜使用。     

上海市都市农业区域地下水磷素非点源污染特征研究

为研究都市农业区域非点源磷污染对地下水的影响,选择上海市南汇区新场镇果园村的地下水为研究对象,并于2009年7月到9月雨季对该区域地下水进行连续监测。研究结果表明:该区域地下水中磷的形态以水溶性有机磷为主,水溶性总磷含量介于0.75～1.97mg/L之间,平均浓度为1.31mg/L,磷酸盐浓度在0.22～0.62mg/L之间,平均浓度为0.42mg/L。水质低于地表水Ⅴ类标准(0.4mg/L),地下水污染水平已严重超标,不宜饮用。地下水中非点源磷的迁移与土地利用类型相关,果园旁地下水中磷素浓度在降雨前后变化明显。同时,降雨时地表径流加剧磷素流失,农田施肥、水体渗漏均会加剧地下水磷素非点源污染。     

盐度降低间歇曝气动态膜生物反应器净化水产养殖废水的效果

采用间歇曝气动态膜生物反应器(DMBR)处理不同盐度下的水产养殖废水,研究盐度对有机物降解和反硝化过程的影响。结果表明:当盐度在0～35g/L范围内,随着盐度的提高,由于盐度对微生物的抑制作用,在含盐条件下有机物降解和反硝化效率下降,间歇曝气动态膜生物反应器对水产养殖废水化学需氧量CODMn的去除率从89.5%下降到75.5%;出水总氮TN去除率从89.9%下降到74.4%。通过对有机物降解速率常数和反硝化速率常数的动力性模拟,CODMn降解速率常数和硝态氮NO3--N的降解速率常数随盐度的提高呈线性下降的趋势,其线性回归模型的决定系数分别为0.9838、0.9665。盐度对水产养殖废水反硝化过程的抑制作用要大于有机物降解过程。     

三价铁离子促进玉米秸秆厌氧发酵

厌氧消化是农业废弃物资源化利用的有效途径之一。微量元素是影响有机废弃物厌氧产沼气性能的重要生态因子,其中铁对有机废弃物的厌氧发酵过程的效率和稳定性作用最为显著,而通常秸秆的含铁量很低。因此,该试验以玉米秸秆为例,研究了初始FeCl3加入量分别为0.1%、0.2%、0.5%、1.5%、3%、6%（基于秸秆的挥发性组分）时秸秆厌氧发酵产沼气、产甲烷过程以及沼液沼渣特征。结果表明初始FeCl3加入量为3%,秸秆的厌氧产甲烷效率相对于对照（加入量0%）提高了14%。X射线衍射分析结果表明FeCl3存在时,沼渣中纤维素的结晶度显著降低。沼渣的组分分析结果表明FeCl3的存在有助于提高玉米秸秆中纤维素及半纤维素的分解效率,从而提高了秸秆产甲烷效率。该研究可为农业废弃物甲烷化利用提供参考。     

滴施酸性有机肥浸提液对棉田土壤养分活化和利用效率的影响

【目的】 随着水肥一体化施肥方式的应用,新疆棉花生产化肥投入量大大增加,有机肥投入不断降低。本研究探索用磷酸和硝酸浸提有机肥养分,利用酸性有机肥浸提液替代部分化肥的效果,为增加有机肥施用提供途径。 【方法】 以腐熟鸡粪有机肥为原料,在塑料桶内,分别用pH为1的硝酸和磷酸,按照浸提剂与有机肥的质量比为5∶1进行浸提,恒温箱内保持25℃恒温,每8小时搅拌一次,浸提持续2天。浸提结束后用0.038 mm尼龙网过滤,滤液用于滴灌施肥。以不施肥、施用常规化肥和硝酸有机肥浸提液作对照 (代号依次为CK、CK1和NAE-CK);设置有机肥浸提液替代全量的磷肥、2/3磷肥和1/3磷肥三个替代量,施肥量分别为4950 L/hm2、3300 L/hm2、1650 L/hm2 (代号:PAE、2/3PAE、1/3PAE);再以pH为1的硝酸和磷酸为对照 (HN-CK、HP-CK),所有施肥处理以化肥补足至总养分量一致。分别在第五次施肥后5天 (花铃期),第八次施肥后10天 (吐絮期),在距滴灌带滴头处 (0 cm) 以及距离滴头15 cm和30 cm处,分别采集0—20 cm、20—40 cm和40—60 cm土壤,测定土壤有机质、氮、磷、钾等有效养分含量。棉花成熟后每小区取植株3株,测植株氮磷钾吸收量,以实收产量计产。 【结果】 1) 施用两种有机肥浸提液与施用硝酸和磷酸浸提剂相比,土壤有机质含量增加了1.4%～16.8%,而单施对应的酸性浸提剂却使土壤有机质含量较CK降低10.2%～25.5%。2) 酸性有机肥浸提液代替部分化肥较常规施肥均不同程度提高了土壤水平0—30 cm与垂直0—60 cm范围内氮、磷、钾有效养分的含量,尤其对0—20 cm土壤的磷有明显的活化作用,增加了作物对其吸收量。1/3磷肥替代量处理对土壤养分最高提升6.3%,但差异不显著;2/3磷肥替代量和替代全部磷肥处理对土壤养分别最高提升35.3%和58.1%,差异均达到显著水平。3) 磷酸有机肥浸提液和磷酸浸提剂处理对土壤磷和钾有明显的活化作用,磷酸有机肥浸提液效果优于硝酸有机肥浸提液;有机肥浸提液的pH与土壤速效磷呈负相关 (–0.491*),浸提液有机质含量与土壤速效钾有显著正相关 (0.497*)。4) 施用4950 L/hm2的硝酸有机肥浸提液对氮的利用效率最高 (53.1%),4950 L/hm2的磷酸浸提剂对磷和钾的利用效率最高 (28.9%和344.8%)。 【结论】 有机肥浸提液作为一种新型酸性有机肥料,不仅适合新疆的滴灌施肥,还可以增加土壤有机质含量,活化新疆石灰性土壤的养分,尤其对于0—20 cm土壤的磷钾肥的利用效率提高显著。等施肥量下,磷酸有机肥浸提液对土壤的磷,钾活化效率高于硝酸有机浸提液,磷酸有机肥浸提液施肥量为3300 L/hm2时棉花产量最高,养分农学利用效率最高。      

厌氧/缺氧/好氧生物接触氧化处理低碳氮比污水的物料平衡

为了提高低碳氮比污水的治理效果,提出了厌氧/缺氧/好氧-生物接触氧化脱氮除磷工艺(anaerobic anoxic oxic-biological contact oxidation,A2/O-BCO),研究了该工艺处理生活污水的脱氮除磷性能,建立了该系统处理过程的碳(以化学需氧量计,chemical oxygen demand,COD)、氮、磷的物料衡算公式,同时分析评价了不同硝化液回流比(100%,200%,300%,400%)下各指标的物料平衡情况。结果表明,该工艺在充分利用原水碳源、深度脱氮除磷方面具有较强的优势,系统COD主要在A2/O中厌氧段被利用,通过反硝化聚磷菌反硝化除磷脱氮;系统COD的物料衡算公式平衡百分比分别为96.4%、99.6%、98.7%和98.3%,氮的物料衡算公式平衡百分比分别为99.7%、98.2%、99.2%和96.5%,磷的物料衡算公式平衡百分比分别为92.0%、98.1%、93.3%和90.4%;荧光原位杂交表明生物膜中有厌氧氨氧化菌存在,且其数量占全菌比例的0.6%~2.7%,生物接触氧化的氮损失可能是由于发生了厌氧氨氧化反应;在硝化液回流比为300%时,系统氮、磷去除效果最好,出水达到国家城镇污水处理厂污染物排放标准一级A标准。该研究有助于更好地理解和分析工艺系统有机物、氮和磷的分布及变化情况,并且为评价试验数据的可靠性以及数学模型的建立提供了理论依据和指导,能更好地推广到分散型、量小且日变化系数较大的农村生活污水的治理事业中。     

作物叶片表面农药残留的便携式检测仪器的设计与试验

针对现有的农药残留检测仪器只能检测水溶液体系中的农药残留和检测对象较为单一的问题,该研究以不同植物叶片啶虫脒农药残留为研究对象,探究了利用荧光强度检测叶片表面农药残留的可行性,设计了一款叶片表面农药残留的便携式检测仪器。首先,通过啶虫脒农药叶片表面喷洒试验,采集叶片的荧光光谱并进行特征分析,发现啶虫脒农药的最佳激发波长和最佳发射波长分别为355和500 nm,从而确定光源和光电信号接收源的特征波长分别为350和500 nm。然后,通过获取最佳光源照射角度以及光照距离,优化光路结构减少叶片表面杂散光的干扰。同时,设计相关检测电路(光源电路、信号调理电路、控制电路等)测出表征反射光强度的电压值,构建电压值与农药残留值之间的线性方程,设计便携式检测仪对农药残留进行检测。结果表明:1)荧光强度与农药浓度在1～5 mg/L的范围内成正比;2)确定了检测仪器最佳光照角度为45°,光源和待测叶片之间的最佳垂直距离为3.46 cm;3)方程决定系数达到了0.875,均方根误差为0.405 mg/L。该研究所设计的便携式荧光光谱仪能够快速、准确、无损检测叶片表面农药残留。     

山西矿区复垦土壤中解磷细菌的筛选及鉴定

【目的】矿区复垦土壤贫瘠、 有效磷含量低。解磷细菌能够将有机磷和难溶性无机磷转化为可溶性磷,促进植物对磷素的利用。因此筛选和鉴定具有解磷能力的菌株,可为解决矿区生态恢复使用的微生物肥料提供菌种资源。【方法】采用平板分离法初筛菌株,得到D/d1.5的菌株,然后以磷酸钙为磷源,通过液体发酵试验复筛菌株,挑选出解磷率高于巨大芽孢杆菌(Bacillus megaterium)As1.223的菌株。以磷矿粉和卵磷脂为磷源,液体发酵试验测定菌株的解磷能力及磷酸酶活性。进行菌株的生长试验以测定菌株温度适宜性、 耐盐性及耐酸碱性。通过形态学、 基因序列分析及脂肪酸组成分析综合进行菌株鉴定。 菌落形态观察用营养琼脂平板培养基培养;菌体形态即细胞形态及其大小采用扫描电镜观察;基因序列分析采用16S rDNA序列测定,基因在线比对采用EzTaxon数据库;使用美国MIDI公司的Sherolock全自动细菌鉴定系统对菌株进行脂肪酸组成分析。【结果】利用无机磷和有机磷平板培养基,从山西省矿区复垦区土壤样品中筛选出19株解磷微生物,其中D/d1.5的有7株。在以磷酸钙为磷源的液体培养试验中,4株菌的解磷率高于巨大芽孢杆菌As1.223,解磷率为7.89%～12.61%,最高的为菌株Y14。4株菌对磷矿粉的解磷率为0.81%～1.21%,最高的为菌株Y14。在以卵磷脂为磷源的液体培养试验中,4株菌的解磷率与酸性磷酸酶活性分别为1.79%～3.07%和24.3～28.4U/L,均高于巨大芽孢杆菌As1.223; 碱性磷酸酶活性为11.9～50.2U/L;菌株Y14的解磷率与磷酸酶活性均最高。4株菌均有较强的环境适应能力,以Y14的适应性最强。H22、 Y11和Y34与假单胞菌属(Pseudomonas sp.)同源性在99%以上,Y14与泛菌属(Pantoea sp.)有99.79%的同源性; H22、 Y11和Y34的细胞脂肪酸组成特征峰与假单胞菌属(Pseudomonas sp.)相一致,Y14与泛菌属(Pantoea sp.)相一致;H22、 Y11和Y34被鉴定为假单胞菌(Pseudomonas sp.),Y14为泛菌属(Pantoea sp.)。【结论】分离、 筛选到4株高效解磷菌,对于磷酸钙和卵磷脂的解磷率均高于巨大芽孢杆菌As1.223。4株菌分别隶属于假单胞菌属(Pseudomonas sp.)和泛菌属(Pantoea sp.)。菌株Y14无机磷与有机磷平板的D/d值分别为3.28与1.59,降解磷酸钙、 磷矿粉、 卵磷脂的解磷率分别为12.61%、 1.21%、 3.07%,酸性与碱性磷酸酶活性分别为28.4 U/L和50.2 U/L,均为4株菌里最高的,且环境适应能力最强,生长温度为20～60℃,能耐受pH 4～11的酸碱梯度和2%～7%的盐分梯度,Y14被鉴定为泛菌属(Pantoea sp.)。4株菌均具有良好的解磷能力及较强的环境适应能力,可望进一步研发成为微生物肥料生产菌种。综合D/d值、 解磷率、 磷酸酶活性和生长试验,本试验最终确定适合山西矿区复垦农田推广的高效解磷菌菌株为Y14。     

Physical,Chemical and Biological Processes for Optimizing Decentralized Composting

On-site composting of nonpolluted organic wastes avoids costs and energy for transportation since the volume to be transported can be reduced to about 20% of the original. This paper describes the aerobic processes in a small-scale composting reactor, and evaluates how these processes can be optimized. The optimized composting process has a relatively short turnover time for organic matter; at the same time the temperature of about 60°C decreases the problems with pathogens and weeds in the mature compost. The compost produced has a high nutritional value, with high concentrations of especially nitrogen, potassium and phosphorus, while the contamination by heavy metals and other toxic substances are very low.