沼液无害化处理和资源化利用研究进展及发展建议

沼液养分稀薄、体积巨大,还含有抗生素、重金属等污染物,是沼液无害化处理和资源化利用中需要解决的难题。该文综述了沼液的资源特性和使用中存在的问题,并重点从沼液浓缩工艺、沼液中抗生素和重金属去除的角度探讨其高值化处理与利用的研究进展。结果表明,以反渗透膜浓缩与太阳能负压浓缩同时联用的沼液高值化处理、包括Fenton试剂在内的高级氧化技术去除沼液中抗生素、以生物法或重金属捕集剂等去除沼液中重金属可能是沼液无害化处理和资源化利用研究的3个重要方向。该研究可为沼液的无害化处理和资源化利用的技术研发提供参考。     

有机废液对镉污染土壤上白菜生长和镉积累影响

为探究有机废液在镉污染土壤施用对作物生长和环境健康风险的影响，该研究针对豌豆发酵液、玉米浆浓缩液、鸡粪浓缩沼液、糖蜜液和氨基酸母液5种价格低廉且在农业中应用广泛的有机废液，通过盆栽试验分析了施用2 ml/kg的5种有机废液对白菜生长与镉吸收的影响，并从白菜光合作用及抗氧化酶活性等角度进行了效果对比研究。结果表明，除氨基酸母液处理外，豌豆发酵液、玉米浆浓缩液、鸡粪浓缩沼液、糖蜜液处理较对照均可显著增加镉胁迫下白菜叶片净光合速率（P<0.05），促进白菜生长，其中施用玉米浆浓缩液分别使白菜地上部和地下部干质量提高了21.66%和68.75%。与对照相比，施用玉米浆浓缩液使白菜地上部的镉浓度降低了22.06%，并显著提高了白菜超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性（P<0.05），糖蜜液和氨基酸母液处理没有降低白菜镉浓度。施用玉米浆浓缩液、鸡粪浓缩沼液、糖蜜液和氨基酸母液均可显著降低白菜丙二醛含量（P<0.05），提高土壤有效态镉含量。综上，5种有机废液对镉污染条件下白菜生长和镉吸收转运的影响不同，玉米浆浓缩液促进白菜生长并减少镉积累效果最好，氨基酸母液效果最差。     

施用沼肥对土壤和油菜中重金属Cd、As的影响

沼肥是一种在农业生产中广泛应用的有机肥,为了研究施用沼肥对土壤和油菜中重金属含量的影响,以Cd、As为研究对象,用盆栽的方式,以抗病苏州青油菜为种植作物,选取棕壤土,通过基肥与追肥配合施用,研究沼渣与沼液配合施用和猪粪与化肥配合施用对土壤及油菜各部位重金属含量的影响,为沼肥的合理安全利用提供理论依据。试验结果表明:沼渣沼液配合施用和猪粪化肥配合施用可以增加油菜鲜重;沼渣沼液配合施用后,土壤中重金属Cd含量无明显变化,重金属As的含量明显增加,过量施用沼渣沼液后土壤重金属As含量降低;沼渣沼液配合施用会显著降低油菜茎叶部Cd、As含量以及茎叶部Cd、As富集系数。过量施肥对茎叶部Cd、As含量无明显影响,但会增加油菜茎叶部Cd、As富集系数。     

沼液浓缩配方肥在小白菜生产中的应用研究

为探明沼液浓缩液的农用效果,探讨沼液浓缩配方肥对小白菜产量、养分累积、品质指标的影响。结果表明,沼液浓缩配方肥对于小白菜具有增产提质效果,该结果对于沼液的农用推广具有一定实际意义。     

基于正渗透技术的沼液浓缩工艺优化

为解决沼液体积过大,难以实际应用的问题,采用正渗透技术对沼液进行浓缩。通过对不同条件下沼液正渗透浓缩工艺运行性能的研究,发现较优的膜朝向为活性层朝向沼液;错流速度宜采用20.5 cm/s;汲取液宜选择浓度为2 mol/L的MgCl_2溶液。在上述优化条件下将沼液浓缩至5倍。浓缩后的沼液中溶解性有机物、总磷、总氮、氨氮和总钾浓度均显著提高。正渗透膜对上述物质的截留率均达到80%以上。该研究为沼液正渗透浓缩技术的广泛应用提供了一定的技术基础。     

沼液灌溉中的重金属潜在风险评估

【目的】沼液含有丰富养分元素和生理活性物质,沼液灌溉不仅能消纳沼液,同时也可促进植物生长。但是在经济利益的驱使下,某些重金属元素由于人为的添加,不可避免地通过饲料畜禽粪便途径进入沼气发酵池,导致用沼液灌溉后土壤中重金属含量的超标。本文通过对不同沼气发酵规模和不同地区的沼液中重金属元素含量的分析,并对其污染风险进行评估,探索沼液灌溉的风险等级,以期为选择灌溉前对沼液的处理方法提供依据。【方法】采用文献调研与样品分析,对比分析全国部分地区户用沼气池沼液和沼气工程沼液中的重金属元素含量,收集和监测了全国部分地区户用沼气池和沼气工程近100个沼液样品的重金属含量数据,其中镉(Cd)、 铬(Cr)和铅(Pb)采用原子吸收分光光度法,砷(As)采用二乙基二硫代氨基甲酸银分光光度法,汞(Hg)采用冷原子吸收光谱法测定。采用不同风险表征指数(算术均值指数、 几何均值指数、 Nemerrow指数、 单位向量指数)评估重金属的风险等级。【结果】 1)搜集的户用沼液和沼气工程沼液中重金属数据均不符合正态分布,户用沼液中As、 Cd、 Cr、 Hg和Pb含量的中位值分别为0.312、 0.0195、 0.183、 0.025和0.330 mg/L,沼气工程沼液分别为0.110、 0.009、 0.218、 0.004和0.131 mg/L。除As外,后者平均含量明显高于前者。户用沼液中Cd、 Hg属高强度变异,As、 Cr和Pb属中度变异,而工程沼液中各重金属变异系数均属高强度变异。2)不同原料沼液重金属含量差异较大,其中猪场沼液重金属含量均高于牛场,风险相对较大。3)采用综合风险指数评价,户用沼液中Pb、 As的单位向量指数评价,属于低风险,其余重金属的各指标均小于0.2,无风险。工程沼液中Hg的算术均值指数、 几何均值指数、 Nemerrow指数、 单位向量指数均最高,按Nemerrow指数计算,工程沼液中Hg属较高风险,按均值指数和单位向量指数计算,Hg属于低风险等级。Cd的Nemerrow指数评价,属低风险,其余重金属的综合风险指数虽然随计算方法不同而变化,但其风险等级一致,均属于无风险。4)调查地区中,河南、 安徽的工程沼液中重金属的Nemerrow风险指数最大,属于较高风险,因此其沼液除了必要的物理处理外,还需利用化学方法进行处理,降低风险后才可进行灌溉;其次湖南、 浙江,属于低风险,这些地区沼液只需物理处理和简单化学处理后便可灌溉;其余地区Nemerrow风险指数评价,属于无风险等级。此外,内蒙古、 辽宁、 福建、 四川和重庆5个地区的户用沼液中重金属的Nemerrow风险指数均低于0.2,属于无风险状态,只需经过简单的物理处理便可直接进行灌溉。【结论】统计分析表明,沼液灌溉存在一定风险,主要发酵原料对沼液中重金属含量的影响较大,地域对沼液灌溉风险虽有一定影响,但南方片区与北方片区工程沼液重金属风险等级并没有显著性差异。户用沼气池沼液和沼气工程沼液中,含量相对较低的Hg、 Cd风险反而较大,建议在灌溉前通过化学方法予以去除。     

沼液负压蒸发浓缩装置的设计与试验

为了解决沼液浓缩过程中有效成分流失的问题,采用低温负压蒸发浓缩的方法,结合沼液的理化性质,对沼液负压蒸发浓缩装置的主体部分(蒸发罐)和辅助设备(冷凝器、循环液槽、真空泵)分别进行了参数设计计算和设备选型,并在自制20 L负压蒸发浓缩装置上进行了系列试验。试验结果表明:当温度低于80℃时,沼液的有机质含量基本不变,蒸发温度高于80℃之后,有机质含量明显下降,80~100℃的变化率为9.4%;随着温度的升高,氮磷钾含量不断下降,氮含量流失最大,最大变化率为13%。蒸发浓缩后的沼液中有机质和氮磷钾含量随真空度的增大而升高;随着真空度的升高,沼液的蒸发温度逐渐降低,蒸发量不断增大,绝对真空度为0.025 MPa时,最低蒸发温度为67℃,蒸发量最高能达到8 324 m L/(m2·h),蒸发率为28.75%;绝对真空度维持在0.04 MPa到0.05 MPa之间,温度在75~80℃时,蒸发量能达到7 700 m L/(m2·h),蒸发率为26%左右。     

利用苹果浓缩汁生产中的蒸发冷凝水制备营养水饮品

为再利用苹果冷凝水，该文以苹果浓缩汁实际生产中的蒸发冷凝水为原料，采用化学及仪器分析方法确定其成分组成与含量；在此基础上利用超滤、反渗透等膜分离技术手段对其进行净化和营养物质的浓缩，继而将此冷凝水开发成一种天然的植物水饮料。试验结果表明：苹果浓缩汁生产中的冷凝水其还原糖、总酸、香气成分、总酚质量浓度依次为150、98.5、166、1.046μg/mL；未检出铅、砷、汞，而嗜酸耐热菌超标，为43 CFU/100mL，但采用超滤膜分离技术（40℃，0.06 MPa）可去除苹果冷凝水中的嗜酸耐热菌，使其含量小于1 CFU/100mL；采用反渗透膜分离技术（0.5 MPa、5℃）可使苹果汁加工的冷凝水中营养成分浓缩，对还原糖、总酸、香气、总酚成分的截留率分别为95.07%、97.61%、87.71%、94.52%；以此浓缩液为原料，再适量添加维生素B和C即可制备富含苹果香气的营养水饮品。研究结果可为苹果浓缩汁企业再利用其浓缩工序的蒸发冷凝水和节约水资源提供思路以及试验基础数据。     

沼液稻田消解对水稻生产、土壤与环境安全影响研究

为研究稻田消解沼液对水稻安全生产、土壤肥力及质量的影响,评价沼液施用后对水体及大气环境污染的风险,提出稻田沼液消解安全容量,在浙江省嘉兴市青紫泥田（属脱潜潴育型水稻土）上,进行3a定位田间小区试验,考察了不同沼液用量下水稻产量、稻谷及土壤中有害重金属含量差异,测定了稻田氨挥发通量及田面水、下渗水氮含量,并确定了稻田沼液消解容量。结果表明,连续3a、每年水稻生长季施灌沼液135～540kgN·hm-2的范围内,水稻产量与全化肥区持平或略有增产,施灌沼液处理的稻谷中有害重金属镉、铅、汞、砷含量没有明显增加;除高沼液用量处理土壤速效钾、缓效钾含量明显增加外,其他土壤肥力指标没有明显增加,土壤中重金属含量也没有明显积累;施用沼液处理田面水中铵态氮含量明显高于全化肥处理,但对土壤下渗水氮含量影响较小;2倍氮沼液用量下,水田消解中氨挥发量占总氮投入量的13%,高于全化肥处理10倍以上。在水稻生产安全、农产品安全、土壤质量可持续、农田水环境友好的前提下,水稻生长季沼液稻田消解的安全容量为540kgN·hm^-2·a^-1;氨挥发是目前沼液稻田消解中主要的环境风险。     

陶瓷膜预处理猪场沼液的工艺参数及效果研究

针对沼液中悬浮物含量高、重金属残留等问题，该研究采用陶瓷膜进行预处理，开展膜过滤工艺参数优化和污染物去除效果的试验。首先证明7种不同孔径陶瓷膜中10～50 nm超滤陶瓷膜通量较高，再选择20 nm膜进行后续沼液温度、膜面流速和浓缩倍数等因素对陶瓷膜通量影响的研究。结果显示：20 nm陶瓷膜通量随温度升高呈指数型增长；较适宜的膜面流速为3.0 m/s，对应的膜通量可达175 L/(m2·h)；经济性较高的变频器运行频率范围为40～45 Hz；20 nm陶瓷膜的极限浓缩倍数大于10倍，优于100 nm膜。20 nm陶瓷膜可完全去除沼液中浊度，同时较好的保留溶解性有机质和氮磷钾等无机营养，并对沼液中多种重金属具有良好的阻控效果，综合考虑其生产工艺和使用成本，20 nm陶瓷膜有广阔的实际应用前景。     

姬松茸多糖提取工艺的优化

对姬松茸子实体多糖提取的工艺条件中的多糖提取温度、提取时间、浸提液pH值3因子的最优化组合问题进行了定量研究,建立了具有良好预测性能的姬松茸多糖提取条件的模型,并利用回归模型对工艺条件的最优化组合,对各单因子要素的多糖得率及其交互作用进行了探讨。试验表明,当浸提温度为100℃、浸提时间为3h、浸提液pH值为6.3时多糖得率处于较高水平     

植物恢复措施对鸡西矿区废弃地土壤养分的影响

以黑龙江省鸡西市矿区废弃地为研究区，对不同矿区废弃地的土壤养分元素进行含量分析。结果表明：应用植物恢复措施后的基质土壤各养分指标绝大多数要大大高于原废弃地土壤和经过自然恢复的土壤，说明该措施对石墨尾矿、矸石发电厂粉煤灰废弃地和平排矸石山土壤养分改善效果明显；其中石墨尾矿除全磷外，各种养分指标与林地土壤差距较大，而旱柳对石墨尾矿土壤的改善效果最好，其有机质含量为37．28g／kg，是残渣的2．6倍；种植大果沙棘对粉煤灰废弃地土壤养分的积累效果明显，有机质含量为48．25g／kg，是残渣的1．5倍；植物恢复措施使平排矸石山的土壤养分积累速度加快，已接近林地，混交种植兴安落叶松和家榆总体恢复效果最好，有机质含量分别为193．42和151．46g／kg，是自然恢复条件下的8．9和7倍。建议引入优势种群（如松科等）以加快演替速度，使矿区废弃地更快地恢复到原始状态。     

青海省耕地资源开发利用分析及对策研究

分析论述了青海省耕地资源开发利用的现状、特点和问题。在此基础上,提出了对青海省耕地资源进行研究的框架体系和思路,同时基于GIS/RS技术设计了相关的技术路线。最后依据所做设计对青海省耕地资源开发利用做了初步分析,并进行了相关的对策研究分析。     

济南山丘区土壤侵蚀潜在危险度景观格局分析

土壤侵蚀潜在危险度景观格局的形成及其变化是自然的和人为的多种因素相互作用的结果 ,运用景观生态学原理 ,通过分析景观斑块的类型、数量、面积大小和空间组合状况 ,揭示出济南市山丘区的土壤侵蚀潜在危险度分布特征及空间变异规律     

沪蓉西高速公路弃土场渣体侵蚀特征——以宜(昌)至长(阳)段为例

随着我国高速公路的迅速发展，由此形成的水土流失已成为突出的环境问题。为探讨高速公路建设期间弃土场渣体侵蚀规律，在沪蓉西高速公路宜长段Ⅰ标区弃土场布设观测小区进行定位观测和分析研究。结果表明：（1）降雨量与弃土场渣体侵蚀量呈显著的正相关关系。在不考虑影响坡面渣体侵蚀其它因素前提下，随降雨量的增大，渣体侵蚀量逐渐加大。（2）研究区堆渣体沟蚀发生严重，局部坡面渣体侵蚀量高达92848t／km^2。调查发现沟深下切深度基本在40cm以内，受坡面汇水面积影响，从坡上到坡脚，堆渣侵蚀量逐渐加大。     

烘焙对生物质热解产物特性的影响

烘焙可有效地降低生物质中的水分和氧,对其热解过程有显著的影响。该文主要研究了烘焙温度（200,230,260,290℃）对生物质热解过程及产物特性的影响行为及影响机制;研究发现烘焙能改善热解产物的品质,随着烘焙温度的升高,热解合成气中CO含量由48%逐渐减少到34%,CH4和H2增加,其中H2含量最大增加了77.4%,而液体产物中,乙酸和水分含量逐渐减小,水分含量最大减少了42.8%,而酚类产物的含量明显增加,有利于生物油品质的提高。该研究为烘焙技术的发展和生物质高效热化学转化提供科学参考。     

氟对小鼠生精细胞凋亡的影响及锌的保护作用

为观察氟对成年雄性小鼠生精细胞凋亡的影响及锌的保护作用,通过腹腔注射氟化钠建立氟中毒动物模型及锌保护实验。采用石蜡切片、苏木精-伊红染色(HE染色)、末端原位标记(TUNEL)及琼脂糖凝胶电泳的方法检测小鼠生精细胞的凋亡情况。结果显示:(1)氟感染组无论是低剂量组(NaF10 mg/kg)或是高剂量组(NaF 20 mg/kg)生精细胞都发生了明显的凋亡。生精细胞凋亡主要发生在精母细胞和精原细胞,凋亡指数与对照组差异极显著(P<0.05)。(2)无论是高剂量锌(ZnSO430 mg/kg)和低剂量锌(ZnSO415 mg/kg)都可以使凋亡指数明显降低,高剂量锌组的凋亡指数与对照组差异不显著(P>0.05)。     

8个油松种源抗旱性的比较研究

为了鉴别8个油松(Pinus tabulaeformis Carr.)种源的抗旱性,以其3年生幼苗为研究对象,进行了控水条件下的盆栽实验(T_1:土壤含水量为25%～29%;T_2:土壤含水量为19%～22%;T_3:土壤含水量为12%～15%);测定了其净光合速率(P_n)、蒸腾速率(T_r)、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化物酶(POD)等生理生化指标,并应用Fuzzy隶属函数对它们的抗旱性进行了综合评价.结果表明,在T_3条件下,8个种源的Pn无显著差异(P＞0.05);种源2的T_r显著高于种源1,3,5(P＜0.05);种源5的水分利用效率(WUE)显著高于种源2,3,4,6,7,8(P＜0.05).与T_2条件相比,在T_3条件下,各种源的SOD活性均有所增高,多数种源的POD活性均有所增高;种源7,8膜脂过氧化程度较小,而种源1,3,4,5膜脂过氧化程度较大.8个种源的抗旱性依次为:种源8＞种源6＞种源1＞种源5＞种源4＞种源3≈种源7＞种源2.     

稀释介质种类对豆乳蛋白胶体粒子zeta电位测定效果的影响

蛋白粒子zeta电位是衡量豆乳体系稳定性的一个重要指标，而在电位分析前常采用稀释介质对豆乳进行预处理。为了确保zeta电位测定的准确性和科学性，必须选择合适的稀释介质。因此，该研究采用去离子水、豆乳超滤液两种稀释介质分别对豆乳进行稀释，并比较了这2种稀释介质对zeta电位、粒径分布、pH值以及电导率的影响。结果表明，若以去离子水为稀释介质，zeta电位的绝对值会随着稀释倍数的升高而显著增加（*P<0.05），这主要是由于豆乳蛋白胶体粒子发生解聚导致粒径减小，而pH值的升高和电导率的降低则说明豆乳的离子强度显著降低。相比之下，选用豆乳超滤液稀释豆乳时，体系的 zeta 电位、粒径分布、pH值以及电导率都未随稀释倍数的增加而改变（*P>0.05），说明此法能够较好地维持豆乳蛋白粒子的荷电稳定性。由此可知，豆乳超滤液可做为豆乳zeta电位测定的理想稀释介质。