两种典型炭材料对微生物还原含砷水铁矿的影响及其机制研究

研究了活性炭和生物炭对Shewanella oneidensis MR-1还原含砷水铁矿过程的影响,并探究了这一过程中砷的释放、转化及其在次生矿物中的分布。研究结果表明:在培养初期活性炭和生物炭抑制了含砷水铁矿中铁的微生物还原过程,可能的原因是活性炭和生物炭抑制了菌的生长,荧光染色结果证实了这一过程;在培养中期,微生物逐渐适应培养环境,并使铁还原持续进行,培养结束时活性炭和生物炭显著增加了含砷水铁矿中铁还原的比例。培养基中的磷酸根通过置换作用使水铁矿中的部分砷释放至溶液,而微生物还原含砷水铁矿过程中,活性炭和生物炭抑制了溶液中砷的去除。此外,微生物还原含砷铁矿过程中,依次生成了蓝铁矿和菱铁矿两种次生矿物。SEM-EDX结果表明,在两种次生矿物中,砷主要被蓝铁矿固定。该结果有助于我们从氧化还原的角度评估活性炭和生物炭在农业环境应用过程中的环境效应。     

硫酸亚铁诱导根表铁膜形成对水稻吸收和转运铜锌的影响

通过水培条件下添加硫酸亚铁诱导水稻根表铁膜的形成,利用连二亚硫酸钠-柠檬酸钠-碳酸氢钠(DCB)溶液对根表铁膜进行提取后测定,采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)和X射线衍射仪(XRD)等手段对硫酸亚铁诱导产生的根表铁膜进行表征,并分析根表铁膜对水稻吸收铜锌的影响。结果表明,添加硫酸亚铁可以诱导根表铁膜在水稻根系表面产生,未处理的水稻根表Fe含量为731 mg·kg~(-1),80 mg·kg~(-1) Fe~(2+)处理下水稻根表Fe含量为53 562 mg·kg~(-1);SEM-EDS和XRD分析发现大量颗粒状含铁化合物附着于水稻根表。与未经硫酸亚铁处理相比,有根表铁膜水稻的铁膜中,其Cu含量最高增加73.16%,Zn含量最高增加112.10%;水稻根系Cu含量最高降低31.15%,Zn含量最高降低13.02%;水稻茎叶Cu含量最高降低19.50%,Zn含量最高降低25.56%。土壤添加硫酸亚铁可以显著降低水稻对Cu和Zn的吸收与积累。     

土壤游离氧化铁高光谱特征与定量反演

【目的】建立基于可见-近红外光谱的土壤游离铁精确预测模型,简单、快速、经济地预测土壤游离铁,有助于研究土壤发生和分类。【方法】采集广西壮族自治区的铁铝土、富铁土、淋溶土和雏形土等82个旱地土壤剖面的B层土壤,进行室内土壤化学分析、光谱测定,分析不同光谱变换后的光谱反射率与土壤游离铁含量的相关性。基于特征波段利用偏最小二乘回归(PLSR)和逐步多元线性回归(SMLR)法建立土壤游离铁含量光谱预测模型,通过决定系数(R2)、均方根误差(RMSE)和相对预测偏差(PRD)确定最优模型。【结果】土壤光谱曲线分别在457、800和900 nm波段附近有明显的游离铁吸收和反射峰特征;土壤游离铁含量与原始光谱反射率呈负相关;原始光谱经过微分变换后,游离铁含量与光谱反射率相关性显著提高;基于400～580和760～1 300 nm特征波段和一阶微分光谱变换的SMLR模型预测精度最高,其验证集的R2和RPD分别为0.85和2.62,RMSE为8.41 g·kg~(-1)。【结论】将可见近红外光谱技术应用于土壤游离铁含量高效快速地预测具有良好的可行性。广西旱地土壤光谱反射率与土壤游离铁含量具有高度的相关性,应用逐步多元线性回归方法可以很好地建立土壤游离铁含量反演模型。     

石灰石砂砾负载铁膜及其强化除磷效果

为研究探讨出一种成本低、适用于农村生活污水处理的人工湿地填料负载铁膜方法,通过室内小试比较了石灰石砂砾、普通河沙砂砾2种材料,以及FeCl_3溶液、FeSO_4溶液、Fe(OH)_3胶体溶液3种含铁溶液,并比较了不同的工艺条件,包括4种加液方式:载体浸泡在溶液中不捞出、浸泡2 h后捞出、浸泡1 min后立即捞出和喷淋,3种干燥方式:105℃烘干、太阳晒干和室内自然晾干;同时构建了铁膜石灰石砂砾小型人工湿地,考察了其实际运行效果。试验优选出的负载铁膜方法为:石灰石砂砾浸泡在浓度为1.5 mol·L~(-1)的FeSO_4溶液中,使石灰石砂砾与溶液充分接触1 min后捞出,再将捞出后的石灰石砂砾室内通风自然晾干。铁膜石灰石砂砾对生活污水总磷的静态吸附去除率从普通石灰石砂砾的22.7%提高到80.6%;将其应用于小型人工湿地,总磷去除率比普通石灰石砂砾湿地提高了10%～15%。     

水稻根际促生菌的筛选鉴定及促生能力分析

植物根际促生菌（Plant growth-promoting rhizobacteria，PGPR）可分泌植物生长激素，促进土壤养分循环，是生物肥料重要的种质资源。本文从水稻根际土壤分离纯化根际促生菌，进行菌株鉴定，测定其促生能力。经过16S rDNA测序比对，筛选得到解磷菌4株（Bacillus pumilus LZP02，Bacillus aryabhattai LZP08，Staphylococcus epidermidis LZP10，Bacillus ginsengisoli LZP05），溶磷菌3株（Bacillus megaterium LZP03，Bacillus oryzaecorticis LZP04，Bacillus ginsengisoli LZP07），解钾菌3株（Bacillus aryabhattai LZP01，Bacillus subtilis LZP06，Bacillus licheniformis LZP09）。养分转化能力测试结果表明，Bacillus aryabhattai LZP01和Bacillus subtilis LZP06解钾能力较好；Bacillus pumilus LZP02和Bacillus huizhouensis LZP05解磷能力较强；Bacillus megaterium LZP03和Bacillusginsengisoli LZP07溶磷能力较好。对养分转化能力较强的菌株进行激素分泌能力测定，结果表明6种菌株均能产生生长素、赤霉素，均具有合成铁载体的能力。综合分析菌株养分转化与激素分泌能力发现，Bacillus megaterium LZP03、Bacillus huizhouensis LZP05和Bacillus subtilis LZP06促生能力较强，具有较强的开发利用潜力。研究成果为水稻微生物肥料的开发与生产提供了理论和技术支持。     

无机碳源对零价铁介导的自养脱氮序批式反应器处理高氨氮废水的影响

无机碳源作为自养微生物的能量来源,是影响自养脱氮细菌富集的重要因素。文章通过添加不同量的KHCO3作为ZVI介导的自养脱氮体系中无机碳源,研究反应体系的脱氮效果影响趋势以及适宜的无机碳源添加量。结果如下:1)KHCO3作为无机碳源可以显著提高NH^+4-N去除率,KHCO3添加量越多,其NH^+4-N去除率越高。KHCO3添加量分别为2 g,1 g,0.5 g的SBR反应器R2,R1,R0.5的NH^+4-N去除率分别为98.39%,65.18%,44.56%,相较不添加KHCO3的R0分别提高86.5%,53.29%,32.67%。ZVI的添加会降低KHCO3对NH^+4-N氧化的促进作用。2)KHCO3可明显提高TIN去除效果,促进总氮脱除的高低顺序是R1>R0.5>R2,SBR反应器R2,R1,R0.5的平均TIN去除率分别为19.01%,32.04%,27.62%,相较于空白组R0分别提高了10.60%,23.63%,19.21%。3)KHCO3可中和硝化反应产生的H^+,对反应体系具有缓冲作用,可使微生物处于较适宜的酸碱环境中,更有利于反应器的稳定运行。4)适量的无机碳源KHCO3可以促进氨氧化细菌和厌氧氨氧化细菌的活性。该研究探讨了无机碳源在零价铁脱氮体系中的影响趋势,为铁型脱氮技术提供了理论支撑。     

铁、锌配施对藿香生长、产量及有效成分的影响

为探究铁、锌不同浓度配施对藿香生长、产量及有效成分的影响,以藿香为试验材料,采用双因素随机区组设计,研究铁锌配施对藿香生长、产量、各部位铁锌分配及挥发油含量的影响。结果表明,叶面喷施铁锌肥能显著影响藿香的生长发育、产量和挥发油成分,显著影响藿香的抗氧化酶活性,显著提高淀粉、还原糖、可溶性糖和可溶性蛋白含量,通过影响氮代谢相关酶活性间接影响植株氮代谢过程。叶面施铁对藿香产量的影响大于叶面施锌,铁锌配施的增产效果优于单独施用铁、锌肥;综合考虑藿香的生长和产量指标,认为Fe₁Zn₁(0.2%铁,0.1%锌)为铁锌配施的最优处理组合。施用锌铁肥能够增加藿香各部位的铁锌含量,锌在不同部位的含量呈叶>根>茎的变化趋势,铁在不同部位的含量呈根>叶>茎的变化趋势,锌主要集中在藿香叶片,而铁则主要集中在藿香根部。高浓度的叶面施铁有助于叶片Ca含量的累积。铁锌配施能显著提高藿香挥发油含量,并影响挥发油成分,其中D-柠檬烯含量最高,在Fe₁Zn₂处理时达到最大值(22.99%)。综上,合理配施铁锌肥能提高藿香主要化学成分的含量,但过高浓度的施用增产效果并不明显。本研究结果为铁锌肥在藿香生产中的应用提供了理论依据。     

栽培稻和普通野生稻居群根表铁膜形成能力的比较研究

根表铁膜形成能力反映了水稻根系氧化力的强弱。为了了解普通野生稻根系氧化力,采用水培铁胁迫试验对5个水稻品种和2个普通野生稻居群根表铁膜形成能力进行评价。结果表明:同亚洲栽培稻相比,普通野生稻拥有较高的根孔隙度,但其根表铁膜含量较低;供试植株的根孔隙度与根表铁膜含量之间没有相关性,这很可能与侧根的数量有关。     

大豆小肽螯合铁的制备工艺及光谱分析研究

通过铁源筛选比较得知,氯化亚铁比较适合与大豆小肽进行螯合反应制备大豆小肽螯合铁,利用响应面法优化了大豆小肽螯合铁的制备工艺,优化结果为:小肽与亚铁盐质量比4∶1,反应pH5.0,反应温度40℃,得到离子螯合率平均值为56.81%,经中试车间生产试制得到大豆小肽螯合铁的得率是78.3%,螯合率为82.39%,检测大豆小肽螯合铁的主要成分中的蛋白含量为78.94%,铁的含量为10.87%。红外和紫外光谱分析检测结果显示:大豆小肽和大豆小肽螯合铁(Fe~(2+))红外吸收峰的强度在不同波长位置上有明显的变化,大豆小肽螯合铁(Fe~(2+))在紫外波长上发生了明显的位移且宽化,表明大豆小肽螯合铁(Fe~(2+))形成了络合物。同时对大豆小肽螯合铁的结构进行了预测。     

基于“3S”技术的辽宁省某尾矿库扩容工程生态影响预测与评价

以辽宁省某尾矿库为例,基于GIS技术,利用2010年的TM遥感影像及地形图,预测该尾矿库扩容后的生态影响。分析结果显示:尾矿库扩容工程对生态的影响主要体现在土地利用、植被、生态景观和地形地貌的变化4个方面。