光照度对猪粪污水条件下红假单胞菌光合产氢的影响

研究了猪粪污水条件下,光照度对红假单胞菌(Rhodobacter sphaeroides)1.1737菌株进行光合产氢的影响,结果表明球形红假单胞菌的产氢活性随着光照度的增大而增大,在高于1000 lux光照度下比在低于1000 lux光照度下产氢活性显著提高。在1600 lux光照度下产氢速率达到最大,而在1200、1600和2000 lux光照度下产氢量差别相对比较小,说明光照度增加到一定程度后对细菌产氢活性的影响将会逐渐减少,对产氢量和产氢速率的提高无明显作用。     

玉米秸秆酶解上清液厌氧发酵产氢工艺优化

该文主要以粒度小于0.088 mm秸秆粉的酶解上清液为底物与热预处理后的活性污泥进行厌氧发酵产氢试验,以累积产氢量为考察指标,基于响应面Box-Behnken模型研究不同影响因素对玉米秸秆酶解上清液厌氧发酵产氢的影响,对玉米秸秆酶解上清液厌氧发酵产氢工艺进行优化。结果表明:温度、初始p H值和还原糖浓度三因素中,温度和还原糖浓度对玉米秸秆酶解上清液厌氧发酵产氢的影响最大。采用Box-Behnken模型获得的最佳产氢条件为:温度38.32℃,初始p H值4.93,还原糖浓度20.70 mg/m L,最大产氢量685.59 m L,此时最大产氢率为57.13 m L/g(玉米秸秆)。通过试验验证,实际最大产氢量为659.24 m L,产氢率为54.94 m L/g(玉米秸秆),与模型预测值相比,相对误差为3.84%,说明该模型具有较好的拟合性。该优化工艺可为后期连续流状态下的生物制氢系统提供参考。     

光合菌群产氢量影响因素的研究

该文主要研究高效产氢光合菌群产氢的工艺条件，探讨光照度、温度、酸碱度、接种量等因素对光合菌群高效产氢过程的影响规律。结果表明，高效产氢光合菌群产氢必须在光照和厌氧的条件下进行，高效产氢光合菌群的良好产氢工艺条件为：光照度2000～6000 lx、温度28～34℃、pH值5～8、接种量10%～100%，最大产氢量达到39.6 mL H₂/g(COD)·d，对进一步研究开发太阳能光合生物制氢技术有重要的参考价值。     

光合细菌产氢系统产热速率影响因素

以产氢细菌为试验菌种,采用单因子试验的方法,研究了光合细菌产氢系统产热速率的影响因素,结果表明：不同产氢条件下系统产热速率均呈先增加后减小的趋势,最大产热速率一般出现在6～8 h。初始温度、光照度和接种量对产氢系统的产热速率有显著影响,葡萄糖浓度和NH4+浓度对产热速率有一定的影响,但相对较小。初始温度为27℃、光照度为3000 Lx、接种量为10%、葡萄糖浓度4.0%、NH4+浓度为0.6 g/L时,光合细菌产氢系统的产热速率最大。该文为光合细菌制氢技术的工业化以及光合生物制氢反应器运行过程中温度控制系统的设计提供了依据。     

葡萄糖基质对光合细菌光合产氢过程中菌体活性的影响

研究光合细菌产氢过程中菌体活性的变化及产氢基质对菌体活性的影响对于揭示光合细菌光合产氢本质,提高光合细菌产氢效率具有重要意义。该文以光合细菌为研究对象,以葡萄糖为产氢基质,研究了产氢基质对光合细菌的生长及产氢活性的影响,分析了产氢过程中菌体生长活性下降的原因,并探讨了产氢基质添加浓度对光合细菌吸收光谱的影响。结果发现,光合细菌利用葡萄糖产氢过程中存在着代谢产酸过程,产生的代谢酸引起菌液的酸化,细胞生长受到酸性条件抑制,菌体活性下降。当底物葡萄糖浓度低于3 mmol/L时,光合细菌不产氢,但菌体吸收光谱特征     

几种化学物质对稻草秸秆酶解糖化的影响

在木质纤维素酶解研究领域,高浓度还原糖的获得是实现其能源转化的基础。以稀硫酸预处理后的稻草秸秆为原料,初始酶解物料条件为20%（重量/体积）,木聚糖酶220U.g-（1底物）,纤维素酶6FPU.g-（1底物）,果胶酶50U.g-（1底物）,选取吐温80（Tween80）、MgSO4、FeSO4、聚乙二醇（PEG）和牛血清白蛋白（BSA）作为酶解体系添加物,分别考察了其添加量对还原糖浓度的影响。试验结果表明：在稻草秸秆酶解体系中,Tween80、MgSO4、FeSO4、PEG和BSA5种化学物质各自最佳添加量分别为0.05、0.0005、0.02、0.01g和0.0005g.g-（1底物）;助催化作用强度依次为MgSO4〉Tween80〉BSA〉FeSO4〉PEG。添加MgSO40.0005g.g-（1底物）,48h糖化后,还原糖浓度达到72.45g.L-1,比对照提高了7.98%。试验结果表明添加适量化学物质可以有效提高还原糖浓度。     

添加消泡剂对光合细菌生长和产氢量的影响

消泡剂可以减少光合细菌产氢过程中泡沫的生成,防止泡沫对管道及外围设备的腐蚀。该文以磷酸三丁酯、十八醇、菜籽油和十二烷基苯磺酸钠作消泡剂研究了它们对光合细菌生长和产氢的影响,结果表明菜籽油和十八醇具有较好的消泡能力,并对光合细菌的生长和产氢有促进作用,其产氢体积分数分别比对照提高了5.4%和3.95%。磷酸三丁酯对光合细菌的生长有明显的抑制作用,十二烷基苯磺酸钠则降低光合细菌的增殖速度,使菌体达到最大菌体浓度的时间延迟了48 h,并使产氢体积分数下降了17.88%。菜籽油适宜作物光合产氢过程的消泡剂,建议其经济添加体积分数为0.05%。     

高粱秸秆光合产氢体系流变特性的影响因素

以红螺菌科光合细菌为试验菌种,采用单因子试验的方法,研究了高粱秸秆光合产氢体系流变特性的影响因素,结果表明菌种对生物质的分解利用程度与细菌数目有一定的关系,体系相对黏度随产氢反应时间呈先增大后减小的趋势,秸秆光合产氢的最佳接种量（体积分数）为20%～30%;体系相对黏度随温度升高出现下降的趋势,但当超微高粱秸秆颗粒总质量恒定时,颗粒间的相互作用强度随颗粒粒径的减小而增强,体系的流动性相应降低,相对黏度相应增加;同时,当体系中的超微秸秆浓度提高后,颗粒间距减小,碰撞、凝聚、聚合使得有效容积率增大,颗粒的自由移动变得很难,体系相对黏度随超微秸秆浓度增大而增大,有利于光合产氢反应的进行。此研究以期为超微秸秆光合产氢体系的传质、传热和速度场分布提供参考。     

微生物发酵法制氢与产氢微生物的研究进展

氢是一种理想的清洁能源,在未来的新能源中将占有重要的位置。该文综述了微生物发酵法制氢和发酵产氢微生物的最新研究进展。比较了国内外利用纯菌产氢和混合菌产氢的优缺点,纯菌产氢速度快,但纯菌发酵条件要求严格,成本高。混合菌来源广泛,利用底物广泛,无需灭菌,成本低。文中还分析了当前微生物发酵制氢技术存在的问题,展望了厌氧发酵制氢的发展前景。     

磷酸盐和碳酸盐对秸秆类生物质光发酵产氢的影响

为研究磷酸盐和碳酸盐对光发酵产氢过程的影响,该文主要以酶解预处理后的玉米秸秆为产氢基质,对不同浓度的磷酸盐(K_2HPO_4)和碳酸盐(NaHCO_3 )下的氢气产量、pH值、ORP值和产氢动力学结果进行分析。结果表明,当K_2HPO_4的浓度为10 mmol/L时,氢气产量为(40.65±0.35)m L/g,比对照组显著提高了28.48%,对光发酵产氢的促进效果最好;终pH值为6.37±0.02,显著高于对照组的6.06±0.03,能够有效缓冲反应体系的pH值。不同K_2HPO_4浓度下的产氢动力学特性结果表明,适当的K_2HPO_4浓度提高了最大产氢潜能和最大产氢速率,缩短了产氢延迟时间,当K_2HPO_4的浓度为10 mmol/L时,最大产氢潜能最大,和最大产氢速率较大,产氢延迟时间较短,分别是40.81 m L/g、1.87 m L/(h·g)和2.85 h。当NaHCO_3 浓度为5 mmol/L时,氢气产量为(37.46±1.40)m L/g,比对照组显著提高了18.39%,对光发酵产氢的促进效果最好;终pH值为6.26±0.04,显著高于对照组的6.06±0.03,能够有效缓冲反应体系的pH值。不同NaHCO_3 浓度下的产氢动力学结果表明,适当的NaHCO_3 浓度能够提高最大产氢潜能和最大产氢速率,但却会延迟光合细菌的产氢,当NaHCO_3 浓度为5 mmol/L时,最大产氢潜能和最大产氢速率最大,产氢延迟时间相对较短,分别是37.26 m L/g、1.92 m L/(h·g)和5.11 h。该研究可为秸秆类生物质光发酵生物制氢工艺提供参考。     

持续低温弱光及之后光强对辣椒幼苗光抑制的影响(简报)

模拟日光温室低温弱光逆境,以耐低温弱光性不同的辣椒（Capsicum annuum L.）品种为试材,以叶绿素a荧光为探针,研究了持续低温弱光和低温弱光后不同光强对辣椒幼苗光抑制的影响,以期为日光温室辣椒栽培中持续低温弱光天气转晴后的光强管理提供依据。试验结果表明,15℃/5℃(昼/夜),100 μmol·m-2·s-1光照条件下处理1～7 d,耐性强的佳木斯辣椒未发生光抑制,而耐性差的陇椒6号处理3～7 d时发生了光抑制。经低温弱光胁迫0～7 d的辣椒叶片在300～1200 μmol·m-2·s-1光下连续照射4 h,均使其Fv/Fm降低。经低温弱光胁迫1、3 d,300、600 μmol·m-2·s-1光照射4 h,陇椒6号叶片的Fv/Fm在弱光条件下可以恢复,800、1200 μmol·m-2·s-1光照射则不能恢复,光合机构发生了不可逆破坏。低温弱光胁迫5 d以上,300～1200 μmol·m-2·s-1光照射4 h,陇椒6号叶片的Fv/Fm均不能恢复。经低温弱光胁迫1～5 d,300～1200 μmol·m-2·s-1光照射4 h,佳木斯辣椒叶片的Fv/Fm在弱光条件下均可以恢复;胁迫达7 d,则300～1200 μmol·m-2·s-1光照射后,其Fv/Fm不能恢复。低温弱光使辣椒幼苗对光抑制的敏感性增强,低温弱光后强光对耐低温弱光性差的品种引起的光抑制程度较耐低温弱光性强的品种严重。     

玉米秸秆厌氧产氢工艺参数优化

为解决玉米秸秆结构致密导致秸秆发酵难于直接降解的问题,首先分别采用0.2%、0.4%、0.6%、0.8%的HCl溶液对其进行预处理,以厌氧活性污泥为接种物进行中温(38℃)发酵产氢试验。结果表明,玉米秸秆的累积产氢量和产氢速率随着盐酸质量分数的增大先增加后降低,0.6%HCl处理效果最佳,单位累积产氢量和产氢速率分别为87.90 m L/g和3.05 m L/(g·h)。再以0.6%HCl溶液预处理的玉米秸秆为底物进行发酵产氢的单因素和正交试验,研究了秸秆粒径、底物浓度、初始p H值对玉米秸秆厌氧发酵产氢过程的影响。结果表明:玉米秸秆粒径越小越利于发酵产氢;适度增加底物浓度可增加产氢量;适宜的发酵初始p H值有利于产氢细菌的生长繁殖;得到较佳的工艺参数组合为秸秆粒径150μm、底物浓度15 g/L、初始p H值为7,此时累积产氢量为112.87 m L/g。     

Effects of rice‐straw and phosphorus application on production and emission of methane from tropical rice soil

Rice‐straw amendment increased methane production by 3‐fold over that of unamended control. Application of P as single superphosphate at 100 μg (g soil)^–1 inhibited methane (CH₄) production distinctly in flooded alluvial rice soil, in the absence more than in the presence of rice straw. CH₄ emission from rice plants (cv. IR72) from alluvial soil treated with single superphosphate as basal application, in the presence and absence of rice straw, and held under non‐flooded and flooded conditions showed distinct variations. CH₄ emission from non‐flooded soil amended with rice straw was high and almost similar to that of flooded soil without rice‐straw amendment. The cumulative CH₄ efflux was highest (1041 mg pot^–1) in rice‐straw‐amended flooded soil. Appreciable methanogenic reactions in rice‐straw‐amended soils were evident under both flooded and non‐flooded conditions. Rice‐straw application substantially altered the balance between total aerobic and anaerobic microorganisms even in non‐flooded soil. The mitigating effects of single‐superphosphate application or low‐moisture regime on CH₄ production and emission were almost nullified due to enhanced activities of methanogenic archaea in the presence of rice straw.     

后备母猪对人工光照强度的偏好性选择

为明确人工光环境下后备母猪的适宜光照强度,该研究搭建了一套猪舍光环境偏好性选择系统,以LED白光（400～700 nm）为人工光源,设置4种光照强度（40、100、350、1200 lx）,每7 d为一个周期对单元猪舍对应的光照方案进行调整,光照时长16 h,以24头二元杂交后备母猪为试验对象,进行了为期28 d的试验,探究后备母猪对人工光环境光照强度的偏好性选择规律。结果表明,在猪只数量的时空分布方面,相较于40、350、1200 lx,后备母猪在开灯期间表现出对100 lx光照强度的显著性偏好（P<0.05）,占整体数量29.33% ± 1.14%;猪群对其余3种光照强度的偏好呈现明显的节律性,表现为开灯后和关灯前3 h对40 lx光照强度的偏好显著高于350、1200 lx（P<0.05）;在猪只活跃度方面,开灯后的前6 h,较强光照组（350 lx: 37.97% ± 3.47%和1200 lx：35.42% ± 4.04%）的猪只活跃度显著高于较弱光照组（40 lx: 27.90% ± 8.44%和100 lx: 23.94% ± 3.79%）;在猪只采食方面,较强光照（350、1200 lx）组后备母猪的饲料消耗量和采食时长均高于较弱光照组（40、100 lx）。由此,建议后备母猪舍的照明制度中设置一定的光照过渡阶段,以100 lx光照强度为主,开灯后和关灯前3 h使用40 lx较弱光环境避免刺激,此外,可在09:00—11:00增加2 h较强光照（350 lx）增加猪只活动量。该研究结果可为后备母猪舍光环境精准调控提供理论参考依据。     

木质纤维素乙醇发酵研究进展

以木质纤维素为原料生产燃料乙醇,首先要对原料进行预处理得到可发酵糖,在稀酸水解木质纤维素得到的糖液中,除含有葡萄糖、木糖等六碳糖和五碳糖外,根据水解温度、酸浓度和时间的不同,还含有不同浓度的发酵抑制剂。因此,在研究木质纤维素稀酸水解糖液的乙醇发酵中,对代谢木糖成乙醇的菌种的研究、对代谢发酵抑制剂微生物的研究、对稀酸水解糖液的脱毒方法的研究以及对稀酸水解糖液不同发酵方式的乙醇发酵研究等非常重要。本文重点介绍了以上几个方面近几年研究的进展。     

堆肥预处理对稻秸厌氧发酵产气量的影响

堆腐作为秸秆厌氧发酵的预处理技术已广泛使用,但堆腐也会使秸秆中部分有机物损失,了解堆腐损失有机物对秸秆总产气量的影响,可以更客观地评价堆腐预处理技术的可行性。该试验在室内中温（35℃）、总固体（TS）质量20%条件下,研究了稻秸堆肥预处理、添加猪粪对稻秸产沼气的影响,分析了堆肥预处理以及厌氧发酵前后稻秸组分的变化,估算了堆肥预处理对稻秸总固体质量产气量的损失。结果表明：稻秸堆肥预处理并不能增加稻秸产气量与甲烷含量,堆肥预处理使稻秸的半纤维素量损失了12%以上,从而降低了稻秸总固体质量产气量。厌氧发酵中稻秸半纤维素降解率最高,对稻秸产气贡献率最大。由此可见,堆肥预处理方式并不能提高稻秸厌氧发酵的产气量。     

液氨和过氧化氢预处理对稻草酶解效果的影响机制

稻草是一种重要的木质纤维素资源,可以作为纤维素乙醇转化的原料。该试验通过高温过氧化氢(高温HP)、低温过氧化氢(低温HP)和液氨预处理(liquid ammonia treatment,LAT)3种预处理方式来克服生物质原料的酶解顽抗性,促进稻草酶解转化为可发酵单糖。对预处理后的稻草进行酶解试验,利用高效液相色谱法(highperformanceliquid chromatography,HPLC)定量测定了酶解液中的单糖含量,通过酶解转化率和单糖产量对预处理效果进行了分析比较。试验结果表明高温HP、低温HP和LAT 3种预处理方式均有效提升酶解率,其中LAT预处理的酶解促进作用效果最佳,高温HP预处理次之。稻草在120℃、预处理时间为60 min、30%H2O2水溶液与原料质量比为0.75∶1的高温HP预处理下,在纤维素酶添加量为15U/g时葡聚糖和木聚糖的酶解率分别为61.55%和47.82%,每千克干基稻草原料经144h酶解可生产单糖334.5 g。稻草在90℃、含水率60%、驻留时间为5 min、液氨与原料比例为1∶1的LAT预处理下,在纤维素酶添加量为15 U/g时,葡聚糖和木聚糖的72 h酶解率分别为88.62%和79.29%,每千克干基稻草原料经144 h酶解可生产单糖554.1 g,是未处理原料的2.9倍,总糖回收率达到90%。综上所述,LAT预处理稻草的酶解率显著高于其他单一预处理方法,该研究结果可为稻草制取燃料乙醇提供基础数据。     

免耕条件下稻草还田方式对温室气体排放强度的影响

为探讨免耕条件下的稻草高茬和覆盖还田对双季稻田温室气体排放强度(GHGI)的影响,该研究利用静态箱-气相色谱法,对免耕稻草不还田(NWS)、免耕高茬还田(HN)和免耕覆盖还田(SN)3处理稻田GHGI进行了连续2a的观测。结果表明,在各处理水稻产量差异不显著时,双季稻田的GHGI主要由温室气体排放量决定;在稻草用量相同的情况下,2种稻草还田方式均增加了稻田的GHGI,且高茬还田的增加幅度大于覆盖还田,说明高茬还田增强了温室气体通过水稻体内通气组织传输的能力。在20和100a尺度上,甲烷的GHGI均远大于氧化亚氮,在20a尺度上,早稻各处理甲烷的GHGI平均为N2O的109倍,晚稻为14倍,而在100a尺度上,这个倍数有所下降,分别只有35倍和3.77倍,可见,减少甲烷排放是减缓稻田温室气体排放强度的首要目标。在等稻草量的前提下,相比留高茬还田,覆盖还田能有效控制稻田GHGI。该研究可为中国华中地区双季稻田碳增汇和温室气体减排研究提供参考。