微电流电解去除养殖海水中氨氮效果

为了探究微电流电解技术去除养殖水体中氨氮的效果,试验以盐度为30‰(质量分数)人造海水为对象,设置了循环水温度、流速和电流密度3个参数以及对应参数的3个水平,探究其对氨氮去除率的影响。试验结果表明,在试验设置的温度(18、25、32℃)和流速(100、300、500 m L/min)条件下,循环水温度和流速的变化对氨氮去除率影响并不明显。试验设置的电流密度(20、40、60 A/m2)条件下,对氨氮去除率有明显作用,且电流密度越大,单位时间内氨氮去除速率越快。正交试验确定了最优去除条件为电流密度、水温和流速分别为40 A/m2、32℃、500 m L/min。通过能耗分析可知,在设定的参数范围内,不同温度条件下最低能耗条件为电流密度40 A/m2、流速300 m L/min,最低的能耗为21.26 Wh/kg。研究结果可以为微电流电解在海水循环水养殖中氨氮降解提供参考。     

文冠果壳基活性炭制备工艺优化与性能表征

文冠果壳为文冠果榨油后的废弃物,为避免环境污染,充分利用这种废弃物制成高附加值的活性炭,该研究以文冠果壳为原料,采用磷酸活化法制备活性炭,以固液比、磷酸浓度、活化时间和活化温度为自变量,活性炭的碘吸附值为因变量,经响应面试验优化制备工艺,探究文冠果壳活性炭的吸附性能。结果表明,通过响应面试验优化得到最佳工艺条件：固液比1∶1 g/mL,磷酸浓度71%,活化时间158 min,活化温度540℃,此时碘吸附值为(1 127.377±2.406) mg/g,与预测的碘吸附值误差仅为0.390%。与文冠果壳相比,经活化得到的活性炭水分和灰分明显降低,C元素质量分数升高至69.702%;活性炭的比表面积为841.438 m²/g,总孔容为0.593 cm³/g,平均孔径为4.361 nm,孔隙结构发达,主要以介孔为主,且官能团主要为羰基。因此可以用文冠果壳制备出吸附性能好的活性炭,该结果可为磷酸活化法制备文冠果壳基活性炭的工业化生产提供一定参考。     

富硒煤矸石活化技术及煤矸石硒肥高效利用研究

  【目的】  研究固体废矿富硒煤矸石制备硒肥的资源化利用技术。  【方法】  以世界硒都恩施的煤矸石废矿为原料,分别进行了活化剂 (弱碱性物质Na₂CO₃)、活化时间、活化温度和料液比的单因素6水平试验,测定硒活化率,每个因素筛选出3个水平,采用响应面优化方法进行计算,最终确定富硒煤矸石中硒的活化工艺参数。采用IR光谱、TG热重法对煤矸石活化前后官能团键合、热效应进行表征分析。用活化煤矸石硒肥与养殖场粪肥以1∶1、2∶1、3∶1、和4∶1的比例分别混合后发酵一个月,制备4种活化煤矸石硒有机肥 (简称硒有机肥),以煤矸石硒肥和发酵粪肥作两个对照,以大蒜为试材进行了田间试验。收获后测定了土壤和大蒜鳞茎中的总硒、有机硒含量。  【结果】  单因素试验确定的4个因素用于响应面优化的范围,活化剂Na₂CO₃的浓度为10%、20%和30%;活化时间为2.5、3.5、4.5 h;活化温度为75℃、85℃和95℃;料液比 (g/mL) 为1∶5、1∶10、1∶15。经过响应面优化计算,当原料粒径为0.038 mm时,最优工艺条件为活化剂的浓度22%、活化时间3.9 h、料液比1:9 g/mL、活化温度85℃。应用此参数活化的煤矸石固体硒肥pH约为7.6、最大活化效率为81.24%。IR光谱曲线显示,Na₂CO₃的加入破坏了煤矸石中硒与其它的金属、非金属等元素间的弱作用力及网络原子原有的结晶态,使得硒基团解脱束缚,成为活性硒。由TG (thermal gravimetric) 及DTG (derivative thermogravimetry) 曲线可知,煤矸石活化前后的热稳定性有较大变化。活化前样品的DTG曲线出现两个峰,而活化后只在100℃前出现一个峰,且失重情况较活化前弱。因此,活化后的煤矸石硒肥热稳定性更好。活化后煤矸石的硒含量为170.82 mg/kg,制备的4个比例煤矸石硒有机肥的硒含量依次为85.41、113.88、128.05、136.66 mg/kg。在等硒量试验下,5个处理大蒜鳞茎中硒的含量依次为1.033、1.306、1.480、1.382、1.355 μg/g,均显著高于未施硒肥对照组的0.005 μg/g (P < 0.05)。硒肥处理大蒜鳞茎中有机硒比例均在99%以上,高于未施硒肥对照组的60%。硒有机肥处理大蒜吸收硒的效果优于煤矸石硒肥,并以煤矸石固体硒肥与家禽粪2∶1比例混合配置的煤矸石硒有机肥的吸收硒效果最优。  【结论】  Na₂CO₃活化富硒煤矸石的最佳工艺条件为活化剂的体积质量分数22%、活化时间3.9 h、料液比1∶9 g/mL、活化温度85℃。在该条件下,煤矸石中硒的活化率可高达81.24%,且煤矸石硒肥的热稳定性更好。将煤矸石硒肥与畜禽粪混合发酵,可以大大提高大蒜对硒的吸收量,其中有机硒的比例非常高,故有机肥与活化煤矸石硒肥以1∶2比例混合发酵制备煤矸石硒有机肥是活化煤矸石硒的有效方法。     

生物肥料多功能芽孢杆菌的筛选及其作用机理研究

本研究旨在筛选出多功能芽孢菌株及其组合,并对其促生机理进行研究。通过平板对峙法、 发酵液拮抗活性的测定、 盆栽试验、 土壤养分测定和植株根域土壤区系分析从9株供试芽孢杆菌中进行多功能菌株的筛选,并通过室内相容性试验,得到功能菌株最佳复配组合。除菌株B02和B08外,其余菌株都具有抑制多种病原真菌和促进植株生长的作用。菌株B04的促生作用较强,在生长30 d和60 d时总干重比对照分别增加了28.4% 和44.6%; 菌株B06的抑病作用较强, 对8种植物病原真菌的R2/R1为0.4~1.8,无菌滤液对8种植物病原真菌的抑制率为66.7%~87.5%; 此外,菌株B01具有活化氮和磷的作用,B03、 B04、 B05和B06具有活化氮和钾的作用,B07具有活化钾的作用,B09具有活化氮、 磷和钾的作用,氮的活化率为8.4%~23.2%,磷的活化率为3.5%~8.4%,钾的活化率为4.2%~26.8%。菌株室内相容性试验结果表明, 最佳复配组合为B04-B06-B07和B01-B04-B07。供试9株芽孢杆菌都具有抑病、 促生、 活化养分和改善微生物区系作用中的一种或一种以上功能。多功能芽孢杆菌的菌群组合研究的理论依据可靠可行,实践依据还有待进一步研究。     

低氧烟道环境制备污泥活性炭

为降低污泥制备活性炭的成本,以高温低氧烟道气为媒介,研究了活化时间、温度、蒸气含量以及氧含量对污泥活性炭性能的影响规律,结果表明：活化温度、活化时间及水蒸气流量的最佳值分别为800°C、90 min和34.8%,该条件下污泥活性炭比表面积、产率、甲基橙及亚甲基蓝吸附值分别为：246.3 m2/g、46%、14.8 mg/g、18.1 mg/g。因而,高温低氧烟气直接用于物理活化法制备污泥活性炭,活化气量（水蒸汽）不够,产品活性炭的性能差,活化温度高达800°C,运行成本仍偏高。将湿污泥用ZnCl2按1∶1浸渍16 h后活化炭化,在活化温度、活化时间、氧含量分别为550°C、90 min、2%时,污泥活性炭的产率为59%,其比表面积和亚甲基蓝吸附值分别达516.1 m2/g和129.8 mg/g,孔体积为0.29 cm3/g,微孔体积为0.16 cm3/g,平均孔径为3.95 nm,性能较好。氧气能促进活性炭微孔的形成与发展,最佳的氧含量为2%~4%。与无氧条件下制备的污泥活性炭相比,氧含量为4%时制得的污泥活性炭的比表面积增加了6.82%,亚甲基蓝吸附值提高了2.75倍。该研究表明：高温烟气作为热源、保护气和活化气,结合化学活化法,可将脱水湿污泥直接制成污泥活性炭。该结果可为低成本制备污泥活性炭、实现污泥处理的资源化利用提供一定的参考。     

不同浓度螯合剂和浸提时间对土壤磷素提取效果研究

为确定螯合剂活化土壤磷素的最佳浓度和最优浸提时间,参考水肥一体化技术,在室内浸提条件下,研究了不同浓度(0,0.05,0.1,0.25,0.5,1.0g/L)乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸螯合剂(pH=4)在不同浸提时间(1,12,24,48,72h)下对粮田、菜田土壤和有效磷被钝化后菜田土壤中磷素提取效果。结果表明:EDTA和柠檬酸在粮田土壤上对磷素提取中最佳条件为螯合剂浓度0.05g/L,浸提时间12h。EDTA和柠檬酸在菜田土壤、明矾钝化和混合钝化(明矾∶白云石为1∶1)菜田土壤上提取磷素的最佳条件为螯合剂浓度0.5g/L,浸提时间12h;而在白云石钝化土壤中则为螯合剂浓度0.5g/L,浸提时间1h。总体来看,柠檬酸的活化提取磷素效果优于EDTA,尤其是在采用明矾和白云石钝化的土壤上。     

机械活化预处理甘蔗渣制备醋酸纤维素的工艺

为开发利用甘蔗渣,制备高取代度的醋酸纤维素,该文采用自制搅拌磨对甘蔗渣进行机械活化预处理,以不同活化时间的甘蔗渣为原料,醋酸酐作为乙酰化剂,浓硫酸为催化剂,制备醋酸纤维素。以醋酸纤维素的取代度为评价指标,分别探讨机械活化时间、反应时间、反应温度、催化剂用量、液固比等因素对甘蔗渣乙酰化反应的影响,并在此基础上采用正交试验确定制备工艺的最佳条件。结果表明,机械活化对甘蔗渣乙酰化反应具有显著的强化作用,经机械活化预处理后的甘蔗渣比原甘蔗渣更容易进行乙酰化反应。主要的原因是机械活化破坏了甘蔗渣中木素对纤维素的包裹作用,结晶结构受到破坏,降低纤维素的结晶度,乙酰化试剂更容易渗透到甘蔗渣内部使纤维素发生乙酰化反应,降低了对反应时间、反应温度、催化剂用量、液固比的依赖性,提高了反应活性。以活化60min的甘蔗渣为原料进行乙酰化反应,在液固比为12 mL/g,催化剂质量分数为4%,反应温度为60℃,反应时间为3.0h的条件下,可制得取代度为2.81的醋酸纤维素。并采用红外光谱（IR）、扫描电镜（SEM）、X-射线衍射（XRD）对甘蔗渣醋酸纤维素的结构进行了表征。研究结果将为制备高取代度醋酸纤维素提供依据和基础数据。     

超微活化条件对磷矿粉磷素形态及肥效的影响

采用化学分析、红外光谱分析以及盆栽试验研究了活化剂添加量及研磨时间对超微活化磷矿粉磷素形态及生物有效性的影响.结果表明,与普通磷矿粉相比,磷矿粉经超微活化处理后有效磷提高了45.1％～58.7％,活性磷提高了169.4％～203.6％,水溶性磷含量随活化剂添加量的增加也明显提高;当活化剂添加量达到5％时,3次水溶性磷的累积释放量较相同条件下制得的超微细磷矿粉提高84倍以上.适当延长研磨时间有利于磷矿粉磷素的释放,但效果不显著.红外光谱分析结果表明:超微细活化磷矿粉中与PO3-、HPO2-相关的特征吸收峰强度较普通磷矿粉显著增强,且生成了与PO43-、HPO42-相关的新特征吸收峰,使磷矿粉中的磷向有效状态转变.盆栽试验结果进一步表明,超微活化磷矿粉处理的玉米生物量、磷素利用率均显著高于磷矿粉、普通超微细磷矿粉以及过磷酸钙和磷酸二铵等常规水溶性磷肥,可增强抗固定能力而显著提高土壤有效磷含量.超微活化磷矿粉较高的活性磷总量和水溶性磷持续适度的供磷强度是其生物有效性高的原因.     

沿海滩涂棉花栽培模式探究

通过田间试验的方法得出适宜机械化采收的棉花新品种通謇1号在沿海滩涂种植的最佳播种时间,最适播种密度以及田间管理等措施。设置密度、播种时间等变量进行田间种植试验,对棉花产量、纤维品质、抗逆性等数据进行对比得出最佳种植模式。通过试验数据比较分析,得出最佳播种时间为5月下旬,播种密度为82 500株/hm2左右。     

稻壳炭提取SiO2及制备活性炭联产工艺

为了利用气化发电的固体产物稻壳炭,通过单因素试验,研究了稻壳炭同时提取二氧化硅及制备活性炭工艺技术,得出优化的工艺条件:质量分数20%的K2CO3溶液与稻壳炭原料的液固比为15mL/g,煮溶温度100℃,煮溶时间3.5h;稻壳炭的炭化温度是450℃,活化温度850℃,活化时间2h;SiO2的陈化温度为3℃、陈化时间3h。此条件下制备的稻壳基活性炭得率39.34%、碘吸附值978.35mg/g、亚甲基兰吸附值12mL/0.1g;二氧化硅得率25.77%、白度89.91%。试验表明该工艺制备出的稻壳基活性炭及二氧化硅产品的质量均达到了国家标准的要求,同时为稻壳炭的高效、无公害及资源化利用提供了一条可循的途径。     

Technologies for the diagnosis and remediation of Fe deficiency

The objective of this paper is to review the developments in the last few years in two important issues related to Fe deficiency in plants. First, the current knowledge on the possible ways to carry out the diagnosis and prognosis of Fe deficiency in plants is discussed. This includes discussion on the best ways to carry out a meaningful analysis of Fe-containing compounds in different plant parts. We will also discuss other measurement techniques that can permit to assess the Fe nutritional status in plants, including leaf chlorophyll concentrations and others. Second, the new developments in management techniques to control and remediate iron deficiency are discussed. This includes possible improved ways to supply Fe compounds available to plants, both to the soil and to the irrigation water. We also discuss possible ways to supply directly the plant with Fe containing compounds, either to the foliage or to the stem. A particular emphasis is given throughout the paper to fruit tree crops growing in Mediterranean areas.     

澧阳平原古水稻土铁形态演变特征

采用野外采样与室内分析的方法,研究了澧阳平原杉龙岗遗址埋藏古水稻土与现代耕作水稻土铁形态、含量变化及剖面演变特征,探讨了土壤铁形态变化与成土过程的关系。结果表明:澧阳平原现代耕作水稻土与埋藏古水稻土铁形态及含量分别为:全铁31.61~35.10 g/kg和33.97~46.88 g/kg,游离铁8.88~13.92 g/kg和11.10~20.36 g/kg,无定型铁2.52~4.06 g/kg和2.64~3.35 g/kg,结晶态铁5.06~11.40 g/kg和8.46~17.43 g/kg。澧阳平原水稻土各形态铁含量除无定型铁外,其他形态铁含量总趋势为埋藏古水稻土现代耕作水稻土,且古水稻土各形态铁分异明显。现代耕作水稻土全铁、游离铁、结晶铁含量均呈现随深度加深而增加趋势,而无定型铁则相反,且各形态铁含量波动性较小;埋藏古水稻土全铁含量随土层增深而增加,无定型铁含量呈现微幅增加趋势,但游离铁和结晶铁含量变化有异,PA剖面减少,PC剖面增加,埋藏古水稻土中各形态铁含量变化趋势多样。澧阳平原古水稻土的铁有明显的淋溶淀积特征,不同形态铁在各土层变异较大,埋藏古水稻土铁富集明显。     

微地形DEM的最佳点云密度选取

[目的]通过对微地形DEM的最佳点云密度进行分析研究,从中选取出最佳点云密度,以实现高效、快速获取地表微地形观测结果的目的,既可降低计算成本,又能够保证观测精度。[方法]通过对多个扫描测次的点云数据进行深入的研究,确定出针对该数据最佳DEM水平分辨率为4mm,对原数据进行7种等级的压缩生成对应的DEM。采用平均误差、中误差、标准差3种最常见的DEM精度指标对生成的DEM进行精度评价分析。[结果](1)在点云压缩程度15%时,随着点云密度的减小,平均误差基本没有变化,维持在极低的数值上;点云压缩程度15%时,平均误差随着点云密度的减小而迅速的增大。(2)在点云压缩程度10%时,随着点云密度的减小,标准差基本没有变化;点云压缩程度10%时,标准差随着点云密度的减小而迅速增大。(3)在点云压缩程度20%时,随着点云密度的减小,中误差基本没有变化,维持在极低的数值上;点云压缩程度20%时,中误差随着点云密度的减小而迅速的增大。[结论]对比验证分析结果表明,20%的点云压缩密度为生成微地形DEM最佳的点云密度。     

氮磷硫共掺杂生物质基多孔炭的制备及其电化学性能

为了提升农林废弃物在储能领域的高附加值利用，该研究以杉木屑为原料，磷酸三聚氰胺为磷、氮源，基于冷冻NaOH/硫脲体系溶解木质原料中纤维素，通过一步热解制备氮、磷、硫共掺杂多孔炭，并考察活化温度、NaOH/杉木屑质量比和冷冻条件对多孔炭结构及电化学性能的影响。通过X射线光电子能谱（XPS， X-ray photoelectron spectroscop ）和比表面积分析仪（BET，Brunauer-Emmett-Teller）研究多孔炭的表面结构和孔隙结构；采用循环伏安（CV，cyclic voltammetry）、恒流充放电（GCD，galvanostatic charge/discharge）和交流阻抗（EIS，electrochemical impedance spectroscopy）等测试手段表征其电化学性能。研究结果表明：随着活化温度和NaOH/杉木屑质量比的增加，多孔炭的表面积、全孔孔容和比电容呈现先增加后减小的趋势；冷冻条件和磷酸三聚氰胺的加入可以增加多孔炭的比表面积和全孔孔容，提升电化学性能。当活化温度900 ℃，NaOH/杉木屑质量比为1.2时，制备的氮、磷、硫共掺杂多孔炭的比表面积为2 048 m²/g，全孔孔容为1.655 cm³/g，介孔率为99.7%，氮、磷、硫的含量为3.41%、0.29%、1.40%。三电极体系下、6 mol/L KOH电解液中，当电流密度0.5 A/g时，比电容可达261 F/g。用NPS-900-1.2组装的对称超级电容器5 A/g电流密度条件下，比电容值为108 F/g，循环5 000次后库伦效率接近100%，电容保持率为92%。对称的超级电容器功率密度为248 W/kg时，能量密度可达17.2 Wh/kg。该研究为农林废弃物制备高性能超级电容器提供了参考依据。     

Equilibrium, Kinetics and Mechanism of Removal of Methylene Blue from Aqueous Solution by Adsorption onto Pine Cone Biomass of Pinus radiata

The kinetics and mechanism of methylene blue adsorption onto raw pine cone biomass (Pinus radiata) was investigated under various physicochemical parameters. The extent of the methylene blue dye adsorption increased with increases in initial dye concentration, contact time and solution pH but decreases with the amount of adsorbent, salt concentration and temperature of the system. Overall the kinetic studies showed that the methylene blue adsorption process followed pseudo-second-order kinetics among various kinetic models tested. The different kinetic parameters including rate constant, half-adsorption time and diffusion coefficient are determined at different physicochemical conditions. Equilibrium data were best represented by Langmuir isotherm among Langmuir and Freundlich adsorption isotherm. The maximum monolayer adsorption capacity of pine cone biomass was 109.89 mg/g at 30°C. The value of separation factor, R _L, from Langmuir equation and Freundlich constant, n, both give an indication of favourable adsorption. Thermodynamic parameters such as standard Gibbs free energy (?G ⁰), standard enthalpy (?H ⁰), standard entropy (?S ⁰) and the activation energy (A) were calculated. A single-stage batch absorber design for the methylene blue adsorption onto pine cone biomass has been presented based on the Langmuir isotherm model equation.     

投影寻踪模型的改进及其在生态农业建设综合评价中的应用

为提高生态农业建设综合评价模型的分辨率,提出了一种有效的和通用的模型——投影寻踪模型(PP)。模型中密度窗宽R是求解局部密度的窗口半径,是由样本数据本身特性确定的局部宽度参数,主要通过试算或经验来确定,缺乏理论根据,该文对模型中密度窗宽R进行了理论改进,推导得出了计算的经验公式,使模型更具有科学性和稳定性。采用基于实码的加速遗传算法寻找最优的投影方向,同时用投影方向信息研究了各因子对生态农业建设综合评价的影响水平,取得了符合客观实际的分类结果,为生态农业合理建设提供了决策依据。     

Estimating soil texture from sample density

Abstract

A number of laboratory methods for determining soil physical fractions have been proposed. The methods being cumbersome and time consuming cannot be adopted for routine analysis in soil testing laboratories. Therefore, a simple method which could provide quantitative estimates of the soil size fractions is required. This study used soil sample density (ratio of mass of soil in a standard scoop to its volume) to estimate soil separates. Regression models were developed for predicting soil separates from sample density. Sand, silt, and silt+clay fractions were best described by second degree polynomials with coefficients of determination ranging from 0.75–0.80. Although the exponential function was statistically equivalent to the second degree polynomial for estimating clay, it was preferable as it yielded a better shape of the fitted curve at sample densities <1.2 g cm^‐3. Validation of the models with independent data showed that model‐predicted values of various size fractions matched well with laboratory measurements with coefficients of correlation ranging between 0.95–0.99. The higher correlation coefficients between the measured and estimated clay, silt, and sand fractions both for model development and their validation on independent data suggest that the models could be used for estimating soil separates from sample density measurements.     

铁改性生物炭抑制土壤中As的迁移

砷(As)的毒性极强,为了治理含As土壤,该研究通过室内土柱模拟试验,研究铁改性生物炭对土壤中As迁移能力和形态的影响。结果表明:添加1%~8%生物炭和铁改性生物炭后,能显著降低土柱灌水后渗滤液中As的含量,增加土壤表层(0~20 cm) As的含量,降低土壤深层(>20~50 cm) As的含量,促进土壤中有效态As向稳定态As转化,生物炭的添加量越大,土壤中R-As的含量就越高。对比铁改性生物炭和生物炭发现,生物炭负载Fe3+后,其吸附和固持能力更强,更能促进有效态As向R-As转化,进而降低As污染的风险。因此,在治理含As土壤时,可在表层土壤施加2%的铁改性生物炭,达到吸附和固化As的目的,进而提高土壤的安全性。     

Land-use and socio-economic correlates of plant invasions in European and North African countries

Biological invasions are causing significant ecological impacts and economical costs world-wide. Human activities are the primary cause of this conservation and environmental problem. We conducted a stepwise regression analysis between several land-use and socio-economic parameters and the density of alien species in European and North African countries. We found that the parameters that best explained the density of alien plants were the Human Development Index and imports. The extent of terrestrial transport networks and the percentage of protected areas were the land-use variables that best accounted for the density of alien plants. If we are going to influence policies dealing with biological invasions, more emphasis should be placed on the analysis of land-use and socio-economic determinants at different spatial scales and their changes throughout time.     

Using habitat models to identify suitable sites for marine protected areas for harbour porpoises (Phocoena phocoena)

The harbour porpoise is a highly mobile species and thus represents a considerable challenge in the context of using marine protected areas (MPAs) for conservation. The shelf waters off the west coast of Scotland have been identified as an area of year-round presence, high density in comparison to surrounding areas, and a high young to adult ratio in summer and are thus a suitable area for exploring the location of possible special areas of conservations (SACs) under the EU Habitats Directive. We carried out dedicated surveys over three summers in the southern Inner Hebrides and used generalised additive models (GAMs) to predict areas of high relative density for harbour porpoises for each year. After compensating for survey effects, static bathymetric and persistent hydrographic variables were used in a step-wise model selection procedure. In all years harbour porpoise distribution was best explained by maximum tidal current, with higher densities predicted in areas of low current, and the same high density areas predicted year-on-year. Perimeter-to-area ratio was used to identify which areas should be considered as a basis for designating SACs for harbour porpoise in this area, to form part of the Natura 2000 network. The method used here combines spatial modelling and perimeter-to-area ratio for selecting protected areas, a methodology which is suitable for the protection of other animal species.