土壤环境中LLDPE地膜残余物的高温索氏提取及堆肥降解评价

可降解LLDPE地膜降解后以粉末形式进入土壤的“降解”存在很大的争议,为了探究进入土壤的高分子残余物是否继续降解,通过高温索式提取法采用混合溶剂(V(正庚烷)∶V(二甲苯)=1∶4)对土壤中的LLDPE(Mw=120 000)残余物进行分离提取,分别考察提取时间和土壤类型对LLDPE提取率及结构和热性质的影响,同时做堆肥实验并进行相对分子质量的测定.结果表明,对LLDPE的提取率随提取时间的增加而增大,最佳提取时间为4 h,提取率75%;提取时间对LLDPE的分子结构、结晶及平均重均相对分子质量均无明显影响,但会导致相对分子质量分布略微变窄;土壤类型对LLDPE的提取率基本没有影响;将普通LLDPE和光降解LLDPE样品分别做堆肥实验,采用高温索氏分别提取样品进行GPC测定,结果表明该提取方法可以用于实际土壤中LLDPE及其残余物的降解测试评价,长期跟踪下去还可以评估LLDPE完全降解所需时间.     

微塑料对小麦农艺性状及氮素利用效率的影响

为研究河滩土壤中微塑料残留对小麦农艺性状及氮素利用效率的影响,本研究将分子质量为2 000、5 000和100 000 D的微塑料颗粒添加到土壤中模拟农田中可降解农膜降解形成的微塑料积累,按连续覆膜1～100 a的量折算成质量浓度为0.042～4.24 g/kg的量添加到河滩沙土中盆栽小麦,测定了小麦的主要农艺性状及与氮素利用效率相关的指标.结果显示,分子质量为5 000 D的微塑料处理组土壤全氮和碱解氮含量总体显著高于CK,累积量为1年量时最高,分别较CK增加了36.0%和28.3%,土壤脲酶和蛋白酶活性也显著高于CK,分别在累积量为1年量和10年量时最高,比CK增加了67.9%和207.9%; 2000和100 000 D的微塑料积累对小麦农艺性状影响不显著,5 000 D微塑料积累导致可溶性蛋白降低,小麦氮素利用受影响,千粒重显著下降.因此,本研究表明微塑料积累不影响土壤氮素肥力,而是在小麦吸收氮素后,体内蛋白质含量降低,氮素利用率降低,产量受到影响.     

高温索氏提取土壤中的可降解聚乙烯蜡残余物及根窖降解评价

通过高温索氏提取法采用混合溶剂(V正庚烷∶V二甲苯=1∶4)对土壤中的可降解聚乙烯(PE)残余物(PEW,Mw=5 000)进行分离提取,分别考察了提取时间和土壤类型对PEW提取率及结构和热性质的影响,同时做根窖实验并进行相对分子质量的测定。结果表明,对PEW的提取率随提取时间的增加而增大,2.5h后达最大(92.5%);提取时间对PEW的分子结构无明显影响,但对PEW的结晶有一定影响,使得熔融温度和结晶温度分别升高1~3℃;提取时间对PEW的平均相对分子质量无明显影响,但会导致相对分子质量分布变窄;土壤类型对PEW的提取率基本没有影响;根窖实验结果表明该提取方法可以用于实际土壤中PEW残余物的降解测试评价,长期跟踪下去还可以评估PE完全降解所需时间。     

不同地域气候条件下降解地膜的光降解可控性试验研究

为了提高可降解地膜的降解可控性,通过实验筛选出自主制备的降解性能较好的PE-3和PE-4降解地膜,以普通的地膜为对照材料在新疆天山北坡石河子和博乐2种气候条件有一定差异的地区进行了试验研究。通过拉伸强度、断裂伸长率、黏均相对分子质量以及羰基指数等物理指标的测定,分析了地膜在石河子和博乐2个地区气候条件下降解过程中结构和力学性能的变化,并考察了外界的气候条件对地膜降解的影响。结果表明:1)随着铺膜时间的增加,2个地区地膜的力学性能和相对分子质量呈下降趋势,而羰基指数呈上升趋势;2)相同光敏剂含量的地膜,在日照强度、温度和相对湿度较高的地区,光降解程度较大。因此,通过调节光敏剂的含量,能够实现地膜在不同地域条件下降解的可控性,可以满足地膜在不同地区气候条件下的覆膜需要。     

可降解高淀粉塑料膜材料

人们常说的绿色化学中核心部分之一,是保持生态环境良性循环的生态自然性和经济合理性协调发展的可持续.可降解地膜研究的是一种淀粉生物天然材料的塑料膜,该膜以小麦、玉米与马铃薯淀粉为原料制成,能被微生物分解,降解后无污染物质残留在土壤中,不会对农田环境与耕层土壤造成永久性污染.     

萘降解菌TN培养基组成及条件优化

从大庆油田石油污染的土壤中筛选得到一株萘降解菌株TN,经初步鉴定为伯克霍尔德氏菌属(Burkholderiasp.),采用单因素试验设计优化了菌株TN降解萘的培养基组成及培养条件.结果表明,菌株TN的最适培养条件为:碳源(萘)浓度为0.5%、氮源选择(NH4)2SO4浓度为2.64g/L、磷源为KH2PO4∶Na2HPO4摩尔比为3∶1、酵母粉浓度为0.03g/L、MgSO4浓度为0.7g/L、培养时间为3d、培养温度为30℃、pH=9、装液量为30mL、接种量为2%、摇床转速为200rpm.验证实验和预期一致,优化前萘的降解率为62.03%,优化后萘的降解率可达到97.95%,整体提高了35.92%.     

冻融期秸秆和积雪覆盖条件下土壤热容量的特性研究

为了揭示冻融期不同秸秆和积雪覆盖条件下土壤热容量的时空分布特征,通过冬季大田试验,设置裸地(BL)、6 000kg/hm~2秸秆覆盖(SM1)、12 000kg/hm~2秸秆覆盖(SM2)和18 000kg/hm~2秸秆覆盖(SM3)4种不同处理,采用中子仪和和时域反射仪分别测定土壤的总含水率和液态含水率,进而计算出土壤热容量.研究结果表明,在冻融期,土壤热容量随着土壤冻结的发生逐渐降低,当土壤完全冻结以后,土壤热容量基本不变,在土壤融化时,土壤热容量又逐渐増加.在冻结期,秸秆和积雪双重覆盖会延缓土壤热容量减小的时间,增加土壤热容量,减小土壤热容量的变化幅度;在融化期,秸秆和积雪双重覆盖会延缓土壤热容量增大的时间,同时增加了融雪水入渗,所以增加了土壤热容量,增大了土壤热容量的变化幅度.在冻结期,随着土层深度的增加,土壤热容量减小的时间逐渐变晚,土壤热容量逐渐增加,土壤热容量变化幅度逐渐减小;在融化期,20cm土层土壤热容量最先增加,60cm土层土壤热容量增加的时间最晚,40cm土层土壤热容量的变化幅度最大.SM1、SM2和SM3这3种处理融化期的土壤热容量和变化幅度都比冻结期大.     

两株有机磷农药降解菌的分离鉴定及降解特性

从长期受有机磷农药污染的种植地土壤中分离到两株降解有机磷农药的细菌M1、M2.对所分离的菌株进行形态特征、生理生化特性和16S rDNA序列分析,初步鉴定M1菌株是恶臭假单胞菌(Pseudomonas putida),M2是Ludwigii肠杆菌(Enterobacter ludwigii).菌株M1、M2对甲基对硫磷、毒死蜱的耐受浓度在含有1%蔗糖的无机盐培养基中达到500 mg/L,对乐果的耐受浓度高达1 000 mg/L.在土壤模拟体系试验中,培养第32天,菌株M1、M2对土壤中甲基对硫磷的降解率分别为85%、93%;培养第48天,对土壤中毒死蜱的降解率分别为71%、81%.     

可降解地膜的热解和红外光谱特征分析

地膜降解性能是解决地膜"白色污染"的关键技术问题之一.采用热重(TG)和微分热重(DTG)分析对1种普通膜和3种可降解膜的热解过程进行研究,采用红外光谱法分析地膜在使用前后组成的变化.结果表明,4种地膜的热重曲线有相似,但也有所差异,说明降解膜与普通膜的基本组分相同,而添加组分有较大差异.从热重曲线可测算出生物降解膜中淀粉的含量约为21.05%,生-光双降解膜中碳酸钙含量约为10.91%.不同类型地膜的红外光谱不同,覆盖一定时期降解膜样品的红外光谱可显示出其组分和性状的一些变化.3种降解膜原样的羰基指数大小顺序为:生物降解膜>生-光双降解膜>光降解膜,这与它们在田间试验中的降解速率相同.热重是测定地膜组成的一种简便而有效的方法.地膜DTG曲线和红外光谱可作为普通膜与降解膜,以及不同类型降解膜之间的鉴别手段.羰基指数可作为评价地膜降解状况的指标.     

陕北地区高效石油降解菌的筛选及其对油污土壤的修复研究

通过筛选陕北地区的高效石油降解菌,为后续的土壤修复提供优良的菌种资源。本研究的石油降解菌分离来自延安市延长县某油井的土壤样品,通过以石油为唯一碳源,进行筛选、富集培养和平板划线分离,得到可降解石油的菌株,并采用紫外可见分光光度法测量其对富集培养基中的石油降解率。利用PCR扩增技术对筛选的石油降解菌的16S r DNA序列进行扩增,通过对16S r DNA序列的测定和NCBI数据库集进行基因序列比对确定其种属;在被石油污染过土壤中加入筛选出的石油降解菌进行修复试验,经50 d的修复反应,测定石油降解菌对油污土壤中石油的降解效率;最后通过种植小麦检验石油降解菌的降解效果。共筛选出3株高效的可降解石油的菌株:W1、W3、N4,三株菌均可以在以石油为唯一碳源的环境中生长,它们在富集培养基中的石油降解率分别为42. 55%,37. 18%和33. 57%,利用分子生物学技术对三株菌进行鉴定,结果是W1菌株为假单胞菌属,W3菌株为芽孢杆菌属,N4菌株为红球菌属。在菌株对油污土壤修复的研究中,菌W1和菌W3分别对油污土壤进行50 d的降解,土壤中石油量得到很大程度的降解,W1菌株的降油率为52. 20%,W3菌株的降油率为47. 84%,修复后土壤的质量对于小麦的生长没有影响。通过本研究课题,为陕北地区石油污染土壤修复提供了优良的菌种资源,同时为陕北地区的石油污染土壤的微生物修复提供了一定的科学依据。     

黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)厚垣孢子降解阿特拉津的探究

阿特拉津(atrazine)是一类普遍存在于环境中且难降解的污染物.本文探究了黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)厚垣孢子对阿特拉津降解的最佳条件,包括温度、摇床转速、初始培养基pH及接种量.并在大田土壤盆栽实验中,研究P.chrysosporium厚垣孢子和土壤土著微生物对土壤中阿特拉津的降解情况.结果表明:P.chrysosporium厚垣孢子可以有效去除阿特拉津,在33℃、转速为180r·min~(-1)、pH值为7.0、接种量是4g·L~(-1)时,去除效果最好,去除率达90.77%.土壤盆栽实验结果表明:施用P.chrysosporium厚垣孢子28d后,非灭菌土壤中阿特拉津去除率为97.8%,其中P.chrysosporium的降解贡献最为突出,去除能力为59.3%.而土著土壤微生物的去除率仅为20.7%,表明P.chrysosporium厚垣孢子对AT降解效果明显.     

农田土壤镉污染的原位钝化修复及持久性研究

农田镉(Cd)污染一直是人们关注的热点,通过室内盆栽实验和野外田间实验相结合,研究了不同钝化剂对小麦根部与籽粒中Cd富集量的影响,同时采用野外实验考察了2013年至2016年四年收获期内钝化剂的持久性.结果表明:盆栽实验中,施加固定剂后对土壤中Cd均有不同程度的钝化作用.田间实验中,刚施加固定剂后的第一季小麦中,各组固定剂均使小麦根和仔粒中Cd浓度有较为显著的降低,这和盆栽实验中结果基本一致.随着时间的推移,固定剂在土壤中对重金属的钝化作用逐渐降低,各处理组中钝化持久性效果最好的是钙镁磷肥及其配施石灰组和磷矿石配施石灰组,并且这三种钝化剂处理方式的有效性一直持续到2015年的第三季小麦.当时间持续到2016年第四季小麦时,各钝化剂处理组相对于空白对照之间已经没有显著性的差异.综上,在钝化修复农田土壤Cd污染时,可以优先选择钙镁磷肥配施石灰的钝化剂,同时需要跟踪监测钝化效果,必要情况下需要复施以确保固定剂的效果稳定.     

3种抗生素在小白菜中的积累迁移及风险评估

为了探究土壤中氯霉素类抗生素对小白菜生长的影响及累积迁移规律,并进行健康风险评价.通过盆栽试验,在含有不同质量比(0,5,10,25 mg/kg)的氟苯尼考、氯霉素、甲砜霉素土壤中种植小白菜,检测根茎叶中各抗生素的累积量;采用富集系数、迁移系数分析土壤-小白菜体系的迁移累积特性,并采用风险商值(hazard quoti...     

污泥餐厨垃圾不同混配比厌氧发酵产氢产甲烷

通过批式实验将剩余污泥和餐厨垃圾进行联合厌氧发酵,研究了不经任何预处理的污泥与餐厨垃圾不同质量比对系统产氢产甲烷的影响.结果表明,当餐厨垃圾占总质量比的10%时,可获得最佳的产氢产甲烷效率:氢气体积分数和累积产氢量在22 h时最大,氢气体积分数可达13.7%,累积产氢量可达41.88 mL,氢气产率为4.18 mL·g~(-1);在厌氧发酵观察期内(70.5 h),甲烷体积分数达到5.74%,最大累积产甲烷量为19.58 mL,甲烷产率为2.92 mL·g~(-1).VS(探发性固体)降解率与产氢产甲烷结果一致,当餐厨垃圾占总质量比的10%时,VS去除效果最为显著,经过70.5 h的厌氧发酵VS降解率为6.7%.     

一株萘降解菌的分离及其在石油降解中耐盐性的研究

从长春市二道区中国石油东环城路加油站附近挖取被石油副产品污染的土壤,并利用以萘为唯一碳源的无机盐培养基(MM)进行萘降解菌的驯化富集培养.采用平板划线法分离获得长势较好的纯菌株.然后对菌落形态进行观察,考察了pH值、盐浓度对菌体的生长情况的影响以及对该降解菌降解石油的影响.结果分析:从被污染的土壤中分离出菌落呈淡黄色、圆形、光滑突起、饱满、边缘整齐的形态的萘降解菌.该菌在pH值为7、盐浓度为3g/L以内时生长良好,且对石油的降解率也最大.     

三种环状石油烃光化学降解规律的研究

研究石油中3种常见组分四氢萘、 乙苯和十氢萘在人工光源以及太阳光照射下光化学降解的可行性. 结果表明, 在波长小于290 nm的紫外光照射下, 四氢萘、 乙苯和十氢萘均可以发生直接光解; 而在ZnO, TiO₂以及Fenton试 剂存在的条件下, 上述物质可在波长大于290 nm的光的作用下发生间接光解.     

紫球藻多糖的降解及其体外抗氧化活性

采用过氧化氢辅助超声波降解法制备低相对分子质量紫球藻(Porphyridium cruentum)多糖,测定降解后寡糖对3种自由基的清除能力,考察相对分子质量对多糖抗氧化活性的影响。结果显示:多糖的降解率随过氧化氢的体积分数(φH2O2)、超声时间和反应温度的增加而增加;相对分子质量随三者的增加而降低,当φH2O2、超声时间和反应温度分别为8%、6 h和70℃时趋于稳定,分别获得了平均分子量为203.6、606.6和730.2 ku的寡糖。抗氧化实验表明:相对分子质量小的多糖对自由基有明显的清除作用,相对分子质量对其抗氧化活性有显著影响,相对分子质量为203.6 ku的寡糖活性最好。     

含Re复合分子筛催化剂在加氢精制应用

采用共沉淀法制备了MCM-41-HY复合分子筛,采用浸渍法制备了Re-Ni-W/MCM-41-HY催化剂前驱体,并且用X射线衍射(XRD)、N2吸附比表面积测定(BET)等技术对催化剂的结构和性质进行了表征.反应前将催化剂前驱体用氢气还原,再进行汽柴油加氢精制活性评价.加氢脱芳(HDA)活性评价在实验室的固定床连续反应器上,用四氢萘十二烷模拟物进行加氢.经过实验负载型催化剂Re-Ni-W/MCM-41-HY在适合的条件下可以很好的加氢脱芳.实验结论为,催化剂Re-Ni-W/M CM-41-HY在温度280℃、压力3 M Pa、氢油比600,液时体积空速5h-1,四氢萘的转换率可达到68%.     

萘降解菌的分离鉴定及在污染土壤生物修复中的应用

从大庆油田的土壤中筛选出了一株高效萘降解菌株DQ-1,初步鉴定为假单胞菌属(Pseudomonas sp.).该菌接种到以3 g/L萘为唯一碳源的无机盐培养基中,30℃培养4 d,其降解率达到98.6%.研究了Cu~(~(2+))、Cr~(6+)、Fe~(3+)、Zn~(2+)和Pb~(2+)对菌株DQ-1生长的抑制情况,生长抑制效应由强到弱的顺序为Zn~(2+)Cr~(6+)Cu~(2+)Fe~(3+)Pb~(2+),并利用直读电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES,美国VARIAN公司)测定培养体系中重金属离子的含量,结果表明重金属离子最终吸附在菌株细胞壁上.将DQ-1菌株接种到含有2.5 mg/g萘的灭菌土壤中,经过11d室温培养之后,萘的去除率为97.9%.     

萘呋胺酯草酸盐相关化合物的合成研究

采用四氢糠醇为原料,通过酰化反应得到了对甲基苯磺酸四氢糠醇酯,对甲基苯磺酸四氢糠醇酯与丙二酸二乙酯烷基化反应得到中间体四氢糠基丙二酸二乙酯.在此基础上合成了3-(1-萘基)-2-四氢糠基丙酸、3-(1-萘基)-2-四氢糠基丙酸乙酯、3-(1-萘基)-2-(1-萘甲基)丙酸-N,N-二乙胺基乙酯草酸盐、2-(2-萘甲基)-3-(2-四氢呋喃基)丙酸-N,N-二乙胺基乙酯草酸盐等相关的化合物;两步合成四氢糠基丙二酸二乙酯的产率为77.4%,该方法较已有合成方法产率有较大提高且避免了高压下催化加氢操作,反应更简便,得到的相关化合物达到标准品纯度.