堆肥腐殖酸形成及其电化学活性

为探究堆肥腐殖酸形成过程及腐殖酸的氧化还原性能,以城市生活垃圾不同堆肥阶段提取的腐殖酸样品为研究对象,运用现代色谱学技术、光谱学方法和电化学分析,研究了堆肥过程不同形态氮和碳官能团形成腐殖酸的特征,探究了堆肥腐殖酸的氧化还原性能及影响因素. 结果表明:堆肥腐殖酸中50%~75%的氮为氨基酸态氮,检出的15种氨基酸中酸性氨基酸(Asp和Glu)含量(高于100 mg/g)最高、丝氨酸(Ser)含量(3.78 mg/g)最低. 与堆肥腐殖酸中其他组分和官能团相比,氨基酸易被生物降解和利用,其含量随着发酵的进行呈下降趋势,后期氨基酸态氮占比逐渐降低. 腐殖酸中碳有多种形态,包括苯环、羧基、脂肪族等多种官能团,随着堆肥发酵的进行,木质纤维素降解形成腐殖酸,脂肪族官能团亦被氧化降解;与之相反的是,腐殖酸中羧酸类、醛、酮及苯环等官能团不断增加,导致腐殖酸氧化还原性能增强. 氧化和还原过程中,腐殖酸得失电子均会造成部分官能团结构破坏,大分子腐殖酸被降解和转化为小分子有机物. 研究显示,堆肥腐殖酸活性较高,可利用腐殖酸修复环境过程,但需要适当补充活性腐殖酸,防止腐殖酸因修复氧化还原过程导致降解后只能作为碳源.      

秋冬交替季节白洋淀沉积物有机质特性研究

为了研究白洋淀沉积物中有机质释放对秋冬交替季节淀区水环境的影响.将白洋淀分为自然保护区、旅游区、村落密集区、淀中村区和出淀口区五部分,在20个代表性采样点采集沉积物样品,采用光谱学方法表征样品中有机质特性,并研究氮、磷的溶解释放特征.结果表明:①在自然保护区、淀中村区和出淀口区,沉积物中有机质的腐殖化和芳香化程度较高,主要为陆源可见光类腐殖酸组分（C1）、海源可见光类腐殖酸组分（C3）和紫外光类腐殖酸组分（C4）;而在旅游区和村落密集区,有机质的腐殖化和芳香化程度较低,主要为类色氨酸组分（C2）,表明这些区域受人为活动影响大.②紫外吸收光谱和荧光光谱参数具有很好的相关性,可用于表征沉积物中有机质特征;类色氨酸组分的荧光强度与沉积物中w（TN）和w（TP）具有良好的正相关关系,显示出同源性特征.③与以类腐殖酸为主要成分的沉积物样品相比,氮、磷更易从以类蛋白为主要成分的沉积物中释放.研究显示,秋冬交替季节白洋淀沉积物中有机质以类蛋白和类腐殖酸为主,且类蛋白具有促进共存氮、磷溶解释放的作用.      

土壤改良剂改良酸化土壤的研究进展

推进酸化土壤改良,提高农业生产力是实现作物提质增收和发展绿色农业的重要任务。土壤改良剂具有降低土壤酸度、增加土壤养分、优化土壤结构、提高微生物活性、改善土壤微环境等作用,在修复酸化土壤方面具有重要意义。基于上述背景,从离子迁移转化角度阐明土壤酸化成因,总结酸性改良剂分类、作用机理、改良效果及其对作物长势的影响;指明现有改良剂在酸化土壤改良方面存在的问题,提出新型土壤改良剂研发方向以及在应用过程中的关键影响因素;最后对改良剂未来发展趋势进行展望,以期为土壤改良剂的研发和制备提供借鉴。     

运用BDD电极优化废水中氨氮的直接电化学检测方法

针对高氨氮条件下离子选择电极稳定性差的问题,筛选了3种市售硼掺杂金刚石(BDD)电极,以探究直接电化学检测氨氮的可行性.采用极化曲线法测试了3种BDD电极的析氧、析氢和析氯电位,以获得最佳电势窗口.采用循环伏安法研究了氨氮在3种BDD电极上的氧化还原行为,在1.6 V处发现了明显的氨氮氧化峰,可为氨氮直接检测提供定性依...     

石油污染对场地中细菌群落的影响及其反馈机制

石油污染场地细菌群落的组成与分布差异性较大,且受多种因素影响.石油污染过程如何驱动场地中细菌群落变化仍然不明确,石油污染场地的细菌群落组装过程仍待研究.为了探明石油污染场地细菌群落结构及其与污染物之间的关系,以甘肃省某石化场地为研究区域,调查了油泥、石油污染土壤、未污染土壤及受污染含水层中沉积物的石油浓度、细菌群落结构多样性及其群落组装过程.结果表明:在好氧环境下,高石油浓度的油泥环境可以选择出具有降解石油能力的基因型（alkB基因和nah基因）,油泥环境中好氧降解基因拷贝数高达107 copies/g;而在含水层沉积物等厌氧环境下,好氧降解石油的基因拷贝数仅为106 copies/g,ass和bamA等厌氧降解基因也没有在厌氧环境中得到高效表达.石油污染土壤后,细菌群落的α-多样性降低,且与石油浓度呈显著负相关（P < 0.05）.与未污染土壤相比,油泥和受污染沉积物中细菌群落α-多样性降低了50%左右,而石油污染土壤中细菌群落的α-多样性降低了大约33%.在油泥、石油污染土壤和未污染土壤等地表环境中,群落组装主要受多样化和漂变等随机性过程主导,而与污染程度无关.在受污染含水层沉积物等厌氧环境中,微生物的群落组装主要受环境选择、种间竞争等确定性过程主导.研究显示,石油污染场地中的细菌群落多样性主要受石油浓度驱动,但是其对环境的反馈,例如降解基因的选择、群落组装过程等则需要较高的石油浓度才有所显示.      

白洋淀沉水植物腐解溶解性有机物与重金属的相互作用

针对白洋淀秋冬季节水生植物腐解释放大量溶解性有机物(DOM)的问题,利用紫外可见光谱(UV-Vis)和激发发射光谱(EEMs)结合平行因子分析法(PARAFAC)对DOM样品进行表征和分离。实验结果表明,PARAFAC共分离出4种组分(C1、C2、C3和C4),类腐殖酸组分C1和C2、类蛋白组分C3、含有类蛋白组分和类富里酸组分共同组成的C4。此外,对样品进行荧光淬灭滴定实验来研究DOM与重金属(Cu (Ⅱ)和Cd (Ⅱ))的相互作用,发现Cu (Ⅱ)对所有组分都存在明显的淬灭效果,并可以较好地拟合出络合常数(lgK),而Cd (Ⅱ)只与C4有较好的络合效果,这是由于C4中的类富里酸成分所造成的。研究进一步发现,样品U2中类蛋白组分C3和C4对重金属的淬灭效果比样品U0的类蛋白组分明显。这是由于样品U2中所添加的植物量较多,而植物腐解所释放的主要成分为类蛋白物质,有助于增强类蛋白组分的络合能力。研究结果可为科学评价水生植物腐解释放DOM对水体中重金属的迁移转化提供依据。