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微量金属元素强化餐厨垃圾厌氧消化及其微生物群落解析

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微量金属元素强化餐厨垃圾厌氧消化及其微生物群落解析

作者：李林桐沈阳航空航天大学

学位级别：硕士

厌氧消化技术以集废物处理、能源回收、生态良性循环为一体的优势成为目前餐厨垃圾处理的主流技术。大量研究表明餐厨垃圾(FW)厌氧系统高负荷下长期运行常会出现有机酸(VFA)累积抑制而系统失衡,而添加微量金属元素(TEs)是强化餐厨垃圾... 详细信息

厌氧消化技术以集废物处理、能源回收、生态良性循环为一体的优势成为目前餐厨垃圾处理的主流技术。大量研究表明餐厨垃圾(FW)厌氧系统高负荷下长期运行常会出现有机酸(VFA)累积抑制而系统失衡,而添加微量金属元素(TEs)是强化餐厨垃圾厌氧消化的有效手段。本研究系统考察了典型微量金属元素Fe、Co、Mo、Ni对固定负荷、逐级提高负荷下及酸抑制胁迫下餐厨垃圾厌氧消化性能及微生物群落的影响。结果表明,在低(2 g VS/L·day)、中(4g VS/L·day)负荷下,未补充TEs的厌氧系统虽能维持稳定,但产气量显著低于补充TEs的反应器;在高负荷(6 g VS/L· day)下,未补充TEs的系统受VFA抑制而在第89天停止产气,而补充TEs的系统稳定运行,甲烷产率达518.1 mL/g VSadded。逐级提升负荷下,未添加TEs的系统(R5、R6)分别于第128、105天停止产气,而添加TEs的系统(r5、r6)则始终维持良好的性能。当R5、R6受VFA抑制时,Methanosaeta相对丰度逐渐降低,而r5和r6中,补充TEs促进Methanosaeta始终优势生长,丰度达57.3%和62.5%。VFA抑制初期,仅调节pH对产甲烷菌活性无显著的恢复作用,系统在第139天停止产气,而在添加TEs及调节pH与添加TEs组合策略的作用下,系统逐渐恢复正常,甲烷产率达505.0、506.38 mL/g VSadded。VFA抑制中期,仅调节pH或补充TEs的系统分别于第133天和第129天停止产气,而在调节pH与添加TEs组合策略的作用下,系统性能逐渐恢复,厌氧生化反应再次达到平衡。TEs在酸抑制胁迫下产甲烷菌活性恢复中发挥了关键的作用,促进乙酸营养型产甲烷菌Methanosaeta生长,重新成为优势菌种,解乙酸成为主要的产甲烷途径。

关键词：餐厨拉圾厌氧消化微量金属元素微生物群落甲烷

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微量金属元素与帕金森疾病关系的研究进展

微量元素与健康研究 2024年第1期41卷 63-66,69页

作者：盘家萍丁世磊黄映捷卢玉翠赵立春广西中医药大学科学实验中心南宁530200

帕金森疾病(PD)是一种临床常见的神经退行性疾病,发病机制尚不明确,可能与环境代谢、遗传、衰老等多种因素相关。人体微量元素与PD的发生和治疗密切相关,微量元素中铁、锌、铜、铷等必需金属元素的失衡直接影响PD的发生和治疗效果,非必... 详细信息

帕金森疾病(PD)是一种临床常见的神经退行性疾病,发病机制尚不明确,可能与环境代谢、遗传、衰老等多种因素相关。人体微量元素与PD的发生和治疗密切相关,微量元素中铁、锌、铜、铷等必需金属元素的失衡直接影响PD的发生和治疗效果,非必需金属元素中的汞、镉、铅含量在人体的过度蓄积可导致PD的发生。

关键词：帕金森疾病微量金属元素非必需金属元素发生机制

微量金属元素对纤维素—污泥协同厌氧发酵影响研究

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微量金属元素对纤维素—污泥协同厌氧发酵影响研究

作者：刘一铭西南交通大学

学位级别：硕士

厌氧发酵技术作为一种固体废弃物资源化利用的有效方式,不仅能解决固体废弃物的处置难题,还能实现资源的回收再利用,对于缓解当前全球资源紧张的局面具有重要意义。厌氧发酵过程能否稳定长效运行,受到温度、pH值、碳氮比(C/N)、微量金... 详细信息

厌氧发酵技术作为一种固体废弃物资源化利用的有效方式,不仅能解决固体废弃物的处置难题,还能实现资源的回收再利用,对于缓解当前全球资源紧张的局面具有重要意义。厌氧发酵过程能否稳定长效运行,受到温度、pH值、碳氮比(C/N)、微量金属元素含量等诸多因素影响,其中微量金属元素对厌氧发酵过程的影响被广泛关注,然而关于纤维素类固体废弃物厌氧发酵过程中的微量金属元素投加量仍缺乏研究和指导。本文利用纤维素底物与剩余污泥开展协同厌氧发酵实验。通过投加不同量的微量金属元素Fe、Ni、Co、Zn、Cu,研究其对纤维素与污泥厌氧发酵产气总量、甲烷产量以及发酵液pH值的影响。利用响应曲面法对Cu、Zn、Co的含量进行优化,得出纤维素与污泥厌氧发酵过程中微量金属元素最优含量。具体如下:(1)微量金属元素会影响纤维素与污泥协同厌氧发酵的效果,微量金属元素对厌氧发酵效果的促进作用由强到弱依次为:Fe>Ni>Co≥Zn≥Cu。(2)在本文研究范围内,Fe、Ni未对厌氧发酵产生抑制作用,产气总量、甲烷产量均随着Fe、Ni含量的增加而增大;Cu、Zn、Co的含量分别在大于12mg、24mg、24mg时,对厌氧发酵效果产生了抑制,产气总量和甲烷产量均出现明显下降。一定含量的Fe、Ni、Co、Zn、Cu均有利于维持发酵系统pH值的稳定。(3)当Cu、Zn、Co的含量分别为6.00mg、19.63mg、12.00mg时,纤维素与污泥协同厌氧发酵产气总量的预测值最大,为2.989L。经过实验验证,实际产气总量为2.975L,误差为0.47%,模型预测结果可靠。本文研究结果所得到的微量金属元素最优含量为今后改善纤维素类固体废弃物厌氧发酵效果提供了理论支撑。

关键词：厌氧发酵纤维素微量金属元素产气效果响应曲面法

微量金属元素Fe3+和Ni2+对厌氧消化的影响机理研究

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微量金属元素Fe3+和Ni2+对厌氧消化的影响机理研究

作者：张瑜安徽大学

学位级别：硕士

微量金属元素可提高厌氧消化产甲烷效率,但微量金属元素的添加存在种类选择、添加剂量优化及生物有效性等问题。本文以Fe和Ni为研究对象,通过间歇实验分析了其单独及联合存在时对厌氧发酵产甲烷过程的影响;考察了乙二胺四乙酸(EDTA)添... 详细信息

微量金属元素可提高厌氧消化产甲烷效率,但微量金属元素的添加存在种类选择、添加剂量优化及生物有效性等问题。本文以Fe和Ni为研究对象,通过间歇实验分析了其单独及联合存在时对厌氧发酵产甲烷过程的影响;考察了乙二胺四乙酸(EDTA)添加对提高Fe生物有效性的作用效果;在上流式厌氧污泥床反应器(UASB)中,探究了 Fe及EDTA长期添加对厌氧过程的影响,获得的主要研究结果如下:(1)厌氧产甲烷效率随Fe浓度(0-100 mg/L)的升高而增强。Fe= 40 mg/L时,累积甲烷产量和COD去除率较对照组分别提高了 36.32%和29.98%,脱氢酶和F420浓度分别为27.23 μg/L和54.85 μg/L。这表明厌氧系统中Fe的存在增强了挥发性脂肪酸(VFAs)转化为甲烷的效率,通过调节产甲烷过程相关酶浓度从而影响了厌氧产甲烷菌的活性。当Fe浓度由40 mg/L升至100 mg/L时,对厌氧产甲烷的促进效果也逐渐降低。(2)逐渐提高厌氧反应体系中Ni浓度,厌氧产甲烷效率呈现低促高抑的现象。当Ni浓度由0mg/L升至1.0mg/L时,对厌氧产甲烷过程的促进作用最为显著。累积甲烷产量较Ni缺乏时提高了 28.26%,COD去除率提高了 24.37%。当Ni浓度为1.0 mg/L,厌氧反应体系内乙酸浓度较对照组提高35.14%,辅酶F430浓度提高了 26.33%。这表明Ni的存在促进挥发性脂肪酸之间的相互转化,提高乙酸产甲烷过程的底物浓度,进而提高了甲烷生成效率。当Ni浓度继续升高至5.0mg/L时,Ni的存在抑制了厌氧产甲烷的效果,甲烷产量下降至对照组的50%,COD去除率降低了 24.75%。(3)当Fe浓度为50 mg/L、Ni浓度为20 mg/L,累积甲烷产量和COD去除效率较Fe与Ni单独存在时,对厌氧产甲烷的作用效果更为显著,累积甲烷产量和有机物去除率均有了很大程度的提高。由此说明,当Fe与Ni同时存在于厌氧体系中,二者之间可以产生协同作用,也可以降低过高浓度的金属元素的毒性作用。(4)EDTA的浓度与累积甲烷产量呈现正相关,当Fe浓度为40 mg/L,EDTA浓度为20 mg/L时,累积甲烷产量较Fe单独添加时提高了 18.32%,脱氢酶浓度上升为对照组的119.36%。且厌氧体系中水溶态和离子交换态Fe的利用率分别提高了 90.36%和54.55%。EDTA的添加提高厌氧体系有效态Fe的含量,促进了微生物对于生物有效态Fe的吸收利用,提高Fe的生物有效性。(5)在UASB中长期添加Fe与EDTA,反应器运行240 d后发现Fe存在可提高反应器运行的稳定性,反应器日产气量及甲烷百分比均随之提高。通过三维荧光(EEM)和傅利叶红外(FTIR)对UASB中颗粒污泥EPS成份含量及功能基团进行分析,发现Fe长期添加对厌氧颗粒污泥及功能微生物产生了一定的影响,产甲烷微生物优势种群向着乙酸营养型产甲烷菌转变。这表明了 Fe影响了厌氧颗粒污泥微生物群落结构,从而影响了厌氧发酵产甲烷效率。

关键词：厌氧消化微量金属元素产甲烷活性影响生物有效性

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微量金属元素对纤维乙醇废水厌氧处理的影响

天然气化工—C1化学与化工 2013年第5期38卷 21-25页

作者：郑超马晓建郜晋楠赖鹏豪郑州大学化工与能源学院河南郑州450001

在UASB反应器厌氧处理纤维乙醇废水的稳定运行期,通过分析在进水中分别添加微量金属元素Ni、Co、Fe后COD去除率、沼气产生以及沼气中甲烷含量的变化情况,研究了单一微量金属元素Ni、Co、Fe对处理效果的影响。结果表明,微量金属元素Ni、C... 详细信息

在UASB反应器厌氧处理纤维乙醇废水的稳定运行期,通过分析在进水中分别添加微量金属元素Ni、Co、Fe后COD去除率、沼气产生以及沼气中甲烷含量的变化情况,研究了单一微量金属元素Ni、Co、Fe对处理效果的影响。结果表明,微量金属元素Ni、Co、Fe在一定浓度范围内对厌氧微生物产生激活作用从而对厌氧处理产生促进作用;单一微量金属元素Ni、Co、Fe最适宜的添加浓度分别为0.4mg/L、0.2mg/L、1.0mg/L。

关键词：微量金属元素纤维乙醇废水厌氧处理

微波等离子体原子发射光谱分析原油中微量金属元素

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石油学报（石油加工） 2021年第5期37卷 1151-1157页

作者：周学忠谢华林湖南工学院材料与化学工程系湖南衡阳421002 长江师范学院材料科学与工程学院重庆涪陵408100

研究建立了原油中微量金属元素低成本高通量测定的分析方法。原油样品经HNO_(3)+H_(2)O_(2)密闭压力消解后,直接采用微波等离子体原子发射光谱(MP-AES)测定其中的12种微量金属元素Cu、Fe、Zn、Pb、Ni、K、Mn、Ba、Cr、V、Mg、Al。通过... 详细信息

研究建立了原油中微量金属元素低成本高通量测定的分析方法。原油样品经HNO_(3)+H_(2)O_(2)密闭压力消解后,直接采用微波等离子体原子发射光谱(MP-AES)测定其中的12种微量金属元素Cu、Fe、Zn、Pb、Ni、K、Mn、Ba、Cr、V、Mg、Al。通过选择待测元素的分析波长,并结合快速线性干扰校正(FLIC)技术校正了光谱干扰,选择Y和Lu为内标元素校正了基体效应,稳定了分析信号。采用标准参考物质NIST SRM 1084a(润滑油中的磨损元素)评价了分析方法的准确性。结果表明:所有分析元素的线性关系良好(线性相关系数≥0.9995);该方法的检出限(MDL)为0.04~1.15μg/g,NIST SRM 1084a的测定值与认定值基本一致,验证了所建立的方法准确可靠,使用N2为等离子体气体的MP-AES显著降低了分析成本。该方法为原油中多种微量金属元素的高通量分析提供了新策略。

关键词：原油微波等离子体原子发射光谱微量金属元素密闭压力消解光谱干扰

微量金属元素在重建古湖泊氧化还原状态研究中的应用

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华南地质 2020年第3期36卷 295-307页

作者：杨存高云佩中国科学技术大学地球和空间科学学院合肥230026

本文系统介绍了利用微量金属元素重建古湖泊水体氧化还原状态的地球化学原理、多重判别标准以及相关注意事项。在湖泊沉积物中,微量金属元素的自生沉积组分是判别古水体氧化还原环境的有效载体。其中,受碎屑组分影响较小的U、Mo、V以及... 详细信息

本文系统介绍了利用微量金属元素重建古湖泊水体氧化还原状态的地球化学原理、多重判别标准以及相关注意事项。在湖泊沉积物中,微量金属元素的自生沉积组分是判别古水体氧化还原环境的有效载体。其中,受碎屑组分影响较小的U、Mo、V以及与有机物质合成密切相关的Ni、Cu、Zn、Cd等氧化还原敏感元素是反演古湖泊水体氧化还原状态的常用指标;而对于受碎屑组分影响较大的氧化还原敏感元素Cr和Co则需谨慎使用。此外,水体中Mn和Fe的循环会对微量金属元素在沉积物中的富集程度产生作用,其主要机理为Mn-Fe(氢)氧化物对特定离子的吸附过程和解吸附过程。在使用微量金属元素含量重建古水体氧化还原状态时,需定量评估和校正碎屑组分、早期成岩作用,以及热液活动等带来的影响。通过综合分析沉积物中微量金属元素的富集程度,我们可有效限定古湖泊氧化还原界面的位置,并进一步制约古水体的氧化还原状态。除此以外,沉积物中微量金属元素含量与总有机碳(TOC)的相关关系、特定微量金属元素的比值(如U/Th、V/Ni、V/Cr,以及Ce/Ce*)也可以作为古湖水氧化还原状态的重要判定依据。

关键词：氧化还原状态微量金属元素古湖泊

微量金属元素分布特征在海洋溢油鉴别方面的研究

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微量金属元素分布特征在海洋溢油鉴别方面的研究

作者：杨春茹上海海洋大学

学位级别：硕士

随着海洋石油工业和海上石油运输业的迅速发展,海上石油勘探、开发、海底管线铺设及运输规模不断扩大,海面溢油事故时有发生。频繁发生的溢油事故严重危害了海洋生态环境,逐渐引起公众的重视。准确找出溢油来源,对于科学地评价和预测油... 详细信息

随着海洋石油工业和海上石油运输业的迅速发展,海上石油勘探、开发、海底管线铺设及运输规模不断扩大,海面溢油事故时有发生。频繁发生的溢油事故严重危害了海洋生态环境,逐渐引起公众的重视。准确找出溢油来源,对于科学地评价和预测油污染对海洋生态环境的影响、合理地解决法律纠纷、建立海洋环境管理法律法规及海面溢油应急系统具有重要的实际意义。本文重点是建立了ICP-MS用于测定原油中微量金属元素的方法,并且测定了143个来自国内外不同地区的原油,建立了不同地区原油微量金属元素的数据库。分别探寻了原油中微量金属元素的分布规律以及模拟风化后原油中微量金属元素的变化规律,从而发展一种溢油鉴别的新方法,提高海洋溢油判别的准确度。主要结论归纳如下: 首先,概述了现阶段国内外海面溢油污染现状;简述了海面溢油对海洋环境的危害;阐述了油指纹鉴别分析技术的研究现状,简要介绍了红外光谱法（IR）、荧光光谱法（Fluorescence Spectroscopy）、气相色谱法（GC-FID）、气相色谱-质谱法（GC-MS）、及薄层色谱法（TLC）的特点和它们在油指纹鉴别中的应用现状;重点介绍了电感耦合等离子质谱（ICP-MS）在测定原油中微量金属元素的应用。简述了化学计量学在油指纹鉴别中的应用情况。在此基础上,指出了本文的创新点,明确了本文的研究意义。其次,本文以浓HNO3-H2O2为消解体系,采用微波法对原油进行消解,利用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定原油中V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Mo、Ba、Pb12中微量金属元素;并以6Li、45Sc、72Ge、89Y、115In、159Tb、209Bi作为内标元素,补偿基体效应,选择适当的待测元素同位素克服质谱干扰,确定了实验的最佳测定条件。结果表明12种微量金属元素的检出限为0.0056-0.8729μg/g;线性关系良好,且线性相关系数r≥0.9995;精密度良好,相对标准偏差（RSD）＜5.0%;回收率为92.3%-118.8%。该法准确、快速、简便,可应用于原油中微量金属元素的测定。再次,建立了来自国内渤海、南海、陆地以及国外原油中V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As、Mo、Ba、Pb12种微量金属元素数据库。得知了这12种微量金属元素在不同油源的分布情况。数据显示,所测原油样品中Fe、Ni、Zn元素的含量普遍较高;国内外样品中V的含量变化比较大,国外原油V平均含量最高,高达26.25ppm;我国大多数原油的镍、铁含量明显高于钒的含量,及Ni/V、fe/V的值大于1。国外原油有的是镍、铁高于钒,有的是钒高于镍、铁。另外,国内陆地原油中Ba的平均含量明显突出,为8.17ppm,可以做为判定是陆地油源的依据。不同原油样品以Ni/V与Fe/V值为变量进行聚类分析,结果发现,国内与国外不同地区原油样品具有明显差异性。最后,以渤海原油、国外原油作为研究对象进行30天综合模拟风化实验,探讨原油中微量金属元素Ni、V、Fe、Ba的风化规律。结果表明:经过30d风化,原油中Fe、Ba元素发生了较大的改变:但Ba元素在风化3天内其含量较稳定,若溢油发生在三天内,可以作为陆相溢油鉴别的参考;同时,其中镍、钒元素含量相对稳定,抗风化能力较强。经风化检验,Ni/V比值在风化30d后较稳定,可用于风化溢油的鉴别。通过以上研究,本文建立了ICP-MS测定原油中微量金属元素的方法,并建立了基于微量金属元素分布特征的溢油鉴别方法,在溢油的快速初步鉴别中有一定应用价值。

关键词：电感耦合等离子体质谱原油微量金属元素聚类分析风化镍/钒比值

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微量金属元素对不同基质厌氧处理的影响研究

应用化工 2013年第6期42卷 1111-1113,1130页

作者：蔡秀萍张世其苏庆珍江苏食品职业技术学院生物与化学工程学院江苏淮安223003 四季青污水处理厂江苏淮安223003

分别以葡萄糖、苯酚为基质,研究微量金属元素Fe、Co、Ni对甲烷菌的激活作用。结果表明,加入微量金属元素Fe、Co、Ni,能有效缩短厌氧消化反应时间,提高基质降解率和产气速率,以葡萄糖为基质比以苯酚为基质时产甲烷量多、产气速率高、COD... 详细信息

分别以葡萄糖、苯酚为基质,研究微量金属元素Fe、Co、Ni对甲烷菌的激活作用。结果表明,加入微量金属元素Fe、Co、Ni,能有效缩短厌氧消化反应时间,提高基质降解率和产气速率,以葡萄糖为基质比以苯酚为基质时产甲烷量多、产气速率高、COD去除率高。以葡萄糖为基质,Fe、Co、Ni的最佳补充投加量分别为3.0,0.02,0.5 mg/L.d;而以苯酚为基质,Fe、Co、Ni的最佳补充投加量为0.3,0.05,0.2 mg/L.d。

关键词：厌氧消化微量金属元素葡萄糖苯酚