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森林木质残体微生物群落构建机制研究进展

林业科学 2024年第2期60卷 106-117页

作者：赵杼祺胡振宏何鲜黄志群西北农林科技大学资源环境学院、农业农村部西北旱地农业绿色低碳重点实验室杨凌712100 西北农林科技大学黄土高原土壤侵蚀与旱地农业国家重点实验室杨凌712100 福建师范大学地理科学学院福州350007 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福州350007

木质残体分解是森林碳循环过程中的重要环节,而微生物是影响其分解的关键因素,近年来,木质残体微生物群落构建机制已逐渐成为森林生态系统碳循环研究中的重要议题。然而当前对木质残体微生物构建的研究内容较为零散,基于此,本文进行了... 详细信息

木质残体分解是森林碳循环过程中的重要环节,而微生物是影响其分解的关键因素,近年来,木质残体微生物群落构建机制已逐渐成为森林生态系统碳循环研究中的重要议题。然而当前对木质残体微生物构建的研究内容较为零散,基于此,本文进行了综述。1)微生物通过在木质残体不断定殖和竞争维持了其群落的动态平衡。木质残体微生物来源主要包括残体自身、大气以及土壤。定殖过程在分解的各个阶段均会发生,主要包括微生物进入基质后发生的竞争和资源捕获。2)土壤、木质残体特性、气候是影响木质残体微生物群落形成的3个要素,三者均会作用于微生物源和定殖过程。3)土壤环境会影响其微生物群落,也会改变与其接触的残体水分和养分等特性。木质残体特性的差异会影响资源的可得性进而影响微生物群落。随着分解进行,微生物群落形成会从初期以随机过程主导转变为确定过程为主导。气候会通过温度与湿度2种气候因子作用于土壤与木质残体,表现形式主要为大气候、小气候及全球气候变化。该领域在未来研究中需要注意的问题有:1)关注早期定殖者及不同分解阶段土壤微生物优势类群对木质残体微生物群落形成过程的影响。2)加强木质残体资源变化情况与对应微生物群落中优势物种功能特性的研究。3)将木质残体分解与全球气候变化和养分循环联系起来。4)选择靶向宏基因组联用等技术辅助进行研究。综上,本文总结了森林木质残体微生物群落形成机制研究的基本思路、框架与前景,为森林生物多样性保护、生物地球化学循环功能的维持以及森林固碳提供了一定的科学参考。

关键词：森林生态系统微生物木质残体土壤分解气候变化

生物基δ-己内酯与L-丙交酯顺序开环共聚制备热塑性弹性体及其性质研究

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高分子学报 2024年第5期55卷 582-593页

作者：王丽颖沈勇李志波生态化工国家重点实验室培育基地青岛科技大学化工学院山东省高等学校生物基高分子材料重点实验室青岛科技大学高分子科学与工程学院青岛266042

发展可再生、可降解脂肪族热塑性弹性体有望部分替代目前广泛使用的聚苯乙烯型热塑性弹性体材料,对于解决塑料污染问题具有重要意义.本工作以商品化的生物基单体δ-己内酯和L-丙交酯为原料,利用有机碱(t-BuP_(2))/脲二元催化体系实现其... 详细信息

发展可再生、可降解脂肪族热塑性弹性体有望部分替代目前广泛使用的聚苯乙烯型热塑性弹性体材料,对于解决塑料污染问题具有重要意义.本工作以商品化的生物基单体δ-己内酯和L-丙交酯为原料,利用有机碱(t-BuP_(2))/脲二元催化体系实现其顺序开环聚合,成功制备得到聚乳酸-b-聚(δ-己内酯)-b-聚乳酸三嵌段共聚物.这些三嵌段共聚物随软硬段比例不同表现出不同的力学性质.在硬段体积分数较高时(0.30

关键词：热塑性弹性体压敏胶三嵌段共聚物开环聚合脂肪族聚酯

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青藏高原地区能源碳排放时空格局及驱动因素

生态学报 2024年第18期44卷 8033-8046页

作者：党牛林景曜王强李一楠张琦琦陈达荃福建师范大学地理科学学院福州350117 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福州350007

青藏地区经济发展滞后,自然本底脆弱,开展能源碳排放时空格局演变及其驱动因素研究,对突破经济发展对能源消耗的路径依赖,降低生态环境代价具有重要的现实价值。基于青藏地区2005—2020年能源碳排放与经济发展数据,分析了碳排放的部门... 详细信息

青藏地区经济发展滞后,自然本底脆弱,开展能源碳排放时空格局演变及其驱动因素研究,对突破经济发展对能源消耗的路径依赖,降低生态环境代价具有重要的现实价值。基于青藏地区2005—2020年能源碳排放与经济发展数据,分析了碳排放的部门来源及其时空演化过程,并探讨了其内在机理。研究表明:(1)青藏地区能源碳排放规模15年间扩张2.37倍,增速显著高于全国其他地区,生态恶化和环境污染风险较高。(2)青藏地区能源碳排放重心主要位于高原北缘和东缘,研究期内空间格局总体稳定,但青藏南部生态脆弱区碳排放规模逐渐上升。(3)工业为青藏地区能源碳排放最主要来源,占比高达72.4%。服务业为增速最快部门,能源碳排放规模15年增长408.7%。(4)青藏地区总体处于“低经济发展水平-低能源消耗”的滞后发展阶段中,研究时段内交通与服务业能源碳排放与经济增长呈现增长连接和扩张负脱钩状态,经济发展产生较大环境压力。(5)青藏地区经济发展与能源碳排放具有紧密的因果联系,但影响程度具有明显的空间异质性。最后,基于青藏地区自然本底,经济发展,环境压力的三元互馈关系,探讨了不同区域经济发展与二氧化碳减排的协调路径。

关键词：能源碳排放时空演变经济增长生态环境青藏地区

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福建省杉木人工林土壤亚硝酸盐还原基因丰度及其主要环境驱动因子

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环境科学学报 2024年第2期44卷 406-412页

作者：邓米林郑勇张晗烁韩风毅杨浩贺纪正林永新湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福州350007 福建师范大学地理科学学院福州350007

杉木在我国南方亚热带地区被大面积种植,导致土壤性质发生巨大变化.为揭示福建省杉木人工林土壤中亚硝酸盐还原基因(nirS和nirK)的分布特征及其主要环境驱动因子,本研究选取福建省9个主要林场的杉木人工林土壤为研究对象,使用荧光定量PC... 详细信息

杉木在我国南方亚热带地区被大面积种植,导致土壤性质发生巨大变化.为揭示福建省杉木人工林土壤中亚硝酸盐还原基因(nirS和nirK)的分布特征及其主要环境驱动因子,本研究选取福建省9个主要林场的杉木人工林土壤为研究对象,使用荧光定量PCR分析了nirS和nirK基因丰度,同时测定反硝化潜势.结果表明:福建省杉木人工林土壤理化性质呈较大的变异特征,其中,pH值为4.02~5.05,为典型的酸性森林土壤.各采样点杉木人工林土壤nirS丰度均显著高于nirK,表明nirS在酸性杉木人工林土壤中占主导.随机森林和逐步回归分析均表明,土壤含水率是影响nirS基因丰度最主要的环境因子,而nirK基因丰度则主要受土壤pH值调控.相关性分析表明,nirS和nirK基因丰度分别与土壤含水率和pH值呈显著正相关.此外,土壤反硝化潜势与SOC、DOC、TN、NO_(3)^(-)、MC等环境因子呈显著相关,同时与nirK丰度呈显著正相关,但与nirS丰度无显著相关.综上,福建省杉木人工林土壤nirS和nirK基因丰度存在较大空间变异,土壤含水率和pH值分别是其主要环境驱动因子.

关键词：杉木人工林反硝化反硝化潜势 nirS nirK

南方离子型稀土矿区不同刈割强度下芒萁的生理响应

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生态学杂志 2024年第2期43卷 514-521页

作者：林榆陈志强陈志彪尚艳琼冯柳俊姜勇祥宋凯丽福建师范大学地理科学学院福州350007 湿润亚热带山地生态国家重点实验室培育基地福州350007

稀土污染已成为南方离子型稀土矿区的关键环境问题。为揭示不同刈割强度处理下芒萁的超补偿生长效应以及芒萁的耐刈性,以南方离子型稀土矿区长汀为研究区,将芒萁(Dicranopteris pedata)按面积比例分100%、75%、50%、25%、不刈割共5个强... 详细信息

稀土污染已成为南方离子型稀土矿区的关键环境问题。为揭示不同刈割强度处理下芒萁的超补偿生长效应以及芒萁的耐刈性,以南方离子型稀土矿区长汀为研究区,将芒萁(Dicranopteris pedata)按面积比例分100%、75%、50%、25%、不刈割共5个强度进行刈割,测定芒萁的生物量、逆境生理指标和稀土元素含量。结果显示,芒萁均发生超补偿生长;样方内刈割后的新生芒萁和残留芒萁的酶促保护系统和渗透调节物质都发生改变,其中脯氨酸含量与芒萁生物量密切相关,超氧化物歧化酶在芒萁逆境生理指标中起主导作用,100%刈割下可溶性糖含量最低;稀土元素参与了芒萁的逆境生理活动。综上所述,刈割可以诱导芒萁超补偿生长,同时也对芒萁造成了胁迫,100%刈割达到胁迫阈值不利于芒萁的养分积累,样方内残留未刈割芒萁也对刈割产生响应,稀土元素可以诱导芒萁耐刈性提高。

关键词：稀土芒萁刈割补偿性生长抗逆性

耦合甘油高选择性转化为甲酸盐与制氢的酸碱双电解液流动电解器

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物理化学学报 2024年第5期40卷 33-36页

作者：冯辛郭可鑫贾春光刘博文次素琴陈俊翔温珍海南昌航空大学江西省持久性污染物控制与资源循环重点实验室南昌330063 中国科学院福建物质结构研究所中科院功能纳米结构设计与组装重点实验室福建省纳米材料重点实验室福州350002

氢气因其高能量密度、可持续性和燃烧后无污染等优点,被认为是取代传统化石燃料的最具前途的新兴能源载体之一。其中,电解水制氢技术因为其高效和绿色的特性而备受关注。然而电解水制氢过程通常受到阳极析氧反应(Oxygen Evolution React... 详细信息

氢气因其高能量密度、可持续性和燃烧后无污染等优点,被认为是取代传统化石燃料的最具前途的新兴能源载体之一。其中,电解水制氢技术因为其高效和绿色的特性而备受关注。然而电解水制氢过程通常受到阳极析氧反应(Oxygen Evolution Reaction,OER)的限制,因此这种方法的大规模应用面临重大挑战。克服这一难题的一个有前途的解决方法是在阳极上使用电催化甘油氧化反应(Glycerol Oxidation Reaction,GOR)代替OER,这种替代反应可以实现节能降耗的同时提高电解水制氢的效率,进一步推动氢气作为清洁能源的发展。然而,这一目标的实现需要高效、低成本且高选择性的GOR电催化剂。在这篇文章中,我们报告了一种新型的酸碱双电解质流电解器(AADEF-electrolyzer),用于在碱性阳极GOR耦合酸性阴极析氢反应(Hydrogen Evolution Reaction,HER)。我们通过一种简单的水热煅烧方法制备了一种在镍泡沫(NF)上原位生长的自支撑的NiCo_(2)O_(4)纳米针电极材料(NiCo_(2)O_(4)/NF)。该电极在GOR中表现出优异的电催化性能,在低电位下实现了高的电解电流密度,对甲酸盐的生产表现出优异的选择性,法拉第效率超过85%。密度泛函理论计算表明,NiCo_(2)O_(4)对GOR具有较低的反应能垒,Ni的存在有利于降低Co的电子态密度,从而实现NiCo_(2)O_(4)与中间体的高效解离,促进甲酸的生成。基于NiCo_(2)O_(4)/NF出色的GOR性能和电化学中和能(ENE)理论,我们构建了一个新型的AADEF-electrolyzer,利用NiCo_(2)O_(4)/NF作为GOR的阳极,配合酸性阴极进行析氢反应(HER)。实验结果表明,AADEF-electrolyzer对GOR具有低过电位和高选择性产甲酸的优异性能,仅需0.36 V的电压即可实现10 mA·cm^(-2)的电流密度,平均产甲酸的法拉第效率为85%。同时该电解槽表现出良好的长期稳定性和辅助产氢性能,阴极产氢的法拉第效率接近100%。这种低成本、易于制备的自支撑电极材料和新型酸碱双电解质流动电解器为促进化学品的增值转化和开发新型混合电解系统或其他相关电化学反应的混合电解装置提供了创新策略。

关键词：制氢甘油氧化电催化电解器

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农林生物质衍生多孔碳构筑锂电池负极新材料

精细化工 2024年

作者：肖高郑明珠毛诗钰李晓慧福州大学环境与安全工程学院福州大学能源与环境光催化国家重点实验室福建省生物质资源化技术开发基地福州大学至诚学院环境资源工程系

农林生物质废弃物作为一种价廉易得的可再生资源，具有丰富的碳源和多孔通道优势。其通过炭化和活化等制备方法及其他复合改性方法可得到具有优良性能的新型多孔材料，该材料在储能方面具有广阔的应用前景。特别是在锂离子电池中的应用... 详细信息

农林生物质废弃物作为一种价廉易得的可再生资源，具有丰富的碳源和多孔通道优势。其通过炭化和活化等制备方法及其他复合改性方法可得到具有优良性能的新型多孔材料，该材料在储能方面具有广阔的应用前景。特别是在锂离子电池中的应用方面，生物质衍生多孔碳具备可提高电池的循环性能、容量和倍率性能等优势。该文对基于生物质构建锂离子电池负极材料的应用现状进行了总结，主要介绍了稻壳、玉米秸秆、棉花和果壳等生物质衍生多孔碳应用于锂离子电池负极的电化学性能，并探讨了目前生物质基负极材料存在的问题。另外，还讨论了未来生物质在储能领域的研究方向和应用前景，为化工新型碳材料和锂离子电池的可持续发展提供了新途径和新思路。

关键词：生物质衍生多孔碳锂离子电池负极材料农林废弃物应用方向

完全暴露的碳基电极边缘-平面位点用于高效水氧化

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第5期60卷 272-283页

作者：郭静雅刘炜商文喆司端惠朱超胡金文辛存存程旭升张松林宋俗禅王秀云史彦涛大连理工大学化学学院精细化工国家重点实验室智能材料前沿科学中心辽宁大连116024 中国科学院福建物质结构研究所结构化学国家重点实验室福建福州350002 东南大学微机械系统教育部重点实验室东南大学纳皮米中心江苏南京210096

开发经济高效的析氧反应电催化剂对于推进可充电金属-空气电池和电解水技术的发展至关重要.一般来说,具有完整蜂窝结构的石墨碳基面是电化学惰性的,需要依赖缺陷或者掺杂结构诱导的电荷极化效应来提升催化活性.相比于基面,边缘位点具有... 详细信息

开发经济高效的析氧反应电催化剂对于推进可充电金属-空气电池和电解水技术的发展至关重要.一般来说,具有完整蜂窝结构的石墨碳基面是电化学惰性的,需要依赖缺陷或者掺杂结构诱导的电荷极化效应来提升催化活性.相比于基面,边缘位点具有特殊的局域电子态,为提升石墨碳电极的本征催化活性开辟了新的思路,然而其结构精准构筑目前仍面临极大挑战.本文以“人字形”多壁碳纳米管(H-MWCNTs)作为研究切入点,利用高温熔盐介质主导的插层剥离和截断效应,实现“边缘-平面位点”结构可控构筑,为实现高效电解水析氧反应(OER)提供了重要的结构基础.通过熔盐辅助热解方法可控制备了具有完全暴露的内外边缘平面的目标催化剂H-MWCNTs-MS,并研究其OER催化性能.在碱性介质中10 mA cm^(-2)电流密度所需过电位仅为236 mV,是目前报道的较好的非金属电催化剂.同时,H-MWCNTs-MS在10,50和100 mA cm^(-2)电流密度下均表现出较好的电化学稳定性.利用原位衰减全反射-表面增强红外吸收光谱(ATR-SEIRAS)技术研究了“边缘-平面位点”在OER过程中的结构重构过程,与理论计算分析的高能“边缘态”结果一致,并确定酮氧官能化位点为真实催化活性中心.理论计算结果表明,氧官能团修饰结构能够显著促进电荷的再分配,增强层间耦合作用,降低关键含氧中间体*OOH的形成能垒,加速OER反应动力学.此外,H-MWCNTs-MS的开放式结构极大程度提高了“边缘-平面位点”的利用率,减小的纳米管壁厚促进了层间电荷迁移,也是增强OER活性的关键要素.综上,精准构筑“边缘-平面位点”为开发高效石墨碳电极开辟了新的思路,通过原位谱学技术揭示边缘位点催化结构重构,能够进一步丰富研究者对于电催化协同效应的科学认识.

关键词：多壁碳纳米管边缘-平面位点析氧反应熔融盐电子耦合

四聚型季铵类多金属氧酸盐相转移催化甲苯氧化合成苯甲醛

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高等学校化学学报 2024年第7期45卷 57-67页

作者：钱澍于凤丽顾雪袁冰解从霞于世涛青岛科技大学化学与分子工程学院生态化工国家重点实验室培育基地青岛266042 青岛科技大学化工学院青岛266042

甲苯氧化制备苯甲醛在工业应用中通常涉及有毒试剂或产生多种难以分离的副产物.本文采用乙二胺、环氧氯丙烷和N,N-二甲基丁基叔胺等作为初始原料,合成了四聚型季铵盐氯化物,然后与Keggin型钨钒磷杂多酸发生阴离子交换反应,制备了一系列... 详细信息

甲苯氧化制备苯甲醛在工业应用中通常涉及有毒试剂或产生多种难以分离的副产物.本文采用乙二胺、环氧氯丙烷和N,N-二甲基丁基叔胺等作为初始原料,合成了四聚型季铵盐氯化物,然后与Keggin型钨钒磷杂多酸发生阴离子交换反应,制备了一系列四聚型季胺类多金属氧酸盐;并通过在乙腈中使用H_(2)O_(2)(质量分数30%)将甲苯氧化为苯甲醛作为模型反应,评价了这些新型的多金属氧酸盐的催化性能.四核阳离子的引入不仅可以调节杂多阴离子的氧化还原性质,还可以使催化剂具有密集的协同催化活性位点.另外,优选出的催化剂具有良好的两亲性相转移催化能力,不仅显著提高了反应速率,而且实现了催化剂的简便回收和重复使用.在经过7次重复使用后,催化剂的性能几乎没有下降,并且实现了可接受的甲苯转化率(40%)和苯甲醛选择性(75%).本研究开发了一条与工业相关的碳氢化合物催化氧化的环境友好型工艺,为实际工业应用奠定了一定的理论基础.

关键词：甲苯氧化苯甲醛季铵盐两亲性相转移催化剂多金属氧酸盐