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氧气浓度和活化温度协同调控热氧活化污泥水热炭性质并强化四环素吸附的研究

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环境科学学报 2024年第4期44卷 61-69页

作者：黄华高海龙南莎莎刘小艳单显莹牛志睿延安大学石油工程与环境工程学院延安市农业固体废弃物资源化利用重点实验室陕西省区域生物资源保育与利用工程技术研究中心延安716000 陕西宜乐土壤改良技术有限公司西安712100 陕西禾从然环保科技有限公司西安710061

利用高氧浓度气体取代空气可以有效降低热氧活化温度并显著提高生物炭对特定污染物的吸附量,但还缺乏氧气浓度和活化温度的协同效应研究.本研究探索了氧气浓度和活化温度对污泥水热炭吸附四环素的影响,采用元素分析、FTIR、XPS等方法对... 详细信息

利用高氧浓度气体取代空气可以有效降低热氧活化温度并显著提高生物炭对特定污染物的吸附量,但还缺乏氧气浓度和活化温度的协同效应研究.本研究探索了氧气浓度和活化温度对污泥水热炭吸附四环素的影响,采用元素分析、FTIR、XPS等方法对典型材料进行表征,确定了最优条件下热氧活化强化污泥水热炭强化吸附四环素的机理.结果表明:活化水热炭对四环素的吸附量随着活化温度的升高先升高后下降.当活化温度较低时,提高氧气浓度可以大幅提高活化炭的吸附量;当活化温度较高时,氧气浓度的影响不明显.氧气浓度为50%~100%、活化温度为225~237℃条件下可以稳定得到高四环素吸附量的活化炭.最优活化炭(100%氧气和230℃)对应最高四环素吸附量(C_(0)=100 mg·L^(-1),q_(e)=73.57 mg·g^(-1))和中等热蚀损失率(4.83%),其四环素吸附量较原始水热炭提高了2.17倍,较宽的活化条件有利于缓冲活化过程温度、氧气的波动,并有利于废气和废热的循环利用.材料表征结果显示,热氧活化可以提高材料的极性((O+N)/C)、羧基和羟基密度,进而提升静电吸引和π-πEDA等作用,强化了对四环素的吸附.本研究可为制备廉价、高效污泥炭吸附剂提供有益的参考.

关键词：活性污泥水热炭化热活化吸附剂氧气浓度抗生素

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植物纤维拆解及自成型技术研究进展

化工新型材料 2024年第1期52卷 23-28页

作者：李浩傅彬黄红英李欣欣孙恩惠雍宬陈玲吴述平曲萍江苏省农业科学院农业资源与环境研究所农业农村部长江下游平原农业环境重点实验室江苏省有机固体废弃物资源化协同创新中心南京210014 江苏大学材料科学与工程学院镇江212013 农业农村部农业生态与资源保护总站北京100125

植物纤维属于植物的厚壁组织,植物纤维的利用对我国减少碳排放,实现碳中和目标具有重要意义。植物纤维是一种具备高长径比,能够自交织成型的生物质材料,将其加工成纤维制品,可以减轻对石油基等不可再生资源的依赖。重点介绍了化学拆解... 详细信息

植物纤维属于植物的厚壁组织,植物纤维的利用对我国减少碳排放,实现碳中和目标具有重要意义。植物纤维是一种具备高长径比,能够自交织成型的生物质材料,将其加工成纤维制品,可以减轻对石油基等不可再生资源的依赖。重点介绍了化学拆解、物理拆解和生物拆解获得不同尺度植物纤维的机理、优缺点,并且对拆解后不同尺度的植物纤维所需的成型工艺和发展趋势进行了综述。未来需要在木质素高效拆解的基础上,开发不同尺度纤维的高效成型技术,使预处理和成型工艺更加低碳环保,提高植物纤维制品的应用效果和使用性能。

关键词：植物纤维纤维拆解纤维尺度加工成型

弱光下烯效唑对杂交籼稻茎秆形态、解剖特征和抗倒伏性的影响

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中国农业科学 2024年第15期57卷 2946-2963页

作者：张巫军段秀建李茂瑜罗夏刘强明唐永群李经勇姚雄重庆市农业科学院/重庆再生稻研究中心重庆市种子站重庆市农业机械化学校

【目的】研究弱光胁迫下外源喷施烯效唑对杂交籼稻植株内源激素、茎秆解剖和形态特征及抗倒伏性的调控效应，为四川盆地弱光环境下杂交籼稻丰产稳产及应急化控栽培提供理论依据和技术支撑。【方法】于2018—2019年，以四川盆地主推品种... 详细信息

【目的】研究弱光胁迫下外源喷施烯效唑对杂交籼稻植株内源激素、茎秆解剖和形态特征及抗倒伏性的调控效应，为四川盆地弱光环境下杂交籼稻丰产稳产及应急化控栽培提供理论依据和技术支撑。【方法】于2018—2019年，以四川盆地主推品种渝香203（三系杂交籼稻）和C两优华占（两系杂交籼稻）为材料，设置光照、烯效唑和品种的三因子互作大田裂裂区试验，遮阴为主区，设置正常光照（NL）和遮阴处理（S，遮光率为50%）；以叶面喷施烯效唑为副区，设置烯效唑溶液梯度分别为0（U0）、40 mg·L-1(U40)和80 mg·L-1(U80)，以品种为副副区，分别为渝香203和C两优华占，比较不同处理茎秆倒伏指数，并从茎秆形态、解剖结构和内源激素等方面剖析植株抗倒伏性差异的原因。【结果】遮阴和烯效唑对两杂交籼稻品种茎秆形态解剖结构、内源激素和抗倒伏性均具有显著的调控作用。较正常光照，遮阴处理显著提高杂交籼稻茎秆倒伏指数，归因于折断弯矩显著降低，尽管弯曲力矩亦显著降低，品种渝香203差异较明显。基节横切面茎秆机械组织、大小维管束面积显著降低，纵切面茎秆细胞宽度减小，导致细胞长宽比增加，茎壁厚度减小，从而显著降低了遮阴胁迫下茎秆机械强度。遮阴下，烯效唑处理显著降低杂交籼稻茎秆倒伏指数，归因于弯矩力矩显著降低及折断弯矩显著提高，渝香203变幅较大。一方面，烯效唑处理通过缩短基部节间长度，进而降低株高和重心高，使得弯曲力矩降低；节间形态建成期内源GA1+3和IAA含量减少，使得细胞长度和长宽比降低，是基部节间长度缩短的重要原因。另一方面，烯效唑提高了内源Z+ZR和IP+IPA含量，细胞变小且排列致密，机械组织细胞层数和维管束鞘细胞数量增加，使得大、小维管束数目和面积、机械组织厚度增大，进而提高了茎秆折断弯矩。相关分析表明，细胞长度、细胞长宽比、机械组织厚度和大、小维管束面积与倒伏指数显著负相关，与折断弯矩显著正相关，两品种趋势一致。【结论】遮阴下，烯效唑通过降低内源生长素和赤霉素，使得基部节间长度缩短，提高内源细胞分裂素，减小细胞大小和长宽比，增加细胞致密程度，机械组织细胞层数和维管束鞘细胞数目，大、小维管束数目和面积、机械组织厚度相应增加，从而改善了弱光胁迫下杂交籼稻茎秆机械强度和抗倒伏性。

关键词：杂交籼稻遮阴烯效唑抗倒伏内源激素

控释掺混肥对麦玉轮作体系农田温室气体排放和硝态氮残留的影响

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农业工程学报 2024年第7期40卷 240-250页

作者：曹兵高玮李洪杰王学霞王玉霞周晓琳陈延华倪小会赵萌董淑祺邹国元李子双北京市农林科学院植物营养与资源环境研究所北京100097 德州市农业科学研究院德州253015 北京市缓控释肥料工程技术研究中心北京100097

为阐明控释肥对冬小麦-夏玉米轮作体系作物产量、温室气体排放和硝态氮残留的影响,该研究以郑单958(夏玉米)和济麦22(冬小麦)为供试材料,设不施氮对照(CK)、常规施氮(FFP)、优化施氮(OPT)、含30%控释尿素的控释掺混肥(夏玉米)和含50%控... 详细信息

为阐明控释肥对冬小麦-夏玉米轮作体系作物产量、温室气体排放和硝态氮残留的影响,该研究以郑单958(夏玉米)和济麦22(冬小麦)为供试材料,设不施氮对照(CK)、常规施氮(FFP)、优化施氮(OPT)、含30%控释尿素的控释掺混肥(夏玉米)和含50%控释尿素的控释掺混肥(冬小麦)(CRBF1)、含50%控释尿素的控释掺混肥(夏玉米)和含70%控释尿素的控释掺混肥(冬小麦)(CRBF2)共5个处理,对比分析了不同处理的冬小麦、夏玉米及周年产量、温室气体排放和土壤硝态氮残留的差异。结果表明,施氮可显著提高麦玉轮作系统单季和周年作物产量(P0.05)。施氮显著增加了麦玉轮作体系的土壤N_(2)O和CO_(2)的周年排放(P0.05)。与FFP相比,CRBF1和CRBF2处理的100~200 cm土层硝态氮残留降低30.6%~34.3%(P<0.05),减少了硝态氮淋失风险。综上所述,控释掺混肥在稳定作物产量、减少温室气体排放和土壤硝态氮残留方面具有积极作用,研究结果可为麦玉轮作体系的轻简高效氮肥管理提供数据支持和理论支撑。

关键词：产量温室气体排放冬小麦-夏玉米轮作控释掺混肥硝态氮残留

二聚酸离子液体作为水基润滑添加剂的摩擦学性能研究

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摩擦学学报 2024年

作者：张铭建陈云龙李维民程顺峰青岛农业大学生命科学学院中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室淄博高端合成润滑材料创新中心

以不同链长的二元脂肪酸作为阴离子，以二异丙醇胺作为阳离子，合成了4种羧酸铵型离子液体(CAILs)，并研究了其作为水-二乙二醇(WDG)添加剂的溶解性和摩擦学性能，随后采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、聚焦离子束-透射电子显... 详细信息

以不同链长的二元脂肪酸作为阴离子，以二异丙醇胺作为阳离子，合成了4种羧酸铵型离子液体(CAILs)，并研究了其作为水-二乙二醇(WDG)添加剂的溶解性和摩擦学性能，随后采用光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、聚焦离子束-透射电子显微镜(FIB-TEM)、石英晶体微天平(QCM)和X射线光电子能谱(XPS)对试验后的磨痕进行二维形貌的观察和化学组成的分析。结果表明，4种离子液体在水-二乙二醇中有良好的溶解性(>4.0%，质量分数)和稳定性。此外，4种离子液体都能增强WDG的减摩性能，但只有二聚酸离子液体(DC36-DIPA)增强了WDG的抗磨性能，同时提高了WDG的承载能力(500 N)，表现出最佳的摩擦学性能。OM、SEM、FIB-TEM、QCM和XPS结果表明：质量分数0.5% DC36-DIPA在钢-钢摩擦副表面生成了厚度约为60～70 nm、以铁氧化物为主要成分的摩擦膜，这层摩擦膜通过DC36-DIPA分子在金属表面的吸附以及润滑剂与摩擦副之间的摩擦化学反应而形成，从而起到减摩抗磨的作用。

关键词：离子液体吸附摩擦化学反应润滑机制

超高选择性CO_(2)光还原为乙醇的CuNi异核双原子催化剂的精准设计

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Chinese Journal of Catalysis 2024年第4期59卷 126-136页

作者：崔恩田鲁玉莲江吉周 Arramel 王定胜翟天佑盐城工学院江苏省新型环保重点实验室江苏盐城224051 武汉工程大学环境生态与生物工程学院湖北新型催化材料工程研究中心教育部磷资源开发利用工程研究中心教育部绿色化工过程重点实验室湖北武汉430205 清华大学化学系北京100084 华中科技大学材料科学与工程学院材料加工与模具技术国家重点实验室湖北武汉430074 印尼纳米中心印尼万丹

利用光催化还原技术将CO_(2)定向转化为乙醇(CO_(2)-乙醇)是解决日益严重的环境污染和能源危机的理想途径之一.然而,CO_(2)分子的高化学惰性以及C-C耦合反应的高化学能垒导致目前CO_(2)-乙醇转化反应的产率和选择性较低.因此,设计构建... 详细信息

利用光催化还原技术将CO_(2)定向转化为乙醇(CO_(2)-乙醇)是解决日益严重的环境污染和能源危机的理想途径之一.然而,CO_(2)分子的高化学惰性以及C-C耦合反应的高化学能垒导致目前CO_(2)-乙醇转化反应的产率和选择性较低.因此,设计构建能够快速活化CO_(2)分子并同时促进C-C耦合的光催化材料具有重要研究意义.尽管已有研究表明,Cu+物种在促进C-C耦合方面具有一定优势,但其在催化反应过程中的不稳定性限制了其实际应用.基于上述认识,本文通过理论模拟预测发现,相比于Cu单原子,CuNi异核双原子(CuNi HDAs)不仅在CO_(2)活化及C-C耦合方面更具优势,而且能够有效锚定并固化Cu+物种.因此,本文设计了一种三步合成策略,精准地将Cu单原子锚定在(Ni,Zr)-UiO-66-NH2材料的Ni位上,合成了以CuNi HDAs为活性位点的Cu-(Ni,Zr)-UiO-66-NH2光催化材料.在可见光照射下,Cu-(Ni,Zr)-UiO-66-NH2表现出较好的催化CO_(2)-乙醇转化活性,其乙醇的产率和选择性分别达到~3218μmol·gCu^(-1)·h^(-1)和97.3%.光谱分析和密度泛函理论计算结果表明,Cu-(Ni,Zr)-UiO-66-NH2材料较好的光催化性能来源于CuNi HDAs特殊的电子结构.首先,CuNi HDAs通过CuNi-O界面化学键与吸光组分(Ni,Zr)-UiO-66-NH2相连,利用界面Cu-Ni-O键作为快速电子传输通道,CuNi HDAs能够富集到足够的光生电子用于涉及12电子的CO_(2)-乙醇转化反应,使得乙醇产率大幅提升.其次,Cu,Ni和O三种原子由于电子亲核能的差异,导致CuNi HDAs的电子分布呈现不对称性.这种不对称的电子结构能有效诱导CO_(2)分子的极化,打破其结构的对称性,从而显著降低CO_(2)分子的活化能.再次,相比于Cu单原子,CuNi HDAs对*CO中间体的吸附能力更强,这不仅增强了活性位点表面*CO中间体的覆盖度,还抑制CO的生成,为C-C耦合创造了充分条件.最后,由于Cu-Ni双活性位电子密度的差异,CuNi HDAs表面的C-C耦合反应势能较低,有利于*OCCHO中间体的快速生成,从而使乙醇产物的选择性大幅提升.综上,本文以理论计算模拟为指导,以UiO-66-NH2材料为基底,成功设计并制备了一种具有不对称电子结构的CuNi HDAs光催化材料,实现了高选择性CO_(2)光还原为乙醇.研究表明,CuNi HDAs的不对称结构在促进分子活化和降低C-C耦合反应能垒中起关键作用,同时促进了光生电子在CuNi HDAs活性位的富集.本文的研究结果为在原子尺度上设计并合成高性能的CO_(2)还原光催化剂提供了实验和理论参考.

关键词： CuNi异核双原子光催化 CO_(2)-乙醇转化不对称电子分配电子富集

EMS诱变对藜麦种子萌发及幼苗生理特性的影响

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分子植物育种 2024年第8期22卷 2656-2662页

作者：温日宇刘建霞肖东东李凤曹慧芬郭绪虎薛乃雯山西农业大学玉米研究所忻州034000 山西大同大学生命科学学院大同037009 山西大同大学设施农业技术研发中心大同037009

为筛选藜麦种子甲基磺酸乙酯(EMS)诱变的最佳处理条件,本试验以‘忻藜1号’为材料,采用培养皿萌发与营养土育苗的方法,研究了不同EMS浓度(0,1.4%,1.6%,1.8%,2.0%)和不同时间(50,100,150,200 min)诱变处理下,藜麦种子发芽率、出苗率及幼... 详细信息

为筛选藜麦种子甲基磺酸乙酯(EMS)诱变的最佳处理条件,本试验以‘忻藜1号’为材料,采用培养皿萌发与营养土育苗的方法,研究了不同EMS浓度(0,1.4%,1.6%,1.8%,2.0%)和不同时间(50,100,150,200 min)诱变处理下,藜麦种子发芽率、出苗率及幼苗脯氨酸含量、丙二醛(MDA)含量、超氧化物歧化酶(SOD)活性和过氧化物酶(POD)活性等生理指标的变化。结果表明:(1)藜麦的发芽率和出苗率随着EMS浓度的升高和处理时间的增加而下降,且差异显著。当EMS浓度为1.8%、处理时间为200 min时,藜麦发芽率和出苗率最接近半致死量。(2)藜麦叶片中脯氨酸(Pro)含量,随EMS浓度和处理时间的增加而先升后降;随着EMS浓度的增加与处理时间的延长,藜麦叶片中MDA含量总体上均有不同程度的增加;当EMS浓度为2.0%时,藜麦叶片中MDA含量随时间的增加而呈现出先升后降的趋势,且显著高于对照。(3)随EMS浓度和处理时间的增加,藜麦叶片中超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)活性总体呈先升后降的趋势。由此可得,EMS诱变藜麦最佳浓度与处理时间为1.8%、200 min。本研究为藜麦种质资源的创新及突变体库的构建奠定基础。

关键词：藜麦甲基磺酸乙酯(EMS) 发芽率出苗率生理特性

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双碳背景下生物质能源转化技术的研究进展

中国资源综合利用 2024年第2期42卷 112-114页

作者：闫丰哲张帅青岛市即墨区金口镇人民政府规划建设服务中心山东青岛266200 山东省德州生态环境监测中心山东德州253000

生物质来源广泛,且是一种可再生资源,若废弃生物质得不到妥善处置,将产生大量碳足迹。生物质精炼过程可以将其转化为高价值化学能源,如生物柴油、生物天然气和生物乙醇等。因此,研发生物质能源转化技术将有效缓解能源危机和温室效应,为... 详细信息

生物质来源广泛,且是一种可再生资源,若废弃生物质得不到妥善处置,将产生大量碳足迹。生物质精炼过程可以将其转化为高价值化学能源,如生物柴油、生物天然气和生物乙醇等。因此,研发生物质能源转化技术将有效缓解能源危机和温室效应,为我国碳达峰碳中和(简称双碳)目标的实现提供可行思路。

关键词：生物质能源转化技术资源化利用双碳

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气候变化与海洋微塑料污染的相互影响研究进展

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中国科学：化学 2024年第7期54卷 1027-1037页

作者：陈昱霏夏斌朱琳孙雪梅徐雪梅薛亮朱小山海水养殖生物育种与可持续产出全国重点实验室中国水产科学研究院黄海水产研究所青岛266071 青岛海洋科技中心海洋生态与环境科学功能实验室青岛266237 国家海洋环境监测中心大连116023 自然资源部第一海洋研究所青岛266061 海南大学生态与环境学院海口570228

气候变化和海洋微塑料污染已成为全球关注的热点问题,两者在相当长的一段时间内会同时存在.然而,基于文献报道的实验结果和环境监测数据,关于气候变化和海洋微塑料污染的研究大多是相互独立的,缺乏对两者相互影响的清晰认知.本文通过综... 详细信息

气候变化和海洋微塑料污染已成为全球关注的热点问题,两者在相当长的一段时间内会同时存在.然而,基于文献报道的实验结果和环境监测数据,关于气候变化和海洋微塑料污染的研究大多是相互独立的,缺乏对两者相互影响的清晰认知.本文通过综述全球气候变化状况和海洋微塑料的污染现状,总结了气候变化下海洋生态环境的改变,特别是海水升温、酸化、低氧等与海洋微塑料污染之间的相互影响,发现气候变化会加剧海洋微塑料污染,改变微塑料的海洋环境行为,同时海洋微塑料污染也会影响气候变化,加剧气候变暖、海洋酸化和低氧,所以两者是密切相关的.本文还展望了未来的研究方向和前景,以期为有效应对全球气候变化和海洋微塑料污染提供重要的理论基础.

关键词：气候变化微塑料海水升温海洋酸化相互影响