【摘 要】
：
以TiO2光阳极结合自养型生物阴极,构建双室微生物光电合成(MPES)系统,以光能作为主要的能量来源,探究MPES还原CO2合成乙酸的性能及其限制因素.结果表明,光阳极取代纯电化学阳极显著降低了MPES生物阴极对外电压的需求.MPES能持续稳定运行,平均产乙酸速率为(1.18±0.11)mmol/(L·d),法拉第效率为45.75％±3.97％.光阳极驱动阴极产生氢气,推测阴极微生物倾向于利用氢转移的方式来进行电子传递.外加电压通过影响光阳极的给电子能力从而对MPES的性能产生显著的影响,当外电压从0.4
【机 构】
：
中山大学环境科学与工程学院,广东省环境污染控制与修复技术重点实验室,广东广州510006;深圳合成生物学创新研究院,中国科学院深圳先进技术研究院,广东深圳518055
论文部分内容阅读
以TiO2光阳极结合自养型生物阴极,构建双室微生物光电合成(MPES)系统,以光能作为主要的能量来源,探究MPES还原CO2合成乙酸的性能及其限制因素.结果表明,光阳极取代纯电化学阳极显著降低了MPES生物阴极对外电压的需求.MPES能持续稳定运行,平均产乙酸速率为(1.18±0.11)mmol/(L·d),法拉第效率为45.75％±3.97％.光阳极驱动阴极产生氢气,推测阴极微生物倾向于利用氢转移的方式来进行电子传递.外加电压通过影响光阳极的给电子能力从而对MPES的性能产生显著的影响,当外电压从0.4V升高至0.6V时,MPES的电流,乙酸产量和法拉第效率都显著提高,系统的性能主要受限于阳极.当外电压高于0.6V,系统电流,乙酸产量的增速减缓,法拉第效率在外加电压0.8V时达到最大值,随后下降,表明生物阴极的得电子能力已经达到饱和,此时MPES的性能主要受限于阴极.作为电子传递中间体,H2的不完全利用是法拉第效率没有随着外电压的增加进一步提升的原因.
其他文献
以西南典型高原湖泊阳宗海为研究对象,于2020年11月应用新型快速水-气平衡装置(FaRAGE)及便携式温室气体分析仪,开展了表层水体和垂向剖面溶解CH4浓度的高分辨率监测,揭示了溶解CH4浓度空间分布特征及影响因素.结果表明,阳宗海表层水体溶解CH4浓度为0.02～0.97μmol/L,表现为大气甲烷的源.空间上呈现出南北高、中部低的分布特征,与水生植物分布、入湖河流输出和水深等因素密切相关.湖泊不同区域垂向剖面溶解CH4浓度分布较为一致,湖心区CH4氧化消耗最为明显.自展分析表明,基于少量样点监测的C
为去除垃圾渗滤液MBR出水有机物,以铝(Al)为阳极,碳聚四氟乙烯(C-PTFE)为阴极构建了芬顿阴极-电凝聚臭氧气浮工艺,通过与常规电絮凝阴极(Al和SS)对比,探明了该工艺对垃圾渗滤液MBR膜出水的去除特性.结果表明:在pH5和臭氧流量为300mL/min时,芬顿阴极体系相比于SS和Al阴极体系对COD的去除率分别提高了30.03％和15.16％.根据三维荧光特征分析,证明了C-PTFE阴极体系对腐殖酸类有较好的去除效果.选取MBR出水中典型难降解有机物布洛芬(IBP),阐明了该工艺的有机物降解机制.
借助TOUGH3/TMVOC软件对华北地区某典型污染场地进行模型概化,模拟再现了挥发性有机化合物(VOCs)在层状低渗透性介质中的运移和分布特征;同时,设置了不同情景的多相抽提方案,分析了渗透率对多相抽提技术(MPE)去除效率的影响.结果表明,VOCs在该介质中主要以非水相液体(NAPL)相形式存在,且NAPL相饱和度最大值位于泄漏点以下的含水层;对于不同深度的分层抽提情景,当最大抽提深度为-9.25m时,介质中质量分数最大的NAPL相VOCs能够被有效去除,总有机物去除率达89.8％.同时,多相抽提作用
通过对旱季、旱雨季过渡期和雨季3个不同时期滇池浮游植物 δ13C、δ15N的研究发现,滇池浮游植物δ13C、δ15N存在显著的时空分布特征.从旱季、过渡期到雨季,浮游植物δ13C值分别为-20.44‰±0.72‰、-17.32‰±1.09‰和-15.92‰±1.74‰,呈逐渐升高趋势;而浮游植物δ15N值的季节变化模式则相反,雨季(13.55‰±0.85‰)显著低于旱季(15.33‰±0.31‰)和过渡期(15.02‰±1.12‰).空间分布上,浮游植物δ13C值呈现南高北低的变化特征,极差为13.17‰
为探究雅鲁藏布江上游干支流的无机水化学特征,于2020年8月在雅鲁藏布江上游河源和河流段采集干支流水样,分析了水体主要离子的化学组成和空间变化规律,并对离子来源进行了解析.结果表明,雅鲁藏布江上游干支流水体中的阴离子以HCO3、SO42为主,分别占阴离子总量的71.11％、23.16％;优势阳离子为Ca2+、Na+,分别占阳离子总量的47.90％、34.76％;总溶解性固体变化范围为43.5～187.3mg/L,平均值为116.4mg/L,水体矿化度较低.干支流的水化学类型整体上以HCO3·SO4-Ca·
为探究内陆湖冰封期冰盖中微塑料的污染情况及其潜在风险,在岱海冰封期进行取样,采用显微镜观察、冗余性分析和污染物风险指数评价等方法,分析冰封期冰盖中微塑料的赋存特征以及与环境因子的关系,并进行风险评价.结果表明,岱海冰盖中微塑料丰度为283～1055n/L,主要检出形态与颜色分别为纤维状与黑色,粒径以＜0.5mm为主;垂直方向上,上层冰与下层冰的微塑料丰度高于中层冰.微塑料丰度与总氮、氨氮与盐度质量浓度呈显著相关,与其他环境因子关系并不显著.风险评价结果显示,冰封期岱海中微塑料污染程度已达中度污染,其潜在风
对河流中微塑料的分布、微塑料在河流中发生的聚沉、重悬、水平运输和潜流交换等迁移过程进行了归纳总结.由于河流中广泛存在的泥沙会影响微塑料的迁移.本研究剖析了含沙河流中微塑料迁移,包括微塑料与泥沙的聚集和共沉降,沉积物对微塑料的再悬浮和渗透过程影响,探究了微塑料与泥沙的相互作用机制和影响因素.提出未来含沙河流中微塑料的运移研究应重视开发可靠模型预测微塑料迁移和通量,实验室模拟应考虑生物和水体扰动对老化微塑料传输的影响.
基于Google Earth Engine(GEE)平台,以MODIS遥感影像为数据源,通过构建多元特征建立水质反演模型,分析了2006～2018年的南海透明度(SD)、总氮(TN)、叶绿素(Chl-a)、化学需氧量(COD)的空间变化特征,并通过综合营养指数分析了南海富营养化的时空趋势.结果表明:GEE结合多元回归模型能够较好模拟南海水质变化,水质对于MODIS特征的响应程度为SD＞COD＞TN＞Chl-a,多项式拟合水质参数效果最好;南海的SD、TN、Chl-a、COD 4个水质参数时空异质规律明显,
通过实验室模拟富营养化水体进行鲢(Hypophthalmichthys molitrix)鳙(Aristichthys nobilis)鲴(Plagiogathops micrloepis Bleeker)混养,结合同位素标记与微生物检测,研究其中沉积物微生物群落的变化及其对氮素迁移转化的影响,揭示鲢鳙鲴混养作用机制.结果表明,鲢鳙鲴混养增加了沉积物中氨化细菌(芽孢杆菌属与假单胞菌属)的数量,实验结束时,与其它组相比,鲢鳙鲴组的芽孢杆菌属(Bacillus)与假单胞菌属(Pseudomonas)总占比最高
阐述了国内外针对胶体在饱和多孔介质中运移模拟方法的研究进展:胶体在多孔介质中由于对流和弥散作用发生运移,而由于表面沉积和筛滤作用滞留在多孔介质中,通常采用含有滞留项的对流弥散方程对胶体的运移行为进行宏观描述,并通过拟合得到胶体运移和滞留的宏观参数,但是对流弥散方程是对试验曲线的宏观描述,无法解释其背后的微观机理;胶体的运移和滞留作用由胶体的微观受力决定,包括胶体在水中的布朗运动和有效重力,胶体-胶体/胶体-固相表面之间的相互作用以及流场作用在胶体上的力3个部分;为了实现从微观受力到宏观参数的升尺度计算,研