盐度影响嗜盐菌群降解多环芳烃机制的研究

北京市清华大学附属中学

作者：王悦

辅导教师：王慧  郭光  雷红娟

项目简介

摘要：PaHs主要产生于垃圾和石油燃烧等过程，并且常伴随着高盐环境。本课题组从胜利油田富集了一个能够降解PaHs的嗜盐菌群，该菌群能在10％~20％盐度下降解高浓度菲。本研究通过分析盐度对嗜盐菌群降解菲过程中的关键降解酶活性和降解中间产物的三维荧光光谱特性的影响，对比不同盐度下中度嗜盐菌群群落结构的差异，探究盐度影响嗜盐菌群降解PaHs的机理，为高盐环境中多环芳烃污染的生物修复技术提供微生物资源和理论支持。结果表明：当盐度由10%升高到20%时，嗜盐菌群降解菲的速率显著降低。在10%盐度下菌群4天内将100mg/L的菲降解完全，而在20%盐度下12天内只降解了61.8%。盐度升高也明显抑制了关键酶NDO和邻苯二酚双加氧酶的活性，同时反应体系中检测到中间产物1H2N大量积累。在高盐条件下（20%盐度）C12O活性明显高于C23O的，由此判断C12O对降解贡献更大。盐度也影响了菌群的群落结构，在10%盐度下菌属Rhodobium等是优势菌，20%盐度下Methylohalomonas等属占优势。

观摩实验、查阅文献后我了解了微生物降解的知识，对多环芳烃降解产生兴趣，因此定题。

实验目的为探究盐度影响嗜盐菌群降解多环芳烃的机理，思路是控制盐度这个变量培养菌群，定期测定酶活、总降解量、中间产物构成与菌群结构。实验中我由导师带领，采用液相色谱法测总菲含量，三维荧光光谱法测定中间产物，光吸收法测酶活，第二代测序法测菌群结构。

这篇论文通过设计实验从多角度（总菲角度，酶活角度，三维荧光角度，菌群结构角度）研究不同盐度下该菌群的情况；测序覆盖度高，更全面的揭示了盐度对菌群结构的影响。

目前关于菲降解过程中NDO和C23O的变化以及菌群结构变化的报道较少，而关于盐度对菲降解过程中的酶的变化还没有报道。实验中，20%盐度下C23O活性低于C12O的，可能因为盐迫使细菌产生C12O，需进一步验证。

利用污泥陶粒和三元脂肪酸制备环保型绿色建筑材料

山东省实验中学

作者：王俊鹏

辅导教师：何红桃  岳钦艳  石磊

项目简介

1、项目摘要：提供一种以污泥陶粒为多孔载体，以三元脂肪酸共晶混合物为储能物质的定形相变材料及其简单有效的制备方法。先用污泥和粘土制备孔隙率高的污泥陶粒，再合成适于调节室温的三元脂肪酸共晶混合物，最后将共晶混合物吸附进污泥陶粒孔隙中，得到三元脂肪酸/污泥陶粒定形相变材料。

2、该项目的选题是怎样确定的：在组织学校各种环保活动基础上，对空调耗能及节能减排展开思考，经参观污水处理厂后产生固体废物资源化的构想，在世博会参观期间有了环保与建筑材料相结合的启发，并通过查阅文献、与专家交流，确定课题。

3、研究该项目的目的和基本思路：目的：制备一种熔点在室温调节范围内的绿色建筑材料。思路：①烧制表面相对致密，孔隙率高的污泥陶粒；②合成适于调节室温的三元脂肪酸共晶混合物；③将三元脂肪酸共晶混合物吸附进污泥陶粒的孔隙中。

4、该项目的研究过程：①提出问题：空调消耗很多能源，热传递使部分能量浪费；②思考问题：设计一种新型可循环式熔化-凝固材料；③解决方案：制备熔点在室温调节范围内的定形相变材料。

5、该项目应用了哪些科学方法、原理：①举一反三，二元混合能降低脂肪酸熔点，三元混合也可以；②固废资源化，用污泥作陶粒的原材料；③优势重组，三元脂肪酸共晶混合物熔点低与污泥陶粒孔隙率高、环境效益好的重组。

6、该项目的主要贡献(创新部分)；①研究思路的创新，将相变储能材料和污泥资源化与建筑节能相结合；②原料和产品的创新，以污泥陶粒为多孔载体，用三元脂肪酸取代二元脂肪酸；③方法的创新，提供三元脂肪酸的简单有效合成方法和以超轻污泥陶粒为载体的三元脂肪酸定形相变材料的制备方法。

7、他人同类研究的情况调查：①用三元脂肪酸共晶混合物作相变材料的研究较少；②用污泥陶粒作定形相变材料多孔载体的研究鲜见报道。

8、进一步完善该项目的设想：①制作模型评价材料的调温效果；②用其它固体废物制备陶粒；③合成四元脂肪酸。

天津与石家庄阴霾天气对比观测和思考

天津市第四中学

作者：赵莺菲

辅导教师：刘姝弘  崔莉馨

项目简介

近年来石家庄市大气能见度急剧下降，阴霾天气频繁发生。本文作者从石家庄转学至天津，感受到两地阴霾天气的巨大差异，分别对两地市区一年来的影响阴霾天气的气象参数进行了观测和记录。随后对两地气象参数与阴霾天数的关系及其随月份、季节变化规律进行了对比分析，提出了两地阴霾天气差异的原因。

本文分析了阴霾天气的成因、危害并提出对应的预防措施，为降低阴霾天气发生频率，改善两地空气质量提出了作者的见解。作者从石家庄转学至天津，发现两地阴霾天气差异巨大，产生了探究阴霾天气成因和两地差异原因的愿望。阴霾天气对人类健康危害极大，经过与指导老师的沟通、交流，决定确认此研究主题。

该项目的研究目的是探究两市阴霾天气的现状、成因和差异程度产生的原因，研究思路是在学习气象知识基础上，分别在两地观测、记录每天的气象参数，筛选阴霾天数，在统计分析数据的基础上探究原因，得出结论，提出预防阴霾天气的对策建议。

从2011年8月初至2012年11月底，作者着手进行选题和资料查阅和专家咨询，求助石家庄的同学同时对两地进行每日观测、记录，随后独立进行统计分析，9月份开始起草研究报告。

该项目主要采用了观测记录、筛选、文献检索、统计分析等方法。遵循了气象学方面的相关原理。

本项目的创新点一是作为非专业机构观测和筛选出两地阴霾天数量化数据，记录了两地相关气象参数；二是分析得出两地阴霾天气巨大差异产生的原因；三是提出了综合防控对策见解。

经查新，未查到中学生关于能见度和阴霾天气观测分析有关项目或文献。仅有专业机构对大气污染物与能见度的关系的研究和污染物化学分析的报道，但与本论文无任何相同之处。

仅有一年观测数据，样本的代表性还显不足，待今后或上大学时增加不同地域和长期的观测分析，得出区域性阴霾天气的分布和预测。