为了去除木质纤维素固有复杂抗性结构，实现木质纤维素原料的高效利用，研究人员不断开发新的木质纤维素预处理技术。低共熔溶剂(Deep Eutectic Solvents, DESs)作为一种绿色溶剂，具有成本低、制备简单、热稳定性好、可设计性等优势，在促进木质纤维素原料预处理、原料酶解转化方面有着较好的应用潜力，得到了研究者们的广泛关注和认可。本研究在查阅国内外研究现状和研究成果的相关报道基础上，综述了氯化胆碱DESs的合成及性质，预处理木质纤维素的作用机理，对木质纤维素酶解效果及转化为生物乙醇的相关研究，指出不同氢键供体、不同的预处理条件对原料的木质素去除率及葡萄糖产量有很大影响，认为DESs预处理木质纤维素极大提高了后续纤维素酶解过程的糖化率，并对DESs预处理机理、循环使用、工艺参数优化方面提出了展望。

微藻作为第三代生物质能源，在废水处理方面具有巨大潜力。为了寻求更加经济的处理方法，利用微藻与其他微生物共培养可以促进微藻絮凝收获并提高生物量和脂质产量，从而降低微藻废水处理的成本。本文归纳了微藻共培养体系的类型以及微藻共培养处理废水的机理、体系设置和影响因素，总结了微藻利用废水作为生长基质生产高价值副产物的研究现状，并指出了微藻共培养处理废水资源化利用的前景与挑战。

碳达峰与碳中和战略目标是中国应对全球性气候变化、实现人类命运共同体、推动自身发展节能减排的自我加压和大国担当。为了实现“双碳”目标，本研究以某日产2万m³生物燃气实际工程为案例，利用生命周期评价(LCA)的方法对其进行环境影响评价，研究将整个生命周期分成3个阶段：原料的收集与预处理、中高温厌氧发酵和沼气资源利用三个阶段，建立了该沼气厌氧发酵工程的评价清单，结果表明此生物燃气工程的净产能可达2494064.6 kg/a，与传统煤炭发电相比较，其降低环境影响的能力为234.9038 kpt/a，减弱率为32.89%。说明其具有良好的产能效益和生态环境效益，基于国内外生物燃气产业发展的现状及“双碳”愿景下面临的机遇和挑战，说明中国未来生物燃气产业发展有巨大潜力。

为了研究培养基种类及成分对单针藻产油特性的影响,充分挖掘单针藻产油潜能,以Monoraphidium sp. HDMA-11为供试藻株,以细胞数监测、干重法和尼罗红染色法检测了BG-11培养基、BBM培养基、TAP培养基、D1培养基和SE培养基对藻株生长速度、生物量及含油量的影响,并对藻株可利用的碳源、氮源种类及浓度进行筛选与优化。结果表明,TAP培养基可极大缩短藻株培养周期,使藻株生物量生产率提升了127%,油脂生产率提升了117%。当乙酸添加量为2 mg/L,氯化铵浓度为750 mg/L,藻株的产油指标进一步提高。优化后藻株的生物量生产率为70 mg/(L·d),较初始培养条件提升了218%,优化后藻株的油脂生产率为315 RFU/(L·d),较初始培养条件提升了116%。本研究优化了Monoraphidium sp. HDMA-11的培养条件,明确了乙酸和氯化铵浓度对藻株生长特性及产油指标的影响,为进一步挖掘藻株产油潜能提供了数据支持。

为了提高农作物秸秆和畜禽粪便的利用率,通过在沼气厌氧发酵系统中添加降解纤维素类复合菌系,以提高产气性能。试验以玉米秸秆和牛粪为原料,在发酵温度为37℃,固体物浓度为20%,接种物含量为30%,粪草比为1:2的发酵条件下中接入1%的复合菌系进行厌氧干发酵产沼气的研究。试验结果表明由Bacillus siamensis和Bacillus subtilis subsp. Stercoris构成的复合菌系使沼气产量提高25%,甲烷产量提高55%,原料产气分别为86.4 mL/gTS和111.4 mL/gVS。试验为纤维素类生物质能的利用提供了一定的参考价值。

生物质厌氧消化技术是目前最成熟、应用最广泛的生物质能利用技术之一,目前已制定部分建设和生产标准,但未形成完整的标准体系,影响了该产业的发展。通过对德国、加拿大、美国等生物质厌氧消化技术发达国家的相关标准分析,结合中国生物质厌氧消化技术产业发展的现状以及市场需求,从产业链的角度提出了中国生物质厌氧消化技术标准体系框架。该体系分为基础标准、通用标注和专用标准3个层次,并按照产业和市场需求对近期拟制定的标准提出相关建议,该标准体系的提出有利于提高生物质厌氧消化技术领域的标准设置和管理水平,减少标准之间的重复与矛盾,为该行业的发展提供技术支持和理论保障。

研究裂解温度对污泥生物质炭基础理化性质的影响,为安全、合理、高效处置污泥提供理论依据。将干燥污泥分别在200、300、500、700℃下进行热裂解处理(SBC200、SBC300、SBC500、SBC700),获得污泥生物质炭,测定其基础理化特性。结果表明：不同温度制备的污泥生物质炭表面颗粒结构完好,孔径范围均集中在10~50 μm,其中低温生物质炭SBC200表面较光滑,最可几孔径和中值孔径最大,分别为20.1 μm和14.8 μm,高温生物质炭SBC700表面较粗糙,比表面积最大,为5.98 m²/g。随裂解温度的提高,污泥生物质炭的产率、含水量、电导率、挥发分、阳离子交换量显著下降,全碳、氧、全氮、氢含量、有效磷和铵态氮均逐渐降低,pH和灰分含量显著增加。将污泥制备成生物质炭,是安全处置污泥的有效途径,低温制得的污泥生物质炭具有更大的提高土壤肥力的潜力,而高温制得的生物质炭在改良土壤酸性的应用上具有更大的潜力。

为探究烟叶密集烘烤中经济性和实用性较强的生物质能源,笔者归纳了当前密集型烤房上使用较多的气体、液体、固体生物质能源的应用现状,在总结了3种生物质能源对烟叶烘烤质量影响和能源转化设备技术成熟度的基础上,依据经济性和实用性分析了3种生物质能在密集烤房上应用所具有的优势和局限。最后得出固体生物质颗粒燃料是当前和今后密集烤房应用前景中最好的一种生物质能,指出未来应从加强原料配方研究、持续提升颗粒燃料燃烧机技术改进、并融入大农业物联网技术以实现精准烘烤。

为寻求非商品水果的无害化、资源化处理新途径，本研究以腐烂、病害苹果、梨为原料，通过厌氧发酵将其转化为沼气及有机肥原料。结果表明：腐烂、病害苹果的总固体(TS)、挥发性固体(VS)产气率分别可达643.24 mL/g和674.22 mL/g，腐烂、病害梨的TS、VS产气率分别可达421.14 mL/g和426.74 mL/g；经沼气发酵后，腐烂、病害苹果的原料TS、VS降解率分别为86.40%和88.20%，能源转化效率可达82.23%；腐烂、病害梨的原料TS、VS降解率分别为54.45%和59.75%，能源转化效率为50.60%。说明腐烂、病害苹果、梨均可作为良好的沼气发酵原料。

为生物质能源的开发利用提供理论依据，对洞庭湖芦苇(Phragmites australis)的生物量累积规律与降解糖化特性进行初步研究。以湖南洞庭湖的芦苇为试验材料，对其地上部分月生物量变化及降解产糖进行研究。结果表明：（1）株高从4月开始一直呈增长趋势，9月生长基本停止，鲜重和干重均呈相似的变化趋势；（2）综纤维产量也呈增长趋势，至9月其含量达最高78.7%；（3）经碱解和酶解联合处理后，茎和叶的还原糖得率可分别达237.17 mg/g和242.62 mg/g。

为了提高辐照处理芒草木质纤维素的酶解糖化效果，本试验选用经过400KGy60Co γ-射线辐照处理的芒草样品，考察在不同NaOH浓度、时间以及温度下处理对辐照芒草酶解产还原糖量的影响，得出最佳NaOH处理条件组合。正交试验结果表明，使用1.5℅浓度的NaOH，在100℃条件下，水浴4h的辐照芒草样品，经酶解还原糖含量高达452.49mg/g。葡萄糖和木糖分别由纤维素和半纤维素定向转化而来，二者回收率依次为92.59℅和75.98℅。

为了研究不同施肥处理对水稻产量、农学性状和氮素利用率等的影响。采用田间试验方法，设置生物质炭基肥（低氮量炭基肥，BCF1；高氮量炭基肥，BCF2）和常规复合肥（常规肥，CF）处理。研究结果表明，与常规复合肥相比，虽然BCF1处理施氮总量显著降低了30%，但对水稻产量无显著影响。BCF1处理谷草比最高，较CF处理显著提高了23.6%；BCF1处理水稻茎蘖成穗率为86.1%，较CF处理显著提高14.6%；施用生物质炭基肥氮素吸收利用率均有增加，而以BCF1处理最为显著达36.3%，较CF处理提高10.2%。氮素偏生产力和氮素收获指数仍以BCF1处理为最高，分别提高了37.4%~54.7%和6.3%~ 10.4%。生物质炭和化肥混合造粒施用可降低氮肥施用量，维持水稻正常产量，显著提高水稻氮素利用率，有效降低氮素的损失，具有较好的经济和环境效益和市场推广潜力。

由于生物质-垃圾混合燃烧可以明显提高垃圾入炉热值、并缓解生物质露天无序燃烧所造成的大气污染和交通安全威胁等，因此逐渐成为国内外研究的重点。但是生物质掺烧的同时也带来了结渣加剧、腐蚀增强和PM10、二噁英排放量增大等问题。本文针对生物质的特点及其与垃圾混燃过程中产生的环境问题进行分析，对生物质掺烧进行综合的评价和认识。

为了系统分离苎麻麻骨中的纤维素和木质素，并对此进行开发利用，采用甲酸-乙酸体系对苎麻麻骨中的纤维素和木质素进行提取分离，探讨了甲酸乙酸水配比、固液比和温度对纤维素和木质素提取效果的影响，同时对分离的纤维素进行了红外分析和部分金属元素含量分析。结果表明，最优工艺条件为甲酸/乙酸/水(45/35/20)，固液比为1/20(g/mL)，提取温度100℃，在此条件下，纤维素得率为66.54%，木质素提取率为35.1%。提取分离的纤维素中重金属Pb的含量为0。本研究结果为苎麻资源综合开发利用提供技术支持，也为其他植物生物质资源利用提供了理论参考。

近年来生物质能逐渐兴起，因此生物质的热解也受到了越来越广泛的关注。为了充分利用生物质废弃物，提供制备可再生新能源的新途径，通过采用微波快速裂解的技术，以稻壳为原料，通过微波裂解技术制备生物质油，结果表明稻壳在微波裂解温度为600℃，微波功率为2 kW，微波吸收剂用量为3%，微波时间为5 min的条件下，生物质油的得率最高。由此可知稻壳可以通过微波裂解技术制备生物质油。

目的:意在找出适合秸秆纤维素提取的方法。[方法]:分别采用氢氧化钠-醋酸-亚氯酸钠-丙酮法、高压蒸煮法、硝酸-氢氧化钠法、氢氧化钠-氢氧化钠法、硝酸-乙醇法、过氧酸体系法等方法提取秸秆纤维素，采用重铬酸钾-硫酸亚铁铵法测定纤维素的含量，以纤维素含量与所需时间为评价指标，选出最适合提取玉米秸秆纤维素的方法。[结论]：高压蒸煮法和硝酸-乙醇法较优越，具有操作简单、速度快捷、提取率较高的优点。高压蒸煮法处理量大，适合工业生产需要，硝酸-乙醇法提取的纤维素量少，但其含量高，适用于科研机构及相关部门。

按照“草本，高大，多年生，丛生性好，适应性较强，热带或（和）亚热带分布”的自拟标准，通过查阅文献和植物标本，初步筛选出64种纤维素质能源草，隶属于8科31属。在对它们的野外调查中，观察到拥有1000 m2以上自然种群且植株高度超过1.5 m的只有芒、五节芒、斑茅、南荻、河八王、象草、甜根子草、芦竹、芦苇、光高梁、龙须草和拟高粱等12种。对这12种能源草进行了引种栽培研究，其中河八王、甜根子草、芦苇和龙须草长势一般，其他8种长势良好，可作为进一步筛选研究的对象。

离子液体具有很强的稳定性和良好的溶解能力，能直接溶解纤维素。甘蔗渣中含有丰富的纤维素，但未经处理的蔗渣在离子液（1-丁基-3-甲基咪唑氯盐）中难以溶解。为了缩短了蔗渣纤维素在离子液体中的溶解时间，本试验采用质量分数3%的硝酸和质量分数1.5%的氢氧化钠溶液预处理的方法，脱除蔗渣中的半纤维素和木质素等杂质，使纤维素的含量达到93.53%，从而促进蔗渣在离子液体中的溶解，使溶解时间缩短了5.88倍。再通过红外光谱、扫描电子显微镜等方式表征预处理后蔗渣纤维素结构的变化，探讨纤维素含量和结构的变化对溶解速率的影响。

中国是世界上秸秆资源最丰富的国家之一。利用农作物秸秆进行厌氧发酵产沼气，是一条清洁高效的秸秆能源化利用途径。为了研究中国规模化秸秆沼气工程的现状，笔者在实地调研的基础上，结合前人的研究结果，简述了中国规模化秸秆沼气工程发酵原料的分布特征及特性、发酵原料的预处理方法、发酵工艺类型及特点、沼气利用状况等发展现状。同时，对比当前欧洲先进的沼气发酵工程特点、借鉴欧洲沼气产业发达国家的经验，论述了中国秸秆沼气工程发展中现存的原料收集与处理、工程运行管理等问题，并对中国沼气工程发展提出了建议。

为了探讨生物炭对土壤N₂O和CH₄排放影响的途径和机理，在综合评述前人研究的基础上，就生物炭对土壤N₂O和CH₄排放的影响因素、途径和影响机理进行了分析，提出了不同土壤的生物炭施用原则，并指出了今后生物炭研究应注意的问题：（1）明确土壤中2种温室气体排放特点，因地制宜地选择合适的生物炭类型；（2）注意生物炭的添加时机和用量；（3）目前学者所用的生物炭类型以及土壤种类不同，关于生物炭影响土壤N₂O和CH₄排放的研究结论不同。在这方面的研究工作还应在完善生物炭施用标准的基础上，继续进行生物炭还田的本地化试验验证，才能为生物炭对土壤N₂O和CH₄排放的影响得出更明确的结论。

为了更好的评价沼液利用的效益，通过能值研究方法，从子系统和复合系统2个层面，应用能值产出率、环境负载率、可持续指标和沼液能值产出率等指标评价与比较了4种不同的沼液利用方式的生态经济效益。结果表明：从子系统层面看，净能值产出率分别为果园1.73、蔬菜地1.50、牧草地0.70和鱼塘2.15；环境负载率分别为果园0.66、蔬菜地0.73、牧草地0.46和鱼塘0.26；能值可持续指数分别为果园2.62、蔬菜地2.06、牧草地1.50和鱼塘8.21；而沼液能值产出率分别为果园8.31、蔬菜地5.80、牧草地1.69、鱼塘2.92。从复合系统层面看，增加利用沼液环节提高了系统的净能值产出率，增强系统的可持续发展能力；同时，利用沼液还可增加系统的经济效益，提高产投比。

为了考察不同蒸汽爆破处理对芒草降解产物的影响，采用离子色谱和气质联用仪，测定不同蒸汽爆破条件下处理的芒草水提液中可发酵性糖以及副产物的含量。结果表明：随着爆破条件的加剧，葡萄糖、木糖和还原糖产量呈现先增加后减少的趋势，但葡萄糖的产量变化则不明显。当处理条件为爆破温度220℃、维压时间为5 min时，还原糖的产量达到了最高值117.4 mg/g。在芒草蒸汽爆破处理水提液乙酸乙酯萃取物中，共检测出19种芳香类化合物、11种弱酸类物质和2种呋喃化合物，其中含量最高的是3-甲基-2-呋喃甲酸，最高相对含量达9.02%，占呋喃化合物总相对含量的80.50%。

归纳了产乙醇工程菌的构建方法，包括原生质体融合技术、不同水平上的基因工程技术（包括经典基因工程、代谢工程、全局转录调控工程和进化工程）及低能离子束介导转基因技术，分析了各项技术的优缺点，指出低能离子束介导转基因技术在构建工程菌方面的巨大应用潜力，以期为构建能利用新型碳源发酵乙醇的工程菌提供思路和依据。

为了解决沼气工程中沼液产量大、处理成本高、储存运输困难和营养物质含量偏低等问题，提出采用高耐污反渗透技术对沼液进行浓缩，以实现沼液高值利用。实验分析了沼液膜浓缩技术的可行性，并对浓缩后水质做了简单介绍；同时通过浓缩液种植大白菜实验，对浓缩液作为追肥对大白菜的产量、品质的影响做了分析。结果表明：通过对膜通量及其影响因素的分析，采用反渗透技术浓缩沼液可行，最佳压力运行范围为4~5.5 MPa，进水电导率和温度符合反渗透膜技术的要求，沼液通过膜浓缩后清水能够回用于调浆，浓缩液中营养元素更加集中可以用于农业种植，沼液浓缩液中氮素能满足大白菜生长要求，最佳施入量为1100 kg/hm2氮，在此条件下既能维持大白菜的高产，又能协调周边环境效应，利用沼液种植能提高大白菜品质，硝酸盐含量能较好的维持在600 mg/kg以下。

建立石栗组织培养的技术体系，筛选出适合诱导愈伤组织和愈伤组织分化的培养基。从外植体消毒，激素配比，培养基筛选等方面对石栗组织培养进行了探索。结果表明诱导愈伤组织的主要因素是细胞分裂素和生长素的比值。TDZ对愈伤组织诱导丛生芽有抑制作用。诱导愈伤组织的最适培养基为：1/2MS+ZT 2 mg/L+NAA 0.5 mg/L+氯化胆碱2 mg/L，诱导愈伤组织丛生芽的最适培养基为1/2MS+6-BA 1 mg/L +IBA 0.1 mg/L。影响诱导愈伤组织的主要因素是细胞分裂素和生长素的比值。

为了研究纤维素物质热解产物的乙醇转化，笔者综述了国内外近几年纤维素热解影响因素及其产物（主要为内醚糖）转化乙醇的研究现状，发现以往的研究并没有重视热解过程中各影响因素的综合作用、获得的产物，如内醚糖产率不够理想，同时对热解液主要采取水解后发酵的方式生产乙醇，也不经济可行。通过基因工程技术构建乙醇工程菌，从而实现纤维素热解液向乙醇的直接转化将成为未来发展趋势。

北京市能源消耗量大，提高生物质能利用率可缓解能源供应压力。为推动北京市生物质能源化利用产业的发展，需增进对其经济效益、社会效益和环境效益的综合认识。通过建立综合效益评价体系，运用层次分析法确定各评价指标权重，提出了北京市生物质能源化利用综合效益的评价方法，再以怀柔区发展生物质成型颗粒燃料为例，对其经济效益、社会效益和环境效益进行模糊评价，最后以怀柔杨宋成型颗粒燃料项目的数据为依据，进行分析验证，结果显示模糊综合评价的结论较为准确。

农村家庭能源消费是国家能源消费的重要组成部分，对农村社会、经济及生态环境有重要的影响。在江苏9个典型县3645家庭能源消费及其相关问题入户调查数据分析的基础上，给出了江苏典型地区农村家庭人均能源消费水平和最终用能消费结构，比较研究了苏南、苏中、苏北三地区能源消费结构和有效热中商品能所占比例的差异，分析了能源消费与家庭纯收入的变化关系。研究为认识农村经济发展过程中家庭能源消费特征，建立能源供需平衡体系和生物质资源的规模化利用有着重要的意义。

为了显著提高纤维素酶的酶活，采用固态发酵的方法，深入研究了玉米秸秆预处理后的成分变化以及固液比，温度，pH等对发酵产酶的影响。结果表明，选择膨化预处理之后的秸秆混合发酵产酶的较优工艺条件为：固液比为1:(1.5~2)之间；pH 3~5；接种量为20%；秸秆:麸皮为1:1；硫酸铵含量为1.5%。在这些条件发酵之后的玉米秸秆，酶活为300 U/g。为下一步的玉米秸秆混合发酵产酶的中试实验提供理论依据。

为了更好地指导马铃薯粉等淀粉质原料用于乙醇脱水，需要确定马铃薯粉对乙醇-水体系的吸附特性并建立其吸附等温线模型。根据吸附原理，利用吸附-脱附法对乙醇-水体系中水在马铃薯粉上的平衡吸附量和吸附等温线进行了测定和模型拟合。研究结果表明：乙醇-水体系中水在马铃薯粉中的吸附等温线为S型，属于Brunauer's分类中的Ⅱ型吸附等温线，随着温度升高，吸附量下降，GAB模型能更好地描述乙醇-水体系中水在马铃薯粉中的吸附平衡。