焚烧飞灰水热合成托贝莫来石过程中重金属的固化特性

城市生活垃圾焚烧飞灰的环境安全利用处置已成为当前环境管理部门和行业部门亟待解决的问题。为降低焚烧飞灰中重金属对环境的潜在风险,以水洗飞灰为原料水热合成托贝莫来石,探讨Ca与(Si+Al)的摩尔比[以Ca/(Si+Al)表示]对水热产物的晶相组成、微观形貌和表面官能团的影响,研究水热过程中重金属(Hg、Ni、Pb、Zn和Cr)的浸出浓度、浸出率、液相迁移率、形态分布和环境风险的变化。结果表明:Ca/(Si+Al)对水热产物的类型具有重要影响,Ca/(Si+Al)的增加有利于抑制沸石类结构的生成,促进托贝莫来石的形成。随着托贝莫来石的形成,水热产物中5种重金属的毒性浸出浓度和浸出率逐渐降低,相较于水洗飞灰,在最佳比例为1.10的条件下水热产物中重金属的浸出浓度分别下降99.5%、99.0%、99.4%、88.9%和63.7%,浸出率低至0.25%、0.08%、0.01%、0.01%和2.73%,同时重金属向液相的迁移率仅为1.41%、4.28%、0.29%、0.05%和0%,表明大部分重金属均稳定地存在于固相产物中,而不是迁移至水热液中。这归因于托贝莫来石的形成增加了5种重金属残渣态的占比,降低了重金属的迁移性。风险评价指数(risk assesssment code,RAC)结果显示,最佳比例条件下水热产物中5种重金属的RAC均低于10%,达到环境低风险水平。综上,水热合成托贝莫来石是一种稳定焚烧飞灰中重金属很有前景的方法,为富含重金属的危险废物的安全处置和回收利用提供了一种可行的替代方案。

红霉素对蔬菜萌发的胁迫效应及土壤环境风险表征

为健全红霉素的陆生生物毒性数据并对红霉素在土壤环境中的风险进行表征,本研究选用生菜、油菜、油麦菜和白菜为供试蔬菜进行红霉素不同浓度下的水培试验和盆栽实验,探究了红霉素对蔬菜种子萌发的胁迫效应和机制,通过ECOTOX数据库搜集相关数据,得出红霉素在淡水环境和土壤环境中的预测无效应浓度(PNEC),并根据盆栽实验结果对红霉素进入土壤后的环境风险进行了表征。结果表明:在红霉素胁迫下,供试4种蔬菜种子的发芽率无明显变化,根长均受到显著抑制;红霉素胁迫抑制了蔬菜种子的相对吸水量,促进了膜渗透性和幼苗体内的过氧化氢酶活性;供试4种蔬菜对红霉素的敏感程度为油菜>生菜>油麦菜>白菜,半抑制浓度依次为29.387、64.075、69.255 mg·L^(-1)和127.681 mg·L^(-1),红霉素在淡水和土壤中的PNEC分别为0.2μg·L^(-1)和0.11 mg·kg^(-1),当盆栽土壤中的红霉素含量超过250 mg·kg^(-1)时土壤环境风险较高。研究表明,根长可作为红霉素的毒性敏感指标,油菜可作为红霉素毒性指示作物,红霉素影响蔬菜种子萌发的主要机制为渗透胁迫,红霉素菌渣肥料化产物进入土壤环境中的最高红霉素含量应控制在250 mg·kg^(-1)以内。

β-内酰胺类菌渣肥对生菜根际土壤细菌及抗性基因的影响

β-内酰胺类菌渣的资源化处理已成为生物制药企业急需解决的问题.为探究β-内酰胺类菌渣资源化产物是否满足《有机肥料》(NY/T 525—2021)标准,施加后是否会对作物根际土壤微生物产生显著影响以及是否会导致ARGs(抗生素抗性基因)的富集等问题,该研究选用经水热干燥喷雾(HT+SD)处理后的头孢菌渣和板框压滤(MD)处理后的青霉素菌渣为研究对象,以空白组、化肥处理组为对照,各施肥处理均采用高施用量(1%)和低施用量(0.5%)两种肥料投加量进行盆栽试验.通过16S rRNA及HT-qPCR方法研究了菌渣肥对生菜根际土壤细菌多样性、物种组成、ARGs以及MGEs(可移动遗传元件)的影响.结果表明:在经过无害化处理后的菌渣中,残留抗生素远低于HPLC-MS检出限(<6.78μg/kg),含水率降低95%,重金属、有机质等指标均能满足《有机肥料》(NY/T 525—2021)要求;相较于施肥量,施肥类型对土壤细菌群落结构的影响更明显,其中,两种菌渣处理组Shannon-Wiener指数显著高于化肥处理组(P<0.05);两种菌渣的施用均没有改变土壤细菌组成,各处理组中最丰富的菌门皆为变形菌门(相对丰度为34.8%~48.1%);高施用量青霉素菌渣组和低施用量头孢菌渣组的ARGs数目和总相对丰度均显著高于对照组(P<0.05),而低施用量的青霉素菌渣和高施用量的头孢菌素菌渣处理组中ARGs数目和相对丰度与空白对照组均无显著性差异(P>0.05),但两种菌渣的施用都没有改变土壤细菌的抗性机制;ARGs的变化与外源性DNA的引入以及土壤特征菌相关,其中假单胞菌属与mexE、ttgA和ttgB三种ARGs均表现出极强的相关性(相关系数分别为0.93、0.90、0.84).研究显示,经HT+SD和MD技术处理后的抗生素菌渣可以资源化为安全有效的农业替代肥.