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。

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.

焚烧飞灰在纳滤膜浓缩液淋滤及后续热处理中Pb的迁移转化

探究了纳滤膜浓缩液淋滤焚烧飞灰过程及淋滤灰渣在400-1000℃热处理过程中Pb的迁移转化特性.结果表明,淋滤过程中飞灰中大部分氯盐被溶出,有新的矿物相Pb_(2)(SO_(4))O出现.后续的热处理中,在400-1000℃过程中Pb_(2)(SO_(4))O分解成PbSO_(4),然后同Pb的磷酸盐稳定存在于灰渣中,碱式碳酸盐在400℃下完全分解.当温度达到800℃以上,PbSiO_(3)含量随着温度升高逐渐降低,生成了Ca_(2)PbO_(4)且生成量随着温度的升高而逐渐增大.

头孢菌素C对蔬菜种子萌发的毒理效应

为探究头孢菌素菌渣无害化处置与肥料化利用过程中残留的头孢菌素C对蔬菜生长的毒理效应,通过恒温保湿培养法,采用生菜(Lactuca sativa Linn.var.ramosa Hort.)、油麦菜(Lactuca sativa var.longifoliaf.Lam)、白菜(Brassica pekinensis(Lour.)Rupr.)及油菜(Brassica campestris L.)4种蔬菜种子为研究对象,以种子发芽率、幼苗的鲜质量、胚轴长、胚根长为毒性敏感指标,研究了7种浓度头孢菌素C溶液胁迫下4种蔬菜毒性的剂量-效应关系,比较了不同蔬菜在头孢菌素C毒害下的生态毒性差异和相对敏感的指标。结果表明:头孢菌素C溶液对4种蔬菜种子毒性敏感指标的影响程度依次为胚根>鲜质量>胚轴>发芽率;头孢菌素C溶液浓度与4种蔬菜胚根生长率呈显著的线性关系(P<0.01);头孢菌素C对生菜、油麦菜、白菜以及油菜的最大无响应浓度(NOEC)分别为868.10、727.25、796.27 mg·L^-1和629.277 mg·L^-1,4种蔬菜对头孢菌素C的毒性敏感度依次为油菜>油麦菜>白菜>生菜,其中油菜IC50值为1538.36 mg·L^-1。研究表明,与油麦菜、白菜和生菜相比,油菜更适合作为后续实验的生态毒性指示植物。

菌渣中青霉素对蔬菜种子萌发的生态毒性效应

为推动青霉素菌渣环境安全利用技术规范的建立,以油麦菜、油菜、白菜和生菜4种蔬菜为研究对象,以种子发芽率、幼苗鲜质量、芽长和根长为毒性敏感指标,研究了不同处理组〔ρ(PG)分别为10、100、200、400、800、1200、1600、2000、2400、3200和4000 mg L〕和对照组的青霉素(Penicillin,简称“PG”)对4种蔬菜种子萌发的生态毒性响应关系.结果表明:①与对照组相比,各处理组4种蔬菜种子发芽率之间均无显著性差异(P>0.05);当ρ(PG)≥1200 mg L时,油菜种子的芽长增长率在60%左右,且与对照组相比具有显著差异(P<0.05);在ρ(PG)为200 mg L时,生菜鲜质量达到最大值(0.29 g),较对照组增加了10.37%,白菜鲜质量在ρ(PG)为400 mg L时达到最大值,较对照组增加了5.76%,而在试验浓度范围内,各处理组4种蔬菜种子的根长均随着ρ(PG)的增大表现出逐渐增强的抑制作用.②PG对4种蔬菜的根长抑制率剂量-效应关系均符合Allometric模型,即y=ax b〔其中,x为ρ(PG),y为根长抑制率,a和b均为常数〕.③油麦菜、油菜、白菜和生菜4种蔬菜对PG的根长半抑制浓度(IC 50)分别为1675.11、995.67、3736.40和2510.24 mg L,4种蔬菜根长抑制率对PG的敏感程度表现为油菜>油麦菜>生菜>白菜(P<0.05).研究显示,与油麦菜、白菜和生菜相比,油菜更适合作为PG的生态毒性指示植物.

纳滤膜浓缩液淋滤焚烧飞灰过程中氯盐溶出及重金属的迁移特性

为解决生活垃圾填埋场的纳滤膜浓缩液和生活垃圾焚烧飞灰协同处置中淋滤条件对氯盐和重金属溶出效果的问题,采用北京市某生活垃圾填埋场的纳滤膜浓缩液在不同液固比和酸碱条件下淋滤北京市某生活垃圾焚烧厂的焚烧飞灰,探讨氯离子溶出及重金属的迁移特性.结果表明:在液固比为12∶1、8∶1和4∶1条件下,焚烧飞灰中氯离子的总溶出率分别为81%、76%和61%,液固比越大,导致填料高度越低,氯离子溶出越充分;在液固比为4∶1条件下,纳滤膜浓缩液pH分别为3.20和10.70时,氯离子可与含氧阴离子竞争吸附位置,导致氯离子的总溶出率较未调节pH时大幅提升,增幅分别为81%和83%;不同液固比和酸碱条件下,采用XRD对淋滤灰渣分析发现,淋滤灰渣中均未检测到NaCl和KCl的矿物相.改变纳滤膜浓缩液的pH为3.20和10.70后,淋滤灰渣中重金属Pb、Zn、Cu、Cr、Cd和Hg的浸出浓度均满足《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)和《生活垃圾填埋场污染控制标准》(GB 16889—2008)标准限值要求.研究显示,纳滤膜浓缩液淋滤飞灰可脱除焚烧飞灰中的氯盐及部分重金属,淋滤灰渣经热处理后可焚毁截留纳滤膜浓缩液的有机物,热处理后灰渣有望实现安全资源利用.

新污染物抗生素菌渣环境污染防控策略

分析了我国面临的抗生素菌渣环境风险管控需求与当前的处理现状,讨论了符合我国国情的抗生素菌渣环境污染防控管理的重点和思路。为实现抗生素菌渣的环境风险长效管理,针对菌渣中污染物质的有效控制,提出了3项关键策略:开展生产信息调查和危害筛查,持续调查评估,明确风险状况,并进行抗生素耐药风险评估;支持科技研究和技术的推广应用,加强抗生素生产企业与科研机构之间的协作,“产学研用”一体化,建立科技专项、加速监测预警方法的开发,并推动无害化处理与资源化利用的技术创新及其工程化应用;完善菌渣安全利用风险评价方法,通过实验室及大田试验探究抗性风险传播机制,并建立相应的资源化产品环境安全评价方法,以及资源化产物的流向管理与长期安全性监测制度,以全面推动抗生素产业的绿色转型和源头污染的有效防控。