水铁矿-人工合成类腐植酸复合材料的土壤重金属钝化效果及机制

水铁矿-天然腐植酸复合材料(FH-NHA)已广泛应用于土壤重金属污染修复,但来源不同的天然腐植酸活性位点存在较大差异,导致钝化效果不可控,限制其实际应用。本文以优化的非生物腐殖化工艺合成了结构性质可控的人工合成类腐植酸(SHLA),并进一步制备了水铁矿-人工合成类腐植酸复合材料(FH-SHLA)。基于土壤模拟实验,结合土壤二乙三胺五乙酸(DTPA)提取态和改进的BCR提取态重金属含量的变化,解析了FH-SHLA施用后的重金属钝化效果和对土壤理化性质的影响,结合扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱等手段揭示了其重金属钝化机制。结果表明:FH-SHLA会显著改变土壤理化性质,土壤pH、阳离子交换容量、电导率和有机碳含量等均有不同程度的提高;施加FH-SHLA培养30 d后,土壤中DTPA提取态Pb、Cd和Zn含量分别降低了65.98%、29.68%和60.89%,降低效果均优于FH和FH-NHA;FH-SHLA显著促进了土壤Pb、Cd和Zn由有效态(酸溶态+可还原态)向稳定态(可氧化态+残渣态)转变,钝化效果优于FH和FH-NHA;结合强度系数和钝化效率明显提高,迁移系数和生态风险指数明显降低,FH-SHLA有效降低了重金属污染土壤生态风险。FH-SHLA的土壤重金属钝化机制包括表面络合、沉淀作用和阳离子-π作用。水铁矿-人工合成类腐植酸复合材料在重金属污染土壤修复领域具有很好的应用潜力。

全国范围的居民生活垃圾分类参与意愿分析

分类是生活垃圾全过程管理的前提和基础,居民参与意愿是决定生活垃圾分类推行效果的重要因素。基于涵盖全国内地的1665份有效问卷,研究居民垃圾分类参与意愿及其影响因素。结果表明:多数受访者愿意参与生活垃圾分类(70.7%),不同省(区、市)间居民参与意愿差异较大,垃圾分类推广措施需根据各地实际情况适当调整。个体因素和外部因素对居民意愿影响较大。设施不完善、宣传力度低、便捷程度低、缺乏分类氛围是阻碍居民实施垃圾分类的主要因素。建议采取多样化的组合策略下,东部地区相对侧重提高垃圾分类便利性,中部地区相对侧重改善社会分类氛围和政策宣传效果,西部地区相对侧重改善垃圾分类设施和政策宣传效果。针对性地开展居民意愿研究,有助于制定更有效的政策措施,提高居民生活垃圾源头分类参与度,具有理论意义和现实价值。

腐植酸淋洗对重金属污染土壤微生物群落结构影响研究

为阐明腐植酸淋洗残留对土壤重金属形态分布、土壤理化性质与微生物群落结构变化的影响,本研究基于室内土壤淋洗实验与高通量测序技术,研究了腐植酸淋洗前后土壤重金属形态、pH、氨氮(NH+4-N)和土壤有机碳(SOC)含量变化特征,揭示了土壤微生物群落结构组成和多样性的变化规律与主要环境影响因素。结果表明,腐植酸淋洗可去除土壤中的Cd和Zn,对Pb的去除效果较差。淋洗后土壤中的Cd和Zn被活化,可迁移性提高;Pb的可氧化态和残渣态比例升高,可迁移性降低。在土壤微生物群落结构变化方面,淋洗后30 d内细菌群落丰富度先降低后升高,群落多样性提高。淋洗后Chloroflexi、Acidobacteria、Gemmatimonadetes、Fibrobacteres、Armatimonadetes等菌群的相对丰度增加,Actinobacteria、Firmicutes等菌群的相对丰度降低。腐植酸淋洗后土壤微生物的相互作用和网络复杂性提高;土壤微生物将会更高效地进行物质传输和利用,同时抵御环境扰动的能力也更强。腐植酸淋洗改变了土壤理化性质,驱动微生物群落结构改变的主要环境因子是酸提取态Pb、Zn含量和NH+4-N含量。腐植酸可以有效淋洗出Cd和Zn,但会活化土壤中残留的Cd和Zn,降低微生物群落多样性;后期培养过程中腐植酸残留可以钝化重金属,并提高微生物群落多样性、改善微生物群落结构。因此,腐植酸淋洗剂具有良好的土壤重金属去除和微生物群落结构改善能力,是一种高效且环境友好的土壤淋洗剂。此外,本研究还可为评价淋洗后土壤的微生态响应提供科学指导。

腐植酸基材料用于钝化土壤重金属研究进展及展望

基于文献计量,首先识别出了腐植酸基材料钝化修复领域的研究重点为修复效果和机理;依托识别出的两个研究重点,将土壤中的重金属分为以阳离子形式存在的重金属(如Cd、Pb、Hg等)以及以氧阴离子形式存在的重金属(如As和Cr),系统综述了腐植酸和腐植酸基材料对土壤重金属的钝化效果和机理。腐植酸及腐植酸基钝化材料对土壤重金属钝化效能高,其钝化机理主要包括表面络合、离子交换、静电作用、氧化还原和引入改性材料与重金属的共沉淀等。进一步从实际应用方面提出腐植酸基材料在钝化修复技术中存在的不足,对未来的研究方向进行展望,为重金属污染土壤原位钝化修复研究提供科学参考。

西部地区居民的生活垃圾分类参与意愿分析

为了解西部地区居民的垃圾分类参与意愿,以学生为调查对象,回收青海和贵州两地的有效问卷302份,分析居民参与垃圾分类的意愿及影响因素。结果表明:受访者样本可总体反映当地居民的社会特征。58%的受访者的垃圾产生量低于0.5 kg/d,与西部地区整体水平相当。生活垃圾的主要组分为厨余、纸张、塑料和灰尘,能源利用和再生回收潜力大。环境卫生满意度为72%,垃圾分类紧迫性相对较低。78%的受访者愿意参与分类,86%的受访者支持"政府主导,居民参与"模式,强制分类(72%)、湿垃圾破袋投放(68%)和定时定点投放(61%) 3项措施的接受程度较高。便利程度低、设施不完善、宣传力度不足、缺乏社会氛围是阻碍居民实施垃圾分类的主要因素。与东部地区相比,西部地区的人均垃圾产率较低,环境卫生满意度较高,居民垃圾分类参与意愿较低,提升空间较大。在管理措施的选择倾向方面,青海、贵州受访者分别相对倾向于选择"强制惩罚"和"督导员指导"。鉴于两地样本的参与意愿和相关认知情况差异,建议两地在采取多样化的组合管理模式下,分别注重加强强制型和引导型措施。

填埋场好氧稳定化非甲烷有机物排放特征及臭氧生成潜势

非甲烷有机物(NMOCs)是生活垃圾填埋场释放的重要恶臭物质及臭氧前体物,好氧快速稳定化可有效缩短垃圾稳定化周期.为了解该过程中NMOCs的组分浓度变化特征及潜在环境影响,在河北省某生活垃圾腾退填埋场采集曝气和非曝气阶段场地表面、堆体内部及覆膜破损处的10个气体样品,以气相色谱-质谱法定性、定量分析其中NMOCs的组分和浓度.结果表明:①共检出57种NMOCs物质,曝气阶段NMOCs总浓度(10555.88μg/m^(3))比非曝气阶段(32358.81μg/m^(3))低67%,曝气有效降低了NMOCs的释放浓度.②所有样品的烯烃平均浓度在NMOCs总平均浓度中占比(42.6%)最高,其中丙烯(1007.28μg/m^(3))和正丁烯(822.77μg/m^(3))的平均浓度最高.③相关性分析和主成分分析表明,曝气阶段各类物质来源相似或受同一环境因素影响,非曝气阶段卤代烃与其他NMOCs来源有显著差异.④分别以等效丙烯浓度法和最大增量反应活性法计算,曝气阶段臭氧生成潜势较非曝气阶段分别降低了71%和73%,快速稳定化可有效控制臭氧前体物的释放浓度.烯烃是好氧快速稳定化中臭氧生成潜势贡献最大的物质,占臭氧生成总潜势的86%.但所采集10个样品中有9个样品的臭氧生成潜势可能诱发空气质量问题,是GB 3095—2012《环境空气质量标准》中O_(3)二级浓度限值(200μg/m^(3))的1~525倍.研究显示,烯烃是好氧快速稳定化过程释放的主要非甲烷有机物类物质.

磁性污泥基生物炭对Pb^(2+)的吸附性能

为克服湿法制备磁性生物炭颗粒时团聚严重、固液分离困难、热解前需消耗大量能源脱水干化的问题,本研究以市政污泥为原料,通过无溶剂法热解制备了磁性污泥基生物炭(MSBC-2),并利用SEM、FTIR、XPS、VMS和Raman等方法对产物的表面结构与特征进行了表征。基于序批实验,分析了pH、温度、背景离子强度、生物炭投加量对该吸附材料的Pb^(2+)吸附性能的影响,并进行了吸附动力学、吸附等温线及吸附热力学研究。结果表明:MSBC-2的Pb^(2+)去除率随pH及温度的升高而升高,pH>4后去除率基本不变,离子强度对Pb^(2+)去除率基本无影响。MSBC-2对Pb^(2+)的吸附行为符合准二级动力学模型及Langmuir模型,表明吸附过程的限速步骤为化学反应,吸附为单分子层吸附;MSBC-2的反应速率常数k_(2)是未改性生物炭的4.1倍,25℃时最大理论吸附容量为113.36 mg·g^(−1),高于大多数湿法制备的磁性生物炭;该吸附过程非自发、吸热且熵增过程;MSBC-2对Pb^(2+)的吸附机理主要包括表面络合、离子交换和物理吸附。

全过程管理视角的上海市垃圾分类回顾与展望

为掌握分类投放全面推广对城市生活垃圾全过程管理的影响,系统回顾了上海生活垃圾分类的推行历程,从生命周期角度预测了不同分类水平下上海生活垃圾处理与处置的环境效应。上海垃圾分类经历了试点、推广、调整、强制推广4个阶段,指导思路从资源化主导转变为“减量化、资源化、无害化”并行,减量效果从调整阶段开始逐渐显现,其他垃圾热值提高。在模拟的8种场景中,当湿垃圾、可回收物、其他垃圾混合投放并处置时,总环境影响潜值最高,达到1.22×10^(-13) PET_(2000)/t;湿垃圾、可回收物、其他垃圾分出量占比分别为30%、20%和50%时(上海市生活垃圾厌氧消化、焚烧和回收的最大处理能力分别占总处理能力的25%、60%和15%),可实现原生垃圾零填埋,并获得最佳环境效益,环境影响潜值降为8.13×10^(-14) PET_(2000)/t。从生活垃圾全过程管理角度看,分类投放是前提条件,配套适当的处理处置设施才能更好地显现环境效益优势。

基于分类的张家港市生活垃圾典型处置情景环境效益分析

为系统揭示生活垃圾分类和末端处置匹配对全过程管理环境效益的改善,按照张家港市日均生活垃圾产量1850 t计,基于生命周期评价方法和实测垃圾组分数据,通过测算污染物排放的直接总环境影响潜值和电能回收量折算后的总环境影响潜值,分析和预测了垃圾分类典型情况和不同末端处置能力匹配情景下的张家港市生活垃圾处置环境效益.垃圾分类后厨余垃圾的平均厨余组分质量占比(厨余垃圾纯度,95%)较未分类小区(66%)提高了29个百分点,其他垃圾中的厨余组分质量占比(41%)则降低了25个百分点.末端处置能力现状情景下,厨余垃圾分出量为150 t·d-1时,直接总环境影响潜值随厨余垃圾纯度提高逐渐降低,较垃圾未分类时(3.41×10-10,以PET2000计,下同)减少约10%;厨余垃圾分出量大于150 t·d-1时,厨余垃圾分出量和纯度不断提高,分流厨余垃圾的填埋处置将导致污染排放增多,直接总环境影响潜值逐渐增加.生活垃圾处置环境效益的提升不仅依靠分类效果的改善,也依靠末端处置能力的匹配.末端处置能力规划情景下,生活垃圾分类后直接总环境影响潜值(1.73×10-10~2.40×10-10)均低于末端处置能力现状情景.厨余垃圾处置能力充足,相同厨余垃圾纯度下,直接总环境影响潜值随厨余垃圾分出量增加而降低.末端处置能力现状情景下电能回收量折算后的总环境影响潜值为-0.89×10-10~-0.39×10-10,高于末端处置能力规划情景(-2.13×10-10~-1.82×10-10).结果表明,末端处置能力按规划扩建后,垃圾分类效果持续提升利于提高全过程管理的环境效益.从全过程角度协同提升垃圾分类效果与末端处置能力匹配程度,能有力改善环境效益.

我国生活垃圾组分的时空分布特征回顾

生活垃圾组分是选择处理方式的基础,与地域、季节、居民生活习惯等密切相关。系统回顾了近年来我国生活垃圾组分时空分布特征。近20年来,我国城市生活垃圾中厨余垃圾占比最高(接近或超过50%),可回收物占比呈升高趋势(由22%左右升高至约30%),垃圾低位热值呈上升趋势(已超过6000 kJ/kg)。第1季度生活垃圾中厨余垃圾占比高(城市地区约为61%),第3、4季度灰土占比升高(农村地区可达到29%)、含水率低、热值高(城市地区可达到6600 kJ/kg)。全国范围内,各地生活垃圾组分占比差异显著,厨余垃圾占比由东(65%)向西(50%)递减,可回收物占比由南(25%)向北(17%)递减,灰土占比由北(27%)向南(11%)递减。生活垃圾热值与经济发展水平呈正相关。该结论可为生活垃圾因地制宜处理选择提供数据支持。