冬春季生态沟渠对农田径流污染物的净化效果分析

为有效提高冬春季沟渠的净化效率,在原有土质沟渠中增设耐寒植物黑麦草浮毯与填料透水坝构建生态沟渠,分析生态沟渠对农田径流中主要污染物的削减率,对比沿程不同处理段对污染物的净化效果,估算植物吸收对于污染通量降低总量的贡献。结果显示:在冬春季节,生态沟渠对总氮(TN)、硝氮(NO_(3)^(-)-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)和悬浮物(SS)的总削减率均值分别为29.06%、54.93%、20.76%、54.08%和49.85%。透水坝段的TN和NO_(3)^(-)-N沿程削减率最高;植物浮毯+透水坝段的TP和COD沿程削减率最高;植物浮毯段的SS沿程削减率最高,其对NO_(3)^(-)-N、TP和COD也有较好的净化效果。在降水量达到10 mm以上的9 d内,TN和TP的污染通量降低总量分别为11.43和0.27 kg;黑麦草吸收的氮、磷量分别约占污染通量降低总量的20.6%和55.6%。大雪融化后气温降至0℃以下,可能引起土壤冻融作用,雪水径流中的氮、磷浓度显著升高,此时生态沟渠对径流中氮、磷的净化效果不明显,可利用周边河塘暂存雪水径流,后续结合生态措施对污染物实施强化处理。

湖库蓝藻水华控制技术发展、应用及展望

蓝藻水华暴发会引起供水系统堵塞、水体异味、水生生物死亡等一系列生态环境问题,严重时还将威胁饮用水安全,因此采取切实有效的蓝藻水华控制技术对蓝藻水华防控至关重要。通过文献调研系统梳理了国内外蓝藻水华控制技术发展历程,综述了典型蓝藻水华控制技术及其适用范围、应用情况及优缺点等。结果表明:蓝藻水华控制技术总体分为物理控藻技术、化学控藻技术和生物控藻技术。从技术文献关键词时间发展脉络看,2010年之前国外蓝藻水华控制技术关键词多集中在絮凝、混凝等化学控藻技术,2010年后向水生植物抑藻等生物控藻技术发展;我国蓝藻水华控制技术关键词2010年前主要集中在鲢鳙鱼控藻、水生植物抑藻等生物控藻技术,2010年后超声波、机械除藻等物理控藻技术和絮凝等化学控藻技术快速发展,2015年后物理控藻技术进一步发展。国外蓝藻水华控制技术于20世纪50年代起步于化学控藻技术,2000年后研发了超声波、光波等物理控藻技术,2010年后主要以生物控藻和化学控藻技术为主;国内蓝藻水华控制技术于20世纪80年代起步于针对小型水体的生物控藻技术,2000年后逐渐发展为针对大型湖库的机械除藻技术(物理控藻技术)。物理控藻、化学控藻技术的应急效果显著,但物理控藻技术存在成本高、长效性不足等缺点,化学控藻技术存在二次污染风险;而生物控藻技术存在见效慢、有外来物种入侵风险、生态系统被扰乱风险等生态安全问题,目前实际应用案例较少。未来应加快推进蓝藻水华控制技术优化筛选和示范应用,同时开展蓝藻水华控制技术与内外源污染控制、水生态修复等技术的集成应用,提高蓝藻水华控制效果。

危险废物鉴别采样技术要点解析

我国危险废物产生源和种类非常复杂,产生量巨大且持续增长,规范化环境管理和污染防治面临较大压力。危险废物鉴别是识别固体废物危险特性和确定危险废物环境管理对象的重要技术手段和关键依据。根据危险废物鉴别经验以及发布的危险废物鉴别报告复核工作简报发现,部分鉴别单位在危险废物鉴别过程中,由于对HJ 298—2019《危险废物鉴别技术规范》中采样技术要求未充分掌握,采样不规范,致使危险废物鉴别结论依据不充分甚至错误。因此,对确定生产工艺过程中产生废水处理污泥采样对象、堆存状态固体废物采样对象、平行线固体废物份样数、连续产生固体废物采样时间和频次、间歇产生固体废物采样时间和频次、生产工艺过程产生固体废物的采样方法等采样技术要求进行解析,同时给出了常见的错误采样方式,以期为危险废物鉴别过程中样品采集提供借鉴。

电解锰行业清洁生产评价指标体系研究与应用

清洁生产评价指标体系研究对行业深入推进清洁生产具有重要意义,提出了适用于一般工业行业的“源头控制-过程减排-末端治理-循环利用”全过程清洁生产评价框架模型;构建了由生产工艺及装备等9个一级指标、45个二级指标组成的电解锰行业清洁生产评价指标体系,采用专家咨询-层次分析法确定各指标权重,其中电解锰渣无害化处理率和直流电耗指标的权重分别为0.092和0.050,反映出行业清洁生产的重点和关键点。对3家典型企业的清洁生产水平评价结果表明,案例企业对标Ⅰ级基准得分为40.78~77.26,与清洁生产Ⅰ级水平有差距,指标体系能有效反映电解锰企业的清洁生产水平。结合企业1实际情况,从生产工艺及装备等方面提出10项针对性的清洁生产改造措施建议,为企业推进清洁生产提供参考,也可为行业绿色低碳政策制定提供依据。

磺胺类药物水环境行为及水生生物毒性研究进展

磺胺类药物(SAs)在水环境中普遍存在,大部分SAs以母体分子或代谢产物形式排放到环境中,地表水、地下水、海水甚至饮用水中都能检测到低浓度的SAs。因SAs排放量大、环境假性持久性强等特点,其对水生态环境和人类健康构成潜在风险。针对SAs在水环境中的归趋问题,总结了SAs在水环境中吸附、迁移、转化、降解、生物富集等典型行为规律,进一步分析SAs对水生植物、水生动物及水生微生物产生的毒性效应。结果表明:SAs在水环境中行为的研究多集中在环境介质表面的吸附特性与规律,而对SAs依赖水动力条件的迁移转化和生物富集规律研究较少;SAs在环境介质表面的吸附主要以阳离子交换和分子结合的形式发生,吸附质表面的电荷密度是决定吸附量的重要因素;SAs在水环境中广泛存在,虽然浓度水平较低,但对水生生物造成的负面影响会产生潜在的生态风险,主要表现为干预水生植物的生长发育过程,造成水生动物的特征性畸形,干扰水中微生物的群落结构与功能,最终会对整个水环境及其循环造成宏观的影响。未来应加强SAs在水环境中衰减过程的浓度和贡献率研究以及对水生生物毒性标准化测试,以期深入研究SAs生态毒理学、解决SAs污染问题。

吸入暴露途径下纳米塑料在SD大鼠体内的富集特征研究

为探讨吸入暴露纳米级塑料在生物体呼吸系统以外组织上的富集特征,以100 nm聚苯乙烯微球对SD大鼠进行2 h短期吸入暴露,使用热裂解-气相色谱质谱法测定大鼠肝脏、肾脏、心脏以及脑组织上的聚苯乙烯浓度。结果显示:暴露组大鼠肾脏、心脏和肝脏中的浓度[(0.416±0.143)、(0.633±0.278)和(0.617±0.179)g/g]显著高于对照组大鼠[(0.249±0.020)、(0.070±0.096)和(0.101±0.140)g/g],差异具有统计学意义(P<0.05),但各组织间的相关性不显著(P>0.05);2组大鼠脑组织均未检出聚苯乙烯。研究表明,100 nm聚苯乙烯微球吸入暴露2 h后,可通过肺泡进入血液循环,进而在大鼠肝脏、肾脏、心脏中形成沉积。通过探讨纳米级塑料在生物体内的累积特征,为深入开展吸入纳米塑料对人体的健康影响研究提供数据支撑。

我国6个典型城市大气能见度及其影响因素研究

采用线性相关性分析、分类变量分析等统计学方法,分析了巴彦淖尔、石家庄、廊坊、郑州、武汉、广州六市2019—2020年的PM_(2.5)与气象观测数据,研究了PM_(2.5)浓度与大气相对湿度对大气能见度的影响。结果表明:六市大气能见度年变化规律虽存在较大差异,但最低值均出现于每年12月—次年2月,且年变化规律基本一致;气象条件、相对湿度、PM_(2.5)浓度对能见度的影响明显,其中相对湿度通过改变PM_(2.5)物化性质间接影响能见度,与能见度相关程度相对较弱。PM_(2.5)浓度与能见度的线性相关性良好,以幂函数为主;整体上,相对湿度与PM_(2.5)浓度对大气能见度影响呈协同作用,相对湿度越大的城市对PM_(2.5)的控制要求越高。此外,PM_(2.5)浓度高于平台点时,大气能见度基本不随PM_(2.5)浓度增加而继续降低,只有PM_(2.5)浓度低于突变点时,大气能见度才会随PM_(2.5)浓度降低而显著提升,各市能见度突变点与平台期点所对应PM_(2.5)浓度差异较大。

填埋场渗漏磁法检测的噪声来源与剔噪方法综述

填埋是固体废物集中处置的主要手段,填埋场则是固体废物对地下水环境影响集中发生的场所。通过防渗层HDPE膜漏洞的渗漏是导致地下水污染的主要途径和方式,开展防渗层渗漏快速检测和精准定位具有重要意义。传统电学渗漏检测难以检测双层衬垫或多层衬垫系统的下层衬垫破损,基于传统电法改进的电磁方法展现出下层衬垫检测的潜力,但迫切需要解决填埋场复杂服役人文环境和地球磁场环境下的电磁噪声干扰问题。为此,通过对磁法检测原理和信号特征的深入分析,以及对背景磁噪声类型、来源、特征和电磁噪声去噪方法的综述,得出如下结论:在特定条件下,漏洞越近,其磁场信号越强;填埋场噪声主要来源于地磁和人文磁场,且不同噪声有不同特征,需不同处理;去噪过程先预处理排除干扰,其次在检测中选择适宜的滤波或测量法去除噪声。

基于298/77 K循环处理回收PCB中非金属组分

为解决废印制电路板(PCB)中非金属组分回收难且二次污染率大的问题,引入298/77 K循环处理技术,首先分析温度改变对PCB内部结构所造成的影响及PCB内部力学性能的变化,测试静电分选和离心分选对PCB非金属组分回收率的实际影响,之后引入CaF_(2)作为精炼过程中的强氧化剂,测试PCB内部结构发生改变后的硅组分回收率,最后测定回收后硅元素的实际纯度。结果表明:PCB在经过298/77 K循环处理后,内部结构受温度循环影响发生明显变化;各项力学性能均实现明显下降;PCB非金属组分实际产出量和硅组分回收率,相比于传统处理方式实现了明显提升,且对原PCB中各项杂质有较好的去除效果,硅元素占比在97%以上。

基于文献计量学的畜禽养殖废水处理研究现状及发展趋势

为全面了解畜禽养殖废水领域的研究进展,利用VOSviewer对Web of Science(WoS)核心合集数据库中2003—2023年畜禽养殖废水相关文献进行统计及可视化分析,通过关键词聚类分析,了解该领域的研究主线及多年变化。结果显示:畜禽养殖废水研究领域近3年发文量增长迅猛,截至2023年发文量已达4117篇,中国、美国学者对该领域研究的贡献度较高且合作密切;有机物、营养物质、致病菌、重金属和抗生素为畜禽养殖废水处理的主要污染物,其中,重金属和抗生素近年来引起了较多的关注,加强畜禽养殖废水中抗生素的监管与处理具有紧迫性;在时间尺度上的映射发现,畜禽养殖废水主要以生物处理技术为主,关键词microalgae-based wastewater treatment(微藻驱动废水处理)的平均出现年份为2022年,表明其为当前畜禽养殖废水处理的新兴技术。此外,还从污染物种类、处理技术方面探讨了畜禽养殖废水处理研究的不足及未来发展趋势,提出基于可持续发展观的低能耗、抗冲击、高附加值的处理技术可能是未来的研究重点,应在此基础上开发新的水处理技术及应用研究。

微生物燃料电池工作原理及产电性能提升策略

微生物燃料电池(MFC)是一种解决其他能源在环境方面不足的新技术,目前低能量输出是MFC实际应用的关键瓶颈。基于MFC工作原理,提出微生物活性差、电子迁移阻力、质子传输阻力及阴极还原反应缓慢是MFC能量输出的限制因素,并从以下5个方面综述了提升MFC产电性能策略:调节pH和选择最佳盐度,加强微生物代谢活性;改性阳极材料,降低电子迁移阻力;增强电解液电导率、优化隔膜材料及缩短电极间距减小质子传输阻力;制备高效阴极催化剂和选择优异电子受体加快阴极还原反应速率;改进MFC反应器构型,提高整体产电性能。未来,可在合成新型阴极催化剂、降低膜污染、优化微生物生长环境、制备优异的电极材料和改进MFC反应器配置5个方面开展重点研究。

基于情景分析法的安徽省能源消耗及碳排放分析

为了从区域层面开展能源消耗和碳排放量预测分析,以安徽省能源消耗和碳排放量为研究对象,通过构建LEAPAnhui预测模型,设计了基准情景(BAS)、发展规划情景(DPS)、节能减排情景(ERS)3种情景,预测了安徽省未来3种不同的发展路径。结果显示:到2035年,BAS情景下能源消耗总量达到23459×10^(4)t(以吨标准煤计),相比BAS情景,DPS与ERS情景能源消耗总量分别下降了20.6%、30.7%,其中ERS情景的能源消耗总量于2030年实现达峰,峰值为16416×10^(4)t;BAS情景下,安徽省碳排放总量到2035年已达到512.2×10^(6)t,年均增长率为2.6%。DPS与ERS情景下,碳排放总量分别于2030年(389.1×10^(6)t)、2025年(357.2×10^(6)t)达到峰值,均能够完成我国提出的争取在2030年前实现碳达峰的目标承诺。基于碳约束目标对于安徽省能源结构进行了优化分析,在约束路径下,分配给三大系统清洁能源的比例分别为:第三产业39.3%、居民生活23.3%、第二产业37.4%,最小清洁能源需求量为107×10^(16)J,在能源需求总量中的占比为20.6%。

秸秆炭协助蚯蚓堆肥条件下污泥中重金属时间性变化特征

为降低生活污泥中重金属迁移性和有效性,提高其利用率,以某市生活污水处理厂剩余污泥为研究对象,设置污泥单独堆肥为对照组,添加蚯蚓和不同比例玉米秸秆炭(0%、2%、4%、6%和8%),探究秸秆炭协助蚯蚓堆肥条件下污泥中重金属浓度及其有效态的时间变化规律。结果表明,随堆肥时间增加(0~30 d),污泥pH和总氮(TN)浓度先升高后降低,总有机碳(TOC)浓度逐渐降低,电导率(EC)先降低后升高,总磷(TP)和总钾(TK)浓度逐渐增加,堆肥结束时,pH、TOC浓度和TN浓度分别较初始值平均降低6.38%、20.24%和13.44%;重金属Cd、Zn和Pb浓度先降低后升高,Cu、Ni和Cr浓度先升高后降低;重金属Cd、Cu、Ni和Zn有效态浓度先降低后升高,Cr和Pb有效态浓度先升高后降低,堆肥10 d时,Cd、Cu、Ni和Zn有效态浓度较初始值降低最多,平均降低40.99%、30.65%、16.23%和3.17%。秸秆炭的添加能改善污泥弱酸性环境,提高TK浓度,降低EC和TOC、TN、TP浓度;污泥中重金属(除Pb外)浓度及其有效态(除Cu和Pb外)浓度均随秸秆炭添加比例的增加而降低。通过相关性和逐步回归分析得出,秸秆炭协助蚯蚓堆肥主要通过改变污泥pH及EC与TOC、TP浓度影响重金属有效态浓度,且添加8%玉米秸秆炭时污泥中重金属浓度和有效态浓度降低效果最佳。

基于灰色系统的城市生活垃圾产生量预测研究

探究“无废城市”建设下城市生活垃圾产生量影响因素有助于指导城市制定有效的治理方案。基于灰色系统,以11个国内“无废城市”建设试点城市为对象,采用灰色关联分析法研究城市生活垃圾产生量的相关影响因素,并通过灰色预测模型预测城市未来9年的生活垃圾产生量。结果表明:1)城市的经济发展水平对生活垃圾产生量的影响最大,其相关影响因素的影响程度表现为地区生产总值>社会消费品零售总额>第三产业占比>人均GDP。2)GM(1,1)模型预测10个试点城市生活垃圾产生量的结果表明,2023—2030年重庆市和深圳市的生活垃圾产生量年增长率基本保持不变,威海市、盘锦市、三亚市等8个城市的生活垃圾产生量年增长率逐年降低,以铜陵市的降低幅度最大,绍兴市最小。3)加入5个相关影响因素的GM(1,N)模型预测6个试点城市生活垃圾产生量表明,2023—2030年盘锦市和重庆市的生活垃圾产生量年增长率呈下降趋势,深圳市、许昌市、三亚市、徐州市的年增长率逐年上升,增长幅度最大的是深圳市,最小的是徐州市。研究结果可为“无废城市”建设背景下城市的固废管理提供有效策略支撑。

炼铁工序减污降碳协同增效技术评估方法研究

为推广减污降碳协同控制技术,以炼铁工序为研究对象,从协同度、成本收益和环境影响3个维度评价炼铁工序源头、过程节能技术、末端治理技术和低碳技术的协同控制效益。从污染物和碳排放协同度分析来看,源头、过程节能技术能有效推动炼铁工序污染物和碳排放的协同减排,而末端控制技术对污染物和温室气体的减排不具有协同性。绿氢冶炼技术和熔剂性球团制备技术污碳减排协同度较高,此外高炉喷吹焦炉煤气技术、高炉煤气回收技术和高炉热风炉双预热能协同减少VOCs和碳排放。在当前我国碳交易价格条件下,从成本收益分析来看节能技术和污染物末端治理技术具有可推广性。随着碳交易价格的上涨,绿氢冶炼和碳捕集(CCS)技术减排成本呈下降趋势。绿氢冶炼技术、污染物末端治理技术最能有效地减少环境影响,其他节能技术也能相应减少环境影响,而现有条件下CCS技术的实施会增加对环境的影响。综合污染物和温室气体协同减排的协同度、经济效益和环境效益评估,炼铁工序中源头防治和节能技术可作为我国现阶段减污降碳协同增效技术进行推广,随着未来碳交易价格的增长和能源的转型,绿氢冶炼技术和CCS技术具有较大应用前景。

珠三角地区近20年城镇化与景观生态安全耦合协调分析

针对城镇化进程加快导致的珠三角地区生态景观胁迫程度日趋严峻,亟需加强区域生态保护的现状,构建新型城镇化与景观生态安全的耦合协调模型,定量测度2000—2020年珠三角地区城镇空间扩展与景观生态安全耦合协调时空格局以及发展状态,运用多元回归分析和灰色预测模型揭示其驱动机理,并预测2040年城镇空间扩展和景观生态安全耦合的发展趋势。结果表明:珠三角地区9市城镇化与景观生态安全的耦合协调度在20年间呈现缓慢波动上升的趋势,耦合协调度由2000年的0.305~0.436升至2020年的0.385~0.545,现处于拮抗耦合阶段,未来20年将继续向着协调同步、有序发展的方向前进。珠三角地区经济发展不平衡,城镇开发建设和生态环境保护难以同步发展,景观生态状况不乐观,生态环境滞后型的地市逐渐增多,尚未全面形成良好的协调发展状态。对外开放程度、经济发展水平、科技投入水平等因素对耦合协调度的影响较为显著(P<0.05),今后对于区域可持续发展需要加强耦合协调的机理研究,持续关注城镇空间拓展与景观生态安全的协调发展趋势及特征。

基于文献计量学的河流中抗生素与内分泌干扰物研究热点分析

抗生素与内分泌干扰物是近些年全球广泛关注的新污染物。基于中国知网和Web of Science数据库检索河流中抗生素与内分泌干扰物环境行为的研究动态,使用CiteSpace和VOSviewer软件进行文献计量学分析。结果表明:2000—2022年共发表该研究领域相关文献2085篇,包括399篇中文和1686篇英文文献,年发文量呈上升趋势且在过去5年迅速增长。英文文献涉及全球96个国家和2022所研究机构,中国和美国的国际表现力较为突出,发文量分别为773和251篇,其中中国科学院大学发文量位居第一且与国内外机构合作紧密。发文的期刊以环境科学类为主,多学科交叉融合,其中中英文期刊分别以《环境科学》和Science of the Total Environment发文量最多。关键词聚类与时区图谱表明,该领域当前以区域性研究为主,双酚A、壬基酚、有机氯农药等内分泌干扰物与四环素类、磺胺类、喹诺酮类等抗生素在河流中的污染特征研究较为广泛,而针对激素类内分泌干扰物的研究仍不充分,污染物在河流中的迁移、转化、去除等机理研究是当前主要方向。突现词结果表明,过去20年该领域研究可分为3个阶段,早期研究以分析方法和河流中赋存特征等污染调查为主,中期研究以探究污染物的运移归趋为主,近年来研究由生态风险评估转向河流水生态健康管理服务,发展符合区域特征的污染物管控策略与去除技术是当前热点和未来趋势。此外,由抗生素污染衍生的耐药性问题引起全球关注,抗生素抗性基因的产生和传播机制及生态与健康风险也是当前热点和未来关注的重点。

五格式净粪池与三格式化粪池处理农村生活污水效果及成本对比

针对三格式化粪池(TcST)出水COD及氮、磷浓度高,直排或溢流造成当地局部水体污染或黑臭的问题,构建了等容积五格式净粪池(FcPTR),并以实际生活污水为处理对象,对比研究2种反应器的运行特性和单位污染物去除成本。结果表明:FcPTR连续运行120 d,出水COD平均值为74 mg/L,TN、NH_(4)^(+)-N、TP平均浓度分别为26、20、1.6 mg/L,在我国进水水质相似的农村地区使用时,可满足11个省(区、市)发布的农村生活污水处理设施水污染排放地方标准二级水质要求。厌氧折流区、好氧区填料与污泥上变形菌门(Proteobacteria)的生长代谢促进了含氮和含磷物质的去除。相比于TcST,FcPTR明显增强了系统对有机物的降解和脱氮除磷效果,提高了系统的抗冲击负荷能力。经成本核算,在设计容积和运行场景相同时运行10年,FcPTR削减1 kg COD、1 kgNH_(4)^(+)-N的成本均比TcST降低19.8%。

基于相平衡分配法的店埠河沉积物重金属质量基准研究

以店埠河为研究对象,采用校正后的相平衡分配法推导了店埠河沉积物中5种重金属(Cr、Cu、Zn、Cd、Pb)的沉积物质量基准(SQG)值,并分析了各金属结合相对不同重金属沉积物质量基准的贡献。结果表明:店埠河沉积物中Cr、Cu、Zn、Cd和Pb的沉积物质量基准值分别为318.80、122.24、1326.99、7.88和31.43 mg/kg;各金属结合相对不同重金属的沉积物质量基准值的贡献存在差异,细颗粒物(粒径<63μm)对店埠河5种重金属沉积物质量基准值的贡献率为24.49%~48.93%,其中对Cr、Zn和Cu的沉积物质量基准值的贡献最大。酸可挥发性硫化物对Cu、Zn、Cd和Pb的沉积物质量基准值的贡献率分别为2.11%、0.22%、50.13%和21.67%,主要决定着Cd的SQG。总有机碳和残渣态对这5种重金属SQG的贡献率较低,均不足3%。

基于Aspen Plus的MSW气化熔融工艺全流程模拟研究

城市固体废物(MSW)气化熔融工艺能够减少二噁英的生成和熔融固化重金属,是一种清洁高效的固体废物处理方式。已有研究多针对MSW的热解特性以及污染物的生成与排放,而对气化熔融工艺系统模块之间的影响和各反应器间物质流、能量流的联动变化过程研究不足。利用Aspen Plus模拟平台,基于吉布斯自由能最小化原理,对MSW气化熔融工艺进行了全流程模拟研究,分析了垃圾干燥温度、垃圾含水率、气化温度、气化介质以及灰熔点对工艺流程节点参数、物质流和能量流的影响,并提出了优化的工艺流程和运行参数。结果表明:在垃圾热解模拟时,垃圾含水率为9%,通过烟气循环能达到能量自给;在相同条件下,以水蒸气作为气化介质的气化效率最高,且在气化温度为850℃,水蒸气当量比为50%时,达到最佳工艺效果;当气化后产生的焦炭在熔融炉内燃烧刚满足灰熔点温度时,灰熔点的升高使气化剂比例、气化气有效气体摩尔流量和碳转化率不断降低。不同工况下的物质流、能量流的变化对实际工程具有指导意义。