中国主要大气污染物的时空分布特征研究

应用统计学和GIS对2014年3月─2015年2月期间190个监测城市的NO2、PM10、PM2.5和SO2的监测数据进行时空特征分布分析,结果表明,中国大气污染主要来源于采暖排放、机动车排放、工业排放与风沙天气。各污染物呈明显的区域性分布。污染物浓度总体趋势是北方地区高于南方地区。河北南部以及山东东部等重工业密集且人口密度大的地区污染较为严重。而中西部及东南部等工业发展相对落后人口较为稀少的地区污染较轻。PM10污染呈明显的季节变化,采暖期PM10主要来源于燃煤排放和机动车尾气排放,非采暖期受风沙天气影响显著,且在春、秋的风沙时期保持较高的值。采暖期PM2.5、SO2和NO2的浓度上升明显,其中SO2受到采暖期的影响最为显著。NO2主要来源于工业排放以及汽车尾气排放,因而工业布局密集且交通发达的城市污染较为严重。采暖期与非采暖期NO2、PM10、PM2.5和SO2的浓度对比变化显著,采暖期燃煤对空气质量的影响巨大。

浑河沈抚段多环芳烃的污染特征及风险评价

为了研究沈抚新城城镇化建设进程中,浑河流域沈抚段河水和沉积物中多环芳烃(PAHs)的污染变化规律,于2015～2017年对17个点位进行样品采集,对16种USEPA优先控制PAHs进行分析,并对其污染特征、来源及风险进行调查和评估.结果表明,河水和沉积物中∑_(16)PAHs含量范围分别为15.64～2100.58ng/L,95.19～8444.21ng/g,均值分别呈现平水期>枯水期>丰水期、平水期≈丰水期>枯水期的季节特点.利用同分异构体比值法和主成分分析法对PAHs的污染来源进行解析,得出河水和沉积物中PAHs的主要来源都是燃烧源和交通源,但河水中PAHs的来源较沉积物中更为复杂,增加了石油源的输入和大气沉降的影响.风险熵值法和终生癌症风险增量模型表明河水和沉积物均存在中高等生态风险,河水整体处于较低的癌症风险水平.

新型生物膜载体在污水处理中的研究现状

生物处理法是污水处理领域的核心技术,其中的生物膜法因具有耐冲击负荷、污泥产量少、运行管理方便等优势,已在全球范围内得到广泛关注。生物膜载体作为微生物附着生长材料,在生物膜处理工艺中起到关键作用,直接影响工艺的处理效果。然而,目前所开发的生物膜载体大多只能为微生物提供适宜稳定的生态位,并不具有强化污水处理效果的能力。为此,本文围绕五种能够提高污染物降解效率的新型生物膜载体(缓释生物膜载体、氧化还原介体生物膜载体、磁性生物膜载体、亲水改性生物膜载体、亲电改性生物膜载体)进行讨论,详细阐述了其具体分类与作用机理,并针对其今后研究方向与未来发展提出建设性建议,以期为未来大范围提标改造污水处理厂提供理论参考。

实际规模PN/A工艺载体挂膜性能与微生物群落

由于厌氧氨氧化菌生长速度相对缓慢,在工业上通常采用添加载体填料的方式缩短反应器启动时间。为了评估不同载体对厌氧氨氧化微生物的挂膜效果,在处理煤化工废水的实际规模固定生物膜-活性污泥(IFAS)反应池中,测试了聚氨酯(PU)、聚乙烯(PE)和聚乙烯醇(PVA) 3种载体的挂膜效果。结果表明,第110天时,3种载体均形成成熟的生物膜,PU、PE和PVA载体生物富集量分别为(3.84±0.36)mg VSS/(cm^(3)填料)、(2.40±0.41)mg VSS/(cm^(3)填料)和(1.82±0.17)mg VSS/(cm^(3)填料),胞外聚合物(EPS)含量分别为(0.250±0.022)mg/(cm^(3)填料)、(0.018±0.0031)mg/(cm^(3)填料)和(0.0096±0.0018)mg/(cm^(3)填料);并且,在面对水质波动和系统故障时,PU载体也表现出更强的稳定性和抗冲击能力。此外,PU载体中的微生物具有更复杂的网络拓扑结构,可为微生物的栖息提供更多可利用的底物及营养物质,同时,微生物的互作关系也更加紧密。以上结果表明,相对PE和PVA而言,PU更适合作为厌氧氨氧化工艺的生物膜载体。

膜技术在回收电镀废水中金属离子的应用研究进展

近年来电镀行业蓬勃发展,每年平均废水总排放量占工业废水总排放量的20%左右,电镀废水中主要含有铬、镍、铜、锌等重金属污染物。膜分离技术具备分离精度高、出水水质好,无二次污染、工艺简单等特点,能够高效处理电镀废水并回收其中有价值的金属离子,实现废水资源化利用,因此在电镀废水处理中得到广泛应用。本文针对电镀废水中的铬、镍、铜、锌等主要金属离子,结合国内外近年文献,介绍了主要膜分离技术如微滤、超滤、纳滤、反渗透、电渗析、液膜等在处理电镀废水中不同金属离子的应用研究进展,最后提出膜分离技术在电镀废水处理中存在的问题并对其发展进行了展望。

“双碳”背景下环境工程“四通”创新人才培养体系建设

碳达峰、碳中和是中共中央经过深思熟虑而做出的重大决策,也是对构建人类命运共同体做出的承诺。高校作为提供科技支持和输送人才的重要阵地,环境工程专业作为紧扣主旨的重要专业,均起着培养专业领域创新型人才和探索人才培养路径的重要作用。本文结合碳达峰、碳中和背景,在环境工程学科基础上,针对国内外碳达峰、碳中和领域发展现状及需求,提出构建“本研贯通、学科融通、产学相通、国际互通”的“四通”人才教育教学模式,为培养碳达峰、碳中和创新人才提供新思路。

氧化还原介体介导厌氧氨氧化生物脱氮的研究进展

厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,Anammox)工艺被认为是一种高效经济且环境友好的生物脱氮技术,是传统生物脱氮工艺的理想替代。然而,该工艺的核心微生物——厌氧氨氧化菌(AnAOB)生长速度缓慢,导致反应器启动时间长,限制了该工艺的实际应用与推广。因此,如何提高AnAOB活性,进一步缩短反应器启动时间成为亟待解决的问题。氧化还原介体(redox mediator,RMs)作为电子载体,通过加速电子传递过程,可增强AnAOB脱氮酶活性和代谢性能,从而提高整体脱氮效果。本文围绕RMs在强化Anammox性能中的作用进行讨论,介绍了RMs的特性、种类及其基本原理,从Anammox性能、胞外聚合物产量、脱氮酶活性及功能菌丰度等方面综述了RMs对Anammox过程的影响,并对其潜在的机理进行了分析和总结,以期为今后的实际应用提供理论依据和参考价值。

沈抚新城地下水中PAHs的污染特征及健康风险评价

为了保障浑河流域处于正在进行城镇化沈抚新城居民的生活用水安全,采集该地区49个地下水样品对16种US EPA优控的多环芳烃(PAHs)进行了分析,并对PAHs的污染水平、空间分布、来源与饮水健康风险进行了调查与评估.结果表明:49个采样点均有不同程度的PAHs检出,地下水中PAHs的浓度范围为(4.38~2 005.02 ng·L^(-1)),平均浓度值为(414.64±526.13) ng·L^(-1),与国内外其他地区地下水对比,处于较高污染水平.地下水中PAHs主要以3环和4环为主,其平均浓度分别为(190.93±238.96) ng·L^(-1)和(140.01±234.69) ng·L^(-1),两者占总PAHs含量的80%.枯水期的地下水中PAHs空间分布受土地利用类型影响较大,当表层土壤为耕地时,地下水PAHs浓度较大,而为林地时PAHs浓度较小.由主成分分析-多元线性回归结果得知,地下水中PAHs主要来源于汽油和天然气的不完全燃烧、煤炭燃烧、石油泄漏以及交通排放,其贡献率依次为36.26%、32.72%、28.17%和2.87%.不同人群通过饮用地下水暴露于PAHs的终生致癌风险ILCR值范围为5.55×10-10~5.65×10-6,其中13.60%的值处于10-6~10-4之间,具有潜在的癌症风险,需引起对地下水质量的关注.

城镇化进程对沈抚新区土壤重金属分布的影响及风险评价

通过系统研究沈抚新区不同土地类型的58个地表土壤采样点重金属(Pb、Cd、Zn、Cu、Ni和As)的分布状况,对比研究区域表层土壤背景值,评估沈抚新区城镇化进程对土壤重金属分布的影响及其存在的风险。结果表明:污染物浓度总体趋势为东部地区高于西部地区;土壤中Zn、Cd和Pb的污染状况在高速公路附近以及公路交叉点较为严重;Cu和Ni的污染高值区在工业区内的化工厂、钢铁厂和电控设备厂附近,说明工业生产对该地区的Cu和Ni的贡献率较高;As的分布特征受土壤系统结构影响相对较大,同时人为因素或外源物质干扰也起到了一定的影响作用。采用内梅罗指数法对不同用地类型表层土壤中重金属污染水平的评价排序为城镇用地>林地>耕地>农村居住地。

尿素废水生物处理技术原理与工艺研究进展

尿素废水的处理是当前亟需解决的难题,其中生物处理法因具有工艺流程短,成本低,抗冲击负荷,不产生二次污染等优点,在尿素废水的处理中备受青睐.本文基于尿素生物水解法原理,从机理上深入分析了脲酶的发展历程,酶学结构与水解机制,并对传统生物尿素脱氮法的应用进行了系统梳理.此外,为了更好地理解厌氧氨氧化菌降解尿素的潜能及在实际工程中的应用,本文分别从微生物学和工程应用的角度总结了相关研究结果.最后提出了尿素废水生物处理研究的建议与展望,以期为实际工程应用提供有力的理论基础和技术支持.

基于城镇化进程表层土壤多环芳烃来源解析及风险评价

为研究城镇化进程对土壤PAHs残留状况、来源以及健康风险的影响,采集辽宁地区95个表层土壤样品,利用气相色谱-质谱联用仪分析21种PAHs含量.结果表明研究区域中,背景点、沈抚新城、沈阳以及抚顺内Σ21PAHs总含量分别为1 496.76、3 000.50、8 705.11以及8 178.90μg·kg-1,即城镇化程度与PAHs含量呈正相关关系.利用分子比值法与PMF模型进行来源分析,结果表明研究区域表层土壤PAHs来源主要为煤燃烧源与交通源(石油燃烧),其中4个区域的主要来源依次为石化燃烧源41.0%、煤柴等生物质燃烧源64.4%、交通源67.5%以及交通源62.0%,即随着城镇化进程推进,人为源(主要是交通源)逐渐成为环境中PAHs的主要贡献者.健康风险评价表明,通过土壤误食与皮肤接触途径暴露致癌风险水平较高,城市土壤PAHs存在较高的健康风险,且儿童与青少年受到的健康风险较大,需要引起注意.

沈抚新城不同土地利用类型多环芳烃含量、来源及人体健康风险评价

研究了处于城镇化进程中沈抚新城表层土壤多环芳烃的污染水平.从沈抚新城采集了54个土壤表层样品,包括4种不同土地利用类型(城镇用地、农村用地、林地、耕地),分析了不同土地利用类型中多环芳烃的含量,利用特征比值法与主成分分析对其进行来源分析,利用Ba P毒性当量含量及终生癌症风险增量模型(ILCR)对不同土地利用类型表层土壤内PAHs进行风险评价.城镇用地、耕地、农村用地、林地这4种土地利用类型ΣPAHs的含量分别为184~18 276、230~14 102、151~3 205、303~2 980μg·kg-1.不同土地利用类型土壤中PAHs来源相似,主要以煤燃烧源与交通源为主;风险评价表明沈抚地区存在潜在的健康风险,尤其是城镇用地风险水平最高,且最易通过皮肤接触途径暴露于土壤PAHs中.

不同土地利用类型的土壤中多环芳烃的纵向迁移特征

为研究城镇化过程中不同土地利用类型土壤中多环芳烃(PAHs)的纵向迁移特征,在快速进行城镇化建设的沈阳东部地区选择了3种不同土地利用类型(城市用地、耕地及林地)的5个土壤剖面(0~1 m),分析了土壤剖面层中PAHs的残留特征,讨论了影响PAHs纵向分布和迁移的因素以及土壤PAHs的来源.结果表明,5个采样点土壤表层ΣPAHs的含量为:城市1号点513.19~12 689.04μg·kg^-1、旱田点36.18~7 196.10μg·kg^-1、水田点70.92~747.53μg·kg^-1、城市2号点19.39~636.47μg·kg^-1和林地点4.79~349.24μg·kg^-1.PAHs在城市用地和林地中主要被截留在0~30 cm浅层土壤中,在耕地可以迁移至较深的土壤层;高环数PAHs在浅层土壤层中所占比例较大,深层土壤低环数占比较高;土壤有机质与PAHs分布呈显著正相关,PAHs的理化属性对其迁移能力有一定影响;源解析表明,研究区域的PAHs主要来源于工业活动和交通等燃烧,部分低环数PAHs来自于石油产品输入.

中国东北沈抚地区土壤中PBDEs的残留、来源及风险评价

为研究我国东北地区表层土壤中多溴联苯醚(PBDEs)的残留和分布.于2016夏季采集了3个城市(沈阳、抚顺和沈抚新区)的72份土壤样品,覆盖本地区4种不同的土地利用类型:城镇用地,农村居住用地,耕地和林地.分析了表层土壤中14种PBDEs的残留,组成和分布特征,探究了本地区PBDEs主要来源及贡献率,并对人体暴露水平和健康风险进行了评估.结果表明,表层土壤Σ14PBDEs的含量(以干重计,下同)范围在0. 279~50. 719 ng·g-1之间,均值为(10. 466±9. 246) ng·g-1.不同城市PBDEs的含量规律为:抚顺>沈阳>沈抚新区>背景点,不同类型土地规律为:城镇用地>农村居住用地>耕地>林地.在所有PBDEs组分中,十溴联苯醚占比最高,为81. 25%~89. 23%.来源分析表明,商用十溴联苯醚是主要来源,多元线性回归分析(PCA-MLR)结果显示其贡献率为66. 06%.暴露水平和健康风险评价的结果又表明,5种不同人群中,抚顺的幼儿人群暴露剂量最高,为(20. 98±25. 01) ng·(kg·d)-1在不同土地类型中,城镇用地的幼儿人群暴露剂量最高,(18. 54±20. 27)ng·(kg·d)-1,本地区总体非致癌健康风险处于较低水平.