反渗透膜生物污染的影响因素及控制方法的研究进展

由于人口的增长和淡水资源的短缺,各种水处理技术应运而生,其中RO技术作为一项新兴膜分离技术,在海水淡化、污水处理、再生水回用等方面都有着广泛的应用。但是膜污染问题的存在,成为膜技术在饮用水和污水处理中广泛应用的瓶颈。其中生物污染对膜的破坏性最为严重,其污染也最难控制。回顾了生物污染的形成过程,主要列举了影响生物膜初始形成的几种因素:菌体特性、膜表面特性、进水组分等。同时讨论了生物污染的控制和预防方法,包括预处理、RO膜表面改性和微生物群体感应抑制。最后根据目前国内外的研究现状,展望了生物污染未来的研究前景。

煤矸石堆周围土壤重金属污染空间分布及评价

对焦作矿区演马矿煤矸石堆周围土壤中Zn、Cd、Cr、Cu、Pb和Mn的空间分布特征进行了检测和分析,根据重金属含量对土壤环境质量进行评价,并结合研究区地形地貌、气候特征、土壤性质研究重金属分布和来源。结果表明,在9个采样点45个土样中,No.1～No.5采样点上Zn或者Cd超标,其中No.1和No.4采样点上10个土样均超标,Zn含量最高超三级标准达18倍,Cd含量最高超二级标准43倍;所测土壤重金属综合评价中,重污染占22.2%,轻污染占2.2%,警戒水平占6.7%,其中No.1和No.4属于重污染,No.2已经达到警戒水平,甚至出现了轻度污染;重金属含量在平面上与煤矸石堆距离成负相关,在剖面上与深度关系不明显;土壤中重金属污染分布特征与地势高低、风向和土壤性质有关。

北京城市物质代谢的能值分析与生态效率评估

城市如同生命体一样,需要持续不断的代谢过程完成其正常运转.城市可持续发展研究的关键是城市物质代谢流量及其代谢效率研究,但物质代谢流量仅能反映代谢速率,而其生态效率则反映了支持社会经济发展的物质代谢能力.采用能值分析方法,引入“生态效率”概念,构建了城市物质代谢生态效率的度量模型,从代谢流量及其效率2个方面核算了北京市资源环境及经济发展的代谢状况.结果表明：1990-2004年,北京市可利用总能值非常丰富,经济发展程度较高;来自本土可更新自然资源相对匮乏,大部分来源于不可更新资源和系统购买的资源与服务;城市废弃物资源化水平有待提高,环境压力较大;生态效率指数呈现出增加的趋势,2004年生态效率指数比1990年提高了3.6倍,表明城市自组织能力、发展潜力以及再生循环能力不断提高.说明提高城市物质代谢生态效率的根本途径是经济效率、资源效率和环境效率的协同发展,以及逐步构建废物资源化的循环链条.

日本畜禽养殖业中内分泌干扰物的控制与管理

为了借鉴日本在畜禽养殖业中对内分泌干扰物的控制及管理经验,以内分泌干扰物经畜禽养殖业进入环境的途径-饲料和排泄物为切入点,调查了日本畜禽养殖业的概况,饲料和饲料添加剂的相关规定、标准,以及畜禽粪污的处理处置、安全保障体系和管理措施。探讨了这些规定与措施在内分泌干扰物的控制与管理方面所发挥的作用。提出了中国在畜禽养殖业中内分泌干扰物的控制和管理方面的对策建议。

焦作矿区土壤对煤矸石中污染组分的吸附解吸试验

以焦作矿区煤矸石和土壤为研究对象,进行室内模拟淋滤实验,检测淋出液中SO42-、Cl-、总硬度、Cr、Pb、Zn、Mn、Cu、Cd等污染组分的含量以及pH、电导率,分析研究煤矸石在淋滤作用下污染组分的溶出规律以及土壤对污染组分的吸附解吸。结果表明,焦作矿区煤矸石淋出液呈中性偏弱碱性,SO42-、总硬度、Zn、Mn等组分已经出现超标,Cr、Pb、Cu、Cd则未检出;在淋滤实验前期,风化煤矸石淋出液中的污染组分含量要高于新鲜煤矸石淋出液中的含量,土壤对污染组分有很大的吸附能力,约50%的污染组分被吸附;随着淋滤的进行,煤矸石中污染组分随水淋出的含量迅速下降并逐渐稳定下来,此时由于低浓度淋滤液进入土壤,使土壤中发生了污染组分的解吸,导致淋滤液中污染组分含量升高;土壤对污染组分的吸附解析与pH值、土壤组成类型、土壤中污染物含量、土壤的吸附容量、煤矸石淋出液中污染物浓度等有关。

中国低碳城市热思考：现状、问题及趋势

近年来我国掀起了一股低碳城市建设热潮。但在这股热潮背后,还有许多尚不明晰的问题需要理性思考。围绕低碳城市相关议题,开展了如下5方面工作:①解读低碳城市概念,指出低碳城市建设是一个多目标问题,要以低碳经济为基础,并实现经济发展、生态环境保护、居民生活水平提高等目标的共赢;②概括低碳城市评价指标,指出针对指标还没有建立明确的标准;③从城市规划、低碳政策、生态产业、可持续能源、绿色交通等方面总结了保定、上海、吉林、杭州等城市的低碳建设途径;④分析城市低碳发展现状水平评价结果,指出低碳城市建设还有很大的提升空间;⑤最终在分析低碳城市建设尚存不足的基础上,提出今后需深化认识的几个问题,如不能因低碳而放弃其它城市发展目标,低碳城市建设要因地制宜,低碳城市是一项长期、复杂的系统工程,需各领域专家通力协作,需从系统规划、阶段性方案实施、实施后评估与修订等环节进行全生命周期跟踪管理。希望这些思考能对我国低碳城市建设的顺利推进起到积极作用。

不同时空尺度下流域景观格局与水质的相关性研究——以嫩江右岸典型子流域为例

流域景观格局与水质的相关关系依赖于研究的时空尺度,区分时空尺度的研究有助于为流域水陆一体化管理提供准确依据。以嫩江右岸典型子流域为例,从亚流域、河流廊道2个空间尺度,丰水和枯水期2个时间尺度,研究了景观格局与河流水质的相关关系,分析了相关关系的时空差异。空间尺度上的研究结果表明:(1)亚流域尺度上与水质指标相关性显著的景观指标个数较河流廊道尺度多;(2)随尺度增大,NO3—N,综合污染指数与林地景观百分比的负相关性先增后减,400m处负相关性最强;TDS,NH4—N,NO3—N,综合污染指数与耕地景观百分比的正相关性先增后减,300m处正相关性最强,300～400m是嫩江支流廊道管理的关键区域。时间尺度上的研究结果表明,丰水期与水质指标显著相关的景观指数个数较枯水期多;丰水期林地、草地和耕地景观与水质指标的相关性强,而枯水期建设用地景观与水质指标的相关性强。

城市湿地生态系统服务功能评估研究进展

在回顾生态系统服务功能概念,总结城市湿地生态系统服务功能分类的基础上,着重评述了城市湿地生态系统服务功能最常用的评估方法——市场价值法、旅行费用法、恢复和防护费用法、影子工程法、碳税法、造林成本法、条件价值法、成果参数法,分析了各方法的适用范围与优缺点,并简要介绍了其他几种评估方法。比较了不同城市湿地的生态系统服务功能评估结果,最后提出了城市湿地生态系统服务功能评估的现有问题及发展趋势。

产业园区碳排放核算方法研究

产业园区是一个协同实现经济效益和环境效益的重要单元,同时也是重点碳排放源,其转型和发展对实现国家和地区的低碳战略起到关键作用。碳排放核算方法影响园区碳排放水平的评估,是制定有效碳减排策略的基础。产业园区碳排放核算需要明确核算对象、核算结果表征和核算范围。本研究首先界定核算对象,辨析"二氧化碳量"与"二氧化碳当量"两种表征方式,认为二氧化碳量可以反映产业园区能源结构,而二氧化碳当量则能够量化园区的不同排放过程和环境效应。同时,从价值链角度出发,将园区碳排放核算划分为三个Scope,分别反映园区直接排放和上下游关联企业的间接排放。然后,从排放活动和部门关联出发,分析三种典型碳排放核算方法(清单分析法、投入产出分析和生态网络分析),进一步划分为流量分析模式和结构分析模式。流量分析模式主要从排放量角度对园区内部及其上下游产业链相关的碳排放活动进行核算;结构分析模式则聚焦园区相关碳排放部门和价值链的组织形式,从投入产出或者网络关联角度开展分析。研究发现清单分析法可以自下而上量化产业园区碳排放活动的流量,投入产出法则自上而下揭示碳排放单元的直接和间接流量以及平行结构,而生态网络分析则采用混合式核算模式刻画碳排放单元之间的网状关联结构。最后,本研究初步提出了产业园区碳排放核算方法的研究框架,力求提高排放因子精度,改进核算模式和建立动态核算模型,对碳排放总量和结构进行预测,从而实现产业园区的低碳发展。

城市生活垃圾生命周期分析及处理规划研究

生活垃圾处理规划是城市环境规划重要组成部分,为城市垃圾管理提供行动依据。本文以北京市为例,基于生活垃圾生命周期全过程的环境影响分析和资源化率核算,提出北京市生活垃圾优化处理框架,并纳入垃圾处理规划体系。结果表明规划方案优化了垃圾处理系统,环境影响可降低22%,资源化率可提高60%。

离子强度对土壤与沉积物吸附多环芳烃的影响研究

以黄河三角洲表层沉积物与湿地土壤为对象,研究了离子强度对菲、苯并[a]芘在土壤和沉积物上吸附行为的影响。结果表明:不同Ca2+离子强度下,土壤与沉积物对菲、苯并[a]芘的吸附速率均较快,48h吸附能够达到平衡,Ca2+离子强度对土壤和沉积物影响程度不同;土壤和沉积物的吸附等温线均呈线形,能较好地符合线性方程,可决系数R2在0.98以上,菲的KD值在24~130mL·g-1之间,苯并[a]芘的KD值在3517~5081mL·g-1;随着体系离子强度的增大,土壤与沉积物对PAHs的吸附能力均降低,而且两者之间的吸附量差距明显降低,表明离子强度对土壤影响程度明显大于沉积物。

松散多孔介质孔隙结构的分形及统计特性

多孔介质的微观孔隙结构决定着孔隙度、毛细压力、相对渗透率等宏观特性,对其中的水分和污染物运移具有重要影响。基于细砂、中砂、粗砂介质的二维显微数字图像,利用Matlab编程计算了各粒径介质的分形维数及孔隙相的自相关函数和线性路径函数。结果表明：各粒径介质的孔隙结构均具有良好的分形特征及空间自相关特性。孔隙结构的分形维数在1.81~1.88之间,随着粒径的增大,分形维数逐渐减小,孔隙结构的复杂程度下降;随着粒径增大,孔隙相的自相关函数和线性路径函数为0时的滞后距离增大。研究结果对于松散多孔介质三维孔隙空间建模具有一定的指导意义。

对流弥散方程不同有限元处理方法的比较分析

Galerkin有限元在处理含第二类边界条件的对流弥散方程时,针对对流项和弥散项有两种不同的格林积分变换,所得数值结果的精度也不同。一种方法是把对流和弥散项整体考虑实施格林积分转换(降低微分阶数,由二阶降成一阶),应用边界条件,得出变分方程;另一种处理方法是只对弥散项实施积分变换,应用边界条件,得出变分方程。以一维问题为参考,对两种方法的数值结果与解析解进行比较分析。

石墨烯中杂原子对镉离子检测性能的影响研究

本文基于氧化石墨烯(GO)、电化学还原氧化石墨烯(ERGO)和氮掺杂石墨烯(NG)三种石墨烯材料修饰的电极制备了镉离子(Cd^(2+))电化学传感器。利用循环伏安法和差分脉冲伏安法分析检测Cd^(2+),系统的比较了不同石墨烯材料修饰电极的电化学性质及检测效果。结果表明GO修饰的传感器在灵敏度、检测限和可重复性方面优于ERGO和NG,说明了石墨烯上含氧基团的存在提高了Cd^(2+)检测的灵敏度。

精神病类药物在城市污水中的分布与净化

精神病类药物直接作用于中枢神经系统,破坏神经内分泌信号,其在环境中的积累将给生态系统和人类健康带来巨大的潜在风险,城市污水是其最重要的环境排放源.本文介绍了精神病类药物的分类、使用情况及生物毒性,总结了环境水样中精神病类药物分析检测方法,综述了世界各地城市污水中精神病类药物分布情况,比较了不同类型污水处理技术对精神病药物的去除效率,为促进我国城市污水中精神病类药物排放控制提供了基础资料和科学依据.

城市生活垃圾处理全过程的低碳模式优化研究

生活垃圾处理过程中的温室气体排放是重要的人为碳排放源.本文提出一种基于城市生活垃圾处理全过程的低碳模式制定方法,通过对不同垃圾末端处理工艺的资源与能源消耗,温室气体排放潜值与资源化率的评价,进行处理情景设计与分析,识别出生活垃圾处理低碳发展的调控措施,并结合约束条件下的定量优化,得到生活垃圾低碳优化处理模式.最后,以北京市为案例点,针对主要调控因子设计不同无害化处理比例的3种情景并开展以上3方面评价.结果表明,垃圾低碳优化处理的措施为降低填埋比例,同时提高堆肥和焚烧比例;垃圾低碳优化处理模式为填埋、焚烧与堆肥的利用比例是23%:25%:52%.

一种分析城市代谢系统互动关系的方法

提出一种集成了能值分析和生态网络分析,研究城市代谢系统组分间互动关系的方法.基于城市复合生态系统和城市代谢的基本原理,在确定城市系统代谢单元和代谢环节的基础上,采用提出的方法,分析了城市代谢单元之间掠夺、限制和共生的关系.最后,以中国北京、上海、天津、重庆、广州和深圳6大城市为例进行了实证研究.结果表明,天津、重庆、广州市社会经济子系统对自然生态子系统存在着掠夺关系;北京、上海和深圳市自然生态子系统对社会经济子系统存在着限制关系;实现城市代谢系统良性运行的前提在于调控代谢单元间的互动关系,促进城市代谢单元间的协调共生.

基于孔隙网络模型的表面活性剂去除LNAPLs作用力分析

通过多孔介质网络模型试验,并采用可视化技术研究了可溶相液体注入条件下轻质非水相污染物(Light non-aqueous phase liquids,LNAPLs)去除过程中多孔介质孔隙内毛细力和粘滞力的作用机理.实验和理论分析发现,可溶相液体去除孔隙内正十六烷在第一阶段(0～17823s)去除率为40%～50%,第二阶段(17823s之后)去除率为80%～95%,即正十六烷残余饱和度5%～20%;Triton X-100溶液可以大大降低多孔介质孔隙中LNAPLs的残余饱和度,最终正十六烷残留量为4.4%,是蒸馏水注入过程中正十六烷残留量的22.3%.蒸馏水注入过程中的毛细力比1100mg·L-1 Triton X-100溶液驱替NAPLs的毛细力大1个数量级,使得该毛细数位于毛细指进区(logNCa∈10-4),多孔介质内所有滞留的NAPLs保持静止.多孔介质内NAPLs主要被驱替去除;毛细数小的蒸馏水注入条件下,更多的NAPLs滞留在孔隙内;注入液在孔隙内流动溶解了部分NAPLs,导致NAPLs残余饱和度小于孔隙内由于毛细作用滞留的NAPLs初始饱和度.