钢铁工业固废应用于水泥生产的降耗与减排

运用物质流分析法定量比较原生水泥与再生水泥生产过程中的物能代谢和环境负荷,并采用生命周期分析进行环境影响评价。结果表明：生产1 t原生水泥需要的直接物质投入是1.637 t;消耗原煤0.086 t/标准煤,消耗电力0.067 t/标准煤。利用钢铁工业固废生产功能单位再生水泥,可减少资源投入0.16 t;减少能源消耗0.036 t;环境排放SO2减排0.000 2 t;粉尘减排0.001 t;烟尘减排0.000 12 t;NOx减排0.000 34 t;CO2减排0.231 t。水泥生产潜在的各类环境影响中以废气排放引起的温室效应最大;其次依次是酸化效应和不可再生资源消耗;光化学烟雾和人体健康损害在水泥生产过程中的影响都相对较小。与原生水泥相比,再生水泥各环境负荷均呈下降趋势,两者总体环境负荷差值为6.93E-15。研究结果充分说明钢铁工业固废资源化可以明显的降低水泥生产的总体环境负荷,是促进水泥行业循环经济发展的有效手段。     

畜禽粪便资源现状及替代化肥潜力研究:以安徽省固镇县为例

基于养殖业和种植业发展现状,综合考虑农作物种植面积、种植结构以及畜禽粪便处理技术等因素,估算固镇县分乡镇的固液粪便养分资源现状及其替代化肥的潜力。结果表明:(1)固镇县畜禽粪便中氮和磷养分量分别为11 456.93和2 954.09 t;在不施用化肥和不进行秸秆还田的情景下,各乡镇畜禽粪便的氮、磷供给量均未超过作物氮、磷养分需求量。(2)情景模拟表明,情景C(固体粪便收集后尽快经堆肥加工为有机肥,液体粪便收集生成沼气后其废物本地还田利用)为最佳模式,氮和磷的有效供给量分别为8 948.78和2 642.37 t,分别占作物氮、磷需求量的34%和54%,表明固镇县有足够的农用地消纳畜禽粪便,亟需改进畜禽粪便处理工艺,提高粪肥替代化肥潜力。(3)在情景C下,畜禽粪便中氮、磷养分替代化肥潜力为4 715.04和1 247.07 t,仲兴乡、任桥镇、刘集镇和杨庙乡替代化肥潜力最大。研究结果可为固镇畜禽养殖业发展规模的确定和畜禽粪便资源化利用提供决策支持。     

固相萃取-高效液相色谱法测定畜禽粪便中的土霉素、金霉素和四环素

固相萃取-高效液相色谱法(SPE-HPLC)检测猪、鸡和牛等畜禽粪便中土霉素(OTC)、四环素(TC)和金霉素(CTC)等四环素类抗生素.畜禽粪便采用EDTA-Mcllvaine缓冲提取液提取,并用LC-18固相萃取柱富集畜禽粪便样品中的抗生素.结果表明,采用该预处理方法,三种抗生素的加标回收率介于51.3%-93.7%之间.以0.01 mol·l-1草酸溶液/乙腈/甲醇(V/V/V=76/16/8,pH=2.5)混合溶液为流动相,在355nm检测波长条件下,三种抗生素能完全分离,且检测灵敏度较高;土霉素、四环素和金霉素的检出限分别为0.029mg ·kg-1,0.055mg·kg-1和0.073mg·kg-1采用该方法分析安徽省合肥地区的畜禽养殖场的畜禽粪便,除部分牛粪外,均有抗生素检出.     

浙北地区平原河网农村小流域面源污染调查与防治对策——以德清县武康镇新琪村为例

以浙江省德清县武康镇新琪村为例,通过污染源及水环境调查,分析平原河网农村小流域面源污染的产生来源与特点,并估算调查区域面源污染负荷及比例.研究结果表明,研究区面源污染的主要来源是水产养殖业、农村生活污水和种植业,水产养殖业氮、磷污染负荷占总污染负荷的31.73%和21.59%;农村生活污水对磷污染负荷贡献最大,占39.48%;氮、磷养分投入过高,导致种植业氮、磷污染负荷比例分别为27.69%和28.53%;畜禽养殖业氮、磷污染负荷比例分别为10.75%和10.40%,对区域氮、磷污染贡献率最低.建议将农业面源污染的控制重点从传统的粮食作物种植区转移到高投入密集型种植业,通过合理的工程和技术措施降低水产养殖业和农村生活污水的污染排放量.     

水分条件影响下玉米生产过程的生命周期评价

研究了不同水分条件对玉米种植全过程中的产量和环境排放的影响以及相应改进措施。利用山西省太谷县2002—2016年15 a间的气象数据、玉米种植过程的施肥和灌溉数据、土壤数据以及玉米生长发育数据,采用时间替换空间方法和经本地化校正的DNDC(denitrification-decomposition)模型和数值模拟方法,模拟玉米种植全过程中降水量和施肥量变化下CO_2、NH_3和N_2O排放量及硝酸盐淋洗量,利用生命周期评价方法评价玉米全生长过程对资源消耗和环境排放的定量影响,分析比较了降水量和资源消耗与环境排放的关系,并提出不同降水年型的合理施肥量和灌溉量。结果表明:(1)当降水量处于300～600 mm之间时,降水量与CO_2排放量、硝酸盐淋洗量、N_2O排放量呈显著正相关(P0.05),与NH_3挥发量呈显著负相关(P0.05);(2)年降水量大于560 mm(丰水年)条件下玉米种植全过程的环境影响综合指数为0.19～0.20,年降水量为380～560 mm(平水年)条件下环境影响综合指数为0.17～0.27,年降水量低于380 mm(枯水年)条件下的环境影响综合指数在0.3以上,不同降水年型玉米种植全过程对环境的影响依次为枯水年、平水年和丰水年;(3)数值模拟结果表明降水量小于380 mm时,在施肥量不变条件下,增加灌溉能够增加产量,减少排放,环境影响综合指数降至0.2以下;在无灌溉条件下,将施肥量减少为210～315 kg·hm~(-2),环境影响综合指数可降低至0.2～0.3,产量降低幅度为3.15%;平水年施肥量减少到原施肥量的80%～85%时,产量无显著下降,但环境影响显著降低。温室效应、富营养化、能源消耗和环境酸化与降水年型相关。水分对玉米种植全过程的环境影响较大,当水分条件充足时,籽粒产量高且环境影响较小,当水分供给不足时,籽粒产量低且对环境影响升高。在枯水年建议有灌溉条件的地区增加灌溉量,无灌溉条件的地区减少施肥量;在平水年减少施肥量,可降低玉米生长对环境造成的影响。     

富营养化水体降磷对浮游植物群落结构特征的影响

浮游植物是水生态系统中物质循环和能量流动的基础,作为初级生产者,浮游植物的群落结构直接影响着水生态系统的结构和功能。在水产养殖生产中,如何根据养殖生物对生活环境的需求开展精准培水、定向培水,培养养殖生物所需要的浮游植物,在维持养殖水域生态平衡的同时又能为养殖生物提供一定的饵料资源,这一直是摆在水产科技工作者面前的重要难题和研究热点。已有的资料大都是通过添加磷的方式研究磷改变对浮游植物生长的影响,而有关富营养化水体降磷对浮游植物群落结构影响的研究尚未见报道。为此,试验通过向取自富营养化湖泊的水体中加入磷去除剂,采用Pielou均匀度指数、Mcnaughton优势度指数和Shannon多样性指数,研究自然水体中的磷被降低后水体浮游植物群落结构的变化情况。结果表明,所取富营养化水体中共检出绿藻（Chlorophyta）、硅藻（Bacillariophyta）、蓝藻（Cyanophyta）、裸藻（Euglenophyta）、隐藻（Cryptophyta）、甲藻（Pyrrophyta）6门29种（包括变种和变型）;其中绿藻、蓝藻、硅藻、隐藻、裸藻、甲藻分别有7、4、2、1、1种,分别占总种数的24.13%、13.79%、6.90%、3.45%、3.45%。富营养化水体降磷后,虽然试验组和对照组在浮游植物种类组成上没有差异,但浮游植物群落结构特征发生了很大变化,浮游植物数量明显降低,由13 238.8×104cells·L-1降低至3 997.5×104cells·L-1,下降了69.8%;浮游植物优势种从1门（蓝藻（Cyanophyta））6种增加到3门（绿藻（Chlorophyta）、硅藻（Bacillariophyta）、蓝藻（Cyanophyta））12种,优势度指数从97.29%降低至86.30%,优势种门数和优势种种数远远高于对照组,优势度明显低于对照组;同时,浮游植物多样性指数和均匀度分别从1.85和0.38升高至2.60和0.54,显示出试验组浮游植物多样性和均匀度优于对照组。研究表明富营养化水体降磷对浮游植物群落结构产生了明显影响,使群落结构处于更加复杂、完整和稳定的状态。     

FeCl3改性火山石的磷吸附特征及其生物膜对底泥的氮磷控制作用

低碳背景下,既具备高效磷吸附能力、又能固定化脱氮微生物菌群的环保材料在缓流水体富营养化治理中具有良好的应用前景.以火山石为原料,筛选预处理方法,比较分析氯化铁改性、煅烧改性、复合改性后的磷吸附效果;采用SEM、BET、XRD、FTIR表征技术,结合等温吸附曲线和吸附动力学曲线,探索FeCl₃改性火山石的磷吸附机制;通过底泥培养试验,评价FeCl₃改性火山石生物膜对底泥氮磷释放的控制效果.结果表明5%HCl预处理可提高火山石的总磷(TP)吸附率30%左右,FeCl₃改性和FeCl₃联合焙烧改性可使火山石的TP吸附效率达到95%以上.FeCl₃改性后,火山石比表面积增加,微孔体积减小,平均吸附孔径增大.Fe2O3颗粒负载于火山石表面,—OH活性增加,生成的多羟基产物促进磷絮凝沉降,提高吸附效率. Langmuir和Freundlich方程拟合系数(R²)均大于0.9,最大吸附量为7.30 mg/g,表明FeCl₃改性火山石的磷吸附过程既存...     

北京和上海市居民冬夏两季饮用水消费习惯

饮用水是人体暴露于有毒物质的重要暴露源,为了定量描述饮用水中污染物对暴露人群所造成的危害,世界各国的科学家们对饮用水的健康风险评价做了大量的研究.通常,健康风险评价需要污染物毒理学数据和暴露人群的暴露剂量数据.目前,针对很多的有毒污染物,国际上已经建立了应用于健康风险评价的毒理学数据库,同时积累了大量可用的有效数据.而对于暴露人群的暴露剂量数据,则是健康风险评价所要研究的重点.正确估计暴露人群的暴露剂量需要消费者提供大量的消费信息.例如,暴露人群每天消费的饮用水水量.美国环保局(EPA)认为成人每天消耗的饮用水水量为2L·d-1,此外,饮用水的消耗量会随着暴露人群的身体活动状况和所处环境状况(温度,湿度等)的改变而改变.目前,许多研究都是关于饮用水消费信息的,总体来讲这些研究结果基本上与美国环保局所采用的饮水消耗数据相一致.需要说明的是中国居民有完全不同于西方人的饮用水消费方式,如果在进行中国居民饮用水健康风险评价过程中应用美国环保局的假设会带来较大的不确定性.饮用水健康风险评价工作在我国开展并不多,尤其缺少中国居民饮用水消费习惯的数据库.这些客观条件使得在我国进行饮用水健康风险评价时只能从基础做起,积累有效的数据.本研究以北京和上海两座城市居民为研究对象,2002年到2004年分冬夏两季分别进行了4次饮用水消费习惯调查.研究采用随机入户方式(2004年至2005年),与中央电视台-索福瑞联合调查有限公司合作进行.参加调查的家庭从中央电视台入户收视率调查的基础数据库中随机抽取,在抽取过程中兼顾了不同城区、年龄结构、知识结构、收入水平等因素.研究表明,北京和上海居民冬夏两季的日均饮水量分别为2.2L·d-1、1.7L·d-1、2.0L·d-1和1.8L·d-1,这一结果和美国环保局的假设基本一致.同时本研究考察了性别、年龄、职业和季节对应用水消费习惯的影响.研究表明,日均饮水量随年龄的增加有增加的趋势,这一趋势在北京的夏季调查中趋势明显(p=0.01);男性的日均饮用水量大于女性,在上海冬季和夏季调查中均存在显著的差异(冬季:p=0.01;夏季:p=0.04);季节也同样影响被访者的日均饮水量,但是在4次调查中均未发现显著性差异.在北京冬季和夏季的调查中均发现了工作地点对饮用水消费习惯的显著影响(夏季p=0.01和冬季p=0.00).研究同样考察了居民饮用水消费类型,调查结果表明,煮沸后的自来水是中国居民最主要的日常饮品(上海夏季:58.3%;上海冬季67.9%;北京夏季:42.7%;北京冬季:60.0%).同时消费桶装纯净水的被访者也占有相当的比重(上海夏季:36.2%;上海冬季:24.7%;北京夏季:30.7%;北京冬季:60.0%).研究同时表明,在中国居民的日常生活中牛奶和豆奶已经成为重要的日常饮品.极少量的居民(北京夏季:10.7%;北京冬季5.7%;上海夏季1.2%;上海冬季0.6%)有直接饮用自来水的习惯.研究表明滞留水(在自来水水管中滞留6h以上的自来水)是对人体健康影响最大的水,而在我们的调查中,中国居民几乎不直接饮用滞留水.当前,饮用水健康风险评价在世界范围内蓬勃展开,但是这一技术在我国还处于起步阶段.本研究作为饮用水健康风险评价的前期工作,为其在中国的进一步发展提供了基础性的数据.     

Water Consumption Habit in General Population of Shanghai and Beijing, China

饮用水是人体暴露于有毒物质的重要暴露源,为了定量描述饮用水中污染物对暴露人群所造成的危害,世界各国的科学家们对饮用水的健康风险评价做了大量的研究. 通常,健康风险评价需要污染物毒理学数据和暴露人群的暴露剂量数据. 目前,针对很多的有毒污染物,国际上已经建立了应用于健康风险评价的毒理学数据库,同时积累了大量可用的有效数据. 而对于暴露人群的暴露剂量数据,则是健康风险评价所要研究的重点. 正确估计暴露人群的暴露剂量需要消费者提供大量的消费信息. 例如,暴露人群每天消费的饮用水水量. 美国环保局(EPA)认为成人每天消耗的饮用水水量为2L·d-1,此外,饮用水的消耗量会随着暴露人群的身体活动状况和所处环境状况(温度,湿度等)的改变而改变. 目前,许多研究都是关于饮用水消费信息的,总体来讲这些研究结果基本上与美国环保局所采用的饮水消耗数据相一致. 需要说明的是中国居民有完全不同于西方人的饮用水消费方式,如果在进行中国居民饮用水健康风险评价过程中应用美国环保局的假设会带来较大的不确定性. 饮用水健康风险评价工作在我国开展并不多,尤其缺少中国居民饮用水消费习惯的数据库. 这些客观条件使得在我国进行饮用水健康风险评价时只能从基础做起,积累有效的数据. 本研究以北京和上海两座城市居民为研究对象,2002年到2004年分冬夏两季分别进行了4次饮用水消费习惯调查. 研究采用随机入户方式(2004年至2005年),与中央电视台-索福瑞联合调查有限公司合作进行. 参加调查的家庭从中央电视台入户收视率调查的基础数据库中随机抽取,在抽取过程中兼顾了不同城区、年龄结构、知识结构、收入水平等因素. 研究表明,北京和上海居民冬夏两季的日均饮水量分别为2.2L·d-1、1.7L·d-1、2.0L·d-1和1.8L·d-1,这一结果和美国环保局的假设基本一致. 同时本研究考察了性别、年龄、职业和季节对应用水消费习惯的影响. 研究表明,日均饮水量随年龄的增加有增加的趋势,这一趋势在北京的夏季调查中趋势明显(p=0.01);男性的日均饮用水量大于女性,在上海冬季和夏季调查中均存在显著的差异(冬季：p=0.01;夏季：p=0.04);季节也同样影响被访者的日均饮水量,但是在4次调查中均未发现显著性差异. 在北京冬季和夏季的调查中均发现了工作地点对饮用水消费习惯的显著影响(夏季p=0.01 和冬季p=0.00). 研究同样考察了居民饮用水消费类型,调查结果表明,煮沸后的自来水是中国居民最主要的日常饮品(上海夏季：58.3%;上海冬季67.9%;北京夏季：42.7%;北京冬季：60.0%). 同时消费桶装纯净水的被访者也占有相当的比重(上海夏季：36.2%;上海冬季：24.7%;北京夏季：30.7%;北京冬季：60.0%). 研究同时表明,在中国居民的日常生活中牛奶和豆奶已经成为重要的日常饮品. 极少量的居民(北京夏季：10.7%;北京冬季5.7%;上海夏季1.2%;上海冬季0.6%)有直接饮用自来水的习惯. 研究表明滞留水(在自来水水管中滞留6h以上的自来水)是对人体健康影响最大的水,而在我们的调查中,中国居民几乎不直接饮用滞留水. 当前,饮用水健康风险评价在世界范围内蓬勃展开,但是这一技术在我国还处于起步阶段. 本研究作为饮用水健康风险评价的前期工作,为其在中国的进一步发展提供了基础性的数据.     

利用生命周期评价方法评估高产粮田的面源污染潜在风险

将生命周期评价(LCA)方法引入农业系统,以山东桓台县为例,从农业系统外部投入的源头入手,对高投入高产出粮区粮食生产的潜在面源污染风险进行全面预测和评估。结果表明,在冬小麦-夏玉米轮作体系中,富营养化面源污染潜力(EP)最大,其次是水体毒性潜力(AEP),环境酸化潜力(AP)最弱。夏玉米的各类指标均高于冬小麦,且夏玉米的EP、AEP和冬小麦的EP值都超过了2000年世界人均环境影响潜值。冬小麦和夏玉米的IP指数(IP)分别是1.08和1.45,夏玉米的IP比冬小麦高34%。在冬小麦-夏玉米轮作体系中,夏玉米对面源污染的贡献高于冬小麦。氮肥的施用对AP和EP的贡献率分别达到99.75%和88.06%,农药的施用量决定了AEP的大小。根据农业面源污染综合防控技术示范区养分管理优化方案推荐的施肥量,测算可知优化后冬小麦和夏玉米的IP分别降低2.91%和18.35%,但夏玉米的IP仍然高于冬小麦。因此,控制氮肥和农药的施用量等源头减量措施是农业面源污染防控的关键。     

生态肥料 NutriSmartTM在甜椒生产中应用的生态效应

过量施用肥料导致产品质量下降,引发水体和土壤的严重污染;减少施用农田化肥或施用对环境影响较小的肥料将有利于减少农田N、P损失。因此,世界各国尝试研究和开发既能提高作物产量和质量又可降低环境风险的新型肥料。生态肥料Nutrismart在甘蔗、野菜种植上均取得较好的成效,但在蔬菜上的应用研究及其施用后的N、P损失研究鲜见。本研究以甜椒(Capsicum annuum var.grossum)为例,进行温室培养试验,共设8个处理,采用不施肥、纯施常规化肥和混施不同比例的生态肥料NutriSmartTM和常规化肥的技术,比较生态肥料NutriSmartTM和常规化肥混施与单独使用常规化肥对甜椒产量及品质的影响,并进一步通过土柱淋溶试验模拟研究生态肥料对土壤氮磷损失的影响,评价其生态风险。结果表明,生态肥料NutriSmartTM的施用,不仅大幅度降低化肥的用量,还保持了甜椒的产量和质量,且施用量的提高未增加土壤中氮、磷的淋溶,造成水体富营养化的风险降低,在蔬菜中有良好的应用前景。     

环境促进发展：人、地球、繁荣

在联合国环境署新出版的《全球环境展望3》中提出的严酷事实揭示了我们这个神奇的蓝色星球的现状以及我们要恢复其健康和自然财富所亟需的坚定选择.目前全球20%的人口消耗着全球90%的资源,而40亿人口的日均消费却不足2美元.这种模式以及资源消耗率都是不可持续性的.如果我们不马上行动,到2032年全世界一半以上的人口将生活在水资源紧张地区.另外,城市、道路和其他基础设施的扩张将会干扰甚至彻底破坏占地球陆地总面积70%以上的自然生境和野生生物.《全球环境展望3》还列举了许多其他例子表明了我们当前的方式是不可持续性的.本期《产业与环…     

北京密云水库上游太师屯镇非点源污染损失估算

选取密云水库上游太师屯镇为研究区,在利用输出系数法计算非点源污染负荷的基础上,运用环境经济学方法,定量估算了非点源污染损失.研究结果表明:本区养殖污染负荷最高,总氮占全镇总氮污染负荷的53.0%.其中规模化养殖占畜禽排泄污染负荷的66.5%;总磷占全镇总磷污染负荷的73.9%,其中规模化养殖占畜禽排泄污染负荷的66.5%.农村生活污染的总氮负荷占全镇总氮污染负荷的31.3%,总磷占全镇总磷污染负荷的15.8%.土地利用污染负荷最低,总磷和总氮分别占全镇总负荷的15.7%和10.3%.区域非点源污染损失折合人民币约407.57万元,其中畜禽养殖污染损失最大,约占总损失的40.7%;土地利用流失次之,占33.5%,其中63.2%的损失是耕地污染造成的;农村生活污染损失最小,但总氮损失达总损失的25%.氮、磷养分流失是主要的非点源污染形式,损失约占79.5%.土地废弃和泥沙淤积造成的污染对水库存在长期影响,也不可忽视.