天津冬季两个典型污染过程高浓度无机气溶胶成因及来源分析

无机气溶胶是天津冬季霾天出现的主要成分,研究挑选了2020年1月污染天中两个典型的高浓度无机气溶胶（SIA）过程（CASE1和CASE2）,利用观测数据和耦合了在线污染物来源追踪方法的大气化学传输模式NAQPMS综合探究了气象要素、区域输送和化学过程的影响.两个过程的ρ（SIA）均值分别为76.8 μg·m^-3和66.0 μg·m^-3,硝酸盐浓度高于硫酸盐和铵盐,均为硝酸盐为主导的污染过程.气象条件影响了无机气溶胶的生成,CASE1过程ρ（SIA）>80 μg·m^-3对应的温度和相对湿度区间分别是[-6℃,0℃]、[2℃,4℃]和[50%,60%]、[80%,100%];CASE2过程对应的温度和相对湿度区间分别是[2℃,4℃]和[60%,70%].外来源对CASE1和CASE2过程SIA的平均贡献率为62.3%和22.1%,分别为区域传输主导和局地生成主导过程.CASE1本地排放对硝酸盐和硫酸盐的贡献分别为16.2 μg·m^-3和8.2 μg·m^-3,均高于外来源的贡献（31.7 μg·m^-3和8.8 μg·m^-3）;CASE2过程本地排放对硝酸盐和硫酸盐的贡献分别为29.3 μg·m^-3和25.1 μg·m^-3,而外来源的贡献为8.1 μg·m^-3和9.4 μg·m^-3.这表明CASE1本地生成和外来源输送贡献造成硝酸盐高于硫酸盐浓度,而CASE2仅本地源造成硝酸盐浓度高于硫酸盐.两个污染过程气相氧化反应是无机气溶胶生成的首要来源,贡献率分别为48.9%和57.8%;非均相反应也是重要过程,对SIA的贡献率分别为48.1%和42.2%;液相反应的影响小.     

低氨氮废水亚硝化的快速启动

以低氨氮废水为研究对象,研究了亚硝化反应的快速启动,通过对比实验考察了羟胺(NH_2OH)和肼(N_2H_4)投加对氨氧化与亚硝酸盐氧化反应的影响。结果表明:NH_2OH的投加更有利低氨氮废水亚硝化反应的实现;在此基础上,通过序批式运行模式,在每周期开始时投加NH_2OH(2 mg·L~(-1)),研究了低氨氮废水亚硝化反应的快速启动;通过9 d的驯化,亚硝酸盐积累率可达到100%,AOB与NOB丰度比升高至25,有利于亚硝化启动的实现。研究结果可为低氨氮废水亚硝化反应快速启动提供技术支持。     

基于物质流分析的高铝粉煤灰制备莫来石过程重金属迁移规律及环境风险研究

产生并堆积于中国内蒙古西部的高铝粉煤灰,不仅占用大量土地资源,还造成了严重的生态环境问题,但因其含有丰富的铝硅资源,可通过制备铝硅系材料对其进行资源化利用.然而,类似这种固废资源化产品,其生产和使用全生命周期过程的环境影响却少有系统研究,尤其是重金属迁移转化所带来的区域环境风险.因此,本研究基于物质代谢和全生命周期分析方法,并结合Nemero污染指数和Hakanson风险模型,对高铝粉煤灰制备莫来石产品因重金属元素迁移可能带来的环境风险进行了系统研究.结果表明：物理球磨活化过程明显增加了高铝粉煤灰中各重金属的释放,80%以上的铁族元素（Cr、Mn）迁移到酸活化过程产生的聚铝残渣中,最终进入莫来石产品中的Cr、Mn、Zn、Pb、Cu分别为20%、9%、24%、22%、24%;另外,聚铝残渣的潜在生态环境风险较大,超过极强水平标准6.6倍,其中尤以Cr的风险最突出;硅酸钙产品重金属浸出毒性表现为Zn>Mn>Cu>Pb>Cr,莫来石产品重金属浸出毒性表现为Mn>Cu>Zn>Pb>Cr,但均远低于地下水质量标准限值.总体而言,尽管在制备莫来石产品...     

粤港澳大湾区典型固废综合处置园区能量代谢特征研究

我国城市固体废物种类多、来源广、产量大,不同固废处置方式不尽相同,但均面临能耗高、二次污染大等问题.本研究从物质流及投入产出分析视角出发,构建了城市多源固废处置能量代谢分析框架及其评价指标体系,并以位于中国粤港澳大湾区唯一的国家级资源循环利用园区为例,通过设置固废单独处置、固废物质协同处置和固废物质能量耦合协同处置3种模式情景,分别从投入、产出和效率3个方面对其能量代谢特征进行综合分析和评估.结果表明,从能源消耗角度来看,物质协同处置能源消耗高出单独处置27.54%,而物质能量耦合协同处置由于实现了余热余能内部回用,其能源消耗较单独处置减少了3.73%.从能量损失情况来看,通过物质协同和物质能量耦合协同,能量损失率从单独处置模式下的73.17%分别降到了65.82%和63.41%,其中废气赋存作为主要能量损失途径占比接近50.00%.从能效角度来看,物质能量耦合协同模式下,能源消耗强度比单独处置和物质协同处置模式下分别降低了11.54%和17.03%,但其能量循环利用率也仅仅只达到了12.22%.综上所述,加强城市多源固废集中化协同处置,可以增强其资源能源替代效应,降低区域生态环境风险,但各种低温烟气及废水的余热利用仍是未来我国固废协同处置下能碳双控的重要方向.同时本研究为城市多源固废处置能量代谢优化过程提供了一套可量化评估的方法和指标体系,将有助于促进我国城市固废综合利用行业绿色低碳循环发展目标的进一步实现.     

水位调度运行对河道型水库水生态环境的影响—以沙河水库为例

基于自然的修复理念,以典型河道型水库—北运河流域沙河水库为研究对象,考察水位调度运行对其水生态环境的影响.结果表明,低水位运行期间,沙河水库月均出库水量增加149.48%,月均蒸发水量和渗透水量减少了34.17%和29.17%.沙河水库水质明显改善,沙河闸出库断面NH₄⁺-N、TN和TP平均浓度由（2.53±0.89）、（14.18±5.06）、（0.50±0.02）mg·L^-1降低到（1.12±0.11）、（5.61±1.45）、（0.19±0.01）mg·L^-1,其中NH₄⁺-N和TP稳定达到了地表水环境质量标准（GB 3838-2002）的IV类水要求(1.5 mg·L^-1和0.3 mg·L^-1).低水位运行期间,沙河水库库心区沉积柱（0～30 cm）和表层沉积物（0～4 cm）中TN、TP平均含量总体呈稳定下降趋势,降幅分别为57.62%、45.28%和64.16%、48.00%;沙河水库共记录水鸟70种...     

畜禽废弃物厌氧消化过程的氨氮抑制及其应对措施研究进展

氨氮抑制是造成畜禽养殖废弃物厌氧消化处理效率低和运行稳定性差的主要因素之一。在总结国内外研究进展的基础上,简述了氨氮的来源及抑制阈值,剖析了氨氮抑制的机理及其影响因素,从氨氮的缓冲和微生物驯化2个方面总结了氨氮抑制的应对措施。建议重点加强畜禽养殖废弃物厌氧消化过程中氨氮释放规律、"氨氮-VFAs-碳酸盐"三元缓冲体系的调控模式、氨氮抑制的微生物学机制等方面的研究,以期为提高畜禽养殖废弃物厌氧消化工程的处理效率和运行稳定性提供参考。     

贵州某锑冶炼厂周边农田土壤锑、砷污染与人体健康风险评估

本研究以贵州省独山县某锑冶炼厂周边农田土壤为研究对象,系统采集17个土壤样品,测定了土壤中Sb、As总含量,并采用生理提取试验(PBET)和简化生物可给性提取试验(SBET)两种体外胃肠模拟实验方法分析了土壤中Sb、As的生物可给态含量,基于土壤Sb、As总量和生物可给性(PBET和SBET)评估了研究区锑、砷污染土壤暴露引起的潜在人体健康风险。结果表明:研究区农田土壤锑、砷污染严重,土壤中Sb(55.63±75.59 mg/kg)和As(44.31±38.34 mg/kg)的平均含量均超过贵州省区域背景值和我国农用地土壤污染风险筛选值;土壤中SBET和PBET提取的生物可给态Sb和As含量和计算得到的生物可给性都较低,大多数样品的生物可给性低于40%。相对于元素总量,基于Sb和As生物可给性(PBET和SBET)的人体非致癌风险(HQ和HI)和致癌风险(CR)均显著降低,其中成人和儿童的非致癌风险值均降至安全值范围,但是As的致癌风险除了CR_SBET-成人降至安全水平,CR_PBET-成人、CR_SBET-儿童以及CR_PBET-儿童值仍处于1.0E-06~1.0E-04之间,表明As对当地成人和儿童的潜在致癌风险仍不容忽视,特别是儿童。     

原料和制炭方式对生物炭吸附抗生素的影响

为研究原料和制炭方法对生物炭吸附抗生素性能的影响,选取芦苇、棉杆和竹柳,经限氧和曝氧法制备得到生物炭,研究其对土霉素（OTC）和磺胺甲恶唑（SMX）的吸附性能及其吸附机理.研究发现：物源特征和制炭方法共同决定了生物炭对抗生素的吸附功效.芦苇和棉秆宜采用限氧法制备成炭,竹柳宜采用曝氧法制备成炭;整体上以曝氧竹柳炭对抗生素的吸附性能最优,单一浓度（50mg/L）下,其对OTC和SMX的吸附量分别为11.98和10.12mg/g.批吸附实验和傅里叶变换红外光谱分析表明,π-π EDA相互作用是竹柳炭吸附抗生素的主要机理.静电吸引有助于高pH值下曝氧竹柳炭对OTC的吸附,而孔隙填充可能对曝氧竹柳炭吸附SMX起到促进作用.曝氧竹柳炭对抗生素的吸附性能优于其他炭品,是去除水体抗生素的优选材料.     

经济快速发展区六氯丁二烯的来源与分布特征

为解析长三角、京津冀和珠三角地区六氯丁二烯（HCBD）来源及分布特征,基于三大区域氯代烃生产水平及废水排放情况对三大区域HCBD排放来源及其在水体和土壤中的分布情况开展研究.结果表明,三氯乙烯（TCE）和四氯乙烯（PCE）生产副产物以及污水处理厂污水污泥排放成为三大区域HCBD主要来源.2018年三大区域中来自TCE和PCE生产副产物的HCBD总排放量为498.46 t,其中来自TCE生产副产物的占比为66.9%.三大区域工业及生活污水处理厂HCBD排放量分别为628.9 kg和254.6 kg.长三角地区氯代烃生产及污水处理厂HCBD排放量显著较高,分别为497.8 t和648 kg,而京津冀地区两类源排放量为0.37 t和125 kg,珠三角地区为0.29 t和110.3 kg.长三角、京津冀和珠三角地区自然水体中HCBD平均质量浓度分别为0.35、0.25和0.64 μg·L^-1,饮用水中HCBD平均质量浓度为0.16、0.09和0.04 μg·L^-1.城市饮用水中HCBD的整体水平较低.工业土壤中HCBD含量显著高于农田土壤,含量分别为9.3~24.6 ng·g^-1和0.13~2.67 ng·g^-1.与水体中HCBD污染情况相同,长三角地区土壤中HCBD污染最为严重,这与长三角地区HCBD排放量显著高于京津冀和珠三角地区相关,亟需引起重视.     

1980-2015年北运河流域土地利用时空变异及其对生态服务价值的影响

北运河纵贯京津冀地区,是京津冀大都市圈重要的生态环境保护屏障.本研究基于1980—2015年北运河流域Landsat-MSS/TM/ETM遥感影像解译数据研究了流域土地利用变化特征,估算了这些变化对流域生态服务价值的影响.结果表明,1980—2015年北运河流域耕地面积下降了22.64%,主要转向城镇用地,其次为林地和水体;城镇用地面积增加了25.59%,耕地、林地和水体是其面积增加来源;以2000年为拐点,林地和水体面积先增加后逐渐减少,综合土地利用变化速度显示2000—2015年明显高于1980—2000年.1980—2015年北运河流域土地利用总生态服务价值经历先增加后减少、总体减少的过程,损失82.84×10⁸元;各类生态服务价值变化趋势与土地利用类型变化趋势一致,城镇和水体的贡献率最大,并且是北运河流域生态服务价值变化的主要贡献因子和敏感因子.