木质膜耦合聚合物膜的重力驱动膜过滤系统增强水源水中重金属的去除及机制

针对聚合物膜的重力驱动膜过滤系统(gravity-driven membrane filtration system,GDM)对水源水中重金属去除效率低的问题,将其与木质膜(wood membrane,WM)耦合,以环保且廉价的方式提高重金属的去除效率。本研究比较了木质膜耦合聚合物微滤(microfiltration,MF)膜的GDM系统(GDM1)和聚合物微滤膜GDM系统(GDM2)对水源水中重金属的去除效能及机制。与GDM2相比,GDM1系统在木质膜的作用下,其微滤膜(GDM1-MF)上的生物膜更薄并呈现出更疏松的网状结构,因此,膜阻力更低,稳定通量更高。稳定运行后,GDM1系统对水中Fe、Mn和Cu的去除率分别达到67%、43%和59%,均高于GDM2(64%、15%和36%)。这是由于GDM1系统生物膜胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)中蛋白含量以及—OH和—COOH基团更多,更有利于截留重金属。此外,GDM1-MF中存在更多的锰氧化细菌、酸杆菌门Acidobacteriota和黄杆菌属Flavobacterium,促进了Mn和Cu的去除。本研究为利用GDM系统去除水中重金属提供了新的思路和方法,对推动利用GDM系统处理重金属污染水源水的应用具有重大意义。     

通辽露天煤矿排土场恢复初期土壤碳组分变化及影响因素

通过研究露天煤矿排土场植被恢复初期土壤碳的变化规律及相关的影响因素,可为矿区排土场生态恢复提供科学依据和决策支持。为此,以内蒙古通辽高寒露天煤矿排土场土壤为研究对象,分别在2018、2019和2020年植物复垦土壤以及2021年未复垦土壤进行调查取样,探究了恢复初期土壤全碳、有机质、颗粒有机碳(POC)、矿物结合态有机物 (MAOC)和土壤微生物量碳(MBC)变化规律及影响因素。结果表明：植被复垦后土壤碳组分显著高于对照土壤,并随着排土场植被恢复时间的增加,土壤活性有机质中的POC、MAOC组分以及MBC的含量显著增加,但土壤全碳含量的差异不显著。土壤pH显著影响土壤全碳和MAOC含量,而土壤铵态氮与土壤碳累积呈负相关。随着植被恢复时间的增加,土壤pH降低,并与土壤全碳和MAOC的含量显著增加显著相关。因此,植被恢复对于排土场土壤碳累积具有重要的意义,同时在排土场生态恢复的过程中应重视土壤盐碱化治理。     

基于文献计量分析的场地化学氧化修复技术研究热点和趋势

化学氧化修复技术具有污染物去除效率高、修复周期短和成本低等优势,在污染场地修复领域具有广阔的应用前景。基于Web of Science数据库,通过文献计量可视化软件VOSviewer和CiteSpace,分析了1990—2022年场地污染土壤和地下水化学氧化修复领域的研究热点及趋势。结果表明,1990—2022年年度发文量呈增长趋势,中国和美国是发文量排名前二的国家,2010年后中国年发文量快速增加并位居第一,中国科学院在发文量及被引频次方面均高居榜首。基于关键词分析,总结归纳了化学氧化修复技术适用污染物类型、氧化剂种类和催化/活化方法以及化学氧化联合修复技术。当前研究热点集中在催化/活化方法研发、污染物降解机理探究以及在土壤和地下水中修复应用等方面;未来研究重点将聚焦于研发新型氧化剂和靶向催化/活化材料,探究材料迁移扩散机制和活性氧化物质产生机理,发展协同化学氧化修复技术体系并推进工程化应用,以及建立化学氧化修复全过程风险监测和评价体系。     

鸟粪石负载硅藻土对土壤铅和金霉素的同步修复作用

使用镁盐改性硅藻土回收沼液中氮磷制得鸟粪石负载硅藻土 (Struvite-loaded diatomite,SD) ,将其用于土壤中铅 (Pb) 和金霉素 (CTC) 复合污染的原位修复。采用吸附-解吸实验评估SD对Pb和CTC迁移特性的影响,同时,通过测定土壤pH和酸缓冲能力、土壤Pb和CTC的有效态和形态、土壤速效磷和微生物群落结构变化等考察SD对土壤Pb和CTC的钝化能力,借助SEM、XRD、FT-IR等表征手段揭示其修复机理。结果表明,SD能有效降低Pb和CTC在土壤中的迁移特性;SD投加质量分数为3%,稳定49 d后,土壤酸中和能力提升1倍以上,土壤有效态Pb和CTC含量分别降低26%和56%,酸溶态Pb占比降低10%,残渣态Pb占比升高18%, CTC的水溶态和松散结合态占比分别降低5%和13%,紧密结合态CTC升高11%,一定程度上降低了Pb和CTC在土壤中的生物有效性;SD的投加可提升土壤速效磷含量,提高土壤微生物的相对丰度和多样性,尤其增加酸杆菌门 (Acidobacteria) 、绿弯菌门 (Chloroflexi) 和芽单胞菌门 (Gemmatimonadetes) 的相对丰度,降低放线菌门 (Actinobacteria) 和厚壁菌门 (Firmicutes) 的相对丰度;SD对土壤Pb和CTC的钝化机制主要为吸附和沉淀的协同作用。该研究可为污水氮磷资源化利用和重金属抗生素复合污染土壤原位修复提供参考。     

MFC-MBR耦合系统运行效果及产电性能

为了解决膜生物反应器（MBR）运行成本高、膜污染的问题,本研究建立了一个微生物燃料电池（MFC）-MBR耦合系统,通过MFC回收污水中的能量,同时控制膜污染。研究结果表明,耦合系统对COD和NH3-N的去除率分别为（94.6±3.0）%和（90.9±6.9）%,出水水质稳定。由于MFC的耦合作用,使MBR的运行周期由18 d延长至36 d,膜污染得到了明显的减缓。耦合系统中MFC产电性能稳定,电流密度稳定在5.7 A/m3,最大功率密度达到了928.0 mW/m3,循环伏安法（CV）表明,阴极附着的微生物具有良好的电化学催化作用。MFC-MBR耦合系统将污水中的化学能转化为电能从而实现了膜污染的减缓及能量的回收,显示出巨大的发展前景。     

生态保护视域下土壤污染与土壤修复问题探讨

土壤是人类赖以生存的物质载体,一旦出现土壤污染问题,将严重威胁人类生存与发展。我国现阶段土壤污染形势较为严峻,人们也积极探讨土壤污染防治的有效举措,并不断推出新的土壤污染修复技术,以真正推动社会的可持续发展。基于国家对土壤污染防治问题的高度关注,在土壤污染防治应对中应自觉基于生态保护视域进行土壤污染情况的监测,及时探明土壤污染问题,并提出有效的修复举措。在日常中,应加大对土壤污染防治巡检力度,减少土壤污染风险,真正践行“绿水青山就是金山银山”的发展理念。文章主要就生态保护视域下土壤污染与土壤修复问题进行探讨,明确土壤污染现状,污染危害的基础上,探明土壤污染修复的有效举措,并思考土壤污染防治与修复的正确路径,从而加强土壤资源保护与污染防治保障。     

农田地膜微塑料残留量的测定方法研究

我国是一个农业大国,地膜残留污染问题严重,已受到国家和社会的广泛关注。残留地膜被逐渐分解成微小的塑料,不仅会对土壤理化性质、土壤功能及生物多样性产生影响,甚至还会进入人类的食物链,危害人类健康。虽然土壤中的微塑料污染问题严重,但现阶段对土壤中微小塑料数量的监测基本上属于空白。研究建立了一种农田中地膜微塑料含量的测定方法,旨在为农田土壤中地膜微塑料残留量的监测提供一种稳定、准确的定量分析方法,为地膜微塑料污染评估工作提供技术支撑。     

电子废弃物拆解污染区土壤生态健康风险研究进展

电子废弃物中含有诸多具有回收再利用价值的资源,但在粗放的拆解回收过程中,其中的重金属和有机污染物等有毒有害物质向环境介质中释放,使拆解场地周边土壤受到严重的复合污染,给当地生态环境和人体健康带来潜在风险。本文系统分析了电子废弃物拆解区污染物在土壤中的迁移行为特征和风险;归纳了用于研究土壤污染生态风险的指数法、模型法、外推法和生态毒理法和用于研究土壤污染健康风险的人体外部量化评估和人体内暴露评估等评估方法;同时探讨了这些评估方法在电子废弃物拆解区土壤污染生态健康风险研究的前沿进展。最后本文还指出了目前电子废弃物拆解区土壤污染风险评价需要改进之处,如评价方法应考虑到污染物在土壤中的存在形态、生态风险评价模型需将污染物对生态系统基本构成单元的影响纳入进去、健康风险量化评估基础数据和内暴露评估生物标志物法都需开展精细化的研究,提出了应对电子废弃物拆解引发的生态健康风险的措施,以期引起关于电子废弃物拆解场地土壤生态健康风险的深入思考。