Fate of pharmaceuticals and personal care products in wastewater treatment plants - Conception of a database and first results

We created a database in order to quantitatively assess the occurrence and removal efficiency of pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) in wastewater treatment plants (WWTPs). From 117 scientific publications, we compiled 6641 data covering 184 PPCPs. Data included the concentrations of PPCPs in WWTP influents and effluents, their removal efficiency and their loads to the aquatic environment. The first outputs of our database allowed to identify the most investigated PPCPs in WWTPs and the most persistent ones, and to obtain reliable and quantitative values on their concentrations, frequency of detection and removal efficiency in WWTPs. We were also able to compare various processes and pointed out activated sludge with nitrogen treatment and membrane bioreactor as the most efficient ones.     

Accumulation of heavy metals from contaminated soil to plants and evaluation of soil remediation by vermiculite

We evaluated the distribution of 15 metal ions, namely Al, Cd, Cu, Cr, Fe, La, Mn, Ni, Pb, Sc, Ti, V, Y, Zn and Zr, in the soil of a contaminated site in Piedmont (Italy). This area was found to be heavily contaminated with Cu, Cr and Ni. The availability of these metal ions was studied using Tessier’s sequential extraction procedure: the fraction of mobile species, which potentially is the most harmful for the environment, was much higher than that normally present in unpolluted soils. This soil was hence used to evaluate the effectiveness of treatment with vermiculite to reduce the availability of the pollutants to two plants, Lactuca sativa and Spinacia oleracea, by pot experiments. The results indicated that the addition of vermiculite significantly reduces the uptake of metal pollutants by plants, confirming the possibility of using this clay in amendment treatments of metal-contaminated soils. The effect of plant growth on metal fractionation in soils was investigated. Finally, the sum of the metal percentages extracted into the first two fractions of Tessier’s protocol was found to be suitable in predicting the phytoavailability of most of the pollutants present in the investigated soil.     

火电燃料消费过程对资源环境的影响评估

我国以化石能源为主要燃料的火电生产导致了严重的资源枯竭和环境污染问题，定量评估火电燃料消费对资源环境的影响是区域可持续发展研究的重要内容。在估算火电燃料燃烧及运输、生产过程中排放的主要大气污染物的基础上，利用成分法计算相应的生态足迹，定量评估火电燃料消费过程对资源环境的影响。结果表明：我国1 kW〖DK〗·h火电的燃料消费过程中排放的CO2、CH4、NOx、SO2、烟尘分别为107 kg、993×10-3 kg、646×10-3 kg、260×10-3 kg、202×10-2 kg；全国火电燃料消费占用的生态足迹由2000年的50 67444万hm2，增加到2007年的123 84208万hm2，年均增长1362％；CO2和NOx的生态足迹平均比重高达836％，是影响资源环境的主要因子，SO2、烟尘与CH4三者合计仅164%，对资源环境的冲击相对较小     

燃煤电厂产生和排放的PM2.5中水溶性离子特征

为了认识我国燃煤电厂一次PM2.5排放特征,并定量评估大规模开展烟气脱硫与脱硝对其影响,本研究选取了国内一个煤粉炉电厂和一个循环流化床电厂,对其产生和排放的PM2.5进行现场测试,并进行水溶性离子组分的分析.结果表明,在所测的这两个电厂中,循环流化床电厂产生的PM2.5的质量浓度高于煤粉炉电厂产生的PM2.5的质量浓度,但是这两个电厂排放的PM2.5的质量浓度相当.产生此结果的主要原因是该循环流化床电厂配备的电袋复合除尘器比煤粉炉电厂的普通电除尘器对PM2.5去除效率更高.煤粉炉电厂产生PM2.5中水溶性离子浓度低于循环流化床电厂,但是煤粉炉电厂排放PM2.5中水溶性离子浓度却远远高于循环流化床电厂,表明煤粉炉电厂排放的PM2.5受脱硫和脱硝设施的影响较大.煤粉炉烟气脱硝过程中可能形成硫酸雾,烟气中的部分硫酸雾和过剩的NH3反应生成NH4HSO4进入颗粒相,同时降低了PM2.5的p H值;而脱硫过程中脱硫液的夹带也会导致NH+4和SO2-4进入PM2.5.所以,虽然两个电厂产生的PM2.5中水溶性离子均以Ca2+和SO2-4为主,但煤粉炉排放PM2.5中的水溶性离子则以NH+4和SO2-4为主.     

燃煤电厂超低排放改造前后汞污染排放特征

针对300 MW燃煤机组,基于US EPA(美国国家环境保护局)的30 B汞监测方法,通过多点监测对比了实施低氮燃烧器改造、SCR脱硝改造、新增低温省煤器、静电除尘器高频电源改造、湿法脱硫塔脱硫提效并增加管式除雾、新增湿式静电除尘器技术路线开展的超低排放改造前后汞排放及分布特征.研究表明:超低排放改造前,神华煤w(Hg)为49 μg/kg,烟囱入口ρ(Hg)测量值为1.87 μg/m3;煤燃烧及经过污染物控制单元后,有35.0%的汞存在于灰中,有29.5%的汞存在于石膏中,有35.4%的汞从烟囱排出.超低排放改造后,神华煤中w(Hg)为30 μg/kg,烟囱入口ρ(Hg)测量值为0.46 μg/m3;脱硫进水及湿式除尘器进水对汞平衡几乎没有影响,煤燃烧及经过污染物控制单元后,有36.1%的汞存在于灰中,有55.2%的汞存在于石膏中,有8.7%的汞从烟囱排出.超低排放改造后,污染物控制设备的烟气综合脱汞效率提高了1.5倍左右,表明超低排放脱硝增强了对汞的催化氧化,而脱硫增强了对二价汞的吸收结果.湿式电除尘器对脱汞没有明显效果.      

75t/h燃煤锅炉汞迁移转化规律研究

通过对2台75 t/h循环流化床锅炉烟气中汞排放浓度、燃煤和其他固体副产物中的汞含量进行测试,分析了燃煤大气汞的排放因子,并建立了燃煤汞的质量平衡。结果表明:燃煤锅炉中,大部分汞主要存在于烟气和脱硫副产物中,燃烧后进入炉渣、飞灰中的汞含量较少,低于5%。燃煤汞排放去向与脱硫除尘控制技术有关,不同控制技术协同除汞的效果差异较大,而单质汞是燃煤锅炉汞污染防治的重点和难点。     

京津冀区域燃煤发电行业大气污染物排放时空变化特征研究

为了科学评估京津冀区域燃煤发电行业特别排放限值和超低排放相关要求实施后的大气污染物减排效果,以行业调查数据为基础,建立了2013年和2015年京津冀区域燃煤发电行业大气污染物排放清单,分析了装机容量与SO_2、NO_x和烟尘排放量的时空耦合关系,讨论了国家相关政策和标准的实施效果。结果显示:区域内2015年燃煤机组装机容量与2013年相比略有下降,SO_2、NO_x和烟尘排放量分别下降75.95%、83.09%和71.20%,减排效果明显。2015年100 MW以下等级机组3种污染物排放总量位居各机组首位,建议通过多种合理方式压减小型燃煤发电机组数量和排放浓度。     

基于ES-VSP分布的交通状态对公交车动态排放的影响

为评估不同交通状态下公交车运行特征和排放水平的差异,现场采集广州市B9、226线路公交车的逐秒GPS数据,以ES-VSP（发动机负荷-机动车比功率）分布表征畅通、轻度拥堵和中度拥堵下的公交车运行特征,结合IVE（international vehicle emission）模型求得公交车平均排放因子并分析其差异.结果表明:①所测公交车的发动机低负荷区中bin11（-1.6 < ES ≤ 3.1,-2.9 kW/t ≤ VSP < 1.2 kW/t）频率范围为50.55%~83.39%,中度拥堵时bin 11频率是畅通时的1.1~1.3倍;② 3种交通状态下公交车的CO、VOC（运行产生的挥发性有机物）、VOC_evap（蒸发产生的挥发性有机物）、NO_x（氮氧化物）和PM（颗粒物）平均排放因子范围分别为7.63~11.40、0.26~0.46、0.68~1.56、0.32~0.51和0.72×10-2~1.28×10-2 g/km;③同种交通状态下,主干路公交车专用道和BRT车道的公交车的大部分污染物平均排放因子低于次干路混行车道、主干路混行车道,中度拥堵时主干路BRT车道的CO、VOC、VOC_evap、NO_x和PM平均排放因子相对其他道路最低,分别为7.66、0.27、0.87、0.32和0.75×10-2 g/km;④次干路混行车道、主干路混行车道的公交车污染物平均排放因子随交通状态愈加拥堵而增大,但畅通时主干路BRT车道的公交车行驶速度、加速度较高,导致CO平均排放因子较高,对应3种交通状态其比例为1.0:0.9:0.8.研究显示,交通状态对公交车运行和排放具有显著影响.      

北京市燃煤源排放控制措施的污染物减排效益评估

为分析北京市燃煤源排放控制措施的污染物减排效益,基于MEIC（中国多尺度排放清单模型）,采用情景分析法,评估了北京市电厂能源清洁化与末端治理、燃煤锅炉改造和城区平房区居民采暖改造等措施的污染物减排效益.结果表明,相对于无控情景,2013年北京市电厂能源清洁化与末端治理减少PM_2.5、PM₁₀、SO₂和NO_x排放量为1.28×104、2.10×104、5.13×104和4.98×104 t,分别占无控情景的85%、86%、87%、74%;北京市燃煤锅炉改造减少PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO_x排放量为1.09×104、2.68×104、11.64×104和5.81×104 t,分别占无煤改气情景的83%、89%、83%、83%;北京市老旧平房区的居民采暖改造减少PM_2.5、PM₁₀、SO₂和NO_x排放量分别为630、870、2 070和790 t,均占无煤改电情景的8%.研究显示,北京市从1998年开始采取的各种减排措施有效地减少了污染物的排放,对北京市空气质量改善具有重要意义.      

模型模拟土壤性质和植被种类对再生水灌溉水盐运移的影响

为推动再生水安全灌溉,本研究运用ENVIRO-GRO模型模拟了不同土壤性质、植被条件下土壤盐分的分布规律及累积趋势,探讨了土壤性质和植被种类对再生水灌溉水盐运移的影响.研究发现,不同土壤初始含盐量下,经多年重复模拟后最终达到统一的平衡状态;而不同土壤质地下,随着灌溉年份的增加,壤土、黏壤土中的土壤ECe年均值逐渐增加直到平衡,砂壤土中的土壤ECe年均值逐渐减少直到平衡,平衡时土层中的ECe值砂壤土〈壤土〈黏壤土.3种植被下,大叶黄杨、油松的土壤ECe值增加量小于早熟禾;土壤盐分在土层中的空间、时间分布也均有所不同.此外,不同模拟情景下,土壤盐分累积都不会影响植被的生长（黏壤土除外）,但均出现轻度盐渍化（砂壤土除外）.