Effect of ozone pre-treatment on sludge production of aerobic digestion processes

The effect of ozone in a chemical sludge disintegration process was evaluated. Sludge solution chemical oxygen demand (COD), total suspended solids (TSS) and settling were investigated in single and sequential processes. A significant influence of ozone dose on sludge disintegration was observed: ozone was utilised to degrade the soluble organic matter and to destroy cell surfaces and release the cell liquids. For a single ozonation step, we found an optimum ozone dose in the range of 0.008–0.013 g O₃/g TSS to give the best COD and TSS removal efficiency. Disintegrated sludge was treated in a sequential process consisting of consecutive ozonation and bio-aeration (i.e. O₃ + biological treatment). The tendency was dependent on accumulated ozone, treatment time and operational conditions. An accumulated ozone dose of 0.055 g O₃/g TSS in two separate ozonation processes followed by biological treatments led to COD and TSS removal efficiency of 53 and 46.6%, respectively. The removal efficiency was improved by increasing aerobic treatment time and/or by mixing ozonated sludge with non-ozonated sludge. The settling ability of sludge was found to be fast at very low specific ozone doses. An observed tendency was the effect of ozone on cell disintegration and protein liberation. The use of sequential processes improved the settling tendency of sludge.     

东莞工业集中区夏季臭氧污染与非污染期间VOCs组分特征及其来源

为探讨东莞典型工业区夏季大气挥发性有机物（VOCs）污染特征及来源,于2020年夏季在厚街镇对大气环境中56种VOCs开展了在线观测,并同步收集了臭氧（O₃）、氮氧化物（NO_x）和一氧化碳（CO）等气体污染物浓度和气象因子等资料,在此基础上分析了VOCs总体积分数和主要物种体积分数特征,进一步估算了主要VOCs物种对臭氧生成潜势的贡献和不同臭氧浓度下VOCs的主要污染源贡献率.结果表明,观测期间56种VOCs的体积分数平均值为53.1×10^-9,其中φ（芳香烃）、φ（烷烃）、φ（烯烃）和φ（炔烃）分别为24.7×10^-9、23.7×10^-9、3.9×10^-9和0.7×10^-9.与非臭氧污染期间相比,臭氧污染期间φ（芳香烃）、φ（烷烃）、φ（烯烃）和φ（炔烃）分别上升约10%、43%、38%和98%.无论是臭氧污染还是非臭氧污染期间,芳香烃对臭氧生成潜势的贡献率均最大,其次为烷烃、烯烃和炔烃.整个夏季观测期间,溶剂源、液化石油气泄漏、化石燃料燃烧源和油气挥发源对VOCs的贡献率分别为60%±20%、16%±11%、15%±11%和9%±6%;臭氧污染期间,溶剂源的贡献率下降到44%,而液化石油气泄漏和油气挥发源的贡献率分别上升到21%和16%.     

新污染物共排放对生态环境监测和管理的挑战

从跨学科研究的角度,以氟化工行业为例,探讨了全氟和多氟烷基物质（PFAS）和臭氧层消耗物质（ODS）两大类新污染物的共排放问题.从生产过程上解析两类物质的共生产机制,构建其内在联系;在排放途径上分析其差异性及交叉过程,剖析在样品采集、前处理和仪器分析方面所需的技术手段和挑战.在生态环境效应方面综合评估了两类污染物在不同介质中产生的生态和人群健康风险、臭氧层破坏和全球暖化效应.进一步拓展利益相关方分析、生命周期分析和质量平衡分析的视角,为新污染物共排放的研究和管理提供建议.     

臭氧前驱体物监测用氮气中多组分VOCs气体标准物质的研制

介绍了瓶装1μmol/mol臭氧前驱体物监测用氮气中57组分挥发性有机物(VOCs)气体标准物质的研制过程,该气体标准物质严格按照《气体分析 校准用混合气体的制备 第1部分:称量法制备一级混合气体》(GB/T 5274.1-2018)所规定的配制气体标准物质的方法采用称量法制备。建立了GC-MS联用结合选择离子扫描(SIM)的分析方法,研究了目标化合物在气瓶中的均匀性和稳定性。57种目标化合物完全满足美国环保署光化学评估监测站(PAMS)关于臭氧前驱体物VOCs在线监测的技术要求。将气体标准物质分别送至中国环境监测总站和英国国家物理实验室(NPL)进行比对分析,结果良好,表明研制的气体标准物质具有较好的压力均匀性和稳定性,符合使用要求。相对扩展不确定度为5%(k=2),使用有效期为1年,取得国家二级标准物质证书,证书编号为GBW(E)083966。     

三亚市臭氧污染特征、输送路径及潜在源区分析

基于2015-2019年三亚市空气质量自动监测数据和气象观测资料,结合后向轨迹聚类与潜在源区分析等方法,分析了三亚市O₃污染特征。结果表明:2015-2019年三亚市O₃浓度总体优良,优良天数比例为97.9%(标准状态),超标天均为轻度污染,多发生在秋冬季。O₃浓度与平均相对湿度、气温和降水量呈负相关关系,与平均风速呈正相关关系,同时与风向密切相关。6-8月气温较高,主导风向为偏南风,O₃及其前体物以本地排放为主,O₃浓度较低;秋冬季盛行东北风,易受到来自内陆的污染传输影响,O₃浓度相对较高。当日最高气温为20~30℃、日均相对湿度为65%~85%、日均风速为3~8 m/s、主导风向为东北风时,三亚市发生O₃超标的概率较高。台风外围和冷高压南下是导致三亚市O₃超标的2种典型天气形势。经聚类分析得到,2019年2个污染过程气团输送路径均来自东北方向,潜在源区分析WPSCF与WCWT的高值区一致性较好,均表明珠三角地区是三亚市重要的O₃污染潜在源区,需要加强与珠三角地区O₃污染的联防联控。     

地下停车场VOCs污染特征与健康风险评价

机动车尾气和蒸发排放的VOCs在地下停车场的半密闭环境中不断积累,威胁居民健康.为探究停车场内挥发性有机物（VOCs）浓度水平和变化特征与车队活动水平之间的关系,阐明其对居民健康的影响,选取天津市某居民小区地下停车场,开展了为期9d的VOCs样品采集,利用臭氧生成潜势（OFPs）,·OH反应速率（L_·OH）和二次有机气溶胶生成潜势（SOAPs）综合评价停车场内VOCs大气反应活性,对人体健康风险进行评价.结果表明：①停车场内VOCs浓度和组分变化主要受车队活动影响,工作日和周末的浓度峰值均与进场和出场车流峰值同步出现,即早晚高峰时段,工作日和周末早高峰浓度分别为（463.76±148.42）μg·m^-3和（391.47±135.37）μg·m^-3,晚高峰为（334.29±176.57）μg·m^-3和（416.20±134.64）μg·m^-3.停车场夜间几乎没有车辆活动,但夜间ρ（VOCs）［工作日（320.33±115.57）μg·m^-3;周末（364.77±155.32）μg·m^-3］仍高于午间［工作日（255.76±103.65）μg·m^-3;周末（350.91±108.73）μg·m^-3］,且夜间时段烯炔烃质量分数明显高于其他时段,这是由于夜间车辆静置时发生昼间排放产生较多的烯烃.②烯炔烃和芳香烃对OFPs和L_·OH贡献率最大（84.10%~88.04%）,芳香烃对各时间段的SOAPs贡献率最大（98.03%~98.99%）,说明芳香烃和烯炔烃的大气反应活性强且广泛存在于机动车源,是提高排放标准、升级油品时需首要考虑降低的关键组分.③健康风险评价结果表明,停车场内VOCs非致癌风险危险指数（HI）：0.19~0.55,暂无健康风险.而各时间段致癌风险均超过阈值（1×10^-6）1.56~3.11倍,停车场作为居民每天必经场所,应开启机械通风措施保证其中空气流通性.     

郑州市夏季大气VOCs污染特征及来源解析

采用GC5000在线气相色谱仪,于2019年和2020年夏季6~8月分别对郑州市城区中大气环境挥发性有机化合物（VOCs）进行监测,探究了VOCs的污染特征,并重点利用比值分析,PMF受体模型和条件概率函数（CPF）模型对比研究了其来源贡献.结果表明,2019年和2020年夏季ρ（VOCs）平均值分别为65.7 μg·m^-3和71.0μg·m^-3.2019年烷烃占比逐月变化幅度不大,占比在55%左右,芳香烃整体呈上升趋势,烯烃呈下降趋势;前10物种占总VOCs的65.5%,主要物种依次为异戊烷、乙烷、丙烷、甲苯、正丁烷和间/对-二甲苯等.2020年烷烃和烯烃占比呈逐月升高趋势,芳香烃呈逐月降低趋势;前10物种占总VOCs的71.1%,主要物种依次为乙烷、乙烯、丙烷、异戊烷、正丁烷、甲苯和间/对-二甲苯等.2019年夏季OFP平均值为224.9 μg·m^-3,其中芳香烃对OFP贡献率逐月升高,烯烃逐月降低;对OFP贡献的物种主要为间/对-二甲苯、异戊二烯、反式-2-丁烯、甲苯和乙烯等.2020年夏季OFP平均值为243.6 μg·m^-3,其中芳香烃对OFP贡献逐月降低,烯烃逐月升高;对OFP贡献的物种主要为乙烯、间/对-二甲苯、异戊二烯、甲苯和间-乙基甲苯等.PMF和CPF模型解析表明,2019年对VOCs贡献较大的是溶剂使用源和油气挥发源,贡献率分别为36.7%和25.1%,其对OFP贡献也较大,分别为39.9%和23.3%,需重点关注西南部区域.2020年对VOCs贡献较大的仍为溶剂使用源和油气挥发源,贡献率分别为24.9%和22.5%;对OFP贡献较大的为溶剂使用源和机动车尾气排放源,贡献率分别为33.6%和22.9%,需重点关注北部和南部区域.因此,今后应重点关注溶剂使用、机动车尾气排放和油气挥发源的排放,尤其监测点位的西南部、北部和东南部区域污染源.     

海南省背景区域臭氧及其前体物污染特征

基于2019年五指山背景点、海口市和三亚市的环境空气自动监测数据和气象观测资料,分析了海南省背景区域和重点城市O₃及其前体物NO₂污染特征;结合挥发性有机物（VOCs）在线监测数据,分析了五指山背景点VOCs的时间变化规律、O₃浓度高值月份O₃及其前体物VOCs和NO_x的污染特征以及VOCs的臭氧生成潜势（OFP）.结果表明,O₃是影响五指山背景点空气质量的关键污染物,五指山背景点O₃日最大8 h浓度平均值与海口市和三亚市显著相关.背景点NO₂月均浓度水平显著低于城市点,然而背景点和城市点O₃月均浓度水平和变化趋势高度一致.背景点O₃变化与风向密切相关,春夏季偏南风频率较高,O₃浓度相对较低;秋冬季以东北风为主,易受内陆污染输送影响,O₃浓度较高.五指山背景点春夏季VOCs体积分数低于秋冬季,但对应的OFP高于秋冬季;其中异戊二烯夏季体积分数显著高于秋冬季,且其夏季体积分数占总挥发性有机物的比例最高,对应的OFP贡献率可达70%以上,O₃则表现出秋冬季显著高于夏季的特征.11月O₃高浓度时段乙炔和芳香烃的体积分数较清洁日出现较大上升,同时其对应的OFP显著上升.VOCs优势物种和OFP主要贡献物种的分析结果表明,O₃高浓度时段机动车尾气和油气挥发排放源对五指山背景点VOCs的化学组成和OFP有重要贡献.     

明亮发光杆菌培养的响应面优化及其对常见金属离子的毒性评价研究

随着人们对金属毒性认识的不断深入,对生物毒性检测方法的灵敏度提出了更高的要求.以发光度为响应值,通过响应面法对传统的明亮发光杆菌（Photobacterium phosphoreum）培养基中主要组分的浓度进行了优化,得到了最佳培养基组成：氯化钠（25.00 g·L^-1）、胰蛋白胨（4.010 g·L^-1）、酵母浸出液（1.200 g·L^-1）、甘油（2.475 g·L^-1）,在此条件下培养14 h后,发光细菌的发光度达到1.7×10⁹ RLU,比优化前增加了1倍, 菌浓度达到0.85,较优化前增加了5%.在优化培养基组分浓度的基础上,对其他条件（接种量、pH值、温度）进行了单因素发光度影响分析,发现在接种量1% （初始种子液OD₅₉₅为0.003）,测定环境22~25 ℃,样品pH值为6~8的条件下,利用优化培养基进行急性毒性测定基本不会影响发光度.随后,基于优化后的培养条件对常见金属离子的急性毒性进行了评价,结果表明：除Fe²⁺、Zn²⁺、K⁺外,优化条件培养的明亮发光杆菌对其余金属离子的灵敏度都有所提高,其中对Cr⁶⁺毒性的灵敏度提高最大,其检出限从1.0 mg·L^-1 提高到0.15 mg·L^-1,IC₅₀下降了47.13% （由7.818 mg·L^-1下降到4.133 mg·L^-1）,能更好地满足不同行业对Cr⁶⁺检出限的要求.本实验提出了一种通过优化培养基来提高金属离子毒性测定灵敏度的方法.     

广州地区秋季PM2.5和臭氧复合污染的观测研究

利用2019年9—10月广州市海珠湖大气成分观测站地表的气象要素和空气质量参数及垂直的颗粒物激光雷达观测资料,探讨不同PM_2.5-O₃污染类型对应的气象要素及大气污染物日变化特征、边界层内气溶胶分布特征,并对发生高PM_2.5-高O₃的成因进行分析.观测期间共出现25 d低PM_2.5-低O₃日（清洁日）、12 d低PM_2.5-高O₃日（污染日Ⅰ）和20 d高PM_2.5-高O₃日（污染日Ⅱ）.对气象要素和污染物特征的分析表明,污染日Ⅱ在11:00—16:00的平均气温均超过30℃,相对湿度均低于60%,日均风速和最大J（NO₂）分别为0.88 m·s^-1和0.007 s^-1.污染日Ⅱ与清洁日相比,其对应的气象要素表现为显著的高温低湿特征;与单一的O₃污染日相比则表现为略低的光化辐射和较低...