多环芳烃在污泥与菜籽饼堆肥中的降解规律

研究了城市污泥和菜籽饼堆肥体系中16种多环芳烃(PAHs)在94 d内的降解演化过程.堆肥体系开始时16种PAHs的总浓度为1.792 mg·kg~(-1),堆肥结束后其总浓度为0.153 mg·kg~(-1).其总降解率为91.5% (p<0.05).堆肥过程中,堆体腐殖酸呈现先上升后下降,最后又稳步上升的趋势;与此同时,PAHs则呈现先下降后上升,最后又明显下降的趋势(第31～61 d).PAHs的微生物降解主要发生在堆肥的第16～31 d,但是苯环数≤3的PAHs降解过程与苯环数≥4的PAHs在堆肥第31～47 d存在差异:苯环数≤3的PAHs(除了菲)存在着一个持续的降解过程,但是苯环数≥4的PAHs和菲在堆肥第31～46 d表现出浓度的上升.这表明苯环数≥4的PAHs和菲存在强吸附作用,它们紧密的吸附使得微生物不易进行生物降解.PAHs化合物降解率与其相对分子质量之间存在正相关的关系,即相对分子质量越大的化合物其降解率越高,苯并(b)荧蒽例外.     

城市有机垃圾蚯蚓堆肥处理的实验研究

采用蚯蚓堆肥处理4种不同有机废物,通过分析样品的温度、有机分含量、pH值以及实验前后样品的质量等参数的变化,比较蚯蚓堆肥处理不同有机垃圾的效果。实验结果表明:1.在合理条件下,蚯蚓堆肥可以直接处理生活有机垃圾和污泥(包括其堆肥后产物);2.在同样的实验条件下,蚯蚓堆肥处理生活有机垃圾和污泥及其堆肥后产物过程中,其处理城市生活有机垃圾的效果最好,减量化和物降解率分别为69.8%和75%。     

青岛市城郊蔬菜中多环芳烃污染特征和健康风险评估

2016年5月在青岛市城郊的蔬菜基地采集表层土壤和蔬菜的可食部位,采用高效液相色谱紫外/荧光检测器串联方法对美国环保署优先控制的16种多环芳烃(PAHs)进行检测,分析了土壤和蔬菜中PAHs的含量、组成及两者含量间的关系,并评价了蔬菜中PAHs的健康风险.结果表明,土壤中16种PAHs的总含量(∑16PAH)范围为277.0~1548.1μg·kg~(-1),主要呈现PAHs轻、中度污染.蔬菜中∑16PAH的平均含量为222.6μg·kg~(-1),叶菜类、瓜果类和根茎类蔬菜中∑16PAH含量没有显著性差异.3类蔬菜中PAHs的组成均是以3环PAHs为主,比例达到51.4%~56.2%,但根茎类蔬菜中致癌PAHs所占比例高于叶菜类和瓜果类.叶菜类蔬菜中PAHs含量与土壤中PAHs含量具有显著的正相关关系(r=0.434,p0.05).蔬菜中PAHs的毒性主要来自于7种致癌PAHs,成年人通过摄食蔬菜产生的日平均PAHs暴露量高于其他人群,青岛市城郊部分品种蔬菜中的PAHs对人群存在潜在的致癌风险.     

上海工业区玻璃表面多环芳烃分布特征与溯源

利用GC-MS对上海工业区玻璃表面16种优控多环芳烃(PAHs)进行了定量分析.结果表明,宝山工业区、吴泾化工区和金山化工区玻璃表面PAHs平均含量分别为10.66,16.48,31.94mg/m2,工业区附近对照点PAHs平均含量分别为2.7,8.86,4.18mg/m2.各采样点玻璃表面不同环数PAHs分布特征相似,以3环和4环PAHs为主,平均含量分别占∑16PAHs的25%和47%;其次为5环和6环PAHs,分别占∑16PAHs的14%和9%,最低为2环PAHs,仅占5%.单体PAH以Phe、Fluo、Py和Chry为主.源解析表明,玻璃表面PAHs主要来源于煤和焦炭燃烧,部分来源于石油燃烧.质量标准化毒性当量浓度范围在0.07~3.23mg/g之间,对毒性当量贡献最大的单体PAH分别是BaP,BbF,BkF,DahA.     

上海工业区玻璃表面多环芳烃分布特征与溯源

利用GC-MS对上海工业区玻璃表面16种优控多环芳烃(PAHs)进行了定量分析.结果表明,宝山工业区、吴泾化工区和金山化工区玻璃表面PAHs平均含量分别为10.66,16.48,31.94μ/m2,工业区附近对照点PAHs平均含量分别为2.7,8.86,4.18μ/m2.各采样点玻璃表面不同环数PAHs分布特征相似,以3环和4环PAHs为主,平均含量分别占∑16PAHs的25%和47%;其次为5环和6环PAHs,分别占∑16PAHs的14%和9%,最低为2环PAHs,仅占5%.单体PAH以Phe、Fluo、Py和Chry为主.源解析表明,玻璃表面PAHs主要来源于煤和焦炭燃烧,部分来源于石油燃烧.质量标准化毒性当量浓度范围在0.07~3.23μ/g之间,对毒性当量贡献最大的单体PAH分别是BaP,BbF,BkF,DahA.     

黄河三角洲石油开采区盐渍化农田土壤多环芳烃的分布特征与源解析

采集黄河三角洲石油开采区滨州市89个土壤样品(其中:83个农田土壤样品,6个石油开采区土壤样品),采用气相色谱-质谱仪(GC-MS)分析土壤中的16种EPA优控的多环芳烃(PAHs)组成与含量,运用主成分分析(PCA)和正定矩阵因子法(PMF)模型判断农田土壤中多环芳烃的来源.结果表明,农田土壤中16种PAHs总含量(以干重计)范围31. 5～1 399. 4μg·kg~(-1),其平均值为149. 8μg·kg~(-1). PAHs组成特征表明,该地区农田土壤中主要以4～6环多环芳烃为主,单体PAH间大多呈显著相关(P 0. 01),表明采样区某些单体PAH的污染来源具有一定的相似性.两种源解析方法对多环芳烃的来源判定有相似的结果,农田土壤中PAHs主要来源于燃煤、生物质燃烧、化石燃料燃烧以及柴油燃烧; 4类源的贡献率依次是汽油燃烧(24. 05%)、柴油燃烧(6. 17%)、低温热解过程(60. 67%)与煤燃烧(9. 11%).     

深度脱水污泥好氧堆肥中多环芳烃的含量与风险削减研究

多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons, PAHs)是影响污泥安全资源化的重要因素.以无机药剂调理的深度脱水污泥有利于污泥的好氧堆肥处置,但对于该处置过程中深度脱水污泥PAHs的降解和风险削减尚缺乏认识.主要以复合铝镁盐调理的深度脱水污泥为对象,分析不同好氧堆肥条件下污泥中PAHs的含量、来源和风险,以明确好氧堆肥工艺过程对风险有机物的削减效果及潜在影响因素.通过气相色谱-质谱仪、特征比值法和风险熵法分析污泥中美国EPA优先控制的16种PAHs的含量、来源和风险,重点考察了深度脱水污泥在好氧堆肥前后PAHs含量和风险变化.结果表明：(1)16种PAHs在6组污泥中均有检出,其总量范围为777.78～1 878.38 ng/g,组成以中高环芳烃为主,主要来源为石油污染和燃烧的混合源.(2)堆肥28 d后6组污泥中PAHs的去除率分别为37.66%、54.29%、12.38%、15.40%、56.78%和34.25%,表明添加颗粒大的返混料或辅料更有利于PAHs的降解.(3)污泥中的PAHs整体处于中低风险,好氧堆肥后除组1的苯并[a]芘和组2的芴由低风...     

山东省农田土壤多环芳烃的污染特征及源解析

2015年7月采集山东省农田表层土壤,采用高效液相色谱紫外/荧光检测器串联方法对美国环保署优先控制的16种多环芳烃（PAHs）进行检测,分析了其含量和组成特点,比较了种植粮食作物的大田土壤和蔬菜大棚土壤、点源污染和非点源污染大田土壤中PAHs的差异,采用比值法和正定矩阵因子模型对PAHs来源进行解析,并评价了其风险.结果表明,16种PAHs总含量（∑16PAHs）范围为111.5~2744.1 ng·g^-1,均值为556.3 ng·g^-1,与国内其他地区的农田土壤污染水平相比处于中等水平.组成上,苊、芴、荧蒽的比例较高,而茚并（1,2,3-cd）芘的比例较低.点源污染大田土壤中∑16PAHs含量和7种致癌PAHs的比例均显著高于非点源污染大田;蔬菜大棚土壤与附近的大田土壤相比,∑16PAHs含量没有显著差异,且均是3~4环PAHs比例较高.山东省农田土壤中的PAHs主要来自于燃烧源,其中燃煤和生物质燃烧占42.7%,交通产生的石油燃烧占19.3%,此外炼焦排放占22.8%,石油污染占15.2%.风险评估表明,山东省非点源污染大田土壤和蔬菜大棚土壤中总毒性当量含量均未超过加拿大土壤环境质量标准,但部分点源污染大田土壤超标,具有潜在的风险.     

污泥好氧堆肥对PAHs的处理效果和抗生素及抗性基因消解效果

为探讨污泥共堆肥对PAHs的处理效果以及堆肥过程中抗生素及抗性基因的变化情况,试验设置添加辅料木屑、蘑菇渣、微生物发酵菌和酸化生物质炭进行好氧共堆肥处理.结果表明:污泥堆肥对PAHs的去除率基本都在50%以上,特别是芴、菲和蒽的去除率超过了80%.∑₁₆PAHs(16种PAHs总量)的去除率达到78.7%,∑PAHs-cancer(具有致癌活性的4~6环PAHs总量)去除率达到74.1%,∑PAHs-ppc(被我国列入环境“优先污染物”的PAHs总量)去除率达到68.6%.136种抗性基因在堆肥过程中出现了不同程度的消减,其中,BL2a_1(青霉素)、catB5(氯霉素)和tetPA(四环素)等11种抗性基因在堆肥过程中完全消减,消减率达到100%,BL1_asba(头孢霉菌素)、EreA(红霉素)、QnrB(氟喹诺酮)和cmL_e8(氯霉素)等19种抗性基因在堆肥过程中消减率均超过85%,堆肥过程能有效消减该类抗性基因.研究显示,抗生素及其降解产物影响了微生物群落属水平,分枝杆菌属和鞘氨醇杆菌属变化明显,污泥堆肥产品施用过程中抗性基因出现水平迁移,不宜直接农业施用.      

多环芳烃类污染土壤强化生物修复技术研究及应用

针对多环芳烃类(PAHs)污染土壤,采用富集培养的方法分离筛选得到高效PAHs降解菌,并作为外源添加至高效复合微生物降解菌剂中运行过程中控制土壤含水率、微生物菌剂、营养物质的投加比例以及人工翻抛频率,开展强化生物修复试验。土壤中PAHs的降解主要出现在前3个月,之后进入生物降解拖尾阶段,土壤中各PAHs的浓度下降缓慢。其中,堆体土壤中低环PAHs、中环PAHs和高环PAHs的最高去除率分别为66.50%、71.78%和56.99%,16种PAHs的平均去除率为64.06%。分别从生物可利用性、微生物激活营养剂、提高供氧效率和微生物菌剂4个因素进行强化生物修复研究。运行结果显示:高密度投加PAHs高效降解菌,并提供适量的营养物质,同时添加生物表面活性剂进行强化,最终污染土壤中总PAHs降解率可以达到85.07%,且16种PAHs均得到显著降解。     

粪便混合堆肥在垃圾处理中的应用

通过粪便与生活垃圾混合堆肥的试验,探讨了粪便对垃圾堆肥过程的影响,试验结果表明,粪便混合堆肥可大大提高有机物降解速率和堆肥效率,垃圾腐熟时间可缩短16～20d。     

接种白腐真菌堆肥处理含Pb垃圾

选取未污染土壤、家庭厨余、稻草、麸皮加入Pb(NO3)2溶液配成模拟含高浓度Pb垃圾,采用接种白腐菌堆制处理和不接菌堆制处理2种方法分别进行室内模拟堆制.通过监测理化因子(pH、挥发性固体、水溶性有机碳/有机氮、木质素、粗纤维)与生化因子(呼吸量、微生物生物量碳)以及生物毒性分析因子(种子发芽指数、重金属含量)随时间的变化,系统地研究了重金属对垃圾堆肥过程的影响和白腐菌堆肥处理重金属污染垃圾的可行性.结果表明,接种白腐菌处理Pb污染垃圾的堆肥过程能顺利进行,较好地减弱了Pb的迁移性从而降低其生物有效性,降低了堆肥潜在的重金属危害性.此堆肥工艺下,堆肥成品pH为7.9,水溶性C/N达4.01,挥发性固体含量降至36.1%,木质素余量22.4 g,粗纤维余量30.1 g;且堆肥中Pb主要以残留态存在,约为63.38%,水溶交换态Pb含量则降至0%,种子发芽指数高达121%.     

污泥堆腐过程中多环芳烃(PAHs)的降解

结合有机废弃物资源化利用的特点,进行了污泥与绿化植物废弃物堆肥实验,以探讨其中多环芳烃的降解状况,为其更好的资源化利用提供坚实的证据.研究表明,污泥与绿化植物废弃物物堆肥腐熟时,16种优控多环芳烃的总量由原来的6.225 mg/kg降到了3.202mg/kg,降解率达到了48.57%,并且堆肥后满足了欧洲联盟规定的多环...     

城市社区生活垃圾减量化的集成技术研究

针对我国城市社区垃圾管理中分类收集程度不足、厨余垃圾高水分含量的问题,研究了社区人工分类混合垃圾、厨余垃圾简易机械压缩、压缩后厨余垃圾和渗滤液的资源化利用相结合的集成技术模式.研究表明,生活垃圾的人工分拣效率为36.8kg/h,随分拣熟练程度提高而增加.社区分拣出的厨余垃圾有机质含量高达44.693%,营养元素N、P、K的含量分别为2.586%、0.649%和1.274%,C/N为17.427,而重金属含量仅为从混合垃圾集中分选出的可堆肥原料的0.07～0.82倍.厨余垃圾压缩脱水后含水率仍高达78.7%,影响后续堆肥效果.采用生物稳定和稀释的渗滤液浇灌凤仙花具有一定的肥效,植株干重是清水浇灌的1.46～2.94倍.基于社区人工分拣的集成技术模式可减排垃圾产生量的52.6%.     

基于文献计量学的2001—2020堆肥臭气研究进展

堆肥是有机固废资源化利用的重要方式,而堆肥过程中产生的组分复杂的恶臭气体,限制了该技术的发展与推广应用。为了解堆肥臭气控制领域的研究趋势与重点,通过CiteSpace软件对CNKI和Web of ScienceTM核心合集数据库中2001—2020年共20年关于堆肥臭气研究的文献进行可视化分析。结果表明:近20年以来,堆肥臭气控制领域的发文量呈增长势态。核心研究团队为中国农业大学李国学团队。研究热点主要关注畜禽粪便、污泥、厨余等富含蛋白质或碳水化合物等易产生臭气的堆肥物料,氨气和挥发性有机物等臭气种类,添加外源调理剂、生物作用等除臭手段。食物垃圾堆肥产生的臭气治理,微生物作用下的臭气减排作用机理,以及臭气、重金属与抗生素抗性基因等多种性质污染物间的协同控制可作为未来的研究前沿。综上,堆肥臭气研究领域正处于活跃的发展状态,未来的研究视角也将更为多样化。     

耐热复合菌系强化全程高温堆肥快速处理餐厨垃圾

为进一步提升全程高温堆肥效率,经筛选和高温驯化,获得高有机质降解效率的耐热复合菌系（TMC）,设置全程高温接种TMC堆肥组（T1）、全程高温堆肥组（T2）和常温堆肥组（T3）,通过理化指标、粗脂肪和粗蛋白含量、GI等指标的检测和优势细菌演替规律分析,以揭示TMC对全程高温堆肥工艺的影响。结果显示:堆肥结束后有机质含量、C/N、粗脂肪和蛋白含量降幅顺序均为T1>T2>T3（P<0.05）,且两两处理之间均具有显著性差异,证明TMC可缩短全程高温堆肥进程。堆肥第14天,T1、T2处理的GI值分别为110%和99%,T3处理仅为80%,表明全程高温堆肥可加速植物毒性物质降解,显著提高堆肥品质,而TMC接种可进一步促进堆肥无害化。PCR-DGGE结果表明:T1、T2处理均显著提高了耐热细菌和耐热木质纤维素降解菌多样性,且并未降低嗜中温木质纤维素降解菌多样性;2类降解菌协同配合实现木质纤维素的更快降解,有利于缩短堆肥进程。综上所述,TMC接种可显著提高全程高温堆肥效率、提升堆肥品质。     

不同碳源农林废弃物与厨余垃圾协同堆肥对腐熟度和臭气排放的影响

针对北京市生活垃圾分类后厨余垃圾含水率高,在堆肥过程中存在酸化严重、升温慢、渗滤液产率高、产品品质差和臭气排放严重等问题,研究了玉米秸秆、园林剪枝和西瓜秧作为外加碳源对厨余垃圾堆肥腐熟度和臭气排放的影响,其中3种辅料添加比例均为15%,采用机械强制连续通风,通风速率为0.5 L/（kg DM·min）。堆肥周期为16 d,每4 d翻堆1次。结果表明:纯厨余垃圾单独堆肥酸化严重,未升温,添加辅料高温期（>55℃）持续时间超过10 d。碳源辅料影响有机质降解难易程度,西瓜秧添加在堆肥前期升温迅速,园林剪枝在堆肥中期温度较高,玉米秸秆在堆肥中后期温度较高。添加玉米秸秆、园林剪枝和西瓜秧可分别减少95%、39%和17%的渗滤液生成。秸秆和西瓜秧处理的种子发芽率指数（GI）第12天达到100%,比园林剪枝缩短4 d。与西瓜秧相比,添加秸秆减少了66.6%硫化氢（H₂S）和86.3%甲硫醚（Me₂S）排放,园林剪枝减少了82.3% Me₂S排放。影响厨余垃圾堆肥腐熟度和臭气排放的主要理化因素为pH和温度。     

废弃鲜烟叶田间就地堆肥促生长机制研究

烟草种植过程中产生的废弃鲜烟叶同时含有有机质、钾及病原菌,田间就地堆肥可以低成本实现其无害化处理与资源化利用. 为明确废弃鲜烟叶堆肥产品中溶解性腐殖质的含量与功能,研发出废弃鲜烟叶野外强化堆肥模式进行高效返田,开展了废弃烟叶田间直接就地堆肥、废弃烟叶接种有机肥堆肥、废弃烟叶接种土壤堆肥以及废弃烟叶接种土壤和复合肥堆肥,将4种堆肥模式下获得的产品用于烟草盆栽试验,研究了其在添加与不添加化肥复合肥下对土壤肥力、土壤酶活、特征功能基因、病原菌及作物生长的影响. 结果表明:①施加烟叶有机肥能显著增加土壤中溶解性腐殖质的含量,抑制微生物的硝化和反硝化过程,促进全氮保存和碱解氮供给,同时有机肥中的溶解性腐殖质组分还可提升土壤速效钾和有效磷的含量. ②施用烟叶有机肥能增加土壤过氧化氢酶活性,抑制土壤青枯病. ③有机肥施用后,土壤中增加的溶解性腐殖质促进了碱解氮供给,引起了盆栽作物的株高、茎围、叶片数、最大叶长、最大叶宽增加. ④与不添加有机肥的对照组相比,施用废弃烟叶接种土壤和复合肥堆肥得到的产品,在盆栽过程的团棵期(37 d)时株高、茎围、叶片数、最大叶长、最大叶宽分别提高了78.7%、23.1%、26.8%、45.5%、49.6%;在旺长期(56 d)时最大叶长、最大叶宽分别提高了18.5%和16.5%,在成熟期(100 d)时分别提高了11.6%和19.7%. 研究显示,废弃鲜烟叶+土壤+化肥复合肥堆肥工艺制备的有机肥能显著增加土壤溶解性腐殖质,提升土壤固氮、释磷、促钾的能力,改善烟叶的农艺性状.      

高水分蔬菜废物和花卉废物批式进料联合堆肥的中试

以滇池流域典型农业废物蔬菜(西芹)和花卉废物(石竹)为原料,进行了2种配比的蔬菜废物和花卉废物联合堆肥的中试研究.堆肥一次发酵采用批式进料温度反馈通气量控制的静态好氧技术,发酵周期15d.对于西芹与石竹废物各占一半的堆肥试验,在一次发酵阶段,堆体温度在55℃以上保持10d,最高温度达65℃,可有效杀灭致病菌,堆体含水率从64.2%减少为46.3%,有机质含量从74.7%下降到55.6%,体积减少为原来的一半,pH值稳定在7左右.二次发酵采用周期性翻堆,自然腐熟,周期30d.对堆肥产物的腐熟度和养分分析表明,堆肥产物稳定性好,养分含量高.这表明,采用温度反馈通气量控制的静态好氧堆肥技术,蔬菜废物和花卉废物联合堆肥可以在45d内获得高质量的堆肥产品,将堆肥产品返还土壤能有效减少固体废物非点源污染、提高土壤肥力.