利用16S rRNA高通量测序技术考察温度对生物脱氮硝化过程中亚硝酸盐氧化菌代谢功能的影响

为探究温度对生物脱氮硝化过程微生物代谢及功能基因的影响,采用16S rRNA高通量测序技术,以富集的亚硝酸盐氧化菌(NOB)为研究对象,考察了活性污泥系统硝化过程中菌属与比亚硝酸盐氧化速率(SNiOR)的相关性。通过LEfSe分析筛选出3种温度(25、35和40℃)条件下的生物标记物,并利用KEGG数据库解析了微生物的代谢功能、氮代谢相关酶类型及相对丰度。结果表明,在3种温度条件下,NOB富集系统内的Nitrospira是SNiOR的唯一影响因子,且两者呈现显著的正相关性,Spearman相关系数(ρ)为0.95。此外,在温度条件为25、35和40℃时,分别筛选出14种、6种和8种生物标记物,显著优势菌分别是Xanthomonadales目、Sphingomonadales目和Gammaproteobacteria纲。以上结果说明：温度对微生物的代谢功能具有一定程度的影响,低温有利于碳水化合物代谢、能量代谢;较高温度会抑制能量代谢,NOB丰度降低;随着温度的升高,亚硝酸盐氧化还原酶(nxr)类基因(nxrA和nxrB)的数量基本保持不变。     

北京市实验室危险废物产生量预测及管理机制建设建议

随着我国科学技术研发投入的快速增长,源自科研和监测等活动的实验室危险废物产生量迅速增加。但目前我国尚缺乏系统性的实验室危险废物环境无害化管理政策支撑,相应废物管理存在着较大的环境和健康风险。本文采用灰色系统模型预测了北京2021-2030年实验室危险废物产生量,系统总结、分析了国家和地方主管部门、高校和产业园区实验室危险废物管理政策的现状和存在的问题。结果显示,2021年-2030年北京实验室危险废物产生量将呈逐年增长趋势,预计2025年和2030年产生量分别为2.91×10⁴和5.20×10⁴ t,采用该方法和参数对全国实验室危险废物产生量进行简单地预测,预计2025年和2030年产生量分别可达133.17×10⁴和231.16×10⁴ t。在管理方面,仍存在政策不健全、收运处置困难、环保意识不足等问题,需进一步明确实验室危险废物责任主体,形成管理机制及指南。针对收集环节,建立高校定时定点收集处理和小微企业豁免相结合的收集体系,并进一步加强高校实验室危险废物能力建设。     

环境准入门槛设置与指标体系构建实证

根据统筹协调、生态优先、地域差异、管理可行性等原则,从前置性和控制性两个方面,选取包括时序、空间、容量、投资规模、排放总量与强度以及资源、能源消耗标准等要素指标,建立环境准入指标体系;并以江苏省为例,根据指标门槛设置的标准和依据,进行指标门槛的定量测算。初步得到:重点企业最低投资准入、重点区域和重点污染行业环境准入指标测算值,以期为政策制定者提供可资借鉴的依据。     

生物沸石人工湿地强化硝化处理污水处理厂二级出水研究

以生物沸石人工湿地(CW)中试装置处理实际城镇污水处理厂二级出水,通过273 d的运行,探讨了生物沸石人工湿地强化硝化处理二级出水的性能及温度对其硝化率的影响。结果表明:生物沸石人工湿地能够快速高效地去除二级出水中的氨氮,正常运行阶段氨氮平均去除率达90.5%,出水氨氮平均浓度低于0.5 mg/L。系统重启恢复快、周期短,12 d后氨氮平均去除率达到70%以上。低温阶段(低于13 ℃),生物沸石人工湿地对氨氮的平均去除率依然保持在67.6%。温度对强化硝化效果有显著影响,当水温从低于15 ℃缓慢升至25 ℃以上时,生物沸石人工湿地的氨氮平均硝化率从28%升至62%;强化硝化出水无明显的亚硝态氮积累现象,除低温阶段,出水亚硝态氮平均浓度为0.16 mg/L。氨氮主要是被微生物强化硝化成硝态氮。     

饮用水处理厂锰砂滤料对苯酚的吸附性能及影响因素

为了解锰砂滤料对苯酚的吸附性能和影响因素,以生物锰砂滤池运行结束后产生的废料为吸附剂,研究了不同初始pH、温度和溶解氧条件下锰砂滤料对苯酚的吸附性能,通过吸附动力学模型和吸附等温线模型研究其吸附规律。结果表明:锰砂滤料对苯酚的吸附过程符合内扩散动力学模型和Temkin吸附等温线模型,每单分子层吸附,吸附效果主要受苯酚扩散速率影响。通过对吸附等温线n值的计算发现,锰砂滤料容易吸附苯酚。pH对锰砂滤料去除苯酚的影响最大,初始pH为3.0时,苯酚可完全去除,随着初始pH的升高,苯酚的去除率逐渐减小。中性条件下,溶解氧浓度对苯酚的吸附作用影响不大,低温时可通过增加锰砂滤料投加量提高苯酚去除率,每增加1.5倍锰砂滤料,苯酚去除率约增加20个百分点。锰砂滤料可应用于地下水中的苯酚去除,达到废料再利用,不产生二次污染。     

热解终温对含油污泥三相产物特性的影响

为实现含油污泥的资源化利用,以罐底油泥为研究对象并以油回收率为考核指标,对热解终温对油泥三相产物的影响进行了研究。结果表明,最佳热解条件是：升温速率为10 ℃·min⁻¹、载气中最佳氧气体积分数为4.2%。在400~800 ℃范围内,随着温度的升高,回收的热解油产率由16.43%提升至21.46%,后又降至14.15%;热解气产率由9.12%提升到了27.87%,热解残渣中可回收组分含量由39.1%降至16.5%。热解油中主要为轻质组分,油的品质较高;热解气中主要成分为CO₂和CO,且温度越高可燃气比例越高。对热解残渣进行电镜分析发现,渣体表面没有结焦现象,残渣表现出良好的吸附性能。本研究可为含油污泥热解处理资源化提供参考。     

基于物质流分析的建筑垃圾产生量预测

针对建筑垃圾产生量激增但其统计数据缺失问题,基于1stOpt拟合平台和Visual Basic编程软件,构建城镇住宅和非住宅建筑垃圾产生量动态预测模型,定量模拟不同建筑寿命情景下建筑垃圾产生量及其组分的变化趋势。结果表明:我国城镇住宅建筑和非住宅建筑存量面积分别在2058年和2064年达到峰值(657.35亿和569.41亿m²)。在短、中、长建筑寿命情景下,住宅和非住宅建筑的新建面积均在21世纪20年代达到峰值,拆除面积峰值将在21世纪下半叶实现。在短、中、长寿命3种情景下,我国城镇住宅建筑垃圾总产量分别于2072年、2081年和2100年达到峰值(28.69亿、21.71亿和16.50亿t);非住宅建筑垃圾总产量分别于2077年、2084年和2100年达到峰值(26.25亿、20.29亿、15.48亿t)。2000年之前,建筑垃圾主要成分为施工垃圾,2000年之后,以拆除垃圾为主,至2100年拆除垃圾占比达98%。其中,混凝土、砖块、钢铁分别占44%~71%、22%~51%、0.50%~2.89%,其他成分占2.76%~4.68%。综合考虑建筑流量发展趋势和建筑垃圾产生特征,政府部门应宏观调控减缓人均建筑面积增长速度,延长建筑使用寿命,提高建筑垃圾循环利用率和二次建材原料的市场消纳量,从而减少建筑垃圾产生量,降低建筑垃圾对生态环境的破坏。     

基于物质流模型的长三角城市群食物生产与消费系统氮素流动格局及影响因素

作为区域社会经济发展的重要增长极,城市群食物生产与消费系统活性氮的释放对区域氮素循环格局有着重要影响。采用物质流分析模型,定量分析2019年长三角城市群农田种植、畜禽养殖、水产养殖和人类消费子系统的氮素流动格局,评估各子系统氮素损失的结构,阐明氮素损失的空间分布,并探究氮素损失强度的主要影响因素。结果表明,系统总体氮输入为3 472.56 Gg/a,最大氮素输入项为化肥输入;系统总体氮输出为3 061.29 Gg/a,主要表现为氮素损失,占90.9%。农田种植、畜禽养殖和水产养殖子系统的氮素利用效率分别为42.6%、30.8%和40.1%。农田种植子系统对系统氮素损失的贡献最大,为1 325.53 Gg/a,占比为47.6%;其后依次为人类消费子系统、畜禽养殖子系统和水产养殖子系统。长三角各城市氮素损失强度空间异质性较大,上海、扬州、盐城较高,分别为26.43、23.20和22.26 kg/hm²;杭州、宣城、池州较低,分别为6.14、5.83和4.55 kg/hm²。氮素损失强度空间异质性与经济、人口、农业生产和土地利用等因素的相关性具有统计学意义（P<0.05或0.01）,相关系数为0.42~0.76。

     

基于数学规划法的工业园区间接循环水网络优化

为解决工业园区水资源消耗高和水污染排放强度大等问题,整体优化园区水资源网络,实现水资源的高效利用是非常必要的。基于数学规划法,以园区企业间水耗、排水量和水质的差异为基础,兼顾经济和环境要素,构建了包括水源、处理单元以及水阱的水网络优化模型,形成适用于工业园区水资源间接循环利用的优化方法。以典型工业园区为研究对象,基于水网络优化模型,在园区最小新鲜水需求量目标下,比较了不同情景的新鲜水需求量、废水排放量和总费用。结果表明：采用间接循环水网络优化方案可使园区总新鲜水需求量减少24.7%,废水排放量减少40.5%,废水重复利用率提升40.5%,总费用比较适中,为486.09万元/a,具有较高的环境效益,该优化模型能够显著提升工业园区水资源利用效率。

     

基于微生物生物完整性指数的北京市城市河道生态系统健康评价

生物完整性指数（IBI）是河道生态系统健康评价的重要且被广泛应用的指标,然而,基于水体中分解者微生物群落构建IBI评价标准的研究较少。针对北京市城市河道生态系统健康状况开展评价,探索微生物生物完整性指数(M-IBI)评价流程与标准构建方法。基于沉积物中微生物Illumina高通量测序信息,筛选出关键环境因子（水质指标TN、TP、NH₃-N、NO₃-N和NO₂-N）确定候选生物指标,根据判别能力分析结果,确定Shannon指数、拟杆菌门（Bacteroidota）相对丰度、绿弯菌门（Chloroflexi）相对丰度、蓝藻门（Cyanobacteria）相对丰度、COD_Cr耐受属相对丰度和NH₃-N清洁属相对丰度6个指标,提出了指标标准化公式和健康评价标准。结果表明,以自然水体为补水的永定河各采样点评价结果均为健康状态,其他3条以城镇再生水厂出水为补水的河道中,清河4个采样点为健康至亚健康状态,凉水河5个采样点为健康至一般状态,大龙河4个采样点为亚健康至一般状态。M-IBI可以有效区分不同程度的受损点位,较合理地评价城市河道生态系统健康状况。