基于能值方法的甘薯燃料乙醇产业生态系统分析

发展燃料乙醇已成为替代能源战略下的成熟模式,但传统燃料乙醇生产的污染问题严重影响了燃料乙醇的生存和发展,因此建立以燃料乙醇生产为核心企业,包括由原料种植者、乙醇生产者、分解者、资源回收利用者等一系列利益相关者组成的产业生态系统,已成为燃料乙醇可持续发展的有效途径. 根据燃料乙醇生产过程中对废物处理和资源化利用情况,将其划分成传统生产方案(方案Ⅰ)、废物处理生产方案(方案Ⅱ)和产业生态系统方案(方案Ⅲ),并采用改进后的能值分析方法及指标体系对3种生产方案进行比较分析. 结果表明:与方案Ⅰ相比,通过废物处理和中水回用,方案Ⅱ的ε_EYR(能值产出率)提高了59.37%,ε_ELR(环境负荷率)降低了75.39%;延长产业链,增加循环利用方式后,方案Ⅲ比方案Ⅰ的ε_EYR提高了86.19%,ε_ELR降低了82.98%. 3种生产方案的可持续发展能力为方案Ⅰ<方案Ⅱ<方案Ⅲ.      

东北典型湖库水体对铜绿微囊藻荧光特性的影响

为考察东北典型湖库水体对铜绿微囊藻(Microcystic aeruginosa)生长过程中IDOM(细胞内溶解性有机物)荧光特性的影响,在镜泊湖、兴凯湖、五大连池、松花湖和大伙房水库5个典型湖库,共10个采样点采集水样,用于铜绿微囊藻的培养,利用EEM(三维荧光光谱)技术,结合三维荧光FRI(区域体积积分)开展IDOM荧光特性的聚类分析. 结果表明:铜绿微囊藻中IDOM的主要荧光特征峰为类蛋白荧光峰(峰S和峰T),峰S荧光强度高于峰T;对IDOM的三维荧光光谱分为5个区(Ⅰ～Ⅴ区)进行区域体积积分,荧光响应值比例(P_Ⅰ+Ⅱ,n和P_Ⅳ,n)总体上呈互补趋势;Ф_T,n(总区域体积积分)表现为镜泊湖>五大连池>兴凯湖>松花湖>大伙房水库,第16天镜泊湖的Ф_T,n最大,平均值为9.76×10-5 AU·nm2/(mg/L);大伙房水库的Ф_T,n最小,平均值为3.72×10-5 AU·nm2/(mg/L). 聚类分析将10个采样点分成3类. HJ1、HJ2采样点为类别1;HX1、LD1、JS1、LD2采样点为类别2;HX2、JS2、HW2、HW1采样点为类别3,其中,类别1(镜泊湖)水体较类别2和类别3水体更适宜铜绿微囊藻的生长.      

猪粪与秸秆协同发酵产热及溶解性有机质的转化特征

采用量热计法和三维荧光光谱,分别对猪粪发酵产热不同阶段温度、热值以及溶解性有机质(DOM)的转化特征进行了研究. 结果表明:在不同C/N(猪糞与芦苇秸秆物料配比)的4组发酵产热试验中,纯猪粪发酵产热温度高于室温时间达到60d,累积热量损失最多达8.862kJ/g,是增温技术最为理想的配比;随着发酵产热的进行,纯猪粪发酵产热样品中类蛋白化合物荧光比值(P_1,n+P_2,n,0.625~0.546)逐渐减少,类富里酸物质荧光比值(P_3,n,0.140~0.173)与类胡敏酸物质荧光比值(P_5,n,0.051~0.097)逐渐增多,腐殖化程度逐渐加强,但是与其他各组相比其腐殖酸类物质增加最少,腐殖化程度最低;不同C/N物料产热过程中,尽管不同区域的荧光强度与热值的相关性不同,但不同C/N物料释放的热量均来源于微生物对简单有机化合物的分解.      

北京市生活垃圾管理的多重不确定性长期规划模型

在对北京市生活垃圾产生、运输和处理系统研究的基础上,考虑垃圾管理系统中各种参数、约束条件等的不确定性,将区间参数、机会约束规划和整数规划相结合,建立了城市生活垃圾管理的不确定性机会约束混合整数规划模型,并以北京市为案例城市进行研究.结果表明,容量约束的违反概率越低,资源化程度越高,然而会造成较高的系统成本.根据北京市目前生活垃圾的处理现状及“十一五”规划目标设置了3种不同的政策发展情景:情景1以目前处理处置现状为依据,作为对比方案;情景2将提高垃圾运往堆肥厂和焚烧厂的转运量,提高资源化效率;情景3将达到“十一五”规划要求.优化结果表明,情景2和情景3能够分别延长垃圾填埋场的使用寿命5a和10a,但是会造成系统成本较高的代价.     

不确定性城市生活垃圾管理规划及其应用

通过对城市生活垃圾管理过程中的经济成本和环境影响分析,建立了机会约束区间不确定性线性规划模型(ICILP). 将该模型应用于北京市海淀区城市生活垃圾管理规划,并在不同违反概率下进行求解分析. 结果表明:处理设施容量约束的违反概率越大,焚烧和堆肥在垃圾处理中所占比例越大,但系统成本并未随之增加. 提出了海淀区新的城市生活垃圾处理方案,即在现有填埋处理的基础上增加焚烧和堆肥2种处理设施,使城市生活垃圾流量逐渐由填埋转向焚烧和堆肥. 该模型的优化结果虽然会在一定程度上导致系统成本的增加,但是填埋场的寿命被有效延长,并且达到了减小环境污染的目的,从长远的角度看是可行的.      

牛粪堆肥过程中水溶性有机物演化的光谱学研究

采用紫外-可见吸收光谱、1H-核磁共振(NMR)和同步荧光光谱,研究了牛粪堆肥水溶性有机物(DOM)的结构特征及其演化规律.紫外-可见吸收光谱分析显示,SUVA254由堆肥起始的1.161上升至堆肥结束的2.543;E465/E665在整个堆肥过程中呈现上升趋势,变化范围在2.333~3.500;260~280,460~480,600~700nm范围内的面积积分A1、A2和A3均呈现出先增大后减小的趋势,峰值分别出现在26,14, 14d.1H-NMR分析显示,堆肥0d到堆肥41d,0.5~3.1δ面积积分所占比例从43.06%下降至8.63%,3.1~5.5δ从56.07%上升至89.68%,5.5~10δ不足总体的6%且变化趋势不明显.同步荧光光谱结果显示,经过41d 的堆肥,蛋白质类物质区积分面积比例(APLR)由0.331下降到0.252,而富里酸类物质区积分面积比例(AFLR)由0.325增加到0.336,同时胡敏酸类物质区积分面积比例(AHLR)由0.344增加到0.412;AFLR/APLR比与同步荧光光谱3个荧光峰峰高存在显著相关性,AHLR/AFLR与两个荧光峰光强的比值I351/I284和I382/I351存在显著相关性.上述结果表明,随着堆肥进行, DOM中的非腐殖质物质转化为类腐殖质,同时其芳香性结构增多,碳链结构发生氧化反应,分子量从小变大,堆肥腐殖化程度加大,稳定度增加.     

再生水回灌地下水环境安全风险评价技术方法研究

再生水回灌是水资源管理的一条有效途径,也是污水再生利用的重要发展方向。然而,当再生水以农灌、土壤含水层处理（SAT）、河湖入渗和井灌等方式进行地下水回灌时,不可避免的会在回补地下水的过程中造成对地下水环境的污染风险。针对不同回灌方式建立适用于我国的再生水回灌地下水环境安全风险评价技术体系至关重要。借鉴国内外地下水污染风险评价方法,综合分析再生水回灌对地下水产生风险的关键环节,采用层析分析法,从回灌水特征污染物特性、回灌区地下水固有脆弱性以及回灌工程布设方式3个方面,针对地表灌溉、河湖入渗和井灌3种回灌方式,建立了包含污染物浓度水平、分配系数、溶解度、半衰期、半致死剂量、地下水埋深、降雨入渗补给量、地形坡度、土壤介质、包气带介质、含水层介质、含水层厚度、回灌强度、回灌周期、回灌水停留时间以及取水点与回灌点水平距离16个指标在内的风险评价指标体系。在此基础上,结合地下水使用功能,以20个典型再生水回灌场地调研结果和160种再生水回灌地下水污染风险因子物化特性为数据基础,对各指标进行了风险水平的划分,基于聚类分析法,采用各指标风险指数相乘的风险表征方法计算总风险指数,构建了再生水回灌地下水环境安全风险评价技术方法。该方法有效的避免了指标权重计算的主观性,并且能够直观的找出导致风险的主要因素。结果表明：利用建立的风险评价技术方法可将我国再生水回灌地下水环境安全风险划分为3级,风险值〈5为一级,风险值在5-15之间为二级,风险值〉15为三级。在某再生水回灌场地的应用表明,该回灌区地下水环境安全风险为二级,同时得出回灌水特征污染物特性指标是造成该回灌区地下水环境风险的主要因素。     

漓江流域水体中重金属污染特征及健康风险评价

为了解漓江流域水体中重金属污染水平,在2019年5月对漓江干流采集62个表层水样,对水样中As、Cd、Cr、Mn、Cu、Zn、Hg、Co和Sb这9种重金属的浓度进行了分析检测,运用美国环境保护署（US EPA）推荐的健康风险评价模型对其引起的健康风险进行了初步评价.结果表明,水样中重金属平均浓度顺序为：Mn > Zn > As > Cr > Cu > Sb > Co > Cd > Hg,其均值都未超过《生活饮用水卫生标准（GB 5749-2006）》规定的标准限值,且符合《地表水环境质量标准（GB 3838-2002）》Ⅰ类水质标准.从空间分布来看,As、Cr、Zn和Sb的高浓度区主要分布在漓江下游,而Cd、Cu、Hg、Co和Mn高浓度区主要分布在漓江上游.多元统计分析结果显示,Cd、Mn、Cu和Co主要来源于农业生产;Cr、Zn和Sb主要来源于旅游交通运输;As主要来源于岩石风化和土壤侵蚀;Hg主要来源于生活垃圾处置不当和大气沉降.健康风险评价结果表明,儿童比成人更易于受到重金属污染的威胁,化学致癌物重金属通过饮水途径对人体健康危害的平均个人年健康风险远远超过非致癌物的平均个人年健康风险,Cr的平均个人年健康风险最大值大于国际辐射防护委员会（ICRP）推荐的最大可接受风险水平（5.0×10^-5 a^-1）;非致癌物重金属平均个人年健康风险（10^-14~10^-9 a^-1）呈现出Co > Cu > Hg > Zn > Sb > Mn,均远低于ICRP推荐的最大可接受水平.     

有机固废堆肥中产臭及除臭技术的微生物作用机制研究进展

持续推进有机固废资源化安全处置是国家环境管理的重要任务,也是落实"无废城市"发展路线的重要一环.堆肥是通过生物转化实现有机固废资源化利用的重要技术手段.然而,堆肥过程中会产生大量组分复杂的恶臭气体,已成为适应国家发展需求的资源化技术瓶颈.对有机固废堆肥恶臭气体的主要组成、生成转化的途径及核心微生物、生物除臭技术进行综述,结果表明:①堆肥中以NH₃、H₂S等含氮、硫类化合物为主要恶臭物质.②氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌及硫酸盐还原菌在恶臭气体生成转化途径中发挥主导作用,由ureC、amoA、napA、nosZ及dsrA等多个功能基因驱动完成;pH、温度等环境条件会影响微生物的活性,并作用于物质转化过程,最终影响到恶臭气体的产生.③原位添加微生物菌剂和异位生物反应器处理中的微生物将恶臭物质作为营养组分进行吸收降解,是绿色减排的重要技术.      

我国污染场地中新污染物的环境行为和修复进展

新污染物在土壤中具有生物毒性、环境持久性和生物积累性等特征,广泛存在于我国污染场地中。对污染场地土壤中新污染物的研究现状、迁移转化机制和修复进程方面的研究进行综述,对典型新污染物在土壤中的来源和生物毒性进行详细讨论,并展望我国污染场地新污染物修复的未来,以期对今后新污染物检测—代谢途径—土壤修复技术全链条深入研究、新污染物治理的理论依据和实际应用的发展提供参考。