养耕共生系统中含氮污染物的去除特性

为了研究养耕共生系统对循环养殖水质的控制效果,尤其是对含氮污染物的去除效果,在实验大棚内搭建了养耕共生系统,考察了循环系统90 d运行过程中的水质状况及鱼菜生长状况。在此基础上,通过静态运行实验分别考察了水耕栽培单元（平板种植架和管廊种植架）和固定化微生物单元（包埋硝化菌和弹性填料）对含氮污染物的净化效果。结果表明：循环运行实验中,高、低密度养殖池中TAN和NO2-N均保持在安全浓度以下,鱼类和蔬菜生长良好且有明显生物量增长;静态实验中,2种水耕栽培单元内TAN、NO2-N和NO3-N浓度随反应时间下降,且与时间呈线性关系,空心菜对NO3-N的净化速率最快,TAN其次, NO2-N最慢;2种固定化微生物单元对TAN和NO2-N的去除符合一级反应动力学特征,低浓度下降解能力显著;水耕栽培单元对循环养殖水中含氮污染物均有明显的去除作用,平板种植架对TAN、NO2-N、NO3-N和TN的24 h去除率分别为71.41%、45.72%、21.93%和23.14%,管廊种植架对上述指标的24 h去除率分别为43.54%、38.23%、19.12%和20.01%;固定化包埋微生物单元对TAN和NO2-N有明显的去除作用,包埋硝化菌对TAN和NO2-N的24 h去除率分别为65.51%和43.42%,弹性填料对上述指标的24 h去除率分别为7.53%和8.14%。     

垃圾焚烧固化稳定化飞灰填埋处置面临的问题与对策

我国飞灰安全处置是生活垃圾焚烧污染控制及风险管理的薄弱环节,由于飞灰固化稳定化工艺的多样性,固化飞灰化学、物理、力学特性差异大,固化飞灰填埋设计标准、规范缺失,导致固化飞灰填埋处置存在扬尘大、刺激性气味强、渗滤液产量大、渗滤液组分复杂、渗滤液处理难、填埋场持续运行困难等一系列问题。基于实验测试研究成果,提出了固化飞灰的土工特性参数以及渗沥液水质典型指标的取值。通过分析提出了固化飞灰填埋场设计、运营管理、填埋作业工艺、雨污分流及渗滤液处理等相关优化建议,为固化飞灰安全填埋处置提供系统性解决方案。     

赤泥添加对石灰性土壤中Pb、Cd形态分布及小麦根系的影响

通过田间种植小麦实验,研究添加不同剂量拜耳赤泥（0%、1%、2%、3%、4%和5%）对重金属污染的石灰性土壤Pb、Cd化学形态和小麦幼苗根系的影响。培养1个月,添加赤泥显著地提高了土壤pH值,提高幅度随赤泥投加量增加而增大。培养3个月,添加不同剂量的赤泥均明显降低土壤中可交换态Pb和Cd的含量,赤泥投加量为5%时效果最为显著,分别比对照下降90%和72%。添加赤泥对所种植小麦幼苗的根系也有影响。种植5个月,小麦根系总根长、总表面积和总体积等随添加赤泥的剂量增加呈现先增大后减小的趋势,赤泥投加量为3%时增幅最大,总根长、总表面积和总体积分别比对照增加88.23%、75%和90.32%。研究表明,赤泥可作为重金属污染的石灰性土壤的理想改良剂,但考虑到小剂量赤泥（即1%~3%）促进重金属污染农田中小麦根系的生长,建议在种植区采用小剂量赤泥（即3%）处理的重金属污染修复方案。     

不同咪唑基离子液体改性PbO2电极降解苯酚废水

以5种不同结构的咪唑基离子液体为电沉积溶液的添加剂,采用电沉积法制备了改性钛基PbO2电极。通过扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射（XRD）对电极表面形貌、晶体结构进行表征。以苯酚为电催化目标降解物,对不同电极氧化去除苯酚及COD的活性进行考察比较;同时,以水杨酸为捕捉剂,通过高效液相色谱（HPLC）分析技术对不同电极体系中羟自由基（·OH）的生成量进行检测。结果表明,阳离子烷基支链长度及阴离子的改变均会对PbO2电极的表面形貌、结晶取向及电催化活性产生一定影响,且后者的影响作用较前者更为突出。[Emim]Br和[Emim]PF6改性电极的电催化活性比较相近,均明显低于[Emim]BF4改性电极。固定阴离子为BF4-,3种不同烷基支链长度离子液体对PbO2电极活性的改进效果顺序为[Bmim]BF4 > [Emim]BF4 > [Hmim]BF4。此外,不同改性电极对苯酚废水COD去除率的高低与·OH的生成量多少一致,表明苯酚的电化学氧化降解主要是由·OH间接氧化引起的。     

生物炭对农业面源污染物中农药分子的吸附性能研究

生物炭广泛应用于生态修复、农业和环保领域,研究出能吸附农业面源污染物中农药(主要为乙草胺和阿特拉津除草剂)的材料,对环境保护和农业生产中的土壤修复具有重要意义。从生物炭的植物原材料、结构性质等方面进行研究,选择出具有更大吸附能的生物炭种类。采用密度泛函理论,分析生物炭分子结构和乙草胺与阿特拉津分子结构的特点及吸附能,从理论模拟角度研究微孔结构对农药分子的吸附作用和影响。结果表明:植物生物炭的主要成分和孔径大小均对乙草胺和阿特拉津分子吸附能力有一定影响,其中紫丁香基结构木质素对乙草胺和阿特拉津分子的吸附能力最强。总体上,吸附能力表现为木质素﹥纤维素﹥半纤维素,1倍孔径﹥2倍孔径﹥4倍孔径。     

基于蒙特卡罗模拟的沈阳城市表层土壤中多环芳烃的健康风险评价

为研究沈阳城市表层土壤中多环芳烃(PAHs)污染特征,于2017年9月采集了沈阳城区74个表层土壤样品,检测了土壤中16种优控PAHs的含量,并利用基于蒙特卡罗模拟的概率风险评价模型定量评估了其健康风险。结果表明:沈阳城市表层土壤中PAHs含量为283～21821μg/kg,平均值为2370μg/kg;与国内外其他城市土壤污染状况相比,沈阳城市表层土壤中PAHs的污染较为严重。健康风险评价结果表明,沈阳城市表层土壤中PAHs对儿童和成人造成的总致癌和非致癌风险均处于可接受的水平;其中,苯并[a]芘是致癌风险的最主要贡献物质,芘、荧蒽和菲是非致癌风险的最主要贡献物质。     

紫外活化过硫酸盐降解磷酸氯喹

以抗新型冠状肺炎药物——磷酸氯喹（CQP）为研究对象,考察其在紫外活化过硫酸盐体系（UV/PS）中的降解效果.通过竞争动力学实验,确定了CQP与羟基自由基（HO·）和硫酸根自由基（SO₄^-·）的二级反应速率常数,同时考察了PS浓度、pH和常见无机阴离子对UV/PS体系中CQP降解的影响,并通过建立动力学模型预测CQP浓度和主要自由基浓度以探究其影响机制.结果表明,UV/PS体系对CQP的降解效果显著优于单一UV、单一太阳光或单一PS体系,在10 min内可降解91.3%的CQP;在pH为6.9的条件下,CQP与HO·和SO₄^-·的二级反应速率常数分别为8.9×10⁹ L·（mol·s）^-1和1.4×10¹⁰ L·（mol·s）^-1,其中SO₄^-·是主要活性物种;CQP的降解速率随PS浓度增加而增大,HCO₃^-和Cl^-的加入对UV/PS体系中CQP的去除起到抑制作用,碱性较强的条件不利于CQP的转化.经LC-MS分析,发现CQP在UV/PS体系中主要经过N-脱乙基化、C—N键断裂和抽氢等反应被逐步降解为其他有机中间产物.加大PS浓度和pH可提高其矿化率.此研究可为抗新冠肺炎医药废水的处理提供帮助.     

水体中羟基自由基介导的三氯卡班氧化机制的量子化学研究

因羟基自由基引发的初始反应对于研究高级氧化过程中有机污染物的转化至关重要.本研究采用量子化学计算探究羟基自由基与三氯卡班加成与抽氢反应的机理,并利用ECOSAR软件预测并评价产物的生态毒性.结果表明,除C₁₄位点加成反应外,其它反应过程均为放热 反应;反应活化自由能为6.55~23.5 kcal·mol^-1,其中,最小值和最大值分别为C₂₀和C₁₄位点的加成反应;同时,C₁、C₃、C₂₅和C₁₄位点的加成反应与三氯卡班的脱氯或C—N的断裂存在协同.进一步动力学研究结果显示,加成与抽氢反应的总速率为2.27×10⁸ L·mol^-1·s^-1,其中,速率最大和最小的反应分别为C₂₀（1.11×10⁸ L·mol^-1·s^-1）和C₁₄（1.30×10^-5 L·mol^-1·s^-1）位点的加成,并且加成反应占主要通道（74.8%）,尤以C₂₀位点的加成产物最为突出（49.0%）,以上研究与平均局部离子化能计算结果相一致.生态毒性评价结果虽然表明加成反应可有效脱毒,但大部分产物对 水生生物仍具有一定威胁.     

义乌市城镇污水提标处理的环境与经济效益分析

自2014年以来,浙江省义乌市全面推进城镇污水治理工作,在城镇污水提标处理方面开展了诸多实践。以义乌市2015年和2017年施行的污水排放标准为情境要素,结合该市9座污水处理厂实际运行数据及能耗、化学药剂和污染物排放的生命周期环境影响清单数据,模拟分析了义乌市城镇污水提标处理的环境和经济效益。结果表明,义乌市污水提标处理虽然有益于水体污染物减排,但由于既有污水处理厂普遍进水碳源不足,污水二级处理工艺需仰赖增加化学药剂投放来进行强化,使得投入了大量资金的污水提标处理并未能真正有效地解决水体污染问题,而且还会在气候变暖、土壤酸化、土壤生态毒性等方面产生负面影响。进一步地,围绕污水提标处理的强效思路、污水过度处理负面效应的缓解对策、及污水处理经济效益的增收策略进行了展望,以期为义乌市乃至我国构建经济高效、绿色低碳的污水治理模式提供参考。     

添加生物油对垃圾焚烧烟气选择性非催化还原脱硝的强化作用及其机理

为揭示添加生物油对垃圾焚烧选择性非催化还原(SNCR)脱硝特性的影响规律及作用机理,利用高温管式炉开展了实验,以研究生物油添加比例(β)、氨氮比(NSR)及氧浓度对SNCR脱硝特性与CO排放的影响;结合SNCR基元反应与生物油热分解产物的成分,分析了添加生物油对烟气选择性非催化还原脱销的强化作用机理。结果表明,添加生物油能拓宽SNCR的温度窗口,在700~900 ℃时可明显提升脱硝效率,当β=10%时,脱硝效率平均提升约21%。在SNCR过程中,CO排放随生物油添加比例的增加而增加,但温度在800 ℃、氧浓度在4%以上时,基本无CO排放。生物油在高温下的分解产物主要为H₂、CO及CH₄等。添加生物油主要通过热分解生成小分子气体,同时产生大量H·、O·、HO₂·及·OH等自由基来强化低温下SNCR脱硝反应。本研究结果表明,在垃圾焚烧电站中,可通过在900 ℃下适当添加生物油来提升SNCR效率。