亚硝酸盐对再生水脱色的影响研究

反硝化生物滤池因其脱氮效果好、出水稳定等特点在污水再生处理过程中得到广泛应用。实际运行中发现,反硝化生物滤池出水经后续工艺处理后色度常常难以达标。反硝化脱氮过程存在亚硝酸盐积累的现象,进水NO_3~--N质量浓度为25 mg/L、碳源投加量为90mg/L时,反硝化滤池出水NO_2~--N质量浓度为2.87 mg/L。以反硝化生物滤池与臭氧氧化组合工艺为研究对象,开展了反硝化过程中亚硝酸盐累积对臭氧及次氯酸钠脱色的影响研究。结果表明,亚硝酸盐累积不利于后续臭氧氧化脱色过程,当反硝化生物滤池出水NO_2~--N质量浓度为3.98 mg/L、臭氧投加剂量为3 mg/L和5 mg/L时,出水色度分别为20.6和17.3,无法满足GB/T 19772—2005《城市污水再生利用地下水回灌水质》的要求(色度15)。通过投加5 mg/L的NaClO预氧化、再投加5 mg/L的臭氧使出水色度达到14.1。     

基于顶层设计方法的生态环境大数据总体框架研究

生态环境大数据建设是一项长期性、系统性的工作,需要科学、合理的顶层设计从全局的角度出发,对任务的各方面、各层次、各要素统筹规划,集中有效资源,高效、快捷地实现既定目标。本文总结了开展总体框架设计面临的主要问题;论述了顶层设计的基本概念和特征、原则和设计方法,阐述了大数据顶层设计与信息化顶层设计的关系,提出了生态环境大数据业务架构的设计方法、总体框架,并探讨了总体框架落地的主要思路。     

PM2.5化学组分连续观测在污染事件源解析中的应用

为探索PM_2.5组分高时间分辨观测数据在污染事件源解析中的应用,于2017年1~12月对南京市环境空气中PM_2.5组分进行连续观测.分别利用重金属自动分析仪、离子在线分析仪和半连续OC/EC分析仪测定PM_2.5中元素、水溶性离子和碳质组分的小时浓度.选取其中15种元素与5种丰量组分,分别基于3次污染事件（春节期间烟花爆竹燃放、春季沙尘暴和冬季灰霾）和全年的观测结果采用正矩阵因子分析（positive matrix factorization,PMF）模型进行源解析,并比较不同输入数据条件下（PMF_{烟花-沙尘-灰霾}和PMF_全年）的源贡献分布及特征组分平均浓度的估算情况.结果表明,基于不同观测数据的源解析结果在PMF因子类型、组成及贡献分布上均存在较大差异.例如,基于全年观测数据（PMF_全年）的源解析结果中烟花爆竹燃放的平均贡献仅为1.50%,远低于PMF_烟花结果中对应的源贡献（5.24%）;扬尘源的平均相对贡献在PMF_沙尘结果中为8.51%,比PMF_全年结果中扬尘源的贡献（4.45%）高近1倍.主要归结于PMF模型假设来源构成不发生变化,基于长期观测数据的源解析结果易受到排放源变化的影响.另外,烟花爆竹燃放期间,特征组分K的PMF_烟花估算结果[（1.32±1.17）μg·m^-3,P=0.64]较PMF_全年[（1.16±1.19）μg·m^-3,P=0.0090]更接近其观测平均值[（1.36±1.19）μg·m^-3].春季沙尘暴期间,特征组分Fe、Si和Ti的PMF_全年估算结果[（0.061±0.042）~（1.06±0.65）μg·m^-3]均显著低于观测平均值（P<0.05）,而它们的PMF_沙尘估算值在峰值区域同观测值高度一致.冬季灰霾污染期间,PM_2.5各丰量组分PMF_全年和PMF_灰霾估算值同观测值的吻合程度均很高（r>0.99）.因此,基于污染事件期间的连续观测结果进行PMF源解析能较准确地反映特征组分及相关排放源的短期变化,有利于提高污染溯源的时效性.     

磷石膏废渣对小麦生长及麦田N_2O排放影响与经济环境效益分析

磷化工业产生的大量废渣磷石膏污染环境、占用土地,尚未得到很好的治理和利用。文章研究磷石膏废渣资源化利用,探索其对小麦田氧化亚氮(N_2O)排放以及小麦生长以及产量的影响。结果表明:施用不同量的磷石膏废渣对小麦生长、产量以及麦田N_2O的排放量的影响有所不同。施用磷石膏2 100 kg/hm~2对小麦千粒重以及产量等都有显著影响,可增产达48.11%。同时在整个小麦生长季,与单施有机肥处理相比,施用磷石膏废渣2 100 kg/hm~2可减少麦田N_2O排放量达30.14%,且减排作用具有持续性,在小麦的拔节期、抽穗期以及灌浆期的减排效果尤为显著。与之相比施用磷石膏1050 kg/hm~2的各项效果都比较微弱。研究还表明施用45%复合肥900 kg/hm~2虽然也促进小麦生长,增加小麦产量,但在整个生长季会显著增加N_2O的排放54.70%。在施用磷石膏条件下,小麦的鲜重和产量与麦田N_2O排放呈现显著负相关,与麦田N_2O排放强度呈现显著正相关,即磷石膏在显著促进小麦生长的同时可以显著降低麦田N_2O的排放。以碳交易背景为基础,分析磷石膏减排剂的田经济环境效益,结果表明,施用磷石膏废渣2 100 kg/hm~2,麦田的收入与产出比由1∶9.93提高到1∶17.82,产出增加约79.46%,同时还能够累计减少N_2O的排放达161.71 kg/hm~2。每吨磷石膏废渣可以减少N_2O排放76.48 kg,折合减少CO_2排放22 944 kg,环境收益达到1 140.55元。磷石膏作为减排剂施用,不仅可以减少环境污染,还能促进小麦生长,减少N_2O排放,对发展生态农业并缓解温室效应具有重要的应用价值。     

丝状菌污泥膨胀对脱氮除磷功能菌群的影响

丝状菌引起的污泥膨胀或生物泡沫是活性污泥法污水处理厂运行管理中经常碰到的异常问题,为确定丝状菌引起的污泥膨胀对脱氮除磷系统功能菌群的影响,采用形态学鉴定和Illumina MiSeq高通量测序对5座城市污水处理厂非膨胀期和膨胀期活性污泥、生物泡沫中关键微生物菌群分布特征进行分析研究.结果表明,污泥膨胀和生物泡沫主要由微丝菌(Microthrix parvicella)引起,膨胀期污泥和生物泡沫中微丝菌最高比例达6%和38%.主要脱氮除磷菌属为亚硝化单胞菌(Nitrosomonas)、硝化螺菌(Nitrospira)、陶厄氏菌(Thauera)和Candidatus Accumulibacter phosphatis.膨胀期与非膨胀期相比AOB和聚磷菌相对丰度明显降低,最大变化比例为54%和47%,反硝化菌相对丰度显著升高,最大变化比例为73%;脱氮除磷菌群的波动变化受污泥膨胀的影响外,还与处理工艺及菌群的生理特性相关.     

畜禽粪便有机肥中Cu、Zn在水稻土中的有效性动态变化和形态归趋

通过温室土壤培养试验,研究了不同畜禽粪便有机肥中Cu、Zn在水稻土中有效性动态变化过程和形态归趋,为科学评价畜禽粪便有机肥中重金属进入稻田后的生态风险提供理论依据.试验结果表明,施用畜禽粪便有机肥12个月后,水稻土p H提高了0.4~0.9.施用鸡粪降低了水稻土中有效态Cu含量,而猪粪的施用增加了水稻土中有效态Cu含量.水稻土中有效态Zn含量随畜禽粪便有机肥施用量的增加而增加.与重金属无机盐相比,鸡粪处理中Cu的有效性低于等量无机盐处理,猪粪处理中Cu、Zn和鸡粪处理中Zn的有效性与等量无机盐处理相同.形态归趋过程研究结果表明,畜禽粪便有机肥带入到水稻土中Cu、Zn的量较低时,Cu在有机质结合态中有显著的积累,Zn则在碳酸盐结合态中有显著的积累;带入的Cu、Zn的量较高时,Cu、Zn在各个形态中均有积累;无机盐带入水稻土的Cu、Zn在交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机结合态中均有积累.畜禽粪便有机肥带入的Cu、Zn积累在有机结合态中的量与等量无机盐处理无显著差异.培养12个月时,有机肥处理的交换态Cu含量均显著高于等量无机盐处理,表明畜禽粪便有机肥中Cu的潜在有效性更高.     

毛乌素沙地农业生态系统SEREn协调发展的时序测度

基于协调发展理论,构建农业生态系统社会、经济、资源和环境（简称SEREn）的发展度、承载力、协调发展度动态模型及其综合判定法则,通过在毛乌素沙地偏农区的榆阳区与偏牧区的乌审旗运用该模型,得到：①近27a两地发展度、承载力及协调发展度基本上均沿时间序列增加;②SE与REn协调发展的类型也均逐渐趋于更高水平;③农牧业产业结构逐渐由以资源环境消耗为主的资源密集型向以资金、科技利用为主的技术密集型转变;④受人类活动强度与农业生态系统开放性的影响,榆阳区与乌审旗SEREn的承载力和发展度产生了相应时序演变特征,使得SE与REn协调发展状况也发生相应变化。通过对SE与REn协调发展状况的综合判定,能够探查同时满足一定时段内社会经济发展要求和资源环境状况的关键因子,使资源环境的开发利用能够促进社会经济的发展,而社会经济的发展又为资源环境的保护与恢复提供更多的支撑。为构建资源节约型、环境友好型农业社会经济体系,促使SE与REn趋于高水平协调发展提供方法与理论借鉴。     

氯化剂对垃圾焚烧飞灰中重金属挥发特性的影响

以南方某生活垃圾焚烧厂飞灰及其水洗灰为原料进行高温热处理,考察氯化剂(CaCl2、MgCl₂·6H₂O、AlCl₃、NaCl 和FeCl₃·6H₂O)对飞灰和水洗灰中重金属的挥发作用.结果表明,除NaCl 外,其他氯化剂均可促进飞灰和水洗灰中重金属的挥发,对于不同的重金属,其氯化剂的影响效果不同.在原灰中,Zn 的挥发率受氯化剂影响最大,其次是Cd 和Cu,在未添加氯化剂的情况下,飞灰中的Pb 几乎全部挥发.水洗灰中重金属的挥发率受氯化剂影响更明显,其中Zn 和Cu 最为显著,添加氯化剂后,水洗灰中4 种重金属的挥发率最高均达到95%以上.     

太原市大气飘尘中多环芳烃与DNA的结合反应

在太原市主要工业区下风向昼夜采集大气飘尘,利用化学分离和荧光法,测定了飘尘粗提取物中多环芳烃（PAHs）混合组分与DNA的结合反应,结果表明,在不同时段采集到的大气飘尘中,PAHs混合组分都能与DNA结合,且白天采集到的飘尘中PAHs混合组分与DNA的结合能力较夜间采集到的样品作用更强.研究结果提示,太原市主要工业区大气飘尘中可能含有不需经过生物体代谢或活化而直接与DNA作用的PAHs化合物,且在白天动源排放增加和光辐射作用下,其反应性可能进一步增强     

不同基质作为电子供体时四氯乙烯的降解研究

将取回的厌氧污泥进行培养、驯化,并用驯化好的厌氧污泥进行PCE的厌氧生物降解研究。实验选用甲醇、乳酸盐和醋酸盐作为电子供体,对PCE的降解进行研究。实验结果表明:PCE通过还原脱氯实现其降解,在本实验条件下PCE的降解均符合一级反应动力学。通过对反应速率常数(k)的比较发现,乳酸盐是最有效的电子供体。