基于文献计量的菌藻共生技术研究现状及发展趋势

菌藻共生技术因其能耗低、除污效能强、可资源回收等优点,近年来受到研究学者的高度关注.为深入了解菌藻共生技术在环境领域的研究现状、预测其发展趋势,利用VOSviewer对2011—2022年相关文献进行定量分析.统计结果显示,截至2022年10月19日,已刊出研究型论文1079篇,近5年发文量上升趋势显著,主要集中在Bioresource Technology、Science of the Total Environmental、Water Research等杂志.其中,中国和美国贡献较高,相互合作密切.另外,构建关键词共现网络,通过总联系强度前15的关键词确定“藻菌培养及共生类型”、“光生物反应器及污废水处理”、“藻菌关系”、“生物资源回收及利用”4个主题为菌藻共生技术的主要研究内容,并结合其他共现术语对这些内容分别进行综述.对关键词在时间尺度上进行映射发现,“microalgal-bacterial granules”一词的平均出现年份为2021年,表明菌藻颗粒污泥逐渐取代高效藻类塘和菌藻生物膜,成为当前新兴的菌藻共生技术.因此,单独构建菌藻颗粒相关文献的关键词网络,从技术、应用、机理3个层面对菌藻颗粒污泥研究中的不足及其未来发展进行探讨.结果表明,低碳、可持续是未来菌藻颗粒技术发展围绕的主题,应在此基础上开展菌藻颗粒污泥快速 培养和应用研究,同时结合当前多种生物信息技术深化其机理研究.     

苏南五市秋冬季PM2.5化学组成特征和空间差异

于2020年9月至2021年2月在苏南五市(南京、苏州、无锡、常州和镇江)收集PM_2.5滤膜样品,分析了各样品中的水溶性无机离子和碳质组分.结果表明,苏南五市PM_2.5各组分中ρ(NO₃^-)均为最高[(9.54±10.1)～(12.1±11.3)μg·m^-3],比其它目标组分高约2倍以上.由于受更多道路扬尘和燃煤源的影响,常州市PM_2.5中Ca²⁺、Cl^-、OC和EC的浓度平均值高于其它4个城市.将所有目标组分浓度相加得到重构PM_2.5(r PM_2.5)浓度,发现各城市r PM_2.5浓度均由二次无机离子(NH₄⁺、NO₃^-和SO₄^2-,SNA)主导,占比高达(59.2%±11.1%)～(70.8%±9.72%),且r ...     

湖北咸宁细颗粒物PM2.5来源

为了解咸宁细颗粒物(PM_2.5)来源,对2019年在湖北咸宁两个环境受体点位采集的不同季节大气中PM_2.5样品中的主要成分和化学元素进行统计研究;通过颗粒物排放源采样建立本地特征源谱,用化学质量平衡（CMB）受体模型解析其来源;通过VOCs离线监测数据分析其中二次气溶胶（SOA）生成关键组分,并对关键组分进行来源解析.结果表明,咸宁市PM_2.5超标情况主要出现在冬季,PM_2.5中主要化学成分以水溶性无机盐和含碳组分为主;一次解析揭示硝酸盐、硫酸盐和铵盐等的二次转化对PM_2.5浓度的贡献最大,总贡献率在45%以上;二次解析揭示工业源、机动车源及电厂对PM_2.5浓度的贡献最大;VOCs对二次有机气溶胶贡献最高的组分为芳香烃,关键组分为苯、甲苯、间/对-二甲苯和乙基苯,对关键组分来源分析发现主要来源为溶剂使用.控制工业排放、机动车排放及调整能源结构是目前控制咸宁PM_2.5的主要途径,同时也要考虑控制溶剂排放的芳香烃.     

一种社区生活垃圾智能分类基础设施体系及其实施方案

2022年4月24日,生态环境部公布“十四五”时期“无废城市”建设名单。居民社区作为社会治理的重点场域,能否实现社区生活垃圾源头准确分类处理是影响生态环境友好“无废城市”建设与发展的关键环节。故有必要推动社区环卫一体化,建立智慧、科学、精细、清洁的社区生活垃圾智能分类基础设施体系。相关研究显示,随着垃圾分类政策法规文件逐步落实,各类生活垃圾占比也在逐渐发生变化,其中可回收物、厨余垃圾、有害垃圾占比逐渐提高,其他垃圾的占比逐渐降低,同时厨余垃圾纯净度的提升也为其焚烧发电之外的资源化利用途径奠定了基础。分析典型居民社区特点及其内部生活垃圾分类转运处理环节存在的突出问题,着眼于标准化、模块化、集成化的智能垃圾分类集成装备,与AI分类智慧大脑智能管理、调度、维护平台,提出了典型社区生活垃圾智能分类基础设施体系配置原则,并于北京市通州区马驹桥镇居民社区开展了布置案例分析。该研究结果可为推动京津冀及全国城市社区垃圾智能分类与清洁收集体系规划建设提供参考和依据。     

基于蒙特卡罗模拟的拉萨城区土壤重金属健康风险评价

由于城市化的快速发展,城区土壤中重金属（HMs）的污染问题,目前已成为环境和人类健康风险的主要问题之一.为科学地评价城区土壤重金属的健康风险,降低评价结果的不确定性,研究以拉萨城区土壤为研究对象,将蒙特卡罗模拟引入USEPA模型,构建了土壤重金属不确定性健康风险评价模型.研究表明,拉萨城区表层土壤中Cu、Zn、Cr、Ni、Pb、Cd、As、Hg的含量均值分别为20.25、66.07、35.90、17.35、22.70、0.10、25.64、0.07 mg·kg^-1.除As和Zn外,均未超过拉萨市土壤背景值,污染负荷指数（PLIzone）为0.83,整体为无污染水平.健康风险评价结果表明,拉萨城区表层土壤中,HMs对儿童和成人的总致癌风险（TCR）分别为1.30×10^-5—7.60×10^-5和1.03×10^-5—8.15×10^-5,处于可接受水平;总非致癌风险（HI）分别为1.82×10^-1—1.27和3.91×10^-2—3.57×10^-1,成人均处于可接受水平,但儿童可能存在3.61%的概率高于风险阈值;其中As是最主要的风险元素,皮肤接触和经口摄入分别是成人和儿童的主要暴露途径,皮肤黏附系数和体重分别是成人和儿童的主要影响参数.该模型可有效的降低健康风险评价中的不确定性,更加精确地反映区域健康风险状况,并能获取优先控制因子和暴露途径等信息.     

单轴压缩下不同倾角煤岩组合体力学特性及破坏特征

为探究不同倾角下煤岩组合体失稳诱发冲击地压机制,利用颗粒离散元程序对0、15、30、45、60°这5组不同倾角煤岩组合体进行单轴压缩试验。研究结果表明:煤是煤岩组合体失稳破坏的主体;当煤岩组合体的倾角分别由0°增加至30°和由30°增加到60°时,煤岩组合体的单轴抗压强度分别下降2.01%和9.59%,细观裂纹数量分别下降22.9%和4.0%,声发射信号出现时间提前,说明倾角的增大导致煤岩组合体单轴抗压强度降低,失稳破坏时间提前但破坏程度降低;在单轴加载初期,不同倾角组合体界面处煤岩颗粒向界面处运动导致界面处存在扩容趋势,倾角影响界面附近煤岩颗粒的运动进而导致组合体破坏区域逐渐由煤体向煤岩交界面过渡;当煤体裂纹扩展至煤岩界面时,高倾角煤岩组合体产生的界面滑移效应导致其破坏形式由压剪破坏转变为滑移破坏,且30°倾角为分界线。     

循环荷载作用下抗浮多铃型扩体锚杆拔出模型试验

为研究地下水位变动导致锚杆抗拔性能劣化的原因,提高扩体锚杆在抗浮过程中的锚固性能,首先,通过单次拉拔试验,得出不同埋深情况下多铃型扩体锚杆拔出过程中承载性能的变化情况;然后,根据单次拉拔试验得出的抗拔极限承载力进行循环试验,在不同循环荷载比、循环次数和循环频率下,探索多铃型扩体锚杆承载性能演化机制;最后,利用图像粒子测速法(PIV)分析周围土体变形机制,得出单次拉拔及循环荷载作用下周围土体位移的变化特性。结果表明:铃型扩体锚杆拔出过程中轴力-位移曲线大致分为弹性、震荡和破坏3个阶段,且随着埋深增加,锚杆的抗拔极限承载力和土体位移逐步递增;在循环荷载作用下,增加循环荷载比、循环次数以及循环频率均会降低锚杆锚固性能。     

宁夏供港蔬菜田土壤重金属分布特征及生态风险评价

农田土壤重金属污染会影响蔬菜作物的生长发育及产量,同时也会影响蔬菜的品质与口感,长期以来通过食物链传递和富集,最终对人体健康造成一定危害.因此为探明宁夏多年多茬种植供港蔬菜后其土壤重金属分布特征,预测其生态风险,分析其污染形成原因,于2019～2021年连续3 a采集了477个宁夏供港蔬菜田表层土壤样本,分析As、Cd、Cr、Hg、Pb、Cu、Zn和Ni这8种重金属含量和分布特征,采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法、地累积指数法和潜在生态风险指数法对宁夏供港蔬菜田土壤重金属污染状况进行评价,利用Pearson相关分析和主成分分析法解析了宁夏供港蔬菜田重金属来源.结果表明,宁夏供港蔬菜田土壤中As、Cd、Cr、Hg、Cu和Zn含量均值高于宁夏土壤背景值,但8种重金属含量均低于国内农用地土壤风险筛选值;在空间分布上,As、Cr和Ni在研究区西北部、中部以及南部出现连片高值区,Pb、Zn、Cd、Hg和Cu在研究区西北部与南部出现高值响应;单因子指数法和内梅罗综合污染指数法表明,宁夏供港蔬菜田土壤整体处于清洁水平;地累积指数法结果显示研究区污染以Hg和Cd污染为主,污染区域主要集中在研究区西北部和南部;潜在生态风险指数显示Hg和Cd为主要风险元素,其中Hg以中等、较强和很强生态风险为主,分别占比44.65%、44.65%和1.26%,Cd以中等、较强为主,占比65.83%和3.56%;综合Pearson相关分析和主成分分析表明,8种重金属污染来源可划分为3类,Ⅰ为自然源：Cu、Zn、Pb、As、Ni和Cr;Ⅱ为农业源：Cd;Ⅲ为工业源和农业源：Hg.综合来看,供港蔬菜田土壤重金属均无超标现象,土壤环境条件良好,宁夏供港蔬菜生产整体处于安全水平.研究结果可为宁夏供港菜田土壤安全利用和供港蔬菜安全生产、合理施肥、农艺运筹以及种植结构调整等提供帮助.     

刺梨果渣生物炭对白菜产量及品质和土壤性质的影响

为探明刺梨果渣生物炭对白菜产量及品质和土壤性质的影响,实现刺梨果渣的资源化利用,通过盆栽试验设置5个生物炭施用量：0%(CK)、1%(T1)、3%(T2)、5%(T3)和7%(T4),研究刺梨果渣生物炭施用对白菜产量及品质和土壤性质的影响.结果表明,(1)施用刺梨果渣生物炭能够显著提高白菜产量及品质,在5%生物炭施用量时效果最佳,白菜产量、可溶性固形物、可溶性糖、维生素C、全氮、全磷和全钾含量较CK分别提升了71.51%、40.14%、33.65%、38.08%、9.03%、28.85%和35.38%;(2)施用刺梨果渣生物炭能够显著改善土壤性质提高土壤养分含量及有效性,在5%生物炭施用量时效果较好,土壤pH、有机质、全氮、碱解氮、有效磷和速效钾含量较CK分别增加了41.06%、134.84%、157.48%、140.79%、341.75%和627.13%,有效Fe、Mn、Cu、Zn含量和交换性Ca、Mg含量较CK分别提高37.68%、61.69%、400.00%、4 648.84%、617.17%和351.42%;(3)施用刺梨果渣生物炭能够显著增强土壤酶活性,土壤脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和蔗糖酶分别较CK处理提高的范围为51.43%～362.86%、90.63%～134.14%、21.40%～85.12%和82.92%～218.43%;(4)冗余分析表明施用刺梨果渣生物炭后,土壤有效钾、交换性钙、有机质、有效磷和有效锌等是白菜产量及品质变化的主要影响因子,与其呈显著正相关关系.综上所述,施用刺梨果渣生物炭可以显著提高白菜产量及品质,改善土壤性质,将刺梨果渣制备成生物炭可以为刺梨果渣资源化合理利用提供理论参考.     

典型行业再利用土壤重金属含量分布、来源解析及生态风险评价

为深入探究典型行业再利用土壤重金属污染特征及生态风险状况,基于上海市嘉定区49个地块315个不同深度剖面土壤样品数据,采用地累积指数和潜在生态风险指数评估Cd、Pb、Cu、Zn、Ni、Hg和As这7种重金属含量特征和潜在生态风险程度,并利用源解析受体模型(APCS-MLR)和正定矩阵因子分解模型(PMF)解析其污染来源.结果表明:①研究区土壤中除As外,其余重金属均不同程度超过上海市土壤背景值,表层土壤中Cd、Pb、Cu、Zn、Ni和Hg含量分别是背景值的3.54、2.34、2.91、1.20、3.75和4.40倍;7种重金属含量随着土壤垂直剖面深度的增加逐渐降低,重金属在表层土壤中存在一定程度的富集,人类活动影响了重金属在土壤中的分布规律.②研究区内APCS-MLR和PMF两种受体模型均识别出土壤重金属4种主要来源,源1(Cu、Zn和Pb)为金属制品和汽车制造混合源,源2(Ni和Cd)为电镀企业来源,源3(Hg)主要为化工企业来源,源4(As)为自然源,两种受体模型结合运用,进一步提高源解析的精准度和可信度.③地累积指数由大到小表现为:Hg(1.54)＞Ni(1.32)＞Cd(1.21)＞Cu(0.96)＞Pb(0.64)＞Zn(-0.33)＞As(-1.02);潜在生态风险指数结果显示,研究区综合潜在生态风险指数RI值在32.50～4 910.97,均值为321.40,整体呈现较强潜在生态风险,再开发利用工业场地土壤中重金属Hg、Ni和Cd的污染值得进一步关注.