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。     

减氮覆膜下旱地麦田土壤团聚体中各物理组分的变化

分析覆膜条件下晋南旱塬土壤团聚体中各物理组分的变化,对于协同提高该区域土壤肥力及作物产能意义重大. 依托山西省洪洞县长期定位试验基地,采集7 a的0~20 cm土层原状土壤样品,分析农户施肥（FP）、测控施肥（MF）、测控施肥+垄膜沟播（RF）和测控施肥+平膜穴播（FH）这4个处理对小麦籽粒年均产量、土壤有机碳（SOC）含量和团聚体中各物理组分[未受保护的大团聚体中粗颗粒有机碳（M-cPOC）及细颗粒有机碳（M-fPOC）、受物理保护的大团聚体中微团聚体内颗粒有机碳（M-iPOC）、受（生物）化学保护的大团聚体中矿质结合态有机碳（M-MOC）、未受保护的微团聚体中细颗粒有机碳（m-fPOC）、受物理保护的微团聚体中颗粒有机碳（m-iPOC）、受（生物）化学保护的微团聚体中矿质结合态有机碳（m-MOC）]分布比例及其有机碳含量的影响. 结果表明,同FP处理相比,MF处理虽然显著降低了SOC含量,但是还能维持小麦籽粒产量,RF和FH处理协同提升了土壤肥力和作物产能,且以FH处理效果更佳,SOC含量和小麦籽粒产量分别提高了8.44%和48.86%. MF处理显著降低了M-cPOC含量,RF处理显著提高了M-iPOC含量,FH处理显著提高了M-fPOC、M-iPOC、M-MOC和m-iPOC含量,增幅分别为64.00%、98.39%、6.16%和17.48%. 此外,结合冗余分析发现M-iPOC组分对提高SOC含量和小麦籽粒产量起主要作用,贡献率高达61.5%. 因此,晋南旱塬区大团聚体对土壤肥力和作物产能的贡献高于微团聚体,平膜穴播通过提高M-iPOC含量,进而协同增加了土壤有机碳固存和小麦籽粒产量,可以在该区域乃至全国农作旱区推广该项栽培技术.     

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.     

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.     

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.     

对硝基苯酚降解产物与FK506结合蛋白相互作用分子机制

对硝基苯酚(p-nitrophenol,p-NP)作为典型内分泌干扰物,其环境污染与人体健康问题一直是环境领域的研究热点.环境中对硝基苯酚降解产物(p-NP degradation products,p-NP-DPs)与FK506结合蛋白(FK506 binding protein,FKBP5)结合形成p-NP-DPs-FKBP5加合物是p-NP-DPs产生雌激素和抗雄激素活性的主要机制.然而,p-NP-DPs与FKBP5相互作用的分子水平机制尚未引起足够的重视.本文采用分子对接技术模拟计算p-NP-DPs与FKBP5相互作用的结合能和结合面积.结果表明,p-NP-DPs与FKBP5相互作用结合面积顺序为213 Å2(4-硝基邻苯二酚)＞200 Å2(p-NP)＞184 Å2(邻苯二酚)＞175 Å2(对苯二酚)＞173 Å2(苯酚)＞171 Å2(对苯醌),结合能顺序为-3.69 kcal mol-1(4-硝基邻苯二酚)＞-3.76 kcal·mol-1(p-NP)＞-3.81 kcal·mol-1(对苯二酚/邻苯二酚)＞-3.83 kcal mol-1(对苯醌)＞-3.91 kcal·mol-1(苯酚),高频氨基酸残基为 Pro221、Gly224、Glu227、Ala228、Gly282、Lys283、Tyr284、Met285和Gln286,p-NP-DPs药效团主要包括氢键供体(—OH)、氢键受体(—NO2和C=O)、芳香中心(苯环)和疏水中心(C原子).p-NP-DPs理化性质对p-NP-DPs与FKBP5相互作用强度的影响主要取决于分子量和拓扑极表面积(100％)、氢键受体数量(75％)、密度(50％)和闪点(25％).本研究对认识水环境中p-NP-DPs分子水平健康效应和环境风险具有重要科学意义.     

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.     

不同活化过硫酸盐体系的机理分析及不同无机阴离子的作用:以两种有机染料为例

高级氧化技术（AOPs）广泛应用于不同的废水处理,并目前此类技术多以羟基自由基（OH·）的产生为主。近年来,基于硫酸根自由基（${{rm{SO}}_4^ - cdot} $）的AOPs因其对有机污染物的高反应活性和对复杂环境基质的高选择性而备受关注。但是,在对各种活化方式的系统比较方面还存在一些不足,对降解途径和不同阴离子对体系的影响也缺乏研究。本文通过两种染料的降解对3种活化过硫酸盐体系进行了系统性的比较,并结合自由基捕获实验（甲醇,叔丁醇）和产物分析,研究了体系降解机制及路径。研究了4种阴离子（${ {rm{HCO}}_3^ - }$、${{rm{NO}}_3^ - }$、Cl−、Br−）对3种不同活化过硫酸盐体系降解染料的影响。结果表明,${{rm{SO}}_4^ - cdot }$与OH·在3种活化体系中对染料降解均有贡献。在热活化体系（heat-Na2S2O8）中,对染料降解起到主导作用的活性物种为${{rm{SO}}_4^ - cdot } $;在光活化体系（hv-Na2S2O8）中,对染料降解起到主导作用的活性物种为${{rm{SO}}_4^ - cdot } $与OH·;而在亚铁离子活化体系（Fe2+-Na2S2O8）中,OH·对染料降解起主导作用。本文以热活化过硫酸盐体系为代表,探索了亚甲基蓝和甲基橙的降解中间体及路径。在3种活化过硫酸盐体系中,4种阴离子在不同程度上对两种染料的降解均存在抑制作用,尤其在亚铁离子活化过硫酸盐体系中,对4种阴离子的浓度变化更为敏感。     

甲酸酸化结合气相色谱-三重四极杆串联质谱检测复杂废气中的多环芳烃

针对基质干扰效应明显的复杂废气样品中多环芳烃的检测,本研究使用甲酸对浓缩后的样品（溶剂体系为正己烷）进行处理,静置样品并去除甲酸层后,采用气相色谱-三重四极杆串联质谱（多反应监测扫描模式）进行检测。结果表明,同传统的净化和检测方法相比,本文采用的方法显著提高了目标物尤其是苯并(a)芘的色谱峰响应,减少了干扰峰,提高了提取内标的回收率（由<10%提高到69.7%—110%）。利用该方法检测实际废气样品的方法有效性结果为,提取内标回收率为69.7%—110%,加标回收率为82.5%—92.1%,平行样品的相对标准偏差为1.11%—8.85%。该方法选择性好、精密度和准确度高、操作简便易于推广应用,能够满足复杂废气样品中多环芳烃的检测要求。     

水泥窑热工条件下十溴二苯醚的热分解规律

基于水泥窑热工条件参数,结合响应曲面设计基本原理,开展了十溴二苯醚(BDE-209)热分解规律及影响因素研究,并分析了BDE-209的脱溴路径。结果表明:烟气中多溴二苯醚(PBDEs)含量随着溴取代数降低而降低;不同PBDEs单体受不同因素影响明显,烟气中BDE-209浓度主要受样品中原始浓度和温度的影响,九溴二苯醚和八溴二苯醚浓度主要受温度和氧气交互作用的影响;结合文献研究与本实验结果推测BDE-209在水泥窑热工条件下的最主要的两条降解路径,生成九溴二苯醚的最主要路径是由BDE-209 脱去一个溴生成BDE-207;生成八溴二苯醚的最主要路径是由BDE-209 脱去一个溴生成BDE-206,再由BDE-206脱去一个溴再生成BDE-203。明确BDE-209的热分解规律及影响因素,能够为水泥窑热工条件下处置含PBDEs废物提供理论支撑。