双模型下基于废弃泡沫砼的HAP结晶法回收养猪废水中磷的影响因素分析

采用羟基磷酸钙(HAP)结晶法回收模拟养猪废水中的磷,探究了以废弃泡沫砼为Ca源的磷回收处理过程中3种因素[pH、n(Ca2+)/n(PO3-₄)、温度]的影响,利用Box-Behnken(BBD)得到最佳反应条件,并结合Visual MINETEQ模型探讨2种典型重金属Cu2+、Zn2+对HAP结晶体系的单独及联合影响。结果表明:基于磷回收的最佳反应条件为pH=9.37, n(Ca2+)/n(PO3-₄)=1.669,温度=25.46 ℃;Cu2+对HAP结晶的影响大于Zn2+,联合投加时Cu2+、Zn2+的抑制作用增强;扫描电镜(SEM)表明重金属的引入改变了HAP表面结构,占据活性点位;能量色散X射线谱仪(EDS)表明Cu、Zn分别以9.79%、9.88%的质量比进入到了结晶产物中;Visual MINTEQ模拟结果证实Cu2+、Zn2+均会竞争HAP的构晶离子,抑制磷的回收,其中Cu2+主要与OH-竞争,Zn2+主要与PO3-₄竞争。研究可为废弃泡沫砼在均相条件下回收养猪废水中的磷提供参考。     

水丝蚓蚓粪对沉积物微环境及氮磷吸附特性的影响

以太湖沉积物和上覆水构建室内模拟实验,探究水丝蚓蚓粪对沉积物微环境、表层沉积物氮、磷吸附特性和微生物菌群分布的影响。结果表明:蚓粪显著影响了表层沉积物的含水率、孔隙度、烧失重和微生物活性。沉积物表层DO浓度和氧化还原电位的降低,以及沉积物深处氧化还原电位的升高与水丝蚓引起颗粒垂向迁移有关。等温吸附实验中,新生蚓粪氨氮平衡浓度(EC₀)和磷平衡浓度(EPC₀)值分别为0.73,0.014 mg/L,对氮、磷表现出了良好的固定能力。水丝蚓组蚓粪与对照组沉积物微生物种群结构相似,但微生物多样性有所降低。蚓粪中放线菌门、绿弯菌门、蓝藻细菌门相对丰度的增加,表明蚓粪堆积对沉积物有机质的分解和氮磷物质的释放具有促进作用,蚓粪中Cyanobium_PCC-6307菌属的相对丰度为对照组的3倍,表明蚓粪堆积与水华存在一定的关联性。     

供水管网生物膜中微生物种间相互作用及其影响因素综述

微生物生长显著影响供水管网中的水质安全,供水管网中微生物主要存在于生物膜中。近年来,随着高通量基因测序技术的广泛使用,多物种生物膜的研究越来越受到重视。微生物种间相互作用等因素会影响多物种生物膜的形成,而控制供水管网生物膜中微生物的生长对于限制水传播疾病至关重要。从胞外聚合物、生物膜调节基因、抗生素和环境适应性等方面讨论了多物种生物膜形成的初步机制,综述了供水管网多物种生物膜中微生物之间的种间相互作用（竞争、协作及中性作用）,并从群体感应信号分子、代谢共生和交互共生等方面探讨了种间相互作用机制及其对生物膜形成的影响,从生物学及非生物学角度总结了微生物种间相互作用的影响因素。基于上述分析,提出研究微生物种间相互作用机制以及多物种生物膜形成因素,为限制生物膜生长、保障饮用水水质安全提供新思路。     

中国主要河口沉积物污染及潜在生态风险评价

沉积物中的重金属含量是反映近海环境质量的重要因子。本研究对2018年3月采集的海口湾表层沉积物样品开展了粒度、有机碳（OC）和7项重金属等环境要素分析,探讨了各元素的空间分布及地球化学特征。海口湾表层沉积物中铜（Cu）、铅（Pb）、锌（Zn）、镉（Cd）、铬（Cr）、汞（Hg）和砷（As）含量平均值分别为14.1 mg/kg、27.1 mg/kg、63.7 mg/kg、0.06 mg/kg、41.5 mg/kg、0.050 mg/kg和12.79 mg/kg。Cu、Pb、Zn、Hg与OC含量之间呈较好的正相关性,Cu、Pb、Zn和Cr等重金属元素更易在细粒级的沉积物中富集,Cd和Hg含量分布主要受控于以沿岸河流、工业与城市等为主的点源入海排污,而Cr和As含量分布受入海排污的影响较小。地累积指数法的评价结果显示,海口湾表层沉积物中Cu、Pb、Zn、Cd和Cr均为清洁无污染,Hg和As为轻度污染。潜在生态风险指数法的评价结果表明,海口湾表层沉积物中单项重金属潜在生态风险程度为Hg> Cd> As> Pb> Cu> Cr> Zn,总体表现为中等生态风险。

     

河口沉积物-水界面重金属生物地球化学研究进展

本文根据天津近岸海域14个站位的调查结果,对表层沉积物中7种重金属元素（Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As）的含量和分布特征进行了分析,通过潜在生态风险指数法和一致性沉积物质量标准评价了沉积物中重金属的环境质量,并采用多元统计分析的方法对重金属的来源进行了分析。研究结果显示：天津近海表层沉积物中重金属Pb、Zn、Cd、Cr和Hg的含量均符合第一类海洋沉积物质量标准,仅Cu和As在少数站位出现超标现象;从空间分布来看,重金属含量呈现中部和南部海域较高、北部海域较低的分布特征;调查海域除Hg具有中等−强潜在生态风险外,其余重金属元素均处于轻微潜在生态风险等级,多种重金属综合潜在生态风险同样处于轻微−中等等级;As和Cr在部分站位高于重金属毒性效应阈值下限但未超过阈值上限,其余重金属元素含量均低于重金属毒性效应阈值下限,表明天津近海发生沉积物重金属生物毒性危害现象的概率较低;沉积物中Cu、Pb、Zn和Cr元素可能主要来源于自然过程,而As和Cd则主要来源于人类的工农业活动。

     

基于物质流模型的长三角城市群食物生产与消费系统氮素流动格局及影响因素

作为区域社会经济发展的重要增长极,城市群食物生产与消费系统活性氮的释放对区域氮素循环格局有着重要影响。采用物质流分析模型,定量分析2019年长三角城市群农田种植、畜禽养殖、水产养殖和人类消费子系统的氮素流动格局,评估各子系统氮素损失的结构,阐明氮素损失的空间分布,并探究氮素损失强度的主要影响因素。结果表明,系统总体氮输入为3 472.56 Gg/a,最大氮素输入项为化肥输入;系统总体氮输出为3 061.29 Gg/a,主要表现为氮素损失,占90.9%。农田种植、畜禽养殖和水产养殖子系统的氮素利用效率分别为42.6%、30.8%和40.1%。农田种植子系统对系统氮素损失的贡献最大,为1 325.53 Gg/a,占比为47.6%;其后依次为人类消费子系统、畜禽养殖子系统和水产养殖子系统。长三角各城市氮素损失强度空间异质性较大,上海、扬州、盐城较高,分别为26.43、23.20和22.26 kg/hm²;杭州、宣城、池州较低,分别为6.14、5.83和4.55 kg/hm²。氮素损失强度空间异质性与经济、人口、农业生产和土地利用等因素的相关性具有统计学意义（P<0.05或0.01）,相关系数为0.42~0.76。

     

废弃风机叶片非金属粉末热解产物增强环氧树脂复合材料的制备与性能探究

针对风机叶片大量报废后处理处置的问题,将废弃风机叶片非金属粉末 (retired wind turbine blades,RWTBs) 热解后的产物 (记作P-RWTBs) 作为填料,三乙烯四胺 (triethylenetetramine,TETA) 为固化剂,环氧树脂 (epoxy resin,EP) 为基体,陶瓷粉 (ceramic powder,CP) 和KH-560偶联剂为添加剂制备复合材料样条,实现了废弃风机叶片的回收及再利用。通过浇筑成型法制备了复合材料,探究了热解条件对RWTBs 热解失重率的影响及CP添加量、KH-560的质量分数对复合材料的力学性能、耐热性能和耐腐蚀性能的影响。结果表明,当升温速率为10 ℃·min⁻¹时,热解的最佳条件为600 ℃停留6 h,此时RWTBs 表面的热固性树脂被彻底热解。当以TETA为固化剂、20% CP为添加剂、P-RWTBs为填料时,通过2% KH-560处理后制备的P-RWTBs-2%KH-560/20% CP/EP 复合材料具有较好的力学性能,拉伸强度、弯曲强度和冲击强度可分别达到55.59 MPa、86.43 MPa和23.99 kJ·m⁻²,相较于TETA/EP,分别提高了23.1%、77.1%和35.3%。当温度达到360.7 ℃时,P-RWTBs-2%KH-560/20% CP/EP复合材料的热解失重率为30%,相较于TETA/EP提高了15.9 ℃。经过48h酸浸后的P-RWTBs-2%KH-560/20% CP/EP复合材料拉伸强度、弯曲强度和冲击强度分别降低了10%、2.4%和5.4%,相较于RWTBs/20% CP/EP,具有更强的耐腐蚀性能。P-RWTBs-2%KH-560/20% CP/EP复合材料性能的提升主要是由于KH-560接枝在P-RWTBs表面形成了一层硅烷分子覆盖层,其中亲水基团与EP基体中的羟基发生氢键作用,增强了填料与基体之间的相互作用力,加强了复合材料的界面结合强度,同时提升了复合材料的亲水性和亲油性,使其表面更加稳定光滑,能有效减缓腐蚀速度。该研究可为废弃风机叶片的资源回收再利用提供一个新的思路。     

好氧颗粒污泥工艺处理低浓度市政污水实现高效脱氮除磷

为探索好氧颗粒污泥(aerobic granular sludge,AGS)工艺在低浓度市政污水处理中应用的可行性,本研究在中环水务下属某市政污水处理厂内搭建了处理规模为500 m³·d⁻¹的好氧颗粒污泥反应器(aerobic granular sludge reactor,AGSR)。以污水厂低浓度实际市政污水为进水基质、接种厂区现有生化段絮状污泥,成功实现了污泥颗粒化。污泥平均粒径由33.85 μm增至158.25 μm,SVI₃₀由118.42 mL·g⁻¹降至45 mL·g⁻¹。在不投加外部碳源和除磷药剂的情况下,AGSR出水化学需氧量、氨氮、总磷、总氮、悬浮物平均质量浓度分别为19.4、0.26、0.28、11.7、4 mg·L⁻¹,COD容积负荷率为4 m³·(m³·d)⁻¹,实现了高效脱氮除磷。16S rRNA基因分析结果表明,运行期间与脱氮、除碳、除磷相关的功能菌为优势菌属。与厂内运行的A²/O工艺相比,采用AGS工艺可节省40%左右的运行电耗、100%的外加碳源和除磷药剂。以上研究结果可为AGS工艺在低浓度市政污水处理领域的推广和应用提供参考。     

二氧化碳地质封存风险识别方法与案例应用

二氧化碳 (carbon dioxide, CO₂) 捕集、利用与封存 (CO₂ capture, utilization and storage,CCUS) 是实现碳中和目标不可或缺的关键技术。CO₂地质封存与利用作为CCUS技术的核心组成部分,面临着政策、技术、经济、安全等风险问题,对项目的风险分析与评价能够降低不确定性对项目规划的影响,是实现项目顺利推进的有效保障。由于项目内部及外部环境的不确定因素多种多样,而且随着项目生命期的渐进,又会产生新的风险,风险反复发生的频率以及参与的各项目过程也会因项目而异,因此风险识别作为风险评价过程的第一步,是进行全面风险评价的重要前提。风险识别的目标是明确与项目有关的潜在风险源,在识别过程中,评估人员需要识别包括地质安全性、环境影响、人类健康、政策和社会因素等多种潜在的风险事件和类型,并评估风险的概率和影响。目前,国内外在CO₂地质封存工程的风险识别环节中已开展德尔菲法、头脑风暴法、专家面谈法、风险清单法、SWOT技术、风险分解结构、风险图解分析技术等多种分析方法。每种风险识别方法都有各自的优势和劣势,同一项目可能选择多种风险识别方法进行项目风险的前期排查。然而,当前已有研究大多是针对单一方法的介绍和应用,缺少对多种不同风险识别方法的系统介绍和对比,尚未形成完整的风险识别理论框架体系以及筛选方法。在全面综述CO₂地质封存风险识别现状、风险识别方法与应用的基础上,对多种风险识别方法进行了优缺点总结以及对比,提出了一种纺锤形风险识别筛选方法。最后,对宁夏回族自治区试注工程进行风险识别,以期指导封存项目风险管理,助力项目顺利开展,为未来宁夏开展大规模CCUS示范工程项目提供重要参考。     

基于经济可行性的CCUS地质封存评估——以陕西省为例

二氧化碳捕集利用与封存 (CCUS) 是目前实现化石能源低碳化利用的首要技术选择,开展CCUS地质封存经济性评估研究对于提高项目可行性至关重要。研究以陕西省为例,从厂址适宜性、管道建设影响因子、技术成本等视角,在10 km网格上评估地质封存经济适宜性,并利用优化最小成本源汇匹配路径。研究结果表明,陕西省排放集中在火电和工业部门,网格封存总成本呈现南高北低的空间分布特征,其中陕北大部分地区位于鄂尔多斯盆地,网格经济适宜性相对较高。在时间跨度上,随着封存技术逐渐成熟,2035—2060年陕西省网格封存总成本不断降低,经济适宜性不断提高,其中低速情景和强化情景下分别于2050年和2040年后所有网格均具有经济适宜性。在源汇匹配上,研究结果验证了短期内源 (如煤化工企业) 和经济可行性汇 (如油田) 之间管道运输路径优化的可行性。本研究结果可为未来源汇最佳匹配、地质封存空间布局、CCUS管网规划等提供参考。