餐厨垃圾的黑水虻处理中含钙矿物及微生物对油脂转化效率的影响

黑水虻处理是近年来发展起来的一种餐厨垃圾的有效资源化方法,但由于黑水虻的生理特性,油脂类物质经常不能被彻底降解和去除,残渣仍有酸败气味,需堆肥化二次处理.为了提高油脂类成分的降解效率,提升黑水虻富集油脂的资源化能力,本研究拟以含钙矿物和微生物为主要辅助手段,通过向餐厨垃圾中添加湿重比例为0~10%的CaCO₃、0~10%的Ca(OH)₂、5%CaCO₃和菌液的混合物及6种不同菌液,研究含钙矿物和微生物对于油脂减量化和虫油转化效率的影响.结果发现,向餐厨垃圾中添加含钙矿物,能够显著调节和缓冲黑水虻处理过程中的环境pH值,但对增加油脂的去除效率和黑水虻油脂的转化能力没有显著作用.而且添加7%~10% 的CaCO₃对于餐厨垃圾的减量化率和黑水虻的虫产率有负作用,添加5%~10%的Ca(OH)₂会导致显著的幼虫死亡率.同时添加CaCO₃和菌液对于油脂的去除不利.仅添加微生物菌液是提高垃圾油脂减量化率和黑水虻油脂富集率的最有效方法.枯草芽孢杆菌NJZ菌株、地衣芽孢杆菌NY菌株、植物乳酸杆菌RS72菌株和粪肠球菌L102菌株,是提高黑水虻油脂转化效率的有效菌株.添加微生物后,黑水虻的虫油产率由对照组的10.4%提升至12.8%~14.4%,虫油富集率由对照组的93.9%提升至116%~130%.虫油富集率超过100%,说明餐厨垃圾中碳水化合物、蛋白质等非油脂成分的一部分转化为黑水虻的体脂,而微生物的辅助降解可能是强化这一过程的主要因素.但即使在接种微生物以后,虫沙中仍然有29%~44%的油脂在处理结束时剩余,说明餐厨垃圾中的油脂较难被彻底降解和利用.未来研究中,可以继续筛选高效降解油脂的微生物,与黑水虻共同处理餐厨垃圾,实现油脂成分的资源化全利用.     

基于监测及Kriging方法的京津冀地区大气污染物暴露分布研究

为了实现充分利用已有环境监测站点数据进行人群精细化暴露评估的目的,同时解决某些待测人群社区周边无监测站点时数据的选择问题,以保定市作为大气高污染研究城市,基于现场监测和Kriging（克里金插值）空间分析方法,明确了在研究大气污染物人群暴露时,某一个固定监测站污染物数据的代表性问题.研究表明:对于大气中φ（SO₂）、φ（NO₂）、颗粒物及其组分,空气质量监测点位的代表性一般为5~6 km;对于φ（CO）、φ（O₃）和φ（VOCs）,它们在城市不同地区的空间分布更为均匀,空气质量监测点位的代表性范围更大.通过使用Radial Basis Functions（径向基函数,RBF）、Local Polynomial Interpolation（局部多项式插值,LPI）、Inverse Distance Weighting（反距离权重插值,IDW）、Kriging、Kernel Smoothing（内核平滑插值,KS）和Diffusion Kernel（内核扩散插值,DK）等6种空间分析方法对大气污染物浓度进行预测发现,Kriging方法对大气污染物浓度预测时可使预测值和实测值间的偏差小于10%,准确度最高.因此,在进行某城市某点位的污染物人群暴露浓度预测时,若该点位周边5 km以内有空气质量监测点位,则可用该点位的监测值代替;若5 km以内没有空气质量监测点位,则可基于最近监测点位的污染物浓度进行Kriging空间插值,从而获得该点位的污染物暴露水平.      

我国近岸海域环境功能区划制度发展现状及对策

近岸海域环境功能区划制度在保护近海环境质量、维护海洋生态功能等方面发挥了重要作用,已经成为近岸海域环境保护规划的基础和环境监督管理的依据.在国家加快推进陆海、城乡国土空间统筹和优化的背景下,要实现近岸海域生态系统服务功能保护、水质持续改善等目标要求,仅明确近岸海域和沿岸陆域生态环境保护空间格局难以满足海洋生态环境保护需求,还需进一步明确近岸海域生态环境保护目标体系.近岸海域环境功能区划制度已经实施20余年,目前呈现出法律地位不足、功能分类体系与近岸海域生态环境保护要求不一致、功能区目标间协调性不足、调整频繁、各省份近岸海域环境功能区监管工作不统一等问题.因此,应重新定位近岸海域环境功能区在海洋环境管理中的作用,强化对其所确定的近岸海域环境功能的保护,并由环境功能保护的需求进一步提出水质保护、生态保护目标,将近岸海域环境功能区划作为全国近岸海域生态环境目标空间管理的依据.在此基础上,提出提升近岸海域环境功能区的法律地位、构建科学合理的近岸海域环境功能区分类体系、基于生态系统管理理念制定海洋环境保护目标、严格功能区划调整程序、完善近岸海域环境功能区监管制度等对策建议,为完善近岸海域环境功能区划制度提供借鉴.      

水文变异条件下潦河生态流量计算研究

气候变化和高强度人类活动改变了流域的自然水文循环过程,导致水文序列出现变异,严重影响了流域水文生态系统的稳定性.目前,基于水文变异条件下的河道内生态流量计算已成为当前变化环境下生态水文学研究的热点问题之一.以江西鄱阳湖西北部的潦河为例,采用水文时间序列变异检验方法分析径流变异性及成因,应用水文模型对水文变异后的径流进行还原,以Kolmogorov-Smirnov（K-S）、Anderson Darling（A-D）和概率点据相关系数（PPCC）3种检验法确定月径流的最优概率分布函数,进而提出水文变异条件下最适宜的潦河生态流量计算方法.结果表明:①潦河万家埠站径流在1972年发生水文变异,突变点后流域年径流增加了12%,降水量的增加和蒸发量的减少是其主要驱动要素.②采用分布式时变增益模型（DTVGM）对径流进行还原,率定期和验证期的相关系数和Nash-Sutchliffe效率系数均大于0.78,径流模拟值和实测值拟合程度较高,表明基于DTVGM进行径流还原是可行的.③基于还原后的径流,对5种概率分布函数进行拟合优度综合检验,确定逐月最优分布函数,并估算月河道生态流量.与Tennant法、最枯月平均流量法、7Q10法等方法比较,基于最优分布函数的生态流量结果更具确定性与合理性.在气候变化和人类活动引起径流变异的背景下,考虑水文变异的河道内生态需水计算方法能够更科学地体现水文变异对生态需水过程的影响,研究结果可为潦河流域水生态保护和水资源管理提供数据支撑,也可为变化环境下水资源规划和配置提供科学依据.      

美国饮用水水源地保护经验及其对我国的启示

新冠肺炎疫情对公众健康造成了极大威胁。针对疫情可能造成的水污染问题,各地生态环境部门均全力加强城市和农村饮用水水源地水质监测预警工作,突出了当前形势下饮用水水源保护工作的重要性。为实现安全饮用水目标,美国在法制体系、组织结构、饮用水水源地风险评估和保护计划等方面积累了丰富的经验,为我国应对疫情、实现饮用水安全保障提供了诸多启示。美国实践经验表明,饮用水水源地保护应建立从废水排放控制到水源地风险防范的全方位、一体化管理体系;完善"从水源地到水龙头"的监测与应急体系;构建分工明确、权责清晰的制度体系;完善公众参与和信息公开,形成多方共治的良好局面。基于美国水源地保护经验,本文研究提出如下建议:加强全国饮用水水源地风险评估,严防医疗污水和城镇生活污水向水源地排放;加强水源地水质监测和预警,提升监测预警水平并制定备用水源等应急响应计划;强化地方政府对水源地的统一监管职能,明确水源地管理部门和水源地水厂的职责分工,加强组织协调和联防联控;完善公众参与和信息公开,增强公众环保意识和"主人翁"意识。     

长江下游居民区降水地表径流的污染特征

城市地表径流是重要非点源污染源之一,其研究对于我国城市水环境质量控制具有重要的现实意义.本文选择我国长江下游地区典型居民区下垫面作为研究对象,采集不同下垫面的多场降雨径流,探究分析其中主要金属污染物和溶解性有机质（DOM）的分布、结构特征和污染负荷.结果发现,不同下垫面地表径流中重金属均呈现一定程度的超标现象,其浓度由高到低排序为：Zn > Cu > Pb > Sb > Cd,不同下垫面地表径流污染特征呈现了显著的差异,交通主干道的金属和DOM污染均最为严重;不同下垫面有机质结构特性也呈现出了明显的差异;地表径流DOM与阳离子金属污染物（Cu）的结合作用强烈,紫外差分光谱和傅里叶变换红外光谱显示其结合位点位于羧基、酚羟基和C＝C结构,而类金属污染物（Sb）则结合较弱,其在径流中可能以游离态存在;研究区域不同金属污染物对临近水体产生的污染年负荷依次为：Zn > Cu > Pb > Sb > Cd,无锡和南京采样区DOM的单位面积污染负荷分别为0.93 g·（m²·a）^-1和8.72 g·（m²·a）^-1.结果表明需要针对不同下垫面属性和不同污染物结构特征开展对应的污染拦截措施,相关结果可以为长江下游流域水环境质量改善提供参考信息.     

镉在3种乔木中的积累及其亚细胞分布和化学形态研究

研究不同镉（Cd）浓度（0、25、50、100、200 mg·kg^-1）处理下,栾树（Koelreuteria paniculata）、臭椿（Ailanthus altissima）、银杏（Ginkgo biloba）3种乔木叶、枝、根中Cd的含量与积累特征,并分析Cd对其叶片超微结构的影响,探讨Cd在3种乔木叶片与根系中的亚细胞分布和化学形态特征.结果表明,3种乔木体内的Cd含量随着土壤Cd处理浓度的增加而增加,且主要积累在根部.栾树和臭椿各器官中的Cd含量显著高于银杏,表明栾树和臭椿对Cd的积累能力强于银杏.高浓度Cd处理下,栾树和臭椿叶片细胞结构损伤明显,细胞内出现大量黑色絮状物,且附着在细胞壁及细胞器的表面.而银杏叶片细胞无明显损伤特征,说明银杏对Cd的耐受性强于栾树和臭椿.3种乔木叶片中的Cd多存在于细胞壁或可溶性组分中,根系中的Cd多存在于细胞壁中,Cd在各组织的叶绿体、线粒体和细胞核等细胞器中分布较少.3种乔木叶片和根系中分别以移动性和毒性相对较低的HAc、NaCl提取态Cd分配比例最大.3种乔木各器官对Cd的积累能力与其叶片细胞中叶绿体与线粒体组分Cd占比有显著负相关关系,与叶片中HAc提取态Cd分配比例呈显著正相关性.     

基于高光谱的土壤全氮含量估测

基于高光谱(350~2 500 nm)数据,研究了我国中、东部地区5种主要类型土壤全氮含量与高光谱反射率之间的定量关系,构建了基于偏最小二乘法(PLS)、BP神经网络(BPNN)和特征光谱指数的土壤全氮含量估算模型。结果表明,以500~900 nm、1 350~1 490 nm区域波段反射率经Norris滤波平滑后的一阶导数光谱为基础,构建的基于PLS和BPNN的土壤全氮含量估算模型精度较高,建模决定系数分别为0.81和0.98;独立观测资料检验结果显示,模型预测决定系数分别为0.81和0.93,均方根误差RMSE为0.219 g·kg^-1和0.149 g·kg^-1,相对分析误差RPD为2.28和3.36,说明PLS和BPNN模型对土壤全氮含量具有较高的预测精度。在光谱指数的分析中,基于近红外872 nm和1 482 nm 两个波段的差值光谱指数DI(NDR₈₇₂,NDR₁₄₈₂)对土壤全氮含量最敏感,建模决定系数、预测决定系数、RMSE和RPD分别为0.66、0.53、0.31 g·kg^-1和1.60。比较而言,三种方法估算土壤氮含量的精度顺序为BPNN模型＞PLS＞DI(NDR₈₇₂,NDR₁₄₈₂),基于PLS和BPNN两种方法建立的土壤全氮含量高光谱估测模型具有较高的精度,可以用来精确估算土壤全氮含量;基于两波段构建的DI(NDR₈₇₂,NDR₁₄₈₂)预测效果低于前两者,但也可以用来粗略估测土壤中的全氮含量。     

电-Fenton法预处理腈纶聚合废水的影响

采用电-Fenton法预处理腈纶聚合废水,研究了试验条件对污染物去除效果的影响. 阳极采用Ti/SnO₂-Sb₂O₃网状极板,阴极采用网状钛板,对腈纶聚合废水进行电解处理. 分别考察了停留时间,电解电压,FeSO₄·7H₂O投加量和pH对废水中污染物去除效果的影响. 正交试验结果表明,各影响因素的影响程度大小为pH>电解电压>FeSO₄·7H₂O投加量;单因素试验结果表明,在电解电压为15 V,pH为5,FeSO₄·7H₂O投加量为1.44 mmol/L,电解时间为3 h时,腈纶聚合废水中COD_Cr的去除率为31.98%,丙烯腈的去除率为74.10%,出水c(Fe2+)为0.004 mmol/L,废水的ρ(BOD₅)/ρ(COD_Cr)从0.05升至0.47,提高了废水的可生化性,为后续生化处理创造了条件.      

鸭绿江口及毗邻浅海沉积物重金属富集特征与潜在生态风险比较

为研究鸭绿江河口及毗邻浅海沉积物中重金属的污染状况,比较了鸭绿江口及毗邻浅海表层沉积物重金属的富集系数、多金属污染度的沿程变化,分析了重金属的分布富集规律;讨论了采用不同的背景值在潜在生态风险指数、地累积指数、生物效应浓度3种评价方法中的差异及其对生态风险评价结果的影响. 结果表明:鸭绿江口及毗邻浅海的潜在生态风险总体属于低风险等级,其中毗邻浅海和潮滩的重金属污染较轻,西汊道的污染相对较重. 重金属的高值分布区与混浊带具有一定的对应关系,但受人类活动的影响更大,对鸭绿江口及毗邻浅海表层沉积物重金属污染生态风险评价贡献率较高的重金属污染因子是Cu,Hg和Cd.