高浓度氨氮对厌氧膜生物反应器处理养猪废水的抑制影响及生物炭缓解效能

针对养猪废水中高浓度氨氮对甲烷发酵过程的抑制问题,研究了不同氨氮负荷对厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor,AnMBR) 处理养猪废水效能的影响及生物炭投加的缓解调控效能。结果表明,在(外源)氨氮负荷为0、3 000、4 500 mg·L⁻¹时,常规AnMBR的甲烷产率分别为85.2%、73.2%、51.7%,生物炭的投加可使甲烷产率提高至93.2%、83.7%、63.7%。随着氨氮负荷的提高,AnMBR对污染物的去除能力下降：氨氮负荷由0提升至4 500 mg·L⁻¹时,常规AnMBR对养猪废水中化学需氧量(chemical oxygen demand , COD)、多糖、蛋白的去除率分别由94.0%、95.7%、86.8%降低至92.4%、90.2%、80.2%,生物炭的投加使其去除率维持在92.7%、91.6%、84.3%。进一步研究发现,高浓度游离氨(free ammonia,FAN)的存在是导致AnMBR发酵效能下降的主要原因。且在氨氮负荷由3 000 mg·L⁻¹提高到4 500 mg·L⁻¹时,常规AnMBR污泥中的可溶性微生物产物(soluble microbial products,SMP)与微生物胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)含量分别提高了84.1%、62.6%,其中,芳香族蛋白类是微生物代谢产物的主要物质;生物炭的投加减少了17.9%~27.1%的SMP含量与2.6%~9.3%的EPS含量。挥发性脂肪酸(volatile fatty acids, VFA)甲烷发酵活性实验结果表明,高浓度氨氮主要抑制了乙酸降解微生物的比产甲烷活性,而生物炭的投加利于维持污泥在高氨氮浓度下的乙酸盐降解产甲烷能力。本研究结果可为缓解高浓度氨氮抑制AnMBR处理养猪废水效能的应用提供参考。     

场地修复异位热脱附碳排放核算、优化与预测

场地修复碳排放随市场发展逐年增加,迫切需要采取碳减排措施,降低我国实现“双碳”目标的压力。本研究聚焦污染场地异位热脱附修复技术进行碳排放核算、减碳协同增效优化和潜力预测;以场地有机污染土壤修复活动为对象,对异位热脱附修复过程进行碳排放量化分析。本研究还基于生命周期评价理论探究国内外机构 (IPCC、EPA、EEA、UK、CPC等) 不同碳排放因子下的碳排放核算差异,探索技术优化、清洁电力能源优化 (火电改风电、太阳能等) 、能源类型调整 (化石能源改为电力) 策略下碳排放量核算差异及碳减排潜力,获取基于实际电网能源结构动态变化下碳排放量。此外,本研究利用我国2000—2022年电网能源结构数据,构建Prophet时间序列预测模型,对我国未来5年 (2023—2028) 有机污染场地异位热脱附技术碳排放量进行预测分析。因此,本研究有望提升场地修复热脱附碳排放核算精度,拓展和丰富减碳协同增效路径,获取动态变化下的碳排放预测和碳减排潜力预测方法提供理论基础。     

城市智慧水管家背景下市政污泥处理处置问题和解决思路的分析

随着中国长江三峡集团有限公司长江大保护水管家模式的推广应用,市政污泥的处理处置已成为水环境治理过程中压轴性的难点和痛点问题。通过分析长江经济带典型城市污泥的泥质特性,探讨当前污泥处理处置存在的若干核心问题。提出在“水管家”模式的统筹下,污泥处理处置应遵循一城一策、因地制宜的原则,结合城市近远期发展规划,通过行业统筹与产业链集成,发挥管理创新和技术集成优势,合理选择技术路线。建议创新“政府+产学研用”的商业模式,把污泥处置责任交给一级政府、把新污染物等无害化研究交给学术界、把污泥处理处置产业交给市场,通过有为政府与有效市场的相互促进,构建城市多源污泥协同处置与资源化利用的综合解决方案,打造经济技术最优的城市示范样板。本研究结果可为今后污泥处理处置提供参考。     

中国全氟和多氟烷基化合物(PFASs)环境污染、健康风险及监管现状

全氟和多氟烷基化合物(PFASs)是一类具有抗水、抗油、抗污等良好特性而被广泛使用的化学品.PFASs在环境中具有极强的持久性及稳定性,已经严重威胁到生态环境平衡及人类健康.我国是全球最大的氟化合物制造和消费大国,虽然环境介质中PFASs赋存浓度并不比欧美国家高,但PFASs在我国居民人体内的暴露水平较美国高,对人体免疫、代谢、生殖及心血管系统带来健康威胁,并通过生殖系统影响胎儿发育.欧美发达国家在20年前就开始关注PFASs,并逐步出台了一系列的监管措施,并对饮用水中PFASs的含量设定了推荐值.中国在这方面起步较晚,监管措施有待完善.本文通过总结欧美日等主要发达国家和地区的监管政策,为我国相关部门制定监管措施提供参考.     

复配型表面活性剂协同无机盐润湿煤尘性能研究*

为有效提高雾化降尘效率,以长焰煤为例,从接触角、表面张力静态试验和粒径测定、喷雾降尘动态试验角度切入,探究不同类型表面活性剂与无机盐的协同关系,进而优选出降尘效果最佳的配比方案。研究结果表明:阴与阴、阴与非、非与非离子复配型表面活性剂与无机盐之间均存在显著协同效应,且通过正交试验可确定协同效果最优的3组配方及其最佳浓度;对比清水,3组配方的平均粒径均有所减小,降尘效率均有大幅提升。综合优选出的最佳配比为质量分数0.08%的仲烷基磺酸钠、0.04%的曲拉通X-100和0.04%的氯化钙复合配制的溶液,该方案的全尘降尘效率为92.55%,比清水提升79.95%;呼尘降尘效率为91.27%,比清水提升82.36%。     

手性药物的水环境行为、毒性效应及生态风险

药物污染已经成为一个重要的环境问题,目前生产和使用的药物中大部分为手性药物,进入地表水环境后,2个对映异构体在生物降解和生态毒性等方面可能存在显著的差异。本文以8种手性药物为研究对象,系统综述了手性药物在水环境中的暴露特征和降解转化规律,分析其对不同生物靶点的毒性效应和机理,探讨了其对水生态系统的潜在风险。结果表明,8种手性药物在国内外地表水中的检出浓度达到μg·L^-1水平。手性药物在地表水环境中的对映体构成受药物种类、环境条件和时间的影响;布洛芬、普萘洛尔等差异显著的手性药物可以作为污染源示踪的特征污染物;不同污水处理工艺的对映体选择性也有较大差异,导致污水处理厂出水中手性药物对映体分数(enantiomer fraction, EF)值不同。由于手性药物在生物体内发生手性代谢和手性转化,导致体外毒性实验与体内毒性效果差异很大,手性药物在不同水生生物类群体内的受体或生物利用率有所差异,从而表现出不同的立体选择性。基于外消旋体的生态风险评估研究表明,目前布洛芬、卡马西平和萘普生等手性药物对水生生物具有潜在的风险,而不同对映体对水生生物的毒性存在一定差异。因此,有必要将手性药物的2种对映体当作2种独立的药品,进行更为精确的风险评估。     

基于SWAT-KM暴露模拟的环境暴露与环境风险分析方法——以壬基酚为例

水文过程是环境系统中化学物质迁移的关键过程,也是化学物质环境暴露浓度不确定性的主要来源之一。利用半分布式水文模型SWAT对水文以及植被生命史过程的高精度模拟能力,通过增设表层大气模块、扩容植被模块等设计,研发了SWAT-KM模型,实现流域尺度化学物质在“土壤、地表水及沉积物、表层大气、植被、浅层地下水”等环境多介质系统中的日精度迁移转化模拟,并开展江苏省中部地区某小流域壬基酚环境暴露浓度的逐日浓度模拟应用。结果表明,SWAT-KM模拟的壬基酚暴露浓度具有时空分异、多介质浓度协同变化的特征,暴露浓度与降水等气象水文过程有较强关联。使用模拟浓度的75%分位点值作为预测环境浓度(PEC),发现研究区壬基酚造成了不合理水生生态风险,且在春季达到最高;考虑到大多数鱼类春季繁殖的习性,应高度关注壬基酚的水生生态风险。SWAT-KM可为化学物质环境暴露时空高精度模拟和风险评估及区域化学物质环境风险防范提供技术支持。     

阿维菌素在水产养殖生态系统中降解、毒性及其生态风险分析

阿维菌素是一种具有杀虫驱虫作用的十六元大环内酯类聚酮化合物,广谱、高效、低毒,广泛应用于种植业、畜牧业的寄生虫防治,对水生动物的多种寄生虫具有良好的杀虫和驱虫效果。水产养殖环境中阿维菌素主要来源于种植业灌溉排水、畜牧业废水和水产养殖用药;水环境中阿维菌素降解受光解、水解、植物降解、微生物降解和土壤吸附等多重因素影响,光解是阿维菌素降解的主要途径。阿维菌素对鱼类的毒性存在着种属差异,对不同类别水生生物的急性毒性也存在着明显的差异。对水生节肢动物中的枝角类毒性最大,而对克氏原螯虾、日本沼虾等的毒性相对较小。因此,在使用阿维菌素驱杀靶标寄生虫的同时更要关注其对非养殖动物非靶标生物的安全性。从阿维菌素理化性质、危害来源、降解途径,以及水环境生态归趋和对水产动物毒性进行分析,评价了阿维菌素在水产养殖环境中生态风险,为指导阿维菌素在水产养殖中科学使用提供理论依据。     

硫掺杂改性氮化碳可见光催化去除抗生素抗性菌

利用热聚合法制备不同比例的硫掺杂类石墨相氮化碳(SCN),通过扫描电镜(SEM)、X-射线光电子能谱仪(XPS)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis DRS)对其结构、元素组成和光化学特征进行表征。以抗生素抗性菌E.coli K-12 MG1655为模型菌,研究不同比例SCN在可见光照射下对抗性菌的去除效能和机理。结果表明,硫掺杂质量分数为12.0%时SCN的光催化性能最优,并在可见光催化下对抗生素抗性菌灭活率最高;随着光照强度的增加SCN对抗性菌灭活率提高,在催化剂投加浓度为0.5 g·L^-1时SCN对抗性菌的灭活率最高,且可重复利用性好。SCN对抗生素抗性菌的灭活主要通过释放空穴(h⁺)、光生电子(e^-)、过氧化氢(H₂O₂)和超氧自由基(·O^-₂)等活性物种来对细胞壁和细胞膜造成损伤,并进一步引起其细胞蛋白质、脂质和多糖结构发生改变。