碳中和时代下我国能量自给型污水处理厂发展方向及工程实践

基于碳中和背景及污水处理可持续、低碳运行理念,分析了我国污水处理厂不同水质、工艺类型、规模等条件下的能源消耗及能源回收特点,提出了以“碳改向技术+低耗高效复合脱氮技术+污泥厌氧共消化技术+污水热能回收技术+节能降耗技术”的污水处理新模式是实现我国能源自给型污水处理厂的关键,并提出我国污水处理厂实现碳中和应分为“完全能源自给”及“能源供应工厂”两个目标.此外,对基于此背景下建设的北京某再生水厂的理论能源自给情况进行了分析,结果表明,通过节能降耗、引入外源有机物、污水源热泵回收等措施,北京某再生水厂能源自给率由12.2%分别提高至17.1%、21.6%、84.7%.     

碱/抗坏血酸活化分子氧氧化水中As（III）

研究了碱/抗坏血酸（H₂A）活化分子氧体系（碱/H₂A体系）氧化水中三价砷（As（III））的过程与机理.考察了pH、H₂A浓度、As（III）初始浓度、水中常见阴离子（Cl^-、NO₃^-、HCO₃^-）和有机质富里酸对As（III）氧化效率的影响,通过自由基抑制实验及电子自旋共振（ESR）鉴定了体系中的活性氧物质（ROS）,并采用液相色谱-质谱分析技术鉴定了H₂A的降解产物.结果表明,在pH=9~12范围内,pH值越高,As（III）氧化速率越快;pH=10条件下,随着H₂A浓度从0.05 mmol·L^-1增加到1 mmol·L^-1,反应1 h后,As（III）氧化率从24%增加至92%.机理研究结果表明,H₂O₂是碱/H₂A活化分子氧体系中氧化As（III）的主要ROS,它主要来自碱性条件下H₂A与分子氧的单电子或双电子反应,同时,体系中H₂A也发生了氧化性降解.碱/H₂A体系可用于含砷废水的预处理,并与离子交换吸附方法联合,实现高效除砷.     

全过程一体化构建减污降碳协同制度体系

深入打好污染防治攻坚战,必须把落实“实现减污降碳协同效应”作为总要求。要以制度建设为保障,从“源头—过程—末端”全过程一体化构建减污降碳协同制度体系。将降碳要求纳入现有的生态环境保护制度体系：在源头防控上,与环境影响评价制度、节能评估和审查制度结合;在过程控制上,与清洁生产制度、排污许可制度结合;在末端治理上,与生态环保督察制度、环保激励制度结合,统筹减污与降碳的目标、政策和制度,推动构建减污降碳协同的制度体系。     

关于构建城市间跨区域碳减排合作机制的思考

本文基于我国城市在实现碳达峰、碳中和(以下简称“双碳”)过程中存在的资源禀赋难题,提出单纯依靠城市本地可再生清洁能源和碳汇资源难以支撑我国大城市实现“双碳”目标。分析表明我国不同区域城市碳抵消能力差异大,应充分发挥不同城市的资源禀赋优势,建立城市间跨区域碳减排合作机制,推动城市之间碳抵消,确保在整体最优基础上,以最小的社会经济成本实现各城市的“双碳”目标。     

全过程一体化构建减污降碳协同制度体系

深入打好污染防治攻坚战,必须把落实“实现减污降碳协同效应”作为总要求。要以制度建设为保障,从“源头—过程—末端”全过程一体化构建减污降碳协同制度体系。将降碳要求纳入现有的生态环境保护制度体系:在源头防控上,与环境影响评价制度、节能评估和审查制度结合;在过程控制上,与清洁生产制度、排污许可制度结合;在末端治理上,与生态环保督察制度、环保激励制度结合,统筹减污与降碳的目标、政策和制度,推动构建减污降碳协同的制度体系。     

生态环境监测能力建设进展与发展对策

生态环境监测能力建设是生态环境治理能力现代化的重要组成部分。本文梳理总结了党的十八大以来我国生态环境监测网络建设、预报预警和应急监测能力、监测信息化水平、监测基础能力四方面的建设进展与成效,分析面向深入打好污染防治攻坚战和应对气候变化的形势需求,生态环境监测能力建设仍面临精细化支撑、碳监测能力、信息技术水平和基层监测基础能力等方面的不足,从优化站点布局、创新协同监测、提升碳监测能力、提高信息技术水平、推进监测能力标准化建设和现代化示范、加强资金保障六个方面提出生态环境监测能力建设发展对策建议。     

典型的固定源排放可凝结颗粒物中无机组分研究

近年来我国各类典型固定源排放可过滤颗粒物（Filterable Particulate Matter,FPM）的水平已经明显降低,然而固定源可凝结颗粒物（Condensable Particulate Matter,CPM）的排放水平却逐渐引起人们的关注和重视.因此研究不同类型固定源CPM的排放特征对进一步了解和控制固定源颗粒物的排放具有重要意义.本研究根据美国EPA Method 202搭建了一套CPM的采样装置,对5个不同固定源排放的CPM进行了采样.实验结果表明在两个燃煤电厂、一个烧结厂和两个垃圾焚烧厂中,CPM的排放浓度分别为 7.65、26.00、28.89、6.82和5.53 mg·m^-3,无机组分在CPM中的占比分别为69%、62%、43%、62%和71%.其中SO₄^2-是燃煤电厂和烧结厂排放CPM中最主要的水溶性离子,占总离子的67%以上.Cl^-是垃圾焚烧厂排放CPM中最主要的水溶性离子,占总离子的37%以上.K、Ca、Na、Fe、Mg和Al等元素在各类固定源CPM排放的总元素中占比较高,大约在80%以上.此外,在燃煤电厂和烧结厂排放CPM中的未知组分比例大约在20%以上,说明现阶段我们对CPM组成成分的研究还有限,未来应当继续探索研究.     

窗口法与累积平均法的轻型车RDE结果对比研究

为研究移动平均窗口法与欧6修正稿提出的累积平均法计算结果有明显差异的原因,按国6试验要求在海拔为1980 m的高原地区进行实际行驶污染物排放（RDE）试验,通过基于数据点使用次数的参与率分析不同方法对排放结果的影响.结果显示：计算市区排放时,累积平均法中排放恶劣的试验早期数据点参与率较高,而窗口法使用了部分相对正加速度（RPA）较低的市郊数据点,使累积平均法计算得到的市区 污染物排放因子升高.计算总行程排放时,窗口法中高速路段中部数据点的参与率明显高于累积平均法,若这些数据点排放恶劣,窗口法计算得到的排放因子有高于累积平均法的可能.使用累积平均法计算污染物排放因子时,为了规范调减排放的条件,应该对全球轻型车统一测试循环（WLTC）测试海拔有一定的限制.     

农业土地利用转变对土壤团聚体组成及碳、氮含量的影响

为探究农业土地利用转变对土壤团聚体组成、稳定性及有机碳（SOC）、全氮（TN）含量变化的影响,选取玉米地、玉米地转变为姜地、稻田和稻田转变为姜地4种农业土地利用类型为研究对象,对土壤水稳性团聚体的组成、稳定性及SOC、TN含量进行测定与分析.结果表明： ①玉米地转变为姜地后,>0.25 mm粒级的大团聚体减少21.48%（p<0.01）,>0.25 mm稳定性团聚体的含量（DR_0.25）显著降低53.39%;稻田转变为姜地后,大团聚体差异不显著,<0.053 mm粒级的粉黏团聚体增加8.93%（p<0.01）;冗余分析和相关分析表明,土壤含水量是团聚体组成和 稳定性的重要影响因素;②玉米地转变为姜地后,0.25~1 mm粒级团聚体中SOC、TN含量分别减少52.68%、50.98%,粉黏团聚体（<0.053 mm）中SOC和TN含量增加约2倍（p<0.01）;稻田转变为姜地后,>0.25 mm的大团聚体和0.053~0.25 mm的微团聚体中的SOC、TN含量均减少（p<0.05）,其中,大团聚体碳氮比与团聚体组成和稳定性存在相关关系（p<0.05）;③所有处理均为大团聚体SOC、TN贡献率最高,转变后的姜地较玉米地、稻田的土壤粉黏团聚体的SOC、TN贡献率显著增加,尤其是较玉米地的粉黏团聚体SOC、TN贡献率增加3倍（p<0.01）;④平均质量 直径（MWD）和几何平均直径（GMD）与大团聚体的SOC、TN含量呈显著正相关（p<0.05）,分形维数（D）与MWD及1~2 mm粒级大团聚体的SOC、TN含量呈显著负相关（p<0.01）,DR_0.25与大团聚体的SOC、TN含量呈显著正相关（p<0.01）.总体上,玉米地和稻田两种用地转变为姜地后,土壤团聚体的组成发生较大变化,团聚体稳定性变化虽不显著,但大团聚体中SOC、TN含量降低,粉黏团聚体中SOC、TN含量增加.本研究的开展对农田科学管理和可持续生产具有重要的指导意义.     

2021年3月14—16日中国北方地区沙尘暴天气过程诊断及沙尘污染输送分析

2021年3月14—16日发生在北方地区的沙尘暴天气过程被认为是近10年来我国出现的最强过程.本文在对此次沙尘暴过程天气学特征分析的基础上,利用 HYSPLIT 模式和 GDAS 资料,运用潜在源贡献因子分析法（PSCF）和浓度权重轨迹分析法（CWT）,探讨了气候变化背景下沙尘输送源与天气系统的配置关系及本次过程中沙尘污染物PM₁₀质量浓度的潜在源区分布及贡献.结果表明,此次过程由强烈发展的蒙古气旋及冷锋过境,高空槽后冷空气持续补充引起,中高层强斜压性使地面蒙古气旋强烈发展,大风卷扬起的沙尘随上升气流输送到高空,并在偏北大风引导下,影响了我国大范围地区.内蒙古东北部至河套地区的强涡度梯度带、500、700 hPa较高的强冷平流中心与下层的温度平流差异以及交替的上升下沉运动为本次北方地区大范围沙尘暴过程提供了动力、热力及不稳定度条件.本次沙尘天气过程中,影响呼和浩特、北京的沙尘传输通道主要为北偏东路,影响银川的沙尘传输通道为西北路和北路,过程受多沙源传输通道影响.萨彦岭、蒙古国南部戈壁沙漠为本次沙尘天气PM₁₀的主要潜在源区,传输过程中混合内蒙古沙源地沙尘.总体来说,蒙古国南部戈壁沙漠对本次过程PM₁₀质量浓度的贡献最大.