城市污水处理过程中不同形态氮类营养物的转化特性

针对不同形态氮类营养物在城市污水处理系统中迁移转化机理尚不明确这一问题,通过现场监测和实验室模拟分析,研究不同形态氮类营养物在整个城市污水处理系统(A/A/O工艺)中的转化特性。研究结果表明,在原污水总氮中溶解态氮和颗粒态氮比例相当,浓度分别为39.28 mg/L和41.24 mg/L,无机氮是溶解态氮的主要成分,比例占93.2%(36.61 mg/L),而有机氮含量极少,仅为2.67 mg/L。在颗粒态氮中有机氮比重很大,约占96.58 %(39.83 mg/L)。在整个一级处理过程中溶解态氮变化量很小,而颗粒态有机氮减少了45%,总氮降低主要是由于颗粒态有机氮通过沉淀作用去除而实现的。现场监测和模拟实验结果表明,溶解性有机氮在厌氧区和缺氧区中由于被厌氧微生物降解而大幅度减少,而在好氧区却有一定程度的增加。二级出水中的氮主要还是以无机氮为主,可通过进一步优化工艺参数来强化系统硝化/反硝化作用,去除污水中残留的无机氮。     

自然通风条件下无砾石微孔管地下渗滤系统除污效果

为进一步探讨无砾石微孔管地下渗滤系统的污水处理效果,在3.3 cm/d的水力负荷下,进行了有无通风条件下实验系统处理生活污水的中试研究,对比分析了稳定运行期内2个系统对污染物的处理效果和净化效率;同时采用统计学中的T检验方法考察了2个系统的除污效果差异是否显著;最后探讨了降低进水污染负荷对GPPLF系统除污效果的影响。结果表明,在相同工况下,通风系统对COD、TP、TN和浊度的平均去除率分别为86.1%、58.0%、61.1%和93.6%,较正常系统分别提高了2.0%、5.4%、10.2%和3.2%;2个系统的T检验结果显示,自然通风条件能明显改善系统对TN和浊度的处理效果,但对COD和TP的去除作用不显著;通过降低进水污染负荷,GPPLF系统出水中的COD、氨氮和TN基本能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准(GB18918-2002)》中一级B排放标准,TP能达到上述标准中的二级排放标准。     

沼气增温与控制系统的设计与仿真

冬季北方寒冷地区温度偏低,难以满足大中型沼气厌氧发酵系统对于温度的要求。为了解决该问题,针对天津地区某奶牛场沼气工程,设计了一套回收发电机余热并辅助电加热为发酵罐体供热的沼气增温控制系统,且实验确定最佳控制温度为35℃。在该系统中,罐体内部均匀布置竖直型循环加热管路,从而使料液温度分布更加均匀,热响应更加迅速,6 d左右即可将发酵罐内发酵料液提升到所需最佳温度;另外,采用罐内部温度及循环水流量的反馈调节,使料液的温度波动维持在±1℃范围内,解决了在冬季由于温度过低而导致沼气产气率偏低、甚至停滞的问题;同时,采用MATLAB软件对基于F-PID及传统PID的温度控制系统进行了仿真。对比结果表明,F-PID控制器较传统PID控制器超调量减小3℃,响应时间缩短60%,表明F-PID系统具有更高的效率、稳定性及实用价值。     

基于Zigbee技术的无线辐射监测系统的建立

基于Zigbee技术的无线辐射监测系统可对众多辐射监测仪的监测数据进行实时采集和统计分析,无需布线,组网灵活。该辐射监测系统包括多台辐射监测仪及上位机监测平台。辐射监测仪负责测量辐射信息,并将辐射测量结果通过Zigbee模块发送出来。辐射监测平台负责接收辐射测量结果,并将数据在监测平台上进行显示和存储。对辐射监测仪和辐射监测系统进行测试,测试结果表明:辐射监测仪可对在环境本底的基础上增加0.1 μSv/h的γ辐射给出可靠报警;辐射监测系统可自动进行无线网络连接,整体运行稳定,数据采集准确,可实现对各个辐射监测仪监测数据的实时采集和存储。     

由石油类应急监测现状探寻水中石油类监测的突破

突发环境事件发生后,对污染物质、污染物浓度、污染范围及其动态变化情况进行监测是环境应急监测的基本工作要求。在不能利用管理手段有效获取污染来源等信息的情况下,开展溯源应急监测成为突发环境事件处理处置的重要需求。然而通过资料调研及应急监测案例分析发现,石油类水体突发环境事件应急监测大多存在采样代表性不够、溯源手段不健全、特征污染物监测不全面,以及现行石油类监测方法不能完整说清污染状况等问题或不足。因此,建议通过优化整合水中石油类指标监测标准,构建与石油类污染特征相适应的技术规范及配套监测分析方法,以达到精准、全面反映石油类水体污染状况的目的。     

Untangling unexpected terrestrial conservation challenges arising from the historical human exploitation of marine mammals in the Atlantic sector of the Southern Ocean

Intensive human exploitation of the Antarctic fur seal (Arctocephalus gazella) in its primary population centre on sub-Antarctic South Georgia, as well as on other sub-Antarctic islands and parts of the South Shetland Islands, in the eighteenth and nineteenth centuries rapidly brought populations to the brink of extinction. The species has now recovered throughout its original distribution. Non-breeding and yearling seals, almost entirely males, from the South Georgia population now disperse in the summer months far more widely and in higher numbers than there is evidence for taking place in the pre-exploitation era. Large numbers now haul out in coastal terrestrial habitats in the South Orkney Islands and also along the north-east and west coast of the Antarctic Peninsula to at least Marguerite Bay. In these previously less- or non-visited areas, the seals cause levels of damage likely never to have been experienced previously to fragile terrestrial habitats through trampling and over-fertilisation, as well as eutrophication of sensitive freshwater ecosystems. This increased area of summer impact is likely to have further synergies with aspects of regional climate change, including reduction in extent and duration of sea ice permitting seals access farther south, and changes in krill abundance and distribution. The extent and conservation value of terrestrial habitats and biodiversity now threatened by fur seal distribution expansion, and the multiple anthropogenic factors acting in synergy both historically and to the present day, present a new and as yet unaddressed challenge to the agencies charged with ensuring the protection and conservation of Antarctica’s unique ecosystems.     

Foresight science in conservation: Tools,barriers, and mainstreaming opportunities

Foresight science is a systematic approach to generate future predictions for planning and management by drawing upon analytical and predictive tools to understand the past and present, while providing insights about the future. To illustrate the application of foresight science in conservation, we present three case studies: identification of emerging risks to conservation, conservation of at-risk species, and aid in the development of management strategies for multiple stressors. We highlight barriers to mainstreaming foresight science in conservation including knowledge accessibility/organization, communication across diverse stakeholders/decision makers, and organizational capacity. Finally, we investigate opportunities for mainstreaming foresight science including continued advocacy to showcase its application, incorporating emerging technologies (i.e., artificial intelligence) to increase capacity/decrease costs, and increasing education/training in foresight science via specialized courses and curricula for trainees and practicing professionals. We argue that failure to mainstream foresight science will hinder the ability to achieve future conservation objectives in the Anthropocene.Supplementary InformationThe online version contains supplementary material available at 10.1007/s13280-022-01786-0.     

面向工业污染源排放的城市大气环境系统韧性评价及其时空演化

关中城市群是西部地区两大城市群之一。在该区域内有较多重污染企业。为探索关中城市群各市大气环境系统的韧性水平,将韧性理念应用于城市大气环境系统,并以工业污染源排放为视角,建立基于风险矩阵理论 (RMA) 与PSR的韧性评价模型,利用基于博弈论的组合赋权法确定PSR权重,并采用Sobol方法对模型进行敏感性分析,实现对关中城市群2018—2020年城市大气环境系统韧性时序演化及空间分布的实证分析。结果表明：非甲烷总烃、甲醇、氟化物及硫化氢属于敏感参数,其中甲醇为高敏感参数;从时间维度看,2019年关中城市群各城市大气环境系统韧性水平普遍高于2018年和2020年;从空间维度看,关中城市群各城市大气环境系统韧性水平呈现出“非均衡不稳定性”,3年中仅有西安、渭南及平凉3市达到高度韧性水平,中低韧性区域占绝大部分。提出相应的区域大气污染控制策略,如加强城市间的经验交流和分工协作、发挥西安的辐射带动作用、实施韧性区分类管理等。本研究可为关中城市群城市大气环境系统韧性建设提供参考。     

城镇排水系统运行效能评价指标体系的构建与研究

排水系统是城镇一个重要的基础设施,其运行效能评价对于城镇水环境治理维护和绿色低碳发展具有重要意义。对国内外相关研究成果从以下三方面进行了梳理和分析：首先,运行效能评价研究按评价目标的不同可分为内涝和溢流的控制、管网性能的预测与诊断、排水系统的规划与运营、安全风险类评估和综合性评价五类,阐明了这五类评价指标体系的研究现状,总结了其常用指标;其次,分析各评价指标体系的构建流程,可归纳为“调研准备”“指标构建”“赋分评价”三个阶段,归纳了常用评价指标筛选方法,并指出其中最关键的部分在于第三阶段的评价方法的选择,即指标赋权和最终评价结果的计算;最后,对文献中的各类评价方法进行了分析,结果表明基于层次分析主观定权法的综合评价法是当前研究中的常用方法,可以解决评价过程中产生的不确定性、不一致性、模糊化、定量化等问题;同时也概述了客观定权方法如熵权法、神经网络、组合定权等方法的特点和适用性。研究指出关于智慧水务和平稳输送的效能评价还比较缺乏,而随着物网联、人工智能、在线监测等技术的快速发展以及海量可靠的排水系统相关数据的出现,将给以客观定权法为主流的新评价方法的开发应用带来契机。本研究可为完善排水系统运行效能评价指标体系并计算准确评价结果提供参考。     

木质膜耦合聚合物膜的重力驱动膜过滤系统增强水源水中重金属的去除及机制

针对聚合物膜的重力驱动膜过滤系统(gravity-driven membrane filtration system,GDM)对水源水中重金属去除效率低的问题,将其与木质膜(wood membrane,WM)耦合,以环保且廉价的方式提高重金属的去除效率。本研究比较了木质膜耦合聚合物微滤(microfiltration,MF)膜的GDM系统(GDM1)和聚合物微滤膜GDM系统(GDM2)对水源水中重金属的去除效能及机制。与GDM2相比,GDM1系统在木质膜的作用下,其微滤膜(GDM1-MF)上的生物膜更薄并呈现出更疏松的网状结构,因此,膜阻力更低,稳定通量更高。稳定运行后,GDM1系统对水中Fe、Mn和Cu的去除率分别达到67%、43%和59%,均高于GDM2(64%、15%和36%)。这是由于GDM1系统生物膜胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)中蛋白含量以及—OH和—COOH基团更多,更有利于截留重金属。此外,GDM1-MF中存在更多的锰氧化细菌、酸杆菌门Acidobacteriota和黄杆菌属Flavobacterium,促进了Mn和Cu的去除。本研究为利用GDM系统去除水中重金属提供了新的思路和方法,对推动利用GDM系统处理重金属污染水源水的应用具有重大意义。