市政污泥热解过程中重金属迁移特性及环境效应评估

以昆明某市政污泥为原料,研究生物炭制备过程中重金属Fe、Zn、Mn和Ni的迁移特性,并基于其潜在环境风险确定污泥基生物炭制备的最佳热解温度.本实验选择总量较高的4种重金属Fe、Zn、Mn和Ni,采用BCR提取法测定不同热解温度下4种重金属的形态和含量变化,得到各金属的形态分布变化规律和迁移路径,利用潜在生态风险指数（PERI）和风险评估代码（RAC）对污泥基生物炭进行环境风险评估.结果表明,4种金属的易挥发程度排序为Zn > Mn > Fe > Ni,4种金属形态分布情况和变化规律各不相同,但迁移路径具有共通性.在低温热解阶段,不稳定形态向稳定形态转化;随着温度的升高,可氧化态和残渣态逐步分解破碎,部分逸散到大气中,部分形成可还原态.在环境风险评估方面,高温条件（>500℃）下制备的生物炭环境风险较低,500℃制备的生物炭经济性最好.     

浓度效应对卡马西平在生物炭上的吸附动力学影响

为了解人工合成药物在生物炭上的吸附动力学特征及其浓度效应的影响,选择卡马西平(CBZ)为目标污染物。探讨不同初始质量浓度(2、4、25、50 mg·L~(-1))在不同裂解温度(200、300、500℃)下制备的生物炭上的吸附动力学特征。结果表明,双室一级动力学模型可以精确地描述CBZ在生物炭上的吸附动力学特征。CBZ的快室吸附对总体吸附的贡献随初始浓度的增大而减小,而慢室吸附贡献则增大。π-π作用可能对CBZ的吸附贡献较大。孔隙填充可以描述慢室吸附过程,可能是吸附速率的控制环节。     

以稻秆为固体碳源处理分散养猪冲洗水的试验研究

针对分散养猪废水经厌氧和人工湿地处理后存在C/N低的问题,以廉价的稻秆作为固体碳源和生物膜载体,研究反应器启动阶段运行性能、水力负荷的影响以及污染物沿程去除特性.结果表明NO3--N主要在反应器上部稻秆填充层被去除,去除率超过95%,且无明显NO2--N积累,反硝化速率为0.052mg/(g·h).稻秆本身会浸出释放有机物和氮(主要为NH4+-N),导致运行前期出水COD和NH4+-N高于进水,但仍远低于《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB18596-2001)的排放限值,40d后COD逐步降至40mg/L左右.COD和NO3--N可在反应器下部的砖渣填充层被进一步去除.     

生物炭对菜地土壤氮平衡及酸碱缓冲能力的影响

针对太湖地区菜地化肥氮投入量较大导致氮淋失严重及土壤酸化的现状,选取太湖地区的菜地土壤,利用盆栽试验连续种植三季小白菜,结合生物炭埋袋回收技术,研究不同化肥氮施用量(以N计,0和110 mg/kg)及生物炭添加量(w为0%、1%、2%和5%)对土壤氮淋失及酸碱缓冲能力的影响. 结果表明:在化肥氮施用量为110 mg/kg条件下,与无生物炭添加相比,生物炭添加量为2%时可使作物对土壤矿质态氮的利用效率提高约1倍(由41%增至81%),因化肥氮施用引起的土壤氮素残留量降低83%;生物炭添加可有效减少48%~65%的土壤氮淋失量,当添加量为1%、2%时,生物炭主要通过削减淋失液中ρ(TN)来降低土壤氮淋失量;添加量为5%时,则主要通过削减淋失液体积来实现. 无论是否添加化肥氮,生物炭均能有效维持土壤原有的pH、w(有机质)及w(盐基离子);促使土壤酸碱缓冲能容量增加22%~37%,致酸速率降低17%~80%,显著提升了土壤的酸碱缓冲能力. 研究显示,在化肥氮施用量为110 mg/kg条件下,生物炭添加量为2%时能对土壤酸化产生较好的缓冲效果.      

Effects of dissolved organic matter on the desorption of Cd in freeze–thaw treated Cd-contaminated soils

Lab-scale experiments were conducted to investigate the effects of dissolved organic matter (DOM) on the desorption of Cd in freeze–thaw treated Cd-contaminated soils. The results indicated that DOM significantly facilitated the desorption of Cd from freeze–thaw treated soils when comparing with that of non-frozen soils. Effects of DOM on the Cd desorption were highly dependent on the soil type and contamination concentration. The maximum desorption ratios of Cd by DOM generated from straw and sludge were 15.6% and 13.65%, respectively, in brown soils, and the maximum desorption ratios reached 14.7% and 9.3%, respectively, when using black soils through the same treatment. The higher the Cd contamination concentration in soils, the higher the ratio of Cd desorption by DOM. This was because of the integrated effects of the soil properties changed by the freeze–thaw treatment and the species transformation of Cd. The characteristics of DOM, such as its concentration and properties, had shown obvious impacts on the Cd desorption by DOM. The desorption was promoted with the increased DOM concentration and the hydrophilic fraction, and lowered pH and the low-molecular-weight of DOM.     

上海城区典型空气污染过程中细颗粒污染特征研究

采集了上海城区2009年10月10~21日期间2次空气污染过程的样品,在对污染过程分析的基础上,着重分析了PM2.5及其化学组分的变化,探讨了污染源及形成机制.研究表明,14日的灰霾过程主要由本地排放的污染物二次转化形成,PM2.5占PM10比重超过60%且PM2.5中离子组分含量高.17~19日的浮尘过程中,受北方沙尘影响本市粗颗粒浓度上升,PM2.5所占比重下降,二次离子组分从细颗粒物向粗颗粒物转移且Ca2+浓度上升,同时受到长江三角洲区域秸秆焚烧的影响,细颗粒物中K+, EC和OC含量高.因此,应在控制本地源排放的同时,加强对细颗粒尤其是二次细颗粒污染及其前体物的协同控制.     

Metal removal with two biochars made from municipal organic waste: adsorptive characterization and surface complexation modeling

The adsorptive characteristics of biochar produced from garden green waste (S-char) and a mixture of food waste and garden green waste (FS-char) were investigated. Adsorption of Cu²⁺, Zn²⁺, and Mn²⁺ onto the two biochars reached equilibrium within 48 hours. The metal adsorption was effectively described by the pseudo-second-order kinetic and Freundlich isotherm models which suggest heterogeneous chemisorption. The initial solution pH influenced adsorption of Zn²⁺ and Mn²⁺ but not of Cu²⁺. Simulation via a surface complexation model showed that the fraction of XOCu⁺ adsorbed onto biochar was increased with increasing pH until it reached the adsorption maximum at pH 8.5, while the endpoint for the maximum of XOMn⁺ was higher than pH 12.     

稻草和玉米秸秆燃烧烟尘中正构烯烃的组成

在明火燃烧和闷烧条件下对6种稻草和5种玉米秸秆进行了燃烧试验,并对烟尘中的正构烯烃进行了分析.结果表明,在稻草明火烟尘中,正构烯烃由C15~C29组成,其平均总含量为918.7mg/kg,低碳数与高碳数正构烯烃含量比(L/H)的平均值为0.6,碳优势指数(CPI)的平均值为1.2.正构烯烃呈双峰式分布,两个峰碳数主要是C24和C28.在稻草闷烧烟尘中,正构烯烃由C17~C29组成,其总含量、L/H、CPI等的平均值分别是517.0mg/kg、0.7和0.9.正构烯烃同样呈双峰型分布,两个峰碳数主要是C23和C28.在玉米秸秆的明火烟尘中,正构烯烃由C19~C29组成.其总含量、L/H、CPI等的平均值分别为126.0mg/kg、0.7和1.3.正构烯烃呈单峰型分布,主峰碳数主要是C24和C23.在玉米秸秆的闷烧烟尘中,正构烯烃由C17~C29组成,其总含量、L/H、CPI等的平均值分别是198.9mg/kg、1.8和 0.9.正构烯烃呈双峰式分布,其主峰碳数均为C23,次峰碳数主要是C29.在两类秸秆燃烧产生的烟尘之间,正构烯烃的组成存在明显差别.这有助于识别气溶胶中稻草或玉米秆燃烧来源的此类污染物.     

水解液出料和回流对秸秆水解产酸的影响

为了解秸秆两相发酵水解相水解液出料和回流对秸秆水解产酸过程的影响,以打捆麦秸为原料,在中温[(37±1)℃]条件下,采用批次进料方式,进行秸秆水解产酸实验.实验设置水解液出料量为排空、排1/2和排1/3,水解液回流频次为不回流、1d回流1次和3d回流1次.结果表明:水解液出料促进了秸秆有机物的水解溶出,水解液出料后秸秆中有机物大量水解溶出,水解液COD、SCOD浓度迅速回升,pH值迅速降低,TVFAs先增加后降低;水解液大出料量更有利于秸秆有机物水解溶出,水解液排空的处理累积COD获得量、TS损失率、半纤维素损失率和纤维素损失率较排1/3的处理分别提高44.45%、25.97%、30.23%和43.34%,排空的处理单位秸秆水解获得COD质量达0.33g COD/g秸秆;水解液回流对秸秆有机物水解溶出并未表现出明显的促进作用,但在实验后期对日产气量及产气中甲烷含量影响明显,3d回流1次的处理累积产气量和产气中甲烷含量均高于不回流和1d回流1次的处理.     

保护性耕作土壤线虫成熟度及区系分析

土壤线虫的生活史和功能多样性能够反映土壤健康质量和生态环境的演变,耕作措施的改变可能通过影响土壤环境进而影响土壤线虫的生活史和功能多样性,然而关于保护性耕作条件下土壤线虫成熟度及区系分析的研究,国内外尚鲜见报道。为了深入揭示土壤线虫对保护性耕作土壤生态环境变化的生物指示作用,以辽宁彰武县保护性耕作示范推广基地土壤为研究对象,通过实地调查和取样分析,对比研究了传统犁耕和6年保护性耕作（免耕秸秆覆盖）条件下的土壤线虫成熟度指数及区系分析。研究发现,与犁耕相比,保护性耕作显著降低了表层土壤自由生活线虫成熟指数MI、总成熟指数MMI、c-p值为2~5的自由生活线虫成熟指数MI2–5和总成熟指数MMI2–5,降低幅度分别为11%、9%、9%和10%,然而对植物寄生线虫成熟指数PPI以及PPI/MI比值的影响不明显。线虫区系分析结果表明,保护性耕作土壤线虫的富集指数EI和结构指数SI,比犁耕土壤分别显著降低56%和24%。保护性耕作造成的土壤pH降低和可能带来的土壤农药污染,可能是导致其上述影响的主要原因。简单相关分析和主成分分析结果证明,线虫成熟指数MI、MMI、MI2–5和MMI2–5以及结构指数SI与土壤pH关系密切。综上,土壤线虫生活史多样性和功能多样性对于揭示保护性耕作对土壤环境的影响具有良好的作用。