磁性纳米Fe3O4@C对SBR脱氮除磷性能及其微生物种群组成的影响

为探究磁性纳米Fe₃O₄@C对序批式活性污泥反应器(SBR)污水处理系统脱氮除磷性能的影响,建立了2个相同的SBR(编号分别为0号和1号),其中,0号反应器未投加任何磁性材料(对照组),1号反应器中投加0.5 g·L^-1的Fe₃O₄@C(实验组),并采用高通量测序和实时定量PCR(qPCR)技术对2个反应器内生物种群结构及关键脱氮除磷功能菌群进行分析.结果表明:(1)Fe₃O₄@C对SBR除污性能有显著影响,其中,1号反应器化学需氧量(COD)的去除性能得到增强,24 d后去除率稳定在90%左右;0号和1号反应器总氮(TN)平均去除率分别为35.83%和52.18%;从第43 d起,1号反应器除磷性能明显高于0号反应器,运行70 d后,0号和1号反应器对总磷(TP)的平均去除率分别为47.52%和56.33%.(2)添加Fe₃O₄@C材料后,反应器内变形菌门(Proteobacteria)的...     

京杭运河苏州市区段大型底栖动物种群结构特征与评价

对京杭运河苏州市区段4个点位进行了底栖动物群落结构和多样性进行多年研究,并进行了水质评价。结果表明,底栖动物共12种,寡毛类的克拉泊水丝蚓为各点位的优势种;从时间尺度来看,S1点位的物种种类数量从2008年开始明显增加,软体类物种出现,种群密度也在增加,生物污染指数下降,水质明显改善;从空间尺度来看,京杭运河苏州市区段上游和中游物种种类数量要多于下游和老运河城区段,下游水质有所下降。     

同步化学除磷对A2/O工艺除污染效能与活性污泥性能的影响

考察了A2/O同步化学除磷工艺中Al2（SO4）3投加量对TP、COD、NH4+-N和TN的去除率与活性污泥性能的影响。结果表明,常温（18~32℃）条件下同步化学除磷最适宜的Al2（SO4）3投加量为铝、磷摩尔比0.5：1,此条件下出水TP、COD、NH4+-N和TN浓度均能达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》（GB 18918-2002）一级A标准。研究同时发现,Al2（SO4）3投加后,活性污泥的沉降性能和污泥活性均有所增强,其中SVI值由93.8 mL·g-1降至81.3 mL·g-1,Zeta电位由-5.5 mV降至-11.8 mV,胞外聚合物EPS含量增加了59.9%,蛋白质与多糖的比例由5.2降至2.1,比耗氧速率由4.2 mg·（g·min）-1升高到6.7 mg·（g·min）-1（以MLSS计）。微生物菌群结构分析结果表明,投药后污泥中微生物种类由投药前的8种减少为6种,硝化菌和反硝化菌比例有所降低,聚磷菌比例升高为6%。在低温（0~10℃）条件下,Al2（SO4）3投加量需有所增加,当铝、磷摩尔比为1：1时,反应器出水TP、COD、TN和NH4+-N浓度方可达到一级A标准。     

曝气策略对膜面剪切力的影响机制及其优化

曝气冲刷是浸没式MBR工艺不同于常规活性污泥法工艺的关键特征,然而现行规范的曝气系统设计与运行比较粗放,缺乏气泡尺寸模拟优化方法。以可直接观测的工程规模 (500 m³·d⁻¹) 膜生物反应器为研究对象,对穿孔管角度进行了优化研究,并用群体平衡模型(Population Balance Model,PBM)模型模拟污泥混合液不同粘度下的内部气泡分布情况。结果表明：穿孔管角度垂直向下、60°、45°、30°、垂直向上在膜面产生的平均剪切力分别为1.74、1.46、1.19、1.38、1.67 Pa,这表明曝气角度最优为垂直向下。0.3%、0.5%和0.8%浓度的羧甲基纤维素钠(Carboxymethyl cellulose, CMC)下产生的平均剪切力分别是1.51、1.92、2.24 Pa,气泡直径逐渐增大。且气泡尺寸越大、流速越大,分布越均匀。基于0.3%、0.5% CMC的速度实验结果与 PBM模拟结果基本吻合。该研究结果可为MBR技术的工艺优化和系统控制方法提升提供参考。     

长江江豚监测现状及展望

长江江豚(Neophocaena asiaeorientalis)是唯一淡水生活的鼠海豚类,近年来种群数量严重下降,2013年被世界自然保护联盟红色名录列为“极度濒危”,2021年升级为我国国家一级重点保护野生动物,2022年种群有所恢复。长江江豚是长江生态系统健康的指示物种,我国科学家自20世纪50年代开始监测至今,监测方法不断更新完善,对长江江豚现状的了解也越来越充分。该文回顾了截线抽样法、水下被动声学及自动实时监测系统、无人机、环境DNA等监测方法的应用及取得的成效,分析监测方法存在的不足,预测技术发展趋势,提出改进建议,为长江江豚的监测及保护提供基本参考。     

北京市黑臭水体治理的动态遥感监测及影响因素分析

为及时、准确掌握黑臭水体治理进展,基于“北京二号”影像数据和同期的野外综合水体实测数据,采用深度学习算法对黑臭水体进行识别,并引入地理探测器对黑臭水体影响因素进行定量分析。结果表明：基于Faster R-CNN算法的黑臭水体遥感识别,总准确率达到90%左右,短时间内(5~33 h)即可完成北京市建成区黑臭水体的筛查工作;在空间维度上,黑臭水体主要分布在中心城区以外,并在通州区、朝阳区和大兴区较为集中;在时间维度上,专项治理期间(2015—2018年)内,黑臭水体的数量和长度总体趋势都是递减的,但偶尔也有反黑现象;2018年底,在全市建成区范围内,已全面消除黑臭现象;在一年内,第1季度水体环境最好,第2季度次之,第3季度最差,从第4季度开始好转;在北京市大兴区,土壤全氮量(贡献率为32.07%)和周边养殖场排污(贡献率为27.04%)是黑臭水体形成的主要影响因素,高程(贡献率为8%)、土壤类型(贡献率为7.6%)和土地利用类型(贡献率为6.1%)的贡献率较弱。由此可以看出,基于Faster R-CNN算法识别影像中的黑臭水体识别准确率高,可及时、准确地监测城市黑臭水体治理情况,使用地理探测器可定量分析并确定各影响因素的贡献率。本研究成果可为城市黑臭水体的动态监测和治理提供有力的技术支撑。     

不同阳离子和碳氮比对反硝化性能及亚硝酸盐氮积累的影响

在序批式反应器(SBR)中,采用乙酸钠为碳源,通过硝酸钠和硝酸钙的交替投加、微量元素的投加以及碳氮比(COD/NO₃⁻-N)的改变,探究了不同控制条件对反硝化性能及NO₂⁻-N积累的影响,并分析了反应器中微生物种群演替特征。结果表明,在以乙酸钠为碳源的SBR中,Ca²⁺浓度过高会抑制反硝化。以NaNO₃为NO₃⁻-N来源时,硝酸盐氮还原率维持在50%左右;相同条件下,以Ca(NO₃)₂为NO₃⁻-N来源时,硝酸盐氮还原率仅有20%。反应器中补充适量磷元素后,硝酸盐氮还原率提高至62%,同时有少量的亚硝酸盐氮积累。当C/N比提高为4后,硝酸盐氮还原率大于98%,长期运行下亚硝酸盐氮积累率平均为83.8%。高通量测序分析结果表明,变形菌门和拟杆菌门在系统中占主导地位。NO₂⁻-N积累的关键功能菌属是Thauera菌属,其最高占比为17.25%。以Ca(NO₃)₂为NO₃⁻-N来源时,Thauera菌属占比仅为0.14%。以上研究结果为短程反硝化的快速启动和稳定运行提供参考。     

IFAS工艺处理南方低碳源污水的泥膜微生物互作规律分析

针对低碳源条件下污水处理问题,开展了活性污泥和生物膜共生系统（IFAS）的实验研究,讨论了低碳源下泥膜两相微生物的赋存特征和互作规律,明确其生态位和对处理效能的影响,通过实际水厂的中试实验,分析生物膜挂膜特性、泥膜活性和菌群的演替规律,对比在不同活性污泥泥龄调控下的泥膜两相中微生物结构和相互作用.结果表明,在变SRT下,反应器内污泥浓度随着SRT的增大而增加;由于SRT-H中微生物浓度远大于SRT-L,因此SRT-H中泥膜之间的竞争关系较SRT-L更激烈,SRT-H中污染物去除效能较SRT-L更低.低碳源进水条件下,IFAS工艺中污泥活性随SRT增大而降低,当低SRT （5 d）条件下,活性污泥硝化、反硝化、聚磷和吸磷速率较高SRT （25 d）分别增加了122%、88%、34%和44%;而SRT对生物膜活性的影响较小,两种SRT下生物膜硝化活性、反硝化活性相差不大.微生物测序分析表明,IFAS工艺功能菌在泥膜两相间会随着SRT的变化而发生富集转移;SRT-L中,因"播种（seeding）"效应而在泥膜两相间发生富集转移的功能菌主要为unclassified_g__Enterobacteriaceae,SRT-H中则主要是Acinetobacter.同时,通过分析优势功能菌分布,发现活性污泥中脱氮菌和聚磷菌之间也存在一定竞争;在进水有机基质匮乏的条件下,脱氮菌的相对丰度明显高于聚磷菌的相对丰度,表明脱氮菌更能适应低碳源条件,所以能在竞争中占据优势地位,这种优势主要体现为好氧反硝化菌相对丰度的增加;此外,泥相的SRT变化会反作用于膜相,使得生物膜的停留时间相应发生改变,从而改变菌群结构,筛选出不同优势菌属,进一步加大差异.     

基于地理加权回归的省域碳排放影响因素研究

碳减排已经成为新时代生态文明建设亟待解决的问题,碳排放量与地域空间位置密切相关,为更好地促进碳减排、碳达峰,碳排放影响因素的区域性差异以及趋势分析已成为碳减排分析的焦点。通过地理加权回归方法研究我国30个省（区、市）2007—2017年的人口因素、能源消费、城镇化建设发展对碳排放量的影响,进而揭示碳排放量与区域社会经济发展的关系。结果表明,碳排放量的空间聚集性较强,各影响因素的空间分布格局差异较大,其中电力消费总量和化石能源消费总量的增加对碳排放量的正向影响作用最大,人口规模对碳排放量也有一定的正向促进作用,城市公共汽电车辆和主要建材消耗总量对碳排放量的影响作用并不显著,均呈不稳定的正负相关关系。我国碳减排应调整能源消费结构,进一步提高清洁能源技术创新,将城镇化建设与碳减排分阶段融合,加大绿色消费、绿色建筑和绿色出行的支持力度。

     

昆明市主城区热环境效应及影响因素分析

以昆明市主城区为研究对象,根据2000年、2010年和2020年3期Landsat TM/OLI遥感影像,反演3个时期的地表温度,采用标准差椭圆分析热环境效应的时空演变,并使用地理探测器探讨热环境效应的影响因素。结果表明：近20 年来,昆明市主城区热岛区集中分布在城镇建设密集区域,热环境方向主轴由东北—西南走向转为西北—东南走向;前期热环境重心向西北方向偏转了57.5°,偏移2.47 km,后期向西北方向偏转24.25°,偏移0.86 km;有极低温区向低温区、较低温区转变,较高温区与高温区向极高温区转变的态势,其中,官渡区的热环境效应增强趋势最显著;建筑用地和植被覆盖度对地表温度产生的影响力最大,建筑用地与高程交互作用时会增加对地表温度的影响力,水体与建筑用地或不透水面的交互作用减弱了水体对热环境效应的缓解作用。