城市土壤重金属的时空变化特征对土壤重金属背景值确定的启示：以北京市为例

城市土壤中各种重金属的含量受人为活动的强烈影响,且城市建成区和非建成区人口密度和人类活动等差异显著.因此,城市土壤背景值的确定可能不同于非城市土壤,但目前相关研究短缺.为此,本研究选取北京市土壤中砷、镉、铬、铜、汞、镍、铅和锌等重金属为重点研究对象,研究近30年来北京市建成区和非建成区表层（0～20 cm）土壤重金属的时空变化规律及影响因素.结果表明,除受人为活动影响外,表层土壤中重金属含量与土壤理化性质相关,粒径较小、有机碳含量和阳离子交换量较高的土壤重金属含量较高.2019年北京市建成区表层土壤中铜和汞含量显著高于非建成区（p<0.05）.近10年来,北京市建成区表层土壤重金属含量呈下降趋势;但近30年来,非建成区表层土壤重金属含量呈上升趋势.尽管采样点都远离了明显的污染源,但建成区和非建成区表层土壤重金属的时空分布存在明显差异,因此,需要分别研究建成区和非建成区的土壤背景值,在建成区远离明显污染源采样点所获得的重金属元素含量可以作为建成区土壤的背景值,用于评价城市建成区土壤是否受工厂、企业、加油站和交通等明显污染源的影响.研究结果为获取城市建成区土壤重金属背景值提供了方法参...     

基于有机物释放和经济性的污泥预处理方法评价

污泥预处理方法包括机械法、化学法和生物法,选择上述方法中具有代表性的超声波20 k Hz、p H 10和厌氧70℃分别预处理污泥,从有机物释放情况和经济性评价不同预处理方法.结果表明,污泥经过预处理后,液相中有机物释放量均增多,但经过p H 10和厌氧70℃预处理后能释放更多的有机物,反应结束时其总溶解性蛋白质和多糖由预处理前的418. 9mg·L~(-1)(以COD计,下同)分别增加到7 516. 0 mg·L~(-1)和7 892. 5 mg·L~(-1),DNA浓度由预处理前的18. 1 mg·L~(-1)依次增加到1 343. 3 mg·L~(-1)和1 766. 1 mg·L~(-1);通过流式细胞术鉴定细胞形态得出预处理结束时污泥细胞死亡率从高到低为61. 6%(p H10)、59. 9%(厌氧70℃)和34. 5%(超声波20 k Hz),相比预处理前分别提高45. 6%、43. 9%和18. 5%;预处理结束时污泥有机物去除率依次为19. 1%(p H 10)、13. 8%(厌氧70℃)和7. 6%(超声波20 k Hz);单位体积污泥经p H 10预处理比超声-20kHz和厌氧70℃分别多节约28. 5%和124. 1%.基于本研究中污泥有机物释放量和经济性,污泥预处理方法宜选择化学法(p H 10).     

初始pH值对正渗透浓缩城市污水和回收磷的影响

为实现从城市污水中回收磷和水资源并同时减少后续处理反应器容积的目的,采用正渗透膜对城市污水进行浓缩,并探究城市污水的初始pH值对浓缩效果和磷回收的影响.首先采用合成城市污水进行正渗透浓缩试验,当提高原料液（FS）的初始pH值至9.5时,FS体积浓缩接近初始体积的1/10后,膜上及垫网上吸附磷含量约为其初始总量的44%,有利于磷的回收.当采用实际城市污水作为FS时,在初始pH值为9.5条件下进行浓缩后,污染膜面存在松散团聚的圆球颗粒,使得该条件下膜面污染物更易被洗脱,膜清洗后水通量高于不调节pH值条件下的水通量.膜原位超声清洗后,浓缩污水变为悬浊液,经静置沉降后收集沉淀物,其主要成分为CaCO₃、鸟粪石和磷酸镁类物质.当初始pH值为9.5时浓缩所得沉淀物中的CaCO₃和鸟粪石含量更高.调节城市污水初始pH值至9.5左右,对其进行三轮42h的连续运行浓缩后,污水的体积浓缩倍数约为8倍,磷回收率可达到63.9%.浓缩结束后,对膜先后进行原位超声清洗和碱洗加酸洗的化学清洗,清洗后膜通量约为初始通量的78%.浓缩后污水的pH值在8.5~9.1之间,且COD/TN值明显提高（从3.6至11.5）,有利于后续的生物脱氮除磷.     

水溶液性质与水污染控制工艺相互作用的重要性

从自然演化、人类活动、科学发展角度分析污废水的产生机制及其对天然水体溶液性质的影响,发现人类迁徙的城镇化以及工农业生产的效率约束导致污废水与天然径流之间的矛盾,使生态水体呈现出由地表纯净水向水质污染方向的功能转化,扰动了元素/化合物在地球表面或水体界面的离心与向心迁移的平衡,明确了水体界面或水圈作为物质地球循环中转站/转运站的原理机制。隐藏在各种水处理工艺原理中的物理、化学、物化、生化等丰富功能能够解决中转站中所积累的矛盾,所以,集合溶液性质与污废水处理工艺原理之间的对应关系及其技术应用将构成更加完备和潜在的水工业,所提出的水溶液性质概念同样适用于给水与纯净水的生产与管理。针对有毒/难降解的工业有机废水,如煤化工行业焦化废水,在前端工艺清洁生产的基础上,需要把产品资源回收、性质互补利用、水量循环机制作为共性目标,把低能耗与物耗、关键污染物去除以及明确环境风险归趋作为污染控制工艺选择的依据,同时要求全过程产生低的二次污染如碳排放等。基于水溶液性质的改变及其过程演变的探究将拓宽水污染控制的工艺理论与技术边界。水污染控制与水环境保护相结合的水工业全过程追求技术、经济与社会目标的一致,争取得到绿色、低碳、循环等生态目标的响应,即生活、生产、生态"三位一体"的协调发展。     

土壤pH对东南景天修复镉污染土壤的影响研究

东南景天是一种镉和锌的超积累植物,改变土壤p H能否有效提高其吸收镉的效率,需要进一步验证。采用盆栽实验研究不同土壤p H下东南景天吸收和积累Cd的差异以及对Ca Cl2提取有效态镉的影响。结果表明,降低土壤p H值显著提高了土壤镉的有效态含量。弱酸性土壤即p H接近5.5时东南景天生物量及累积镉的量最大,土壤镉去除率也最高,达6.6%。强酸性即当p H接近4时,虽然植物地上与地下镉含量均最高,但生物量最小,植物去除率较其他处理低。研究证实降低土壤p H是提高植物提取效率的有效办法,这为进一步利用东南景天修复镉污染土壤,提高修复效率提供了科学依据。     

黑磷纳米片对水中双酚A的吸附

由于独特的理化性质,黑磷纳米片（Bare BPs）成为一种新型的二维纳米材料. Bare BPs有望在光电器件、催化和生物医学等领域得到广泛应用.目前,对于Bare BPs的环境风险研究不足. Bare BPs具有超高的理论比表面积和大量的疏水表面,理论上会与有机物污染物相结合形成复合污染,改变两者原有的环境行为和危害性,因此对Bare BPs与有机污染物的吸附行为和机制的系统研究尤为重要.本文采用电化学阳极剥离法制备了少层Bare BPs,以双酚A（BPA）作为模型污染物,系统研究了Bare BPs对BPA的吸附行为.结果表明,Bare BPs对BPA的吸附符合拟二级动力学模型,并且Bare BPs对BPA具有高吸附能力(Q⁰=839.3 mg·g^-1),等温吸附呈非线性,符合Freundlich模型.在酸性pH范围内,Bare BPs吸附量基本不变,而在碱性pH范围内吸附量波动较大,猜测存在负电辅助氢键(（-）CAHB)机制.另外,热力学结果分析表明,在5—25℃范围内BPA在Bare BPs上的吸附行为是吸热的,高温有利于BPA在Bar...     

混合呼吸仪评估pH 值和重金属对污泥活性的抑制

以自制混合呼吸测量仪进行活性污泥好氧呼吸测量,评估了pH 值和Cu²⁺、Zn²⁺、Cr⁶⁺对活性污泥的急性抑制作用.结果表明,pH 值从7.73 降至3.73 时,污泥活性受到轻微抑制,说明活性污泥对酸性环境有较强的耐受性.Cu²⁺、Zn²⁺和Cr⁶⁺对活性污泥有不同的抑制特性;多次测量得到的抑制率-浓度关系拟合结果较一致,相关性指标R2 多在0.98 以上. Cu²⁺、Cr⁶⁺和Zn²⁺的半抑制浓度(IC50)分别为3.24,54.40,957.70 mg/L.变动系数(CV)分别为5.56%,9.71%,44.78% [Zn²⁺的20%抑制浓度(IC₂₀)的CV 为18.59%].     

生物法处理棉浆黑液的现场实验研究

利用经驯化的以嗜碱菌群为主的好氧活性污泥及常规厌氧、好氧污泥,针对不同浓度的棉浆黑液在现场进行了单独"好氧"及"好氧-厌氧-好氧"全流程工艺实验。结果表明:对棉浆黑液直接进行好氧曝气,可将原水pH值自12.4左右稳定降低至10以下,COD去除率可达40%左右。全流程实验中厌氧效果显著,pH值最低可降至8.2,整个系统抗冲击能力强,运行稳定,COD总去除率保持在63%以上。     

基于空间插值方法的中国南方酸雨时空分布格局模拟及分析

酸雨时空动态变化监测一直是环境治理所需的重要信息. 在我国南方酸雨“两控区”(酸雨控制区和二氧化硫污染控制区)1991—2001年酸雨观测站年降水pH数据的基础上,采用反距离加权(IDW)、普通克里格(OK)和基于样条函数的ANUSPLIN等3种方法进行酸雨空间插值模拟,并进行验证. 对比分析了3种方法酸雨插值结果与实测值的统计误差、预测标准误差和相对误差区间分布,以及依据插值结果得出的酸雨分布图层. 结果表明:反距离加权法和普通克里格法仅能反映酸雨水平方向上的分布特点,而ANUSPLIN法由于加入了地形作为协变量因子,可很好地反映酸雨空间分布的地形变异特点,更合理地体现了酸雨时空分布特征. ANUSPLIN法插值结果表明,酸雨严重区主要分布在四川盆地、长江以南广大地区,酸雨强度沿长江向西北及北方地区有不断扩大的趋势.      

基于能值-生命力指数的城市生态系统健康集对分析

综合考虑城市的生命体特征及物质能量代谢层面因素,依托城市生命力指数框架,结合能值指标,构建城市能值-生命力指数,以全面反映城市生态系统健康状况.引入集对分析这种不确定理论与方法,比较城市生态系统相对健康状况.采用基于集对分析的城市能值-生命力指数综合评价模型及信息熵权重,比较北京、上海、武汉、广州等16个城市的生态系统相对健康状况,结果表明,厦门、青岛、杭州、上海、北京健康水平相对较高,而乌鲁木齐、成都、哈尔滨健康水平相对较低,其他城市则为中等水平.