河道藻源胞内有机质光化学-生物降解机制

藻细胞破裂后会向水体释放大量的胞内有机质 (intracellular dissolved organic matter, I-DOM) 。I-DOM在河道中将经历复杂的光降解和生物降解过程,影响其在河道中的迁移转化和环境效应。为了探明光照和微生物对I-DOM的降解机制,开展了光降解、生物降解和光-生物降解实验。结果表明,I-DOM经7 d光降解和生物降解后,溶解性有机碳 (dissolved organic carbon, DOC) 的去除率分别为70%和81%;虽然光照1 d能去除38%的DOC,但后续生物降解 (光-生物降解) 与无光照生物降解对DOC的去除效率一致。进一步的研究表明,生物降解过程中的呼吸商 (respiratory quotient, RQ) 低于光-生物降解过程,说明相比于生物降解过程,光-生物降解过程中经光照后生物呼吸时所利用I-DOM的性质发生了改变,进而影响了生物呼吸时O₂的消耗和CO₂的产生。生物降解过程中微生物主要利用原始的I-DOM分子;而在光-生物降解过程中,生物降解过程的微生物主要利用经光降解转化后的I-DOM分子。光-生物降解过程中,光照消耗了I-DOM中可生物降解的脂质、蛋白质和木质素类组分,导致I-DOM的生物降解效率降低;同时,光照将I-DOM中的大分子物质分解成高O/C的小分子物质,使微生物代谢需要的O₂减少,小分子物质则更易被生物降解矿化生成CO₂,导致RQ升高。本研究结果可为河道水质调控提供参考。     

海水微絮凝预处理对超滤膜通量的影响

以聚合氯化铁为絮凝剂,研究了海水微絮凝预处理过程的絮凝特征以及对超滤膜通量的影响。考察了微絮凝对海水中有机物的去除作用,并采用体系稳定动力学参数、絮凝指数评价不同絮凝剂投加量在海水中的絮凝效果,探讨了微絮凝对超滤膜污染的改善作用。实验结果表明,微絮凝预处理能强化超滤膜对海水UV254的去除效果,与超滤相比提高了27.5%,可有效去除海水中的蛋白类有机物。超滤膜直接过滤海水可造成膜通量严重下降,采用微絮凝作为预处理能有效减缓超滤膜污染,且减缓效果与絮凝剂的投加量密切相关,当PFC的投加量为40 mg·L-1时,膜比通量J/J0值大于0.9。     

粒径和底床地形对沉积物中有机磷释放的影响

主要研究了2种沉积物粒径（35 μm和130 μm）及底床微地形对沉积物中内源溶解性有机磷释放的影响。选取某浅水湖泊沉积物为研究对象,对其人工污染溶解性有机磷,利用室内循环直流水槽顶盖驱动流模拟风生流,考察静态和风生流作用下,不同粒径沉积物及底床微地形对溶解性有机磷释放的影响。实验结果表明：在20 cm·s-1及38 cm·s-1 2种驱动流速条件下,35 μm粒径沉积物实验组中沉积物有机磷释放速率均大于130 μm实验组。对于35 μm粒径沉积物实验组,在20 cm·s-1驱动水流扰动下,沉积物有机磷的平衡释放量为0.44 mg·L-1,在38 cm·s-1驱动水流扰动下为0.49 mg·L-1;对于130 μm粒径沉积物实验组,在20 cm·s-1和38 cm·s-1 2种扰动下的沉积物有机磷平衡释放量分别为0.29 mg·L-1、0.30 mg·L-1;驱动流速的提高促使达到平衡状态时的释放量提高,小粒径沉积物,提高驱动流速更利于平衡释放量的提高,且高驱动流速缩短达到释放平衡所需的时间。在底床微地形（对地形的描述采用y=0.1sin2πx）实验中发现,静态条件下,波峰处上覆水有机磷浓度首先逐渐降低至0.18 mg·L-1,其后升高至0.40 mg·L-1并达到平衡,而波谷处则不断上升至极大值0.87 mg·L-1,其后下降至0.77 mg·L-1并达到平衡;而在20 cm·s-1的驱动水流扰动下,波峰波谷处上覆水有机磷浓度变化较为一致,均逐渐增长至极大值0.39 mg·L-1和0.45 mg·L-1后达到平衡状态。此外,在静态和动态条件下,波谷处上覆水中有机磷含量始终高于波峰处。     

油脂含量和有机负荷对餐厨垃圾干式厌氧消化的影响

为了研究进料油脂含量(5%~25%)和有机负荷(40~60 kg VS/m3)对餐厨垃圾中温干式厌氧消化的共同影响,采用软件Design-Expert 8.0.6设计进料参数,以容积产甲烷率作为响应值,对14组序批式实验的结果进行回归分析,并建立容积产甲烷率与油脂含量和有机负荷间的回归方程。结果表明,当有机负荷为40 kg VS/m3时,甲烷产率随油脂含量的增加而增大;当有机负荷为50 kg VS/m3时,甲烷产率随油脂含量的增加先增大后减小;当有机负荷为60 kg VS/m3时甲烷产率随油脂含量的增加而减小。序批式实验中进料的最佳油脂含量和有机负荷分别为18.7%和42.9 kg VS/m3,对应响应面的理论容积产甲烷率最大值为32.74 L CH4/L。研究结论可以应用到实际工程中,为餐厨垃圾干式厌氧消化技术的推广提供一定的理论基础。     

磁性复合有机海泡石吸附双酚A特性及动力学

通过对天然海泡石进行磁改性与有机改性,制得新型水质净化功能材料——磁性复合有机海泡石(MCOS),采用振动样品磁强计对其进行了表征,考察了其在不同pH、投加量、初始浓度、时间和温度下对水中双酚A(BPA)的吸附效果,并研究了其对BPA的吸附动力学。结果表明:MCOS具有超顺磁性,饱和磁化率为14.1 emu·g-1;MCOS对BPA的最佳吸附pH为10.0;当BPA的初始浓度为30 mg·L-1时,MCOS的适宜投加量为1.0 g·L-1;MCOS对BPA的平衡吸附时间为90 min;随着反应温度的升高,MCOS对BPA的吸附量减小。准二级反应动力学模型可以很好地描述MCOS对BPA的吸附动力学行为。颗粒内扩散模型表明,在BPA的吸附初始阶段发生了颗粒内扩散。吸附活化能为11.7 kJ·mol-1,表明吸附过程可能由化学吸附控制。     

基于微滤技术供水厂的臭氧预氧化前置工艺中臭氧投加量的优化

通过臭氧预氧化降解水体中溶解性有机物(DOM)对DOM的氧化效果以及微滤(MF)膜污染的缓和效应进行了研究,并分析了臭氧氧化过程中光谱参数变化的规律,进而提出一种通过多目标优化模型确定最佳臭氧投加量的方法。结果表明,臭氧预氧化技术能够将中等分子质量的芳香类DOM转化为低分子质量的有机化合物,对应的UV₂₅₄去除率最高可达90.34%,从而显著改变了MF进水的光谱特性。此外,臭氧预氧化还显著缓解了DOM造成的膜污染,膜污染指数(FI)最多可降低51.49%。根据上述结果可建立多目标优化模型,并用于确定臭氧预氧化-膜过滤工艺最佳臭氧投加量。根据层次分析法,对SUVA₂₅₄、FI和臭氧利用率3个客观指标分配不同的权重,以满足不同饮用水厂的需求。此外,模型分析中可用光谱斜率作为SUVA₂₅₄的替代参数,特别是S_275~295 (R²=0.979 7),用UV₂₅₄作为FI的替代参数(R²=0.879 9),进而简化模型系数的获取。以上研究结果可为水厂在实际应用中优化臭氧投加量、综合提高水处理效果、缓解膜污染并降低运行成本提供参考。     

“双碳”目标下污染场地原位热处理技术发展趋势

原位热处理技术可以在低地下扰动的前提下实现污染场地快速高效的修复,已成为高浓度挥发/半挥发性有机物污染场地修复的热门技术之一。然而,传统原位热处理技术存在能耗和碳排放较高的弊端,限制了其大范围推广应用。在“碳达峰、碳中和”的战略目标下,亟需开展原位热处理技术的优化研究以降低其能效比。通过国内外实验研究与工程案例的整理分析,识别原位热处理活动中的碳排放和能耗的关键工艺环节,进而提出该技术低碳化发展的主要方向;同时梳理原位热处理工艺中应用再生能源和技术优化的研究进展,展望“双碳”目标下该技术的重点研究方向。目前已获得的研究结果表明,通过应用可再生能源和技术优化有望实现原位热修复工艺的大幅减排。     

石油石化挥发性有机液体装载源项VOCs排放管控现状及减排策略建议

综合消费量、真实蒸气压和单物质最大增量反应活性 (MIR) 等影响挥发性有机物 (VOCs) 光化学反应的关键因素,筛选10种大宗挥发性有机液体,对其载运工具、装载方式、装载环节VOCs排放和治理现状进行调研。结果显示,10种大宗挥发性有机液体整体以汽车装载为主,其次为船舶和火车,占比依次为53.6%、26.5%、19.8%;汽车装车基本建成油气回收,多数实现底部装载;火车装车油气回收较为普遍,但全部为上装,收集效率较低;装船建成油气回收设施较少。根据装载源项VOCs的治理现状、标准要求及减排潜力分析,提出我国当前装载环节VOCs减排策略：原油是目前装载环节重点管控物质,应加快各类装载方式油气回收进程;装载工具方面,应加快装船VOCs治理进度;治理措施方面,应重点加强VOCs收集效果的优化和监管。本研究可为我国石油石化领域装载环节的VOCs污染管控提供参考。     

高岭土对不同污染物微滤过程的影响

本研究采用原子力显微镜(AFM)结合自制的膜探针以及Zeta电位仪通过分别测量不同有机污染物,即腐殖酸(HA)、牛血清蛋白(BSA)和海藻酸钠(SA)与微滤膜之间的粘附力以及相应污染物的Zeta电位,对高岭土在不同有机物微滤过程的影响进行了系统性研究。结果表明,高岭土对污染膜通量衰减的影响主要发生在膜过滤的初期阶段,其存在使HA污染膜的初期通量衰减幅度增加,BSA和SA污染膜的初期通量衰减幅度减缓;清洗后HA污染膜的通量恢复率降低,而BSA和SA污染膜的通量恢复率增大。而且,高岭土的存在使膜-HA之间的粘附力变大以及HA溶液的Zeta电位变小,膜-BSA、SA之间的粘附力变小以及相应污染物的Zeta电位都增大。因此,膜-污染物之间粘附力以及溶液的Zeta电位的变化可以指示膜污染的变化趋势。     

Pollution characteristics of 23 veterinary antibiotics in livestock manure and manure-amended soils in Jiangsu province,China

The aim of this study was to investigate the pollution characteristics of typical veterinary antibiotics in manure and soil of livestock farms in Jiangsu province. This investigation employed solid-phase extraction (SPE) coupled with ultra-performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry (UPLC-MS/MS). A total of 53 manure and 50 amended soil samples from 16 livestock farms in Jiangsu province were collected for analysis. In the manure samples, the highest detected frequencies and concentrations were those of tetracyclines (TCs, 54.1 ± 5775.6 μgkg^?1), followed by fluoroquinolones (FQs, 8.4 ± 435.6 μgkg^?1), sulphonamides (SAs, 3.2 ± 5.2 μgkg^?1) and macrolides (MACs, 0.4 ± 110.5 μgkg^?1). Statistical analysis was used to illuminate the pollution characteristics of 23 veterinary antibiotics for various animal types and different regions in Jiangsu province. The results showed that the pollution level in cow manure was relatively lower compared with pig and chicken manure due to the relative restriction of medication. Furthermore, contamination was serious in amended soil from chicken farms. The pollution level in manure among different regions was higher to the south and north compared with the centre of the region. The same outcome was found for soil. Antibiotic residues in organic fertilizer were also investigated in this study. We found that although the detected concentration was lower in organic fertilizer than in fresh manure, detection frequencies (10–90%) were high, especially for roxithromycin (90%) in MACs (30–90%). This finding suggests attention should be paid to the pollution levels in organic fertilizer. This study is the first extensive investigation of the occurrence and distribution of many kinds of typical veterinary antibiotics in manure and soil from livestock farms of Jiangsu province. This investigation systematically assesses veterinary antibiotics usage and related emissions in southeast China.