生物质利用方式对富营养水体中碳氮磷含量及其比例的影响

生物质常被添加至富营养水体中以调节碳氮比(C/N),促进脱氮,但不清楚生物质的粒径和投加方式对富营养水体中营养物质浓度和比例的影响。通过机械粉碎制得20~40、40~80、80~160目稻壳颗粒,并选取直接投加和无纺布包裹投加2种投加形式,以不添加稻壳或无纺布包裹砖块作为对照组。以超纯水为水样研究不同粒径和投加方式下稻壳的3 d碳氮磷释放特性;以成都市府河下游河段水样为研究对象,考察了不同粒径和投加方式下稻壳的21 d静态脱氮特性。结果表明,在超纯水中,稻壳释放出COD_Mn(5.5~16.5 mg·L⁻¹)、TP(0.18~0.45 mg·L⁻¹)、TN(0.39~0.95 mg·L⁻¹)、COD_Mn/TN(8.5~19.7)、COD_Mn/TP(27.9~37.5),前四者均呈现出80~160目>40~80目>20~40目的规律,仅COD_Mn和COD_Mn/TN呈现直接投加>无纺布包裹投加的规律。在静态脱氮实验中,21 d后,添加了稻壳的水样COD_Mn含量由28.1 mg上升至71.7~143.0 mg,TP含量由1.2 mg下降至0.2~0.5 mg,COD_Mn/TN由0.9上升至8.5~16.5,COD_Mn/TP由24.2上升至170以上,这4个参数的变化情况与稻壳的碳氮磷释放规律相同;TN含量由30.04 mg下降至7.64~8.68 mg,低于对照组(13.2~13.9 mg),但粒径和投加方式仅对实验初期水中氮的存在形态有影响。粒径决定稻壳的比表面积,投加方式决定稻壳的间隙,并影响微生物的附着效果,进而影响稻壳的碳氮磷释放效果。在实际应用时可根据情况,采用不同的生物质粒径和投加方式,以调节水中营养物质浓度和比例。     

基于二维和三维生态足迹的长三角城市群自然资本可持续性分析

城镇化和工业化进程的不断推进给城市群自然资本及其可持续利用带来较大的威胁。为明确城市群建设过程中自然资本可持续性变化特征,以长三角城市群为研究对象,采用二维和三维生态足迹评价模型,同时添加水资源账户对原模型进行改进以反映长三角地区水资源潜力与压力,研究分析了2005—2019年长三角城市群生态足迹、生态压力指数和生态协调指数变化、自然资本存量消耗和自然资本流量占用情况及其影响因素与作用机制。结果表明：1）研究期间,长三角城市群人均生态足迹和生态承载力分别为4.46和1.59 hm²/人,平均人均生态赤字为2.87 hm²/人,但万元GDP生态足迹不断下降,资源利用率不断上升;2）2005—2019年,长三角城市群生态压力指数由2.48升至3.25,生态协调指数由1.30变为1.25;3）基于改进三维生态足迹模型发现,长三角城市群资本存量利用程度越来越大,且对自然资本流量的更新起到较大抑制作用,2019年研究区自然资本存量的消耗量是资本流量占有量的2.26倍;4）影响因子分析表明,工业产值、能源消耗总量、建筑用地面积和城镇化率对生态足迹起到了正向促进作用,对自然资本的可持续性产生了较大压力。

     

非饱和带强化反应层脱氮的试验研究

自然堆肥过程中,畜禽养殖产生的粪污渗滤液入渗土壤非饱和带.高浓度有机氮在微生物作用下经由复杂的地球化学过程转化为各种含氮物质,其中硝酸盐迁移能力较强,在降雨条件下入渗地下水,造成区域性地下水硝酸盐污染.在非饱和带中构建由木屑和壤土组成的强化反应层,通过间歇性的原位淋溶脱氮试验,系统地研究了非饱和带含水量及COD、硝态氮、亚硝态氮和氨氮的浓度变化规律,评价了强化反应层的脱氮能力.研究结果表明:①反应层中木屑材料的强吸水特性使得灌水后短时间内反应层含水量大幅提升,形成有利于反硝化进行的厌氧环境.木屑通过水解作用释放大量溶解性有机碳,供给反硝化微生物进行脱氮.②在入渗硝态氮浓度为170.00 mg·L~(-1)条件下,反应层对硝态氮去除率最高可达97.63%.反应层脱氮量随处理水量增加而提升,当上层为砂土时脱氮量最高,可达24.61 g·m~(-3).③反应层中的NO~-_3-N发生了完全反硝化,出水中NO~-_2-N浓度低于0.5 mg·L~(-1),几乎不发生积累.同时,反应层中发生的DNRA过程使氨氮浓度小幅升高.强化脱氮反应层可阻控硝酸盐污染地下水.     

木质碳源释碳能力的优化及其对地下水生物反硝化的强化效果

木质生物质碳源适用于防控农村地下水硝酸盐污染,但存在因释碳能力差而导致反硝化效率低的问题。为此,采用氢氧化钙和过氧乙酸对碎木进行了处理,测定了处理后碎木还原糖产量和化学组分,验证了处理碎木在作为碳源时的反硝化强化效能。结果表明：0.1~1 mm的未处理碎木,其还原糖产量为13.9 mg·g⁻¹;经氢氧化钙处理后,其还原糖产量可提升至未处理碎木的8.0倍;在氢氧化钙处理的基础上再用过氧乙酸进行处理后,其还原糖产量可提升至未处理碎木的43.4倍,并能够通过改变处理条件而控制提升倍数;处理后碎木碳源的木质素含量与还原糖产量呈显著的线性负相关,相关系数大于0.98;在提高8.0倍还原糖产量的碎木碳源条件下,生物反硝化速率达到1.7 mg·(g·d)⁻¹,是未处理碎木碳源的4.3倍;碎木碳源的还原糖产量提高43.4倍后,反硝化速率并未进一步得到提高,还导致了有机物和氨氮的污染。     

CANON工艺处理猪场沼液的启动及微生物种群结构分析

在连续流合建式反应器内接种普通活性污泥,以实际猪场沼液作为进水,保持温度为(30±1)℃,控制低溶解氧(DO浓度为(0.5±0.1)mg·L~(-1)),通过分阶段提高氨氮浓度的方式启动CANON(Completely autotrophic nitrogen removal over nitrite)工艺,同时采用高通量测序技术对反应器启动前后的微生物种群结构进行分析.结果表明,反应器可在210 d实现成功启动CANON工艺,启动成功后,当猪场沼液进水氨氮浓度为450 mg·L~(-1)时,氨氮和总氮的去除率分别达到69.8%和61.1%;出水(NO_3~--N+NO_2~--N)/ΔNH_4~+接近0.11.同时,CANON工艺启动成功后,微生物种群结构发生了很大的变化:其优势菌门为变形菌门(Proteobacteria)(36.16%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(14.22%)、浮霉菌门(Planctomycetes)(11.07%)、酸杆菌门(Acidobacteria)(10.41%)和绿菌门(Chlorobi)(12.82%);与脱氮功能相关的菌属为Candidatus_Brocadia (ANAMMOX菌)、Nitrosomonas(AOB菌)、Comamonadaceae(反硝化菌)和Xanthomonadaceae(反硝化菌)等.     

A comparative bibliometric analysis of Chinese and foreign articles in environmental footprint family (EFF) research

Environmental Science and Pollution Research - Research on environmental footprint family (EFF), including these studies of environmental footprints and footprint family, has been widely applied to...     

活性污泥萃取液施用对水稻根际土壤微生物群落结构的影响

通过根箱试验,从土壤根际微生物角度揭示活性污泥萃取液（简称萃取液）调控水稻苗期生长和改良土壤理化性质的机理。试验设计不同萃取液配施减氮处理（T1,空白对照;T2,常规施肥对照;T3,减氮30%配施0.2 g/kg萃取液;T4,减氮30%配施0.4 g/kg萃取液;T5,施用8 g/kg萃取液全量替代化肥氮,即减氮75%）,研究萃取液配合氮肥减施对水稻根际土壤理化性质和微生物群落结构的影响。结果表明：配施萃取液可显著增加水稻幼苗的叶面积、生物量和叶绿素含量;与常规施肥相比,配施萃取液可以显著提高土壤pH,降低土壤电导率,增加可溶性有机碳含量,降低硝态氮和铵态氮含量。β多样性结果显示,萃取液对土壤微生物性质的影响主要作用在根际及近根际土壤中,不同萃取液处理组与空白及常规施肥对照组间细菌群落结构及多样性存在显著性差异（P<0.05）;萃取液的施用可增加有机污染物降解和碳水化合物代谢相关微生物的相对丰度,如黄色土源菌、Candidatus_Udaeobacter、鞘氨醇单胞菌属,相对丰度分别增加151%~541%、26%~320%和55%~364%。采用FAPROTAX土壤功能预测分析发现,施用萃取液后土壤菌群主要增加的功能为化能异养、有氧化能异养、硝酸盐还原、固氮作用、硝化作用和芳香化合物降解等,这类功能与土壤碳源物质代谢、氮循环及有机污染物降解等行为相关。萃取液施用可通过改善土壤根际及近根际微生物群落结构,增加相关菌群丰度,调控土壤根际及近根际碳、氮循环,进而达到促进水稻幼苗生长和土壤改良的效果。研究结果可为活性污泥的资源化提供新路径。

     

Removal characteristics of sulfuric acid aerosols from coal-fired power plants

With increasing attention on sulfuric acid emission, investigations on the removal characteristics of sulfuric acid aerosols by the limestone gypsum wet flue gas desulfurization (WFGD) system and the wet electrostatic precipitator (WESP) were carried out in two coal-fired power plants, and the effects of the WFGD scrubber type and the flue gas characteristics were discussed. The results showed that it was necessary to install the WESP device after desulfurization, as the WFGD system was inefficient to remove sulfuric acid aerosols from the flue gas. The removal efficiency of sulfuric acid aerosols in the WFGD system with double scrubbers ranged from 50% to 65%, which was higher than that with a single scrubber, ranging from 30% to 40%. Furthermore, the removal efficiency of WESP on the sulfuric acid aerosols was from 47.9% to 52.4%. With increased concentrations of SO₃ and particles in the flue gas, the removal efficiencies of the WFGD and the WESP on the sulfuric acid aerosols were increased.

Implications: Investigations on removal of sulfuric acid aerosols by the WFGD and the WESP in the power plants were aimed at the control of sulfuric acid emission. The results showed that the improvement of the WFGD system was beneficial for the reduction of sulfuric acid emission, while the WESP system was essential to control the final sulfuric acid aerosol concentration.     

国家“两山”基地经济与生态环境协调发展评价——以浙江省宁海县为例

科学评价经济与生态环境的协调发展水平是实现区域可持续发展的有效途径,目前对生态优先但评价尺度较小的国家“两山”基地的研究较为缺乏。以浙江省宁海县为例,选取与经济和环境状况密切相关的8个一级指标、32个二级指标,建立经济与生态环境协调发展评价指标体系,通过耦合协调度模型,评价2006—2017年宁海县经济与生态环境协调发展水平,并分析其演变规律。结果表明:2006—2017年宁海县经济发展和生态环境保护子系统的综合发展指数总体呈波动上升趋势,生态环境保护水平高于经济发展水平。宁海县的协调发展水平可分为3个阶段:2006—2009年,协调发展度较低,处于濒临失调衰退类;2010—2011年,协调发展度稳中有升,为勉强协调发展类;2012—2017年,协调发展度稳步提升,呈现从初级向中级再向良好和优质协调类发展。     

Investigation on condensable particulate matter emission characteristics in wet ammonia-based desulfurization system

Particulate matter emissions from ammonia-based wet flue gas desulfurization (Ammonia-WFGD) systems are composed of a filterable particulate matter and a condensable particulate matter (CPM) portion. However, the CPM part has been ignored for a long time, which results in an underestimation of the aerosol problems caused by Ammonia-WFGD systems. In our research, the characteristics of the CPM that emits from an Ammonia-WFGD system are investigated experimentally for the first time, with the US Environmental Protection Agency Method 202 employed as the primary measurement. The influences of some essential desulfurizing parameters are evaluated based on the experimental data. The results show that CPM contributes about 68.8% to the total particulate matter emission. CPM consists mainly of ammonium sulfates/sulfites, with the organic part accounting for less than 4%. CPM is mostly in the submicron fraction, about 71.1% of which originates from the NH₃–H₂O–SO₂ reactions. The appropriate adjustments for the parameters of the flue gas and the desulfurizing solution can inhibit CPM formation to different extents. This indicates that the parameter optimizations are promising in solving CPM emission problems in Ammonia-WFGD systems, in which the pH adjustment alone can abate CPM emission by around 49%. The opposite variations of the parameters need attention because they can cause tremendous CPM emission increase.