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2026年 第44卷 第3期
2026, 44(3): 1-10.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603001
摘要:
从微生物生态学视角对短程硝化工艺进行系统重构，聚焦氨氧化菌（ammonia-oxidizing bacteria，AOB）与亚硝酸盐氧化菌（nitrite-oxidizing bacteria，NOB）在启动-维持-失稳全过程中的动态竞争机制，将持续选择压力作为解释短程硝化稳定性的核心线索，提出群落-过程耦合的分析框架。综述表明：短程硝化工艺启动阶段的关键在于非稳态扰动放大AOB增殖优势；维持阶段呈现结构动态-功能相对稳定的亚稳态特征，NOB常以低丰度或空间受限形式保留；当扰动累积削弱AOB优势时，NOB可快速回弹并触发由短程硝化（partial nitrification，PN）向完全硝化的临界转变。基于此，提出以“资源供给-生态位约束-群落反馈”为主线的运行策略要点，强调在工程尺度上通过窗口期管理提升系统韧性。进一步讨论将时间序列群落数据与关键运行参数对齐，识别短程硝化工艺的失稳边界，并提取预警信号，以支撑预测性调控与运行风险评估。
从微生物生态学视角对短程硝化工艺进行系统重构，聚焦氨氧化菌（ammonia-oxidizing bacteria，AOB）与亚硝酸盐氧化菌（nitrite-oxidizing bacteria，NOB）在启动-维持-失稳全过程中的动态竞争机制，将持续选择压力作为解释短程硝化稳定性的核心线索，提出群落-过程耦合的分析框架。综述表明：短程硝化工艺启动阶段的关键在于非稳态扰动放大AOB增殖优势；维持阶段呈现结构动态-功能相对稳定的亚稳态特征，NOB常以低丰度或空间受限形式保留；当扰动累积削弱AOB优势时，NOB可快速回弹并触发由短程硝化（partial nitrification，PN）向完全硝化的临界转变。基于此，提出以“资源供给-生态位约束-群落反馈”为主线的运行策略要点，强调在工程尺度上通过窗口期管理提升系统韧性。进一步讨论将时间序列群落数据与关键运行参数对齐，识别短程硝化工艺的失稳边界，并提取预警信号，以支撑预测性调控与运行风险评估。
2026, 44(3): 11-29.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603002
摘要:
随着城镇化与工业化进程不断深入，含氮污染物的排放量持续增加，若不经有效处理直接排入自然环境，将加剧水环境氮素污染。当前，污/废水处理正处于由传统“以能耗能”的污染物削减向“减污降碳、协同增效”转型的关键阶段，绿色、可持续的脱氮技术已成为水污染控制的研究热点与前沿。基于此，全面分析了我国污/废水氮污染的现状，系统梳理了各行业含氮污/废水的水质特征，指出其普遍存在的浓度跨度大、种类多样、难降解等治理痛点。综述了物理化学法、生物法、电化学/生物电化学法及高级氧化法等先进脱氮技术的原理与适用场景，分析了各类技术的处理效能、优势及局限性，特别聚焦于高级氧化技术在难降解含氮污染物治理中的应用。指出未来应进一步发展低能耗、低药耗的生物脱氮工艺，加强电化学、高级氧化等技术与传统生物法的耦合，提升污/废水处理效能、降低处理成本，全面支撑国家水处理“双碳”战略与社会可持续发展目标。
随着城镇化与工业化进程不断深入，含氮污染物的排放量持续增加，若不经有效处理直接排入自然环境，将加剧水环境氮素污染。当前，污/废水处理正处于由传统“以能耗能”的污染物削减向“减污降碳、协同增效”转型的关键阶段，绿色、可持续的脱氮技术已成为水污染控制的研究热点与前沿。基于此，全面分析了我国污/废水氮污染的现状，系统梳理了各行业含氮污/废水的水质特征，指出其普遍存在的浓度跨度大、种类多样、难降解等治理痛点。综述了物理化学法、生物法、电化学/生物电化学法及高级氧化法等先进脱氮技术的原理与适用场景，分析了各类技术的处理效能、优势及局限性，特别聚焦于高级氧化技术在难降解含氮污染物治理中的应用。指出未来应进一步发展低能耗、低药耗的生物脱氮工艺，加强电化学、高级氧化等技术与传统生物法的耦合，提升污/废水处理效能、降低处理成本，全面支撑国家水处理“双碳”战略与社会可持续发展目标。
2026, 44(3): 30-45.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603003
摘要:
臭氧氧化技术作为印染废水深度处理的有效手段，其规模化应用受限于臭氧传质效率低的核心瓶颈。膜接触反应器（membrane contactor reactor，MCR）通过构筑微尺度气液界面，可显著强化臭氧传质过程，兼具传质效率高与无二次污染等优势，但膜污染、材料成本及运行稳定性等问题制约了其工程化推广。系统综述了MCR强化臭氧传质机制的研究进展，介绍了气液界面传质原理与中空纤维膜反应器构型设计规律，解析了膜材料特性（疏水性PTFE/PVDF选择）、工艺参数（气液流速、跨膜压差、pH值）及传质模型对臭氧体积传质系数的调控规律，评述了MCR在印染废水处理中对染料高效脱除、有机物矿化及色度控制的应用效能。研究表明：优化后的MCR系统臭氧体积传质系数比传统鼓泡塔工艺高5~10倍，大幅强化了污染物降解动力学，但膜污染引发的通量衰减、溴酸盐副产物生成及成本效益平衡仍需突破。最后，提出未来研究需重点关注抗污染-耐腐蚀-低成本协同的多功能复合膜材料的理性设计、超重力场/电催化等多技术耦合的界面反应机制解析、基于过程模型的智能参数调控体系构建、中试规模的技术经济性与环境风险综合评价方法等方向，为MCR-臭氧工艺的工程应用提供理论依据与技术参考。
臭氧氧化技术作为印染废水深度处理的有效手段，其规模化应用受限于臭氧传质效率低的核心瓶颈。膜接触反应器（membrane contactor reactor，MCR）通过构筑微尺度气液界面，可显著强化臭氧传质过程，兼具传质效率高与无二次污染等优势，但膜污染、材料成本及运行稳定性等问题制约了其工程化推广。系统综述了MCR强化臭氧传质机制的研究进展，介绍了气液界面传质原理与中空纤维膜反应器构型设计规律，解析了膜材料特性（疏水性PTFE/PVDF选择）、工艺参数（气液流速、跨膜压差、pH值）及传质模型对臭氧体积传质系数的调控规律，评述了MCR在印染废水处理中对染料高效脱除、有机物矿化及色度控制的应用效能。研究表明：优化后的MCR系统臭氧体积传质系数比传统鼓泡塔工艺高5~10倍，大幅强化了污染物降解动力学，但膜污染引发的通量衰减、溴酸盐副产物生成及成本效益平衡仍需突破。最后，提出未来研究需重点关注抗污染-耐腐蚀-低成本协同的多功能复合膜材料的理性设计、超重力场/电催化等多技术耦合的界面反应机制解析、基于过程模型的智能参数调控体系构建、中试规模的技术经济性与环境风险综合评价方法等方向，为MCR-臭氧工艺的工程应用提供理论依据与技术参考。
2026, 44(3): 46-57.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603004
摘要:
反硝化过程是污水深度脱氮的关键环节，其本质是微生物驱动的电子传递平衡过程。随着脱氮研究从宏观指标向微观调控转变，从电子流视角探究反硝化机制已成为当前研究前沿。系统综述了反硝化过程中电子流的理论基础，比较了异养与自养反硝化菌胞内电子传递路径及其能量分配特征，重点阐述了以醌池为核心的电子汇集与再分配作用。同时，从微生物种间相互作用角度总结了间接种间电子传递（IIET）与直接种间电子传递（DIET）机制，分析了混合体系中不同微生物在电子供体与电子受体利用过程中的竞争与协同关系。在此基础上，进一步讨论了碳源类型、pH、氧化还原电位及共存污染物对电子传递链及电子分配路径的影响机制。最后，针对当前电子通量原位量化手段匮乏等挑战，提出了多尺度原位表征技术突破、新型电子传导材料开发及智能化电子流调控模型的未来研究方向，旨在为实现低碳、高效的生物脱氮工艺提供理论基础与技术支撑。
反硝化过程是污水深度脱氮的关键环节，其本质是微生物驱动的电子传递平衡过程。随着脱氮研究从宏观指标向微观调控转变，从电子流视角探究反硝化机制已成为当前研究前沿。系统综述了反硝化过程中电子流的理论基础，比较了异养与自养反硝化菌胞内电子传递路径及其能量分配特征，重点阐述了以醌池为核心的电子汇集与再分配作用。同时，从微生物种间相互作用角度总结了间接种间电子传递（IIET）与直接种间电子传递（DIET）机制，分析了混合体系中不同微生物在电子供体与电子受体利用过程中的竞争与协同关系。在此基础上，进一步讨论了碳源类型、pH、氧化还原电位及共存污染物对电子传递链及电子分配路径的影响机制。最后，针对当前电子通量原位量化手段匮乏等挑战，提出了多尺度原位表征技术突破、新型电子传导材料开发及智能化电子流调控模型的未来研究方向，旨在为实现低碳、高效的生物脱氮工艺提供理论基础与技术支撑。
2026, 44(3): 58-72.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603005
摘要:
在全球可持续发展挑战日益严峻的背景下，双极膜电渗析技术以其独特的优势，正逐渐成为推动化工和环境与资源管理领域变革的关键技术。该技术不仅在资源提取、污染控制和二氧化碳捕获等关键方面显示出显著的效率和经济效益，而且展现了在大规模商业应用过程中的巨大潜力。综述了双极膜的工作原理、制备方法及其在不同行业领域的应用，揭示了双极膜在促进工业过程绿色化和高效化方面的巨大潜力。列举了双极膜在资源回收、污染控制和二氧化碳捕获等关键方面的应用案例，展示了其在工业应用方面的前景，证明了其在资源回收、污染控制和环境保护方面的实用价值。
在全球可持续发展挑战日益严峻的背景下，双极膜电渗析技术以其独特的优势，正逐渐成为推动化工和环境与资源管理领域变革的关键技术。该技术不仅在资源提取、污染控制和二氧化碳捕获等关键方面显示出显著的效率和经济效益，而且展现了在大规模商业应用过程中的巨大潜力。综述了双极膜的工作原理、制备方法及其在不同行业领域的应用，揭示了双极膜在促进工业过程绿色化和高效化方面的巨大潜力。列举了双极膜在资源回收、污染控制和二氧化碳捕获等关键方面的应用案例，展示了其在工业应用方面的前景，证明了其在资源回收、污染控制和环境保护方面的实用价值。
2026, 44(3): 73-83.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603006
摘要:
铁自养反硝化（iron-dependent autotrophic denitrification， IDAD）是一种在低碳氮比废水处理中具有潜力的生物脱氮技术。目前，不同研究所报道的IDAD菌群在群落结构上存在显著差异，其原因尚不明确。基于亚铁盐中阴离子类型可能是导致菌群结构差异的关键因素的假设，分别以FeCl2和FeSO4为电子供体，在相同接种污泥条件下富集获得2种IDAD菌群（R1和R2），系统比较了其在长期运行过程中的脱氮性能、胞外聚合物组成、铁氧化产物性质、微生物群落结构及功能基因分布特征。结果表明，R1具有更高的反硝化效率和Fe（Ⅱ）氧化活性，其菌群中Gallionella等关键铁氧化菌属的相对丰度显著高于R2，且菌群多样性更高。宏基因组分析进一步揭示，R1中与铁氧化和反硝化相关的功能基因丰度更高，而R2中则富集了更多与硫酸盐代谢和复杂有机物降解相关的菌属。此外，不同菌群的胞外聚合物（EPS）组分和铁矿物表面特性也存在明显差异。研究结果证实了亚铁盐类型对IDAD菌群结构组装与代谢功能具有显著调控作用，为优化其在实际废水处理中的应用提供了理论依据。
铁自养反硝化（iron-dependent autotrophic denitrification， IDAD）是一种在低碳氮比废水处理中具有潜力的生物脱氮技术。目前，不同研究所报道的IDAD菌群在群落结构上存在显著差异，其原因尚不明确。基于亚铁盐中阴离子类型可能是导致菌群结构差异的关键因素的假设，分别以FeCl2和FeSO4为电子供体，在相同接种污泥条件下富集获得2种IDAD菌群（R1和R2），系统比较了其在长期运行过程中的脱氮性能、胞外聚合物组成、铁氧化产物性质、微生物群落结构及功能基因分布特征。结果表明，R1具有更高的反硝化效率和Fe（Ⅱ）氧化活性，其菌群中Gallionella等关键铁氧化菌属的相对丰度显著高于R2，且菌群多样性更高。宏基因组分析进一步揭示，R1中与铁氧化和反硝化相关的功能基因丰度更高，而R2中则富集了更多与硫酸盐代谢和复杂有机物降解相关的菌属。此外，不同菌群的胞外聚合物（EPS）组分和铁矿物表面特性也存在明显差异。研究结果证实了亚铁盐类型对IDAD菌群结构组装与代谢功能具有显著调控作用，为优化其在实际废水处理中的应用提供了理论依据。
2026, 44(3): 84-91.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603007
摘要:
以北方某大型城市污水处理厂为研究对象，系统探究了进水水质异常变动对活性污泥微生物群落结构的影响特征及相应的调控策略。结果表明：进水冲击引起活性污泥微生物群落结构发生剧烈变化，变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）核心功能菌群的相对丰度分别下降了55.30%和44.35%，群落多样性降低，硝化功能减弱，出水氨氮浓度升高；与此同时，绿菌门（Chlorobi）SJA-28菌属等耐冲击菌群快速增殖，相对丰度较正常期增加了5.68倍，在一定程度上维持了系统对污染物去除能力，体现出活性污泥系统具有较强的抗冲击与自我恢复能力。通过实施缩短泥龄、增加乙酸钠与除磷药剂投加量等调控措施，可促进功能菌群的快速恢复，建议在实际运行中结合进水水质特征和温度条件等综合确定泥龄调控策略，提升污水处理系统应对冲击负荷的稳定性。
以北方某大型城市污水处理厂为研究对象，系统探究了进水水质异常变动对活性污泥微生物群落结构的影响特征及相应的调控策略。结果表明：进水冲击引起活性污泥微生物群落结构发生剧烈变化，变形菌门（Proteobacteria）、拟杆菌门（Bacteroidetes）核心功能菌群的相对丰度分别下降了55.30%和44.35%，群落多样性降低，硝化功能减弱，出水氨氮浓度升高；与此同时，绿菌门（Chlorobi）SJA-28菌属等耐冲击菌群快速增殖，相对丰度较正常期增加了5.68倍，在一定程度上维持了系统对污染物去除能力，体现出活性污泥系统具有较强的抗冲击与自我恢复能力。通过实施缩短泥龄、增加乙酸钠与除磷药剂投加量等调控措施，可促进功能菌群的快速恢复，建议在实际运行中结合进水水质特征和温度条件等综合确定泥龄调控策略，提升污水处理系统应对冲击负荷的稳定性。
2026, 44(3): 92-100.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603008
摘要:
海口市江东水厂采用直接超滤工艺处理南渡江水制备饮用水，通过中试试验优化了过滤周期、反冲洗模式、化学强化反冲洗（CEB）加药量及周期等关键运行参数，并综合评价其在优化工况下的净水效能、膜污染特性及技术经济性。结果表明，当运行参数为过滤周期90 min，反冲洗模式采用“170 L/（m2·h）水通量-150 s气洗-10 s气水联合上反洗-10 s气水联合下反洗”的高强度短时间策略，CEB次氯酸钠加药量500 mg/L，CEB周期7 d时，系统对不同进水水质表现出良好的适应性与稳定性。高浊期（≥50 NTU）原水CODMn达7.01 mg/L时仍能保障出水达标，而低浊期（<50 NTU）原水CODMn接近3.6 mg/L时，出水CODMn存在超标风险。42 d运行期间跨膜压差累计增长8.48 kPa，经历短期高浊冲击后仍保持稳定，结合膜污染分析证实，该优化工况可有效控制膜污染，硅铝类无机物残留为主要不可逆组分。经济性分析显示，低浊期与高浊期产水成本分别为0.226，0.243元/m3，低于传统“混凝-沉淀-过滤-消毒”工艺（0.261元/m3）。研究所建立的运行参数体系，可为直接超滤工艺作为前置主处理单元的工程应用提供实验依据与技术支撑。
海口市江东水厂采用直接超滤工艺处理南渡江水制备饮用水，通过中试试验优化了过滤周期、反冲洗模式、化学强化反冲洗（CEB）加药量及周期等关键运行参数，并综合评价其在优化工况下的净水效能、膜污染特性及技术经济性。结果表明，当运行参数为过滤周期90 min，反冲洗模式采用“170 L/（m2·h）水通量-150 s气洗-10 s气水联合上反洗-10 s气水联合下反洗”的高强度短时间策略，CEB次氯酸钠加药量500 mg/L，CEB周期7 d时，系统对不同进水水质表现出良好的适应性与稳定性。高浊期（≥50 NTU）原水CODMn达7.01 mg/L时仍能保障出水达标，而低浊期（<50 NTU）原水CODMn接近3.6 mg/L时，出水CODMn存在超标风险。42 d运行期间跨膜压差累计增长8.48 kPa，经历短期高浊冲击后仍保持稳定，结合膜污染分析证实，该优化工况可有效控制膜污染，硅铝类无机物残留为主要不可逆组分。经济性分析显示，低浊期与高浊期产水成本分别为0.226，0.243元/m3，低于传统“混凝-沉淀-过滤-消毒”工艺（0.261元/m3）。研究所建立的运行参数体系，可为直接超滤工艺作为前置主处理单元的工程应用提供实验依据与技术支撑。
2026, 44(3): 101-111.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603009
摘要:
在碳中和目标与能源转型背景下，开发将CO2高效转化为可再生能源载体（如CH4）的新技术迫在眉睫。微生物电解池（MECs）作为一种耦合了电化学与微生物代谢的CO2转化技术，其性能高度依赖于阴极的电子传递能力与生物相容性。因此用Nafion将纳米Fe3O4和羧基化多壁碳纳米管负载到泡沫镍（NF）上，并通过EIS、CV、LSV等电化学手段表征其电化学性能，结果表明：经过改性的NF具有更低的内阻、更大的电化学活性面积和更好的析氢能力。最终将其用于恒电流双室厌氧产甲烷MECs的阴极，通过电化学还原CO2产CH4。结果表明：在-0.1 A恒电流下，纳米Fe3O4和羧基化多壁碳纳米管改性泡沫镍（F/C-NF）组的产CH4浓度可达到90%，高于NF组的80%，且F/C-NF组的CH4日均产量为295 mL，高于NF组的260 mL，相比提高了13%，这是由于改性后的泡沫镍有更高的H2产量和更低的内阻，有利于嗜氢产甲烷菌生长富集以电化学还原CO2产CH4。微生物群落分析也表明，F/C-NF组反应器中的氢营养型产甲烷菌Methanobacterium的相对丰度比NF组更高，这也有利于H2作为电子供体还原CO2产CH4过程的发生。研究成果为推动生物电化学体系的新型非贵金属复合阴极材料提供了新的思路与实验依据。
在碳中和目标与能源转型背景下，开发将CO2高效转化为可再生能源载体（如CH4）的新技术迫在眉睫。微生物电解池（MECs）作为一种耦合了电化学与微生物代谢的CO2转化技术，其性能高度依赖于阴极的电子传递能力与生物相容性。因此用Nafion将纳米Fe3O4和羧基化多壁碳纳米管负载到泡沫镍（NF）上，并通过EIS、CV、LSV等电化学手段表征其电化学性能，结果表明：经过改性的NF具有更低的内阻、更大的电化学活性面积和更好的析氢能力。最终将其用于恒电流双室厌氧产甲烷MECs的阴极，通过电化学还原CO2产CH4。结果表明：在-0.1 A恒电流下，纳米Fe3O4和羧基化多壁碳纳米管改性泡沫镍（F/C-NF）组的产CH4浓度可达到90%，高于NF组的80%，且F/C-NF组的CH4日均产量为295 mL，高于NF组的260 mL，相比提高了13%，这是由于改性后的泡沫镍有更高的H2产量和更低的内阻，有利于嗜氢产甲烷菌生长富集以电化学还原CO2产CH4。微生物群落分析也表明，F/C-NF组反应器中的氢营养型产甲烷菌Methanobacterium的相对丰度比NF组更高，这也有利于H2作为电子供体还原CO2产CH4过程的发生。研究成果为推动生物电化学体系的新型非贵金属复合阴极材料提供了新的思路与实验依据。
2026, 44(3): 112-124.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603010
摘要:
全氟化合物（PFASs）在长江下游水体中被频繁检出，且赋存水平偏高，影响饮用水安全与人体健康。针对23种典型的PFASs，在长江下游8座饮用水处理厂开展了水源水、出厂水和龙头水中PFASs的赋存特征调查研究，评估了PFASs在饮用水处理厂中的去除效能和优先控制等级。结果表明：在8座饮用水处理系统中共检出19种PFASs，总浓度为32.02~167.68 ng/L，平均浓度为85.86 ng/L。其中，长链PFASs检出14种，浓度占比35.7%；短链PFASs共检出5种，浓度占比64.3%，短链PFASs是饮用水处理系统中主要污染物。全氟辛酸（PFOA）、全氟丁酸（PFBA）、全氟丁烷磺酸（PFBS）和全氟己酸（PFHxA）是饮用水系统中主要的污染单体。此外，饮用水处理工艺对于PFASs的总去除率为17.8%，其中长链和短链PFASs的去除率分别为22.2%和15.1%。从出厂水至龙头水的输配过程中，共有14种PFASs出现再增加现象，PFASs检出浓度整体回升率达到39.6%，主要为PFBA、PFOA和PFBS，三者对浓度回升的合计贡献率超过92.8%。模型评估发现，全氟辛酸（PFOA）、全氟壬酸（PFNA）、全氟十二酸（PFDoA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）是需要重点关注的PFASs，应加大监测力度并优先管控。
全氟化合物（PFASs）在长江下游水体中被频繁检出，且赋存水平偏高，影响饮用水安全与人体健康。针对23种典型的PFASs，在长江下游8座饮用水处理厂开展了水源水、出厂水和龙头水中PFASs的赋存特征调查研究，评估了PFASs在饮用水处理厂中的去除效能和优先控制等级。结果表明：在8座饮用水处理系统中共检出19种PFASs，总浓度为32.02~167.68 ng/L，平均浓度为85.86 ng/L。其中，长链PFASs检出14种，浓度占比35.7%；短链PFASs共检出5种，浓度占比64.3%，短链PFASs是饮用水处理系统中主要污染物。全氟辛酸（PFOA）、全氟丁酸（PFBA）、全氟丁烷磺酸（PFBS）和全氟己酸（PFHxA）是饮用水系统中主要的污染单体。此外，饮用水处理工艺对于PFASs的总去除率为17.8%，其中长链和短链PFASs的去除率分别为22.2%和15.1%。从出厂水至龙头水的输配过程中，共有14种PFASs出现再增加现象，PFASs检出浓度整体回升率达到39.6%，主要为PFBA、PFOA和PFBS，三者对浓度回升的合计贡献率超过92.8%。模型评估发现，全氟辛酸（PFOA）、全氟壬酸（PFNA）、全氟十二酸（PFDoA）和全氟辛烷磺酸（PFOS）是需要重点关注的PFASs，应加大监测力度并优先管控。
2026, 44(3): 125-135.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603011
摘要:
提出了一种基于小波去噪的长短时记忆网络（LSTM）-Transformer模型。以我国华南地区2个市控河流断面2021—2024年的逐小时水质监测数据（水温、浊度、pH、电导率、溶解氧）为基础，首先采用离散小波变换进行去噪，随后构建了融合LSTM与Transformer的预测模型。研究结果表明：该模型在2个站点对溶解氧（DO）未来4 h的预测中均表现出色［站点1：决定系数（R2）=0.8015，平均绝对误差（MAE）=0.5169 mg/L，均方根误差（RMSE）=0.8494 mg/L；站点2：R2=0.8873，MAE=0.4456 mg/L，RMSE=0.7143 mg/L］，性能显著均优于单一的LSTM、Transformer模型（R2平均提高5.7%，MAE和RMSE平均分别降低20.2%和10.4%）。此外，应用SHAP可解释性方法进行特征重要性分析与全局影响解读，揭示了影响DO的关键水质因子及其与DO之间复杂的非线性关系具有显著的站点异质性，强调了结合具体环境背景（如地理特征、水文条件、污染源分布等）进行机理解释的必要性。研究结果可为区域河流水质的高精度实时预测与智慧化管理提供一种有效且可解释的技术参考。
提出了一种基于小波去噪的长短时记忆网络（LSTM）-Transformer模型。以我国华南地区2个市控河流断面2021—2024年的逐小时水质监测数据（水温、浊度、pH、电导率、溶解氧）为基础，首先采用离散小波变换进行去噪，随后构建了融合LSTM与Transformer的预测模型。研究结果表明：该模型在2个站点对溶解氧（DO）未来4 h的预测中均表现出色［站点1：决定系数（R2）=0.8015，平均绝对误差（MAE）=0.5169 mg/L，均方根误差（RMSE）=0.8494 mg/L；站点2：R2=0.8873，MAE=0.4456 mg/L，RMSE=0.7143 mg/L］，性能显著均优于单一的LSTM、Transformer模型（R2平均提高5.7%，MAE和RMSE平均分别降低20.2%和10.4%）。此外，应用SHAP可解释性方法进行特征重要性分析与全局影响解读，揭示了影响DO的关键水质因子及其与DO之间复杂的非线性关系具有显著的站点异质性，强调了结合具体环境背景（如地理特征、水文条件、污染源分布等）进行机理解释的必要性。研究结果可为区域河流水质的高精度实时预测与智慧化管理提供一种有效且可解释的技术参考。
2026, 44(3): 136-145.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603012
摘要:
随着全球塑料产量的持续攀升，塑料废弃物的数量急剧增加。如何有效解决塑料污染问题，同时实现塑料废弃物的资源化与回收利用，已成为全球面临的挑战。与传统回收方式相比，光热催化可协同光催化过程与热催化过程，具有转化效率高、反应条件温和等显著优势。因此，本文梳理了光热催化技术在塑料废弃物处理与资源化回收方面的研究进展。首先阐述了光热转化的机制，主要包括等离子体局部加热、半导体非辐射弛豫和分子热振动；根据光和热在光热催化反应中的作用，将光热催化分为热辅助光催化、光驱动热催化和光热协同催化3类；塑料光热催化转化过程中催化材料的类型对催化性能调控至关重要；总结了等离激元金属纳米颗粒、金属氧化物半导体和碳基材料3种典型的光热催化材料的催化性能，为塑料的高效资源化研究提供材料设计方向；此外，从聚烯烃类和聚酯类两种典型塑料的资源化机理入手，总结了塑料资源化生成液体燃料和有机酸的反应路径。最后，在当前研究进展的基础上，进一步指出了光热催化在塑料资源化回收方面存在的技术挑战，旨在为塑料废弃物的化学回收提供技术支持，并为其资源化利用提供新视角。
随着全球塑料产量的持续攀升，塑料废弃物的数量急剧增加。如何有效解决塑料污染问题，同时实现塑料废弃物的资源化与回收利用，已成为全球面临的挑战。与传统回收方式相比，光热催化可协同光催化过程与热催化过程，具有转化效率高、反应条件温和等显著优势。因此，本文梳理了光热催化技术在塑料废弃物处理与资源化回收方面的研究进展。首先阐述了光热转化的机制，主要包括等离子体局部加热、半导体非辐射弛豫和分子热振动；根据光和热在光热催化反应中的作用，将光热催化分为热辅助光催化、光驱动热催化和光热协同催化3类；塑料光热催化转化过程中催化材料的类型对催化性能调控至关重要；总结了等离激元金属纳米颗粒、金属氧化物半导体和碳基材料3种典型的光热催化材料的催化性能，为塑料的高效资源化研究提供材料设计方向；此外，从聚烯烃类和聚酯类两种典型塑料的资源化机理入手，总结了塑料资源化生成液体燃料和有机酸的反应路径。最后，在当前研究进展的基础上，进一步指出了光热催化在塑料资源化回收方面存在的技术挑战，旨在为塑料废弃物的化学回收提供技术支持，并为其资源化利用提供新视角。
2026, 44(3): 146-154.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603013
摘要:
在污水资源化利用过程中，蓝铁矿结晶被认为是一种高效且环保的磷回收技术。然而，在实际磷回收过程中，污泥厌氧发酵上清液中普遍存在的溶解性有机质（DOM）可能干扰蓝铁矿的结晶行为，影响磷的回收效率及产物性质。因此，以多糖、蛋白质、乙酸、丙酸和腐殖质为代表有机质，系统评估了有机质类型与浓度对蓝铁矿结晶的影响，解析了有机质对晶体形貌、结构的影响及互相机制。结果表明，不同类型有机质对蓝铁矿结晶回收磷的抑制程度顺序为腐殖质>蛋白质>丙酸>乙酸>多糖，腐殖质的存在显著降低了磷回收率和晶体粒径，并在晶体表面形成不规则附着物。研究结果为明确发酵液中DOM对蓝铁矿结晶的干扰机制及其调控提供了理论依据，对实际污水中实现高效磷回收具有重要指导意义。
在污水资源化利用过程中，蓝铁矿结晶被认为是一种高效且环保的磷回收技术。然而，在实际磷回收过程中，污泥厌氧发酵上清液中普遍存在的溶解性有机质（DOM）可能干扰蓝铁矿的结晶行为，影响磷的回收效率及产物性质。因此，以多糖、蛋白质、乙酸、丙酸和腐殖质为代表有机质，系统评估了有机质类型与浓度对蓝铁矿结晶的影响，解析了有机质对晶体形貌、结构的影响及互相机制。结果表明，不同类型有机质对蓝铁矿结晶回收磷的抑制程度顺序为腐殖质>蛋白质>丙酸>乙酸>多糖，腐殖质的存在显著降低了磷回收率和晶体粒径，并在晶体表面形成不规则附着物。研究结果为明确发酵液中DOM对蓝铁矿结晶的干扰机制及其调控提供了理论依据，对实际污水中实现高效磷回收具有重要指导意义。
2026, 44(3): 155-167.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603014
摘要:
针对全球微生物耐药性加剧的严峻挑战，研发高效、绿色的抗菌材料已成为当前材料科学领域的迫切需求。以湖南某地天然白云石为原料，采用白云石碳化法开展抗菌氧化镁（MgO）的可控制备工艺研究，重点探究重镁水热解方式（喷雾热解与真空热解）及前驱体煅烧条件对产物微观结构的调控机制。通过系统优化工艺参数，确定白云石最佳煅烧条件为1000 ℃煅烧180 min，碳化终点pH=7.5，此条件下镁的回收率最高。进液速率30 mL/min，220 ℃下喷雾热解可制备出形貌规整的空心球形MgCO3·3H2O前驱体；将该前驱体在600 ℃下以10℃/min的升温速率煅烧3 h后，成功获得具有高比表面积（49.43 m2/g）、纳米级粒径（d50=222.47 nm）以及多级孔道结构的高活性MgO。抗菌性能测试表明，该MgO料对大肠杆菌的杀菌率达到100%，最低杀菌浓度为0.5 mg/mL，展现出优异的抗菌效能。实验通过构建“工艺-结构-性能”的调控体系，为基于天然白云石制备高性能、环境友好型纳米抗菌材料提供了可靠的理论依据与技术支撑。
针对全球微生物耐药性加剧的严峻挑战，研发高效、绿色的抗菌材料已成为当前材料科学领域的迫切需求。以湖南某地天然白云石为原料，采用白云石碳化法开展抗菌氧化镁（MgO）的可控制备工艺研究，重点探究重镁水热解方式（喷雾热解与真空热解）及前驱体煅烧条件对产物微观结构的调控机制。通过系统优化工艺参数，确定白云石最佳煅烧条件为1000 ℃煅烧180 min，碳化终点pH=7.5，此条件下镁的回收率最高。进液速率30 mL/min，220 ℃下喷雾热解可制备出形貌规整的空心球形MgCO3·3H2O前驱体；将该前驱体在600 ℃下以10℃/min的升温速率煅烧3 h后，成功获得具有高比表面积（49.43 m2/g）、纳米级粒径（d50=222.47 nm）以及多级孔道结构的高活性MgO。抗菌性能测试表明，该MgO料对大肠杆菌的杀菌率达到100%，最低杀菌浓度为0.5 mg/mL，展现出优异的抗菌效能。实验通过构建“工艺-结构-性能”的调控体系，为基于天然白云石制备高性能、环境友好型纳米抗菌材料提供了可靠的理论依据与技术支撑。
2026, 44(3): 168-176.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603015
摘要:
四环素的广泛使用，导致自然水体中抗生素浓度升高，对水生态系统和公共卫生安全构成严重威胁。金属改性生物炭（IMBC）虽能有效去除四环素，但其粉末形态在使用中易流失，导致利用率降低，还有可能引发系统堵塞。以泡沫混凝土（FC）为固定基质，通过FC与IMBC的复合制备了一种新型铁锰改性生物炭泡沫混凝土（IMBC-FC）。结果表明：固定化过程发生了充分的水化反应，使得IMBC-FC具有高孔隙结构，有效避免了IMBC表面活性位点被遮蔽的问题，其对四环素的去除率达到87.7%，固定化对IMBC去除性能的影响低于10%。去除路径分析结果表明：氧化降解过程对四环素去除的贡献约56.9%，反应体系中的活性氧物种以单线态氧（1O2）为主，羟基（—OH）和羧基（—COO-）等官能团可能参与了ROS生成与电子传递过程。此外，参照水处理滤料及人工湿地填料的相关标准规范，对IMBC-FC的工程应用性能进行了综合评价，发现IMBC-FC在孔隙率、机械强度和四环素去除率等方面均表现优异，具有良好的工程应用前景，可为金属改性生物炭高效固定化应用提供有力的技术路径和理论支撑。
四环素的广泛使用，导致自然水体中抗生素浓度升高，对水生态系统和公共卫生安全构成严重威胁。金属改性生物炭（IMBC）虽能有效去除四环素，但其粉末形态在使用中易流失，导致利用率降低，还有可能引发系统堵塞。以泡沫混凝土（FC）为固定基质，通过FC与IMBC的复合制备了一种新型铁锰改性生物炭泡沫混凝土（IMBC-FC）。结果表明：固定化过程发生了充分的水化反应，使得IMBC-FC具有高孔隙结构，有效避免了IMBC表面活性位点被遮蔽的问题，其对四环素的去除率达到87.7%，固定化对IMBC去除性能的影响低于10%。去除路径分析结果表明：氧化降解过程对四环素去除的贡献约56.9%，反应体系中的活性氧物种以单线态氧（1O2）为主，羟基（—OH）和羧基（—COO-）等官能团可能参与了ROS生成与电子传递过程。此外，参照水处理滤料及人工湿地填料的相关标准规范，对IMBC-FC的工程应用性能进行了综合评价，发现IMBC-FC在孔隙率、机械强度和四环素去除率等方面均表现优异，具有良好的工程应用前景，可为金属改性生物炭高效固定化应用提供有力的技术路径和理论支撑。
2026, 44(3): 177-188.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603016
摘要:
在全球变暖的背景下，推进污水处理行业减污降碳协同增效势在必行。基于江苏省3座典型A2/O及其改良工艺的城镇污水处理厂（WWTPs）的2023年运行数据，通过排放因子法开展碳排放核算与特征分析，并采用路径分析法，阐明进水特征和运行参数对污水处理厂碳排放的影响。从间接控制角度分别评估光伏发电和水源热泵等措施对污水处理厂的碳减排潜能。结果表明：3座典型污水处理厂的总碳排放强度在0.578~0.671 kg/m3（以CO2排放当量计，下同），总碳排放量1.889万~2.815万t；间接碳排放在A2/O污水处理厂碳排放中占比较高（71.7%），其中，电能消耗产生的碳排放贡献最高（53.3%）；药剂消耗中，由碳源投加引起的碳排放占比最大，可达药剂碳排放总量的36.9%~59.5%；进水浓度较低的污水厂运行过程需要更多的能耗物耗，产生的间接碳排放较高。此外，典型A2/O工艺污水处理厂的进水水质特征和运行参数对各类型碳排放强度均有直接或者间接影响，厂内可积极开展工艺运行参数优化、设备升级改造、智能/慧控制系统应用，以及多种替碳措施等以有效控制碳排放量。以WWTP2为例，利用光伏发电和水源热泵技术，理论上可分别实现22.7%和100.2%的替碳效率，具有较高的碳减排潜能。
在全球变暖的背景下，推进污水处理行业减污降碳协同增效势在必行。基于江苏省3座典型A2/O及其改良工艺的城镇污水处理厂（WWTPs）的2023年运行数据，通过排放因子法开展碳排放核算与特征分析，并采用路径分析法，阐明进水特征和运行参数对污水处理厂碳排放的影响。从间接控制角度分别评估光伏发电和水源热泵等措施对污水处理厂的碳减排潜能。结果表明：3座典型污水处理厂的总碳排放强度在0.578~0.671 kg/m3（以CO2排放当量计，下同），总碳排放量1.889万~2.815万t；间接碳排放在A2/O污水处理厂碳排放中占比较高（71.7%），其中，电能消耗产生的碳排放贡献最高（53.3%）；药剂消耗中，由碳源投加引起的碳排放占比最大，可达药剂碳排放总量的36.9%~59.5%；进水浓度较低的污水厂运行过程需要更多的能耗物耗，产生的间接碳排放较高。此外，典型A2/O工艺污水处理厂的进水水质特征和运行参数对各类型碳排放强度均有直接或者间接影响，厂内可积极开展工艺运行参数优化、设备升级改造、智能/慧控制系统应用，以及多种替碳措施等以有效控制碳排放量。以WWTP2为例，利用光伏发电和水源热泵技术，理论上可分别实现22.7%和100.2%的替碳效率，具有较高的碳减排潜能。
2026, 44(3): 189-196.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603017
摘要:
河道整治工程的绿色低碳建设是“双碳”目标下水利工程绿色转型的重要内容。针对传统河道整治工程绿色低碳建设策略定性描述多、生命周期评价（life cycle assessment，LCA）少、过程解析多、多场景指导少的共性问题，以南京市句容河整治工程示范段为例，在LCA评价识别河道整治工程碳排放特征的基础上，利用环境/经济二元模型对绿色低碳建设技术的选择进行了不同目标下的情景分析，形成了相应的绿色低碳建设技术措施的组合策略。结果表明：句容河示范段（长度8.46 km）建设期碳排放强度为2705 t CO2eq/km，其中，原材料生产阶段占比最高达92.49%，其次依次为工程建设阶段5.75%>工程运输1.06%>工程准备0.70%。多情景分析显示：采用低碳新能源运输、粉煤灰及再生混凝土等措施，可实现减碳4486 t CO2eq，产生108.14万元的最优经济价值；采用粉煤灰、再生骨料混凝土及碳捕捉水泥（替代率达90.32%）等组合，可减碳7551 t CO2eq，实现经济与环境绩效均衡；实施全部降碳措施可减碳9596 t CO2eq，但需投入113.37万元。经济效益最大化情景与经济生态平衡情景更具工程适用性，可为河道整治工程的绿色低碳建设提供决策依据。
河道整治工程的绿色低碳建设是“双碳”目标下水利工程绿色转型的重要内容。针对传统河道整治工程绿色低碳建设策略定性描述多、生命周期评价（life cycle assessment，LCA）少、过程解析多、多场景指导少的共性问题，以南京市句容河整治工程示范段为例，在LCA评价识别河道整治工程碳排放特征的基础上，利用环境/经济二元模型对绿色低碳建设技术的选择进行了不同目标下的情景分析，形成了相应的绿色低碳建设技术措施的组合策略。结果表明：句容河示范段（长度8.46 km）建设期碳排放强度为2705 t CO2eq/km，其中，原材料生产阶段占比最高达92.49%，其次依次为工程建设阶段5.75%>工程运输1.06%>工程准备0.70%。多情景分析显示：采用低碳新能源运输、粉煤灰及再生混凝土等措施，可实现减碳4486 t CO2eq，产生108.14万元的最优经济价值；采用粉煤灰、再生骨料混凝土及碳捕捉水泥（替代率达90.32%）等组合，可减碳7551 t CO2eq，实现经济与环境绩效均衡；实施全部降碳措施可减碳9596 t CO2eq，但需投入113.37万元。经济效益最大化情景与经济生态平衡情景更具工程适用性，可为河道整治工程的绿色低碳建设提供决策依据。
2026, 44(3): 197-205.
doi: 10.13205/j.hjgc.202603018
摘要:
滨海湿地生态环境与区域社会经济发展密切关联，但二者间的内在响应关系尚未明确。以东台市为例，通过系统的野外采样与多源数据收集，结合偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM），解析社会经济发展、河流地表水水质及沉积物碳氮特征三者的耦合关系。结果表明：近5年东台市社会经济与城镇化率均稳步增加，地表水水质呈显著季节性波动特征，其中，TN表现出明显下降趋势。滨海湿地沉积物有机碳与TN含量呈小幅波动。PLS-SEM结果显示：社会经济的发展通过影响河流地表水污染负荷（路径系数=-0.33，P<0.001）间接调节滨海湿地的有机碳和TN含量（路径系数=0.1，P<0.05）。研究揭示了宏观社会经济发展与滨海湿地微观营养盐特征之间的内在关联，可为滨海湿地生态保护与海洋经济协同发展提供科学参考。
滨海湿地生态环境与区域社会经济发展密切关联，但二者间的内在响应关系尚未明确。以东台市为例，通过系统的野外采样与多源数据收集，结合偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM），解析社会经济发展、河流地表水水质及沉积物碳氮特征三者的耦合关系。结果表明：近5年东台市社会经济与城镇化率均稳步增加，地表水水质呈显著季节性波动特征，其中，TN表现出明显下降趋势。滨海湿地沉积物有机碳与TN含量呈小幅波动。PLS-SEM结果显示：社会经济的发展通过影响河流地表水污染负荷（路径系数=-0.33，P<0.001）间接调节滨海湿地的有机碳和TN含量（路径系数=0.1，P<0.05）。研究揭示了宏观社会经济发展与滨海湿地微观营养盐特征之间的内在关联，可为滨海湿地生态保护与海洋经济协同发展提供科学参考。
