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2026年  第44卷  第8期

环境与循环经济
废锂电池放电废水的厌氧碳链延长资源化效能与微生物群落响应研究
华峰, 孙德智, 徐伟超, 曹宏斌
2026, 44(8): 1-11. doi: 10.13205/j.hjgc.202608001
摘要:
废锂电池放电废水成分复杂、盐度高、有机负荷大,其高效处理与资源化是锂电回收产业链的关键瓶颈。探究了厌氧碳链延长技术对废锂电池放电废水的资源化可行性的提升作用。结果表明:在优化运行条件下,反应器可耐受最高40%的放电废水投加比例,己酸产量达6.38 g/L;但当废水比例升至60%时,系统性能急剧下,降丁酸与己酸合成停止。通过批次筛查实验排除了高盐度[ρ(TDS)≈12 g/L]及Li+、Ni2+、Co2+、Mn2+金属离子的影响,确定了F-是导致功能失效的主导抑制因子。浓度梯度实验进一步量化了F-的抑制效应,ρ(F-)<600 mg/L时丁酸生成基本不受影响,ρ(F-)=900 mg/L时底物代谢严重受抑且仅末期微弱恢复,而达到1200 mg/L时则完全阻断碳链延长代谢。微生物群落分析显示,碳链延长功能由不同类群在不同阶段承担,驯化初期以Clostridium kluyveri为主导,中期转为Caproicibacterium和Thermocaproicibacter主导,恢复期则形成Oscillibacter valericigenes与Caproicibacterium sp.的协同组合。此外,在引入实际放电废水后,Brevundimonas diminuta和Clostridium ljungdahlii等可能参与复杂有机物降解的菌群逐步富集,为碳链延长提供了底物基础。该研究为锂电回收废水的高值生物转化提供了可行方案和机制支撑。
碳捕集利用与封存-熔盐储热-藻类固碳耦合集成与火电行业循环发展路径研究
辜雪钿, 邓家康, 常海星, 贺诗欣, 任南琪
2026, 44(8): 12-18. doi: 10.13205/j.hjgc.202608002
摘要:
在双碳目标与循环经济协同推进背景下,燃煤电厂现有碳捕集利用与封存(CCUS)项目普遍存在再生能耗偏高、依赖机组抽汽、碳利用链条短、运行经济性不足、副产物处置难等问题,低碳循环改造需求迫切。立足现有火电CCUS项目提质增效的思路,提出在原有CCUS工艺基础上,耦合熔盐储热节能系统与藻类生物固碳系统的一体化改造方案。按照能源保障、核心捕集、碳资源化、循环回用的梯度协同逻辑,以熔盐储热回收电厂余热替代传统抽汽供能,破解CCUS高能耗瓶颈;以藻类固碳承接CCUS富余CO2实现二次深度固碳,延伸碳利用产业链;创新性地将藻类固碳产生的藻泥加工制备为生物质替代燃料,回用于电厂锅炉掺烧发电;最终形成余热回收-CCUS主力捕集-藻类固碳增效-藻泥燃料回用的循环体系。系统剖析该体系耦合机理、技术路径、实施要点与效益价值,明确该方案可实现能耗降低、碳捕集效率提升、资源循环与成本优化,适配现有火电CCUS项目改造,具备较强的可行性与推广价值,为火电CCUS项目提质升级、电厂低碳循环发展提供了实操性思路。
长期停运恢复与低温胁迫下中试厌氧滤池的群落演替及碳足迹核算
章世勇, 刘秀红, 程蓉, 杨庆
2026, 44(8): 19-31. doi: 10.13205/j.hjgc.202608003
摘要:
将中试厌氧滤池(AF)用于处理实际城市污水,探究系统在无水停运234 d后的性能恢复过程,以及连续低温对系统运行能效和微生物群落结构的影响。结果表明:延长水力停留时间有助于AF的快速恢复。恢复稳定后,中试厌氧滤池对总化学需氧量(TCOD)和溶解态化学需氧量(SCOD)去除量分别达到58.6,21.5 mg/L。在连续100 d的低温运行后,TCOD和SCOD去除量仍能达到54.6,28.6 mg/L,且低温虽导致甲烷产量降低,但甲烷产率并未受到明显影响。低温环境下,胞外聚合物(EPS)中蛋白质含量分泌增加,且与温度呈负相关,蛋白质的大量分泌对AF抵抗低温胁迫起关键作用,使得体系在低温下稳定运行。微生物群落结构分析揭示,长期饥饿后系统功能菌群按水解酸化菌、产氢产乙酸菌和产甲烷菌的顺序依次恢复,且以CO2还原型产甲烷菌Methanobacterium为优势产甲烷菌。在经历低温后,乙酸营养型产甲烷菌Methanosaeta成为体系的优势产甲烷菌。同时,低温促进了滤池中上层(60~90 cm)位置水解酸化菌和产氢产乙酸菌富集。能量与碳足迹综合核算表明:除进水温度降低至11.7 ℃外,系统回收的甲烷电能可满足蠕动泵的耗能需求,且厌氧滤池与硝酸盐依赖型甲烷氧化工艺的耦合是实现城市污水碳减排的最佳路径。
医疗有机危废液就地热处理系统设计与实现
徐可培, 禚玉群
2026, 44(8): 32-41. doi: 10.13205/j.hjgc.202608004
摘要:
创新性地提出了一种医疗有机危废液源头就地热处理系统的设计与实现方法。该系统在设备层面实现了自动控制与节能环保运行的深度融合,能够在废液产生源头处及时处理废液,实现废液储存量和运输量减少95%以上的目标,从而消除传统废液管理和处理过程中潜在的安全隐患与环境风险。设备系统模块主要包括4个:废液识别模块、分级热处理模块、余热回收模块及尾气净化模块。其中,所重点开发的分级热处理技术可有效处理不同成分、不同热值的医疗有机危废液。最后,通过对4种常见医疗有机危废液进行了现场处理试验,以验证该设备系统的可行性。试验结果表明,该设备系统可实现医疗有机危废液的有效处理,满足安全与环保要求,并具有一定经济效益。
过热蒸汽热解回收碳纤维复合材料:机理、性能与展望
郭祥, 张蒙, 李田, 许国栋, 李扬, 陈达
2026, 44(8): 42-50. doi: 10.13205/j.hjgc.202608005
摘要:
碳纤维复合材料(CFRP)激增的报废量与原生纤维高能耗、高排放之间的矛盾日益凸显,低碳回收技术已成为产业发展刚需。过热蒸汽热解回收作为新兴且快速发展的技术,系统综述了其最新研究进展:450~500 ℃条件下,过热蒸汽“水热-弱氧化”协同机制可实现树脂可控裂解与残炭同步脱除;梳理温度、氧浓度、停留时间及CO2/蒸汽两步法耦合等关键因素对再生碳纤维(rCF)力学、表面性能及导电性能的影响规律,提出“低温-短时-微氧”工艺条件可使rCF保持90%以上拉伸强度;对比实验室、中试、工业化三代装置特征,指出工艺放大过程需攻克废气治理、多组分废料适应性及能量集成关键问题;通过生命周期评价(LCA)证实,该回收方案较填埋/焚烧组合可降低约25%能耗与30%碳排放,兼具环境与经济双重优势。未来研究应聚焦产物数据库构建、分布式回收网络优化及统一LCA框架建立,为CFRP闭环循环提供标准化技术支撑与决策工具。
基于Stacking集成学习的有机废物堆肥过程有效磷生成预测及关键影响因素解析
戴旭, 杨晓帆, 屈静, 张勐, 高小中, 程翔, 杨天学, 孙德智
2026, 44(8): 51-62. doi: 10.13205/j.hjgc.202608006
摘要:
有机废物是潜在磷资源库,其资源化利用过程中有效磷(available phosphorus,AP)的变化规律对磷资源高效利用具有重要意义。堆肥作为有机废物资源化利用的重要途径,有机质在降解和腐殖化过程中也伴随着磷素形态的转化。然而,由于堆肥实验周期长、成本高,且体系受多种因素共同影响,传统试验手段难以高效揭示AP的动态演变特征。研究汇编33篇文献数据,构建了包含647组样本的研究数据集,通过迭代插补、独热编码与标准化实现数据预处理,采用Stacking集成学习方法构建了堆肥过程AP生成的预测模型;并利用SHAP(shapley additive explanations,SHAP)和部分依赖图(partial dependence plot,PDP)解析了影响AP生成的关键参数。结果表明:有机废物堆肥过程AP预测的最优集成模型是由XGBoost与SVR作为基模型,ElasticNet作为元模型而构成。该模型在训练集和测试集上的决定系数R2分别为0.954和0.928,预测性能稳定,整体误差较低;SHAP的全局特征重要性分析表明,影响AP含量的关键因素的影响程度顺序为原料类型、调理剂类型、翻堆周期、pH、电导率与C/N。其中,以畜禽粪便作为原料、秸秆类作为调理剂对AP预测值表现为显著正向贡献。进一步结合PDP可知:在全堆肥周期内,较低的pH与C/N水平总体上更有利于AP积累;在堆肥初期,充足的含水率与低电导率水平更利于AP提升;在高温期前段,较高的堆体温度与更高的AP预测水平相对应;在降温腐熟期,保持含水率(<48%)与C/N(<14)在相对较低的水平下,适当延长堆肥天数(>43 d),可促进AP累积。研究通过stacking集成学习方法实现了对有机废物堆肥过程中AP含量的精准预测,并结合SHAP和PDP分析识别了影响AP生成的关键因素。预测模型的建立为堆肥过程有效磷的生成调控和工程应用优化提供了支撑。
政策干预下闽江感潮河段枯水期抗生素污染特征与生态风险评价
付俊杰, 马晓丹, 叶增杰, 谢蓉蓉, 陈羲, 闫振华, 赵轩, 李家兵, 胡威, 蒋彩萍, 王江飞, 陈微, 袁钰澜
2026, 44(8): 63-76. doi: 10.13205/j.hjgc.202608007
摘要:
闽江流域承受生活、农业和工业的复合污染压力,已成为研究抗生素等新兴污染物环境行为的典型敏感区。研究通过跨年度系统监测,比较2022年11月和2024年11月枯水期9个采样点水体抗生素组成和浓度。结果表明:1)福建省落实《全国兽用抗菌药使用减量化行动方案》后,四环素类(TCs)抗生素检出浓度得以下降(如多西环素浓度从7.75 ng/L降至未检出),全流域混合风险熵(MRQ)从中风险降至低风险,但林可霉素(最高4.6 ng/L)和克拉霉素(1.3 ng/L)及氟甲喹(0.6 ng/L)新增检出,说明隐性替代生态风险递增;2)抗生素高浓度区从2022年城市生活区转移至2024年水产养殖密集区及上游库区,枯水期水量减少导致的富集效应与潮汐顶托作用协同放大了污染物累积,且农业用地向养殖塘转化导致替代药物(如磺胺甲基嘧啶)使用增加,而政策干预则遏制了建筑用地加重城市抗生素污染负荷。该研究阐明了政策调控与自然调节协同作用下抗生素污染的迁移规律,强调需关注替代药物的隐性风险及土地利用变化的驱动作用,可为流域新污染物风险评估和精准治理提供科学依据。
面向循环经济的有机废弃物碳链延长制备中链脂肪酸:人工调控机制与工程化路径
吴雪姣, 马浩祎, 杨莹, 郑然, 董建, 崔寒, 张亚非, 周丹丹
2026, 44(8): 77-94. doi: 10.13205/j.hjgc.202608008
摘要:
中链脂肪酸(medium-chain fatty acids,MCFAs)具有较高能量密度、疏水性和化学转化价值,是连接有机废弃物资源化与循环经济发展的重要生物基产品。与传统厌氧消化产甲烷路径相比,碳链延长(chain elongation,CE)可通过逆β氧化(reverse β-oxidation,RBO)途径,将乙酸、乳酸、乙醇等短链中间产物进一步转化为己酸、辛酸等高附加值羧酸,为污泥、餐厨垃圾、农业废弃物、畜禽粪污和高浓度有机废水的资源化利用提供了新的技术方向。天然混合菌群驱动的CE体系受底物组成波动、电子供体竞争、产甲烷分流、目标产物选择性不足、产物毒性和分离成本较高等因素制约,尚难满足MCFAs稳定、高效和定向生产的需求。面向环境与循环经济交叉需求,围绕有机废弃物中碳资源和电子资源的定向回收,系统总结了CE制备MCFAs的代谢机制、人工调控策略及工程化瓶颈,并从连续流稳定运行、产物分离回收、技术经济性和生命周期评价等方面提出未来发展方向,以期为有机废弃物高值化利用和能碳资源协同优化提供参考。
大型燃煤发电机组自然通风直接空冷塔的数值模拟及应用
杨倩, 孙振国, 孙新峰, 宁文刚, 张小兵, 王海军, 顾红芳, 徐宽, 邓双辉, 王学斌
2026, 44(8): 95-109. doi: 10.13205/j.hjgc.202608009
摘要:
为研究大型燃煤机组自然通风直接空冷塔(NDC)的流动与换热特性,以某电厂2×660 MW机组NDC系统为研究对象,建立了包含厂区主要建筑、空冷散热器及环境风场在内的三维CFD数值模型,系统分析了环境风速、环境温度、环境风向等气象因素,以及卷帘、百叶窗、旁通窗等调节措施对NDC散热性能的影响。结果表明:环境风速是影响NDC系统性能的主导因素,随风速增大,各散热三角进风量与散热量的分布不均匀性显著增强,机组背压升高,且上游塔受到的影响较下游塔更为显著。环境温度对周向流动分布影响较小,但会显著改变系统背压水平。在调节措施方面,迎风区卷帘关闭及局部百叶窗开度减小虽可在一定程度上改善气流再分配,但会导致整塔总风量与总散热量下降;相比之下,底部旁通窗在大风工况下可有效改善背风侧进风条件、提升散热能力,而顶部旁通窗的改善效果较为有限。研究结果可为大型NDC机组的优化设计、运行调节及节能降耗改造提供基础数据和技术参考。
粉煤灰基多级孔A型沸石构筑及其吸附性能研究
任晓宇, 李萌雅, 马法学, 蒋爱云
2026, 44(8): 110-118. doi: 10.13205/j.hjgc.202608010
摘要:
在“双碳”战略和循环经济协同推进的背景下,燃煤电厂粉煤灰的高值化资源利用与多尺度污染物治理已成为重要研究课题。然而,以粉煤灰为原料直接构筑兼具微孔骨架与介孔传质通道的多级孔A型沸石,因原料杂质背景复杂、晶相可控生长与孔结构协同调控难度大而面临显著挑战。针对传统微孔A型沸石存在孔道狭窄、传质受限、难以高效去除较大尺寸污染物的瓶颈,研究以酸处理粉煤灰为硅铝源,采用软模板剂辅助的碱熔-水热法,成功构筑了具备三维互联介孔网络的多级孔A型沸石。系统考察了模板剂种类及添加量对产物晶相、形貌及孔结构演化的影响机制。结果表明:当以二甲基十八烷基[3-(三甲氧基硅基)丙基]氯化铵(TPOAC)为模板剂,其质量分数为3%时,沸石呈现由纳米晶粒自组装形成的阶梯状粗糙立方体形貌,其比表面积和总孔容分别达到57.0 m2/g 和0.1351 cm3/g,较传统微孔沸石分别提升了约3,4倍。进一步以水相氨氮和气相丙酮作为探针污染物,揭示了多级孔结构对不同吸附机理污染物的差异化响应规律:对于依赖离子交换机制的氨氮,多级孔结构主要起改善传质的作用,其吸附容量与微孔A型沸石相近;而对于受限于分子筛分效应的丙酮大分子,多级孔A型沸石依托发达的介孔容积有效克服了空间扩散位阻,诱导了高效的毛细管凝聚,使其吸附量由微孔沸石的12 mg/g显著跃升至59 mg/g,实现了近4倍的增长。研究阐明了孔道结构演化与差异化吸附行为间的构效关系,为粉煤灰的规模化消纳及复杂污染物治理材料的定向设计提供了可靠的理论与技术支撑。
水环境与水生态
类Fenton法处理含四环素废水研究现状及发展趋势
班福忱, 赵江浩
2026, 44(8): 119-127. doi: 10.13205/j.hjgc.202608011
摘要:
四环素是一种难生物降解的有机污染物,对水环境构成严重威胁。类Fenton法因其氧化性强能够高效处理含四环素废水而受到广泛关注。类Fenton法通过活化H2O2产生羟基自由基(·OH),高效降解四环素,提高废水可生化性。综述了类Fenton法在四环素废水处理中的研究进展,系统总结了改进型Fenton法以及非均相Fenton法的反应原理、处理效果与技术特点。各类方法在优化条件下对四环素去除率可达90%以上。非均相Fenton法在拓宽pH适用范围、减少铁泥产量及催化剂回收利用方面展现出显著优势,是推动该技术实际应用的关键方向。最后对类Fenton法处理含四环素废水应用前景和发展方向进行展望。指出未来应聚焦新型催化剂开发、反应器优化、毒副产物控制及技术耦合,推动类Fenton法在实际工程中的应用。
侧流强化生物除磷工艺实现高效除磷研究进展
李焱, 皮永蕊, 张聪聪
2026, 44(8): 128-140. doi: 10.13205/j.hjgc.202608012
摘要:
针对低碳源城市污水磷去除效率受限的关键难题,侧流强化生物除磷工艺(S2EBPR)作为创新解决方案受到广泛关注。近年来的研究发现聚磷菌(PAOs)的代谢特性是磷去除的关键所在。传统强化生物除磷(EBPR)工艺在低C/P条件下存在明显局限,因碳源不足导致PAOs竞争力不足,直接制约除磷效能。S2EBPR则通过构建独立侧流污泥发酵单元(SSSF),精准调控厌氧发酵条件,增强PAOs在碳源竞争中的优势地位,有效实现了PAOs的富集与代谢效能提升,不仅突破了低C/P限制,更凸显出侧流强化除磷的核心优势。进一步探讨了影响S2EBPR效能的关键操作与环境参数,可为工艺精准调控提供依据。此外,通过阐述S2EBPR与新兴水处理技术的集成应用进展,可为污水处理的高效同步脱氮除磷以及资源化回收利用提供理论支撑和技术参考。
复合除藻剂联合沉水植物抑制水华和修复富营养化水体研究
黎啸振, 李威, 霍斌堂, 盛蔚婧, 代涛涛, 钟家有, 戴国飞, 陈宇炜
2026, 44(8): 141-148. doi: 10.13205/j.hjgc.202608013
摘要:
为了研究除藻剂联合沉水植物抑制水华和修复富营养化水体的效果,以及除藻剂对沉水植物生长和生理的影响,使用聚二氯乙基醚四甲基乙二胺(PQGA-126)、聚合氯化铝(PAC)和红壤制备了复合除藻剂,选择2种沉水植物苦草(Vallisneria natans)和轮叶黑藻(Hydrilla verticillata),以江西省共青城市南湖富营养化含藻水体为研究对象,设置对照组、苦草组、轮叶黑藻组、复合除藻剂组、除藻剂+苦草组、除藻剂+轮叶黑藻组,开展室内静态模拟培养实验。研究结果表明:复合除藻剂与2种沉水植物联合处理可显著降低水体总氮、总磷、叶绿素a浓度和水体浊度,在短期内大幅降低水体富营养化程度,其修复效果显著优于苦草和轮叶黑藻的单独应用,且与苦草联合使用时对水体综合营养状态指数的降低效果更佳。此外,复合除藻剂显著提高了苦草的生长率以及轮叶黑藻的过氧化氢酶活性,表明苦草对复合除藻剂的适应性更强。
居住分散地区地下水电絮凝除氟技术的供水方式选择
冯健恒, 陈明如, 郭旭, 于占成, 周斌龙, 周律
2026, 44(8): 149-155. doi: 10.13205/j.hjgc.202608014
摘要:
针对以氟浓度较高的地下水作为饮用水水源的居住分散地区,采用电絮凝除氟是较优的小型地下水除氟技术,但电絮凝除氟在不同的供水方式下会带来不同的环境与经济影响,需要通过全面地评估以选择使用该技术的最适用供水方式。研究设置了3种供水方式:集中不分质供水、集中分质供水和分散分质供水,并通过生命周期环境影响及生命周期费用对不同供水方式进行综合比较。结果表明,分散分质供水方式下的生命周期环境影响较低及其生命周期费用最低,在居住分散地区采用分散分质供水是更有优势的供水方式。
基于EFDC-SWAT模型的跨流域引水对供水区水质影响评价
李海翔, 许月萍, 江衍铭, 王秀玲, 杨乐, 孔琳琳, 裘炯, 贾晓芳
2026, 44(8): 156-168. doi: 10.13205/j.hjgc.202608015
摘要:
针对跨流域引水工程对供水区水质的影响机制问题,以黄泽江流域内的钦寸水库及其下游为例,量化评估多措施协同下的水质响应机制。耦合EFDC与SWAT模型,通过构建库区二维水动力-水质模型和下游水文-水质模型,基于点源和面源污染治理措施构建7组情景,模拟TN、TP、NH3-N及CODMn等关键水质指标的时空变化特征,比较分析不同措施对水质污染负荷的削减效果,并通过综合水质标识指数法对水质模拟结果进行对比分析。结果表明:情景三(点、面源处理达最高标准,引水量最低)下库区TN、TP浓度下降80%和50%,达GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类;下游TN、TP降幅为36%和33%,综合水质标识指数从4.211降至3.410;土地流转对库区污染负荷削减贡献率达77%(TN)、45%(TP),引水量下降20%对下游TN改善最为有效,改善率达50%以上。结果证明,EFDC-SWAT耦合模型可有效解析跨流域引水工程对供水区的水质影响机制,点源与面源的协同治理措施对水质改善呈非线性增强效应。
农药污染地块地下水中苯系物及卤代烃运移机制与抽出处理修复模拟
王泓泉
2026, 44(8): 169-179. doi: 10.13205/j.hjgc.202608016
摘要:
随着我国城市化进程推进,化工企业停产搬迁遗留污染地块,导致地下水环境风险加剧,对人体健康构成威胁。研究以某农药污染地块为对象,基于地下水模拟系统(GMS)软件,构建三维地质结构模型、地下水流模型和溶质运移模型,模拟苯、氯仿和氯乙烯3种特征污染物在含水层中的运移机制及抽出处理修复效果。结果表明:污染物运移初始阶段(100 d内)从泄漏源向四周均匀扩散,随后500~2000 d内沿地下水自东南至西北流向呈椭圆形扩散,苯、氯仿和氯乙烯最大迁移距离分别增至154.5,130.5,165.2 m,扩散面积分别达18117.4,13928.5,25043.2 m2;浓度峰值随时间和距离递减,其中,苯从53.3 mg/L降至13.0 mg/L(降幅75.6%),氯仿从112.0 mg/L降至20.0 mg/L(降幅82.1%),氯乙烯从128.0 mg/L降至24.0 mg/L(降幅81.3%)。针对抽出处理修复技术路线,通过动态抽水方案,模拟至400 d时,苯、氯仿和氯乙烯的污染羽面积分别减少85.8%、78.0%和85.9%,最大浓度分别下降约90.2%、82.1%和93.8%;模拟500 d修复周期内污染物浓度均降至修复目标值以下,抽水总量分别为94500,60000,72000 m3;采用Fenton试剂(3%投加量)处理抽出地下水,修复效果可达标。研究证实数值模拟可优化污染范围确定与抽水方案,为同类场地提供了经济高效的技术路径。
大气污染物与温室气体深度减排
矿热炉高碳铬铁生产CO排放因子研究
吕晨, 刘莹, 陆勇, 蔡博峰
2026, 44(8): 180-187. doi: 10.13205/j.hjgc.202608017
摘要:
高碳铬铁生产过程会产生CO排放,但当前针对不同炉型和工艺环节的CO排放因子实测数据较为缺乏,制约了铁合金行业排放清单编制和污染减排评估的准确性。为弥补高碳铬铁生产CO排放基础数据不足,研究以内蒙古自治区乌兰察布市4台典型生产设施为对象,涵盖2台半封闭式矿热炉和2台全封闭式矿热炉,采用人工监测与烟气连续排放监测系统(CEMS)相结合的方法,建立CO与NO x 浓度特征比值关系,结合连续监测数据核算CO排放量和产品排放因子。结果表明:半封闭式矿热炉设施A、B的CO排放因子分别为7.06,3.66 kg/t,全封闭式矿热炉设施C、D配套球团工序的CO排放因子分别为1.41,0.51 kg/t,半封闭式矿热炉排放水平显著高于全封闭式矿热炉。研究可为高碳铬铁行业CO排放核算和分炉型排放因子构建提供实测依据。
Ru基催化剂催化氧化含氯挥发性有机物研究进展
朱新宝, 杨雯皓, 赵东越, 宋海涛
2026, 44(8): 188-202. doi: 10.13205/j.hjgc.202608018
摘要:
含氯挥发性有机物(chlorinated volatile organic compounds,CVOCs)具有易挥发、难降解、毒性强的特点,严重危胁大气环境和人类健康。催化氧化法是目前CVOCs减排领域高效、安全且经济的主流方法之一,其关键在于设计、开发高性能催化剂。在CVOCs催化氧化中,Cl物种对催化剂的毒化作用严重限制了催化剂性能,而Ru基催化剂因其具有优异的CVOCs催化氧化活性和抗氯性能,近年来被广泛研究。综述了Ru基催化剂在CVOCs催化氧化领域的最新研究进展,通过系统文献分析,阐明了Ru基催化剂催化氧化CVOCs的机理;并从活性组分设计与调控、载体设计与调控、表面修饰与改性的角度,概述Ru基催化剂的设计与结构调控策略;最后总结了Ru基催化剂的新型制备方法和反应组分对催化性能的影响,进一步展望了该领域未来的发展方向,以期为后续设计、开发适用于复杂工况的高性能Ru基催化剂提供借鉴。
带旁路循环流化床脱硫反应器的数值模拟
朱生俊, 梁宝瑞, 苏伟
2026, 44(8): 203-210. doi: 10.13205/j.hjgc.202608019
摘要:
循环流化床半干法脱硫工艺中反应器的流场情况会影响脱硫效率。在保证文丘里管烟气速度不变的情况下,在反应器入口和扩散段之间设置跨过文丘里管段的旁路装置,来适应不同烟气量负荷变化的方式,不仅能优化反应器内流场,还有利于脱硫效率的提高。数值模拟结果表明:反应器烟气量负荷变化时,旁路阀门的开度需>50%且旁路管道的数量不少于2个,才能保证反应器内流场的均匀分布。带旁路循环流化床反应器在烟气量负荷为100%时空塔压力损失为911 Pa,随着负荷降低,空塔压力损失减少至500 Pa左右。综上,通过旁路结构的引入与优化调控,带旁路循环流化床脱硫反应器能在50%~100%的宽烟气负荷范围内实现均匀稳定的流场与较低的运行压损,为实际工程中提高脱硫效率与运行适应性提供有效解决方案。
减污降碳协同创新试点进展、问题及建议
王敏, 杨倩洵, 李丽平, 杨儒浦, 裴利珍
2026, 44(8): 211-219. doi: 10.13205/j.hjgc.202608020
摘要:
通过系统梳理我国减污降碳协同创新试点工作的进展与成效,分析了存在的问题和不足,并提出了针对性建议。目前,我国减污降碳协同创新试点工作总体进展顺利,阶段性成效突出。多数试点单位积极推进体制机制创新突破,重点领域和关键环节取得实质性进展,推动一批协同创新举措落地见效,形成一批制度创新成果,涌现出一批可复制推广的创新做法和典型经验,但同时存在部门协作尚未形成合力、管理制度衔接不够紧密、协同项目缺乏资金支持、协同创新技术支撑不够等问题。建议从加强减污降碳协同增效理念宣讲、建立健全试点工作协调推进机制、加快实施一批协同创新管理制度、加快减污降碳协同关键技术攻关、开展协同创新试点进展成效评估、扩大试点成果宣传营造良好氛围等方面,深化第一批减污降碳协同创新试点工作;同时,围绕推进思路、试点类型、遴选方式等方面,提出了拓展第二批减污降碳协同创新试点工作的建议。
基于贝叶斯优化XGBoost模型的盐城市春节烟花爆竹燃放影响评估
裔兆军, 王帅, 王月华, 赵有政, 咸月, 韦婷, 朱文达
2026, 44(8): 220-230. doi: 10.13205/j.hjgc.202608021
摘要:
针对盐城市春节期间烟花爆竹集中燃放引起的细颗粒物(PM2.5)及其化学组分浓度显著上升的问题,基于盐城市PM2.5、颗粒物组分和气象观测数据,引入贝叶斯优化XGBoost模型(BO-XGBoost)定量评估烟花爆竹燃放对PM2.5及其组分浓度变化的贡献。研究结果表明:烟花爆竹集中燃放对不同污染物的影响呈现显著差异化特征,水溶性离子中,K+、Mg2+为核心特征指示物,除夕时段浓度增长倍数分别达15.89,20.08倍,直接反映燃放活动的高强度排放;SO42-、NO3-等二次转化离子在除夕、初五均表现出持续高贡献,体现燃放产生的一次污染物经大气化学转化后的累积效应。无机元素中,K、Ba、Sr为核心特征指示物,除夕时段浓度呈爆发式增长,是烟花爆竹燃放的直接“指纹”;Pb、Mn等元素受燃放影响显著,其浓度波动体现了燃放对重金属的直接排放。时段对比显示,除夕燃放强度显著高于初五,初五时段二次转化过程对污染物浓度的贡献占比提升。研究通过数据驱动模型实现了燃放贡献的精准量化,明确了烟花爆竹燃放的污染指纹特征与时段分异规律,为盐城市春节期间空气质量管控、燃放政策优化提供了科学依据与技术支撑。
固废处理与资源化
污泥干化焚烧工程能量平衡研究及经济分析
许鹏, 卢义程
2026, 44(8): 231-237. doi: 10.13205/j.hjgc.202608022
摘要:
自2004年国内首座污泥焚烧工程在上海石洞口污水处理厂建成投运以来,污泥独立焚烧方式在国内重点城市逐步推广应用。由于城镇污水处理设施规划建设相对分散,且污泥性质多变,而污泥独立焚烧设施规划建设相对集中,不同性质污泥对于干化焚烧设施的规划选址、立项决策、工程设计和经济稳定运行带来较大影响。以青岛市某污泥焚烧厂规划和工程设计为例,目前市区主要污水厂的污泥性质,由于污水性质差异及处理方式不同存在较大差异。基于各污水厂污泥含水率、污泥有机质含量等数据开展理论研究,构建了能量平衡计算模型并以此为基础形成了一套污泥分配方案,同时建立了一种针对不同性质污泥的简化成本计算方法,为污泥干化焚烧项目多种性质污泥的差异性定价和合理分配提供参考思路。同时结合污泥含水率差异,针对普通脱水和深度脱水2种不同接收污泥性质,在“污水厂+污泥焚烧”的维度,针对污泥自始端至末端的全过程成本和全过程碳排放进行对比,从而为城市污泥处理处置的整体规划和工艺优化提供支撑。
含锌钢铁尘泥中氯的水洗脱除研究
廖书书, 赵虹媛, 王菁, 游艳艳, 彭程, 刘长正, 薛凯, 舒建成, 陈梦君
2026, 44(8): 238-246. doi: 10.13205/j.hjgc.202608023
摘要:
含锌钢铁尘泥是钢铁冶炼过程中产生的副产物,含有大量Cl以及Fe、Zn、K、Na等元素。含锌钢铁尘泥在返回钢铁生产流程中,Cl会在循环过程富集,直接导致烧结过程不稳定,同时严重腐蚀高炉内衬。开展了含锌钢铁尘泥中氯的水洗脱除研究,结果表明:在液固比5 mL/g、浸出温度70 ℃、浸出时间60 min、转速160 r/min条件下,含锌钢铁尘泥中Cl的浸出率达到87%;此外,在液固比为6 mL/g,常温下,三级逆流水洗45 min,含锌钢铁尘泥中Cl的浸出率超过90%。同时,水洗过程在一定程度能降低含锌钢铁尘泥中金属的浸出毒性。研究成果可为含锌钢铁尘泥中Cl的去除提供理论与技术支撑。
环境生态工程
地下水铬污染微生物修复技术:研究热点、作用机理与环境因子解析
杨延梅, 贺万壮, 刘泉利, 党秋玲, 苏婧, 刘玥
2026, 44(8): 247-257. doi: 10.13205/j.hjgc.202608024
摘要:
微生物修复是近年来地下水铬污染修复领域广泛使用的修复技术之一。以Web of Science核心数据库收录的文献资料为数据来源,利用CiteSpace、VOSviewer、Pajek文献计量软件,针对近15年(2010—2024年)全球地下水微生物修复领域的相关文献,从发文量、关键词分析、政策分析3个方面进行分析,系统梳理了该领域研究的发展态势和热点。结果表明:关于地下水微生物修复技术领域的研究论文共441篇,近15年来发文趋势总体呈上升趋势;该领域发展可分为3个阶段,早期研究阶段(2010—2016年)主要集中在铬污染的基本治理方法,深入探索阶段(2017—2019年)关注微生物修复过程的内在机制,扩展研究阶段(2020—2024年)重点转移到对修复过程进行优化。通过文献分析揭示生物吸附与生物还原是铬污染微生物修复的主要机理,同时总结了温度、pH、铬初始浓度及反应时间4种环境因子对微生物修复的影响机制,通过相关性分析和主成分分析,确定温度是影响修复效率的关键因素,并总结不同优势菌种的去除效率及机理,为实际应用中菌种的选择提供参考。建议未来研究聚焦于微生物群落的协同作用、纳米材料的联用以及优化环境条件方面,以提升铬污染的微生物修复效率。
基于APCS-MLR模型的红碱淖水体重金属源解析及健康风险评估
张亚宁, 彭妍, 吴喜军, 董颖, 何新林, 刘静, 李冰冰
2026, 44(8): 258-270. doi: 10.13205/j.hjgc.202608025
摘要:
为评估沙漠湖泊重金属污染特征和人体健康风险,以陕北红碱淖为研究对象,分析了2013—2024年水体中Hg、Pb、Cu、Zn、Cd、Cr和As 7种重金属浓度,利用绝对主成分-多元线性回归(APCS-MLR)模型进行污染源定量解析,明确污染来源及贡献率;结合健康风险评估模型,揭示人体非致癌和致癌健康风险水平。结果表明:红碱淖水体中7种重金属平均浓度未超出背景值,其中28.57%样点的As浓度超过背景值,最大超标倍数为1.92倍。2013—2016年,7种重金属总浓度平均值由112.51 μg/L下降至2017—2024年58.80 μg/L,这主要与2016年当地政府关闭小型煤矿政策和红碱淖4A景区周边煤矿区的生态修复工程有关。研究区域水体受工业源、交通源、农业源和自然源影响,四者的贡献率分别为35.44%、16.23%、24.67%和23.65%,说明红碱淖水体中重金属来源主要为工业源,其次为农业源。健康风险评估结果表明:非致癌健康风险可忽略,致癌风险超过了警戒值(1×10-4),成人风险高于儿童,经口摄入是主要暴露途径,As和Cd是主要管控元素,二者超标样点比例分别为100%和16.67%。研究结果可为周边居民健康风险防控与湖区环境质量管理提供理论依据。
枯草芽孢杆菌协同秸秆生物炭对旱地土壤氮矿化效应研究
郑涛, 陈雨晴, 黄显怀, 于雄盛, 周肖瑜, 刘英超, 庄星梅, 方子俊, 钱婧
2026, 44(8): 271-280. doi: 10.13205/j.hjgc.202608026
摘要:
生物炭和微生物菌剂被广泛用于农业土壤改良,为了更好地研究不同种类秸秆生物炭及微生物菌剂单独或配施对旱地土壤氮素转化的影响,设置6组处理进行室内静态培养试验,以确定不同处理对土壤氮素循环的影响。试验结果表明:施加水稻秸秆生物炭使土壤硝态氮含量增加了148.74%~152.68%,显著增强了土壤硝化作用,且配施微生物菌剂后,使土壤平均净氮矿化速率提高了77.28%~99.38%;而油菜秸秆生物炭使土壤硝态氮含量减少了51.66%~57.61%,配施菌剂后,平均净氮矿化速率降低了82.07%~84.73%。4%水稻秸秆生物炭(S)、4%油菜秸秆生物炭(Y)、4%水稻秸秆生物炭+5 mg/kg微生物剂(SJ)和4%油菜秸秆生物炭+5 mg/kg微生物剂(YJ)处理促进了土壤微生物氮(MBN)的合成,S及Y处理较对照组(CK)分别提高2.02,2.20倍,复合处理进一步提高了103.26%~149.44%的MBN含量。由此可见,不同种类秸秆生物炭对土壤硝化作用和净氮矿化作用不一致,复合处理将对MBN产生协同作用;在对旱地土壤综合利用改良中,选择YJ处理为最佳改良方案,可降低土壤无机氮流失风险并增加微生物氮活力。
环境系统治理工程
滨海平原工业退役地块土壤苯系物源汇空间错位特征与健康风险
王磊, 谢丽, 孙瑞, 谭学军, 张祥, 江文琛
2026, 44(8): 281-289. doi: 10.13205/j.hjgc.202608027
摘要:
我国大量工业企业搬迁遗留场地存在土壤污染问题,尤其是挥发性有机污染物,如苯系物(BTEX),其环境迁移与健康风险备受关注。滨海平原因其高地下水位、交错沉积地层等特殊水文地质条件,污染物的空间分布与迁移规律显著区别于内陆区域。以长三角滨海平原某树脂厂退役地块为对象,系统探究土壤中苯系物的空间分布、迁移规律及健康风险。结果表明:土壤中共检出7种苯系物,检出率为24.3%~47.1%,其中苯、乙苯和间对二甲苯的最大浓度超过我国建设用地第一类筛选值,污染羽主要分布在地块南部产品仓库区,而潜在污染源位于上游的废水处理单元,呈“源-汇”空间错位现象。污染物垂向分布呈“浅层挥发-中层富集-深层阻隔”分异模式,在3~6 m深度的粉质黏土层中显著富集,而在淤泥质黏土层中浓度急剧衰减。MIP多参数探测显示,苯、甲苯等主要组分整体迁移,而氯苯因吸附性强迁移滞后。苯是健康风险最突出的特征污染物,其致癌风险(最高达7.42×10-4)与非致癌危害(最高达38.24)均超过可接受水平,吸入室内空气中来自下层土壤的气态污染物对苯的总风险贡献率超过87%,是主导暴露途径。研究揭示了滨海平原高水位、交错地层条件下污染物迁移与风险形成的特殊性,可为类似工业污染场地的精准调查、风险评估及管控修复提供科学依据。
船舶作业VOCs废气分子筛吸附:水分竞争效应与孔径匹配机制
寿幼平, 乔建哲, 赵俊杰, 伊忠贤, 王健
2026, 44(8): 290-298. doi: 10.13205/j.hjgc.202608028
摘要:
船舶装载挥发性有机物(VOCs)废气成分复杂,以7种典型VOCs(甲醇、二氯甲烷、三氯乙烯、对二甲苯、丙烯腈、苯、乙腈)为代表,研究不同分子筛(ZSM-5、β和HY)在含水率变化(0%、2.5%、5%)条件下对各组分的选择性吸附性能,并重点研究了ZSM-5-全硅和HY-100两种分子筛对丙烯腈、对二甲苯混合体系的竞争吸附行为。实验结果表明:1)分子筛饱和吸附量随着含水率增加而下降,水分子与VOCs存在明显的竞争吸附效应;2)分子筛的选择性吸附遵循孔径匹配原理,ZSM-5(孔径0.54~0.56 nm)适合二氯甲烷、三氯乙烯、乙腈、丙烯腈等C1—C3小分子吸附(吸附容量10~50 mg/g),β分子筛(孔径1.1~1.2 nm)对C3—C6分子具有最佳普适性,HY分子筛(孔径2.16~2.76 nm)更适合C8大分子吸附(吸附容量100~120 mg/g);3)多组分VOCs体系中,通过优化分子筛配比和排列方式,可使不同组分的吸附容量趋于平衡,显著延长混合VOCs的穿透时间。