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2021年  第39卷  第2期

水污染防治
吸附法去除水中典型药物及个人护理品的研究进展
卜庆伟, 张鑫, 余刚
2021, 39(2): 1-9. doi: 10.13205/j.hjgc.202102001
摘要:
吸附法是去除污水中典型药物及个人护理品(PPCPs)的重要手段之一。在梳理各类吸附剂对典型PPCPs去除效果的基础上,结合吸附剂类型和操作条件评述了不同吸附剂对典型PPCPs的去除效率、吸附机理,及影响其吸附效果的因素。总体而言,目前针对吸附法去除典型PPCPs的研究仍存在一些不足,吸附机理研究尚不成熟。关于吸附法去除水中典型PPCPs的研究主要集中在去除效率提升方面,有关典型PPCPs在吸附中的传质过程、发生机理及吸附的控制步骤是未来应该加强的重点研究领域。
中性pH条件下Fe/Cu/沸石催化非均相Fenton降解水中苯并三唑
尚晓涵, 朱小彪
2021, 39(2): 10-15. doi: 10.13205/j.hjgc.202102002
摘要:
采用溶胶-凝胶法制备Fe/Cu/沸石非均相Fenton催化剂,并利用XPS和SEM等技术进行了表征;优化了中性pH下催化降解水中苯并三唑的反应条件,并考察了材料的重复使用性能;讨论了催化氧化降解BTA的机理。结果表明,催化剂中Fe、Cu纳米粒子呈颗粒状均匀分布于沸石颗粒表面,主要成分为Fe2O3、Fe3O4和CuO。在中性pH条件下,苯并三唑降解的最佳条件为:H2O2浓度0.08 mol/L,催化剂用量0.41 g/L,反应时间43.6 min,且该催化剂稳定性最佳。催化降解过程中,Fe和Cu协同参与Fenton反应产生·OH,实现了污染物的高效去除。
中美水污染物排污许可限值核定技术对比
白颖杰, 曾科, 高镜清, 王燕鹏, 李嘉, 王斓琪
2021, 39(2): 16-20,26. doi: 10.13205/j.hjgc.202102003
摘要:
随着中国大力推广排污许可证制度在全国范围内的实施,排污许可限值作为排污许可证中的关键点,其重要性日益凸显。论文重点从排污许可限值核定技术的法律规范基础、基于技术和基于水质的核定技术3个方面,对比研究中美两国排污许可限值核定实践与科研现状。通过对比美国排污许可限值核定技术的特点与经验,分析总结出我国排污许可限值核定技术存在的法律法规不完善、技术指导文件不详细、基于技术的限值核定技术精确度低和基于水质的限值核定技术缺乏等问题,最终为我国排污许可限值核定技术在上述几个方面的完善提供建议。
异养硝化-好氧反硝化菌株GNR选育及对猪场废水脱氮实验
谭俊杰, 李立君, 李雪洁, 韩天放, 胡筱敏, 赵鑫
2021, 39(2): 21-26. doi: 10.13205/j.hjgc.202102004
摘要:
从养猪场废水中分离获得1株异养硝化-好氧反硝化菌,编号为GNR,经形态学及系统发育鉴定,确定为不动杆菌属(Acinetobacter)的新菌株。通过条件优化实验获得菌株GNR的异养硝化和好氧反硝化的最佳碳源均为柠檬酸三钠,最佳C/N均为10:1,最佳初始pH分别为8.0和6.0。在最优条件下,初始NH4+-N和NO3--N浓度均为50.0 mg/L,30 ℃、125 r/min培养72 h后,硝化和反硝化效率均达到99.0%。菌株GNR在最适宜条件下,对稀释后的实际养猪场废水的COD和NH4+-N去除量最高可达129,73 mg/(L·g),具有良好的污水脱氮潜在应用潜力。
Alcaligenes faecalis WT14的异养硝化-好氧反硝化特性及对高氨废水处理潜力
陈均利, 张苗苗, 张树楠, 肖润林, 吴金水, 刘锋
2021, 39(2): 27-32,40. doi: 10.13205/j.hjgc.202102005
摘要:
异养硝化-好氧反硝化(HN-AD)菌具有同步硝化反硝化的特性,在污水生物处理方面引起了广泛关注。为探究HN-AD菌在处理高氨废水方面的应用潜力,以前期从人工湿地底泥基质中分离出的HN-AD菌Alcaligenes faecalis WT14为研究对象,在好氧条件下研究了该菌株的脱氮特性,并对其高氨废水去除潜力和环境因子交互作用对其脱氮效率影响方面进行了评估。实验结果表明,WT14表现出高效的HN-AD性能,能够同步脱氮除碳,在好氧条件下能够去除98.9%的NO3--N和92.7%的TOC,且不含NO2--N的积累。同时,在游离氨(FA)浓度为1084.6 mg/L的高NH4+-N(2000 mg/L)废水中,NH4+-N去除率约为43%,脱氮速率可达55.9 mg/(L·h),且无NO3--N的积累。响应面结果表明:其最佳脱氮条件为20.6 ℃, 113.5 r/min, C/N=10.8,pH=8.4。总体而言,菌株WT14具有高效处理高氨废水的应用潜力。
天然磁黄铁矿吸附水中As(Ⅲ)的性能及机理
关梦莎, 罗黎煜, 沈思文, 周立松, 邱江坤, 李睿华
2021, 39(2): 33-40. doi: 10.13205/j.hjgc.202102006
摘要:
砷是地下水中最常见的污染物之一,过量摄入会严重危害人体健康。含铁矿物可以高效去除水中的As。以天然磁黄铁矿为As(Ⅲ)吸附剂,研究了吸附过程中的动力学、等温线和热力学,以及pH、无机阴离子对As(Ⅲ)吸附去除的影响。结果表明:磁黄铁矿对As(Ⅲ)的吸附在48 h可达到平衡;吸附过程符合Langmuir等温模型,在As(Ⅲ)初始浓度为1~200 mg/L,23~33 ℃下,天然磁黄铁矿对As(Ⅲ)的饱和吸附量(以As计)为3.5~4.5 mg/g;吸附量随着温度升高而增大,吸附过程表现为自发吸热熵增反应;在pH为7时,吸附效果达到最佳去除率(95.51±0.30)%;PO43-对吸附有明显的抑制作用。X射线电子能谱分析表明,吸附过程包括物理吸附和化学吸附,即包括矿物自身缺陷结构导致的位点吸引、As和S配位离子交换及氧化还原产物羟基氧化铁的配位沉淀。表明利用磁黄铁矿吸附As(Ⅲ),简化了传统材料和方法上将As(Ⅲ)氧化为As(Ⅴ)的烦琐步骤,有较好应用前景。
透水铺装类型对径流重金属去除效能的影响机制
张紫阳, 亓浩, 张晓然, 李海燕
2021, 39(2): 41-46,88. doi: 10.13205/j.hjgc.202102007
摘要:
研究了不同类型透水铺装系统对径流重金属的去除效能和机制。在实验室搭建了3种典型透水铺装系统(陶瓷透水砖、透水沥青和透水混凝土),研究了其对5种常见径流重金属(Cu、Zn、Cd、Mn、Ni)的去除效能和机制,并分析了不同降雨重现期(2,3,5年)对透水铺装系统去除径流重金属的影响。结果表明:3种透水铺装系统对5种径流重金属都有较好去除效果,其中陶瓷透水砖的去除效果最好,且去除效果最稳定。比较而言,陶瓷透水砖与透水沥青能够在短时间内降低重金属的浓度,透水混凝土达到吸附点位的速度较慢并有一定波动,特别是在不同降雨重现期下波动更加明显。在不同重现期下,各设施表现出不同性能,影响程度为2年>5年>3年,即整体在重现期为3年的降雨条件下有着较为优异且较为稳定的去除性能,而过大或过小的流量都会使透水铺装去除重金属的性能有所降低。
基于新型径流采集方法的城市不同非渗透下垫面径流系数解析
吴俊, 王以尧, 马艳
2021, 39(2): 47-52. doi: 10.13205/j.hjgc.202102008
摘要:
通过构建人工模拟降雨与下垫面径流收集体系,解析城市不同非渗透下垫面径流系数。下垫面径流系数分析结果显示:城市道路平均径流系数为0.82,低于其他非渗透下垫面(0.87~0.89),这主要是由于沥青材质的城市道路具有更强的渗透性,其粗孔隙对水流具有较强的吸收能力。降雨历时和降雨强度是影响下垫面径流系数的关键因素。降雨历时对6种非渗透下垫面径流系数的影响均很显著,尤其是降雨初始20 min的时段,径流系数快速上升,最多超出起始4倍以上;降雨强度的增加势必引起产流时间缩短,加剧其对径流系数的影响,也使其与径流系数的相关性显著高于降雨历时。
典型重金属离子对厌氧氨氧化脱氮体系的影响研究进展
王安琪, 蔡祥, 夏四清
2021, 39(2): 53-60,81. doi: 10.13205/j.hjgc.202102009
摘要:
厌氧氨氧化工艺具有无须外加碳源、产泥量少和能耗低等优势,应用前景较为广阔。但厌氧氨氧化菌对环境条件敏感,阻碍了该工艺的推广应用。重金属离子是影响厌氧氨氧化工艺的重要环境影响因子,且不同种类、价态和浓度的重金属离子造成的影响存在较大差异。选取含氮废水中的4种典型重金属离子(Cu2+、Zn2+、Fe2+和Fe3+),综述了其对厌氧氨氧化工艺脱氮效能的长短期影响,并从抗性基因和功能基因响应、胞外聚合物生成与微生物群落动态3个方面系统分析了重金属离子作用于厌氧氨氧化微生物菌群的内在机制。旨在全面分析重金属离子对厌氧氨氧化工艺及微生物菌群的影响,为提升厌氧氨氧化生物脱氮效能提供参考依据。
氮磷前体物质对磷酸盐还原系统产气效能的影响
徐丽, 谭舒波, 刘潇锋
2021, 39(2): 61-65. doi: 10.13205/j.hjgc.202102010
摘要:
实验用泥取自污水处理厂,经培养驯化为具有磷酸盐还原功能的厌氧活性污泥,通过调整不同磷源(大豆卵磷脂、骨粉、六偏磷酸钠、磷酸氢二钾、次磷酸钠、亚磷酸钠)、氮源(氯化铵、蛋白胨)及氮磷配比,考察磷化氢产气效能及磷酸盐去除率。结果显示:所选的磷源及氮源均能使磷酸盐还原系统产生磷化氢气体,说明磷酸盐还原系统对各种形态氮磷化合物的适应能力较强,其中单种磷源产气量最大的为无机磷次磷酸钠,以大豆卵磷脂为代表的有机磷产气量最小,添加骨粉和次磷酸钠对磷酸盐还原系统的产气量增加有促进作用,无机氮源氯化铵为氮源的产气量较大,最佳氮磷比为4:1,以蛋白胨为氮源时的最佳氮磷比为4:1,这2种氮源的混合对磷化氢气体产生具有促进作用。
尿液收集储存过程中的性质变化及其资源化利用
田时雨, 蒯兴宇, 黄涛, 毛云峰, 张岳清, 吴德礼
2021, 39(2): 66-72. doi: 10.13205/j.hjgc.202102011
摘要:
尿液收集和储存过程中,其营养元素的变化会受到多种环境因素和生物活动的影响,基于源分离厕所理念,模拟尿液收集过程,检测了新鲜尿液收储过程中的性质变化,测定了实验过程中3批次新鲜尿液以及1份经密封储存>60 d的陈尿的各项关键指标。结果表明:不同尿液性质不同,陈尿ρ(TN)为7.6 g/L,ρ(TP)为286 mg/L。实验用新鲜尿液的ρ(TN)较低,为5~7 g/L,而ρ(TP)为371~843 mg/L。尿液稀释储存不会抑制尿液的水解,但在高稀释因子下,具有加快尿液水解的趋势;温度对于尿液的水解影响非常大,35 ℃时极大加快了尿液的水解,4 ℃储存能够在30 d内抑制尿液的水解;敞口与封口不会影响尿液的水解速率,但是敞口储存30 d,尿液的TN挥发损失>75%。模拟家庭式源分离厕所30 d的收储过程,发现在30 d的收储期结束后,尿液的水解程度达到82%。结合中国农村厕所革命与源分离尿液资源化相关技术,提出了源分离尿液的资源化过程应结合尿液性质、中国地域特点、利用目的等因素。
大气污染防治
室内时变流场中多机器人源定位方法实验与数值验证
奉祁林, 杨艺斌, 邓烨, 蔡浩, 姜明瑞, 鲁静雨, 张灿鑫, 张博远
2021, 39(2): 73-81. doi: 10.13205/j.hjgc.202102012
摘要:
为了快速和准确定位室内时变流场中的污染源,提出了一种综合的多机器人源定位方法(URPSO),并综合利用机器人实验和数值实验来验证该方法的有效性。首先,在风扇左右周期性摆动的实验环境中,利用3台机器人开展了15组独立性实验,其中14组实验成功定位源,成功率达到93.3%,说明URPSO方法在室内时变流场中具有强鲁棒性。其次,针对真实实验环境,利用仿真方法开展了机器人源定位实验,结果表明:仿真方法和实验方法获得的成功率一致,且2种方法的平均定位步数和方差接近,说明利用仿真方法开展源定位研究是可行的。最后,利用仿真方法在3种典型室内时变流场环境(混合通风案例MV、置换通风案例DV和自然通风案例NV)中,分别开展了100组独立性实验,对应的成功率分别为100%、92%和81%,说明URPSO方法在不同时变流场环境中均具有较高成功率。
市政污泥堆肥过程中挥发性硫化物(VSC)和NH3释放规律
赵珊, 郭学彬, 杨晓芳, 王东升
2021, 39(2): 82-88. doi: 10.13205/j.hjgc.202102013
摘要:
以华北地区某市政污泥堆肥厂为研究对象,开展市政污泥堆肥过程中恶臭气体(挥发性硫化物(VSC)和NH3)的释放规律研究。用苏玛罐、静态箱采集和气相色谱检测方法,测定了污泥堆肥厂VSC和NH3空间分布及堆肥过程中的释放规律。结果表明:堆肥过程中产生的典型恶臭物质为NH3、甲硫醚(DMS)和二甲二硫(DMDS)等,且在静态箱内20 min静置累积浓度排序为NH3>DMDS>DMS>CS2>MT>H2S。NH3平均累积浓度为2.62~119.64 mg/m3,VSC累积浓度比NH3低1~2个数量级。针对市政污泥堆肥过程中主要气态污染物的种类及含量的分析,为开展恶臭气体治理提供了参考。
基于WRF-Chem模型的沈阳市颗粒物扩散特征和成因分析
杜勃莹, 马云峰, 王琦, 王月, 石晓飞, 王帅, 边玉山
2021, 39(2): 89-97,104. doi: 10.13205/j.hjgc.202102014
摘要:
日益严峻的城市大气环境质量不仅与当地污染物大量排放有关,还受到区域传输的影响。以沈阳市2017年1月一次大气污染过程为研究对象,利用WRF-HYSPLIT模式计算后向轨迹,结合WRF-Chem空气质量模型模拟地表PM2.5颗粒物的扩散过程,同时分析了区域内的地面、高空天气系统特征。研究结果表明,2017年1月的气团轨迹传输模式可分为5类:偏西方向的传输模式1移动速度快,发生频率和污染浓度均最低,第2、3类簇团在传输模式上相近;均起源于内蒙古自治区内,向东南方向移动至目标区域,轨迹PM2.5浓度均值较低依次为45.47,67.97 μg/m3,频率依次为24.19%、15.32%;第4类簇团传输模式为本地输送,轨迹占比为33.06%且污染水平最大(121.66 μg/m3);西南方向传输模式5的频率占比为14.53%,PM2.5污染水平为105.5 μg/m3。通过轨迹计算与空气质量模型结果对比发现,西南方向的传输模式与东北方向的传输模式会导致目标区域PM2.5浓度升高,地形动力因子和热力因子所形成的东北地形槽和长白山小高压,更易导致重污染事件。
武汉市高校大气降尘中水溶性离子污染特征及来源解析
钟萍, 汪昂绿, 张慧迪, 龚香宜, 张家泉, 张喜皓, 胡宏元, 田倩
2021, 39(2): 98-104. doi: 10.13205/j.hjgc.202102015
摘要:
于2017年11月采集武汉高校大气降尘样品106个,采用离子色谱仪分析样品中9种水溶性离子(F-、Cl-、NO3-、SO42-、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+)的含量,用相关性分析和比值分析法解析其污染特征,用PCA-MLR模型初步探讨其来源及贡献率。结果表明:武汉高校降尘中主要水溶性离子为Ca2+、SO42-、NO3-,平均浓度顺序为Ca2+>SO42->NO3->K+>Na+>Cl->Mg2+>NH4+>F-,且F-、Cl-、NO3-、SO42-、Na+、K+、Mg2+、Ca2+分布存在明显的空间质异性。m(NO3-)/m(SO42-)为0.28,以固定源污染为主;降尘样品总体呈碱性。9种可溶性离子主要以NaCl、KCl、MgCl2、Mg(NO32、MgSO4、Ca(NO32、CaSO4等形式存在,主要来源于土壤/交通混合源、燃烧源、工业源,三者贡献率分别为8%、12%、80%。
固废处理与处置
应用含水率评价厨余垃圾和其他垃圾的分类效果以及垃圾的能源利用效率:以张家港市为例
闫秋鹤, 王洪涛, 刘彦廷
2021, 39(2): 105-109,159. doi: 10.13205/j.hjgc.202102016
摘要:
随着垃圾分类的快速推广,厨余垃圾单独处理将会影响城市垃圾的能源回收效率,因此应考虑城市固有处理设施规模合理规划。通过实地调研和文献研究,测定了张家港市20个居民小区生活垃圾的含水率及热值,并预测了该市其他垃圾含水率及热值随着厨余垃圾分离效率的变化。研究发现,根据张家港市现有的生活垃圾处理设施情况,能源回收效率随着厨余垃圾分出率的提高先增加后降低。在最优分出率(70.8%)条件下,全市生活垃圾的管理可实现原生垃圾零填埋,且可实现能源最大化利用。对于垃圾分类新形势下城市管理部门设计垃圾分类投放、收集和处理方案具有一定指导意义。
基于轻量级残差网路的垃圾图片分类方法
袁建野, 南新元, 蔡鑫, 李成荣
2021, 39(2): 110-115. doi: 10.13205/j.hjgc.202102017
摘要:
近年来,我国生活垃圾总量每年以10%的速度增长。但是生活垃圾的分类处理能力及技术相对比较有限和落后。基于机器视觉的分类方法一直是广泛使用的方法,而传统的视觉分类网络目前面临着参数多、计算量大、分类精度不高和分类时间长的问题。因此,提出使用最大平均组合池化(Max-AVE Pooling)代替ResNet-50Bottleneck中的最大池化(Max Pooling)与平均池化(AVE Pooling);通过使用深度可分离卷积代替ResNet-50Bottleneck中的标准卷积的方法对垃圾图片进行分类。实验结果表明,该轻量级残差网路(MaxAVE-Pooling-MobileNet-18,MAPMobileNet-18)与经典分类网络相比能使参数量显著减少10倍,计算量显著减少14倍,又能略微提高精度,非常适合移动手机端、嵌入式设备的实施处理和应用。
填埋场陈腐垃圾理化特性与资源化利用研究
白秀佳, 张红玉, 顾军, 张齐, 王继红
2021, 39(2): 116-120,124. doi: 10.13205/j.hjgc.202102018
摘要:
以北京市某生活垃圾填埋场作为研究对象,探究了正规填埋场陈腐垃圾资源化利用问题。填埋区多点采集样品,按不同粒径段筛分和人工分拣后,对其理化特性进行分析。结果表明:腐殖土粒径主要集中在<60 mm区间,占垃圾总量的53.08%,而塑料等易燃垃圾多集中在>60 mm,占总量的30.46%,采用60 mm筛进行筛分,可有效实现该填埋场中腐殖土和易燃垃圾的分类。参照GB 8172—1987《城镇垃圾农用控制标准》,腐殖土总氮含量低,个别点位蛔虫卵死亡率未达标,其他指标均符合标准,可通过堆肥、补充氮源、作为水泥窑替代原料实现再利用。易燃垃圾平均热值为23.13 MJ/kg,含水率和灰分分别为15.32%和10.21%,依据GB 50634—2010《水泥窑协同处置工业废物设计规范》,可作为水泥窑替代燃料进行再利用。
污泥热泵低温干化技术优势与问题探讨
傅伟良, 张城镇, 张绪坤, 李冀, 朱保利, 辛文才, 陈仕
2021, 39(2): 121-124. doi: 10.13205/j.hjgc.202102019
摘要:
污泥的显著特征是含水率高和黏度大,机械脱水污泥含水率在80%左右。由于其含水率高,体积庞大,为污泥处理处置带来了经济和技术上的困难。降低污泥含水率是无害化、减量化处理的关键和资源化利用的前提。加热干化是污泥深度脱水最有效方法之一,但传统热风对流干燥存在效率低、能耗高及尾气处理难度大等问题。热泵干燥是近年来开发的1种污泥低温干化新技术,具有能耗低、干化过程易于控制及安全性能高的优点。但需考虑进入干燥机的污泥颗粒大小及稳定性,协调污泥颗粒内部与外部传热传质,并处理好干燥过程中的粉尘及腐蚀性气体对热泵换热器的影响。
外加铁对城市污泥厌氧消化产甲烷的作用
经雪, 程洁红, 孔峰, 张春勇, 程庆霖, 黄寿强
2021, 39(2): 125-130. doi: 10.13205/j.hjgc.202102020
摘要:
为提高城市污泥厌氧消化产甲烷效率,除适量添加餐厨垃圾以提高有机质外,还在污泥中加入了机械加工企业产生的废铁屑,中温(39±1) ℃下厌氧消化30 d,同时与加入等量纯铁粉对比,考察废铁屑和纯铁粉的产甲烷效率。结果表明:废铁屑组和纯铁粉组的累积产甲烷量分别达到340.33,336.52 mL/g,分别比不外加任何铁元素的空白组提高了54%、52%;上述两组在厌氧消化第10天产生的挥发性有机酸达到最大,分别为11051,10800 mg/L,比空白组高出16%、12%。消化第1天,废铁屑组和纯铁粉组的H2组分比空白组提高了24%、12%;到第25天时,两组的CH4组分分别比空白组提高了35%、30%。表明废铁屑中多孔的FeOOH导致微生物絮体松散,使得废铁屑厌氧消化的产甲烷效果优于铁粉。
基于半焦的城市污泥调质与机械压滤脱水
戴财胜, 彭颖, 黄陈宇, 邱燕兰
2021, 39(2): 131-135. doi: 10.13205/j.hjgc.202102021
摘要:
采用污泥调质和机械压滤脱水的实验方法,研究了半焦添加量和压榨压力对基于半焦的城市污泥调质与机械压滤脱水泥饼含水率的影响。结果表明:在相同的实验条件下,城市污泥机械压滤脱水泥饼含水率随着半焦添加量的增加、压榨压力的增大而降低,当半焦添加量为4 g/100 mL污泥(含水95%),压榨压力为1.6 MPa时,压滤泥饼的含水率由现有的80%左右降至32.19%;基于半焦的城市污泥调质与机械压滤脱水的半工业试验验证了上述结论的正确性,同时发现压滤泥饼的热值由原污泥的7.82 MJ/kg提高到15.29 MJ/kg,可直接代替煤炭燃烧发电。半焦调质城市污泥+机械压滤脱水能实现城市污泥的高效能源化利用,对节约资源,保护环境有重要意义。
“无废城市”固体废物综合处理产业园建设水平评价指标体系
赵曦, 吴姗姗, 陆克定
2021, 39(2): 136-140,15. doi: 10.13205/j.hjgc.202102022
摘要:
综合采用德尔菲法(Delphi)、层次分析法(AHP)和五分制综合评分法建立了1套适用于评价"无废城市"固体废物综合处理产业园建设水平的指标体系。从选址、功能、工艺、污染控制、管理等的角度,制定了25个评价指标,并将其归纳为选址与园内布局、处理处置功能与容量、工艺路线、污染控制技术、环境管理机制和邻利共融措施6个准则层指标群,通过计算权重和对评价指标的赋分,实现对固体废物综合处理产业园建设水平的量化评价。通过对华南某市现有案例的应用案例分析,4座固体废物综合处理产业园的建设水平分值分别为3.36、2.12、2.10、1.82,分别处于良好、中等、中等和一般的水平。
土壤修复
不同方式处置的疏浚沉积物重金属生态风险评价对比
马涛, 宋江敏, 刘群群, 盛彦清
2021, 39(2): 141-146,152. doi: 10.13205/j.hjgc.202102023
摘要:
以山东沂河沉积物处置示范工程为例,分别对经土工管袋填埋和减量化隔离处置3年后的沉积物生态风险进行跟踪评价,以探究不同处置方式对沉积物重金属安全性的影响。对2种处置方式下沉积物中Cr、As、Zn、Cu、Cd、Pb和Hg的总量及赋存形态进行分析,并采用浸出毒性法、风险评价编码法(RAC)和潜在生态风险指数法(PERI)进行生态风险和环境安全性评估。结果表明:2种沉积物处置场地内沉积物As、Cd和Hg总量超过GB 15618—2018《土壤环境质量 农用地土壤 污染风险管控标准(试行)》的风险筛选值;2种场地内沉积物中Zn和Hg的形态分布存在较大差异;浸出毒性实验表明,土工管袋填埋处置Cr、As和Cu浸出毒性高于减量化隔离处置,而Zn则相反。综合浸出毒性法、RAC和PERI的结果,经土工管袋填埋处置后沉积物重金属的生态风险相对较高。在选择何种方式对疏浚沉积物进行异位处理时,应综合权衡各个方面因素,以确保环境效益和经济效益的最大化。
基于蒙特卡罗模拟的农用地土壤健康风险评价
方晴, 冼萍, 蒙政成
2021, 39(2): 147-152. doi: 10.13205/j.hjgc.202102024
摘要:
为科学合理地评价农用地土壤健康风险,基于USEPA的环境风险评价体系,针对我国农用地土壤污染特征,建立农用地土壤健康风险评价模型,并引入蒙特卡罗模拟降低风险评价结果的不确定性。区域农用地土壤重金属的健康风险评价结果表明,该农用地造成的总致癌风险CR服从对数正态分布,为(2.898±2.425)×10-4,总危害指数HQ服从对数正态分布,为15.775±13.797;确定土壤的优先控制污染物为As,优先控制暴露途径为经口摄入。该模型适用于农用地多项污染物对人体的健康风险评价,并能得到优先控制因子和优先控制暴露途径等关键信息。
污染场地修复技术方案筛选中环境指标建立初探:以某废弃焦化厂为例
孟祥帅, 陈鸿汉, 何亚平, 郑从奇, 岳希
2021, 39(2): 153-159. doi: 10.13205/j.hjgc.202102025
摘要:
我国污染场地的环境管理框架尚不健全,修复技术研发及筛选过程中对修复产生的"二次污染"认识往往不足。基于绿色可持续原则,从污染物排放、环境敏感程度、环境风险、土壤及生态环境、法律法规及标准、社会可接受程度等方面探讨环境指标的构建,并以北京某废弃焦化厂土壤修复方案筛选为例,进行了2项方案的环境比选。结果表明:原位热脱附温室气体及大气有组织排放分别为异位热脱附的6.0,1.49倍,但前者造成的环境风险、敏感程度及社会接受程度等指标明显优于后者,为优先推荐方案。如何实现污染物减排以及环境风险的控制是两方案分别需要解决的主要环境问题。本次建立的环境指标体系可用于决策及技术筛选,也可通过识别的关键环境因素进行技术方案优化。
亚铁活化次氯酸钠降解土壤中阿特拉津
黄凤莲, 邹璇, 陈灿, 钟振宇, 李小明, 万勇, 刘婉蓉
2021, 39(2): 160-165,172. doi: 10.13205/j.hjgc.202102026
摘要:
通过考察NaClO添加量、n(Fe2+):n(NaClO)、反应时间、土壤pH、腐植酸与无机阴离子对阿特拉津降解效率的影响,对比Fe2+/NaClO氧化处理后土壤微生物群落的变化情况,探究了FeSO4活化NaClO对土壤中阿特拉津的降解性能。结果表明:当NaClO添加量为10 mmol,n(Fe2+):n(NaClO)为1:1时,阿特拉津降解效率最佳,为82%;其降解符合一级反应动力学模型;Fe2+/NaClO体系比单独的NaClO可产生更多的·OH参与阿特拉津降解;降解过程受土壤pH(3~9)影响较小;腐植酸和无机阴离子(Cl-、HCO3-)对阿特拉津降解有消极影响。经过Fe2+/NaClO处理后土壤微生物门类丰度发生明显变化,如Proteobacteria门丰度由25.46%变化为72.73%。
农田土壤重金属垂直分布迁移特征及生态风险评价
窦韦强, 安毅, 秦莉, 林大松, 董明明
2021, 39(2): 166-172. doi: 10.13205/j.hjgc.202102027
摘要:
为探讨农田土壤环境中重金属的垂直分布迁移特征及潜在生态风险,以我国湖南省湘潭县某镇为研究对象,系统分析了8种常见毒性重金属(Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、As、Hg、Ni)在农田土壤剖面中的含量及垂直分布迁移特征,并通过Hakanson潜在生态风险指数法对其进行评价。结果表明:研究区域土壤Cd、Cr、Cu、Zn、Pb、As、Hg和Ni均有一定积累,但仅有表层土壤Cd含量均值为0.59 mg/kg,超过了土壤污染风险筛选值(0.3 mg/kg,pH<5.5),说明该区域农田土壤表层受Cd污染;分析农田土壤剖面重金属的垂直分布迁移特征得到,除Cr和Ni外,Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb 6种重金属主要富集在表层;重金属的潜在生态风险单项系数评价中,Cd在表层和中层土壤中表现为强生态危害,底层表现为中等生态危害,而Cr、Ni、Cu、Zn、As、Hg和Pb在表层、中层和底层土壤中均表现为轻微生态危害,表明Cd是该区域不同土层中的主要生态风险因子;综合潜在生态风险指数评价表明,研究区域表层土壤为中等生态危害,中层和底层土为轻微生态危害。综上,该区农田土壤表层重金属生态风险较高,主要由Cd污染引起,应当采取农艺调控或替代种植等安全利用措施进行风险管控,以保障农产品质量安全。