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2024年 第42卷 第7期
2024, 42(7): 1-14.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407001
摘要:
近年来,抗生素的广泛使用导致环境中抗生素污染和耐药性问题愈发突出,对生态环境安全构成严重威胁。在抗生素降解的过程中,传统的单一化学或者生物处理工艺具有高能耗、低效率的缺点,而光催化耦合微生物技术(ICPB)可实现抗生素的高效降解和矿化,受到广泛关注。通过总结ICPB反应器降解抗生素的效能及影响因素,对其中抗生素的降解过程及微生物群落的演替特征进行综述,并深入分析抗性基因(ARGs)的赋存特征和演变机制。结果表明:目前ICPB反应器已被证明在降解抗生素方面有着优异的性能,反应器中微生物群落结构和细胞生理代谢功能发生了适应性调整,从而导致了ARGs的消长。建议持续加强ICPB反应器中ARGs消长机制和调控技术的研究,为研发高效去除抗生素协同ARGs削减工艺提供理论支撑和技术支持。
近年来,抗生素的广泛使用导致环境中抗生素污染和耐药性问题愈发突出,对生态环境安全构成严重威胁。在抗生素降解的过程中,传统的单一化学或者生物处理工艺具有高能耗、低效率的缺点,而光催化耦合微生物技术(ICPB)可实现抗生素的高效降解和矿化,受到广泛关注。通过总结ICPB反应器降解抗生素的效能及影响因素,对其中抗生素的降解过程及微生物群落的演替特征进行综述,并深入分析抗性基因(ARGs)的赋存特征和演变机制。结果表明:目前ICPB反应器已被证明在降解抗生素方面有着优异的性能,反应器中微生物群落结构和细胞生理代谢功能发生了适应性调整,从而导致了ARGs的消长。建议持续加强ICPB反应器中ARGs消长机制和调控技术的研究,为研发高效去除抗生素协同ARGs削减工艺提供理论支撑和技术支持。
2024, 42(7): 15-24.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407002
摘要:
新污染物(ECs)是具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征的一类环境污染物,对生态环境或人体健康存在较大风险,并在我国城镇污水处理厂各工艺单元广泛检出。综述了我国城镇污水处理厂典型ECs特性,以及各工艺对ECs中药品及个人护理用品(PPCPs)和内分泌干扰物(EDCs)的去除效能。发现相比于国外污水排放和再生水ECs管控标准,我国的同类标准多集中在农药的管控上,缺少对PPCPs和EDCs的限制。PPCPs和EDCs 2类有机ECs在国内外污水厂中检出较多,污水厂一级处理工艺对PPCPs和EDCs的去除效率有限,生物处理能够较有效去除上述2类污染物,但还需深度处理工艺来实现完全去除。在此基础上提出了污水处理厂针对不同类别新污染物的去除工艺,并展望了未来污水厂去除ECs的工艺发展方向。
新污染物(ECs)是具有生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征的一类环境污染物,对生态环境或人体健康存在较大风险,并在我国城镇污水处理厂各工艺单元广泛检出。综述了我国城镇污水处理厂典型ECs特性,以及各工艺对ECs中药品及个人护理用品(PPCPs)和内分泌干扰物(EDCs)的去除效能。发现相比于国外污水排放和再生水ECs管控标准,我国的同类标准多集中在农药的管控上,缺少对PPCPs和EDCs的限制。PPCPs和EDCs 2类有机ECs在国内外污水厂中检出较多,污水厂一级处理工艺对PPCPs和EDCs的去除效率有限,生物处理能够较有效去除上述2类污染物,但还需深度处理工艺来实现完全去除。在此基础上提出了污水处理厂针对不同类别新污染物的去除工艺,并展望了未来污水厂去除ECs的工艺发展方向。
2024, 42(7): 25-37.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407003
摘要:
市政再生水是城市河道补水的重要水源,对增强水体自净能力,提高水环境质量具有重要意义。但再生水中高频检出的新兴微量污染物(EMPs),对其受纳河道的生态安全构成了威胁。回顾了我国再生水发展历程,介绍了再生水回用标准和政策的演变及回用水质要求。以EMPs为核心,重点分析了再生水中药物和个人护理品类(PPCPs)、内分泌干扰物类(EDCs)、全氟化合物(PFCs)等典型EMPs的赋存特性和来源,提出EMPs在河道补水过程中主要通过动力运输、吸附与解吸、物理-化学迁移降解和生物降解4种途径实现迁移转化。通过分析EMPs对河道水体的生态风险,为再生水EMPs生态风险评估和安全回用提供控制思路和理论参考。未来在再生水河道回用中应重视EMPs在实际水体中的降解行为,并注重其监测管理。
市政再生水是城市河道补水的重要水源,对增强水体自净能力,提高水环境质量具有重要意义。但再生水中高频检出的新兴微量污染物(EMPs),对其受纳河道的生态安全构成了威胁。回顾了我国再生水发展历程,介绍了再生水回用标准和政策的演变及回用水质要求。以EMPs为核心,重点分析了再生水中药物和个人护理品类(PPCPs)、内分泌干扰物类(EDCs)、全氟化合物(PFCs)等典型EMPs的赋存特性和来源,提出EMPs在河道补水过程中主要通过动力运输、吸附与解吸、物理-化学迁移降解和生物降解4种途径实现迁移转化。通过分析EMPs对河道水体的生态风险,为再生水EMPs生态风险评估和安全回用提供控制思路和理论参考。未来在再生水河道回用中应重视EMPs在实际水体中的降解行为,并注重其监测管理。
2024, 42(7): 38-48.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407004
摘要:
消毒副产物(DBPs)是饮用水消毒过程中的反应产物,严重威胁人体健康,因此建立相关模型、预测其浓度、实现精准控制显得尤为重要。综述了DBPs预测经验模型的研究进展,简要回顾了当前常见的消毒手段、DBPs种类以及对应的相关规范标准,并分别探讨了基于回归和基于机器学习的DBPs模型原理,对采取这2种方式构建的模型预测效果进行总结和评价。其中,重点分析了3种DBPs预测模型的机器学习算法原理,即随机森林算法、支持向量机和人工神经网络。提出了当前DBPs预测模型存在的问题,并展望了其未来发展方向,旨在推动构建精准度更高、适用性更强的DBPs预测模型。
消毒副产物(DBPs)是饮用水消毒过程中的反应产物,严重威胁人体健康,因此建立相关模型、预测其浓度、实现精准控制显得尤为重要。综述了DBPs预测经验模型的研究进展,简要回顾了当前常见的消毒手段、DBPs种类以及对应的相关规范标准,并分别探讨了基于回归和基于机器学习的DBPs模型原理,对采取这2种方式构建的模型预测效果进行总结和评价。其中,重点分析了3种DBPs预测模型的机器学习算法原理,即随机森林算法、支持向量机和人工神经网络。提出了当前DBPs预测模型存在的问题,并展望了其未来发展方向,旨在推动构建精准度更高、适用性更强的DBPs预测模型。
2024, 42(7): 49-59.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407005
摘要:
厌氧消化是实现污泥等废弃物资源化利用和无害化处理的有效手段。近年来,抗生素被广泛滥用,并不可避免地对污泥厌氧消化体系产生潜在影响。综合探讨了不同抗生素在不同环境条件下(温度、浓度、底物、暴露方式、复合存在等)对污泥厌氧消化效能的影响。结果表明,不同抗生素对污泥厌氧消化的影响可归结为抑制、促进和无影响等,其中抑制作用更为普遍。进一步分析发现,抗生素主要通过破坏功能菌群结构、改变代谢途径(如酶活性、胞外聚合物分泌)、影响群体感应机制等方式影响系统效能。然而,通过采用物理处理(如水热、超声等)、化学处理(如高级氧化技术、臭氧、电化学等)、生物处理(如外源添加生物酶、外源添加材料加速电子传递等)、联合处理(碱热、超声/臭氧等)等预处理手段可有效削减系统中抗生素的不利影响,提升厌氧消化效能。最后,从预处理手段的优化、抗生素迁移对生态系统潜在影响等角度进行了展望,可为提升厌氧消化效能提供参考。
厌氧消化是实现污泥等废弃物资源化利用和无害化处理的有效手段。近年来,抗生素被广泛滥用,并不可避免地对污泥厌氧消化体系产生潜在影响。综合探讨了不同抗生素在不同环境条件下(温度、浓度、底物、暴露方式、复合存在等)对污泥厌氧消化效能的影响。结果表明,不同抗生素对污泥厌氧消化的影响可归结为抑制、促进和无影响等,其中抑制作用更为普遍。进一步分析发现,抗生素主要通过破坏功能菌群结构、改变代谢途径(如酶活性、胞外聚合物分泌)、影响群体感应机制等方式影响系统效能。然而,通过采用物理处理(如水热、超声等)、化学处理(如高级氧化技术、臭氧、电化学等)、生物处理(如外源添加生物酶、外源添加材料加速电子传递等)、联合处理(碱热、超声/臭氧等)等预处理手段可有效削减系统中抗生素的不利影响,提升厌氧消化效能。最后,从预处理手段的优化、抗生素迁移对生态系统潜在影响等角度进行了展望,可为提升厌氧消化效能提供参考。
2024, 42(7): 60-69.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407006
摘要:
为深入了解水环境中邻苯二甲酸酯(PAEs)污染研究的发展现状,从Web of Science(WoS)核心合集中检索2000—2024年间所有相关研究文献,采用CiteSpace 6.2.R6(Advanced版本)软件进行可视化分析,对水环境中PAEs污染研究领域的国内外学者总发文量变化、主要发文机构和期刊、高共被引文献进行了分析和汇总,揭示了该领域知识基础特征以及研究热点和趋势。结果表明:该领域发文量呈上升趋势,2013年后发文量增长迅速。从研究实力上看,我国发表的论文数量最多(238篇,占总发文量的49.1%),具有明显优势,以中国科学院、南京大学为主的研究机构在该领域发文量最高。关键词分布中"PAEs"是最大的节点,"ecological risk assessment""sediment"和"exposure"等高频词逐渐出现,突现强度最高的关键词为"degradation"。该领域的研究内容主要包括:区域范围内PAEs污染状况调查、PAEs的来源、降解机制以及生态风险评估。随着研究的深入,气候因素对PAEs空间分布的影响、PAEs与其他污染物在多介质的混合污染、迁移转化等环境归趋机理的揭示受到更多关注。
为深入了解水环境中邻苯二甲酸酯(PAEs)污染研究的发展现状,从Web of Science(WoS)核心合集中检索2000—2024年间所有相关研究文献,采用CiteSpace 6.2.R6(Advanced版本)软件进行可视化分析,对水环境中PAEs污染研究领域的国内外学者总发文量变化、主要发文机构和期刊、高共被引文献进行了分析和汇总,揭示了该领域知识基础特征以及研究热点和趋势。结果表明:该领域发文量呈上升趋势,2013年后发文量增长迅速。从研究实力上看,我国发表的论文数量最多(238篇,占总发文量的49.1%),具有明显优势,以中国科学院、南京大学为主的研究机构在该领域发文量最高。关键词分布中"PAEs"是最大的节点,"ecological risk assessment""sediment"和"exposure"等高频词逐渐出现,突现强度最高的关键词为"degradation"。该领域的研究内容主要包括:区域范围内PAEs污染状况调查、PAEs的来源、降解机制以及生态风险评估。随着研究的深入,气候因素对PAEs空间分布的影响、PAEs与其他污染物在多介质的混合污染、迁移转化等环境归趋机理的揭示受到更多关注。
2024, 42(7): 70-80.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407007
摘要:
六溴环十二烷(hexabromocyclododecanes, HBCD)是一种溴含量很高的脂环族添加型阻燃剂,曾被广泛应用于生产聚苯乙烯类保温材料、纺织品和电气及电子设备等。由于HBCD与产品没有化学结合,在生产、使用和处置过程中会不可避免地从产品中释放出来,HBCD已被证明对生物的肝脏、甲状腺和神经等产生毒性作用,在生物体内积累会对人体造成严重危害。近年来,在日常用品、大气、水、土壤和各种生物体内甚至母乳中都检测到了HBCD的存在,对人类和环境具有潜在的长期危害。食品、空气和灰尘是人体摄入HBCD的主要途径,无论何处接触途径,学步儿童的接触率均高于成年人,且HBCD的职业暴露对职业人员的健康影响更为严重。综述了HBCD在环境介质和生物体内的分布及测定方法,总结了其对生物体的毒性作用,并探讨了HBCD的人体暴露途径及风险评估,提出关于HBCD的未来研究应更多地关注职业人群的暴露途径与风险,探索HBCD对人体作用的潜在机制。
六溴环十二烷(hexabromocyclododecanes, HBCD)是一种溴含量很高的脂环族添加型阻燃剂,曾被广泛应用于生产聚苯乙烯类保温材料、纺织品和电气及电子设备等。由于HBCD与产品没有化学结合,在生产、使用和处置过程中会不可避免地从产品中释放出来,HBCD已被证明对生物的肝脏、甲状腺和神经等产生毒性作用,在生物体内积累会对人体造成严重危害。近年来,在日常用品、大气、水、土壤和各种生物体内甚至母乳中都检测到了HBCD的存在,对人类和环境具有潜在的长期危害。食品、空气和灰尘是人体摄入HBCD的主要途径,无论何处接触途径,学步儿童的接触率均高于成年人,且HBCD的职业暴露对职业人员的健康影响更为严重。综述了HBCD在环境介质和生物体内的分布及测定方法,总结了其对生物体的毒性作用,并探讨了HBCD的人体暴露途径及风险评估,提出关于HBCD的未来研究应更多地关注职业人群的暴露途径与风险,探索HBCD对人体作用的潜在机制。
2024, 42(7): 81-87.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407008
摘要:
综合Delphi法、层次分析法和五分制评分法建立了一套适用于从环境样品新污染物非靶向识别结果中优选需要开展定量检测因子的指标体系。研究制定了15个评价指标,并归为非靶向筛查结果、区域化学物质使用情况、环境关注度、生态环境风险和定量检测可行性等5个准则层指标群,通过权重计算和评价指标赋分,实现对环境样品新污染物非靶向识别结果中种类繁多的新污染物的量化优选,提高了环境新污染物研究的效率。通过对华南某地区一批环境样品非靶向筛查案例的应用,优选结果显示排名靠前的30种新污染物包括11种药物和个人护理品(含6种抗生素)、8种内分泌干扰物(含邻苯二甲酸酯类、双酚类、壬基酚类和异佛尔酮)、7种农药和4种全氟和多氟烷基化合物。
综合Delphi法、层次分析法和五分制评分法建立了一套适用于从环境样品新污染物非靶向识别结果中优选需要开展定量检测因子的指标体系。研究制定了15个评价指标,并归为非靶向筛查结果、区域化学物质使用情况、环境关注度、生态环境风险和定量检测可行性等5个准则层指标群,通过权重计算和评价指标赋分,实现对环境样品新污染物非靶向识别结果中种类繁多的新污染物的量化优选,提高了环境新污染物研究的效率。通过对华南某地区一批环境样品非靶向筛查案例的应用,优选结果显示排名靠前的30种新污染物包括11种药物和个人护理品(含6种抗生素)、8种内分泌干扰物(含邻苯二甲酸酯类、双酚类、壬基酚类和异佛尔酮)、7种农药和4种全氟和多氟烷基化合物。
2024, 42(7): 88-97.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407009
摘要:
室温条件下,对比了3种典型微塑料:聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoate,PHA)、聚乳酸酯(Polylactic acid,PLA)和聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)在好氧和厌氧环境中被微生物降解的效能。扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描热分析仪(DSC)、傅里叶红外光谱(FTIR)、平均质量及微生物作用占比实验分析结果表明:PHA在好氧和厌氧环境中的微生物降解速率相似,均约为25.72 mg C/d,降解后的PHA表面均会出现明显的沟壑和裂痕,且酯基等官能团的丰度、结晶度和平均质量均降低;PLA虽为可生物降解微塑料但结晶度高,同自身结构稳定的难降解微塑料PVC,均未能被降解。PHA降解产物的变化特征和碳平衡核算结果表明,PHA中的碳主要转化为CH3COOH、CH4和生物质中的碳,但在好氧和厌氧环境中产物占比差异明显,分别为5.23% vs. 0.27%、4.28% vs. 12.24%、87.05% vs. 82.50%,这可能与好氧和厌氧环境中参与PHA降解的微生物丰度和关键酶活性不同有关。系统评估了3种典型微塑料在好氧和厌氧环境中降解速率和降解产物的差异,可为全面评价微塑料的环境风险提供重要理论指导。
室温条件下,对比了3种典型微塑料:聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoate,PHA)、聚乳酸酯(Polylactic acid,PLA)和聚氯乙烯(Polyvinyl chloride,PVC)在好氧和厌氧环境中被微生物降解的效能。扫描电子显微镜(SEM)、差示扫描热分析仪(DSC)、傅里叶红外光谱(FTIR)、平均质量及微生物作用占比实验分析结果表明:PHA在好氧和厌氧环境中的微生物降解速率相似,均约为25.72 mg C/d,降解后的PHA表面均会出现明显的沟壑和裂痕,且酯基等官能团的丰度、结晶度和平均质量均降低;PLA虽为可生物降解微塑料但结晶度高,同自身结构稳定的难降解微塑料PVC,均未能被降解。PHA降解产物的变化特征和碳平衡核算结果表明,PHA中的碳主要转化为CH3COOH、CH4和生物质中的碳,但在好氧和厌氧环境中产物占比差异明显,分别为5.23% vs. 0.27%、4.28% vs. 12.24%、87.05% vs. 82.50%,这可能与好氧和厌氧环境中参与PHA降解的微生物丰度和关键酶活性不同有关。系统评估了3种典型微塑料在好氧和厌氧环境中降解速率和降解产物的差异,可为全面评价微塑料的环境风险提供重要理论指导。
2024, 42(7): 98-105.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407010
摘要:
为研究土壤胶体在不同水化学条件下对纳米塑料迁移性的影响,选取直径100 nm的聚苯乙烯纳米塑料,通过虹吸法提取土壤胶体,采用穿透试验,通过zeta电位和DLVO势能壁垒曲线揭示了纳米塑料在饱和多孔介质中迁移的相关机理。结果表明:纳米塑料的迁移能力随着溶液pH值增加而增大,随着IS增大而减小。pH和IS的变化改变了纳米塑料和玻璃珠的表面电荷,从而影响了颗粒间的相互作用能。pH值从4.0增大到9.0时(10 mmol/L NaCl,膨润土胶体),DLVO峰值壁垒从45.11 kT增大到61.89 kT,纳米塑料和玻璃珠的zeta电位显著降低,纳米塑料的可移动性增强,累计出流量从42.80%增加到62.21%。膨润土胶体和伊利石胶体均加快了纳米塑料在饱和多孔介质中的迁移,膨润土胶体对纳米塑料可移动性的影响更显著。研究结果可为纳米塑料在地下水土环境中的迁移提供有价值的见解,对于塑料污染防治具有重要意义。
为研究土壤胶体在不同水化学条件下对纳米塑料迁移性的影响,选取直径100 nm的聚苯乙烯纳米塑料,通过虹吸法提取土壤胶体,采用穿透试验,通过zeta电位和DLVO势能壁垒曲线揭示了纳米塑料在饱和多孔介质中迁移的相关机理。结果表明:纳米塑料的迁移能力随着溶液pH值增加而增大,随着IS增大而减小。pH和IS的变化改变了纳米塑料和玻璃珠的表面电荷,从而影响了颗粒间的相互作用能。pH值从4.0增大到9.0时(10 mmol/L NaCl,膨润土胶体),DLVO峰值壁垒从45.11 kT增大到61.89 kT,纳米塑料和玻璃珠的zeta电位显著降低,纳米塑料的可移动性增强,累计出流量从42.80%增加到62.21%。膨润土胶体和伊利石胶体均加快了纳米塑料在饱和多孔介质中的迁移,膨润土胶体对纳米塑料可移动性的影响更显著。研究结果可为纳米塑料在地下水土环境中的迁移提供有价值的见解,对于塑料污染防治具有重要意义。
2024, 42(7): 106-112.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407011
摘要:
为明确雨水径流中微塑料的赋存情况,选取高校生活区、公路和生活小区为采样点,对实际雨水径流进行样品采集,采用密度分离法对雨水样品进行预处理,使用安捷伦LDIR-8700激光红外成像光谱仪对水样中微塑料的丰度、类型及粒径进行检测与分析。在所有样品中均检测到微塑料的存在,微塑料的丰度与降雨事件前干旱天数有关,随着干旱天数的增加,微塑料的丰度也随之增加。微塑料的类型与采样点的社会生活功能有关。将微塑料粒径分为0~30,30~50,50~100,100~200 μm和>200 μm 5个区间,3个采样点检测出微塑料的粒径均以0~50 μm为主,表明大粒径塑料会受自然外力的影响不断破碎形成小粒径微塑料。研究结果可为雨水中微塑料的检测方法以及水环境中微塑料的来源提供数据支持。
为明确雨水径流中微塑料的赋存情况,选取高校生活区、公路和生活小区为采样点,对实际雨水径流进行样品采集,采用密度分离法对雨水样品进行预处理,使用安捷伦LDIR-8700激光红外成像光谱仪对水样中微塑料的丰度、类型及粒径进行检测与分析。在所有样品中均检测到微塑料的存在,微塑料的丰度与降雨事件前干旱天数有关,随着干旱天数的增加,微塑料的丰度也随之增加。微塑料的类型与采样点的社会生活功能有关。将微塑料粒径分为0~30,30~50,50~100,100~200 μm和>200 μm 5个区间,3个采样点检测出微塑料的粒径均以0~50 μm为主,表明大粒径塑料会受自然外力的影响不断破碎形成小粒径微塑料。研究结果可为雨水中微塑料的检测方法以及水环境中微塑料的来源提供数据支持。
2024, 42(7): 113-119.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407012
摘要:
目前,滇池仍然存在有机污染压力,全面解析湖体化学需氧量(COD)特征和有机污染物来源,将有助于滇池的精准治理与污染防控。通过三维荧光光谱法分析滇池湖体有机物特征,并通过质量衡算分析2020年全年有机污染输入输出量。结果表明,滇池外海东部和西部的COD浓度较高,湖体有机质呈现自源性特征。全年有机污染输入总量约43648 t。其中,城市面源和微藻分泌的有机污染输入量分别占输入总量的34.6%和31.4%,是最主要输入源。输入总量的18.9%会积累在湖体中。为缓解滇池有机污染,需要加强城市面源控制、微藻捕捞和底泥疏浚等方面的措施。该结果将为滇池有机污染治理提供理论支持。
目前,滇池仍然存在有机污染压力,全面解析湖体化学需氧量(COD)特征和有机污染物来源,将有助于滇池的精准治理与污染防控。通过三维荧光光谱法分析滇池湖体有机物特征,并通过质量衡算分析2020年全年有机污染输入输出量。结果表明,滇池外海东部和西部的COD浓度较高,湖体有机质呈现自源性特征。全年有机污染输入总量约43648 t。其中,城市面源和微藻分泌的有机污染输入量分别占输入总量的34.6%和31.4%,是最主要输入源。输入总量的18.9%会积累在湖体中。为缓解滇池有机污染,需要加强城市面源控制、微藻捕捞和底泥疏浚等方面的措施。该结果将为滇池有机污染治理提供理论支持。
2024, 42(7): 120-128.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407013
摘要:
为提高建筑垃圾再生骨料对实际微污染水的净化能力,采用再生砖骨料(RBA)和再生混凝土骨料(RCA)混合物作为基质构建垂直流人工湿地系统,设置2种配比:CW1(80% RBA+20% RCA)和CW2(50% RBA+50% RCA),并设置以天然骨料(沸石、火山岩、石灰石)为基质的对照组。结果表明:稳定运行期内,CW1和CW2对TP去除率分别为57.5%和42.7%,相比对照组分别提高38.9%和24.1%;提高再生混凝土骨料比例的CW2对NH3-N、TN、COD的去除效果与天然骨料系统接近,去除率分别为70.2%、16.9%和63.5%,达到了以废治污的效果。内梅罗污染指数计算进一步证明,提高再生混凝土骨料的比例有利于提升再生骨料系统的综合控污效能,优于传统天然骨料系统。环境风险评价表明,再生骨料系统在稳定运行阶段出水各污染物的环境风险等级均为理想级,对受纳水体影响较小。经济性分析表明,CW2系统的成本最低,效益显著。采用50%再生砖骨料与50%再生混凝土骨料混合基质的垂直流人工湿地系统成功在温榆河湿地公园进行了示范应用,当进水水质超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质标准限值时,各出水点出水NH3-N、TP、COD均达到 Ⅲ 类水质标准。
为提高建筑垃圾再生骨料对实际微污染水的净化能力,采用再生砖骨料(RBA)和再生混凝土骨料(RCA)混合物作为基质构建垂直流人工湿地系统,设置2种配比:CW1(80% RBA+20% RCA)和CW2(50% RBA+50% RCA),并设置以天然骨料(沸石、火山岩、石灰石)为基质的对照组。结果表明:稳定运行期内,CW1和CW2对TP去除率分别为57.5%和42.7%,相比对照组分别提高38.9%和24.1%;提高再生混凝土骨料比例的CW2对NH3-N、TN、COD的去除效果与天然骨料系统接近,去除率分别为70.2%、16.9%和63.5%,达到了以废治污的效果。内梅罗污染指数计算进一步证明,提高再生混凝土骨料的比例有利于提升再生骨料系统的综合控污效能,优于传统天然骨料系统。环境风险评价表明,再生骨料系统在稳定运行阶段出水各污染物的环境风险等级均为理想级,对受纳水体影响较小。经济性分析表明,CW2系统的成本最低,效益显著。采用50%再生砖骨料与50%再生混凝土骨料混合基质的垂直流人工湿地系统成功在温榆河湿地公园进行了示范应用,当进水水质超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质标准限值时,各出水点出水NH3-N、TP、COD均达到 Ⅲ 类水质标准。
2024, 42(7): 129-134.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407014
摘要:
为确定垂直屏障对污染地下水水动力控制的影响,进而指导水动力阻截技术方案的设计和施工,建立了水动力阻截技术试验装置,在不同工况下进行了试验,结合GMS的模拟结果,发现上游开放式垂直屏障的存在可以在下游污染源附近形成大范围的污染物捕获区,从而延缓污染物的扩散,并使下游监测点的污染物峰值浓度下降。上游开放式垂直屏障的弧长越长,阻截效果越好。上游抽水方案的阻截效果与抽水流量有直接关系:抽水流量越大,在中游形成的捕获区范围越大,污染物扩散越慢,峰值浓度越小。而垂直屏障与上游抽水井的结合可以有效降低控制污染物扩散所必需的抽水流量,从而大大降低上游抽水方案的实施成本。
为确定垂直屏障对污染地下水水动力控制的影响,进而指导水动力阻截技术方案的设计和施工,建立了水动力阻截技术试验装置,在不同工况下进行了试验,结合GMS的模拟结果,发现上游开放式垂直屏障的存在可以在下游污染源附近形成大范围的污染物捕获区,从而延缓污染物的扩散,并使下游监测点的污染物峰值浓度下降。上游开放式垂直屏障的弧长越长,阻截效果越好。上游抽水方案的阻截效果与抽水流量有直接关系:抽水流量越大,在中游形成的捕获区范围越大,污染物扩散越慢,峰值浓度越小。而垂直屏障与上游抽水井的结合可以有效降低控制污染物扩散所必需的抽水流量,从而大大降低上游抽水方案的实施成本。
2024, 42(7): 135-143.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407015
摘要:
为实现好氧颗粒污泥(AGS)系统高效的脱氮效果,在AGS系统前端设置厌氧段形成"厌氧/好氧" (A/O)运行模式来强化AGS系统的脱氮效果;同时研究整个试验过程中AGS的污泥特性和微生物群落结构的变化。结果表明:AGS以丝状菌作为骨架,活性污泥在水力剪切力的作用下不断地黏附在骨架上,进而形成AGS;其过程中胞外聚合物(EPS)组分中蛋白质含量显著增加,污泥表面Zeta电位值降低,提高了污泥间的凝聚性能,保证了AGS的形成和稳定性运行。污泥颗粒化阶段,unclassified_f__Sphingomonadaceae、unclassified_o__Saccharimonadales等具有疏水性且分泌EPS功能菌属的相对丰度上升,促进了污泥颗粒化。A/O运行模式的介入提高了AGS系统中与脱氮相关菌属的相对丰度,强化了AGS系统的脱氮性能;第110天低温环境的介入下,AGS系统依然保持稳定运行,最终TN去除率上升至78.2%,其主要归功于Zoogloea(由4.6%升至8.2%)、Thauera(由2.0%升至2.3%)、Rhodobacter(由2.3%升至2.7%)、norank_f__Actinomycetaceae(由1.8%升至3.7%)、Pseudoxanthomonas(由2.2%升至4.5%)等菌属的相对丰度上升。
为实现好氧颗粒污泥(AGS)系统高效的脱氮效果,在AGS系统前端设置厌氧段形成"厌氧/好氧" (A/O)运行模式来强化AGS系统的脱氮效果;同时研究整个试验过程中AGS的污泥特性和微生物群落结构的变化。结果表明:AGS以丝状菌作为骨架,活性污泥在水力剪切力的作用下不断地黏附在骨架上,进而形成AGS;其过程中胞外聚合物(EPS)组分中蛋白质含量显著增加,污泥表面Zeta电位值降低,提高了污泥间的凝聚性能,保证了AGS的形成和稳定性运行。污泥颗粒化阶段,unclassified_f__Sphingomonadaceae、unclassified_o__Saccharimonadales等具有疏水性且分泌EPS功能菌属的相对丰度上升,促进了污泥颗粒化。A/O运行模式的介入提高了AGS系统中与脱氮相关菌属的相对丰度,强化了AGS系统的脱氮性能;第110天低温环境的介入下,AGS系统依然保持稳定运行,最终TN去除率上升至78.2%,其主要归功于Zoogloea(由4.6%升至8.2%)、Thauera(由2.0%升至2.3%)、Rhodobacter(由2.3%升至2.7%)、norank_f__Actinomycetaceae(由1.8%升至3.7%)、Pseudoxanthomonas(由2.2%升至4.5%)等菌属的相对丰度上升。
2024, 42(7): 144-152.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407016
摘要:
沱江流域成都段人口密集,河流污染问题突出。近年来,沱江流域污染问题受到广泛关注,污染状况已得到明显改善。在2022—2023年3次现场调查的基础上,采用内梅罗综合污染指数法评价了沱江流域成都段上覆水及沉积物的污染状况,并探究二者的相关性,以期为沱江流域成都段以及长江水生态环境保护治理提供依据。结果表明:水体最主要的超标因子为TN和COD,内梅罗综合污染评价发现水体处于中重度污染水平;沉积物主要污染物为TN、TP、Cr,内梅罗综合污染评价表明沉积物处于轻中度污染水平;水体与沉积物多项指标呈较强相关性,其中水体总磷与沉积物无机磷呈显著正相关,相关系数为0.506。沉积物污染物对水体有极大影响,因此控制河流外源污染的同时,也应加大对河流内源污染的治理。
沱江流域成都段人口密集,河流污染问题突出。近年来,沱江流域污染问题受到广泛关注,污染状况已得到明显改善。在2022—2023年3次现场调查的基础上,采用内梅罗综合污染指数法评价了沱江流域成都段上覆水及沉积物的污染状况,并探究二者的相关性,以期为沱江流域成都段以及长江水生态环境保护治理提供依据。结果表明:水体最主要的超标因子为TN和COD,内梅罗综合污染评价发现水体处于中重度污染水平;沉积物主要污染物为TN、TP、Cr,内梅罗综合污染评价表明沉积物处于轻中度污染水平;水体与沉积物多项指标呈较强相关性,其中水体总磷与沉积物无机磷呈显著正相关,相关系数为0.506。沉积物污染物对水体有极大影响,因此控制河流外源污染的同时,也应加大对河流内源污染的治理。
2024, 42(7): 153-161.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407017
摘要:
晋城市是我国重要的煤化工基地, 近年来PM2.5污染问题突出。采集了2018—2019年秋冬季晋城市3个监测站点的PM2.5样品, 分析了不同天气条件下的组分浓度(离子、元素和碳质)以及二次转化特征, 利用后向轨迹探究了区域传输对环境空气的影响, 并采用化学质量平衡模型进行了来源解析。结果表明:1)采样期间晋城市PM2.5日均浓度为86.1 μg/m3, 污染天PM2.5浓度(131.1μg/m3)是优良天(58.2 μg/m3)的2.3倍, 主要与污染天高湿静稳的气象条件有关。2)二次无机盐离子为晋城市PM2.5水溶性离子的主要成分(83.4%), 污染天二次无机盐离子的浓度(71.2 μg/m3)显著高于清洁天(24.6 μg/m3), 晋城市秋冬季SO2向 SO2-4的转化主要是非均相反应占主导,而NO-3的生成同时受气相氧化和非均相水解的影响; 晋城市秋冬季污染天OC和EC浓度相比清洁天分别上升了88.5%和83.0%。后向轨迹结果显示, 在不利气象条件影响下, 1月来自晋城市东南区域的短距离传输气团加重了污染过程,体现了区域联防联控的重要意义。源解析结果显示, 扬尘源(18.4%)、二次硝酸盐(16.5%)、燃煤源(15.9%)和机动车排放源(12.0%)是晋城市PM2.5主要来源。因此, 为有效降低晋城市秋冬季PM2.5污染, 需要加强机动车排放的管控, 减少秋冬季期间燃煤源的污染物排放, 降低NO2、SO2等二次污染物前体物的排放。
晋城市是我国重要的煤化工基地, 近年来PM2.5污染问题突出。采集了2018—2019年秋冬季晋城市3个监测站点的PM2.5样品, 分析了不同天气条件下的组分浓度(离子、元素和碳质)以及二次转化特征, 利用后向轨迹探究了区域传输对环境空气的影响, 并采用化学质量平衡模型进行了来源解析。结果表明:1)采样期间晋城市PM2.5日均浓度为86.1 μg/m3, 污染天PM2.5浓度(131.1μg/m3)是优良天(58.2 μg/m3)的2.3倍, 主要与污染天高湿静稳的气象条件有关。2)二次无机盐离子为晋城市PM2.5水溶性离子的主要成分(83.4%), 污染天二次无机盐离子的浓度(71.2 μg/m3)显著高于清洁天(24.6 μg/m3), 晋城市秋冬季SO2向 SO2-4的转化主要是非均相反应占主导,而NO-3的生成同时受气相氧化和非均相水解的影响; 晋城市秋冬季污染天OC和EC浓度相比清洁天分别上升了88.5%和83.0%。后向轨迹结果显示, 在不利气象条件影响下, 1月来自晋城市东南区域的短距离传输气团加重了污染过程,体现了区域联防联控的重要意义。源解析结果显示, 扬尘源(18.4%)、二次硝酸盐(16.5%)、燃煤源(15.9%)和机动车排放源(12.0%)是晋城市PM2.5主要来源。因此, 为有效降低晋城市秋冬季PM2.5污染, 需要加强机动车排放的管控, 减少秋冬季期间燃煤源的污染物排放, 降低NO2、SO2等二次污染物前体物的排放。
2024, 42(7): 162-170.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407018
摘要:
大气氨(NH3)对二次气溶胶的形成有重要影响。为研究石河子市大气NH3污染特征,于2020年12月—2021年11月对石河子市NH3浓度进行了连续观测,结合大气NH3排放特征和同期气象因素的变化特征分析了石河子市NH3浓度水平、污染特征和影响因素。结果表明:石河子市大气ρ(NH3)年均为21.0 μg/m3,ρ(NH3)季均分布为20.2~21.7 μg/m3,季节变化幅度较小。农业源是石河子市大气NH3的主要贡献源;而冬季大气NH3主要来源于工业烟气脱硝过程中的氨逃逸,冬季持续的低边界层高度和低风速致使大气扩散条件转差,不利的扩散条件是冬季NH3浓度累积升高的重要原因。冬季加大对烟气脱硝过程中氨逃逸的治理力度有利于降低石河子市冬季大气NH3浓度。石河子市4个季节大气NH3浓度均表现为白天高夜间低,且NH3浓度在春季和冬季呈单峰日变化特征,峰值分别出现在12:00和16:00;在夏季和秋季呈多峰日变化特征,最大峰值分别出现在11:00和13:00。与国内其他城市相比,石河子市4个季节大气NH3浓度日间峰值出现时间晚1~3 h。随机森林算法对大气NH3浓度影响因素的定量评估表明,4个季节气象因素对NH3浓度的影响分别达到了63.6%、58.8%、73.9%和64.5%,气象因素是大气NH3浓度变化的主要影响因素。
大气氨(NH3)对二次气溶胶的形成有重要影响。为研究石河子市大气NH3污染特征,于2020年12月—2021年11月对石河子市NH3浓度进行了连续观测,结合大气NH3排放特征和同期气象因素的变化特征分析了石河子市NH3浓度水平、污染特征和影响因素。结果表明:石河子市大气ρ(NH3)年均为21.0 μg/m3,ρ(NH3)季均分布为20.2~21.7 μg/m3,季节变化幅度较小。农业源是石河子市大气NH3的主要贡献源;而冬季大气NH3主要来源于工业烟气脱硝过程中的氨逃逸,冬季持续的低边界层高度和低风速致使大气扩散条件转差,不利的扩散条件是冬季NH3浓度累积升高的重要原因。冬季加大对烟气脱硝过程中氨逃逸的治理力度有利于降低石河子市冬季大气NH3浓度。石河子市4个季节大气NH3浓度均表现为白天高夜间低,且NH3浓度在春季和冬季呈单峰日变化特征,峰值分别出现在12:00和16:00;在夏季和秋季呈多峰日变化特征,最大峰值分别出现在11:00和13:00。与国内其他城市相比,石河子市4个季节大气NH3浓度日间峰值出现时间晚1~3 h。随机森林算法对大气NH3浓度影响因素的定量评估表明,4个季节气象因素对NH3浓度的影响分别达到了63.6%、58.8%、73.9%和64.5%,气象因素是大气NH3浓度变化的主要影响因素。
2024, 42(7): 171-182.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407019
摘要:
基于福建省环境监测站点2017—2021年PM2.5和O3日均浓度数据,探讨了不同时间尺度下PM2.5与O3浓度变化特征,并采用单变量和双变量的空间自相关分析方法探究PM2.5和O3污染潜在的空间关联性。结果表明:近5年福建省PM2.5和O3年均浓度整体呈下降趋势,年均浓度变化趋势较为同步。PM2.5月均浓度高值出现在1—2,11—12月,低值出现在6—8月,月变化呈"U"形分布。O3月均浓度高值出现在4—5,9—10月,低值出现在1,12月,月变化呈双峰("M")形分布。PM2.5和O3浓度在1—10月呈较强正相关,11—12月呈负相关。不同PM2.5浓度污染水平下,O3浓度变化呈现差异性,当ρ(PM2.5)<45 μg/m3时,PM2.5和O3浓度呈协同增长的正相关,而当ρ(PM2.5)>45 μg/m3时,两者呈负相关。PM2.5和O3年均浓度、季均浓度均呈显著的空间正自相关,表现为西北方向呈L-L聚集区,主要分布在龙岩市、三明市和南平市,东南方向呈H-H聚集区,主要分布在福州市、莆田市和漳州市,PM2.5和O3年均浓度、季均浓度的空间分布具有显著的聚集性和相似性。
基于福建省环境监测站点2017—2021年PM2.5和O3日均浓度数据,探讨了不同时间尺度下PM2.5与O3浓度变化特征,并采用单变量和双变量的空间自相关分析方法探究PM2.5和O3污染潜在的空间关联性。结果表明:近5年福建省PM2.5和O3年均浓度整体呈下降趋势,年均浓度变化趋势较为同步。PM2.5月均浓度高值出现在1—2,11—12月,低值出现在6—8月,月变化呈"U"形分布。O3月均浓度高值出现在4—5,9—10月,低值出现在1,12月,月变化呈双峰("M")形分布。PM2.5和O3浓度在1—10月呈较强正相关,11—12月呈负相关。不同PM2.5浓度污染水平下,O3浓度变化呈现差异性,当ρ(PM2.5)<45 μg/m3时,PM2.5和O3浓度呈协同增长的正相关,而当ρ(PM2.5)>45 μg/m3时,两者呈负相关。PM2.5和O3年均浓度、季均浓度均呈显著的空间正自相关,表现为西北方向呈L-L聚集区,主要分布在龙岩市、三明市和南平市,东南方向呈H-H聚集区,主要分布在福州市、莆田市和漳州市,PM2.5和O3年均浓度、季均浓度的空间分布具有显著的聚集性和相似性。
2024, 42(7): 183-189.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407020
摘要:
工业有机固废协同处置和日益严格的NOx排放要求给生活垃圾焚烧项目的清洁稳定运行带来了双重挑战,传统烟气再循环技术的运用效果受到影响,难以满足新形势的需求,因此亟需研发更高效的旋流式烟气再循环技术。通过数值模拟和工程试验的方法,分析了旋流式烟气再循环技术对垃圾焚烧炉温控制和NOx排放的影响。结果表明:采用10%的烟气再循环比例,可降低炉膛平均温度约20 ℃,降低了结焦风险;旋流式烟气再循环耦合SNCR技术可有效将锅炉出口NOx排放稳定控制在80 mg/Nm3以下,同时氨水单耗(单位质量垃圾处理消耗的新鲜氨水质量)下降35%,吨垃圾脱硝成本下降40.43%,实现清洁稳定焚烧,经济效益显著。
工业有机固废协同处置和日益严格的NOx排放要求给生活垃圾焚烧项目的清洁稳定运行带来了双重挑战,传统烟气再循环技术的运用效果受到影响,难以满足新形势的需求,因此亟需研发更高效的旋流式烟气再循环技术。通过数值模拟和工程试验的方法,分析了旋流式烟气再循环技术对垃圾焚烧炉温控制和NOx排放的影响。结果表明:采用10%的烟气再循环比例,可降低炉膛平均温度约20 ℃,降低了结焦风险;旋流式烟气再循环耦合SNCR技术可有效将锅炉出口NOx排放稳定控制在80 mg/Nm3以下,同时氨水单耗(单位质量垃圾处理消耗的新鲜氨水质量)下降35%,吨垃圾脱硝成本下降40.43%,实现清洁稳定焚烧,经济效益显著。
2024, 42(7): 190-199.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407021
摘要:
碳储量作为生态系统服务功能的一个重要指标,是人类活动、水热变化及植被生长状况等因素综合作用的结果。祁连山国家公园作为西部地区重点生态保护区之一,开展土地利用与碳储量的预测及定量评估,对双碳目标的实现及生态保护区的科学划分具有重要意义。基于InVEST模型揭示了2000—2020年祁连山国家公园土地利用变化带来的碳储量效应,耦合FLUS模型预测了2030年研究区土地利用变化及其碳储量的影响。结果表明:1)2000—2020年研究区草地和湿地持续减少,林地和水域持续增加,耕地和未利用地先增后减,建设用地先减后增。研究区碳储量整体较高,但随着土地利用的变化,碳储量呈缓慢递增的趋势,20年间累计增加碳储量9.35×107 t。2)研究区碳储量呈"西低东高"的空间分布格局,高聚集区主要分布在生态用地多且连片的中部和东部区域,低聚集区则主要分布在国土开发强度高且生态用地破碎化的西部地区,高碳储量的林地和草地的变化是影响研究区碳储量空间分布格局的主要因素。3)自然发展情况下,2030年研究区碳储量将达到9.4×108 t,相比2020年会增加9.30%,引起这一变化的主要原因是林地的大面积增加。研究结果为严格落实祁连山生态红线等生态保护政策提供了参考,以期进一步优化祁连山国家公园土地利用结构,减缓区域碳储量损失。
碳储量作为生态系统服务功能的一个重要指标,是人类活动、水热变化及植被生长状况等因素综合作用的结果。祁连山国家公园作为西部地区重点生态保护区之一,开展土地利用与碳储量的预测及定量评估,对双碳目标的实现及生态保护区的科学划分具有重要意义。基于InVEST模型揭示了2000—2020年祁连山国家公园土地利用变化带来的碳储量效应,耦合FLUS模型预测了2030年研究区土地利用变化及其碳储量的影响。结果表明:1)2000—2020年研究区草地和湿地持续减少,林地和水域持续增加,耕地和未利用地先增后减,建设用地先减后增。研究区碳储量整体较高,但随着土地利用的变化,碳储量呈缓慢递增的趋势,20年间累计增加碳储量9.35×107 t。2)研究区碳储量呈"西低东高"的空间分布格局,高聚集区主要分布在生态用地多且连片的中部和东部区域,低聚集区则主要分布在国土开发强度高且生态用地破碎化的西部地区,高碳储量的林地和草地的变化是影响研究区碳储量空间分布格局的主要因素。3)自然发展情况下,2030年研究区碳储量将达到9.4×108 t,相比2020年会增加9.30%,引起这一变化的主要原因是林地的大面积增加。研究结果为严格落实祁连山生态红线等生态保护政策提供了参考,以期进一步优化祁连山国家公园土地利用结构,减缓区域碳储量损失。
2024, 42(7): 200-207.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407022
摘要:
现有餐厨垃圾处理过程中存在油脂包裹厌氧消化菌群的状况,经提油后,仍有大量油脂进入发酵体系,对发酵稳定性造成一定危害。为缓解此问题,研究了通电预处理对于含油餐厨的厌氧消化促进作用。采用0.8 V电预处理的含油(50%)餐厨垃圾甲烷产率,较未处理组,由(780.43±4.49) mL/g TVS提升了6.5%,达到(831.06±13.85) mL/g TVS。而最高产甲烷速率由(35.84±0.64) mL/(g TVS·d)提升了20.3%,达到(43.11±0.72) mL/(g TVS·d)。达到峰值速率的时间由20 d大幅缩减至14 d。研究表明,在一定的外加油脂添加范围(0~50%)内,随着油脂含量的提升,电预处理对于厌氧消化的促进作用越强。微观图像表明,在0.8 V电压下,电极表面附着大量微生物,而未处理组无可见微生物附着。根据三维荧光光谱测试结果,0.8 V电压下微生物对于腐殖酸等代谢底物的利用明显提升。电压对于含油餐厨垃圾的厌氧消化促进作用可能从3个方面进行解释:加强微生物与电极的接触,促进油脂的酸化降解,提高乙酸化和甲烷化途径的电子传递。
现有餐厨垃圾处理过程中存在油脂包裹厌氧消化菌群的状况,经提油后,仍有大量油脂进入发酵体系,对发酵稳定性造成一定危害。为缓解此问题,研究了通电预处理对于含油餐厨的厌氧消化促进作用。采用0.8 V电预处理的含油(50%)餐厨垃圾甲烷产率,较未处理组,由(780.43±4.49) mL/g TVS提升了6.5%,达到(831.06±13.85) mL/g TVS。而最高产甲烷速率由(35.84±0.64) mL/(g TVS·d)提升了20.3%,达到(43.11±0.72) mL/(g TVS·d)。达到峰值速率的时间由20 d大幅缩减至14 d。研究表明,在一定的外加油脂添加范围(0~50%)内,随着油脂含量的提升,电预处理对于厌氧消化的促进作用越强。微观图像表明,在0.8 V电压下,电极表面附着大量微生物,而未处理组无可见微生物附着。根据三维荧光光谱测试结果,0.8 V电压下微生物对于腐殖酸等代谢底物的利用明显提升。电压对于含油餐厨垃圾的厌氧消化促进作用可能从3个方面进行解释:加强微生物与电极的接触,促进油脂的酸化降解,提高乙酸化和甲烷化途径的电子传递。
2024, 42(7): 208-216.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407023
摘要:
为快速高效解决钢渣安定性问题,研究了巴氏芽孢杆菌微生物改性钢渣安定性用的材料因素(微生物浓度、尿素浓度)和处置方法(处置时间、处置温度)对钢渣安定性和抗压强度的影响,并通过X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜等手段分析不同因素对微生物改性钢渣性能影响效果机制。在此基础上,将改性合格的钢渣应用于道路基层,测定其试件的7 d无侧限抗压强度和浸水膨胀率。研究结果表明:1)利用巴氏芽孢杆菌微生物可以有效的改善钢渣的体积安定性。当微生物掺量为钢渣质量的60%,尿素浓度2 mol/L,处置温度(20±2)℃,处置时间72 h时,微生物对钢渣中安定性处置效果最好,此时钢渣中游离氧化钙(f-CaO)含量为2.98%,符合YB/T 4184—2018《钢渣集料混合料路面基层施工技术规范》要求。2)利用改性钢渣制备道路基层材料,当水泥掺量为6%时,高速和一级公路基底层、二级及二级以下的公路基底层,和二级及以下公路基层的7 d无侧限抗压强度分别为4.1 MPa、4.6 MPa、5.1 MPa,与未改性前相比分别提升了20.6%、9.5%、8.5%,浸水膨胀率分别是1.77%、1.84%、1.92%,均符合YB/T 4184—2018中浸水膨胀率<2%的要求。
为快速高效解决钢渣安定性问题,研究了巴氏芽孢杆菌微生物改性钢渣安定性用的材料因素(微生物浓度、尿素浓度)和处置方法(处置时间、处置温度)对钢渣安定性和抗压强度的影响,并通过X射线衍射分析仪、扫描电子显微镜等手段分析不同因素对微生物改性钢渣性能影响效果机制。在此基础上,将改性合格的钢渣应用于道路基层,测定其试件的7 d无侧限抗压强度和浸水膨胀率。研究结果表明:1)利用巴氏芽孢杆菌微生物可以有效的改善钢渣的体积安定性。当微生物掺量为钢渣质量的60%,尿素浓度2 mol/L,处置温度(20±2)℃,处置时间72 h时,微生物对钢渣中安定性处置效果最好,此时钢渣中游离氧化钙(f-CaO)含量为2.98%,符合YB/T 4184—2018《钢渣集料混合料路面基层施工技术规范》要求。2)利用改性钢渣制备道路基层材料,当水泥掺量为6%时,高速和一级公路基底层、二级及二级以下的公路基底层,和二级及以下公路基层的7 d无侧限抗压强度分别为4.1 MPa、4.6 MPa、5.1 MPa,与未改性前相比分别提升了20.6%、9.5%、8.5%,浸水膨胀率分别是1.77%、1.84%、1.92%,均符合YB/T 4184—2018中浸水膨胀率<2%的要求。
2024, 42(7): 217-224.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407024
摘要:
基于自主设计的废轮胎梯级螺旋热解中试装置,提出了一种与燃煤机组耦合的废轮胎资源化利用新工艺,并通过中试装置连续运行实验,分析了装置运行的稳定性和产物特性,验证了与燃煤机组耦合生产的可靠性。所开发的热解系统采用梯级热解和热解油循环喷淋冷凝技术,实现了热解炭黑、热解油和热解不凝气产率的稳定控制,在实现热解炭黑甲苯透光率达到99%的同时,获得不同闪点组分的热解油产物。废轮胎热解产生的不凝气可维持装置热自持运行,显著降低热解过程能量输入要求。废轮胎热解产生的低闪点油和富余不凝气作为燃煤机组的耦合替代燃料,实现轮胎热解过程污染物超低排放的要求,同时降低了碳排放。研究结果证明了燃煤机组耦合的废轮胎梯级热解连续高效稳定运行的可行性和可靠性,有助于实现废轮胎热解装置规模化生产的推广应用。
基于自主设计的废轮胎梯级螺旋热解中试装置,提出了一种与燃煤机组耦合的废轮胎资源化利用新工艺,并通过中试装置连续运行实验,分析了装置运行的稳定性和产物特性,验证了与燃煤机组耦合生产的可靠性。所开发的热解系统采用梯级热解和热解油循环喷淋冷凝技术,实现了热解炭黑、热解油和热解不凝气产率的稳定控制,在实现热解炭黑甲苯透光率达到99%的同时,获得不同闪点组分的热解油产物。废轮胎热解产生的不凝气可维持装置热自持运行,显著降低热解过程能量输入要求。废轮胎热解产生的低闪点油和富余不凝气作为燃煤机组的耦合替代燃料,实现轮胎热解过程污染物超低排放的要求,同时降低了碳排放。研究结果证明了燃煤机组耦合的废轮胎梯级热解连续高效稳定运行的可行性和可靠性,有助于实现废轮胎热解装置规模化生产的推广应用。
2024, 42(7): 225-232.
doi: 10.13205/j.hjgc.202407025
摘要:
为促进再生铜行业健康可持续发展,以进口再生铜原料以及国内废铜为原料制备的再生铜为研究对象,采用ReCiPe 2016中间点和终点方法进行生命周期评价,并对生产过程中造成环境影响的主要因素进行分析。结果表明:与国内废铜再生相比,进口再生铜原料资源化生产的环境影响相对较小。各环境影响类别中,人类致癌毒性是进口再生铜原料资源化以及国内废铜再生过程中最为显著的环境影响。能源、运输和生产排放是进口再生铜原料资源化对人类健康的影响前3大贡献者,分别占比46.7%、37.4%和14.2%。国内废铜再生过程中,能源、生产排放和辅料对人类健康的影响贡献较高,分别占比37.9%、31.1%和27.1%。基于上述分析并结合我国实际,提出了减轻再生铜生产过程环境影响的建议。
为促进再生铜行业健康可持续发展,以进口再生铜原料以及国内废铜为原料制备的再生铜为研究对象,采用ReCiPe 2016中间点和终点方法进行生命周期评价,并对生产过程中造成环境影响的主要因素进行分析。结果表明:与国内废铜再生相比,进口再生铜原料资源化生产的环境影响相对较小。各环境影响类别中,人类致癌毒性是进口再生铜原料资源化以及国内废铜再生过程中最为显著的环境影响。能源、运输和生产排放是进口再生铜原料资源化对人类健康的影响前3大贡献者,分别占比46.7%、37.4%和14.2%。国内废铜再生过程中,能源、生产排放和辅料对人类健康的影响贡献较高,分别占比37.9%、31.1%和27.1%。基于上述分析并结合我国实际,提出了减轻再生铜生产过程环境影响的建议。
