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2018年  第31卷  第8期

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封面+目录
2018, 31(8).
摘要(174) PDF(50)
摘要:
专论
特征雷达图的设计及其在大气污染成因分析中的应用
段菁春, 胡京南, 谭吉华, 陈红
2018, 31(8): 1329-1336. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.06.12
摘要(2387) HTML (654) PDF(2475)
摘要:
为了更好地利用环境监测数据进行污染成因分析,提出数学算法,对多种污染物进行百分比成分谱化,并除以一定时期(或一定区域)的平均值,从而得到标准化特征谱,以消除污染物浓度变化的影响以及不同污染物间浓度值差异的影响;通过设计特征雷达图的方式,直观和快速地展现大气污染特征在时间序列和空间上发生的变化特征,为环境管理部门利用空气质量常规监测数据开展动态决策提供便利.该方法既可利用单点历史数据开展历史特征雷达图分析,也可基于区域多站点数据开展区域特征雷达图分析.该方法在时间序列上可以判断出偏沙尘污染型、偏燃煤污染型、偏二次颗粒物污染型、偏机动车污染型、偏烟花污染型等多个污染类型;在区域分布中可以判断出偏燃煤污染区、偏机动车污染区、偏钢铁污染区等多个区域类型.该方法除可应用于空气质量常规监测数据外,也可应用于其他组分数据如碳质组分、水溶性离子组分及元素组分等数据的分析.
国外恶臭污染管理办法对我国管理体系构建的启示
王亘, 孟洁, 商细彬, 杨伟华, 翟友存
2018, 31(8): 1337-1345. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.08
摘要(1656) HTML (155) PDF(2749)
摘要:
GB 14554-1993《恶臭污染物排放标准》是当前我国控制恶臭污染的主要手段,该标准的制定虽然在一定程度上减少了恶臭污染造成的不利影响,但随着投诉情况的逐年增加,已无法满足当前复杂严重污染形势的需要.为了全面系统地控制恶臭污染、提高恶臭污染管理工作能力、改善整体恶臭污染形势,需要掌握我国恶臭污染情况,并借鉴国外管理经验建立我国的恶臭污染管理体系.从法律法规、控制标准和评价方法3个方面,深入研究公害法、无组织源排放标准、有组织源排放标准和技术标准、安全防护距离、气味强度范围、气味指数、投诉标准和综合因素评价法等10种国外常用的恶臭污染管理方法,分析我国恶臭污染情况和恶臭污染管理现状,并结合国内外对比分析结果指出我国恶臭污染管理存在的问题.结果表明,我国恶臭污染管理存在起步晚、法规标准体系不完善、环境监管手段缺乏、恶臭污染防治系统缺失以及公共宣传、教育不到位等问题.建议将恶臭污染防治与管理纳入相关法律法规,完善法规体系;筛选、开发有效的检测技术,建立科学的标准化监测技术体系,提升监管能力;构建科学、合理的恶臭污染评价体系,形成企业积极采取措施开展控制技术升级改造的良性循环;加强与受控方、高校等科研单位和机构的交流合作,提高制订政策的有效性和执行性;加大公共宣传和教育力度,推动恶臭污染知识普及和建立民众监督机制.
展望
蓄水对水库下游食物网中汞生物累积影响研究进展
李嗣新
2018, 31(8): 1346-1356. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.07
摘要(1330) HTML (34) PDF(756)
摘要:
1991年,加拿大学者Verdon首次报道了加拿大拉格朗德二级水库下游鱼体中汞含量显著高于水库库区的现象,发现水库下游是新建水库汞输出的重要场所,因此水库下游鱼类汞升高的风险继水库本身后成为新的关注热点.通过对相关野外研究的回顾,表明蓄水对水库下游食物网的鱼类、浮游生物以及水体中汞的富集产生影响,水生食物网中各组分甲基汞含量和比例随着营养级的升高而增加.蓄水加速了水库的甲基化过程,使水库自身成为巨大的汞源,不仅影响水库自身食物网中汞的分布,而且更加剧烈地影响水库下游食物网中汞的分布.水库既向下游直接输送溶解态和悬浮颗粒态的甲基汞,又向下游输送丰富的、可被杂食性鱼类和动物直接利用和吸食的甲基汞食物源.在下游食物网中,甲基汞有可能通过微型浮游生物网(悬浮颗粒物-浮游植物-浮游动物经典食物链),或者通过杂食性鱼类主动摄食来自水库直接输送的浮游动物,或者通过杂食性鱼类被动吸食来自水库直接输送的悬浮颗粒物富集途径,向位于更高营养级位置的鱼类进行传递.在我国,水库蓄水对下游汞输送机制以及对下游微型、底层食物网中生物累积和迁移转化的影响需要更加深入的定量研究.
研究
山西省CO2排放影响因素研究及情景分析
余明成, 徐占军, 余健
2018, 31(8): 1357-1365. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.12
摘要(1543) HTML (49) PDF(821)
摘要:
山西作为我国的能源大省,其碳排放强度更是持续位于全国最高水平,分析山西省CO2排放影响因素,探究其发展模式,对于山西省的低碳发展意义重大.基于STIRPAT模型,将山西省能源CO2排放的影响因素确定为人口、城镇化率、人均GDP、第二产业占GDP比重、能源强度.在岭回归拟合分析的基础上,利用灰色GM(1,1)模型对山西省CO2排放驱动因素值进行预测,以提高能源CO2排放预测的准确性,并结合情景分析方法,为山西省的CO2减排设计了10种不同的发展情景.结果表明:①人口对山西省CO2排放影响最大,其次是城镇化率和第二产业占GDP比重.②在当前经济发展阶段,能源强度和人均GDP等因素对山西省的CO2排放影响不大,但能源强度对CO2排放的抑制作用不可忽略.③山西省CO2减排最佳的情景方案为适当控制人口数量和城镇化进程、加快产业结构的转型和技术的革新、降低第二产业占GDP比重和能源强度,并且大力推广新能源和清洁可再生能源的开发使用以优化能源消费结构.在该情景下,山西省2020年的CO2排放量可以控制在5.16×108 t.
石家庄市冬季道路积尘PM2.5中金属元素污染特征及来源
周盼, 秦伟, 郭硕, 安塞, 肖捷颖, 刘娟, 姬亚芹
2018, 31(8): 1366-1372. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.09
摘要(1423) HTML (52) PDF(793)
摘要:
为研究石家庄市冬季道路积尘PM2.5中金属元素污染特征及来源,利用移动式采样法收集石家庄市不同类型铺装道路积尘,使用ICP-MS和ICP-OES分析测定PM2.5中Cr、Zn、Mn、Cu、Pb、Ni、Sn、As、Sb、Co、Mo、Cd、Al、Mg、Ca、Fe共16种元素的质量分数.结果表明:石家庄市冬季道路积尘PM2.5中金属元素质量分数之和依次为支路>快速路>主干道>次干道,与车流量、车辆类型、道路类型等影响因素有关,w(Mg)、w(Ca)、w(Cr)、w(Cu)、w(Ni)、w(Zn)、w(Pb)、w(Sn)、w(Sb)、w(Mo)、w(Cd)的平均值均高于当地土壤背景值,是背景值的1.2~40.5倍,其中Cr、Zn、Cu、Pb、Sn、Sb、Mo、Cd等元素中,除Pb的富集因子(9.38)接近10外,其他均高于10,来源于人为污染.Igeo(地累积指数)评价结果显示,Cr、Sn(Igeo为4~5)达到强-极强污染水平;Cd、Cu(Igeo为3~4)达到强污染水平;Sb、Mo、Zn(Igeo为2~3)为中-强污染水平,Pb(Igeo为1~2)为中污染水平.多元统计分析结果表明,石家庄市冬季道路积尘中金属元素来源可分为四大类:As、Mo、Zn、Cd、Ni、Pb主要来自机动车和大气中的燃煤沉降;Mn、Co、Sb来自于自然来源、机动车尾气的排放和焊接材料及轴承的磨损;Cr、Cu、Sn主要来自于工业排放的沉降和机动车刹车片磨损;Al、Ca、Mg、Fe主要来自绿化带或机动车携带的土壤尘.研究显示,石家庄市冬季道路积尘PM2.5中金属元素污染严重,主要来源于交通排放.
河西走廊东部沙尘日变化特征及其与气象因子的关系
杨晓玲, 陈玲, 张义海, 王鹤龄
2018, 31(8): 1373-1381. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.10
摘要(1404) HTML (32) PDF(820)
摘要:
沙尘天气是河西走廊东部多发的灾害天气之一.为提高河西走廊东部沙尘天气的预测、预报、预警水平,更好地预防沙尘灾害和沙尘天气对空气质量的污染.利用河西走廊东部5个气象站1960-2016年逐日沙尘(包括浮尘、扬沙及沙尘暴)资料和四季平均气温、最高气温、最低气温、平均风速、大风日、蒸发量、降水量、相对湿度等资料,运用统计学方法分析了河西走廊东部各强度沙尘日的时空分布特征以及沙尘日与气象因子的相关性.结果表明:受海拔、地形地貌以及天气系统等影响,各强度沙尘日(除浮尘外)由东北向西南呈递减趋势.年代、年各强度沙尘日呈显著减少趋势,沙尘暴、扬沙、浮尘递减率分别为-2.436、-5.277、-5.719 d/(10 a),气候趋势系数均通过了α=0.01的显著性水平检验.年沙尘日的时间序列均存在着6~8 a的准周期变化.各强度沙尘日均为春季最多,秋季最少,且各季节沙尘日均呈显著减少趋势,递减率为春季>夏季>冬季>秋季,气候趋势系数均通过了α=0.01的显著性水平检验.各强度沙尘日月变化比较一致,高峰值出现在4月,低谷值出现在9月.气象因子对沙尘天气有一定的影响,同一季节气象因子对各强度沙尘日的影响相对一致,但不同的季节气象因子对各强度沙尘日的影响不一致.热力因子和动力因子是影响沙尘天气的主导因子,水分因子的影响较弱.研究显示,气候变暖、冷空气活动频次和强度减弱是沙尘日减少的主要原因之一,大气环流的季节性转变是沙尘天气季节性变化的主要原因.
河谷城市通风系数研究
李博, 王颖, 张稼轩, 黄萌, 杨雪玲
2018, 31(8): 1382-1388. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.11
摘要(1620) HTML (38) PDF(957)
摘要:
通风系数是科学确定污染物排放总量的基础.利用WRF模式模拟的边界层高度和风速计算了兰州新区2014年4个季节的通风系数,探讨了风速的季节性变化和日变化特征.结果表明:①WRF模式模拟得到的兰州新区的混合层平均风速呈夜间高、日间低的特征,日间混合层内平均风速最大值出现在20:00左右,这与地面风速积分法确定的平均风速具有较高相关性,验证了利用模式模拟边界层内平均风速特征的能力.②混合层高度季节变化呈现春夏季高、秋冬季低的特征;受太阳辐射的影响,日间混合层高度明显高于夜间.③通风系数具有明显的季节性变化特征(4个季节的通风系数分别为4 607.6、5 424.1、1 316.4、706.9 m2/s),夏季高,冬季小,这与混合层高度和混合层内平均风速的季节性变化特征一致;日变化呈现单峰型的变化规律,冬季的峰值出现在15:00,而其他3个季节的峰值则出现在17:00左右.研究显示,WRF模式的模拟结果可以较好地反映混合层平均风速的基本特征,利用WRF模式模拟的结果计算得到的河谷地形的通风系数较为合理,不同季节的通风系数差异较大.
不同方式预处理污泥对微生物燃料电池的影响
操家顺, 贺含悦, 李超, 周仕华, 罗景阳, 许明
2018, 31(8): 1389-1398. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.17
摘要(1243) HTML (59) PDF(693)
摘要:
为了探究不同预处理方式污泥对MFC(microbial fuel cell,微生物燃料电池)的影响,采用双室MFC反应器构型,以不同预处理方式的污泥作为MFC的底物基质,包括热处理污泥、废碱渣预处理污泥、未处理污泥,并设置静态试验组污泥(开路试验),考察MFC的产电性能(电压、电功率密度)、pH、CODCr、总悬浮物(TSS)、挥发性悬浮物(VSS)、EPS(胞外聚合物)以及三维荧光等参数的变化规律.结果表明:①在所设外电阻条件下(1 000 Ω),MFC的最大启动电压可达0.3 V;②废碱渣预处理污泥的最大功率密度可达70.1 mW/m2,热处理污泥的最大功率密度可达60.1 mW/m2,预处理后污泥的性能优于未处理污泥;③热处理污泥、废碱渣预处理污泥、未处理污泥以及静态试验组污泥的pH总体呈下降的趋势,废碱渣预处理污泥及热处理污泥总悬浮物和挥发性悬浮物的去除率均高于未处理污泥,且CODCr有类似的变化规律.在此基础上,进一步分析污泥EPS的组成成分以及三维荧光光谱图的特性发现,污泥EPS中蛋白质质量浓度最高,并且腐殖酸能够在一定程度上辅助胞外电子基团的转移,三维荧光光谱图也证实了不同预处理方式污泥随厌氧消化过程的变化规律.研究显示,将废碱渣预处理的污泥作为MFC的底物,不仅降低了资源能耗而且提高了MFC的产电性能,实现了综合绿色发展.
湘江流域主要支流土壤Cd污染空间分布与相关性
秦治恒, 师华定, 王明浩, 白中科, 杨泽栋, 郝易成
2018, 31(8): 1399-1406. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.03.38
摘要(1500) HTML (110) PDF(1009)
摘要:
针对土壤Cd污染超标问题,开展流域尺度下的土壤Cd空间分布与相关性分析,选定土壤污染热点区域——湘江流域作为研究对象,以流域内主要支流的汇水范围作为分析单元,研究各支流流域土壤w(Cd)的空间分布特征及空间相关性.结果表明:湘江流域上、中、下游各支流流域之间表现出明显的空间差异性,土壤w(Cd)平均值表现为中游支流(0.29 mg/kg)>下游支流(0.19 mg/kg)>上游支流(0.17 mg/kg);湘江流域的土壤w(Cd)分布与相关污染企业位置相关性很高,沩水、浏阳河、渌江、涟水、洣水、蒸水、耒水、舂陵水和灌江流域土壤w(Cd)空间相关性较低(0.626 ≤ R ≤ 0.767),企业位置分布具有明显的聚集性;潇水流域土壤w(Cd)空间相关性(R=0.889)较高,企业分布较为均匀,通过潇水流域的各向异性分析可知,土壤w(Cd)分布与企业分布方向一致.研究显示,湘江流域内土壤w(Cd)分布存在空间差异性,各支流的土壤w(Cd)与相关污染企业的空间分布存在依存关系.
环胶州湾河流入海口CDOM吸收光谱特征
任倩倩, 邹立, 于格, 李璐
2018, 31(8): 1407-1416. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.23
摘要(1313) HTML (44) PDF(763)
摘要:
为深入认识河流对胶州湾水体有机碳的贡献,于2016年4月-2017年2月对环胶州湾河流入海口进行双月采样,通过分析水体中DOC(溶解有机碳)和POC(颗粒有机碳)质量浓度及CDOM(有色溶解有机物)的吸收光谱特征,揭示环胶州湾入海口有机碳的分布特征,辨析CDOM的组成和来源,探讨其与主要环境因素的关系.结果表明:①环胶州湾河流入海口DOC和POC质量浓度范围分别为0.98~32.75和0.13~22.40 mg/L,其中李村河口最高,轮渡和大港相对较小.②a(355)(CDOM的吸收系数)变化范围为0.23~16.35 m-1,存在明显的季节性差异,与盐度成反比,其分布与DOC和POC基本一致.③研究区域水体中,表征CDOM分子组成、来源及芳香化程度的SR[光谱斜率比,Sg(275~295 nm)/Sg(350~400 nm)]和A250 nm/A365 nm存在显著的时空差异.④夏季、秋季CDOM的整体分子量水平高于春季、冬季;轮渡、大港、板桥坊河和娄山河SR相对较高,CDOM组成趋向于蛋白类或富里酸类物质.⑤轮渡、大港和镰湾河A250 nm/A365 nm相对较高,类腐殖质的芳香化程度较低,受海源控制;其他河口A250 nm/A365 nm相对较低,CDOM以陆源输入为主,其类腐殖质的芳香化程度较高,结构相对稳定而不易降解.⑥CCA(Canonical Correspond Analysis,典范对应分析)结果表明,DOC与CDOM吸收特性存在较好的相关性,河口CDOM主要来自地表径流,温度和DO是影响CDOM时空分布的主要因素.研究显示,CDOM的组成、降解的难易程度与来源密切相关,秋季生物量丰富,水体中腐殖酸所占比例增大,CDOM芳香度较高,不容易被降解.
有机酸对B-Fe/Ni降解阿莫西林的影响
李文鹏, 李星逸, 续鹏, 翁秀兰, 陈祖亮
2018, 31(8): 1417-1422. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.16
摘要(1098) HTML (27) PDF(666)
摘要:
为了研究水体中的有机酸对B-Fe/Ni(膨润土负载纳米铁/镍)降解阿莫西林的影响,以HA(腐殖酸)和EDTA(乙二胺四乙酸)作为研究对象,系统分析了不同质量浓度HA(0、10、50、100 mg/L)和EDTA(0、10、50、100 mg/L)对B-Fe/Ni降解阿莫西林的影响.以阿莫西林的降解率来考察HA和EDTA对B-Fe/Ni降解阿莫西林的效率产生的影响,并采用SEM(扫描电子显微镜)和XRD(X射线粉末衍射)等手段,探究了这两种有机酸对B-Fe/Ni降解阿莫西林产生影响的原因.结果表明:①当反应时间为10 min时,在HA质量浓度分别为0、10、50、100 mg/L的体系中,阿莫西林的降解率分别为63.6%、88.6%、87.3%、81.8%;②当反应时间为10 min时,在EDTA质量浓度分别为0、10、50、100 mg/L的的体系中,阿莫西林的降解率分别为63.6%、74.3%、65.7%、33.6%;③纳米铁在反应过程中被氧化为铁氧化物或氢氧化物沉淀,形成钝化层.研究显示,HA和EDTA在低质量浓度下会对B-Fe/Ni降解阿莫西林产生促进作用,而在高质量浓度下则会产生抑制作用.
低基质CANON中短程硝化稳定性控制研究
林兴, 方文烨, 金润, 郭超然, 李祥, 黄勇
2018, 31(8): 1423-1430. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.21
摘要(1234) HTML (109) PDF(679)
摘要:
为研究主流PN/A(短程硝化/厌氧氨氧化)工艺中短程硝化稳定运行控制策略,采用连续流CANON反应器,以人工模拟低氨氮[ρ(NH4+-N)为50 mg/L]无机废水为进水,考察了FA(free ammonia,游离氨)、DO等控制参数对低氨氮下连续流CANON反应器短程硝化的影响.结果表明,启动前期提高进水NLR(nitrogen volume loading,氮容积负荷)有利于维持CANON的稳定运行,控制NLR在1.01 kg/(m3·d),运行至32 d,ΔNO3--N/ΔNH4+-N(指NO3--N产生量与NH4+-N消耗量的比值)始终维持在(0.11±0.02).然而随着运行时间的延长,ρ(NO3--N)逐渐增长,ΔNO3--N/ΔNH4+-N从理论值升至0.49,短程硝化受到严重破坏.过程中控制ρ(FA)在2 mg/L以上,NOB(亚硝酸盐氧化菌)受到明显抑制,但抑制周期短暂,并且随着ρ(FA)的降低,ρ(NO3--N)快速升高,FA抑制失效.限制氧供给,控制ρ(DO) < 0.3 mg/L,ΔNO3--N/ΔNH4+-N降至0.16,但NOB并未被完全抑制,ρ(NO3--N)仍呈上升趋势.微生物活性测定结果表明,运行中功能菌活性均得到增强,并且发现VAOB > VAnAOB > VNOB,在限氧条件下[ρ(DO) < 0.3 mg/L]运行,NOB虽受抑制但仍维持较高活性.研究显示,在低氨氮条件下,采用FA以及限氧的方式对NOB抑制作用有限,对NOB控制条件的选择需结合反应器内微生物种群结构、生长特性进行进一步研究.
电子供体刺激下厌氧微生物对1, 2-二氯乙烷的降解效果
孙仲平, 吴乃瑾, 魏文侠, 宋云
2018, 31(8): 1431-1438. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.20
摘要(1095) HTML (52) PDF(775)
摘要:
通过添加电子供体进行原位生物刺激可有效降解地下水中的氯代烃,目前国内外常采用接种高效微生物的方法强化这一降解过程,鲜见仅利用实际污染场地含水层土著菌开展的生物降解试验.从北京市某氯代烃污染场地采集地下水样品,仅接种场地含水层沉积物,利用微宇宙实验体系,初步探讨了添加不同种类和质量浓度的电子供体对地下水中1,2-二氯乙烷的去除效果影响.结果表明:①同时添加初级生长基质和电子供体对反应体系进行生物刺激可显著降解地下水中的1,2-二氯乙烷.60 d后,添加1 g/L醋酸钠的反应体系中1,2-二氯乙烷的去除率最高,可达93.9%;添加1 g/L的乳酸钠反应体系次之,去除率为82.2%;添加1 g/L的乳酸的反应体系去除率最低,为61.8%.并且添加醋酸钠的试验体系可长时间维持中性pH及较低的氧化还原电位.②相同条件下,对同种电子供体来说,添加量为1 g/L的试验组中1,2-二氯乙烷的降解效果优于添加量为2 g/L的试验组,推测较高质量浓度的电子供体可对微生物的生命活动产生抑制.③对反应体系中间产物进行监测,仅监测到了乙烯的产生,表明在试验周期内无明显毒副产物积累,1,2-二氯乙烷的降解较为彻底.研究显示,醋酸钠为该试验体系中最适电子供体,添加适宜质量浓度醋酸钠对土著菌进行生物刺激可实现对1,2-二氯乙烷的绿色降解.
硅藻类粗多糖生物剂的制备及其对Cd2+的吸附性能
陈利华, 王欣, 成家杨
2018, 31(8): 1439-1449. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.06.02
摘要(1169) HTML (26) PDF(698)
摘要:
为了考察粗多糖对Cd2+的吸附性能,采用不同方法(稀酸法、稀碱法及超声-冻融-加热法)由海洋硅藻提取粗多糖,并进一步揭示硅藻粗多糖对Cd2+的吸附潜力.通过对比不同方法下粗多糖的组分质量分数(总糖、蛋白质和硫酸基)及其对Cd2+的吸附量,筛选出优质的粗多糖吸附材料,利用FTIR(傅里叶变换红外光谱)和SEM(扫描电镜)浅析粗多糖对Cd2+的吸附机制,采用吸附动力学和吸附等温模型详细探讨其对Cd2+的吸附特性.结果表明:①超声-冻融-加热法比稀酸法、稀碱法所提取的粗多糖的总糖质量分数高,分别为31.39%(480 nm)、26.74%(490 nm);蛋白质杂质质量分数为7.09%,硫酸基质量分数为2.86%.②硅藻类细胞壁具有微孔结构,主要是由硅藻壳、多糖、蛋白质和脂肪组成,提取出的粗多糖表面均含有氨基、酰胺基、羰基、羟基等官能团,为其吸附重金属离子提供可能性.③超声-冻融-加热法在3倍体积乙醇沉淀时提取的粗多糖对Cd2+吸附量最大,为353.12 mg/g;该粗多糖对Cd2+的吸附更符合伪二级动力学模型,表明吸附过程有化学吸附参与;相比于Freundlich等温吸附模型,吸附数据更符合Langmuir等温吸附模型,表明该粗多糖对Cd2+的吸附主要为单层吸附.研究显示,利用超声-冻融-加热法提取出的硅藻粗多糖对Cd2+的吸附量为353.12 mg/g,是一种很有应用潜力的生物吸附材料.
危险废物焚烧飞灰玻璃化产物危险特性
胡佳慧, 郑洋, 孙聪聪, 张成, 张后虎, 焦少俊
2018, 31(8): 1450-1456. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.26
摘要(1816) HTML (70) PDF(1154)
摘要:
《国家危险废物名录》中HW18焚烧处置残渣明确规定,"危险废物等离子体、高温熔融等处置过程产生的非玻璃态物质和飞灰"判定为危险废物.为降低危险废物焚烧飞灰的生态环境危害,并期望对其进行更好的资源化利用,采用国际前沿的玻璃化技术对危险废物焚烧飞灰进行处置,制备得到玻璃态物质,即玻璃体.结果表明:①焚烧飞灰掺杂不同比例的高岭土、SiO2、CaO后,可形成符合玻璃体烧制条件的CaO-Al2O3-SiO2系统,经过2 h 1 400℃高温熔融,几种不同配料比的玻璃体均可形成无定型的、微观表面平滑的结构.②玻璃体对Zn、Cr、Pb、Cd和As等重金属均有不同程度的固化作用,采用HJ/T 300-2007《固体废物浸出毒性浸出方法醋酸缓冲溶液法》测得的重金属浸出浓度均低于焚烧飞灰.③采用Hakanson公式中潜在生态危害模型对焚烧飞灰及玻璃体进行风险评价显示,几种玻璃体的RI(潜在生态危害风险指数)均在50~100范围内,呈中等风险,低于焚烧飞灰(299.34).④效果最优的玻璃体的碱度(CaO/SiO2,质量分数)为0.3,呈现浅绿色且质地透明的外观形貌,它对Zn、Cr的浸出浓度分别为0.12、0.05 mg/L,但均未检出Pb、Cd、As,远低于焚烧飞灰浸出浓度及GB 16889-2008《生活垃圾填埋场控制标准》中生活垃圾焚烧飞灰和医疗废物焚烧残渣浸出限值(Zn、Cr、Pb、Cd、As浸出浓度限值依次为100、4.5、0.25、0.15、0.3 mg/L),该玻璃体的RI为60.05,远低于焚烧飞灰的299.34.研究显示,采用玻璃化技术对焚烧飞灰进行处置后,焚烧飞灰可形成无定型的玻璃态结构,碱度为0.3时,玻璃体的重金属浸出浓度最低,且潜在生态风险最低,为最适用于焚烧飞灰玻璃化技术的调控比例.
好氧堆肥微生物代谢多样性及其细菌群落结构
王秀红, 李欣欣, 史向远, 王保平, 周静, 籍增顺
2018, 31(8): 1457-1463. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.17
摘要(1774) HTML (49) PDF(938)
摘要:
好氧堆肥是农业废弃物无害化处理和资源化利用的一条有效途径.为了探究好氧堆肥过程中微生物群落的代谢特征和细菌群落演替现象,了解起关键作用的微生物菌群,通过筛选强降解菌种改善堆肥工艺、提高堆肥效率,采用Biolog法和宏基因组法分析了玉米秸秆和牛粪联合好氧堆肥过程中微生物的碳源代谢能力和细菌群落多样性.结果表明:在第2次翻堆(第14天)时,微生物利用碳源的能力最强,初次建堆时(0 d)和其余翻堆时(第8、20、26天)次之,发酵结束时(第34天)最弱.Simpson、Shannon-Wiener和McIntosh多样性指数表明,建堆时及翻堆时的菌群优势度、丰富度和均匀度均极显著优于好氧堆肥结束.不同好氧发酵时间的微生物群落对同一碳源代谢有差异,同一好氧发酵时间微生物群落对不同碳源的利用率不同.糖类、酸类和醇类是区分好氧堆肥不同时间微生物碳源利用差异的敏感碳源.好氧堆肥不同时间细菌的种类和丰度不同,共享的优势菌门有厚壁菌门(Firmicutes)、变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)、放线菌门(Actinobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes),在第0、8、14、20、26、34天这6个时间内它们的相对丰度之和分别达90.27%、90.34%、94.26%、84.21%、84.31%和77.61%,且6种门类在不同发酵时间的丰度表达存在消长变化状态.研究显示,参与好氧堆肥不同时间的微生物群落在碳源代谢能力上存在多样性,在细菌菌群的种类和丰度上也存在多样性.
密闭培养对纤细角毛藻稳定同位素组成的影响
刘瑀, 娄亚迪, 李颖, 王海霞
2018, 31(8): 1464-1470. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.03.28
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摘要:
为研究碳源对赤潮藻生长的影响,以赤潮藻纤细角毛藻(Chaetoceros gracilis)为研究对象,在密闭条件下进行培养,模拟赤潮发生时碳源缺乏的生长环境;分析碳源不足对纤细角毛藻不同生长阶段的差异影响,采用密闭培养的方法,分别在正常组和缺氮组的营养条件下培养纤细角毛藻,测定生物量、营养盐浓度和碳氮稳定同位素组成等重要监测指标.结果表明:不同营养条件对纤细角毛藻的生物量存在显著影响.在正常组,c(NO3--N)(NO3--N为硝酸盐)随着培养时间呈下降趋势,ρ(NO2--N)(NO2--N为亚硝酸盐)和ρ(NH4+-N)(NH4+-N为铵盐)与藻类生物量呈显著正相关,ρ(PO43--P)(PO43--P为磷酸盐)和c(SiO42--Si)(SiO42--Si为硅酸盐)与藻类生物量呈显著负相关;在缺氮组,c(NO3--N)、ρ(NO2--N)、ρ(NH4+-N)、ρ(PO43--P)和c(SiO42--Si)均与藻类生物量呈显著负相关.整个试验周期中,正常组和缺氮组δ13C和δ15N值越来越正.其中,正常组的δ13C值比缺氮组的更正,平均高2.286‰;缺氮组的δ15N值比正常组的更正,平均高3.307‰.正常组和缺氮组的δ13C、δ15N值与生物量均呈显著正相关.研究显示,碳源和氮源的不足分别会导致更正的δ13C和δ15N值,推测赤潮发生会导致δ13C和δ15N值偏正,赤潮藻的碳氮稳定同位素组成可以作为赤潮监测的指标和方法.
蒸汽爆破对污泥和餐厨垃圾联合厌氧消化的促进效果
张衍, 韩鹏, 刘和, 张丽慧, 刘宏波, 符波
2018, 31(8): 1471-1478. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.03.29
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摘要:
鉴于蒸汽爆破(简称"汽爆")预处理对污泥和餐厨垃圾联合厌氧消化的影响还鲜有报道,为探讨汽爆预处理对污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化的促进效果及经济可行性,利用小型发酵罐在35℃下开展了未预处理污泥和餐厨垃圾联合消化、汽爆污泥单独消化、汽爆污泥和餐厨垃圾联合消化的试验,并进行能耗分析.结果表明,未预处理污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,VS(挥发性固体)去除率为33.9%,沼气产率为311.0 mL/g(以投料VS计);汽爆污泥单独消化阶段,VS去除率和沼气产率均略高于未预处理污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,但反应器ρ(NH4+-N)过高,影响产气稳定性,沼气φ(CH4)较低.汽爆污泥与餐厨垃圾联合消化阶段,VS去除率和沼气产率分别达到49.5%和420.5 mL/g,显著优于未预处理联合消化阶段.能耗分析表明,预处理的升温过程使汽爆预处理整体能耗偏高,但若能有效回收70%的热量,则汽爆预处理可提高污泥-餐厨垃圾联合中温厌氧消化工艺3.34 kW·h/t(以污泥量计)的能量产率.研究显示,汽爆预处理可提高污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化工艺35.2%的沼气产率,但由于预处理能耗较高,预处理过程中热能的有效回收是汽爆预处理应用于污泥和餐厨垃圾联合中温厌氧消化经济可行的关键.
聚酰肼接枝改性活性炭除甲醛材料的制备及其影响因素
张义安, 狄剑锋
2018, 31(8): 1479-1488. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.05
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摘要:
为解决甲醛污染问题,开展了多胺高分子接枝活性炭环境材料制备研究.采用质量比为1:1的硫酸和硝酸的混合液对活性炭表面改性,再以DCC(N,N-二环己基碳二亚胺)为胺化反应的缩水剂,通过PAH(聚酰肼)和活性炭缩聚反应制备了除甲醛材料ACm-g-PAH(聚酰肼接枝改性活性炭),通过单因素试验探讨了影响ACm-g-PAH除甲醛的因素,再由正交试验得出ACm-g-PAH制备的最佳工艺为活化温度为90℃,w(DCC)为2.0%,c(PAH)为12 mmol/L.结果表明:在温度为10~50℃与相对湿度为45%~85%区间内,温度和相对湿度对甲醛去除率影响并不明显.吸附甲醛的ACm-g-PAH经弱酸还原再生技术处理后,再生5次的ACm-g-PAH对甲醛的去除率仍能达到初生材料的89.2%.FTIR(红外光谱)证明了在DCC存在下,聚酰肼高分子PAH与ACm(改性活性炭)表面羧基缩聚反应的事实.随着c(PAH)的增加,SEM(扫描电镜)显示活性炭孔内的PAH呈堆积的现象;TG(热重分析)图谱的测试结果表明,ACm-g-PAH的降解温度在330~420℃之间.研究显示,ACm-g-PAH对甲醛的去除率最高为99.4%.