In order to solve the problems of difficult recovery of non-metallic components and high secondary pollution rate in waste printed circuit board(PCB),298/77 K cycling treatment technology was introduced.First,the effect of temperature change on the internal structure of PCB and the change of mechanical properties in PCB were analyzed,and the actual effect of static and centrifugal separation on the recovery rate of non-metallic components in PCB was tested.Then,CaF2 was introduced as strong oxidant in the refining process.The recovery of silicon components after the change of internal structure of PCB was tested and the actual purity of silicon elements after recovery was determined.The results showed that after 298/77 K cycle treatment,the internal structure of PCB changed significantly under the influence of temperature cycle.The mechanical properties were significantly reduced.The actual output of PCB non-metallic components and the recovery of silicon components had been significantly improved compared with the traditional treatment,and the impurities in the original PCB had been well removed.The mass fraction of silicon element accounted for more than 97%.
在再生水补给型河道开展水生态修复并监测分析其效果,有助于提升再生水补给河道的生态健康水平.在北京市萧太后河老河道开展全营养级生态修复并进行为期 1 年的监测,通过生物群落结构、生物多样性指数、水质分析水生态系统变化.结果表明,虽然试验区经历了水质恶化、水量剧减的双重冲击,但河道水生态、水质仍表现出明显改善.生态修复实施后浮游动物、底栖动物、鱼类、鸟类的物种丰富度分别上升为修复前的 6、2、3、2 倍.浮游动物、底栖动物、鱼类优势种数量均明显增加,且表现出耐污型向健康指示型的变化.底栖动物、鱼类、鸟类的 Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalef丰富度指数均有上升;鸟类的优势种表现出季节性变化且已出现猛禽.项目区内总磷浓度平均比项目区外低 35%,氨氮浓度平均低 31%,总氮浓度平均低 30%.综合来看,结构完整的水生态系统具有抵抗外界水质、水量冲击的韧性,且能够起到良好的水质改善效果.各生物群落的多样性指数、群落结构均对水质变化有明显的反馈和指示作用,多个生物多样性指数的综合表征效果更全面、更客观.
全氟辛酸(PFOA)是一种广泛存在于环境介质中的典型全氟化合物,具有高毒性、难降解等特点,严重威胁生态环境安全及人类遗传、免疫、神经和生殖健康,其环境危害和风险防控引起广泛关注.光催化技术具有反应条件温和、处理效率高、应用成本低且无二次污染等优势,在PFOA的降解处理方面具有广阔应用前景.为研发活性强、可见光吸收性能好、稳定性高的新型光催化材料,实现水中PFOA的高效降解,系统梳理了近20年来PFOA光催化降解材料制备的相关研究,对不同光催化降解材料的降解特性及存在问题进行全面分析;结合现有材料对PFOA的光催化降解,总结光催化降解材料的反应机理及活性增强机制,阐明PFOA的光催化降解路径.
兴凯湖是中俄跨境湖泊,其水质变化受到国际社会的高度关注,入湖河流水质状况对兴凯湖水质有着重要影响.以兴凯湖中国境内流域为研究区域,基于内梅罗污染指数法、方差分析、冗余分析、聚类分析等方法,分析兴凯湖入湖河流水质污染特征,探究流域土地利用结构对河流水质的影响,并据此提出入湖河流分类修复策略.结果表明:兴凯湖入湖河流水质为GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类～劣Ⅴ类,化学需氧量、总磷、高锰酸盐指数是主要超标因子;兴凯湖入湖河流丰水期水质整体优于平水期,大兴凯湖入湖河流水质整体优于小兴凯湖;兴凯湖流域土地利用对入湖河流水质的解释度在丰水期和平水期分别为 52.31%和 45.38%,耕地对河流水质产生负面影响,林地、水体对入湖河流水质起改善作用,而人造地表、草地在不同水期对入湖河流水质的影响不同.基于入湖河流水质、流域土地利用结构的聚类分析,将兴凯湖入湖河流分为生态保育型、生态修复型和综合治理型 3 种类型,并提出了具有针对性的治理与修复策略.
当前农业面源污染仍是我国水污染的主要来源,面源污染过程涉及农业、水利、环境、生态等多学科交叉,是国内外环境污染学术研究和流域污染控制与管理关注的焦点之一.不同学科通常在不同的时空尺度上采用不同的方法研究农业面源污染的产生与迁移过程,如农业学科注重农田—山坡—流域尺度下灌溉、不同作物在不同阶段施肥、营养盐转化吸收及其土壤库收支与微生物对营养盐的作用等过程,但忽略了不同尺度或系统之间的迁移过程内在联系,尤其是较少开展集成模拟研究.本文综述了典型空间尺度(从田块到山坡,再到流域尺度)农业面源污染迁移过程及影响因素,总结了流域农业面源污染建模方法,提出在模型系统中除需要深入考虑田块、山坡等尺度的局部水文及其污染物产生、累积、释放与迁移外,还迫切需要综合考虑农田—山坡—流域系统的水文和污染物迁移过程与集成面源模型的研发.同时,针对农业面源污染迁移过程的尺度转换、建模方法和模型不确定性,分析了其现有研究存在的不足,并对未来研究进行了展望.
以唐山市为例开展交通部门温室气体协同大气污染物减排潜力评估,首次在协同减排中考虑汽车空调制冷剂泄漏引起的温室效应,指出淘汰老旧车辆的附带效应,并借用协同发展理论中的协同度指标来测算各项措施减少污染物和温室气体排放的协同减排潜力.结果表明:在实施全部减排措施情况下,全市交通部门温室气体排放将于 2030 年达峰,大气污染物排放将在"十四五"末期达到峰值;全市当前因汽车制冷剂泄漏产生温室气体排放效应达 28.08 万t(以CO2 计),占全部温室气体排放比例约 4.7%,其中 50%的排放来自汽车运行过程,且排放量将随汽车保有量上升而提高,需要针对运营、维修和报废过程的空调制冷剂泄漏量制定相应方案;采用协同度评价标准能有效区分不同措施的协同减排力度;淘汰国 3 及以下车辆时,绝对减排量大、协同度好,尽管在实施期内可能引起制冷剂泄漏量增加,但整体仍能实现协同减排;柴油货车改天然气和提高"公转水"比例,综合减排协同度好,但其在单一大气污染物与温室气体减排方面存在负向协同,需要配合其他减排措施同步推行.
重点排放单位空间分布特征对于生态环境部门制定全国碳市场数据质量监管政策有重要意义,但目前对重点排放单位空间分布规律认识仍然有限.以行政区重点排放单位分布为研究对象,运用全局和局部空间自相关分析探讨重点排放单位的空间集聚特征,采用空间聚类方法划定不同区域,并结合社会经济发展、用电量和产业结构等探讨管控策略.结果表明:重点排放单位在华东地区和华北地区分布较为集中,在城市和县域尺度存在明显的空间正自相关,高高集聚、低低集聚均呈现连片分布,高高集聚主要分布在煤炭资源富集和经济发达地区.依据重点排放单位数量及碳排放关联因素,将全国城市划分为 7 个区域,区域 1 主要位于西北地区,区域 2 由山西、陕西、宁夏中东部及新疆北部、内蒙古东部的部分地区组成,区域 3、4、5 和 6 分别主要位于东北、华北、华东和西南地区,区域 7 主要位于中部和南部地区.对区域 1、2 和 6 本地矿区与重点排放单位的煤质参数进行比较,可快速评估碳排放数据质量;将区域 3 和 4 的本地煤炭和外来煤炭进行区分,有助于进行重点排放单位分类监管;应关注区域 5 和 7 煤炭来源对碳排放的影响.此外,应强化重点排放单位集中区域碳排放监管的基础能力培训,做好社会经济相对落后地区重点排放单位碳排放数据质量管理帮扶等.
基于广西船舶数量及类型、船舶引擎功率等数据,以广西壮族自治区为例,通过船舶引擎功率法建立广西 2020 年内河及沿海船舶排放清单,探究广西内河及沿海船舶主要大气污染排放量时空分布,并通过大气扩散模型模拟了船舶大气污染物排放对广西沿海港区大气环境的影响.结果表明:内河船舶中干货船排放占比为 35.6%,四等船排放占比为 26.07%;沿海船舶中拖船排放占比为 44.16%～49.33%,主机、辅机、锅炉排放占比分别为 52.39%、21.43%、26.18%;不同工况下,沿海船舶停泊工况SO2 排放占比最高,其余污染物在慢速行驶工况下排放占比最高.2020 年广西北部湾海域船舶SO2、NOx、HC、CO2 的平均排放强度分别为 0.32、2.14、0.07、121.93 t/km2.
采用固定化技术,以聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)联合构筑凝胶骨架,引入活性炭(AC)、CaCO3 和复合菌粉制备一种固定化生物填料(BM填料),对添加到BM填料中的AC进行粒径优化;以乙苯作为目标污染物,考察装填该填料的生物滴滤塔(BTF)对其去除效果.结果表明:当添加的AC为 100 目时,BM填料的比表面积达到 57.46 m2/g,机械强度最高,对乙苯的去除效果最好.理化性质分析表明,该填料内部为致密的三维网状结构,具有较好的亲水性与吸附性,表面存在大量—OH、—COO-等亲水基团,相同条件下对乙苯吸附量是聚氨酯海绵填料(PU填料)的 2.9 倍.同时该填料具有较好耐酸性,在pH降至 1 时依然保持高降解活性.装填BM填料的BTF可在 6 d内完成挂膜;经过 7 d停滞,去除率 5 d可以恢复至 100%;在进气乙苯浓度为800～900 mg/m3,停留时间(EBRT)为33 s时,仍可将乙苯完全去除.相较于PU填料,以BM为填料的BTF性能更优.
近年来,随着污染治理和生态环境保护力度的加大,京津冀区域生态环境质量持续改善,但是以PM2.5 为特征污染物的大气污染问题仍然不容小觑.选取了 2015 年 1 月 1 日—2022 年 11 月 30 日京津冀及周边 31 个城市的PM2.5 浓度数据,结合引力模型与皮尔逊相关指数,构建了京津冀及周边城市PM2.5 污染的空间关联网络,并对该网络的整体特征与模体季节变化进行了统计分析.结果表明:邢台、石家庄、邯郸 3 个城市的度值、中介中心性、接近中心性均排名前 3,它们在该网络中处于核心位置,与多个城市存在较强的PM2.5 污染空间关联,对于控制PM2.5 污染的空间溢出具有较为重要的作用;模体的四季关联网络密度和平均度相差不大,但均较高,各城市间的PM2.5 存在较强的空间关联,其中在冬季网络密度最高,石家庄、邢台、衡水在模体四季关联网络中起着重要作用.对于在京津冀及周边城市PM2.5 污染空间关联网络中处于核心位置的城市,在加强自身PM2.5 治理的同时,应制定政策减弱其对相邻城市PM2.5 污染的空间溢出效应;根据不同季节模体的关联情况,制定相应的协同治理政策,加强对这些模体城市PM2.5 污染的协同治理,同时减弱它们之间的PM2.5 污染空间关联与溢出效应.
开发利于微生物富集和优异导电性能的电极是提高微生物燃料电池(MFC)性能的关键.通过碱活化和酸活化方式制备螺旋藻生物炭(简称藻炭)并将其修饰于阳极炭毡(CF),以硝基苯为难降解污染物代表,通过检测电极电化学性能和污染物降解过程,探究基于藻碳MFC产电及转化污染物的性能.结果表明:在 700℃-NaOH改性藻炭修饰炭毡的电极体系(NaOH-AC700/CF),MFC电压最高可达 670 mV,比CF体系高 26%,且驯化时间由 7 d缩短至 2 d.修饰电极体系产电的同时高效降解污染物,阴极对硝基苯的去除率最高可达 99.9%;相比于CF体系,NaOH-AC700/CF体系的降解效率提高了 22.1%,苯胺生成率提高了 123.3%.微生物种类分析结果表明,电极表面的产电菌主要为弧形杆菌属(Arcobacter)和铜绿假单胞菌属(Pseudomonas),且在NaOH-AC700/CF阳极表面产电菌丰度最高,因而利于MFC产电以及硝基苯的还原.
以土霉素菌渣(oxytetracycline fermentation residue,OFR)为原料,在 300～900℃(间隔 100℃)条件下制备生物炭,研究高温(800～900℃)制备OFR生物炭对废水中铀的吸附效果与机理.结果表明:对于不同温度下制备的生物炭,随着温度的升高,OFR生物炭表面功能基团逐渐减少,Ca晶体形态由CaC2O4(300～400℃)转变为CaCO3(500～700℃)、CaO(800～900℃),而这也导致了吸附效果的变化.当制备温度升至 800～900℃时,OFR生物炭 10 min吸附即可对南方某铀尾矿库渗排水中的铀达到98%以上去除率,且高温制备的OFR生物炭在较宽的pH范围(4.0～9.0)与铀初始浓度(0.8～3.0 mg/L)下,均能稳定达到大于98%的去除率,处理后上清液中铀浓度远低于铀矿冶辐射防护和辐射环境保护规定的排放标准.因此,高温制备OFR生物炭在铀尾矿库渗排水原位处理方面,展示了较好的应用前景.
针对我国排污许可制度中许可排放量限值合理确定的需求,以南通市 88 家间排印染企业为研究对象,采用传统的排放绩效核算方法和基准线设定方法,对印染企业进行基于实际排放水平的排放绩效确定;同时,从假设定量的角度确定印染企业强、中、弱 3 种减排情景的许可限值,并预测了 3 种减排情景下化学需氧量(CODCr)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)的减排量.结果表明:1)88 家印染企业CODCr、NH3-N、TN、TP实际排放量占许可排放量比例平均值最大不超过 34.46%,印染企业主要水污染物许可排放量有较大核减潜力;2)88 家印染企业 4 种污染物由分位值法得到的 95%分位值和 99%分位值与由正态分布分析法得到的P95 和P99 对应绩效相当;3)对比分析分位值法、正态分布分析法所得基准线及 88 家印染企业实际排放平均绩效、标准绩效发现,对于 4 种污染物,至少有 71.59%企业的实际排放绩效在平均绩效之下,17.05%企业的实际排放绩效在平均绩效与 95%分位基准线之间,2.33%企业的实际排放绩效在 95%分位基准线与标准绩效之间;4)基于弱、中、强 3 种减排情景的 4 种污染物预计减排比例分别为 2.08%～5.99%、11.73%～20.05%和 23.24%～36.04%.
厕所是日常生活的基本设施,在改善人类生活环境方面发挥了重要作用.厕所黑水主要由粪便和尿液组成,含有大量有机质和氮、磷等营养物质,其源分离与资源化处理逐渐成为一个亟待解决的环境和技术问题.通过文献调研和分析,梳理了厕所黑水源分离和资源化处理的主要技术路线.围绕厕所黑水源分离,综述了厕所黑水源分离新型便器设备及其应用范围;根据粪便废水和尿液的特点,系统总结了源分离后不同废水的分类处理与资源化技术的研究进展,揭示了厕所黑水的污染控制和碳、氮、磷的有效回收是目前的根本任务;最后,根据当前的研究与工程应用现状,总结了厕所黑水源分离与资源化技术评估及绿色发展、多种技术的合理组合、集中化智慧化运行管理等方面面临的挑战,并提出相关建议.研究旨在为因地制宜推广适宜的厕所黑水源分离及资源化技术的规模化应用提供理论依据和参考.
兴凯湖是中俄跨国境湖泊,开展兴凯湖沉积物重金属生态风险评价及来源解析,对区域生态环境保护和治理具有重要意义.通过采集兴凯湖中国湖区表层及柱状沉积物样品,测定重金属As、Cd、Cu、Pb、Hg、Ni、Cr和Zn浓度,运用地累积指数法、潜在风险指数法对重金属污染状况和潜在生态风险进行评价,并通过数理统计分析其潜在来源.结果显示:小兴凯湖表层沉积物中Cr、Ni、As、Cr、Hg浓度均值超过黑龙江省土壤背景参考值,大兴凯湖表层沉积物中仅Ni、Cd浓度均值超过黑龙江省土壤背景参考值.地累积指数评价显示小兴凯湖表层沉积物Hg的污染程度较高,主要为轻度污染和偏中度污染,As和Cd以无污染为主、轻度污染次之,大兴凯湖Cd主要为轻度污染,其余重金属主要为无污染.潜在生态风险指数评价显示,兴凯湖表层沉积物总体呈无污染到偏中度污染,Cd为最主要的生态风险因子.As、Hg和Cd是重金属污染的主要因子,受入湖河流上游农业生产活动及矿产开发冶炼的影响,位于小兴凯湖东侧及大兴凯湖西侧区域污染风险相对更高;此外,考虑到大兴凯湖Cd呈底部富集特征,其可能受到自然背景影响.
为开发高效、廉价的水体As(Ⅲ)去除材料,采用天然铁锰矿(NFM)作为吸附剂,通过动力学、热力学、等温吸附以及吸附/解吸试验评估其对As(Ⅲ)的吸附性能,结合傅里叶变换红外光谱、扫描电镜以及X射线光电子能谱(XPS)等表征手段进行机理分析,并与铁锰二元氧化物(FMO)、水钠锰矿(Bir)和针铁矿(Goe)的吸附特性进行对比.结果表明:NFM主要由锰氧化物和铁氧化物组成,铁锰摩尔比为 6∶1,比表面积为 280.4 m2/g,对As(Ⅲ)的饱和吸附容量为 48.3 mg/g.Freundlich模型和准二级动力学模型能较好地拟合NFM的吸附过程.XPS等分析表明,NFM的吸附和氧化的协同作用是去除As(Ⅲ)的关键因素.其中,锰氧化物展示出优异的氧化As(Ⅲ)的能力,而铁氧化物具有强的吸附作用.
针对高含水率疏浚底泥限制其后续处置的问题,应用Fe2+-过二硫酸盐(PDS)调理-水平电场脱水(HED)工艺处理底泥样品,研究响应曲面法对Fe2+-PDS调理-HED工艺操作参数(Fe2+及PDS的投加量、电压、通电时间)的优化,分析调理过程底泥形貌及性质的变化以及工艺各阶段(调理、重力沉降、电脱水)底泥水分及有机组分的沿程变化.结果表明:1)Fe2+和PDS调理底泥时,最佳投加量分别为 4 和 10 mg/g(以TSS计),HED阶段最佳通电时间为 80 min,最佳电压为 45 V,在上述参数下,脱水底泥含水率由原泥的 88.55%降至 55.15%.2)在调理阶段,底泥结合水含量由 0.44 g/g(以干固体计,全文同)降至 0.28 g/g,胞外聚合物(EPS)中蛋白质和多糖总量增加,黏液层(Slime)中蛋白质类物质和可溶性微生物副产物荧光强度降低,紧密附着层(TB-EPS)中总荧光强度增至 12.40×107 AU·nm2;在HED阶段,电场作用导致底泥有机物的进一步释放从阴极流出,阴极区EPS各层中的可溶性微生物副产物荧光强度显著增加.3)调理过程产生的硫酸根自由基(SO4-·)能够氧化破解底泥中的微生物细胞并将内含物释放至EPS中,同时改变底泥的水分分布与EPS组分特征,原位产生的Fe(Ⅲ)通过絮凝作用改变了底泥的絮体结构,从而有利于底泥脱水性能的提升.
为探究不同菌剂对黑臭水体的修复效果,揭示研究过程中微生物群落变化规律,采用不同配方菌剂对黑臭水体进行修复,探讨不同菌剂对上覆水、底泥和微生物的影响.结果表明:投加菌剂组上覆水pH均略高于试验前;化学-复合微生物菌剂组上覆水DO浓度略低于空白组(6.95 mg/L),且上覆水NH4 +-N和TP去除率分别达到 86.60%和 66.07%,底泥酸可挥发性硫和有机质去除率分别达到 79.20%和 52.71%,去除效果均明显优于其他试验组;高通量测序表明,投加菌剂组底泥中硝化、反硝化细菌和有机质降解类细菌均具有较高相对丰度,且Vicinamibacterales下的某属在化学-复合微生物菌剂组中的相对丰度明显高于其他试验组(1.07%～2.18%).研究显示化学-复合微生物菌剂对黑臭水体具有良好修复效果.
铺垫井场是水基钻屑再利用的重要路径.然而,不同区域水基钻屑中元素浓度存在差异,其再利用过程中环境影响仍未全面了解.调查海南 5 个典型油气田钻井平台的水基钻屑,分析典型元素的分布和浸出特征,评估铺垫井场后对地下水的环境影响.结果表明,海南水基钻屑中Ni、As、Se、Sb、Pb、Hg、Tl、Mo、Ba浓度均未超过GB 36600-2018《土壤环境质量 建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》中规定的第二类用地的风险筛选值,除Tl外,其他元素浓度均与采样深度显著相关.浸出液中Pb、Tl、As浓度相对于GB/T 14848-2017《地下水质量标准》规定的Ⅲ类限值分别有 36.5%、16.5%、16.5%的超标率,其中As浸出率最高,为 35.7%.基于Texas模型的估算以及铺垫井场下方地下水的现场测定,所有检测项目浓度均未超过GB/T 14848-2017 规定的Ⅲ类限值,表明水基钻屑铺垫井场是安全的.
植被混凝土在裸露边坡生态修复中广泛应用,因土质类型不同,使得基材强度、保水性等差异较大,影响植物生长.不同土质的本质是土颗粒级配差异,砂粒与粗颗粒构成骨架,细颗粒填充黏结.以室内养护与室外盆栽相结合,探究土质(粉土质砂、低液限粉土、低液限黏土)对植被混凝土理化性质及黑麦草生长的影响.结果表明:渗透系数与大孔径和总孔隙率呈正相关,也与水泥水化有关;饱和含水率与总孔隙率及毛细孔隙率呈正相关;水分蒸发率与毛细孔隙率和含水率呈负相关:黏聚力与级配情况和水泥胶结有关;内摩擦角与粗颗粒呈正相关,与磨圆度和水泥水化有关;硝态氮含量和硝态氮淋失率与毛细孔隙和基材紧实情况有关;铵态氮含量和铵态氮淋失率与毛细孔隙和黏粒含量有关.利用偏光显微镜从细观结构角度阐释不同土质影响植被混凝土宏观特征的原因,综合以上指标分析及实践经验,得出粉土质砂配制的植被混凝土更有利植物生长,各项指标均在可接受范围内.
