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环境工程学报
中国科学院生态环境研究中心
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中国科学院生态环境研究中心

曲久辉

月刊

1673-9108

cjee@rcees.ac.cn

010-62941074

100085

北京市2871信箱

环境工程学报/Journal Chinese Journal of Environmental EngineeringCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊的办刊宗旨为：“积极促进国内环境污染治理技术与设备的研究、开发与应用”。本刊正在成为连接国内外环境污染治理技术与设备领域科研人员、技术开发与推广人员以及广大用户的信息纽带与桥梁。
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    3种活性钛网阳极电化学降解水中阿特拉津

    伍梦琳周舒郑飞予艾莎莉...
    3209-3218页
    查看更多>>摘要：阿特拉津(atrazine,ATZ)等有机杀虫剂的大量生产和使用对水生态安全造成威胁,其可被电化学阳极氧化技术有效降解和矿化.为探究水中ATZ电化学降解效率、能耗与反应路径,以多孔钛网为基板制备Ti/RuO2-IrO2、Ti/PbO2、Ti/Ti4O7钛网阳极,开展电化学降解和矿化水中ATZ研究,分析了 3种钛网阳极表面结构特征和电化学性能;比较和评估3种钛网阳极电化学降解ATZ效率、溶液总有机碳(TOC)去除率、反应能耗;考察了电流密度、ATZ初始质量浓度、溶液初始pH等反应参数对ATZ降解效率的影响;探究了 ATZ电化学降解中间产物及反应路径.结果表明:Ti/RuO2-IrO2、Ti/PbO2、Ti/Ti4O7钛网阳极表面活性组分覆盖致密、均匀,其电析氧电位为Ti/Ti4O7(2.4 V)＞Ti/PbO2(1.98 V)＞Ti/RuO2-IrO2(1.48 V);3种钛网阳极电化学降解和矿化ATZ效率较高,ATZ的降解率和溶液TOC去除率分别为85.45％～96.3％和48.7％～69.8％,其中Ti/Ti4O7钛网阳极对ATZ和TOC去除率可达96.3％和69.8％;与Ti/RuO2-IrO2和Ti/PbO2相比,Ti/Ti4O7稳定性较好,反应能耗(221.4 kWh·kg-1)较低;ATZ电化学降解率随电流密度增大而升高、随ATZ初始质量浓度和溶液初始pH的增大而降低;水中ATZ电化学降解产生A(C8H15N5O,m/z=198.24),A 继续氧化生成 B(C8H15N5O2,m/z=214.22)、C(C7H13N5O3,m/z=216.20)、D(C6H10N4O3,m/z=187.20)、E(C3H3N3O4,m/z=146.07)、F(C3H3N3O5,m/z=162.07)等中间产物.

    阿特拉津电化学氧化钛网阳极降解效率反应路径

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    终端净水器膜过滤及后置工艺对水中微生物群落结构特征的影响

    张毓羚白淼杨溢轩张明露...
    3219-3227页
    查看更多>>摘要：为探究终端净水器(简称净水器)的微生物污染情况以及群落结构的差异,采用净水器对城市管网水进行150d处理,将纳滤出水分别连接压力储水设备或者后置活性炭滤芯进行处理,并利用16S rRNA扩增子技术检测净水器进水、净水器3组出水(单独纳滤出水、纳滤结合压力桶出水、纳滤结合活性炭出水)的微生物群落.结果表明,单独纳滤、纳滤结合压力桶、纳滤结合活性炭3种处理工艺导致净水器出水在水质指标、Alpha多样性和微生物群落结构上有差异.净水器3组出水优势菌门以变形菌门(Proteobacteria),放线菌门(Actinobacteria)和拟杆菌门(Bacteroidetes)为主,但纳滤结合压力桶出水和纳滤结合活性炭出水在运行90 d时,相较于单独纳滤出水,检出更高水平的厚壁菌门(Firmicutes)和拟杆菌门(Bacteroidetes),说明纳滤结合压力桶和纳滤结合活性炭能进行显著地微生物富集.净水器3组出水共检出14个风险菌属,相对丰度最高的为Neisseria和Rothia.净水器出水中各种功能表达基因的数量均高于净水器进水,其中纳滤/活性炭出水功能表达基因的数量最高.

    终端净水器纳滤纳滤结合压力桶纳滤结合活性炭16SrRNA扩增子

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    有机碳源种类对硫自养短程反硝化的影响

    史智炀周俊才聂显玲刘权...
    3228-3237页
    查看更多>>摘要：本研究以厌氧序批式反应器(anaerobic sequencing batch reactor,ASBR)作为硫自养短程反硝化(sulfur autotrophic partial denitrificationSAPD)的研究体系,以硫代硫酸盐为电子供体.采用批式实验探究了不同有机碳源(甲醇、乙醇、乙酸钠、葡萄糖)对SAPD亚硝酸盐积累的影响,并将批式实验结果应用到ASBR系统,验证其强化效果.当S/N为1时,ASBR系统成功稳定运行,硝酸盐去除率(nitrate removal efficiency,NRE)和亚硝酸盐积累率(nitrite accumulation rate,NAE)分别达到了 95.89％和52.40％.C/N比为0.5的碳源批式实验结果显示亚硝酸盐的积累效果为:乙酸钠＞葡萄糖＞甲醇≈乙醇＞无碳源,其中乙酸钠对亚氮积累的提升效果最为显著,NAE由50.52％上升至61.09％,其中硫单质生成率由40.43％下降至30.21％.将批式实验结果应用到ASBR中,乙酸钠作用使系统对硝氮(NO3--N)的处理效果和亚氮(NO2--N)积累能力进一步提升,NAE从65.00％提高到了 73.70％,且NRE也从80.6％提高到了 89.15％.高通量测序结果可知,乙酸钠的投加使得SAPD系统中变形菌门(Proteobacteria)丰度显著增加,而厚壁菌门(Fimicutes)活性受到抑制.硫杆菌属Thiobacillus相对丰度由6.83％上升至10.32％,Terrimonas相对丰度由10.68％下降到1.20％.总的来说,低浓度有机物的投加可以提升SPAD工艺的整体效果.

    硫自养短程反硝化硝酸盐去除有机碳源NO2--N积累微生物群落

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    聚氯化铝钛混凝剂的制备及其除磷性能

    丁心贺甘永海孔明施文卿...
    3238-3250页
    查看更多>>摘要：混凝是水/废水处理中除磷的重要技术,开发高效安全、新型的除磷混凝剂是目前混凝除磷的研究热点.本研究以氢氧化铝(Al(OH)3)、盐酸(HCl)与四氯化钛(TiCl4)为原料,通过一步酸溶法联合常温聚合开发了聚氯化铝钛(PATC)复合混凝剂.使用浊度、有机物及磷模拟水样进一步了探究混凝剂投加量与溶液pH对除污效果的影响.结果表明,当Al/Ti(摩尔比)为10∶1时,PATC的混凝性能最好.当投加量为0.2～0.3 mmol·L-1时PATC对浊度、有机物和磷酸盐的去除效果最佳,残留磷质量浓度可降至0.2mg·L-1,达到我国《地表水环境质量标准》中Ⅲ类水标准,且在此条件下混凝出水中残留金属浓度最低,对环境十分友好.钛盐引入有助于改善絮体特性,降低残留铝浓度,强化磷酸盐的去除效果.PATC混凝剂制备工艺操作简单、成本低廉,该工艺更贴近实际生产,可为新型除磷混凝剂的开发和应用提供有力参考.

    混凝钛盐铝盐复合混凝剂除磷

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    低渗透区中三氯乙烯反向扩散强化方法

    于春雯宁克熊玲冯晨...
    3251-3259页
    查看更多>>摘要：由于地下介质的非均质性,低渗透区(low-permeability zones,LPZ)中重质非水相液体(dense nonaqueous phase liquids,DNAPLs)的反向扩散是导致相应地下水污染源区修复时间长,修复效率低的主要原因.对此,本研究将混合表面活性剂体系(2 000 mg·L-1 NaCl+4％Tween80/MA-80(1∶1))及加入黄原胶后的耦合体系运用到被NAPL相三氯乙烯(trichloroethylene,TCE)污染的砂箱中,结合光透法(light transmission method,LTM)探究高-低渗透介质差异对TCE反向扩散的影响、水动力增强及表面活性剂耦合体系对TCE反向扩散的强化效果、同时阐明表面活性剂对低渗透区中TCE的作用机理.结果表明,高-低渗透区的渗透系数相差越大,低渗透区传质难、流速慢的特点越难以克服.在不同渗透系数比值下,表面活性剂对非均质条件下低渗带中TCE的增溶增流效果不同,耦合体系可以提高波及效率,进一步强化低渗透区中TCE的反向扩散.本研究结果可在实际应用中为受DNAPL污染的非均质地层选择合适的修复手段提供参考.

    低渗透区渗透系数比反向扩散表面活性剂

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    餐厨垃圾收运及处置一体化模式生命周期评价:以天津市为例

    邵志飞呼和涛力孟晓山吴丹...
    3260-3270页
    查看更多>>摘要：在我国生活垃圾分类和"无废城市"建设持续推进背景下,餐厨垃圾收运与处置利用一体化成为了城市固废资源化产业链的重要环节.本研究以天津市为例,利用地理信息系统(ArcGIS)空间分析天津市餐饮垃圾产排特征,通过实地调研获得收运方式信息并归纳出4条处理技术路线,分别是高温发酵、焚烧发电、单独厌氧以及协同厌氧,并采用生命周期评价方法(LCA)选取6种影响类型为评价指标对餐厨垃圾收运及处置一体化模式进行了环境影响评价.结果显示,4条技术路线均具有环境效益,净环境影响潜力由低到高分别是高温发酵路线(-0.030 8)、协同厌氧路线(-0.029 9)、单独厌氧路线(-0.024 5)、焚烧发电路线(-0.005 7).敏感性分析表明,提高餐厨垃圾提油率,减少收运距离均能降低环境影响潜力,优化三相分离技术提高提油率是一种更加可行高效的方式.

    生命周期评价餐厨垃圾环境影响敏感性分析

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    席夫碱功能化MIL-101(Fe)的制备及其对水中磷酸根的荧光检测

    韩静李耀威刘荃陈玉祥...
    3271-3279页
    查看更多>>摘要：为预防水体富营养化,开发一种简单且快速的方法检测水中的磷酸根(PO43-)势在必行.金属-有机骨架材料优异的热稳定性、高比表面积、灵活的结构与孔隙可调性等特点使其在荧光传感领域备受关注.采用后合成修饰法制备了席夫碱功能化金属-有机骨架材料MIL-101(Fe)-Schiff,利用XRD、FT-IR、SEM-EDS、TEM、XPS等表征其结构和形态,并通过紫外-可见吸收光谱和荧光光谱进一步研究其荧光性质及对磷酸根的荧光检测性能.结果表明,MIL-101(Fe)-Schiff在水溶液中显示出良好的荧光稳定性,能够快速地实现对磷酸根的荧光增强检测.在最佳条件下,MIL-101(Fe)-Schiff的发光强度和磷酸根浓度之间具有良好的线性关系(相关系数R2=0.9979),其线性范围为0.01～1 mmol·L-1,检测限低至4.82 μmol·L-1(S/N=3),在实际水样中也表现出良好的磷酸根检测性能.磷酸根引起的荧光增强效应主要归因于MIL-101(Fe)-Schiff 上 Fe-oxo和亚胺基团分别与磷酸根形成的配位和氢键作用.本研究结果可为便捷的原位检测磷酸根荧光方法的进一步开发和应用提供参考.

    MIL-101(Fe)-Schiff亚胺基荧光探针磷酸根传感机理

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    便携式XRF测定飞灰中20种元素含量的方法及影响因素

    高盈盈白松春胡红云任东...
    3280-3286页
    查看更多>>摘要：垃圾焚烧会产生大量的飞灰,飞灰中含有大量的重金属且浸出毒性高,对周边环境及人群产生了极大的危害.目前常用的飞灰元素分析方法需复杂的前处理及较长的检测时间,无法满足无害化处置过程中对飞灰的及时检测以及药剂用量的精确指导.便携式XRF光谱分析仪具有无需前处理、测量快速、多元素同时分析等优点.因此,本研究采用便携式XRF测定飞灰中20种元素含量的方法,并对该分析方法的线性范围、精密度和准确度进行了考察,同时,还探索了影响数据准确度的关键因素(真空度、测量膜种类、是否研磨和烘干).实验表明,相对标准偏差(RSD)为0.03％～7.58％,相对误差(RE)均在±20％范围内,方法具备较好的重现性、准确度和精密度;真空度和测量膜种类的选择会影响XRF的能.研究结果可为飞灰中元素的快速监测和评价提供建议和参考依据.

    飞灰元素便携式XRF光谱分析仪快速检测

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    氧化石墨烯-聚电解质自组装膜的构建和对重金属的富集检测:QCM-D原位实验

    牛军浩王星皓孙昭玥高娟...
    3287-3296页
    查看更多>>摘要：土壤-地下水污染威胁用水安全和人民健康.石英晶体微天平(QCM)可发展为土壤-地下水污染的现场快速评估技术.本研究构建了氧化石墨烯(GO)/聚电解质自组装膜改性QCM传感芯片,以提高电极选择性和灵敏度,并探究溶液离子强度和pH对重金属富集的影响.聚乙烯亚胺(PEI)和羧甲基壳聚糖(CMC)是2种水溶性高分子聚电解质,可利用其分子间静电引力层层自组装构建多层聚电解质膜,并通过QCM的频率-耗散曲线实时检测组装过程中膜质量和粘弹性的变化.研究发现在自组装过程中膜质量随组装层数呈"指数型"增加,而膜粘弹性却呈现"振荡型"变化,表明膜构象发生交替变化.带正电的PEI表面比带负电的CMC表面更利于GO负载,且负载量随膜层数增加而增加.利用电子显微镜和原子力显微镜观察到GO的沉积方式包括平面单层沉积和多向多层沉积,且膜表面呈现卷曲粗糙的形貌特征.聚电解质膜层数影响Cu2+的吸附容量,其中GO负载的三层聚电解质自组装膜(GO-PEI/CMC/PEI)吸附容量最高,但需更长时间达到吸附平衡,80 min仍无法平衡.GO-PEI/CMC/PEI对低浓度Cu2+、Zn2+、Cd2+都具有较好的富集效果.Cu2+的结合方式包括通过静电引力形成的可逆吸附和通过配位络合形成的不可逆吸附,且随离子强度增加,配位络合逐渐占主导.溶液pH降低导致膜内分子所带正电荷增加,可能通过静电斥力造成多层膜溶胀而暴露更多结合位点,从而增加Cu2+的富集量.本研究结果表明GO/聚电解质自组装膜改性芯片可提高对重金属离子的富集效果,但会受溶液离子强度和pH的影响.基于改性QCM传感芯片对污染物的富集检测需考虑溶液理化性质的影响.本研究为进一步发展QCM芯片用于原位重金属污染浓度快速检测提供有力支撑.

    粘弹性石英晶体微天平芯片铜离子聚电解质膜自组装

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    分类制度对干湿垃圾处理系统生命周期碳排放特征的影响——以上海市为例

    范帅康宋小龙王川毕珠洁...
    3297-3307页
    查看更多>>摘要：垃圾分类制度的推行,实现了湿垃圾(厨余垃圾)从混合垃圾中的分出,垃圾产生特征与流向随之发生变化,进而对后续处理过程环境表现带来影响.针对受分类制度影响最大的干、湿垃圾组分,基于生命周期思想提出了碳排放量核算方法,并以垃圾分类典型城市上海市为例,探究分类前后混合垃圾与分类垃圾处理的生命周期碳排放特征.结果显示,随着垃圾分类制度的实施,干湿垃圾处理系统整体碳排放量明显下降,减排程度受干湿垃圾分出水平和垃圾组分变化影响.对比垃圾分类前后单位垃圾处理碳排放量发现,排放量由分类前的300.4 kgCO2eq·t-1降至分类后的200.3～244.1 kgCO2eq·t-1,最多降低了 33.3％.从碳排放来源来看,垃圾焚烧带来碳排放量贡献最大,其中又以焚烧直接碳排放占比最大.相比之下,湿垃圾处理总体排放强度较小,厌氧消化残渣处理方式是影响湿垃圾处理碳排放的关键.综合来看,湿垃圾的有效分出和低碳化处理是干湿垃圾处理系统碳排放量降低的关键.对干湿垃圾资源化处理工艺开展减排潜力分析发现,综合采用干垃圾焚烧热电联产和湿垃圾残渣作土壤改良剂可进一步实现碳减排.

    垃圾分类生命周期碳排放焚烧厌氧消化

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