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中国环境科学
中国环境科学

王文兴

月刊

1000-6923

zghj@chinajournal.net.cn;zghjkx1981@126.com

010-62215145

100082

北京市海淀区红联南村54号

中国环境科学/Journal China Environmental ScienceCSSCICSCDCHSSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国环境科学学会主办的学报级综合性学术刊物。本刊的宗旨是紧密围绕我国重大的环境问题开展学术研究与讨论，包括环境自然科学基础理论、环境战略思想、环境管理的理论与方法、区域性环境污染综合整治等。《中国环境科学》近年来对环境科学研究领域中的诸多学科如环境地学、环境化学、环境生态学、环境医学、环境工程等基础理论研究；对各种环境污染物的监测、分析及其防治；对区域环境的综合整治与规划；以及对全球环境问题等多方面的研究进行了全面综合报道，反映了中国环境科学的发展方向、研究水平、最新成就与突破性进展。《中国环境科学》2002年荣获第二届国家期刊奖提名奖；并荣获第三届中国科协优秀科技期刊奖一等奖。目前《中国环境科学》在国内外环境界都具有很大的影响，对我国环境保护事业和国民经济的可持续发展起到了积极推动作用。
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    剪切力和进水氨氮负荷对恶化硝化颗粒污泥恢复的影响

    赵薇封宇徐浩哲张钘昱...
    5435-5444页
    查看更多>>摘要：采用3个接种了恶化硝化颗粒污泥的反应器,探究剪切力和氨氮负荷对颗粒恢复的影响特性.结果表明,对照组R0(负荷为1.6g/(L·d)、剪切力为1.31cm/s)中颗粒污泥恶化加剧,并过量分泌胞外聚合物(尤其是蛋白质),导致生物量流失严重,但因较高浓度(＞25mg/L)剩余氨氮的存在,R0中亚硝化率始终在85％以上且NOB丰度低于0.66％;高剪切力的R2(负荷为1.6g/(L·d)、剪切力为2.62cm/s)中污泥沉降性能好转,但颗粒外观呈条杆状,并且R2中NOB被富集(Nitrobacter相对丰度为10.47％),亚硝化功能消失;低负荷运行的R1(负荷为0.8g/(L·d)、剪切力为1.31cm/s)中颗粒污泥实现成功再造粒,污泥体积指数(SVI5)从55.6mL/g降至14.6mL/g,但颗粒平均粒径由579μm降低为294μm,同时,批次试验结果表明颗粒污泥中AOB与NOB仍呈分层分布.此外,高通量测序表明,剪切力和氨氮负荷的不同造成了各系统中微生物种群结构显著不同.综上,与剪切力相比,通过降低氨氮负荷控制微生物生长速率对硝化颗粒污泥恢复的积极作用更为显著.

    连续流再造粒硝化颗粒污泥生长速率

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    C/N对EGSB系统生物产气及脱氮除碳性能的影响

    周鑫赵瑞强韩晋
    5445-5452页
    查看更多>>摘要：采用膨胀颗粒污泥床(EGSB)处理高浓度同时含有氨氮和硝酸盐的有机废水,重点探究碳氮比(COD/TN)对系统生物产气及脱氮除碳性能的影响.136d运行结果表明:C/N对系统COD去除影响不显著,而对产甲烷和TN去除率影响显著.分时水质测定证实了亚硝酸盐氮积累及硝酸盐短程还原与厌氧氨氧化(Anammox)耦合.C/N为5.71时产甲烷、硝酸盐短程还原耦合Anammox效果最好.随着C/N升高,厌氧氨氧化活性下降,而产甲烷和硝酸盐异化还原(DNRA)活性增强.C/N能够显著改变污泥胞外聚合物组分、含量及有机基团,进而影响污泥结构稳定性及微生物代谢活性.Anammox菌Candidatus Kuenenia 和 Candidatus Brocadia 相对丰度低 C/N 时远高于高 C/N,高 C/N 下检测到了大量产甲烷菌 Methanothrix、Methanolinea 和Methanobacterium,同时共存反硝化菌和DNRA菌.微生物功能基因注释证明了短程反硝化/DNRA促使亚硝酸盐积累和Anammox发生以及乙酸途径产甲烷.最后,提出了最佳C/N下碳氮同步去除机制.

    碳氮比高浓度废水产甲烷厌氧氨氧化硝酸盐异化还原去除机制

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    氨氮胁迫对厌氧处理高浓度有机氮废水的影响

    党澎泽谈新伟李祥袁砚...
    5453-5460页
    查看更多>>摘要：以实际制膜废水为例,探究了氨胁迫下高浓度有机氮废水甲烷化及微生物群落的动态响应,明确了氨抑制阈值,抑制形态,抑制机制和应对策略.结果表明,氨对AD处理高浓度有机氮废水的主要氨抑制形态为游离氨(FA),抑制阈值为(145±10)mg/L,半抑制浓度为(244±10)mg/L.在AD处理高浓度有机氮废水时,乙酸营养型产甲烷菌Methanosaeta,甲基营养型产甲烷菌Methanomassiliicoccus和Methanomethylovorans是主要产甲烷微生物.Methanosaeta和Methanomethylovorans分别在氨氮高于300mg/L和900mg/L时活性下降,同时产氢产二氧化碳相关功能微生物在FA高于140mg/L时受到抑制,使含碳数大于1的小分子有机物在系统内累积,最终导致高FA条件下化学需氧量去除率降低和氨氮释放不完全.在受到高氨抑制后,可通过调控pH值的方式实现系统的恢复,但无法通过微生物驯化的方式缓解.

    N,N-二甲基甲酰胺厌氧甲烷发酵半抑制浓度游离氨抑制阈值控制策略

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    聚丙烯纳塑料影响生物脱氮和功能基因的机制

    黄健徐军帅张华罗涛...
    5461-5471页
    查看更多>>摘要：选取聚丙烯纳米塑料(PP NPs)为研究对象探究其对生物脱氮的影响.通过检测各反应器中水质指标、氮转化功能基因丰度和污泥系统脱氮过程中物质代谢含量,并采用Pearson相关性分析及线性回归模型分析等方法,探索不同浓度PPNPs(1～100mg/L)对生物脱氮和功能基因的影响及机制.结果表明,随着PPNPs浓度升高,抑制作用增强.低浓度PPNPs对脱氮性能的影响较微弱,100mg/LPPNPs影响下出水COD、出水氨氮、好氧末端硝酸盐氮去除率分别降低到85％,91.4％,66％.qPCR表明,除nirK基因和norB基因外,其余氮转化功能基因的丰度随PP NPs浓度的升高而逐渐降低,其中16S rRNA,amoA,nxrA,narG,napA,nirS,nosZ 基因分别最高降低 6.82％,23.78％,26.25％,14.56％,24.90％,26.37％,21.04％.随着 PP NPs 浓度升高,细胞内 ROS 和LDH含量分别最高增加了 33.36％,13.55％,污泥细胞氧化应激状态严重,导致细胞膜结构受损、细胞活性下降.Pearson相关性表明,理化参数与部分功能基因之间存在较强的相关性.1mg/L PP NPs胁迫下,好氧末端硝酸盐氮与功能基因的负相关性变为正相关性.1～100mg/L PP NPs胁迫下,出水氨氮与nxrA、nirK、norB基因间呈不同程度的正相关性.线性回归模型表明,amoA和nxrA是氨氧化和硝化的关键驱动因素,nirS是亚硝酸盐还原的关键驱动因素,nosZ和narG是反硝化的关键驱动因素.该研究从分子生物学角度揭示PPNPs对生物脱氮的影响及机制.

    纳米塑料生物脱氮功能基因相关性线性回归模型

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    铁-碳共基质环境对污水铁型反硝化效率和微生物群落的影响

    郑蕾吴浩鸣王雪程莉蓉...
    5472-5480页
    查看更多>>摘要：构建共基质亚铁型反硝化系统,通过梯度实验探究共基质条件下低浓度有机碳(0,3,6,9,12mg/L)对不同Fe/N(2,3,4)条件下铁型反硝化的作用规律和机制,为提升铁型反硝化的效能提供理论参考.结果表明,本实验中有机碳源的最佳浓度为9mg/L.在Fe/N=3和4时,脱氮效率相比未添加碳源时分别提升22.7％和9.1％,促进效果随着外加碳源浓度和Fe/N的升高而减弱.添加有机碳对微生物群落的多样性和均匀度影响较小,随着浓度的升高系统中的自养型细菌如Rhodanobacter和混合营养型细菌如Comamonas,Thauera在生态网络中的总节点度始终高于异养型反硝化菌.C/Fe=0.140和0.187(即碳源浓度为6mg/L和9mg/L)时生态网络中协同和共生关系超过65％,碳源分别实现了单位浓度增益效果最高和反硝化效能最高,自养过程对系统反硝化的贡献度分别为39.2％和56.5％,均为主导地位.系统中主导NO3-,NO2-和NO还原的功能基因丰度的上升,也是提升铁型共基质反硝化系统脱氮效能的重要原因.

    共基质铁型反硝化微生物群落微生物生态网络反硝化贡献度

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    蛋壳微载体对硝化颗粒污泥快速培养的影响

    蒋宽胜汤皓婷隆静李明骏...
    5481-5489页
    查看更多>>摘要：采用连续流气提内循环反应器,考察了投加蛋壳微载体对硝化颗粒污泥快速培养的影响特性.结果表明,投加0.5g/L蛋壳微载体(75μm)的反应器(R2)1个月内实现污泥颗粒化,比对照组(R1)提前1～2周,且R2所得颗粒污泥表现出更高的混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)(R1=1.7g/L、R2=2.2g/L)、紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)含量(R1=97.65mg/gVSS、R2=136.29mg/gVSS)及 TB-PN/PS 比值(R1=2.95、R2=4.73),以及更好的沉降性能(R1、R2的SVI3和SVI30分别为41.67,37.5mL/g,30.36,28.57mL/g).与R1相比,R2中颗粒污泥具有更高活性,比耗氧速率(SOUR)和比氨氧化速率(SAOR)分别为754mgO2/(gVSS·h)和90.74mg/(gVSS·h).高通量测序结果表明,投加蛋壳微载体的颗粒污泥中富集了更高丰度的硝化菌(Nitrosomonas)以及EPS产生菌(如 Comamonadaceae_unclassified)等.

    硝化颗粒污泥蛋壳微载体快速培养

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    曝气动力双侧横向内循环反应器数值模拟和脱氮机理

    刘烨星于莉芳陈倩伊戴步峰...
    5490-5498页
    查看更多>>摘要：提出一种新型曝气动力双侧横向内循环(ADTL)反应器以免除常规生物脱氮工艺的内循环能耗,借助计算流体力学(CFD)优化ADTL反应器关键结构参数,如顶间隙高度/液位高度(Htc/Hl)、底间隙高度/液位高度(Hbc/Hl)及A/O比,并考察ADTL反应器处理模拟城市污水的脱氮性能、功能菌活性、酶活性以及微生物群落结构的影响规律.CFD数值模拟结果显示,当Htc/H、Hbc/H1与A/O比分别为0.08、0.08及1∶1时,ADTL反应器循环液速与液体流动均匀性较优.ADTL反应器运行结果表明,与常规内循环模式相比,ADTL运行模式TN去除率提高了 11.96％,亚硝酸盐氧化比活性/氨氧化比活性(SNUR/SAUR)由1.71降低至1.13,亚硝酸盐还原比活性/硝酸盐还原比活性(NIRR/NARR)由0.39增加至0.66,酶活性比值变化同活性比值变化趋势一致;同时Illumina MiSeq测序结果表明,ADTL阶段中具有亚硝酸盐还原功能的Levilinea(21.58％)、Melioribacter(4.54％)和Burkholderia(1.71％)菌属丰度显著增加,而具有硝酸盐还原功能的Azospira(0％)、Denitratisoma(1.49％)、Dechloromonas(0.84％)丰度则相对较低.因此,ADTL反应器可以在免除内循环能耗的前提下,有效避免"亚硝酸盐循环",节约硝化过程中的曝气能耗和反硝化过程中的碳源需求,为城市污水处理厂提质增效提供技术支持.

    双侧横向内循环数值模拟溶解氧梯度分布同步硝化反硝化亚硝酸盐循环

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    铁矿物协同 Shewanella oneidensis MR-1 介导的钒(V(Ⅴ))还原及其作用机制

    周雅琪陈钱砚语张杰司友斌...
    5499-5512页
    查看更多>>摘要：矿物协同微生物可以将高毒性的V(Ⅴ)还原为毒性及流动性较低的V(Ⅳ),从而达到治理钒污染的目的.以希瓦氏菌Shewanella oneidensis MR-1为试验菌株,采用黄铁矿、菱铁矿、马基诺矿3种铁矿物作为受试矿物,考察铁矿物协同微生物对V(Ⅴ)的还原特性,探讨影响V(Ⅴ)还原的因素,并研究马基诺矿协同S.oneidensis MR-1还原V(Ⅴ)对胞内酶活性、胞外聚合物(EPS)及电子传递的影响,解析铁矿物协同微生物介导的V(Ⅴ)还原机制.结果表明,3种铁矿物均能促进S.oneidensis MR-1对V(Ⅴ)的还原,其中马基诺矿的效果最佳,V(Ⅴ)还原率由对照组的80.84％提高到95.54％.马基诺矿协同S.oneidensis MR-1还原V(Ⅴ)的还原率与初始V(Ⅴ)浓度及pH值成反比,与矿物添加量及接菌量成正比.添加马基诺矿后,胞内的硝酸盐还原酶(NAR)、亚硝酸盐还原酶(NIR)、还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)及ATP水平均有不同程度的提高,EPS中蛋白质、多糖和核酸的含量增加,电子传递能力增强,从而促进V(Ⅴ)生物还原.扫描电镜-能量散射X射线谱(SEM-EDS)和X射线光电子能谱(XPS)显示,马基诺矿促进S.oneidensis MR-1将V(Ⅴ)还原为不溶性V(Ⅳ),形成沉淀聚集在菌体周围.

    钒(Ⅴ)ShewanellaoneidensisMR-1马基诺矿亚硝酸还原酶胞外聚合物电子传递

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    CNT负载纳米铁阴极电芬顿降解左氧氟沙星

    冯凡郭波曹群金史怡...
    5513-5521页
    查看更多>>摘要：利用浓硫酸对碳纳米管(CNT)进行改性,并以改性CNT(MCNT)上负载铁(MCNT-Fe)作为阴极,构建非均相电芬顿体系,用于去除左氧氟沙星(LFV)的研究.阴极材料的SEM、XPS、XRD和FTIR的表征结果显示:负载铁以纳米Fe2O3形式存在,大多数粒子(＞80％)大小在8nm以内;MCNT表面存在多种含氧基团.阴极材料的循环伏安曲线(CV)和阻抗分析(EIS)表明:与CNT和MCNT比较,MCNT-Fe阴极的氧还原活性更大,电子传递能力更强因而MCNT-Fe阴极的电芬顿法有更高的LFV去除效率.该电芬顿法在优化条件下,pH值3～9,反应240min时LFV去除率可达92.7％～95.7％;线态氧(1O2)起主要作用(贡献率达64.6％).此外,MCNT-Fe阴极在多次重复使用中性质稳定,经6次循环使用后的LFV去除率仍可达到89.3％.拓宽的pH值适用范围、稳定的阴极表现以及良好的LFV去除效果非常利于MCNT-Fe阴极的电芬顿法的实际应用,本文提出的1O2可能的形成机制为该法的应用提供了理论依据.

    改性阴极电芬顿碳纳米管左氧氟沙星线态氧

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    NO2-对高铁酸盐降解水中4-氯-3,5-二甲基苯酚的影响

    卢颖姚滨斌杨培增季跃飞...
    5522-5529页
    查看更多>>摘要：探讨NO2对高铁酸盐(Fe(Ⅵ))降解4-氯-3,5 甲基苯酚(PCMX)的动力学、产物和毒性的影响.结果表明,在pH7～9范围内,Fe(Ⅵ)能有效降解水中的PCMX,在[Fe(Ⅵ)]∶[PCMX]=10∶1的条件下,PCMX在5min内的降解率可达100％.0.1～10mg/L的腐殖酸(HA)明显促进了 PCMX的降解;而NO2-的引入则显著抑制了反应过程,并导致多种硝基副产物的生成.淬灭实验结果表明,高价铁是反应过程中的主要反应物种.毒性预测显示,生成的硝基副产物和偶联产物具有持久性和生物毒性,如OP-6和OP-7的半衰期超过180d,生物富集因子大于5000,慢性毒性值小于1mg/L,可能带来一定的环境风险.

    高铁酸盐4-氯-3,5-二甲基苯酚硝基副产物理论计算影响

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