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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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    一种C3N4光催化剂的制备及其对四环素类抗生素的降解

    高艺芳郭瑞焦媛刘晓娜...
    2073-2082页
    查看更多>>摘要：以单一尿素为前驱体,通过热聚合制备了 C3N4,并通过SEM、XRD、XPS、FT-IR、UV-Vis等分析表征了所制备的C3N4材料的结构、成分、光学性能和光催化活性.结果发现制备的C3N4具有花状的多孔纳米片结构和大的比表面积.制备的C3N4在氙灯320～780nm的照射下,对盐酸四环素(TCH)的降解表现出良好的光催化活性,60min内降解率达到99.60％.自由基淬灭实验的结果表明,·O2-、1O2和h+是TCH降解的主要原因.对比试验和DFT理论计算分析发现,以尿素为原料制备的C3N4比三聚氰胺为原料制备的M-C3N4光催化效果优异是归因于C3N4具有花状的多孔结构,更大比表面积以更多的活性位点和氧空位.此外,制备的催化剂C3N4对四环素类的抗生素(盐酸金霉素(CTC)和土霉素(OTC))具有类似的催化效果.进一步通过分析光催化氧化中间产物,提出了 TCH可能的降解路径.

    光催化C3N4四环素理论计算

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    固化单宁纤维素基气凝胶吸附还原Ag(Ⅰ)行为研究

    陈颖林昱灵吕源财刘以凡...
    2083-2092页
    查看更多>>摘要：以纤维素为原料,在NaOH/尿素/H2O溶解体系中通过交联作用将橡椀单宁固化在纤维素基体上,制得固化橡椀单宁纤维素基气凝胶(VTCA).通过SEM-EDS、FT-IR、XRD等对VTCA进行表征,并研究其对水溶液中Ag(Ⅰ)的吸附行为.结果表明,VTCA具有明显的三维网格多孔结构,孔隙率达到97.95％,在较宽的pH范围内(1～8)对Ag(Ⅰ)均保持较高的吸附效率(＞75％).吸附过程符合拟二级动力学模型和Langmuir吸附等温线模型,温度升高有利于吸附,最高理论吸附量为147.2mg/g.吸附还原研究机理表明,VTCA主要通过静电吸引和螯合作用将Ag(Ⅰ)吸附到其表面,并通过单宁结构上的酚羟基将其原位还原为Ag0,证明VTCA具有良好的吸附还原性能,能够实现对水体中Ag(Ⅰ)的回收.

    吸附还原纤维素基气凝胶橡椀单宁Ag(Ⅰ)

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    磁性载体MBBR系统对纳米ZnO颗粒的胁迫响应

    高静湉王树超敬双怡吴兆盛...
    2093-2102页
    查看更多>>摘要：为探究磁性载体移动床生物膜反应器(MBBR)系统对不同浓度纳米ZnO胁迫的响应,构建2组MBBR开展纳米ZnO胁迫实验,通过对比普通与磁性载体MBBR中COD、NH4+-N去除性能、生物膜形貌、微生物群落及功能基因,分析磁性载体对纳米ZnO胁迫下MBBR中污染物去除性能及微生物的影响.结果表明:低浓度(5,10mg/L)纳米ZnO对COD、NH4+-N去除无显著影响;高浓度(30,50mg/L)纳米ZnO胁迫后,磁性载体MBBR的NH4+-N去除率分别降低10.57％和12.91％,低于普通载体的14.48％和16.94％.相比于NH4+-N,纳米ZnO胁迫对COD去除影响较小.此外,高浓度(30,50mg/L)纳米ZnO胁迫导致更多纳米ZnO颗粒团聚并吸附于磁性载体生物膜表面,继而改变了生物膜群落结构.在10mg/L的纳米ZnO胁迫下,磁性与普通载体生物膜中微单胞菌属(Micropruina)的相对丰度均有所提高,对该菌属生长起到促进作用.50mg/L纳米ZnO对Micropruina的生长产生明显的抑制,普通及磁性载体生物膜中其相对丰度分别降至0.20％和1.28％.KEGG代谢通路预测表明,高浓度的纳米ZnO改善了细胞膜转运蛋白和细胞活性等功能,降低了碳水化合物代谢、氨基酸代谢、能量代谢、辅助因子和维生素代谢、异种生物降解与代谢的功能.在纳米ZnO胁迫下,磁性载体较普通载体表现出更好的污染物去除性能,削弱了纳米ZnO对微生物的胁迫效应.

    纳米ZnOMBBR磁性载体群落结构代谢通路

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    水力条件对PRO工艺效能影响及膜污染机理

    郑成龙朱明飞崔雯王一涵...
    2103-2110页
    查看更多>>摘要：研究以单宁酸和海藻酸钠为模型污染物,考察了有效渗透压差、汲取液侧操作压力、错流剪切力等水力条件对压力阻尼渗透工艺效能的影响,并利用XDLVO理论分析了膜污染机理.结果表明,相比海藻酸钠,单宁酸主要吸附在膜的多孔支撑层内部,造成的膜污染更为严重.当PRO过滤单宁酸时,较高的有效渗透压差和较大的错流剪切力提高了 PRO工艺的水通量和功率密度水平,同时加重了膜污染,但是PRO膜对单宁酸的截留率均在85％以上.汲取液侧施加较高的操作压力,一方面减小了有效渗透压差,降低了水通量水平;另一方面提高了功率密度水平并缓解了膜污染,当操作压力从1bar增至4bar时,初始水通量降至10.5L/m2h,而产能提高了 200％.XDLVO计算结果表明,单宁酸的界面自由能更高,更容易相互聚合并粘附在PRO膜上,结合水力条件的影响,其造成的通量损失比海藻酸钠更严重.

    压力阻尼渗透水力条件功率密度XDLVO理论

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    河流水质采样策略与频率对氮磷负荷估算的影响

    贾临东胡宏祥杜新忠雷秋良...
    2111-2118页
    查看更多>>摘要：为探究适合的流域水质监测频率与采样策略,提高氮磷污染物负荷估算的精度,基于云南省洱源县凤羽河流域2011～2013年间逐日流量与总氮、总磷浓度的每日数据,在7d/次,14d/次,21d/次,28d/次4种采样频率下设定了 3种不同的采样情景(情景a:普通随机取样、情景b:随机取样的基础上增加降水量超过10mm的水样样品采集,情景c:随机取样的基础上增加降水量超过25mm的水样样品采集).基于采样频率与采样情景的组合,利用LOADEST模型估算的总氮与总磷负荷,并与逐日连续水量水质数据计算的实测值进行比较,评估了不同取样频率和取样情景下LOADEST模型的负荷估算精度.结果表明:在LOADEST模型的估算过程中,同种采样频率下,增加降雨时期的浓度数据将会提高LOADEST模型的模拟精度;在降雨事件期间进行加密采样,不仅加大了工作量,且增加的采样次数过多(如情景b)使总氮的RMSE值由1.92增至2.26,总磷的RMSE值由0.08增至0.19,高估氮磷负荷,模型模拟精度降低.在四种不同的采样频率下,情景c中总氮的RMSE值范围为1.92～2.07,总磷的RMSE值范围为0.06～0.13,均取得了该频率下最低的RMSE值,模型估算精度最高;从不同频率与采样情景对模型估算结果的影响来看,对总氮负荷估算结果(RMSE值范围为1.92～2.52)影响要大于总磷(RMSE值范围为0.06～0.18).其中,情景a与情景b的负荷估算结果精度随着采样频率降低而降低.情景c的估算结果受现有取样频率降低的影响不明显.本研究表明,在常规固定频率水质监测基础上结合气象预报适量增加降雨时的采样可在28d/次的较低取样频率下得到较高的氮磷负荷估算精度,符合我国各地区环境水质采样频率,可为相关研究的水质采样策略提供一定的参考作用.

    LOADEST模型总氮总磷采样情景负荷估算

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    静水压对水库泥水界面脱氮潜力的影响

    李玉梅陈凯何立新柴蓓蓓...
    2119-2129页
    查看更多>>摘要：通过微宇宙模拟实验,结合宏基因测序技术研究了不同静水压条件(大气压、0.2MPa、0.5MPa和0.7MPa)对水库泥水界面微生物群落结构、氮循环功能基因及代谢通路的影响.结果表明:参与氮循环微生物物种数目随静水压增加呈先增加至1227种后减少至1199种,古菌、真菌相对丰度占比随静水压增加分别增加0.002％、0.0006％,细菌占比减少.相较于低静水压,高静水压使微生物群落的生态网络联系更紧密,种间作用更复杂,系统稳定性更强;高静水压通过增强nxrB、narH等功能基因丰度和参与该路径的微生物丰度,来促进反硝化过程,抑制异化性硝酸盐还原作用.且在参与氮循环的微生物中,发现嗜压微生物(变形菌门、绿弯菌门、拟杆菌门等)以及嗜压功能基因(ompH、asd),嗜压基因多存在变形菌门中,嗜压基因丰度随静水压升高先增大后减小.静水压通过改变泥水界面处氮循环有关微生物种群结构以及相关功能基因丰度与参与的代谢路径,来提高水库沉积物脱氮潜力,进而控制水库的富营养化.

    宏基因组静水压微生物群落结构氮循环水库沉积物

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    温敏性超支化聚合物淋洗重金属污染底泥研究

    刘叶陈靓徐帆耿瑞雯...
    2130-2136页
    查看更多>>摘要：以三羟甲基丙烷为核,缩水甘油为聚合单体,合成了超支化聚缩水甘油,再加入正辛酸进行表面改性得到一系列温敏性超支化聚合物,并主要选取第三代聚合物HPG-33采用振荡法研究了其淋洗修复重金属污染底泥的影响.结果表明,重金属去除率和聚合物分子量呈正相关关系,浓度在15mmol/L,固液比为1∶10、淋洗时间为4h、pH为4时,Cd、Cu、Pb的去除率分别可达到76.33％、86.72％和49.86％,且制备的聚合物淋洗剂不会破坏底泥的酸碱度、团聚结构、内部矿物晶格等.

    底泥重金属淋洗温敏性超支化聚合物

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    丘陵山区水库沉积物-水界面磷源汇转换机制

    谭立贤康得军刘成朱利钊...
    2137-2147页
    查看更多>>摘要：以东南丘陵山区典型深水水库对河口水库为研究对象,开展了 1a的原位调研,在主要水域内采集原位柱状沉积物样品,分析了沉积物磷的含量、赋存形态、间隙水剖面特征以及沉积物-水界面交换通量的时空变化特征.结果表明:对河口水库表层沉积物总磷(TP)含量变化范围为(470.8～1012.3)mg/kg,平均值达到(688.4±186.48)mg/kg,呈现从上游至下游逐渐增加的趋势,下游坝前区域磷污染最为严重;沉积物中各形态磷含量大小顺序依次为:铝结合态磷(352.61mg/kg)＞铁结合态磷(Fe-P)(98.10mg/kg)＞闭蓄态磷(88.77mg/kg)＞钙结合态磷(72.42mg/kg)＞有机磷(33.38mg/kg)＞可交换态磷(1.64mg/kg).全库沉积物总体表现为磷的释放源,其中,秋季释放风险最高,冬季大部分区域沉积物从磷释放的源转变为汇;全年平均静态释放通量和扩散通量分别为(0.81±2.34)mg/(m2·d)和(2.15±3.47)mg/(m2·d),2种方法所得全年磷释放量分别为1.92和3.67t,秋季释放量最大.铁结合态磷(Fe-P)的转化可能是控制沉积物-水界面磷源-汇转换的重要原因,由氧分层导致的沉积物厌氧及铁结合态磷(Fe-P)溶解释放将增加下层水体磷浓度,并在水体逆温后增加水柱总体磷浓度.在秋季大量磷释放之后,应更加关注随后的逆温对整个水体磷浓度的影响.

    内源磷负荷沉积物-水界面磷通量对河口水库深水水库

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    回料利用对食品工业污泥生物干化的影响

    朱梓涵刘翌锶孙小婷周子安...
    2148-2155页
    查看更多>>摘要：利用热风系统进行食品工业脱水污泥生物干化的污泥作为回料,在相同条件下探究不同比例回料利用对污泥生物干化效果的影响.结果表明,回料∶稻草∶污泥=1∶1∶4(质量比)时生物干化效果最好,高温期可维持72h且每日累积温度TD为30.96℃/d,单位水分去除量为287.45g/kg WM,但延长了生物干化周期,使得处理污泥负荷降低.三维荧光光谱分析表明回料利用实验组在生物干化高温期腐殖酸和富里酸类物质增多,TC由生物干化前的243.8～264.2g/kgWM下降至生物干化后的191.7～224.9g/kgWM,回料可增加TC保留量.单位水分去除所产生的CO2排放量为168.7～226.9L CO2/kg H2O,利用回料可以提高混合物料的自由空域、增加了通风生物干化过程中的含氧量从而降低单位水分去除所产生的CO2排放量.未添加回料的实验组TN在生物干化前后未出现明显变化,而回料利用条件下TN由最初的29.4～31.1g/kg WM持续升高至31.6～31.8g/kg WM,这主要是由于干化过程中水分的蒸发和有机物矿化导致的TN的浓缩效应.能量平衡分析结果表明,利用回料可有效降低翻堆和实验过程带来的热量散失,回料∶稻草∶污泥=1∶1∶4时水分蒸发所用热量数值最大但占比有所下降,占总消耗热量的78.25％.添加回料可有效提高水分去除以及碳氮保留,同时会增加生物干化后物料的腐熟程度,降低稻草调理剂用量,说明回料利用在食品工业脱水污泥热风系统生物干化中具有优化作用.

    回料热通风食品工业污泥生物干化能量平衡

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    生物炭对重金属钝化及抗性基因的影响

    郭忠云王立鹏周海东杨硕...
    2156-2165页
    查看更多>>摘要：探究了玉米秸秆生物炭(CB)和水稻壳生物炭(HB)对猪粪厌氧消化过程中重金属钝化和抗性基因削减的影响,并解析了影响抗生素抗性基因(ARGs)迁转的主要因素.研究发现,添加CB和HB后,促进了 Cr,Cu,Pb和Zn转化为更稳定的金属形态,且投加HB有更优的重金属钝化效果.添加CB和HB均能降低ARGs的丰度,胞外抗性基因(eARGs)的去除率较高,约为55.6～98.3％,具有更大比表面积的HB能吸附更多eARGs.胞内抗性基因(iARGs)的变化受生物炭影响较小,iARGs的削减主要与宿主菌的去除相关.微生物群落结构(λ=0.83,P＜0.01)和MGEs(λ=0.60,P＜0.05)是影响ARGs改变的主要因素.添加生物炭没有直接影响ARGs迁转(λ=0.29,P＞0.05),投加生物炭可减轻消化系统中的重金属选择性压力,从而间接促进ARGs的去除.

    生物炭厌氧消化抗生素抗性基因重金属猪粪

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