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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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    CeO2改性CuO纳米棒协同促进电催化还原CO2制乙烯

    祁彧张金男校元媛张弛...
    3655-3661页
    查看更多>>摘要：随着社会经济发展及人类活动扩大,大气中CO2 的浓度日益增加,且带来诸多环境污染问题.因此开发高效、可持续的CO2转化方法至关重要.本文基于电催化反应机理,制备了一系列 CuO/CeO2 纳米棒复合材料,以促进二氧化碳高选择性还原为 C2H4.结果表明,经过优化后的 CuO/CeO2-2(molCeO2:molCuO=2%)电催化剂在电流密度达到20mA/cm2时,所需电位最低(-0.99V vs.RHE),且对乙烯具有最高的选择性,在电压为-1.08V vs.RHE时,法拉第效率高达 46%.此优势可能与大的表面积、更粗糙的表面以及 CuO 和 CeO2 之间的协同效应有关,有效提高了反应活性位点和电子转移效率.本研究将为设计和优化CuO基复合材料以实现CO2的高效转化提供理论指导.

    CuO/CeO2电催化还原二氧化碳乙烯

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    延时厌氧调控DPAOs内碳源转化实现反硝化除磷

    李冬胡丽君李明润邓栋才...
    3662-3671页
    查看更多>>摘要：采用SBR反应器,以模拟市政污水为进水基质,在富集PAOs后采用厌氧/缺氧/好氧运行方式富集DPAOs,探讨延长厌氧时间过程中DPAOs内碳源利用、脱氮除磷效果及富集程度.结果表明:厌氧时间由50min延长至70和90min,DPAOs内碳源的储量及利用率增加,延时厌氧条件的改进使DPAOs富集程度增加.厌氧90min COD和TP的平均去除率分别为91.54%和94.6%,DPAOs/PAOs及DPAOs对内碳源贡献率达69.4%和60.1%,继续延长厌氧时间至110和130min后,DPAOs内碳源的储量降低系统除磷效率下降,厌氧130min TP平均去除率、DPAOs/PAOs及DPAOs对内碳源贡献率分别降至84.6%、50.2%和 36.4%.延时厌氧运行过程中,LB-EPS含量变化较小,内碳源储量的改变对TB-EPS影响较大.微生物群落结构分析表明,系统内优势菌门为拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi).厌氧90min时以Dechloromonas、Candidatus_Accumulibacter为代表的DPAOs是系统内优势微生物(相对丰度由接种污泥 1.44%、2.12%增至 15.58%、5.86%);厌氧 130min时DPAOs丰度减少,以Candidatus_Competibacter为代表的DGAOs明显增多(相对丰度由厌氧90min的3.29%增至16.16%),导致系统除磷性能下降.

    延时厌氧反硝化除磷内碳源EPS微生物群落

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    进水分配比对分段进水PN/A工艺脱氮性能影响

    李冬王凯璐祝彦均吕恒康...
    3672-3681页
    查看更多>>摘要：以预脱碳污水和市政污水作为目标污水,建立了好氧段分段进水的新模式,通过调整进水分配比来优化好氧段C/N,以期实现短程硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺在实际工况下的稳定运行.采用4组以好氧/缺氧/好氧/缺氧(O/A/O/A)模式运行的序批式反应器(SBR),R1、R2、R3及R4以进水分配比(预脱碳污水:市政污水)分别为1:0、2:1、1:1及1:2的分段进水模式运行.结果表明,R1未能实现PN/A工艺,总氮去除率(NRE)仅为60.2%.随着进水分配比不断下降,R2、R3、R4分别在第34,30及36d实现PN/A工艺,NRE分别达到71.8%、80.3%及74.1%.其中R3系统处理性能最好且最稳定,厌氧氨氧化贡献率达到 83.9%.污泥沉降性与粒径最佳.此外,高通量结果显示氨氧化菌(Nitrosomonas)和厌氧氨氧化菌(Candidatus_Kuenenia)丰度分别为 2.74%和12.17%,且与好氧异养菌(AHB)形成了良好的协同作用.因此,分段进水模式在进水分配比为1:1时有利于实现稳定的PN/A工艺,此时各功能微生物可得到较好富集与平衡.

    分段进水PN/A工艺进水分配比竞争性抑制

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    硫化纳米零价铁在地下水修复中的研究进展

    陈宗定孔祥科许春雪张兆吉...
    3682-3697页
    查看更多>>摘要：相比于传统的纳米零价铁(nZVI)材料,经硫化改性得到的硫化纳米零价铁(S-nZVI)具有活性高、电子选择性强等优势,在地下水污染修复研究中倍受关注.在系统总结目前S-nZVI的主要制备和改性方法基础上,重点阐述了其与含氯有机污染物及重金属的反应机理,指出S-nZVI的合成过程(硫化方法、硫化剂及S/Fe比)和水环境(pH值及化学组分等)是影响其与污染物反应活性的重要因素.此外,从S-nZVI的稳定性、迁移性和生物毒性方面评述了其在地下水修复中的应用前景,并对S-nZVI未来研究方向进行了展望,以期为S-nZVI应用于地下水原位修复提供支撑.

    硫化纳米零价铁制备地下水修复

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    PN/A工艺在热水解污泥消化液处理工程中的应用研究

    王晓聪韩晓宇张树军李伟...
    3698-3706页
    查看更多>>摘要：利用短程硝化厌氧氨氧化(PN/A)工艺在北京某污水处理厂成功启动了处理热水解污泥消化液的工程,调试运行结果表明:在接种生物膜填料数占总填料数 18%和生物膜上厌氧氨氧化菌(AnAOB)占比为 6.8%的情况下可快速启动PN/A系统,并在 3 个月内可以达到设计处理水量,总氮去除负荷为0.26kg/(m3·d),总氮去除率达到 80%以上.通过定量 PCR 检测和高通量数据发现 AOB 和 AnAOB 丰度不同的空间分布特点,项目调试过程中氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)和AnAOB均呈稳定增长的趋势,经过3个月启动培养后絮体中AOB丰度达到1011数量级,生物膜中的AnAOB达到1012 数量级.实际运行数据证明该旁侧处理系统对水厂主流区产生积极影响,可降低日处理量为 40×104t的污水厂 2.9mg/L的进水总氮.另外,在该项目后期运行过程中出现反应池缺氧段和末端游离氨(free ammonia,FA)浓度不足的情况,导致短程硝化过程不稳定,通过控制反应池首端与末端FA浓度及剩余氨氮浓度,可实现对短程硝化过程的快速恢复.

    污水处理厌氧氨氧化脱氮污泥消化液

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    不同化学药剂对人工湿地基质堵塞的缓解效果与机理

    周帅峰刘源张圣昊张冰...
    3707-3718页
    查看更多>>摘要：以水平潜流人工湿地为研究对象,探究十二烷基硫酸钠(SDS)、次氯酸钠(NaClO)和过氧化氢(H2O2)对基质堵塞的缓解效果与机理,并分析其工程应用可行性.结果表明,经过3种化学药剂处理后,基质层渗透系数分别提高53.3%、27.5%、210.7%.此外,H2O2对反应器污染物去除效率影响最小,并提高了NH4+-N及TP的去除效果.3种药剂的投加对植物造成轻微伤害,但这种负面影响短期内(14d)可弹性恢复(93.8%、84.4%、84.4%).在微生物群落结构方面,化学药剂处理可以通过抑制生物膜形成细菌(如Pleomorphomonas属和norank_f__norank_o__Saccharimonadales属)的生长来缓解堵塞,并通过改善反应器厌氧环境促进脱氮除磷功能细菌(如反硝化细菌unclassified_f__Comamonadaceae)的生长来恢复反应器性能.结合堵塞缓解效果和工程应用可行性比较认为,3种药剂中H2O2为缓解人工湿地基质堵塞的最佳药剂.

    水平潜流人工湿地基质堵塞植物根系活力胞外聚合物微生物群落结构

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    热处理污泥联合间歇梯度曝气实现短程硝化

    李冬张景昭曾凡旭李柱...
    3719-3728页
    查看更多>>摘要：提出了一种结合热处理污泥和间歇梯度曝气的新策略.在为期 120d 的实验中,探索了联合策略对氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)的影响.并在此基础上,以排泥比为主要变量,进一步优化短程硝化运行的长期稳定性.结果显示,在未添加外部碳源的条件下,间歇梯度曝气(DO:2.0mg/L//DO:1.2mg/L//DO:0.5mg/L)可以快速恢复因热处理而活性降低的AOB,并在 5d内亚硝酸盐氮积累率(NAR)达到 80%以上.在稳定运行阶段,比氨氧化速率(SAOR)和比亚硝酸盐氧化速率(SNPR)分别为 30.12 和 6.69mg N/(gVSS⋅h),氨氮出水浓度低于 0.1mg/L,亚硝酸盐和硝酸盐的出水浓度分别为53.42和8.01mg/L.进一步研究表明,排泥比设置为1%的反应器相较于排泥比分别为0.5%和1.5%的反应器,展现出更高的NAR(88.96%)和稳定性.

    短程硝化间歇梯度曝气热冲击定期排泥

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    非自由基主导的FeMn纳米颗粒活化过一硫酸盐降解有机污染物

    林双杰王永全曾静蔡蓝燕...
    3729-3740页
    查看更多>>摘要：采用水热-煅烧两步法成功合成了具有高催化活性和稳定性的介孔铁锰纳米颗粒(FMNPs).通过扫描电子显微镜(SEM)、X 射线能谱仪(EDS)、比表面及孔径分析仪(BET)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线粉末衍射仪(XRD)等表征分析了FMNPs的形貌和结构等理化性质.合成的催化剂具有丰富的介孔和较大的比表面积,有利于污染物的催化降解.为了评估催化剂的可重复使用性、稳定性和适应性,研究不同反应条件下活性黑5(RBK5)的降解效率.在初始pH值为7、过一硫酸盐(PMS)浓度为2mmol/L、催化剂用量为0.2g/L的最佳条件下,10mg/L RBK5在60min内的去除率可达96.74%.从反应机理来看,电子顺磁共振(EPR)、淬灭实验和计时电流(i-t)曲线显示非自由基途径(1O2、介导的电子转移)在降解体系中占据主导地位.X射线光电子能谱(XPS)分析表明,Fe和Mn的协同作用促进了Fe3+/Fe2+与Mn2+/Mn3+的氧化还原循环,加速了电子向PMS的转移,从而提高了FMNPs活化PMS的效率.

    双金属催化剂过一硫酸盐(PMS)非自由基途径高效降解

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    生物炭辅助湿法球磨锰渣增效吸附Sb(Ⅴ)

    陆红雨程红光Gratien Twagirayezu房鑫...
    3741-3748页
    查看更多>>摘要：为提高废弃物锰渣Sb(Ⅴ)吸附效能,推动锰渣资源化利用,将生物炭和锰渣1:1混合辅助湿法球磨技术制备了球磨炭基锰渣复合材料(QBM),并结合材料理化性质、浸出毒性和Sb(Ⅴ)吸附性能进行探讨.结果表明,在固液比(材料:去离子水)1:6,转速150r/min室温持续8h湿法球磨下,复合材料pH值、电导率、阳离子交换容量和粒径各降低了9.7%、64%、15%、71%,同时Zeta电位更负,由-15mV降至-21mV(P<0.05).同时,湿法球磨将锰渣中锰离子和氨氮的浸出分别由415mg/L和82mg/L降至《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级标准2mg/L和15mg/L以下,提高了复合材料安全性.此外,球磨将复合材料Sb(Ⅴ)去除率从 32%提升至 81%(P<0.05),增强了复合材料吸附性能.最后,本研究揭示了湿法球磨通过改善材料理化性质提高Sb(Ⅴ)吸附性能和安全性的影响规律,显示出生物炭辅助湿法球磨锰渣增效吸附Sb(Ⅴ)在治理环境锑污染领域的应用潜力,为资源化利用锰渣和缓解锰渣堆存带来的环境污染问题提供了理论支撑.

    生物炭锰渣湿法球磨浸出吸附锑

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    颗粒活性炭-纳滤处理二级出水中有机物膜污染机制研究

    孙丽华邓斯梅筱禹王春芳...
    3749-3758页
    查看更多>>摘要：采用颗粒活性炭(Granular Activated Carbon,GAC)、生物活性炭(Biological Activated Carbon,BAC)两种过滤单元分别与纳滤(Nanofiltration,NF)组合对污水厂二级出水进行深度处理,分析二级出水直接 NF、GAC-NF 以及 BAC-NF 三种不同处理工艺对有机物的去除效果以及膜污染机制.研究发现,BAC-NF组合工艺对溶解性有机碳(DOC)、微生物代谢副产物类和腐殖酸类有机物的去除效果更好,去除率分别为 85.2%、76.2%和 82.0%;BAC-NF组合工艺的膜比通量(J/J0)最高,每个周期末的J/J0 分别为 0.69、0.65 和 0.63,膜污染总阻力最低,仅为 5.97×1010m-1;膜污染特征曲线表明二级出水直接NF为滤饼层污染,GAC-NF和BAC-NF先发生中间堵塞之后形成滤饼层污染;其中,BAC-NF以膜孔中间堵塞污染为主,膜污染程度最轻;通过扩展的德亚盖因-兰多-弗韦-奥弗比克(Extended Derjaguin-Laudau-Verwey-Overbeek,xDLVO)理论分析发现BAC-NF组合工艺污染后膜表面的疏水性最弱,膜表面 Zeta 电位值最大;BAC-NF 组合工艺在过滤初期,水中有机物不容易到达膜表面,膜污染程度最轻.在过滤中后期,水中有机物与膜表面有机物之间很难产生粘附,形成的滤饼层最疏松.综上,BAC-NF 组合工艺能有效缓解膜污染,可为再生水深度回用提供一种可靠的技术.

    二级出水纳滤颗粒活性炭膜污染xDLVO理论

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