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Biodegradation of triclosan and triclocarban in sewage sludge during composting under three ventilation strategies

Frontiers of Environmental Science & Engineering 2019年第3期13卷 137-146页

作者： Bao Yu guodi zheng Xuedong Wang Min Wang Tongbin Chen Center for Environmental Remediation Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research Chinese Academy of Sciences Beijing 100101 China College of Resources and Environment University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049 China College of Resource Environment and Tourism Capital Normal University Beijing 100048 China

Triclosan (TCS) and triclocarban (TCC) are widely used in home and personal care products as antimicrobial agents. After these products are used, TCS and TCC enter the terrestrial environment and pose a great risk to humans and animals. In this research, the biodegradation of TCS and TCC was investigated during sewage sludge composting with ventilation rates of 10& 92, and 79 m^3/min. TCS and TCC were mainly biodegraded in the mesophilic and thermophilic phases, and the biodegradation rates improved with an increase in ventilation. After sewage sludge was composted for 16 days with forced ventilation (108 m^3/min), the concentration of TCS decreased from 497.4 to 214.5 μg/kg, and the concentration of TCC decreased from 823.2 to 172.7 μg/kg. The biodegradation rates of TCS and TCC were 65.2% and 83.1%, respectively. However, after the sewage sludge was stacked for 16 days, the biodegradation rates of TCS and TCC were only 17.0% and 18.2%, respectively. The environmental risks of TCS and TCC in the sewage sludge piles significantly decreased after composting. In the sludge pile with a ventilation rate of 108 m/min, the RQ values of TCS and TCC decreased from 8.29 and 20.58 to 3.58 and 4.32 after composting for 16 days, respectively. There is still a high risk if the sludge compost is directly used as a culture substrate. Nevertheless, the environmental risk could be decreased distinctly if a reasonable quantity of sludge compost is applied to land to ensure an RQ of< 1 for TCS and TCC.

关键词： Sewage sludge Compost Triclosan Triclocarban Ventilation Risk assessment

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Current status and developing trends of the contents of heavy metals in sewage sludges in China

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Frontiers of Environmental Science & Engineering 2014年第5期8卷 719-728页

作者： Jun YANG Mei LEI Tongbin CHEN Ding GAO guodi zheng Guanghui GUO Duujong LEE Center for Environmental Remediation Institute of Geographic Sciences and Natural Resources Research Chinese Academy of Sciences Beijing 100101 China Department of Chemical Engineering Taiwan University Taipei 106 China

It is essential to determine the heavy metal concentrations in sewage sludge to select appropriate disposal methods. We conducted a national survey of heavy metal concentrations of sewage sludge samples from 107 municipal sewage treatment plants located in 48 cities covering the 31 provinces and autonomous regions, as well as Hong Kong, Macao and Taiwan by Xinjiang Production and Construction Corps in 2006, and identified the temporal trends of heavy metal contents in sewage sludge by comparison with surveys conducted in 1994-2001. In 2006, the average concentrations of As, Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, and Zn in sewage sludge were 20.2, 1.97, 93.1, 218.8, 2.13, 48.7, 72.3, and ***-1, respectively. Because of the decreased discharge of heavy metals into industrial wastewater in China and the increasingly stringent regulations governing the content of industrial wastes entering sewers, the average concentrations of Cd, Cr, Cu, Hg, Ni, Pb, and Zn have decreased by 32.3%, 49.7%, 54.9%, 25.0%, 37.2%, 44.8%, and 27.0%, respectively, during the past 12 years. The concentrations of Cd, Cr, Cu, Ni, and Zn in the samples exceeded the heavy metal limits of the Discharge Standard of Pollutants for Municipal Wastewater Treatment Plant in China （GB 18918-2002） by 6.5%, 3.7%, 6.5%, 6.5%, and 11.2%, respectively. From these results, 85 of the 107 municipal sludges analyzed would be considered suitable for land application.

关键词： sewage sludge heavy metals temporal variation national survey environmental policies

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Cultivars and oil extraction techniques affect Cd/Pb contents and health risks in oil of rapeseed grown on Cd/Pb-contaminated farmland

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Frontiers of Environmental Science & Engineering 2023年第7期17卷 119-131页

作者： Junmei Guo Yuexing Wei Junxing Yang Tongbin Chen guodi zheng Tianwei Qian Xiaona Liu Xiaofei Meng Mengke He College of Environmental Science and Engineering Taiyuan University of TechnologyJinzhong 030600China Center for Environmental Remediation Institute of Geographic Sciences and Natural Resources ResearchChinese Academy of SciencesBeijing 100101China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

Substitute planting with rapeseed offers promise for safely using large areas of Cd/Pb-contaminated ***/Pb distributions during rapeseed oil production were investigated and health risks posed by the oil were *** were performed using three cultivars(Brassica rapa SYH and ZS100 and Brassica napus QY-1)and four oil extraction techniques(mechanical and low-temperature pressing and n-hexane and subcritical low-temperature butane extraction).The amounts of Cd and Pb in oil were 0.73%-8.44%and 3.14%-11.76%,respectively,of the amounts in rapeseed and were strongly affected by the cultivar and oil extraction *** heavy metal(HM)concentrations were lower in solvent-extracted oil(particularly subcritical low-temperature butane extracted oil,in which HMs were not detected)than mechanically pressed *** Cd and Pb transfer indices were lower(meaning larger proportions of HMs were retained by the rapeseed meal)for *** than *** was attributed to a high HM binding protein content of *** *** risks to humans were assessed using a probabilistic risk assessment *** carcinogenic risk was mainly(97.1%-99.9%)caused by Cd and poses more concern than non-carcinogenic *** health risks are posed by mechanically pressed than solvent-extracted oil,and higher carcinogenic risks are posed to people living in rural areas than urban *** planting with *** and extracting oil with organic solvent(preferably subcritical low-temperature butane)are optimal for safely utilizing Cd/Pb-contaminated *** should be paid to the health risks posed by Cd in oil to rural populations.

关键词： Rapeseed oil Oil extraction technologies Human health risk assessment Cd/Pb-contaminated farmland Substitute planting

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Water-soluble chitosan promotes remediation of Pb-contaminated soil by Hylotelephium spectabile

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Frontiers of Environmental Science & Engineering 2024年第7期18卷 109-122页

作者： Bingxin Guo Yiwei Zhang Junxing Yang Tianwei Qian Junmei Guo Xiaona Liu Yuan Jiao Tongbin Chen guodi zheng Wenjun Li Fei Qi College of Environmental Science and Engineering Taiyuan University of TechnologyShanxi Key Laboratory of Earth Surface Processes and Resource Ecological Security in Fenhe River BasinShanxi Engineering Research Center of Low Carbon Remediation for Water and Soil Pollution in Yellow River BasinJinzhong 030600China Center for Environmental Remediation Institute of Geographic Sciences and Natural Resources ResearchChinese Academy of SciencesBeijing 100101China University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China Shanxi Transportation Holding Ecological Environment Co. Ltd.Shanxi 030000China Beijing Key Lab for Source Control Technology of Water Pollution College of Environmental Science and EngineeringBeijing Forestry UniversityBeijing 100083China

Water-soluble chitosan(WSC)has been studied for its ability to mobilize soil Pb and promote the phytoremediation by Hylotelephium spectabile in Pb-contaminated *** aimed to clarify the internal mechanism by which wSC impacts phytoremediation by examining plant growth and Pb accumulation performance of *** as well as the Pb form,functional groups,and mineral phases of Pb-contaminated *** effectively decreased soil pH and activated Pb migration in rhizosphere soils,with a considerable increase in water-soluble and acid-extractable Pb by 29%-102%and 9%-65%,respectively,and a clear decreasing trend in reducible and oxidizable ***-transform infrared spectroscopy revealed a significant increase in amino and hydroxyl groups in the soil generated by *** coordination of Pb with amino and hydroxyl groups may play an important role in the formation of Pb complexes and activation of Pb in *** field trials,the application of WSC significantly increased Pb accumulation in *** by 125.44%,reaching 92 g/hm^(2).Moreover,the organic matter and nitrogen in the soils were increased by WSc,which improved the growth conditions of *** obvious growth inhibition was observed in either the pot or field ***,WSC is a promising chelating agent for mobilizing Pb in ***,WSC can be potentially used to boost ***-mediated phytoremediation of Pb-contaminatedfarmland.

关键词： Phytoremediation Pb-contaminated soil Water-soluble chitosan Hylotelephium spectabile Fourier transform infrared spectroscopy

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中国畜禽粪便养分资源总量及替代化肥潜力

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资源科学 2021年第2期43卷 403-411页

作者：石晓晓郑国砥高定陈同斌中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心北京100101 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

明确畜禽粪便资源数量及养分总量,计算其替代化肥潜力,对指导实现化肥零增长和减施增效具有重要意义。本文研究的畜禽种类包括牛、马、驴、骡、猪、羊、家禽和兔,利用排泄系数法估算了1980—2016年中国畜禽粪便的养分资源总量,并计算畜... 详细信息

明确畜禽粪便资源数量及养分总量,计算其替代化肥潜力,对指导实现化肥零增长和减施增效具有重要意义。本文研究的畜禽种类包括牛、马、驴、骡、猪、羊、家禽和兔,利用排泄系数法估算了1980—2016年中国畜禽粪便的养分资源总量,并计算畜禽粪便替代化肥潜力。结果显示:(1)1980—2016年畜禽粪便和养分资源总量呈快速增长—稳定发展的趋势,2016年含量分别达到2.38×109t和4.71×107t,相比1980年增幅为45.7%和49.8%。(2)以2016年化肥实际施用总量5.98×107t计算,若2016年畜禽粪便资源化利用率由60%提高到75%,化学氮肥、钾肥和磷肥施用量理论上分别可减少3.7%、17.5%和44.2%,考虑畜禽粪便目前已有资源化利用量,其化肥替代潜力计算值更具有参考价值。(3)中国畜禽粪便替代化肥潜力巨大,但受种养分离、农田污染负荷等因素的影响,畜禽粪便肥料化利用率有待提升。基于以上发现,应通过优化畜牧业布局、合理规划畜禽粪便还田量等措施加快实现畜禽粪便利用率提高和化肥使用量零增长的目标。

关键词：畜禽粪便养分资源量有机肥替代化肥潜力资源化利用

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北京市不同土地利用方式下土壤铅的积累

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地理学报 2005年第5期60卷 791-797页

作者：郑袁明陈同斌陈煌郑国砥罗金发中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心北京100101

通过对北京市菜地、稻田、果园、绿化地、麦地以及自然土壤等土地利用类型600个土壤的监测分析,探讨了不同土地利用方式对土壤铅积累的影响。研究结果表明,全部土壤样品中铅浓度的几何平均值为26.6mg/kg,显著高于北京市土壤背景值(24.6m... 详细信息

通过对北京市菜地、稻田、果园、绿化地、麦地以及自然土壤等土地利用类型600个土壤的监测分析,探讨了不同土地利用方式对土壤铅积累的影响。研究结果表明,全部土壤样品中铅浓度的几何平均值为26.6mg/kg,显著高于北京市土壤背景值(24.6mg/kg),呈现出明显的积累趋势。不同土地利用方式对土壤铅积累有明显影响,其中绿化地土壤的平均铅浓度最高,依次为果园、菜地、稻田、自然土壤,麦地平均铅浓度最低,绿化地土壤的铅浓度要显著高于除果园外的其他土地利用类型。果园土壤的铅浓度同样与其他大多数土地利用类型的土壤有较显著的差别。以基线值为标准,除自然土壤外,其他5种土地利用类型下均有不同程度的样品超标:果园超标率最高(21.4%),其他分别为绿化地18.2%,菜地11.1%,稻田8.3%,麦地5.2%;样品总体的超标率为7.2%。从行政区域来看,城区土壤的铅浓度高于近郊区,近郊区要明显高于远郊区土壤,超标样点主要分布在昌平、朝阳、大兴、丰台、海淀、石景山区等城区或近郊区,因而土壤铅浓度有从城市中心区向外逐渐降低的趋势。在本研究中,大气沉降、垃圾填埋以及农药施用等人类活动可能是影响不同土地利用类型下土壤铅积累浓度的重要原因。

关键词：土地利用土壤重金属铅北京垃圾填埋土地利用方式土壤铅北京市积累土地利用类型几何平均值果园土壤自然土壤土壤样品

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城市污泥生物好氧发酵对有机污染物的降解及其影响因素

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生态学报 2012年第7期32卷 2271-2278页

作者：余杰郑国砥高定刘洪涛陈同斌中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心北京100101 北京市环境保护科学研究院北京100037

分析了国内部分城市脱水污泥中几种主要有机污染物浓度,PAHs含量为1.156—34.940mg/kg,PCBs含量为0—115.730mg/kg;PCDD/Fs含量为9.530—22.900 ngTEQ/g干泥,NP含量为177.000mg/kg。提出要实现污泥安全、环保的土地利用,可采用生物好氧... 详细信息

分析了国内部分城市脱水污泥中几种主要有机污染物浓度,PAHs含量为1.156—34.940mg/kg,PCBs含量为0—115.730mg/kg;PCDD/Fs含量为9.530—22.900 ngTEQ/g干泥,NP含量为177.000mg/kg。提出要实现污泥安全、环保的土地利用,可采用生物好氧发酵技术降解污泥中的有机污染物,降低污泥在土地利用时有机污染物带来的环境风险。同时通过优化污泥生物好氧发酵控制条件:C/N值范围为25∶1—40∶1,温度在30—55℃,氧气浓度5%—15%,强制通风量控制在1.5—***-1.t-1(干泥)左右,pH6—9,混料含水率为50%—65%,经生物好氧发酵后的污泥施用土地,可以大大降低污泥在土地利用时的环境风险,避免污泥资源化利用带来的二次污染问题。

关键词：污泥有机污染物土地利用环境风险好氧发酵

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北京市菜地土壤和蔬菜镉含量及其健康风险分析

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环境科学学报 2006年第8期26卷 1343-1353页

作者：宋波陈同斌郑袁明黄泽春郑国砥罗金发中国科学院地理科学与资源研究所环境修复研究中心

通过对北京市蔬菜和菜地土壤镉含量状况进行大规模调查,研究了蔬菜和土壤镉含量及其健康风险,并筛选出抗镉污染能力强的蔬菜品种.根据蔬菜的消费量同时兼顾品种多样性的原则,在北京市规模化蔬菜栽培基地（采集蔬菜及土壤样品）和蔬菜批... 详细信息

通过对北京市蔬菜和菜地土壤镉含量状况进行大规模调查,研究了蔬菜和土壤镉含量及其健康风险,并筛选出抗镉污染能力强的蔬菜品种.根据蔬菜的消费量同时兼顾品种多样性的原则,在北京市规模化蔬菜栽培基地（采集蔬菜及土壤样品）和蔬菜批发市场（蔬菜样品）共采集97种蔬菜363个样品和54个土壤样品.研究发现：北京市菜地土壤镉积累明显,其范围为0.091～0.971 mg·kg^-1,其算术均值和Box-Cox均值分别为0.229和0.187 mg·kg^-1,其中有两个样点土壤镉含量（0.971和0.886 mg·kg^-1）超过〈土壤环境质量标准〉（GB15618-1995）中的二级标准（0.6 mg·kg^-1）;北京市蔬菜镉含量范围、算术均值和Box-Cox均值分别为0.1～101.4、12.8和10.0μg·kg^-1;叶菜类和根茎类蔬菜的镉平均含量显著高于瓜果类和特菜;北京市本地产蔬菜与市售外地产蔬菜的镉含量没有显著差异;裸露地蔬菜镉含量显著高于设施蔬菜;小白菜、辣椒、茄子、萝卜和大白菜镉富集系数较高,其抗镉污染能力较弱,而冬瓜、黄瓜、叶甜菜、大葱、云架豆、甘蓝、西红柿等镉富集系数较低,其抗镉污染能力较强.北京市居民每人从蔬菜中摄入镉的量为12 2μg·d^-1,蔬菜镉对北京市部分人群存在一定的潜在健康风险.

关键词：北京市蔬菜镉健康风险抗污染品种

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有机肥与化肥的生产能耗、投入成本和环境效益比较分析——以污泥堆肥生产有机肥为例

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生态环境学报 2010年第4期19卷 1000-1003页

作者：刘洪涛陈同斌郑国砥高定雷梅中国科学院地理科学与资源研究所环境修复中心北京100101 北京中科博联环境工程有限公司北京100080

针对目前国内肥料生产和施用现状,分别从能耗、成本和污染物排放等三个方面对有机肥和化肥进行比较分析。化肥生产呈现高能耗和高污染排放,而有机肥则表现为低能耗、无污染的特点,同时还可消纳废弃物,减轻污染负荷。从投入成本上分析,... 详细信息

针对目前国内肥料生产和施用现状,分别从能耗、成本和污染物排放等三个方面对有机肥和化肥进行比较分析。化肥生产呈现高能耗和高污染排放,而有机肥则表现为低能耗、无污染的特点,同时还可消纳废弃物,减轻污染负荷。从投入成本上分析,化肥相对于有机肥具有一定优势,其单位面积和折纯养分投入分别是有机肥的53%和26%。有机肥相对于化肥,其污染物排放负荷很低。从节能减排和降低投入的角度,提出支持基于废弃物资源化的有机肥产业化发展。

关键词：成本化肥能耗污泥有机肥

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北京市蔬菜和菜地土壤砷含量及其健康风险分析

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地理学报 2006年第3期61卷 297-310页

作者：陈同斌宋波郑袁明黄泽春郑国砥李艳霞雷梅廖晓勇中国科学院地理科学与资源研究所环境修复研究中心北京100101

通过对北京市蔬菜和菜地土壤砷含量状况进行大规模调查,研究了蔬菜和土壤砷含量及其健康风险,并筛选出抗砷污染能力强的蔬菜品种。根据蔬菜的消费量并兼顾品种多样性的原则,在北京市规模化蔬菜栽培基地(采集蔬菜及土壤样品)和蔬菜批发市... 详细信息

通过对北京市蔬菜和菜地土壤砷含量状况进行大规模调查,研究了蔬菜和土壤砷含量及其健康风险,并筛选出抗砷污染能力强的蔬菜品种。根据蔬菜的消费量并兼顾品种多样性的原则,在北京市规模化蔬菜栽培基地(采集蔬菜及土壤样品)和蔬菜批发市场(蔬菜样品)共采集93种蔬菜400多份蔬菜样品和39个土壤样品系统地分析其砷含量。研究发现:北京市菜地土壤砷含量范围和平均含量分别为4.44￣25.3和9.40mg/kg,明显超过北京市土壤砷背景值;北京市蔬菜砷含量最高达0.479mg/kg,平均含量为0.028mg/kg,均未超过《食品中砷限量卫生标准》(GB4810-94)的限量值,但其中有2个蔬菜样品(萝卜和大蒜)砷含量超过WHO/FAO制订的限量标准。北京市蔬菜砷含量在东偏北方向(偏转11o-30o)存在明显的"U"型趋势分布。裸露地蔬菜砷含量显著高于设施蔬菜。油菜、萝卜、小白菜、大葱、芥菜、黄瓜、大白菜和甘蓝抗砷污染能力较弱,而辣椒、云架豆、冬瓜、茄子、菠菜、西红柿、芹菜等抗砷污染能力则较强。北京市居民从蔬菜中摄入砷平均值为0.016mg/(人·d),蔬菜砷对北京市部分人群存在一定的健康风险。

关键词：北京市蔬菜砷区域分异健康风险抗污染品种

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