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再生水消毒副产物的检测、生成与控制

环境科学 2024年第3期45卷 1561-1576页

作者：廖雨枫王正潘旸李爱民南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室南京210023

在水资源紧缺的当下,污水再生利用是一项重要的环保战略更是资源战略.消毒能有效杀灭病菌和阻断介水疾病的传播,是保障再生水用水安全的重要手段.然而,消毒剂会不可避免地与水中有机物发生反应形成具有毒害效应的消毒副产物.围绕污水在... 详细信息

在水资源紧缺的当下,污水再生利用是一项重要的环保战略更是资源战略.消毒能有效杀灭病菌和阻断介水疾病的传播,是保障再生水用水安全的重要手段.然而,消毒剂会不可避免地与水中有机物发生反应形成具有毒害效应的消毒副产物.围绕污水在再生消毒过程中所产生的消毒副产物,针对其检测识别方法、生成条件(前体物、消毒工艺及水质条件对消毒副产物生成的影响)以及控制方法(源头控制、过程控制及末端控制)进行综述.在此基础上,对再生水消毒副产物的未来研究动态进行了探讨,可为保障再生水的安全利用提供依据.

关键词：消毒副产物再生水检测识别生成机制控制方法

高铁酸钾预氧化联用改性木质素混凝工艺的污泥脱水性能研究

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中国科学：技术科学 2024年第7期54卷 1368-1378页

作者：潘宇孙亿倍杨琥南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室南京210023

污水处理过程中产生大量亟需减量化处理的活性污泥,而污泥中胞外聚合物(EPS)是影响污泥脱水性能的关键因素.传统混凝预处理工艺难以有效地破坏EPS,释放结合水.本研究以南京市仙林某市政污水处理厂活性污泥为研究对象,先采用高铁酸钾(K_(... 详细信息

污水处理过程中产生大量亟需减量化处理的活性污泥,而污泥中胞外聚合物(EPS)是影响污泥脱水性能的关键因素.传统混凝预处理工艺难以有效地破坏EPS,释放结合水.本研究以南京市仙林某市政污水处理厂活性污泥为研究对象,先采用高铁酸钾(K_(2)FeO_(4))对污泥进行预氧化,再以一种阳离子改性木质素(LN-CD)为混凝剂对污泥进行混凝处理.系统考察了K_(2)FeO_(4)预氧化联用LN-CD混凝工艺对活性污泥的调理性能及其协同污泥脱水机制.研究结果表明,K_(2)FeO_(4)预氧化联用LN-CD混凝工艺具有良好的污泥调理效果,氧化剂投加量和混凝剂电荷密度(CD)是影响脱水性能的重要因素.经适量K_(2)FeO_(4)预氧化并联用CD最高的LN-CD1混凝处理,混凝剂用量最少而脱水效果最佳,且获得的污泥絮体尺寸最大结构也最为紧密.EPS不同形态中蛋白质(PN)二级结构分析结果表明,经预氧化-混凝工艺处理后PN结构从有序紧密转变为松散结构,有利于进一步脱水.这是由于经K_(2)FeO_(4)氧化作用,EPS结构被破坏,EPS中结合水得以释放,并且K_(2)FeO_(4)氧化后生成的三价铁还可起到一定协同混凝作用;而LN-CD通过电中和及黏结架桥作用有效抑制EPS,进一步聚集污泥颗粒实现有效脱水;此外,LN-CD还可利用其刚性结构特征起到骨料支撑作用,有利于改善泥饼可压缩性,协同促进污泥脱水.综上,K_(2)FeO_(4)预氧化联用LN-CD混凝工艺在污泥脱水工艺中具有良好的应用前景.

关键词：预氧化-混凝工艺高铁酸钾阳离子改性木质素混凝剂污泥脱水性能胞外聚合物蛋白质二级结构脱水机制

聚(对苯乙烯磺酸钠)/单宁酸/海藻酸钠三元复合水凝胶球对磷酸氯喹的高效吸附去除

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中国科学：化学 2024年第6期54卷 935-949页

作者：陶蔻蔻施霄宇孙思宇陈炜杨琥南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室南京210023

本文以海藻酸钠、单宁酸和聚(对苯乙烯磺酸钠)为原料,通过一步共沉淀法制备了一种新型三元复合水凝胶珠状小球(SA/TA/PSS),用于去除水中一种常见抗病毒药物磷酸氯喹(CQ).详细考察了溶液p H、吸附时间、CQ初始浓度、水体中常见的无机和... 详细信息

本文以海藻酸钠、单宁酸和聚(对苯乙烯磺酸钠)为原料,通过一步共沉淀法制备了一种新型三元复合水凝胶珠状小球(SA/TA/PSS),用于去除水中一种常见抗病毒药物磷酸氯喹(CQ).详细考察了溶液p H、吸附时间、CQ初始浓度、水体中常见的无机和有机共存物及不同实际水体等因素对其吸附性能的影响. SA/TA/PSS能在3.0~10.0 p H范围内保持良好且稳定的CQ吸收去除效率.在初始p H值为7.0时,最大实验吸附量为0.766 mmol/g.共存二价阳离子会因竞争吸附而抑制对CQ的吸附,而腐殖酸对CQ吸附的影响很小. SA/TA/PSS经过六次吸附-解吸循环后,对CQ的吸附量仍保持90%左右. SA/TA/PSS还能有效吸附硫酸羟氯喹和磷酸奥司他韦等其他抗病毒药物.文章通过对吸附剂吸附前后红外光谱和X射线光电子能谱谱图变化进行分析,并结合吸附动力学、等温吸附及吸附热力学分析,深入探究了SA/TA/PSS对CQ的多重吸附机制, SA/TA/PSS可通过静电吸引、氢键、π-π电子供体-受体相互作用(π-πEDA)及螯合作用等与CQ有效结合,实现其在较宽p H范围内对抗病毒药物的高效去除.本文为设计和制备新型绿色高效吸附剂材料提供了一定的有益参考.

关键词：海藻酸钠复合水凝胶单宁酸聚(对苯乙烯磺酸钠) 磷酸氯喹去除吸附性能多重吸附机制

饮用水中全氟及多氟烷基化合物的深度净化：现状与挑战

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环境科学 2024年

作者：方晓雅吴颖鹏李汤睿吴佳阳黄辉任洪强南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室

全氟及多氟烷基化合物（PFASs）是一类在水源水和饮用水中频繁检出的新污染物，具有持久性、难降解性和多种生物毒性，对环境与人体健康构成严重威胁。近年来，研究者开始着力探索饮用水中PFASs的去除方法。厘清当前PFASs深度净化技术... 详细信息

全氟及多氟烷基化合物（PFASs）是一类在水源水和饮用水中频繁检出的新污染物，具有持久性、难降解性和多种生物毒性，对环境与人体健康构成严重威胁。近年来，研究者开始着力探索饮用水中PFASs的去除方法。厘清当前PFASs深度净化技术的现状与挑战，对于该领域的进一步研究和技术创新具有重要意义。基于对相关论文的数据驱动定量分析，系统总结了典型PFASs的种类及理化性质和环境风险，综述了它们的管控要求及在地表水、地下水及饮用水中的分布现状；分析了PFASs深度去除技术的研究现状和去除机制，挖掘该领域的研究热点和发展趋势。深入剖析了PFASs深度净化技术面临的潜在挑战，并从材料基因组学应用、基于水分子物性的膜分离材料及微/纳米反应器等方面展望了未来PFASs深度净化技术创新的机遇，以期为饮用水中PFASs高效去除和风险削减提供参考借鉴。

关键词：饮用水全氟及多氟烷基化合物(PFASs) 污染现状深度净化去除机制

基于机器学习的中国陆地生态系统碳通量预测及其对土地利用变化的响应

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环境科学 2024年

作者：吴美玲邵彦川胡丽条杨建勋刘苗苗方文毕军马宗伟南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室

近年来，全球气候变化对生态系统和社会经济造成了重大影响，中国地区同样面临着严峻的挑战，研究中国陆地生态系统碳通量和土地利用变化对其的影响至关重要。基于中国站点通量数据和气象、植被等预测因子，构建机器学习模型估算中国陆... 详细信息

近年来，全球气候变化对生态系统和社会经济造成了重大影响，中国地区同样面临着严峻的挑战，研究中国陆地生态系统碳通量和土地利用变化对其的影响至关重要。基于中国站点通量数据和气象、植被等预测因子，构建机器学习模型估算中国陆地生态系统碳通量。经过四种模型比较，最终选择随机森林模型作为最佳预测模型，该模型在测试集和十折交叉验证中R2分别为0.77和0.73，RMSE（以C计）分别为32.85 g·(m2month)-1和35.09 g·(m2month)-1。预测生成2000年至2020年逐月1 km分辨率的中国陆地生态系统碳通量数据集。数据显示，中国2000 ～ 2020年间陆地碳汇呈现东南至西北递减趋势，最大的碳汇位于中国南部季风区、华北地区和东北山区。内蒙古和青藏高原腹地为弱碳源，新疆和青藏高原东北部为较强碳源。陆地碳汇受气候影响，具有明显季节性变化。近20年来，我国陆地碳汇（以C计）变化范围为0.38～0.77 Pg·a-1，整体呈现增强趋势。结合土地利用数据发现，林地的碳汇最强，其次是耕地和建设用地；草地呈现弱碳源状态，未利用土地呈现较强碳源状态。不同土地类型的转变对陆地碳汇有显著影响：耕地转变为非林地类型或林地转变为其他土地类型均会减少碳汇，草地转变为未利用土地或建设用地转变为草地和未利用土地均会减少碳汇；而未利用土地转变为其他土地类型均会增加碳汇。合理的土地利用政策有助于增加碳汇，促进应对气候变化和保护生态环境。

关键词：机器学习陆地生态系统碳通量碳汇土地利用变化

基于过氧乙酸的高级氧化技术去除水中新污染物：现状与挑战

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环境化学 2024年

作者：汤崇锹金丽丽黄辉任洪强南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室

当前水处理领域面临着新污染物去除的重要挑战.基于过氧乙酸（PAA）的高级氧化工艺（AOPs）因其在有机物降解方面的效率及较低的成本，成为水处理中新污染物去除的热点技术.本文系统评述了利用光、热、电、过渡金属、磷酸盐缓冲溶液、... 详细信息

当前水处理领域面临着新污染物去除的重要挑战.基于过氧乙酸（PAA）的高级氧化工艺（AOPs）因其在有机物降解方面的效率及较低的成本，成为水处理中新污染物去除的热点技术.本文系统评述了利用光、热、电、过渡金属、磷酸盐缓冲溶液、碳材料以及负载金属碳材料等活化PAA的方法及机理，总结了现有PAA-AOPs技术去除水中新污染物的现状及新兴研究趋势，并对此技术面临的挑战及可能的解决方案进行了前瞻性分析，旨在为PAA-AOPs技术在去除水中新污染物方面的进一步发展提供有益参考.

关键词：过氧乙酸高级氧化新污染物去除技术降解机理

基于分子网络技术识别新污染物及其转化产物的研究进展

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色谱 2024年

作者：谈晓梅张雨薇焦昭钰于南洋韦斯南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室

环境中新污染物及其转化产物分布广泛且风险未知。其种类繁多且结构复杂,使得传统的靶向分析和可疑物筛查分析难以满足分析需求。高分辨质谱技术的发展促进了基于液相色谱-高分辨率串联质谱的非靶向分析在环境领域的应用,尤其在识别未... 详细信息

环境中新污染物及其转化产物分布广泛且风险未知。其种类繁多且结构复杂,使得传统的靶向分析和可疑物筛查分析难以满足分析需求。高分辨质谱技术的发展促进了基于液相色谱-高分辨率串联质谱的非靶向分析在环境领域的应用,尤其在识别未知转化产物方面有所贡献。然而,非靶向分析面临着如何从复杂数据中找到关注化合物及其转化产物的挑战。分子网络反映质谱之间的相似性,将结构彼此相似的分子家族成簇,实现海量质谱数据集的可视化和社区化,并通过网络和社区对污染物进行传播注释,可以全局展示和系统理解复杂串联质谱数据集,为非靶向分析提供了新方向。本文介绍了基于高分辨率串联质谱的分子网络分析方法及其在新污染物的非靶向筛查中的应用,包括技术原理、工作流程、应用现状和未来展望。本文重点展示了分子网络技术在药物、全氟化合物和消毒副产物等新污染物及其转化产物中的应用状况,强调分子网络技术普遍适用于各种环境介质中新污染物的筛查、揭示环境中污染物的全貌、推进化合物的环境行为和毒理学特性的研究。

关键词：高分辨率串联质谱分子网络新污染物转化产物

CeO形貌对Ru/CeO液相催化还原N-二甲基亚硝胺的影响

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环境化学 2024年

作者：信晋凯孙玉菡余乐郑寿荣许昭怡南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室

采用3种不同形貌的氧化铈(立方体c-CeO2、棒状r-CeO2与八面体o-CeO2)为载体，采用沉淀沉积法制备了Ru/CeO2催化剂，并研究了水中N-二甲基亚硝胺(NDMA)的催化加氢还原反应.结果表明，3种催化剂的NDMA还原活性顺序为Ru/c-CeO2>Ru/o-CeO2>R... 详细信息

采用3种不同形貌的氧化铈(立方体c-CeO2、棒状r-CeO2与八面体o-CeO2)为载体，采用沉淀沉积法制备了Ru/CeO2催化剂，并研究了水中N-二甲基亚硝胺(NDMA)的催化加氢还原反应.结果表明，3种催化剂的NDMA还原活性顺序为Ru/c-CeO2>Ru/o-CeO2>Ru/***、拉曼等表征结果显示，Ru/c-CeO2具有较高的Run+和适量的氧空位含量，其金属-载体相互作用最强，具有最高的还原活性NDMA液相催化还原反应符合朗格缪尔-欣谢尔伍德模型，NDMA在催化表面的吸附是反应的控制步骤催化剂对NDMA催化还原效率随着pH的升高呈倒火山型变化.催化剂经过5次循环利用后，仍有较好的催化活性.

关键词：液相催化加氢 N-二甲基亚硝胺(NDMA) Ru/CeO 金属-载体相互作用

甲基硅烷化改性显著促进乙烯在Pt/SBA-15上的低温催化氧化

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环境化学 2024年

作者：范雅轩赵谦郑寿荣南京大学环境学院污染控制与资源化研究国家重点实验室

以介孔分子筛SBA-15为载体，采用浸渍法制备Pt基催化剂，通过三甲基氯硅烷(TMCS)对催化剂进行表面改性以提高其疏水性.表征结果表明甲基硅烷化显著促进了催化剂的表面疏水性.乙烯的低温催化氧化结果显示，随着TMCS接枝量的增加，催化剂... 详细信息

以介孔分子筛SBA-15为载体，采用浸渍法制备Pt基催化剂，通过三甲基氯硅烷(TMCS)对催化剂进行表面改性以提高其疏水性.表征结果表明甲基硅烷化显著促进了催化剂的表面疏水性.乙烯的低温催化氧化结果显示，随着TMCS接枝量的增加，催化剂的反应活性呈现火山型变化规律. Pt/SBA-15-TMCS (1:6)的催化活性最高，能够保持约1 h对痕量乙烯100%的催化氧化效果，3 h后仍有29%的乙烯转化率，相比于Pt/SBA-15有显著提升.适量TMCS的改性带来的催化剂疏水性的改善能够有效抑制反应过程中水分子吸附对催化剂的不利影响，而过量TMCS的修饰则易团聚形成大颗粒堵塞介孔孔道，减少乙烯分子与活性位点的接触，降低催化效果.

关键词：低温催化氧化乙烯 Pt/SBA-15 表面改性