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水中微/纳塑料电化学检测及去除的研究进展

环境科学 2024年第2期45卷 1210-1221页

作者：郑伟康刘振中项晓方南昌大学鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031 南昌大学资源与环境学院南昌330031

微/纳塑料(M/NPs)因颗粒小、易吸附和迁移性强等特点,广泛地分散在土壤、大气与水环境中,近年来在各大水体中均有检出.M/NPs作为一类新兴污染物,其生理毒性对人类健康产生很大的影响.目前该研究领域遇到的瓶颈在于对M/NPs的精准检测和... 详细信息

微/纳塑料(M/NPs)因颗粒小、易吸附和迁移性强等特点,广泛地分散在土壤、大气与水环境中,近年来在各大水体中均有检出.M/NPs作为一类新兴污染物,其生理毒性对人类健康产生很大的影响.目前该研究领域遇到的瓶颈在于对M/NPs的精准检测和高效去除.电化学技术因其在M/NPs的检测上表现出简携、灵敏和低成本等优势,对M/NPs的去除具有环保绿色、反应可控和效率高等优点,展现出巨大的应用潜力.以M/NPs的污染现状为出发点,对电化学技术应用于水环境中M/NPs的检测和去除进行了阐述和总结,分析了M/NPs的电化学传感方法以及传感器识别M/NPs的原理和特点,讨论了电絮凝、电吸附、电氧化和电还原技术对水体中M/NPs的去除效果及影响因素.结果表明,基于电化学传感方法检测M/NPs颗粒表现出良好的表征性能,通过电化学技术(电絮凝、电吸附、电氧化和电还原),M/NPs可被高效去除.电化学技术对M/NPs检测和去除的影响因素主要与传感器装置、电极材料、材料界面调控、参数条件和反应器体系有关.研究者未来应从传感器的设计、电极材料的开发和反应过程的优化这三方面聚焦,有望实现M/NPs从实验室的检测和去除转化到实际水体当中的应用.

关键词：微/纳塑料(M/NPs) 电化学检测去除影响因素

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含苯酚油墨废水处理工程实例

中国给水排水 2024年第14期40卷 126-130页

作者：胡光明朱乐辉南昌大学资源环境与化工学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室江西南昌330031

江西某油墨生产企业采用活性炭吸附+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸发对含苯酚废水进行预处理,对COD、色度、含盐量以及苯酚的去除率分别为72.48%、98.40%、99.00%、98.04%。之后采用UBF+A/O+接触氧化的组合工艺进一步处理混合废水,对COD、... 详细信息

江西某油墨生产企业采用活性炭吸附+Fenton氧化+混凝沉淀+三效蒸发对含苯酚废水进行预处理,对COD、色度、含盐量以及苯酚的去除率分别为72.48%、98.40%、99.00%、98.04%。之后采用UBF+A/O+接触氧化的组合工艺进一步处理混合废水,对COD、NH_(3)-N以及苯酚的去除率分别为98.24%、92.55%、98.60%,出水水质满足《油墨工业水污染物排放标准》(GB 25463-2010)中新建企业水污染物排放浓度限值要求。

关键词：苯酚油墨生产废水活性炭 Fenton氧化 UBF工艺 A/O工艺接触氧化

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南昌前湖区域黑碳的分布特征与光学特性

环境化学 2024年第3期43卷 999-1009页

作者：高燕黄虹杨心怡王嘉怡邹长伟南昌大学资源与环境学院南昌330031 鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031

2020年12月—2021年12月,对南昌市前湖区域大气中黑碳(BC)进行连续观测,研究BC的分布特征与光学特性.结果显示,南昌前湖区域eBC浓度2021年均值为(1.93±1.13)μg·m^(-3),有明显的季节变化,冬季最高(2.10±1.28)μg·m-3,春季最低(1.69... 详细信息

2020年12月—2021年12月,对南昌市前湖区域大气中黑碳(BC)进行连续观测,研究BC的分布特征与光学特性.结果显示,南昌前湖区域eBC浓度2021年均值为(1.93±1.13)μg·m^(-3),有明显的季节变化,冬季最高(2.10±1.28)μg·m-3,春季最低(1.69±1.14)μg·m^(-3);eBC浓度日分布表现为明显的双峰特征,峰值出现在07:00—09:00和22:00—23:***吸收系数、大气消光系数年均值为18.42、137.67 Mm^(-1).eBC与NO_(2)的相关性强于eBC与SO_(2)、CO、O_(3)的相关性,反映区域内BC受机动车尾气影响显著.eBC与风速呈负显著性相关(*P温度>相对湿度,较大的风速更利于BC的扩散稀释.本文研究结果可为区域碳气溶胶的污染防控及其辐射强迫的科学评估提供参考依据和数据支撑.

关键词：黑碳光学性质时空分布特征气象因子

Fe对藻菌共生体在养殖废水处理中的EPS分泌及膜污染影响研究

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工业水处理 2024年

作者：田茂芝丁梓尧孙晨周玮钰王圣智万瀚宇李昆南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室

通过在模拟养殖废水中分别投加不同质量浓度的Fe3+(F～J组：0、15、40、60、150 mg/L)，对藻菌共生体进行共培养，来探究不同质量浓度Fe3+对藻菌共生体胞外聚合物(EPS)分泌的影响，进一步将EPS组分进行分离(可溶性微生物(SMP)、松散结... 详细信息

通过在模拟养殖废水中分别投加不同质量浓度的Fe3+(F～J组：0、15、40、60、150 mg/L)，对藻菌共生体进行共培养，来探究不同质量浓度Fe3+对藻菌共生体胞外聚合物(EPS)分泌的影响，进一步将EPS组分进行分离(可溶性微生物(SMP)、松散结合型胞外聚合物(LB-EPS)、紧密结合型胞外聚合物(TB-EPS)和微生物絮体残渣(MFR)４个部分)，结合膜污染测试实验考察各EPS组分对藻菌共生体在废水处理过程中膜污染的贡献情况，以探究Fe3+对藻菌共生体的膜污染的影响和作用机制。实验结果表明，铁离子的加入可有效减缓膜污染，铁离子浓度为150 mg/L时，膜污染最轻，这归因于藻菌絮体粒径最大及小分子物质最少。模型拟合结果发现，F组主要与标准堵塞模型有较高拟合度，G、H组与滤饼层、中间堵塞模型有较高的拟合度，I、J组与完全堵塞模型、中间堵塞模型及滤饼层有较高的的拟合度。结合膜面污染物的成分分析发现，造成膜污染的主要物质为色氨酸类蛋白质、酪氨酸类蛋白质和微生物代谢副产物。

关键词：藻菌共生体胞外聚合物养殖废水三价铁离子膜污染

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混凝对附着生物膜的微塑料的去除效能

中国给水排水 2024年第1期40卷 1-7页

作者：项晓方谢显传刘振中南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室江西南昌330031

作为一种新污染物,微塑料进入水体后其表面会逐渐形成生物膜。微塑料携带的污染物及生物膜中潜在的致病菌加重了微塑料的环境危害,且微塑料可能随原水进入水厂影响水质安全,因此对水中附着生物膜的微塑料的去除显得尤为重要。以聚合氯化... 详细信息

作为一种新污染物,微塑料进入水体后其表面会逐渐形成生物膜。微塑料携带的污染物及生物膜中潜在的致病菌加重了微塑料的环境危害,且微塑料可能随原水进入水厂影响水质安全,因此对水中附着生物膜的微塑料的去除显得尤为重要。以聚合氯化铝(PAC)为混凝剂,以微塑料去除率作为评价指标,考察了混凝法对在自然水体中滞留一段时间的聚苯乙烯(PS)微塑料的去除效能。结果表明,当PAC投加量为60 mg/L、pH为7时,对滞留9 d的PS微塑料达到58.4%的最佳去除率。此外,生物量在一定程度上影响微塑料的去除效率。微生物表面所带的负电荷有利于微塑料与混凝剂水解的金属离子结合形成团聚体,从而促进沉淀。Zeta电位表明混凝过程中发生了电荷中和,傅里叶红外光谱表明PS微塑料与混凝剂在混凝过程中形成了新的化学键。研究混凝去除附着生物膜的微塑料的效果及机理对保证供水安全、保障人体健康具有重要的现实意义。

关键词：微塑料混凝生物膜聚苯乙烯

F-53B胁迫下污水厌氧处理系统及微生物群落的响应

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中国环境科学 2024年第2期44卷 721-729页

作者：郭雨婷刘亚军邓觅涂勋吴虎彬李昆李荣富吴永明南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室江西南昌330031 江西省科学院微生物研究所江西南昌330096

通过构建厌氧反应体系,评估低浓度(1mg/L)和高浓度(10mg/L)氯化多氟醚磺酸盐(F-53B)胁迫下,厌氧处理系统出水水质、污泥性状和细菌群落的响应特征.结果表明,在F-53B的胁迫下,COD、氮(TN、NH_(4)^(+)-N)和磷(TP、PO_(4)^(3-)-P)在出水中... 详细信息

通过构建厌氧反应体系,评估低浓度(1mg/L)和高浓度(10mg/L)氯化多氟醚磺酸盐(F-53B)胁迫下,厌氧处理系统出水水质、污泥性状和细菌群落的响应特征.结果表明,在F-53B的胁迫下,COD、氮(TN、NH_(4)^(+)-N)和磷(TP、PO_(4)^(3-)-P)在出水中的含量会升高,而污泥相对生物量(MLVSS/MLSS)则出现下降,且F-53B的浓度越高影响越大.高通量测序分析发现,相较于对照组(0mg/L F-53B),仅高浓度F-53B胁迫下细菌群落的多样性(ACE、Chao1和PD指数)出现了显著下降.同时,研究还发现,随着高浓度F-53B暴露时间的延长,厚壁菌门的相对丰度逐渐增大,而变形菌门、拟杆菌门和硝化螺旋菌门的相对丰度逐渐降低.此外,基于FAPROTAX功能预测分析发现,F-53B胁迫下微生物表现出更低的氮(N)代谢潜力和更高的化能异养和发酵能力.冗余分析(RDA)表明,厚壁菌门主要受F-53B的正向影响,并与TN和NH_(4)^(+)-N呈正相关;而变形菌门受F-53B的负向影响,并与COD、TP和PO_(4)^(3-)-P呈正相关.揭示了新型氟化物—F-53B对污水厌氧处理系统的胁迫机制.

关键词：氯化多氟醚磺酸盐(F-53B) 污水厌氧处理微生物群落功能预测

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南昌市城市湖泊表层水微塑料污染特征初探

环境科学学报 2024年第5期44卷 169-176页

作者：曾慧卿孙晨陈春丽蔡利欣李昆弓晓峰南昌大学资源与环境学院南昌330031 鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031 江西生态文明研究院南昌330031

微塑料是环境领域关注的新兴污染物,其在淡水湖泊中的研究亟待加强.本研究选择南昌市城市湖泊水体作为研究对象,对其表层水体微塑料污染进行研究.通过现场采样、显微观察及电镜扫描,对南昌市青山湖、艾溪湖、瑶湖、前湖、象湖、东湖、... 详细信息

微塑料是环境领域关注的新兴污染物,其在淡水湖泊中的研究亟待加强.本研究选择南昌市城市湖泊水体作为研究对象,对其表层水体微塑料污染进行研究.通过现场采样、显微观察及电镜扫描,对南昌市青山湖、艾溪湖、瑶湖、前湖、象湖、东湖、西湖、黄家湖等八大湖泊水体微塑料污染特征进行分析.结果表明,水体微塑料丰度为(10650±1909.2)~(19125±4136.6)n·m^(-3),其中以市中心八一广场附近的东湖、西湖以及高校区附近的前湖微塑料丰度最高,远离市中心的瑶湖丰度最小.南昌市城市湖泊微塑料污染水平高于大多数自然湖泊与国内其他城市湖泊.水体中微塑料形态包含纤维、颗粒、薄膜、碎片和发泡型,以纤维状为主;微塑料颜色有蓝、黑、透明、白、红、黄、绿、紫、粉红、银等10种,以透明型微塑料为主,占比为29.6%~58.2%.尺寸小于2 mm的微塑料占比为71.4%~92.6%.微塑料聚合物类型以聚丙烯(PP)为主,其次为聚苯乙烯(PE)、聚乙烯(PS)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET).微塑料表面粗糙,比表面积较大,容易与其他环境污染因子形成复合污染.南昌市城市湖泊水体微塑料污染较严重,应以重视并采取相应的防控措施.

关键词：微塑料湖泊表层水体城市分布特征

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DNDC模型耦合遥感技术的保护性耕作下土壤有机碳模拟

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农业工程学报 2024年第9期40卷 108-118页

作者：刘泓君许昭辉周永馨孙君龄万炜刘忠中国农业大学土地科学与技术学院北京100193 华北耕地保育农业农村部重点实验室北京100193 南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031

不同耕作措施会改变土壤有机碳储量,影响农田生态系统的碳收支。揭示自实行保护性耕作以来农田土壤有机碳的响应规律,对增加土壤碳库具有重要意义。该研究基于遥感反演技术耦合DNDC(denitrification-decomposition)模型,从县域和栅格尺... 详细信息

不同耕作措施会改变土壤有机碳储量,影响农田生态系统的碳收支。揭示自实行保护性耕作以来农田土壤有机碳的响应规律,对增加土壤碳库具有重要意义。该研究基于遥感反演技术耦合DNDC(denitrification-decomposition)模型,从县域和栅格尺度,精细刻画保护性耕作下2000-2020年吉林省土壤有机碳密度(soil organic carbon density,SOCD)的空间分布格局,并模拟不同秸秆还田情景下SOCD增长潜力。结果表明:1)20 a间土壤有机碳储量由6.08×10^(8)t增加到1.22×10^(9)t,增量主要与耕地面积扩大相关。县域尺度SOCD在4.46~98.09 t/hm^(2),栅格尺度SOCD在3.34~139.2 t/hm^(2),呈现中高北低的格局。2)保护性耕作对表层土的影响更大,0~10 cm土层的SOCD增长率最高达4.4%,>10~20 cm土层增长率最高为0.09%。3)吉林西南及中部具有巨大的SOCD增长潜力,达0.24~0.57 t/hm^(2)。研究结果可为保护性耕作政策制定提供科学参考。

关键词：秸秆遥感碳 DNDC模型情景模拟有机碳密度吉林省

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生物炭强化生物滤池处理农村生活污水效果及碳排放

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农业工程学报 2024年第2期40卷 315-322页

作者：罗枭张季王方磊占宇辉吴代赦罗旭东马志飞南昌大学资源与环境学院鄱阳湖环境与资源利用教育部重点实验室南昌330031 萍乡学院材料与化工工程学院萍乡337000 九江市共青城生态环境局九江332020

为研究生物炭对生物滤池强化作用及其在“双碳”背景下碳排放量与去除效果相结合的评估方法,以秸秆生物炭强化曝气生物滤池为研究对象,在中温环境(25~30℃)下,探究了生物炭强化生物滤池的挂膜启动时间、处理能力、稳定性以及日碳排放量... 详细信息

为研究生物炭对生物滤池强化作用及其在“双碳”背景下碳排放量与去除效果相结合的评估方法,以秸秆生物炭强化曝气生物滤池为研究对象,在中温环境(25~30℃)下,探究了生物炭强化生物滤池的挂膜启动时间、处理能力、稳定性以及日碳排放量。结果表明,滤池的挂膜时长为14 d;当水力负荷和进水流量分别为0.045m^(3)/(m^(2)·h)和0.9 m^(3)/d时,系统的最佳进水水力停留时间为8 h,化学需氧量、氨氮、总氮和总磷的平均去除率分别为95.0%、79.1%、62.5%、78.4%;当水力停留时间和进水流量分别为8 h和1.2 m^(3)/d,系统最佳的水力负荷为0.030 m^(3)/(m^(2)·h),平均去除率分别为95.3%、87.4%、68.1%、79.0%;在系统运行过程中,不同时期悬浮球与陶粒上胞外聚合物(extracellular polymeric substances,EPS)含量相比刚驯化污泥上EPS的含量都有所增加,表明了生物滤池在实际运行过程中比较稳定且污泥活性也比较好;在8 h的最佳水力停留时间以及进水流量0.9 m^(3)/d的条件下,曝气生物滤池使污水达标排放的碳排放量为9.08 kg/d,因此采用生物炭强化曝气生物滤池处理农村生活污水具有较高的应用前景。

关键词：污水处理生物炭农村曝气生物滤池

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