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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

纳米种子处理技术:提高作物气候韧性的有效途径

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中国生态农业学报（中英文） 2024年第5期32卷 745-754页

作者：康召赵丽娟南京大学环境学院污染控制与资源化重点实验室南京210023

气候变化背景下,极端天气频发,作物将越来越多地暴露在高温、干旱和洪涝等非生物逆境条件下。同时,气候变化导致作物遭受病虫害等生物胁迫的频率和强度增加。非生物和生物胁迫的共同作用下,粮食减产严重,威胁全球粮食安全。提高作物自... 详细信息

气候变化背景下,极端天气频发,作物将越来越多地暴露在高温、干旱和洪涝等非生物逆境条件下。同时,气候变化导致作物遭受病虫害等生物胁迫的频率和强度增加。非生物和生物胁迫的共同作用下,粮食减产严重,威胁全球粮食安全。提高作物自身的气候韧性是减少产量损失的关键。种子处理是提高种子质量(抗逆性、产量、品质)的有效途径。纳米材料具有小尺寸效应,且具有独特的物理化学、光电特性和催化活性。越来越多的证据表明,纳米种子处理技术在提高作物抗逆性和抗病性方面展现出巨大潜力。本文针对纳米种子处理技术的研究进展、分子机理和市场现状进行了综述,发现纳米种子处理通过参与或调控萌发初期的代谢和转录过程,既能促进种子萌发、提高种子活力,还能增强作物逆境韧性。同时,纳米种子处理技术具有操作简单、成本低和环境友好的特点,在减少农业化学品使用、促进可持续农业发展方面极具潜力,是提高作物气候韧性的有效途径。纳米种子处理技术极有可能是种子处理行业新的赛道,提早布局将会提高我国种子处理企业的国际竞争力。本文旨在探讨新的种子处理技术,以期为提高作物气候韧性、保障我国粮食安全提供新的技术路径,同时也为提高我国种子处理行业竞争力提供新的视角和策略。

关键词：纳米技术气候韧性纳米种子处理粮食安全

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CNT-Fe/Zn催化剂的制备及其催化臭氧氧化降解DBP

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中国环境科学 2024年第2期44卷 814-824页

作者：吴天翔张翼飞林原马思佳王艳茹任洪强许柯南京大学环境学院污染控制与资源再利用国家重点实验室江苏南京210023

本研究采用浸渍-煅烧法制备了负载锌(CNT-Zn)、铁(CNT-Fe)和锌铁共掺杂(CNT-Fe/Zn)的碳纳米管催化剂,考察了不同pH值下3种催化剂催化臭氧氧化水中DBP的效果.结果表明,CNT-Fe/Zn具有最佳催化性能,在宽pH值范围内比单独臭氧降解DBP的去除... 详细信息

本研究采用浸渍-煅烧法制备了负载锌(CNT-Zn)、铁(CNT-Fe)和锌铁共掺杂(CNT-Fe/Zn)的碳纳米管催化剂,考察了不同pH值下3种催化剂催化臭氧氧化水中DBP的效果.结果表明,CNT-Fe/Zn具有最佳催化性能,在宽pH值范围内比单独臭氧降解DBP的去除率提升22%~52%.在DBP初始浓度4mg/L、初始pH值为4、臭氧用量20mg/L、催化剂投加量50mg/L的条件下,30min内DBP去除率可达72.41%.利用SEM、XRD和XPS等多种手段对该催化剂进行了表征,CNT-Fe/Zn表面的含氧基团是主要活性位点,CNT-Fe/Zn的加入促进了羟基自由基的产生,在酸性条件下生成的过氧化氢进一步提高了DBP的去除率.催化剂循环实验表明,CNT-Fe/Zn催化剂具有优异的催化稳定性和重复利用性.

关键词： DBP催化臭氧氧化锌铁尖晶石碳纳米管 pH值

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