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基于生物炭强化有机固废好氧堆肥资源化的研究进展

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化工进展 2022年第8期41卷 4544-4554页

作者：黄霞何莹莹张艺蝶杨殿海戴晓虎谢丽长江水环境教育部重点实验室同济大学环境科学与工程学院上海200092

好氧堆肥是实现有机固体废物无害化、稳定化以及资源化的有效手段。近年来,生物炭作为一种堆肥调理剂在优化堆肥环境参数、加速堆肥进程与提升堆肥品质等方面显示出广阔的前景。生物炭具有丰富的多孔结构和巨大的比表面积以及高效的持... 详细信息

好氧堆肥是实现有机固体废物无害化、稳定化以及资源化的有效手段。近年来,生物炭作为一种堆肥调理剂在优化堆肥环境参数、加速堆肥进程与提升堆肥品质等方面显示出广阔的前景。生物炭具有丰富的多孔结构和巨大的比表面积以及高效的持水能力、阳离子交换能力和吸附能力,这些性质对促进堆肥进程有巨大优势,比如强化微生物群落活性、促进有机物降解与腐殖质形成、减少臭气和温室气体排放、降低重金属和抗生素以及其他污染物的生物有效性等。本文综述了生物炭在不同类型有机废弃物好氧堆肥过程中的作用,总结了基于生物炭的强化手段在堆肥中的应用,并提出了生物炭未来研究的发展方向,旨在从功能材料方面优化好氧堆肥工艺,并为生物炭在好氧堆肥中的应用提供理论依据和数据支撑。

关键词：生物炭好氧堆肥有机固废资源化强化手段

泥-水界面微孔曝气对底泥重金属释放潜力的影响

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同济大学学报（自然科学版） 2015年第1期43卷 102-107页

作者：杨长明荆亚超张芬沈烁同济大学长江水环境教育部重点实验室上海200092

采用自行研发的泥-水界面精准布氧系统研究了微孔曝气对安徽省合肥市南淝河城市重污染河段底泥重金属形态分布以及释放规律的影响.结果表明,微孔曝气明显改变了泥-水界面物理化学环境,增加了上覆水溶解氧(DO)质量分数和pH值,特别是显著... 详细信息

采用自行研发的泥-水界面精准布氧系统研究了微孔曝气对安徽省合肥市南淝河城市重污染河段底泥重金属形态分布以及释放规律的影响.结果表明,微孔曝气明显改变了泥-水界面物理化学环境,增加了上覆水溶解氧(DO)质量分数和pH值,特别是显著提高了表层底泥氧化还原电位(ORP).泥-水界面微孔曝气处理显著改变了表层底泥重金属形态分布特征,显著降低了酸提取态重金属质量分数,而残渣态重金属的质量分数比例均出现不同程度增加.特别是镍(Ni)的形态变化对微孔曝气反应更为敏感,曝气前后残渣态质量分数比例由39.5%上升到55.0%.与对照组相比,在试验初期,泥-水界面微孔曝气处理下底泥间隙水重金属质量分数有所增加,但随着处理时间延长,这种增加效应逐渐减弱,至曝气处理10d以后,底泥间隙水重金属质量分数较对照组均有明显下降,尤其Ni下降更为明显.泥-水界面微孔曝气导致表层底泥中酸可挥发性硫(AVS)减少,但并没有促进底泥中重金属的释放.泥-水界面微孔曝气对底泥重金属生物有效性和释放风险的抑制效应主要归功于上覆水和表层底泥DO质量分数、pH和ORP等理化环境的改变.

关键词：城市河道重污染泥-水界面微孔曝气重金属释放风险酸可挥发性硫化物(AVS)

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湿地关键带中磷与氮、碳循环联动耦合机制

地球科学与环境学报 2022年第1期44卷 91-101页

作者：周念清吴延浩蔡奕闵思贤同济大学水利工程系上海200092 同济大学长江水环境教育部重点实验室上海200092

P是湿地生态系统中所有生物必需的一种营养元素,植物的生长和发育大多与P有关。湿地关键带是一个复杂的开放系统,是物质交换和能量传输的重要场所,且存在氮、碳、磷循环等多个子系统,彼此之间不断发生相互作用和相互影响。P在湿地关键... 详细信息

P是湿地生态系统中所有生物必需的一种营养元素,植物的生长和发育大多与P有关。湿地关键带是一个复杂的开放系统,是物质交换和能量传输的重要场所,且存在氮、碳、磷循环等多个子系统,彼此之间不断发生相互作用和相互影响。P在湿地关键带中具有源和汇的功能,不断进行着复杂的物理、化学和生物作用,其过程包括有机磷矿化、土壤磷吸附与解吸以及生物同化等。从湿地关键带中P的生物地球化学循环基本特征出发,分析了P在湿地关键带中的赋存形态,阐释了土壤磷的有效化过程、沉积物与水体之间P的迁移转化以及湿地关键带生物中P传输过程;在此基础上分别探讨了磷循环与氮、碳循环间的协同作用机制和量化关系,并深入解析了磷循环与氮、碳循环间的联动耦合作用模式,提出了未来的研究方向。未来关注重点应从测试手段、研究方法到理论分析,加强时间和空间尺度上对P的生物地球化学机理探讨,并将磷循环纳入到全球生态系统模型中,实现由定性描述上升到定量评价,构建磷循环与氮、碳循环的水文-生物-地球化学理论体系,以便更好地加强对湿地生态环境和水资源保护以及污染的防控。

关键词：湿地关键带地球化学氮循环碳循环磷循环微生物联动机制耦合模式

高锰酸钾-活性炭-陶瓷膜组合工艺净水效能研究

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中国环境科学 2023年

作者：于洪鉴李潇洒李甜董秉直夏圣骥同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室同济大学环境科学与工程学院同济大学长江水环境教育部重点实验室

本研究采用浸没式平板陶瓷膜，在恒定通量为120 L/(m2·h)的条件下过滤腐殖酸、牛血清蛋白和海藻酸钠三种模型有机污染物配水，探究了活性炭吸附、高锰酸钾预氧化以及联用工艺预处理方式对水中DOC和模型污染物荧光区域积分标准体积的去... 详细信息

本研究采用浸没式平板陶瓷膜，在恒定通量为120 L/(m2·h)的条件下过滤腐殖酸、牛血清蛋白和海藻酸钠三种模型有机污染物配水，探究了活性炭吸附、高锰酸钾预氧化以及联用工艺预处理方式对水中DOC和模型污染物荧光区域积分标准体积的去除效果以及对膜污染相关指标(比跨膜压差、膜污染指数、膜过滤阻力)的改善效果.研究结果表明高锰酸钾-活性炭-膜组合工艺对三种模型污染物的去除效果最好，对腐殖酸、牛血清蛋白和海藻酸钠的去除率分别为50.9%、61.0%和94.2%.在膜污染控制方面，高锰酸钾-活性炭联用预处理相较于单独活性炭吸附、高锰酸钾预氧化处理，对陶瓷膜的膜污染控制效率更高，过滤腐殖酸、牛血清蛋白和海藻酸钠配水的膜污染速率分别为13.0%、28.0%和4.5%.其中高锰酸钾-活性炭联用预处理能有效缓解陶瓷膜过滤牛血清蛋白和海藻酸钠配水时的膜可逆污染，去除率为20.5%和21.4%，因而能更好地控制膜污染.

关键词：高锰酸钾氧化活性炭吸附陶瓷膜膜污染饮用水处理

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潜流人工湿地对污水厂尾水中有机物去除效果

同济大学学报（自然科学版） 2012年第8期40卷 1210-1216页

作者：杨长明马锐汪盟盟李建华同济大学长江水环境教育部重点实验室上海200092

采用凝胶过滤色谱(GFC)和三维荧光光谱(EEM)分析技术,研究了两种基质水平潜流人工湿地对城镇污水处理厂尾水中有机物的去除特征.结果表明:尾水经过人工湿地系统处理后,水中溶解性有机物(DOM)重均分子质量Mw均有明显降低;进水中表征出四... 详细信息

采用凝胶过滤色谱(GFC)和三维荧光光谱(EEM)分析技术,研究了两种基质水平潜流人工湿地对城镇污水处理厂尾水中有机物的去除特征.结果表明:尾水经过人工湿地系统处理后,水中溶解性有机物(DOM)重均分子质量Mw均有明显降低;进水中表征出四类溶解性有机物,即色氨酸类芳香族蛋白质、溶解性微生物代谢产物、可见类富里酸、紫外类富里酸物质,经过人工湿地净化处理后相对荧光强度均有不同程度的降低;人工湿地对化学性质较为稳定、难以分解、不易被生物利用的类腐殖质有较好的去除效果.陶粒基质湿地水平潜流人工湿地对有机污染物向低碳小分子转化更为彻底,对污水处理厂尾水中有机污染物的去除效果更好.

关键词：潜流人工湿地污水厂尾水有机物表征凝胶过滤色谱(GFC) 三维荧光光谱(EEM)

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基于初雨污染控制的雨水管道淤积指数研究

给水排水 2022年第S01期48卷 450-455,463页

作者：李海霞顾韫辉王红武黄菊文乔俊莲李光明徐竟成同济大学环境科学与工程学院长江水环境教育部重点实验室上海200092

为有效降低排水管道沉积物冲刷带来的初雨污染负荷,对排水管道淤积影响因素进行筛选分类,构建出固体颗粒物沉积指数、管道沉积指数以及液体流阻指数3个淤积特征评价指标,并采用综合指数法确定雨水管道淤积指数的计算方法,应用雨水管道... 详细信息

为有效降低排水管道沉积物冲刷带来的初雨污染负荷,对排水管道淤积影响因素进行筛选分类,构建出固体颗粒物沉积指数、管道沉积指数以及液体流阻指数3个淤积特征评价指标,并采用综合指数法确定雨水管道淤积指数的计算方法,应用雨水管道淤积指数对上海某居住小区雨水管道的淤积状况进行了评估。结果显示,在不同降雨重现期下该小区雨水管道的淤积指数均在75分以上,与该小区刚完成管道翻建及雨污混接改造的现状是一致的,表明雨水管道淤积指数用于评估管道淤积状况是可行的。

关键词：初雨污染淤积评估淤积影响因素淤积特征评价指标雨水管道淤积指数

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上海市垂钓鱼重金属污染特征与食用安全性

中国环境科学 2017年第2期37卷 754-760页

作者：张菲菲杨善卿徐焱平周政黄清辉同济大学环境科学与工程学院长江水环境教育部重点实验室上海200092

2015年在上海市6个不同环境特征的垂钓点采集了7种共87条野生鱼类样品,经样品前处理后,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和DMA-80直接汞分析仪对这些垂钓鱼肌肉样品中的铬、镉、铜、铅、镍、锌、砷和汞等8种重金属含量进行测定,分析... 详细信息

2015年在上海市6个不同环境特征的垂钓点采集了7种共87条野生鱼类样品,经样品前处理后,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)和DMA-80直接汞分析仪对这些垂钓鱼肌肉样品中的铬、镉、铜、铅、镍、锌、砷和汞等8种重金属含量进行测定,分析了垂钓鱼类中重金属的赋存特征,并进行了鱼类重金属污染状况和食用安全性评估.结果显示,鱼体肌肉中各种重金属质量比的范围分别为:Cr0.24~2.68mg/kg(湿重,下同);As低于0.47mg/kg;Cd低于0.31mg/kg;Pb低于1.43mg/kg;Hg 0.02~0.42mg/kg;Ni 0.01~0.89mg/kg;Cu0.15~12.30mg/kg;Zn 4.3~85.7mg/kg;其中Cr、Cd、Pb和Hg 4种重金属各有20%左右垂钓鱼样品中含量超过食品/水产品质量安全限值.鲶鱼和黄颡的重金属污染较重,鲤鱼和鲈鱼次之,草鱼和鲫鱼污染轻微,麦穗鱼接近于正常;工业区鱼类污染较重,市区河道鱼类污染中等,湿地公园鱼类污染较低.总体而言,上海市大部分垂钓鱼类样品的重金属含量尚在食用安全性可接受范围内,但对鲶鱼、黄颡、鲈鱼和鲤鱼的Cr摄入量已接近甚至超过每周可耐受摄入量(PTWI),存在较高风险;对鲶鱼的Hg摄入量接近甚至超过半倍的PTWI值,存在一定风险.

关键词：垂钓鱼重金属铬食用安全性鲶鱼黄颡

pH对高温厌氧耗氢产甲烷及微生物群落的影响

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化工进展 2019年第8期38卷 3816-3822页

作者：陈露蕊杜诗云谢丽同济大学环境科学与工程学院长江水环境教育部重点实验室

随着化石燃料的枯竭,以厌氧耗氢产甲烷菌为功能优势菌群的异位(或离位)加氢沼气生物提纯工艺备受关注。本文考察了高温条件下不同初始pH对厌氧耗氢产甲烷过程及微生物群落的影响。研究结果表明,半连续流反应器中不同初始pH变化对产甲烷... 详细信息

随着化石燃料的枯竭,以厌氧耗氢产甲烷菌为功能优势菌群的异位(或离位)加氢沼气生物提纯工艺备受关注。本文考察了高温条件下不同初始pH对厌氧耗氢产甲烷过程及微生物群落的影响。研究结果表明,半连续流反应器中不同初始pH变化对产甲烷量影响不大,在以H2/CO2为基质的厌氧体系中,厌氧耗氢产甲烷过程是甲烷产生的主要途径。比产甲烷活性研究结果进一步表明碱性条件(初始pH=8.5~9.0)耗氢产甲烷污泥对氢气消耗率提高,产甲烷迟滞期缩短至6.9h,且甲烷产率高达19.8mL CH4/(gVS?h)。通过高通量测序技术对不同初始pH条件下的产甲烷古菌群落进行分析,3个样本均以厌氧耗氢产甲烷菌为主导,酸性和中性条件古菌群落属水平上相似,以Methanothermobacter为主,其相对丰度分别为90.6%、91.6%;而碱性条件下以Methanobacterium为主,其相对丰度可达83.6%,还发现了Methanomassiliicoccus,其相对丰度可达7.7%。碱性条件下Methanobacterium相对丰度的提高和Methanomassiliicoccus的富集,可能是碱性条件下比产甲烷活性提高的主要原因。

关键词：耗氢产甲烷高温 pH 比产甲烷活性微生物群落

土地利用与覆被变化对巢湖湖滨带土壤有机碳组分及酶活性的影响

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湖泊科学 2021年第6期33卷 1766-1776页

作者：杨长明陈霞智张一夔范博博同济大学长江水环境教育部重点实验室上海200092

为了揭示湖滨带土地利用与覆被改变对土壤有机碳库及生态功能的影响,本文选取了巢湖湖滨带(北岸)9个典型样方,分析和比较了表层(0~30 cm)土壤有机碳组分特征以及相关酶的活性.结果表明,巢湖湖滨带不同采样点土壤总有机碳(TOC)含量变化... 详细信息

为了揭示湖滨带土地利用与覆被改变对土壤有机碳库及生态功能的影响,本文选取了巢湖湖滨带(北岸)9个典型样方,分析和比较了表层(0~30 cm)土壤有机碳组分特征以及相关酶的活性.结果表明,巢湖湖滨带不同采样点土壤总有机碳(TOC)含量变化范围为2.88~11.2 g/kg,平均含量为9.12 g/kg,其中原生芦苇(Phragmites australis)湿地土壤TOC含量最高(11.2 g/kg),而芦苇群落消失后形成的荒滩土壤TOC含量最低,仅为2.88 g/kg.表征湖滨带湿地缓冲性能的土壤阳离子交换量(CEC)也以原生芦苇湿地土壤为最高,并与TOC含量呈现明显正相关.湖滨带表层土壤溶解性有机碳(DOC)和易氧化有机碳(EOC)含量变化范围分别为150~370 mg/kg和1.7~5.2 g/kg,其变化幅度明显高于TOC,其中DOC含量各采样点差异最为显著.除多酚氧化酶外,次生水柳林(Homonoia riparia Lour.)表层土壤几种酶的活性较原生芦苇湿地土壤皆有所上升,特别是蔗糖酶活性增加幅度最为明显.受人类活动干扰较大的湖滨绿地公园和人工草滩土壤过氧化氢酶、脲酶和蔗糖酶酶活性普遍显著低于原生芦苇湿地.除多酚氧化酶外,土壤中几种酶活性与土壤有机碳组分EOC和DOC含量均呈现显著的正相关,其中蔗糖酶活性与DOC含量之间相关系数最高(r=0.907),其相关性均达到极显著水平.土壤溶解性有机碳和蔗糖酶可以作为表征因土地利用与覆被变化导致湖滨带湿地退化以及生态恢复效果的敏感性指标.

关键词：巢湖湖滨带湿地土地利用与覆盖变化溶解性有机碳蔗糖酶活性