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人工湿地中磷的去除:效率、局限性和强化措施

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环境科学 2025年第2期46卷 910-922页

作者：王子千李琳琳国晓春王永强卢少勇中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室北京100012 中国环境科学研究院湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室北京100012 东华大学环境科学与工程学院上海201620 哈尔滨工业大学环境学院哈尔滨150090

磷元素过量易导致水体富营养化及影响水生动植物生长,因此对污水中磷的关注和控制尤为重要.人工湿地已成为从污水中除磷的一种绿色且经济的方法.综述了近年来人工湿地系统除磷的研究现状,包括去除机制、影响因素及强化措施.结果表明,人... 详细信息

磷元素过量易导致水体富营养化及影响水生动植物生长,因此对污水中磷的关注和控制尤为重要.人工湿地已成为从污水中除磷的一种绿色且经济的方法.综述了近年来人工湿地系统除磷的研究现状,包括去除机制、影响因素及强化措施.结果表明,人工湿地可以有效地去除水体中的大部分磷元素,其中去除机制涉及到物理、化学和生物等多种过程,如填料和植物的吸附、吸收和沉淀.人工湿地除磷的效率取决于填料吸附能力、湿地内氧环境、植物生长情况、气温及其他条件的影响.与生物、电化学和高级氧化等技术的组合是近年来人工湿地强化除磷的热点方向,但如何优化复杂条件下人工湿地系统除磷的性能参数,仍是一个亟需攻克的难题.需要进一步地研究来优化组合系统的性能,以确保它们的有效性和长期可持续性.

关键词：人工湿地磷(P) 去除率局限性强化

高级氧化降解抗生素及降解产物的生态毒性评估

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哈尔滨工业大学学报 2025年第2期57卷 44-56页

作者：郑禾山朱芷薇李硕郭婉茜齐齐哈尔大学化学与化学工程学院黑龙江齐齐哈尔161006 哈尔滨工业大学环境学院哈尔滨150090

水环境中的抗生素污染问题已成为当前环境保护领域的重大挑战之一,这类污染物不仅会引起严重的水生生物生态毒性效应,破坏水生态系统的平衡,还可能会诱导产生抗性基因,对生态安全造成严重的风险和潜在威胁。高级氧化技术因其具有对抗生... 详细信息

水环境中的抗生素污染问题已成为当前环境保护领域的重大挑战之一,这类污染物不仅会引起严重的水生生物生态毒性效应,破坏水生态系统的平衡,还可能会诱导产生抗性基因,对生态安全造成严重的风险和潜在威胁。高级氧化技术因其具有对抗生素的高效降解能力而备受关注,这一技术通过产生强氧化性的自由基,快速氧化分解抗生素,从而达到去除抗生素的目的。近年来,该技术已经被广泛研究并逐步应用于含抗生素废水处理中。然而在高级氧化降解过程中,抗生素因不完全降解和矿化会产生大量中间产物,这些中间产物的生态毒性不容忽视,其可能同样会对水生生态系统造成负面影响。关于中间产物的生态毒性研究是本领域的科研热点,也是关乎高级氧化技术安全性应用的关键。系统总结并分类对比各典型高级氧化技术降解抗生素的机制和技术特点,重点介绍抗生素高级氧化降解产物的生态毒性研究进展,并系统分析该方向研究未来发展趋势。

关键词：高级氧化技术抗生素降解产物生态毒性

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合肥某水源地抗生素抗性基因分布特征及驱动机制

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环境科学 2025年

作者：黄维朱超杨永杰张鸿志胡双钢吴可崔康平陈奕涵合肥工业大学资源与环境工程学院安徽省生态环境监测中心哈尔滨工业大学环境学院

合肥某水库，作为合肥市重要的水源地之一，承担着重要的供水任务，水源地抗性污染问题不仅关系到饮用水安全也和水生态安全息息相关。为明确合肥某水源地中抗生素抗性基因（ARGs）分布特征及其驱动机制，分别于2021年7月和2021年12月... 详细信息

合肥某水库，作为合肥市重要的水源地之一，承担着重要的供水任务，水源地抗性污染问题不仅关系到饮用水安全也和水生态安全息息相关。为明确合肥某水源地中抗生素抗性基因（ARGs）分布特征及其驱动机制，分别于2021年7月和2021年12月采集其水体、沉积物以及土壤样品，采用宏基因组测序技术完成对样品中ARGs、可移动遗传元件（MGEs）以及菌群的详尽解析，并对ARGs与理化性质、抗生素、MGEs以及菌群的相关性进行分析，最后将各因素归类到物化因素和生物因素，量化其对ARGs的解释率。结果表明，在合肥某水源地中共检测到544个ARGs亚型，分为26大类，3种介质中优势ARGs呈现高度一致性，均为多重耐药类、杆菌肽类、β-内酰胺类和多粘菌素类，其中丰度最高的亚型均为bacA。土壤中部分类别的ARGs种类数有高于沉积物和水体的趋势，ARGs丰度也明显高于沉积物；PCoA分析显示3种介质中ARGs在结构组成上存在显著差异。相关性分析表明，水体中的TP与pH、LINs与FQs类抗生素以及沉积物中SAs类抗生素与ARGs显著相关，MGEs和菌群与ARGs之间也观察到了强烈的相关性。VPA结果表明水体中生物因素对ARGs的影响占主导地位，在沉积物和土壤中物化因素对ARGs的影响更为显著，但3种介质中物化因素和生物因素对ARGs的协同作用不容忽视。

关键词：水源地抗生素抗性基因(ARGs) 宏基因组物化因素生物因素

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磁性生物炭去除水中抗生素的研究进展

哈尔滨工业大学学报 2025年

作者：秦可娜毕研珂朱佳琪韩克强张多英魏亮亮贺馥黑龙江大学建筑工程学院哈尔滨工业大学环境学院

近年来，抗生素引起的水体污染问题备受关注，磁性生物炭作为一种新型吸附材料，因孔隙发达、比表面积大、官能团丰富且易于回收，在去除水中抗生素方面具有巨大潜力。本文概括了磁性生物炭与普通生物炭相比的典型特点；总结了热解法、... 详细信息

近年来，抗生素引起的水体污染问题备受关注，磁性生物炭作为一种新型吸附材料，因孔隙发达、比表面积大、官能团丰富且易于回收，在去除水中抗生素方面具有巨大潜力。本文概括了磁性生物炭与普通生物炭相比的典型特点；总结了热解法、共沉淀法、水热法、球磨法制备磁性生物炭的原理，对比不同方法需要关注的关键制备条件，发现除了控制温度、制备时间、磁性材料与生物炭配比外，还可通过添加改性试剂或研磨试剂的方法进一步提高磁性生物炭对抗生素的吸附能力；分析了磁性生物炭吸附抗生素的作用机制，包括孔隙填充、π-π共轭作用、络合作用、静电作用等，阐明了磁性材料在吸附过程中起到的作用，并对如何优化和改良磁性生物炭的性能进行了探讨；梳理了磁性生物炭与其他水处理工艺如光催化、芬顿等耦合的研究进展。最后，对磁性生物炭未来的研究方向和应用前景进行了展望，为优化设计磁性生物炭、强化水中抗生素的去除提供了方向。

关键词：水体污染磁性生物炭抗生素制备方法耦合工艺

S-nZVI复合材料修复Cr(Ⅵ)和TCE复合污染地下水的效能

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中国环境科学 2025年第2期45卷 841-853页

作者：王戌婵王一鹏李莉莉袁路子赵庆良王广智薛瑞媛哈尔滨工业大学环境学院城市水资源与水环境国家重点实验室黑龙江哈尔滨150090

以羧甲基壳聚糖(CMCS)、羧甲基纤维素(CMC)为稳定剂,采用一步法合成了两种硫化纳米零价铁(S-nZVI)复合材料,通过SEM-EDS、FTIR、XPS对其表观形貌、官能团组成和表面化学性质进行了表征;通过静态吸附试验分析了两种S-nZVI对Cr(Ⅵ)和三氯... 详细信息

以羧甲基壳聚糖(CMCS)、羧甲基纤维素(CMC)为稳定剂,采用一步法合成了两种硫化纳米零价铁(S-nZVI)复合材料,通过SEM-EDS、FTIR、XPS对其表观形貌、官能团组成和表面化学性质进行了表征;通过静态吸附试验分析了两种S-nZVI对Cr(Ⅵ)和三氯乙烯(TCE)的去除性能和去除机制;同时考查了最优材料对地下水pH值和共存阴离子的抗干扰能力.结果表明:CMCS、CMC表面含有多种官能团可与S-nZVI之间形成共价键,提高S-nZVI颗粒的分散性.两种S-nZVI复合材料对Cr(Ⅵ)的吸附动力学及对TCE的降解动力学过程分别可通过准二级动力学模型和拟一级动力学模型进行拟合;Langmuir模型可以较好地模拟两种S-nZVI复合材料去除Cr(Ⅵ)的等温吸附过程,其中以CMCS作为稳定剂的S-nZVI复合材料(CMCS-S-nZVI)对Cr(Ⅵ)的最大吸附量最高,为79.46mg/g;pH值在6~9范围及NO_(3)^(-)、SO_(4)^(2-)的离子浓度对CMCS-S-nZVI去除Cr(Ⅵ)、TCE效能无显著影响.在进行工程应用时,应特别注意Cl^(-)可能产生的负面影响.本研究研究结果,可为高效开展可渗透反应格栅(PRB)技术修复地下水氯代烃和重金属复合污染提供理论支持.

关键词：硫化纳米零价铁地下水六价铬三氯乙烯可渗透反应格栅

功能可恢复SFCB-ECC-混凝土桥墩抗震性能

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 13-23页

作者：白玉磊靳晓杰张玉峰韩世文城市与工程安全减灾教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124 哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合... 详细信息

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合柱进行低周往复荷载试验研究。评估了SFCB中FRP体积分数(0%,43.6%,100%)和塑性铰区基体类型(ECC,混凝土)对组合柱抗震性能和可恢复性的影响。之后通过OpenSees进行了轴压比、SFCB配筋率和ECC强度的参数分析。结果表明:SFCB可使试件获得稳定的二次刚度,在2%位移角前,试件无需修复即可快速恢复原有功能;组合柱残余变形随SFCB中FRP体积分数增加而减少,但其初始刚度和峰值承载力也相应降低;在塑性铰区使用ECC可进一步减少残余位移,同时显著提高峰值承载力和延性;参数分析显示增大轴压比将提高SFCB-ECC-混凝土组合柱承载力,但会降低延性;随SFCB配筋率和ECC强度提高,组合柱承载力也相应增大;在实际工程中可合理设计SFCB和ECC材料特性以满足特定结构刚度、强度和可修复性的要求。

关键词：桥梁工程组合柱抗震性能 OpenSees 钢-FRP复合筋高延性水泥基复合材料可恢复

多溴联苯醚和羟基多溴联苯醚对斑马鱼（Danio rerio）胚胎的急性毒性预测

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环境科学学报 2025年第2期45卷 506-513页

作者：李滨张梦涛史江红项雪玲葛卉张家玮陶寰宇哈尔滨工业大学环境学院南方科技大学环境科学与工程学院广东省土壤与地下水污染防控及修复重点实验室

多溴联苯醚（Polybrominated diphenyl ethers,PBDEs）和羟基多溴联苯醚（Hydroxylated polybrominated diphenyl ethers,OH-PBDEs）因其潜在环境健康风险受到广泛关注，且具有内分泌干扰毒性、神经毒性和细胞毒性等，但目前有关PBDEs和OH-PBDEs的毒性数据仍比较缺乏.急性毒性试验通常具有较高的实验重复性和可靠性，可以在较短的时间内获得初步的毒性评价结果.本研究采用半静态生物急性毒性试验，测定了3种自主合成OH-PBDEs（3,5-diOH-BDE-17、3,5-diOH-BDE-51和3,5-diOH-BDE-100）对斑马鱼胚胎的急性毒性数据，分别为2.38、3.23和3.40 mg·L-1.进一步综合收集了PBDEs、OH-PBDEs和溴苯酚（Bromophenols,BPs）对斑马鱼（Danio rerio）胚胎的急性毒性数据与其对应的分子描述符，通过多元线性逐步回归分析构建了定量构效关系（Quantitative structure-activity relationship,QSAR）模型：pLC50=0.20×log KOW-0.01×HOF-1.42×ELUMO-0.35.模型的评价参数（R2=0.91,F=46.90,MAE=0.32,p系数(log KOW)、生成热（HOF）和分子最低未占轨道能(ELUMO)，表明PBDEs、OH-PBDEs和BPs的疏水性和亲电性是影响其毒性的主要因素.本研究构建的QSAR模型可以用于PBDEs和OH-PBDEs对斑马鱼胚胎急性毒性的预测，并能够为该类物质的生态风险评估提供数据支撑.

关键词：多溴联苯醚羟基多溴联苯醚斑马鱼胚胎急性毒性定量构效关系

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非贵金属材料催化废弃油脂制备绿色柴油

中国环境科学 2025年

作者：刘骁夏涛张静阳春污泥安全处置与资源化技术国家工程研究中心哈尔滨工业大学环境学院重庆大学环境与生态学院

本研究以高效催化废弃油脂水热脱氧制备绿色柴油为目标，制备了多种非贵金属催化剂并通过硬脂酸水热脱氧实验对其进行了筛选.其中纳米铜镍合金针对硬脂酸催化效果较佳且催化性能与产物分布与Pt/C催化剂最为接近，进一步对其进行了反应... 详细信息

本研究以高效催化废弃油脂水热脱氧制备绿色柴油为目标，制备了多种非贵金属催化剂并通过硬脂酸水热脱氧实验对其进行了筛选.其中纳米铜镍合金针对硬脂酸催化效果较佳且催化性能与产物分布与Pt/C催化剂最为接近，进一步对其进行了反应条件优化、稳定性分析、催化剂表征、反应机理探究以及广谱性分析.表征结果显示纳米铜镍合金结构较为稳定，在多次循环使用后并未发生明显结构改变.在反应温度330℃、反应时间120 min、在1.67ml微型反应釜中加入20μL甲醇、30mg催化剂、80μL水的最佳反应条件下，纳米铜镍合金主要通过催化加氢脱氧及脱羰过程将硬脂酸转化为十七烷.广谱性分析表明其催化多种脂肪酸及脂肪酸酯的C8-C18烷烃产率均可达95%以上，证明了其优异的催化性能.

关键词：废弃油脂催化脱氧绿色柴油非贵金属催化剂

KOH用量对煤气化细灰衍生活性炭理化性质及超级电容器性能的影响

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动力工程学报 2025年第1期45卷 131-140,164页

作者：田晓东陈智超侯建哈尔滨工业大学能源工程与科学学院黑龙江哈尔滨150001

煤气化细灰(CGFA)是煤不完全气化的产物,其具有排放量高和难处理的特点,这导致CGFA面临环境污染与资源浪费的问题。为进一步推动CGFA的可持续化、高值化利用,将CGFA作为碳源,通过低温碱熔耦合KOH活化处理的方法制备了双电层型超级电容... 详细信息

煤气化细灰(CGFA)是煤不完全气化的产物,其具有排放量高和难处理的特点,这导致CGFA面临环境污染与资源浪费的问题。为进一步推动CGFA的可持续化、高值化利用,将CGFA作为碳源,通过低温碱熔耦合KOH活化处理的方法制备了双电层型超级电容器用活性炭,对比了不同KOH用量下活性炭样品的理化特性和电化学性能。结果表明:在脱灰碳(RC)与KOH质量比为1∶1~1∶4的范围内,随着KOH用量的增加,活性炭样品的无序性、比表面积、总孔体积和介孔占比都呈现出逐渐上升的趋势。这些参数越高,活性炭样品的质量比电容越大;当RC与KOH质量比为1∶4时,活性炭样品比表面积为1 938.03 m^(2)/g、总孔体积为1.62 cm^(3)/g,介孔占比为82.82%,质量比电容达到了215.56 F/g(电流密度为1 A/g),倍率性能为88.66%(电流密度为1~20 A/g);组装所得的对称型超级电容器的能量密度为7.23 (W·h)/kg(对应的功率密度为300 W/kg),其在100 000圈循环后电容保持率为100.45%。

关键词：煤气化细灰煤基固体废弃物双电层型超级电容器活性炭高值化利用