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北京郊区河流潜在危险生物因子赋存特征

环境科学 2024年第7期45卷 3941-3952页

作者：崔韵唯辛苑张耀方李垒叶芝菡魏源送张俊亚中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室广西大学生命科学与技术学院北京市水科学技术研究院流域水环境与生态技术北京市重点实验室中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室中国科学院大学

危险生物因子（DBAs）是我国生物安全法防范和应对的主要对象，明确北京郊区河流中DBAs赋存特征对保障北京用水安全具有重要的参考意义.从微生物学的角度，DBAs指可能对人类、动物、植物和环境等生物体造成重大危害的微生物、毒素和其... 详细信息

危险生物因子（DBAs）是我国生物安全法防范和应对的主要对象，明确北京郊区河流中DBAs赋存特征对保障北京用水安全具有重要的参考意义.从微生物学的角度，DBAs指可能对人类、动物、植物和环境等生物体造成重大危害的微生物、毒素和其他生物活性物质.针对北京郊区河流（牤牛河、潮河和白河），基于宏基因组学研究方法，从DBAs分子生物学组成出发，解析了核酸（抗生素抗性基因，ARGs）、核酸&蛋白（病毒）和完整细胞结构（致病菌）等DBAs的赋存特征.结果表明，北京郊区河流水样和底质中存在高丰度的多重耐药ARGs，平均占比为74.11%±6.82%，但主要ARGs亚型为低风险型，传播性较低，牤牛河上游ARGs丰度最高，半城子水库对上游ARGs丰度起到一定控制作用；郊区河流中原核生物病毒多为蓝病毒科（Kyanoviridae）和尾病毒科（Peduoviridae），平均占比为16.98%±8.44%和16.19%±10.79%，真核生物病毒为拟菌病毒科（Mimiviriae）和藻类DNA病毒科（Phycodnaviridae），平均占比为10.37%±12.68%和8.34%±6.97%，均为对水体中藻类和致病菌的控制具有贡献的病毒科，经过半城子水库后，病毒组分发生剧烈变化，蓝病毒科、拟菌病毒科和藻类DNA病毒科的丰度显著增加.潮河、白河和牤牛河水体中的病毒群落存在显著差异；致病菌主要包括脑膜炎奈瑟菌（Neisseria meningitidis）、猪布鲁氏菌（Brucella suis）、肠道沙门氏菌（Salmonella enterica）和伯克霍尔德氏菌（Burkholderia pseudomalle）等，平均占比分别为19.17%±3.63%、12.76%±2.88%、11.22%±1.95%和8.26%±1.84%.不同支流和位点中的致病菌组成和丰度存在显著差异，这可能受到水质、污染源、环境因素和人类活动的影响.研究结果可为北京市郊区河流水安全管理和生物风险控制提供数据支撑.

关键词：北京郊区河流危险生物因子(DBAs) 抗生素抗性病毒致病菌

含氮挥发性有机物选择性催化氧化材料研究进展

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能源环境保护 2024年

作者：赵挺安伟奇田宗浩牛犇黎刚刚程杰郝郑平中国科学院大学环境材料与污染控制技术研究中心

挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物（NOx）作为PM2.5和O3的重要前体物,其减排与控制刻不容缓。含氮挥发性有机物（NVOCs）作为典型的杂原子VOCs,对大气环境和人体健康造成严重危害。在NVOCs的氧化过程中,实现NVOCs和副产物NOx的协同控制... 详细信息

挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物（NOx）作为PM2.5和O3的重要前体物,其减排与控制刻不容缓。含氮挥发性有机物（NVOCs）作为典型的杂原子VOCs,对大气环境和人体健康造成严重危害。在NVOCs的氧化过程中,实现NVOCs和副产物NOx的协同控制至关重要。选择性催化氧化技术是一种高效处理NVOCs的方法,通过该技术能够将废气中的碳氢矿化为CO2和H2O,同时将氮选择性地氧化为N2。在NVOCs选择氧化技术的研究中,开发具有高活性、高选择性和高稳定性的催化剂至关重要。目前,NVOCs选择氧化技术主要使用铂、钯、银等贵金属催化剂和过渡金属氧化物催化剂。系统分析了贵金属和过渡金属氧化物催化剂在NVOCs选择性氧化中的研究进展,阐述了各种催化剂的优势和局限性,特别是深入分析了各类催化剂上NVOCs选择性氧化的反应机理及其影响因素,旨在为开发高性能的NVOCs选择性氧化催化剂和研究NVOCs选择性氧化反应过程与机理提供参考,进而推动NVOCs高效控制技术的开发,支撑NVOCs的高效净化与控制。

关键词：含氮挥发性有机物选择性催化氧化贵金属催化剂过渡金属氧化物催化剂反应机理

二维MXene材料在新型薄膜太阳能电池技术中的研究进展

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无机材料学报 2024年第2期39卷 215-224页

作者：费玲雷蕾汪德高中国科学院宁波材料技术与工程研究所先进能源材料工程实验室宁波315201 中国科学院大学北京100049 中国科学院宁波材料所前沿交叉科学研究中心宁波315201

太阳能作为自然界中丰富的可持续清洁能源,可以在解决当前能源短缺问题的同时有效减少因过度消耗化石燃料造成的环境污染问题。近年来,第三代新型薄膜太阳能电池,如染料敏化太阳能电池(DSSCs)和钙钛矿太阳能电池(PSCs)等,凭借其原料丰... 详细信息

太阳能作为自然界中丰富的可持续清洁能源,可以在解决当前能源短缺问题的同时有效减少因过度消耗化石燃料造成的环境污染问题。近年来,第三代新型薄膜太阳能电池,如染料敏化太阳能电池(DSSCs)和钙钛矿太阳能电池(PSCs)等,凭借其原料丰富、制造成本低廉和光电性能良好等优点而受到广泛关注。然而,新型薄膜太阳能电池器件的电荷传输性能和运行稳定性与正式商用的要求仍有一定差距。二维MXene材料具有比表面积高、表面官能团丰富、导电性优良、功函数可调和亲水性等优点,已成为能源转换领域的研究热点。鉴于此,本文在综述二维MXene材料的结构、光学和电学特性的基础上,阐述了近些年二维MXene材料应用于新型薄膜太阳能电池的研究进展,并重点探讨了二维MXene材料增强太阳能电池光电性能的机制。二维MXene材料可通过作为钙钛矿太阳能电池中钙钛矿层和电荷传输层的添加剂、修饰染料敏化太阳能电池的光电阳极和制备电极,来调整能带对齐、降低功函数、拓宽吸光范围和形成“柱撑效应”,有效改善器件的光吸收效率、载流子迁移率和电荷提取能力,从而提升器件的光电性能和稳定性。最后,结合目前的研究进展,对二维MXene材料在新型薄膜太阳能电池技术中的发展前景及面临的挑战提出了建议。

关键词： MXene 纳米材料太阳能电池光电性能能源专题评述

猪场污水高氨氮负荷处理过程中温室气体的排放特征

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农业环境科学学报 2024年第3期43卷 688-695页

作者：杨一铭王恩全隋倩雯陈梅雪郑蕊魏源送中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室北京100085 安平县弘嘉环保技术有限公司河北衡水053600

为探讨畜禽养殖污水高氨氮负荷处理过程中的温室气体排放,本试验对缺氧/好氧(A/O)中试工程处理猪场沼液过程进行采样,对温室气体特性及影响因素进行了监测分析。结果表明:A/O工艺CH_(4)平均排放通量为1454.76 mg·m^(-2)·h^(-1),平均... 详细信息

为探讨畜禽养殖污水高氨氮负荷处理过程中的温室气体排放,本试验对缺氧/好氧(A/O)中试工程处理猪场沼液过程进行采样,对温室气体特性及影响因素进行了监测分析。结果表明:A/O工艺CH_(4)平均排放通量为1454.76 mg·m^(-2)·h^(-1),平均排放因子为0.85%,缺氧池排放占比最高,占总排放量的56.0%;N_(2)O平均排放通量为101.25 mg·m^(-2)·h^(-1),平均排放因子为0.64%,好氧池排放占比最高,占总排放量的87.1%。NO_(2)^(-)-N的积累会促使N2O排放,但对CH4排放有抑制作用。硝化细菌和反硝化细菌的反硝化反应可能是猪场污水处理过程中N_(2)O的主要排放途径。

关键词：温室气体排放畜禽养殖污水污水处理甲烷氧化亚氮高氨氮负荷

面向空气取水的金属有机框架(MOFs)材料研究进展

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环境化学 2024年第3期43卷 751-764页

作者：魏源送吴其洋郑利兵环境模拟与污染控制国家重点联合实验室中国科学院生态环境研究中心北京100085 中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室北京100085 中国科学院大学资源与环境学院北京100049

空气取水技术可为干旱地区获取淡水资源提供一种新途径,其中吸附式空气取水技术是当前研究的热点之一.作为一种具有高比表面积、高孔隙率和功能可控的新型多孔材料,金属有机框架(metalorganic frameworks,MOFs)材料在吸附式空气取水技... 详细信息

空气取水技术可为干旱地区获取淡水资源提供一种新途径,其中吸附式空气取水技术是当前研究的热点之一.作为一种具有高比表面积、高孔隙率和功能可控的新型多孔材料,金属有机框架(metalorganic frameworks,MOFs)材料在吸附式空气取水技术的研究中受到广泛关注.因此,该文总结了空气取水技术的基本原理和方法,从材料的适用性能和应用尝试两方面阐述面向空气取水MOFs材料的主要研究进展,并对其未来发展进行了展望.

关键词：空气取水金属有机框架吸附

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“环境催化城市”:概念提出和研究展望

化学进展 2024年第4期36卷 466-470页

作者：马金珠楚碧武马庆鑫何广智刘倩王书肖贺克斌赵进才贺泓中国科学院生态环境研究中心北京100085 中国科学院化学研究所北京100080 清华大学北京100084 中国科学院大学北京101413 中国科学院城市环境研究所厦门361021

大气污染是城市环境质量改善面临的重大挑战。城市化过程既是造成城市大气高度复合污染的重要原因,也为城市自净化大气污染物提供了可人为强化的条件。“环境催化城市”是指将城市中的建筑物内外、硬化地面等表面涂覆催化材料,在自然界... 详细信息

大气污染是城市环境质量改善面临的重大挑战。城市化过程既是造成城市大气高度复合污染的重要原因,也为城市自净化大气污染物提供了可人为强化的条件。“环境催化城市”是指将城市中的建筑物内外、硬化地面等表面涂覆催化材料,在自然界的光、热等条件下实现环境中低浓度气态污染物自发催化净化的城市。构建“环境催化城市”对低碳控制大气复合污染,持续改善室内外环境空气质量,规划建设“自净城市”意义重大。本文提出了“环境催化城市”概念,并对如何完善和发展“环境催化城市”理论和实践进行了展望。

关键词：环境催化城市霾化学环境容量臭氧催化分解自净城市

合流制管道沉积物中污染物的赋存特征及其季节迁移规律

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环境科学学报 2024年第3期44卷 117-126页

作者：林新宇严玉林于磊郭新宇孙观来朱利英郁达伟魏源送中国科学院大学中丹学院北京100049 中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室北京100085 中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100085 北京市水科学技术研究院北京100048 河北工程大学能源与环境工程学院邯郸056038

沉积物是溢流污染的潜在污染来源,明确其污染物赋存特征,有助于防控溢流污染.本研究选取北京不同排水分区,分类采集了人行道步尘、机动车道街尘和合流制管道沉积物(Combined sewer sediment,CSS),监测了包括完整雨季和旱季的全年污染物... 详细信息

沉积物是溢流污染的潜在污染来源,明确其污染物赋存特征,有助于防控溢流污染.本研究选取北京不同排水分区,分类采集了人行道步尘、机动车道街尘和合流制管道沉积物(Combined sewer sediment,CSS),监测了包括完整雨季和旱季的全年污染物变化,以探究污染物的主要来源.结果表明:CSS的污染物浓度旱季较高而雨季骤降,主要由于4月入汛期及7、8月主汛期,初次强降水径流对沉积物有较强的冲刷作用.其中,步尘、街尘和沉积物的TCOD年平均含量分别为55.37、86.42和46.43 g·kg^(-1)(以每千克TS计).非度量多维归因表明步尘和街尘是CSS的重要来源;同时,合流制管道沉积物污染物浓度显著高于分流制雨水管道,表明生活污水也是合流制管道沉积物的重要来源.此外,CSS中TCOD的含量(平均为46.43 g·kg^(-1))显著高于SCOD(平均为5.69 g·kg^(-1)),主要以非溶解态富集.研究结果可为溢流污染防控和管网运行等提供参考.

关键词：管道沉积物污染物合流制溢流污染季节变化溯源分析

一体式PN/A工艺处理污泥热水解厌氧消化液性能研究及微生物解析

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环境科学学报 2024年第6期44卷 1-10页

作者：岳文慧隋倩雯魏源送陈彦霖王拓中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室北京100085 中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100085 中国科学院大学北京101408 重庆市三峡生态环境技术创新中心重庆400000 中国成套设备进出口集团有限公司北京100011

污泥热水解厌氧消化液是一种典型的高氨氮、高COD且含有抑制性难降解有机物的废水.本研究采用一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺处理污泥热水解厌氧消化液,通过曝气模式优化调控实现了脱氮性能提升,并研究了长期稳定运行的可行性.... 详细信息

污泥热水解厌氧消化液是一种典型的高氨氮、高COD且含有抑制性难降解有机物的废水.本研究采用一体式部分亚硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺处理污泥热水解厌氧消化液,通过曝气模式优化调控实现了脱氮性能提升,并研究了长期稳定运行的可行性.结果表明,污泥热水解厌氧消化液对氨氧化菌(AOB)与厌氧氨氧化菌(AnAOB)活性均有抑制,且对AnAOB抑制更明显.调整间歇曝气模式且控制DO<0.5mg·L^(-1),可实现80.6%±3.1%总氮去除率,总氮负荷达到(0.069±0.028)kg·m^(-3)·d^(-1),但长期稳定运行有待优化.AOB的优势菌属为Nitrosomonas属,其相对丰度因污泥热水解厌氧消化液的引入先降低,后随曝气模式调整适应后恢复;AnAOB的优势菌属为Ca.Brocadia,其相对丰度随热水解消化液的持续引入而持续降低,对长期稳定运行提出挑战;反硝化菌(DNB)的优势菌属为Thauera,其相对丰度略升高,反硝化脱氮贡献增强.KEGG功能预测表明膜转运及信号传导通路丰度持续降低,影响群落菌属间膜运输途径的物质信息交流,可能是污泥热水解厌氧消化液抑制作用发生的机制.

关键词：热水解污泥厌氧消化液厌氧氨氧化控制模式间歇曝气

利用工业园区酒糟固废制备复合缓释碳源及其性能评估

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环境工程学报 2024年第3期18卷 696-708页

作者：李亚南何友文刘遇瑶王元月佟娟魏源送南昌大学资源与环境学院南昌330031 中国科学院生态环境研究中心水污染控制实验室北京100085 中节能环保投资发展(江西)有限公司南昌330096 中节能工程技术研究院有限公司北京100082 中国科学院生态环境研究中心环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100085 中国科学院大学北京100049

我国工业园区污水厂进水碳氮比(C/N)普遍较低,常需补充碳源以提高脱氮效果。酒糟富含蛋白质、碳水化合物等有机组分,可生物利用性好,但目前缺乏其作为缓释碳源的研究。本研究以工业园区酒糟固废为原材料,以聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)... 详细信息

我国工业园区污水厂进水碳氮比(C/N)普遍较低,常需补充碳源以提高脱氮效果。酒糟富含蛋白质、碳水化合物等有机组分,可生物利用性好,但目前缺乏其作为缓释碳源的研究。本研究以工业园区酒糟固废为原材料,以聚乙烯醇(PVA)、海藻酸钠(SA)为骨架材料,利用低温冷冻化学交联法制备复合缓释碳源,并进行释碳性能和反硝化性能评估。结果表明:通过骨架材料配比以及乳化剂优化研究,缓释碳源的快速释放期可延长到3 d,此阶段释碳过程为骨架溶蚀机制,单位质量缓释碳源的累积释碳量(以化学需氧量,即COD计)可达到1089 mg·(g·L)^(-1)。在酒糟用量为10 g·L^(-1),骨架材料配比为PVA:SA=8:1,乳化剂为1.0%span80条件下制备的缓释碳源在投加量为0.19 g·L^(-1),初始硝态氮(NO_(3)^(-)-N)为(41.53±0.1)mg·L^(-1)时,反硝化出水溶解性有机物(DOM)的腐殖化程度最低、分子质量最小、芳香环取代基种类和取代基程度最低,总氮去除率为99.2%,反硝化速率达到4.08 mg·(L·h)^(-1),为最佳缓释碳源。本研究结果可为工业园区的污水-固废协同治理提供参考。

关键词：缓释碳源骨架材料酒糟释碳机制反硝化