• 赵震, 李王蕊, 杨淼, 其布日
    中国环境科学. 2025, 45(6): 3135-3142.

    为了阐明复杂组成废水的辐照处理过程中多种共存污染物同时存在对目标污染物降解产生的干扰作用,根据典型抗生素废水的组成,构建了一种多元污染模型,并设计了不同条件下辐照降解实验.结果表明,电离辐照可以有效地改善头孢抗生素废水的水质,经过5kGy辐照后污染模型的COD和TOC分别降低了15.4%和13.9%.目标污染物头孢噻肟钠(CTX)纯水溶液经过5kGy辐照后降解率可达到93%以上.污染模型中的共存物质会均对CTX的辐照降解产生某种程度的干扰作用,且干扰效应的强弱与相对浓度并无明显相关性.5kGy剂量下,CTX在污染模型中的降解率比在纯水中降低了11.8%.各共存物单独存在时(二元模型)和同时存在时(多元模型)对CTX降解的干扰方式存在差异.共存物单独存在时对CTX降解影响最大的化合物是苯并噻唑、硫脲和MIBK,其干扰效应Δkp分别为0.18、0.14和0.12;而同时存在时对CTX降解干扰效应最大的化合物是硫脲、苯并噻唑和二甲苯,其去干扰效应Δkn分别为0.22、0.17和0.03.不同化合物与自由基反应的先后顺序以及各共存物间的交互作用会对CTX的降解产生显著的影响.

  • 王一涵, 鞠欣雨, 郑成龙, 朱宇洁, 黄志超, 王涛, 路孝振, 王琳, 李照, 陈飞勇
    中国环境科学. 2025, 45(6): 3143-3150.

    以天然海水作为汲取液,考察了海藻酸钠(SA)和牛血清蛋白(BSA)两种模型污染物对压力延迟渗透工艺(PRO)效能及膜两侧的有机污染影响.研究表明,当原料液含有污染物时,支撑层内部的污染是造成通量下降的主要原因,其中SA和BSA的通量分别下降了42.54%和30.99%.相比于过滤SA的情况下,过滤粒径更小的BSA会堵塞支撑层内部孔隙进而造成更为严重的膜污染.而汲取液中含有模型污染物时,过滤结束时SA的通量比BSA的通量低10.08%,且污染主要集中于膜表面.这主要是因为活性层侧施加的压力和海水中二价金属阳离子的存在导致粘度较高的SA更容易在膜表面聚集并发生交联,从而形成比小分子BSA更为紧密的污染层进而加重了膜污染.通过XDLVO理论发现,SA添加在汲取液一侧的界面能垒比在原料液一侧更小,因此其与膜活性层侧的排斥作用更小,膜污染更加严重.而BSA则与之相反,与膜支撑层一侧排斥力更小,表明BSA在原料液一侧时具有更严重的膜污染行为,从而造成更严重的通量损失.

  • 李波, 谢建雲, 洪滨, 蔡宴朋, 彭进平, 李博文, 贾群坡
    中国环境科学. 2025, 45(6): 3289-3298.

    以粤港澳大湾区典型城市湖泊(星湖)为研究区,使用密度浮选方法提取表层沉积物中微塑料,研究微塑料时空赋存特征,揭示微塑料潜在生态风险,并对微塑料丰度的空间自相关性进行分析.结果表明,丰水期和枯水期星湖表层沉积物微塑料平均丰度分别为(637±392),(1765±883)particles/kg,颜色以蓝色和黑色为主,形状以线条为主,尺寸集中在100~2000µm范围,人造丝、聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯是主要的聚合物类型.不同时期,星湖表层沉积物微塑料丰度均具有强烈的空间自相关性,其微塑料采样间隔应低于435m.同时,丰水期和枯水期星湖表层沉积物微塑料综合潜在生态风险指数平均值分别为53.09和344.08,分别处于轻微和很强风险水平,且人造丝微塑料潜在生态风险较高.

  • 蒋函灵, 吴晨曦, 周艾娟, 龚小波, 王晶文, 刘咏
    中国环境科学. 2025, 45(6): 3063-3072.

    通过真空抽滤的方法,以聚偏氟乙烯(PVDF)膜为基底,制得负载活性碳(AC)与MgO的催化膜(AC-MgO@PVDF),搭建了一个用于活化过硫酸盐(PS)的膜体系(AC-MgO@PVDF/PS),用于氧化水中的氨氮(NH4+-N).采用SEM、Raman和XPS等对催化膜的结构和元素组成进行了表征,探讨了NH4+-N在AC-MgO@PVDF/PS中的氧化效能和机制.结果表明,在流速1mL/min、PS投加量8g/L和AC负载量4.8mg/cm2的条件下运行25min后,对浓度为30mg N/L的NH4+-N的去除率和氧化产物的氮气(N2)选择性分别达到100%和91.7%.该体系具有较宽的初始pH值适用范围(3~12),基本不受水体中常见阴离子和天然有机物的影响.体系连续运行240min仍能达到60%以上的NH4+-N去除率.猝灭实验、EPR测定及电化学测试结果表明,水中NH4+-N主要通过非自由基途径被氧化去除,其中直接电子转移途径是其氧化为N2的主要机制.

  • 邱大鹅, 张军以, 杨晓雪
    中国环境科学. 2025, 45(6): 3343-3358.

    基于InVEST模型、需求层次理论和生态系统服务供需分析,使用Linkage Mapper等工具根据最小成本路径理论提取了2005~2020年四川盆地生态源地、生态廊道和生态夹点等,分析了四川盆地生态系统服务供需关系,构建了四川盆地生态安全格局.结果表明:空间上,四川盆地生态系统服供需呈负相关,总体供过于求,处于生态盈余,但生态系统服务供需在空间上呈错位匹配,加剧了盆地内生态服务的空间供需矛盾.2005~2020年,四川盆地生态源地分别为6.87,6.39,6.31和6.48万km2,空间上呈外密-中疏的环状分布;四期生态廊道总长度分别为6693.38,8342.29,8594.62和14130.94km,呈现持续增长的趋势,空间上呈边缘贯通-中疏-东密的网状结构;生态夹点则呈点状分布在生态源地连接处,生态障碍点主要分布在破碎源地斑块附件,以川东平行岭谷最为集中.基于四川盆地生态系统服务供需关系和生态安全格局,提出了四川盆地“三带四区五核心”的生态安全优化保护格局,即盆地南、北部东-西轴向带,盆地东部南-北轴向带,川东生态安全保护区,川西、川北生态安全修复区和川中生态脆弱恢复区,盆地南部、川东平行岭谷区等5个生态安全关键连接点.

  • 李冬, 齐赛月, 傅思博, 祝彦均, 王沁源, 张杰
    中国环境科学. 2025, 45(6): 3001-3009.

    在废水的脱氮除磷过程中,通过合作避免优势功能微生物的共生竞争是深度脱氮除磷的有效策略.本研究采用单级序批式反应器以厌氧/缺氧/好氧/缺氧(A/A1/O/A2)的模式运行100d,调节聚磷菌(PAOs)、反硝化聚磷菌(DPAOs)和反硝化聚糖菌(DGAOs)的动态平衡,以期实现高效脱氮除磷.结果表明,采用A/A1/O/A2模式的新型反硝化除磷(DPR)系统为不同功能微生物创造了协同环境,通过增设回流装置和缩短有氧段时间的优化,氮去除效率(NRE)和磷去除效率(PRE)最终分别达到了(95.13%±0.35%)和(94.70%±0.96%),实现了良好的脱氮除磷效果.机理分析表明,新型DPR系统中,好氧段前的A1段可能为DPAOs创造了良好的缺氧环境,DPAOs在此进行反硝化除磷,而在A2段,DGAOs可能在聚羟基烷链酸(PHAs)和糖原(Gly)驱动下实现内源反硝化脱氮.胞外聚合物(EPS)结果分析表明,相较于以A/O/A模式运行的R1,以A/A1/O/A2模式运行的R2中蛋白质(PN)和多糖(PS)含量分别提高了35.38和12.39mg/gVSS,污泥聚集性得到增强.此外,对微生物群落结构的分析表明,DechloromonasCa.Competibacter的丰度分别从R1的2.24%、1.53%上升到R2的7.61%、7.94%和R3的4.62%、5.28%,A/A1/O/A2模式显著提高了主要DPAOs菌属和主要DGAOs菌属的丰度.

  • 李绍隆, 屠豪阳, 阮艳萍, 赵亮, 林敦梅
    中国环境科学. 2025, 45(6): 3190-3198.

    本研究测定了重庆主城区内8个代表性马尾松林样地表层土壤(0~10cm)不同赋存形态磷元素含量,并基于高通量测序技术研究了含碱性磷酸酶(phoD)基因的细菌群落特征.结果表明,研究区马尾松林表层土磷含量较低,冬季和夏季土壤总磷(TP)含量均值分别为192.787,169.512mg/kg.其中无机磷形态含量分布为闭蓄态磷(O-P)>铁结合磷(Fe-P)>铝结合磷(Al-P)>钙结合磷(Ca-P)>可交换态磷(Ex-P),并呈现冬高夏低的季节变化格局.含phoD基因细菌群落优势门为变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)和浮霉菌门(Planctomycetes),平均相对丰度达到96%.相关分析表明含phoD基因细菌多样性与Al-P之间存在显著负相关关系(P<0.05),与土壤pH值存在显著正相关关系(P<0.05).冗余分析表明Al-P和pH值是影响含phoD基因细菌群落结构的最主要因素.综上所述,重庆主城区马尾松林表层土普遍缺磷且磷含量受到季节变化的显著影响,磷赋存形态影响含phoD基因细菌群落结构及多样性.

  • 折远洋, 王鹏, 丁明军, 张华, 曾欢, 聂明华, 黄高翔
    中国环境科学. 2025, 45(6): 3256-3267.

    在鄱阳湖典型湿地10个碟形湖进行水体细菌、沉积物细菌和真菌样品采集分析,构建了碟形湖水文连通性指标体系,以期定量分析水文连通性对微生物群落结构的影响程度.结果表明:水体细菌、沉积物细菌和真菌群落α多样性枯水初、中和后期存在显著差异,其中沉积物细菌和真菌群落枯水中期更高;随着水文连通性的升高,水体细菌α多样性呈下降趋势,沉积物细菌和真菌在中水文连通性下α多样性较高.水体细菌群落β多样性在不同时期差异更明显,沉积物细菌和真菌群落β多样性在空间上差异更明显.湖水面积比(WSP)和水深(WD)是影响水体细菌群落结构的主要水文连通性变量.湖盆高程(LE)和WD是影响沉积物细菌和真菌的主要水文连通性变量.水文连通性对水体细菌群落结构解释率(7.6%)低于对沉积物细菌和真菌群落结构解释率(分别为33.3%和29.7%).其中水文连通性与理化因子对水体细菌群落结构交互解释率为2.4%,对沉积物细菌和真菌群落结构交互解释率分别为9.7%和6.2%.沉积物细菌和真菌分别以随机性和确定性过程主导,水体细菌受确定性和随机性共同主导.中等水文连通性碟形湖水体细菌群落随机性构建过程更强;沉积物细菌和真菌群落构建随着水文连通性的增强,随机性构建过程减弱.

  • 王星程, 王好雨, 潘欣语, 陶芳, 郑兴兴, 曹爽
    中国环境科学. 2025, 45(6): 3428-3440.

    本文综述系统地探讨了机器学习技术在微塑料领域的应用,涵盖分类识别、定量分析与吸附性能预测.经梳理近年文献,发现如卷积神经网络(CNN)和支持向量机(SVM)等技术,对提升微塑料检测精度与效率意义重大.在分类识别中,CNN模型可精准辨别微塑料类型与形状;定量分析时,借助图像和光谱数据,机器学习能快速确定微塑料浓度.在吸附性能预测方面,基于非混合定量结构-性质关系(QSPR)的模型展现出比传统模型更高的准确性和鲁棒性.然而,当前还面临数据质量不佳、收集标注困难及模型可解释性欠缺等挑战.未来研究应聚焦数据集多元化及增强模型可解释性,以推动机器学习技术在微塑料研究中的进一步应用.

  • 程鹏飞, 李代微, 颜子竣, 田芹, 戴志聪, 秦好丽, 刘同旭
    中国环境科学. 2025, 45(6): 3359-3369.

    为了阐明铁锰矿物与抗生素和抗性基因间的作用机制,深化对环境中抗生素与抗性基因降解行为的理解,改善抗生素与抗性基因修复技术,本文系统揭示了铁锰矿物对抗生素的多元降解机制:表面Brønsted酸、Lewis酸和羟基位点协同催化抗生素水解;基于半导体特性介导的抗生素光降解;矿物中Fe(III)/Mn(IV)等变价组分直接氧化抗生素或活化过硫酸盐/过氧化氢产生活性自由基实现深度矿化;同时,上述过程产生的自由基也可破坏抗性基因,抑制其迁移转化过程.铁锰矿物已证实可有效去除土壤、水体、污泥及畜禽粪便等环境介质中的抗生素及其抗性基因,其降解行为受环境pH值、有机质含量、共存离子浓度及水分条件等因素动态调控.本文进一步提出未来研究应聚焦于抗生素和抗性基因降解途径和毒性、原位动态表征技术以及铁锰矿物应用工艺等研究方向.

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