农业立体污染防治
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  • 摘要:

    伴随着工农业生产过程,农药以及多氯联苯(PCBs)、多环芳烃(PAHs)和石油烃等典型有机污染物被排入土壤环境,因其隐蔽性、滞后性和长期性等特点,人们一度忽视它们所产生的环境危害。大多数有机污染物具有水溶性差、难降解和高毒性等特点,改变正常的土壤结构和功能,弱化土壤的生产能力,并通过生物富集作用对人体产生致突变、致畸和致癌的潜在危害。

    近年来,有机污染土壤修复研究引起了人们的广泛关注,传统有机污染土壤修复包括物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术等。

    物理修复技术主要包括气相抽提技术和热解吸等,气相抽提技术成本低、可操作性强,能够进行原位修复,但是对低挥发性有机物的处理效果较差且后期处理效率低;热解吸工艺简单、周期短,处理挥发性和半挥发性有机污染物效率较高,但该技术耗费能源,破坏原有土壤结构和生态系统,不适用于大范围应用。

    化学修复技术主要包括土壤淋洗和化学氧化还原技术等,这些技术对面积小和污染重的土壤修复效果较好,但对渗透性差的土壤修复效果不明显,会破坏原有的土壤结构和生态系统,亦有引起二次污染的潜在危害。

    生物修复技术包括植物修复和微生物修复技术等,尽管具有物理修复和化学修复技术无可比拟的优越性,费用较低,是环境友好型修复技术,但修复时间长,且任何一种技术都不能很好地对有机物污染土壤进行单独修复。这些传统修复技术的缺点严重制约了有机污染土壤修复的效率和发展。

    随着科技的发展和科技人员对修复技术的不断创新,纳米材料(粒径为1~100nm)修复技术作为一种高效、经济的有机污染土壤修复技术为人们提供了新的研究机遇。

    与传统有机污染土壤的修复技术相比,纳米材料具有巨大的比表面积、超强的吸附螯合能力和优秀的催化活性,使得纳米材料修复技术克服了传统修复技术的部分缺点,在有机污染土壤修复中表现出极高的修复效率。

    近年来,环境友好型纳米材料修复有机污染土壤的研究已成为国内外关注的热点,主要集中在纳米材料的制备、结构表征、污染物去除机制和去除效率等方面。本文综述了目前国内外纳米材料去除土壤有机污染物的研究进展,总结了纳米材料能够发挥实用性所具备的性质,以期为今后纳米材料修复有机污染土壤研究提供借鉴。

    1纳米材料在有机污染土壤修复中的应用

    1.1金属类纳米材料及其改性技术

    1.1.1纳米零价铁(Nanoscalezero-valentiron,nZVI)

    nZVI因具有修复费用低,环境扰动小和健康风险低等优良特点被广泛应用于有机污染水体和土壤的修复领域。nZVI的比表面积可以高达140m2˙g-1,而传统的颗粒铁粉只有1.8m2˙g-1。与传统的颗粒铁粉相比,nZVI具有粒径小、比表面积大、表面吸附能力强、反应活性强、高还原效率和高还原速率等优点。

    Wang等研究发现,nZVI对三氯乙烯(TCE)和PCBs的还原脱氯速率常数是传统颗粒铁粉的10~100倍。

    Reddy等在应用nZVI和传统颗粒铁粉降解土壤中的毒死蜱时发现,nZVI的降解率为90%,而传统颗粒铁粉的降解率仅为32%。

    nZVI降解有机污染物主要通过吸附和还原作用。在降解的初始阶段,nZVI因其巨大的比表面积具有强的吸附能力,在反应体系中nZVI发生电极反应,产生亚铁离子(Fe2+)和氢气(H2),在降解过程中,具有强还原能力的nZVI、Fe2+和H2作为还原剂提供电子,与环境中的有机污染物发生反应,并将其转化为对环境相对无害的小分子。

    Reddy等研究还发现,nZVI可在10d内通过水解作用和还原脱氯作用降解土壤中90%的毒死蜱。

    Satapanajaru等认为,nZVI在1个月内主要通过还原脱氯作用降解了52%的莠去津(0.02mg˙g-1)。

    Chang等发现,增加nZVI的浓度可以有效提升其对芘的降解效率,并在降解的过程中产生氢氧化物,将土壤的pH值从4.8增加到8.5,氧化还原电位从+400mV变为-500mV,形成更利于降解有机污染物的强还原环境。

    一般认为作为电子供体的nZVI需要在缺氧环境中才能还原分解有机污染物,溶解氧或水的存在会降低其反应活性和降解效率。但是Gomes等发现,即使反应体系存在空气和水,nZVI仍可以在短时间内降解接近80%的草达灭农药污染物。

    Joo等在研究nZVI降解除草剂草达灭时发现,在无氧条件下的脱氯率很低,但在有氧条件下3h内降解率可达70%,脱氯率远高于无氧环境,因此推测其反应机制为氧化反应。目前对类似情况的解释主要为:在富氧环境中nZVI表面被氧化,形成“氧化铁/氢氧化铁”外壳,这层外壳可以有效地吸附有机污染物,并为铁与污染物提供有效的电子转移通道,此外nZVI会在反应过程中形成羟基自由基(OH˙)和过氧化氢(H2O2)降解有机污染物。

    1.1.2改性纳米零价铁

    尽管nZVI在降解土壤有机污染物时表现出强的吸附和还原脱氯性能,但是裸露的nZVI容易发生团聚,易被介质中的水或溶解氧氧化并形成钝化层,甚至有些nZVI会在氧化环境中发生自燃,导致其在土壤中的反应活性和迁移能力迅速降低,最后难以达到降解目标有机污染物的目的。

    Comba等通过分析112个现场修复实例发现,裸露nZVI对污染物的修复效果只有65%,明显小于预期修复效果。因此人们通过改性的方式提高nZVI的稳定性、迁移能力和反应活性,目前研究最多且表现优异的改性方式主要包括表面包覆钝化、聚合物表面修饰、固相负载和双金属复合等。

    表面包覆钝化是针对裸露型nZVI易被氧化的缺点进行的改性方法,使用氧化铁、聚合物、二氧化硅或活性炭等进行包覆,防止nZVI被氧化和团聚。

    李勇超等合成了由二氧化硅包覆的钝化nZVI复合材料,与未包覆的nZVI相比具有更好的分散性。若包覆的材料是亲脂性材料,那么形成的复合材料与有机污染物的亲和力会明显提升,在有机相中的分散性和迁移能力会大大提高。

    Berge等利用乳化液包覆的nZVI和裸露型nZVI分别降解TCE,均能得到以乙烯为主的副产物且降解速率相当,重要的是乳化液包覆的nZVI在多孔介质中的迁移能力有所提高。但是,经过乳化液修饰的nZVI相对黏度较高,容易粘附在目标污染物区域外的颗粒物上,在实施时需要高压注射,这一过程会影响nZVI复合材料乳化液外层的稳定性。

    聚合物表面修饰是通过聚合物或聚合电解质修饰nZVI的表面,其原理是通过提高位阻和电荷斥力增强纳米材料的分散性,并提高nZVI在土壤中的稳定性和迁移能力。由于土壤颗粒一般带有负电荷,当整体环境pH值为中性时,土壤内含水物质表面会带有负电荷,经过修饰后带有正电荷的nZVI会受到静电引力的影响吸附在土壤颗粒或者含水物质表面,降低了nZVI的迁移能力,因此只有经过带负电荷聚合物或聚合电解质修饰的nZVI才能应用到实际修复过程中。

    通常来说,nZVI表面添加的修饰剂越多,与环境间的电斥力就越大,材料也就越稳定。考虑到小分子量的修饰剂容易被微生物降解和脱附,经大分子量的聚合物或聚合物电解质修饰的纳米材料会更稳定。

    Saleh等设计了nZVI-聚甲基丙烯酸-聚甲基丙烯酸甲酯-聚苯乙烯磺酸复合纳米材料,聚甲基丙烯酸可以强烈吸附在被氧化的nZVI表面,聚甲基丙烯酸-聚甲基丙烯酸甲酯保证了nZVI的疏水性,避免被土壤中的溶解氧或水氧化,从而维持了nZVI的稳定性。聚苯乙烯磺酸提供了强大的电斥力,避免nZVI吸附到环境中的负电颗粒上,这种多层修饰比单独聚苯乙烯磺酸修饰的nZVI更稳定。

    实验证明,多层修饰的nZVI静置7h后仍有60%保持稳定,而只经过聚苯乙烯磺酸修饰的nZVI为40%,未经修饰的nZVI在1h内即完全沉淀。通常情况下,在合成nZVI之后添加修饰剂进行修饰会降低nZVI的反应活性,相反,在合成前针对性添加修饰剂会增加反应活性,其原因是合成前加入修饰剂使Fe2+与聚合物携带的官能团形成稳定的配合物,阻止大粒径nZVI的成核和凝聚,Fe2+与官能团的相互作用越强、结合密度越大,聚合物的分子量越大,所形成的nZVI复合物粒径就越小。

    固相负载是将nZVI负载到硅、碳或树脂等固体载体上,降低nZVI的团聚并提升其在多孔介质中的迁移能力。试验表明,在相同反应时间内,单独使用nZVI降解阿莫西林的效率为81.7%,而经过膨润土负载的nZVI对阿莫西林降解效率增大至92.7%,比负载前提高11.0%。

    刘凯等用有机改性蒙脱石(CMt)为载体制备出固体负载型nZVI,促进了nZVI的迁移能力,明显增强了nZVI对4-氯酚的降解能力。

    双金属复合是在裸nZVI表面附着一种贵金属,其合成主要利用还原沉积作用来完成。目前常见的双金属复合纳米材料为Ni/Fe、Pt/Fe和Pd/Fe等,这些复合物可以减缓nZVI的氧化过程,有助于其活性的保持,同时以Fe作为电子供体,Ni、Pt和Pd等贵金属作为催化剂,大幅提升了nZVI降解有机污染物的速率。另外,两种金属间的电位差可以在材料表面形成原电池促进电子转移,减少二次污染副产物的形成,使降解更彻底。

    Elliott等使用Pd/Fe降解有机氯污染物时发现,Pd的催化作用促进了nZVI的还原脱氯效率,降解速率是单独使用nZVI时的50倍以上,并且Pd/Fe处理后的降解产物甲烷占74%,而nZVI的主要产物为乙醚(62%)。但是双金属复合nZVI也有其应用限制,昂贵的贵金属导致合成成本升高,实际应用价值降低,对土壤环境引入重金属会影响微生物的生长,是对环境不利的选择,同时也存在通过食物链富集影响人类健康的潜在威胁。

    经过不同改性方法制备的nZVI具有不同的理化性质,在有机污染土壤修复过程中表现出不同的稳定性、反应活性和迁移能力。

    表面包覆钝化在防止nZVI被氧化及团聚的同时降低了nZVI在土壤中的迁移能力;聚合物表面修饰能够提高nZVI的稳定性及在土壤中的迁移能力,但在添加修饰剂时需考虑修饰剂的性质,合成nZVI之后的修饰会降低nZVI的反应活性;固相负载能够提高nZVI在土壤中的迁移能力,降低其在环境中的团聚;双金属复合能够大幅提高nZVI的降解速率并使降解更完全,但贵金属价格昂贵限制其大量生产,同时贵金属添加到土壤中后影响微生物的生长,并可通过生物富集影响人类健康。

    因此,使用改性nZVI修复有机污染土壤时,应根据污染物类型和土壤性质选择合适的改性方法,在保证nZVI稳定性、反应活性和迁移能力的同时,尽量避免对环境造成二次污染。

    1.1.3纳米二氧化钛(TiO2)

    纳米材料光催化降解土壤有机污染物技术是一种新型的处理技术,对多种有机物有明显的降解效果,其安全、高效的特征为土壤有机污染物的降解提供了良好的途径。具有能带结构的纳米TiO2能够吸收波长低于387nm(3.2eV)的紫外光的辐射能量,价带上的电子受到激发跃迁至导带,在导带上形成高活性电子,同时在价带上生成带正电的空穴,电子-空穴可以与吸附在纳米TiO2表面的溶解氧、氢氧根或水分子发生一系列的化学反应最终生成羟基自由基和超氧离子,以此氧化分解有机污染物。

    在自然条件下,直接的光降解作用被限制在土壤表面,添加纳米TiO2可以提高土壤表面4~10cm处有机污染物的降解效率。不同能量光照下,纳米TiO2降解有机污染物得到的降解产物不同。

    Zhao等使用20mg˙g-1的纳米TiO2降解0.0012mg˙g-1的2,2-双(4-氯苯基)-1,1,1-三氯乙烷(p,p’-DDT)时发现,在紫外光下的降解产物为2,2-双(4-氯苯基)-1,1,1-二氯乙烯(DDE)和二氯二苯二氯代甲烷(DDD)且降解率为27%,但在可见光下的降解产物仅为DDD且降解率为8%,在可见光下发生的是脱氯作用,而在紫外光的作用下是脱氯化氢作用,表明能量是纳米TiO2光降解有机污染物的重要因素。虽然自然条件下难以改变光照的能量,但是可以通过改变纳米TiO2的禁带宽度,降低光降解时受激发所需要的能量来实现可见光下纳米TiO2对有机污染物的高效降解。

    与nZVI相比,纳米TiO2通过自由基反应将有机污染物氧化分解为CO2和H2O等无害物质,并可将环类物质氧化开环,但是这种自由基反应没有选择性,会优先降解高浓度的有机污染物,而低浓度高毒性有机污染物得不到有效降解。因此,可以通过改性的方式使纳米TiO2选择性吸附并优先降解低浓度高毒性的有机污染物。

    1.1.4改性纳米二氧化钛

    在实际应用中单纯的纳米TiO2存在光吸收波长窄、太阳能利用率低和量子效率低等缺点,这些不足之处可以通过对纳米TiO2的改性来弥补。对纳米TiO2的改性一般包括:表面电荷调控、禁带宽度调控、有机配体改性和固相负载等。

    表面电荷调控是将纳米TiO2表面带有正、负电荷与带有异性电荷的有机污染物异性相吸,从而达到选择性降解目标有机污染物的目的。其方法包括:通过化学处理将纳米TiO2与带电材料杂化,使其表面带有正、负电荷;通过调整土壤环境体系的pH值,当pH>6.5(TiO2等电点)时TiO2表面带负电,pH<6.5时TiO2表面带正电,以此选择性吸附带有异性电荷的污染物并进行光催化降解。

    禁带宽度调控一般可通过金属离子的掺杂来完成,这一过程可以有效地使纳米TiO2光响应范围产生红移,降低光降解时受激发所需要的能量。Kadam等利用微波法将金属Sn(0.25%)掺杂在纳米TiO2表面,使纳米材料的光响应范围产生明显红移,在太阳光下120min内降解了95%的甲基橙,降解效率比单独使用纳米TiO2时高出7倍。

    有机配体改性是利用精氨酸、β-环糊精或八烷基三乙氧基硅烷(C8)等对纳米TiO2直接进行改性,修饰上的分子与目标污染物有特异相互作用,从而对目标污染物实现选择性吸附降解。Ahn等利用精氨酸中羧基与纳米TiO2间的配位作用将精氨酸嫁接在纳米TiO2表面,再利用精氨酸与硝基类化合物硝基的分子间作用力,选择性吸附硝基类化合物如对硝基苯酚,从而实现对这一类化合物的选择性降解。

    固相负载是将纳米TiO2固定到硅胶、活性炭、高聚物、氧化铝或沸石分子筛等多孔吸附剂载体上,合适的载体可以增加发生反应的有效比表面积、提供合适的孔结构、提高热稳定性和抗毒性能等。

    Calza等研究发现,小分子污染物易进入微孔分子筛ETS-10(钛硅酸盐分子筛)的孔道被保护起来,大分子污染物不易进入孔道而被降解,在催化降解苯酚和2,3-二羟基萘酚(2HPP)的混合物时,降解2HPP的速率是降解苯酚的56倍,而利用HF处理后的微孔分子筛,降解2HPP的速率是降解苯酚的127倍,主要原因是小分子的苯酚可以进入分子筛孔道受到保护,2HPP这样的大分子未能进入分子筛孔道而被降解,从而实现了选择性光催化降解。这是目前设计选择性光催化剂的较好思路之一。

    来源机构: 北极星节能环保网 | 点击量:1
  • 摘要:

    2017年8月,国务院正式批复《重点流域水污染防治规划(2016-2020年)》(以下简称《规划》),为各地水污染防治工作提供了指南,对于促进《水十条》实施、夯实全面建成小康社会的水环境基础具有十分重要的意义。近日,环境保护部水环境管理司有关负责人就《规划》相关内容回答记者提问。

      问:请问此次《规划》编制的背景是什么?

      答:“十三五”是全面建成小康社会的决胜阶段,部分区域仍存在着排放不达标、处理设施不完善、管网配套不足、排污布局与水环境承载能力不匹配等现象,部分水体水环境质量差、水资源供需不平衡、水生态受损严重、水环境隐患多等问题依然十分突出,与2020年全面建成小康社会的环境要求和人民群众不断增长的环境需求相比,仍有不小差距。

      党的十八大将生态文明建设纳入中国特色社会主义“五位一体”总体布局,《关于加快推进生态文明建设的意见》《生态文明体制改革总体方案》等一系列重要文件的出台提供了良好的制度环境,为重点流域水污染防治提供了重要的战略机遇。为把握机遇、应对挑战,巩固和发展我国以重点流域为主战场统筹推进水污染防治的成功经验,夯实全面建成小康社会的水环境基础,完成“十三五”重点流域水污染防治历史使命,编制实施《规划》具有十分重要的意义。

      问:请问,此次《规划》具有什么样的特点?

      答:这是第一次形成全国地表水环境“一盘棋”管理。落实《水十条》“编制实施七大重点流域水污染防治规划”的要求,规划范围主要包括长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河等七大重点流域,并兼顾浙闽片河流、西南诸河、西北诸河,第一次形成覆盖全国范围的重点流域水污染防治规划。与“十二五”相比,珠江流域首次纳入重点流域范围;三峡库区及其上游、丹江口库区及上游、长江中下游、太湖、巢湖、滇池等流域均纳入长江流域范围;流域边界与全国水资源一级区及行政区划边界统筹衔接,黄河、松花江、淮河、辽河等流域范围均较“十二五”有所增加,海河流域范围也有所调整。

      《规划》编制过程与《水十条》实施过程有机融合。编制实施《规划》是《水十条》明确要求的一项重要任务,《规划》编制过程就是实施《水十条》过程的一部分。往期重点流域专项规划一般在批复规划时统一发布各项规划成果,而本期规划编制过程中形成的重要成果及时发布,对于《水十条》实施起到了重要的推动作用。

      充分贯彻中央决策部署并衔接国务院相关部门专项规划。《水十条》发布以来,党中央、国务院及相关部门又陆续出台了一系列重要文件,各地《水十条》实施也取得了新进展。《规划》编制及时把握水污染防治工作动态,与相关文件进行了充分衔接。

      流域精细化管理水平大幅提升。我国自“九五”治理“三河三湖”以来就确立了分区管理的思想,经过四期重点流域水污染防治五年专项规划不断发展完善。

      规划项目实施采取动态管理方式。考虑到水污染防治进程的动态性和不确定性,结合“十二五”规划实施经验,《规划》中不列具体项目清单,而采取动态管理的方式,衔接重点流域水环境综合治理项目储备库与水污染防治行动计划项目储备库等已有工作,建设中央和省级重点流域水污染防治规划项目储备库。

      重点流域水污染防治规划项目由各地自主推进实施。各省(自治区、直辖市)有关部门根据本行政区重点流域水污染防治工作的需要,组织设计和筛选工程项目,建立省级项目库,提前谋划并做好项目可行性研究等前期准备工作,加强项目储备并定期更新,根据水质改善需求有选择地实施,提升项目的针对性和效益。

      问:请问《规划》将要如何实施?

      答:一是实施基于控制单元的水环境质量目标管理。按照流域、水生态控制区、水环境控制单元三级分区体系,以全国划定的1784个控制单元(环境保护部公告2016年第44号、第54号)为空间基础,以断面水质为管理目标,以排污许可制为核心,推进网格化、精细化管理。

      二是强化控制单元限期达标规划编制实施。落实新修正的《水污染防治法》,按照水污染防治目标责任书确定的水环境质量改善目标的要求,以控制单元为基本空间单位,遵循“山水林田湖草是一个生命共同体”理念,统筹饮用水、地表水、地下水、城市水体、近岸海域,优化水质断面监测网络,建立水环境承载能力监测评价和预警体系,厘清控制单元产排污与断面水质响应反馈机制,划定并严守水资源利用上线、生态保护红线和环境质量底线,因地制宜强化水污染物排放总量控制,编制实施控制单元限期达标规划,合理制定并逐一落实控制单元内各排污单位的任务及完成时限,从减少污染物排放和提高水体自净能力两方面梳理水环境治理项目,加强项目储备库建设,“减排”“增容”两手抓、两手都要硬,促进水污染防治有机融入经济社会发展整体布局。

      三是健全流域水生态环境保护机制,包括以下几个方面:

      探索完善流域水污染物排放管控机制。以排污许可制为核心建立固定源排放管控机制,推进建立并完善流域综合排放标准、行业排放标准各有侧重、相互配合的行业排放标准体系,并通过排污许可证落实到每个排污单位,推动固定源排放管控更好衔接水环境质量改善目标。

      探索完善流域生态保护管控机制。研究以水环境质量为导向的水生态环境承载力评价方法,根据流域生态环境功能需要,明确流域生态环境保护要求,在京津冀、长三角、珠三角等重点区域开展水环境承载能力评价试点。

      探索建立将流域生态环境保护与领导干部自然资源离任审计、中央环保督察、生态补偿等生态文明体制改革制度相衔接的工作机制,落实地方政府、部门、企业“守、退、补”主体责任。守,就是划定并严守生态保护红线,依法打击各类生态破坏行为;退,就是积极推动退耕还湿、退渔还水、退耕还林、退养还滩,努力把由于人类活动侵占的高价值生态区域退出来;补,就是大力开展流域生态保护与修复,因地制宜建设人工湿地水质净化工程,提高流域环境承载力。

      推进水环境管理体制改革。按照《生态文明体制改革总体方案》要求,开展环境环境 保护管理体制创新试点,实现流域环境保护统一规划、统一标准、统一环评、统一监测、统一执法,提高环境保护整体成效。

    来源机构: 中国环保部 | 点击量:3
  • 摘要:

     按照农业部“化肥零增长行动计划”和北京市“调转节”要求与部署,近年来,北京市农业局土肥站多措并举推进全市化肥负增长行动,不断推动化肥零增长各项技术措施落实到位,2017年上半年,全市亩均耕地化肥用量下降0.9公斤,肥料利用率达到35%,成效显著。

      测土配方施肥化肥减量显成效。按照“生态施肥、安全施肥和高效施肥”理念和“精、减、调、控”施肥原则,不断深化测土配方施肥工作,通过项目带动、政策引导肥料经销企业和社会化服务组织参与技术物化和推广服务。扩大配方肥推广应用,2017年上半年推广面积达149.2万亩,亩节肥(纯量)0.9公斤,化肥利用率35%,总节肥1294.7吨。

      有机培肥替代化肥技术取得新发展。在掌握鸡粪、牛粪、猪粪、蘑菇渣等主要有机肥品种的养分释放规律的基础上,对不同肥力土壤进行田间试验,确定不同肥力等级土壤在保持产量稳定前提下的有机肥替代率。通过政策补贴在京郊粮田、露地菜田、设施菜田示范推广商品有机肥、生物有机肥替代化肥物化技术17万多亩,亩替代减少化肥8公斤,取得了很好的示范带动作用。

      水肥一体化技术较大幅度降低化肥用量。围绕果菜、叶菜、草莓、果树水肥一体化管理模式,加强试验示范与推广,研发专用水溶肥配方5个,通过项目带动、政策补贴推广蔬菜专用水溶肥502吨,示范面积1万亩,实现年亩节肥(养分纯量)5.4公斤,亩节水85立方米,亩增收节支546元,全市辐射推广10余万亩。

      缓控释肥技术得到大范围推广。研发改进了春、夏玉米和冬小麦缓释肥配方3个,在密云区、顺义区等9个郊区县玉米上示范推广缓控肥施用技术13.5万亩,配合机械化一次性施肥,有效减少了肥料投入和劳动力成本,亩增产5.3%、节肥(纯量)8公斤、增收节支90元。

      构建多种模式助推化肥零增长。通过技术产品化、措施政策化、服务信息化、参与社会化要求,依托站—企合作,扩大测土配方施肥技术覆盖面;站—社合作,推动技术进社入户。站—所(校)合作,做到技术服务入户到田。形成示范村整体推进模式、节肥示范园区示范模式、专用肥补贴定制模式推动化肥减量技术落实。

    来源机构: 中国农业信息网 | 点击量:3
  • 摘要:

    抗生素作为一种新型污染物,可随着城市污水厂中污泥的处理处置单元最终进入环境中,对人类健康造成潜在威胁。以城市污水厂的剩余污泥为研究对象,考察在不同初始pH(pH=5.5、6.5、7.5、8.5、9.5、10.5)条件下,12种抗生素在污泥厌氧消化过程中降解迁移的规律。研究结果显示,pH为7.5时,总抗生素去除率最高,为55.7%;pH为5.5时,总抗生素去除率最低,仅为21.7%。厌氧消化后,抗生素明显由固相向液相迁移,且总抗生素去除率与其固相迁移至液相的抗生素含量显著相关。

    来源机构: 中国科学院生态环境研究中心 | 点击量:6
  • 摘要:

    我国污水处理率已超过90%,但处理污水后产生污泥的处理率不高,全国范围内“重水轻泥”的现象严重,尤其是污泥产品出路问题一直限制着污泥好氧发酵行业的发展。记者近期采访发现,我国正在加速推进污泥处置产品化,为污泥的资源化利用创造条件。业界认为。只有污泥处理处置“产品化”,并最终推向市场,才能从根本上解决污泥的出路。

    污泥处理成行业短板。污水处理一直是环境治理热点,近年来,全国污水处理率已超过90%。但在污水处理的同时也产生了大量污泥,其中含有大量有害物质,但因处理技术的欠缺,污泥成为亟待解决的行业难题。全国范围内“重水轻泥”现象严重,对于处理污水后产生污泥的处理率不高,在不少地方,污泥通常被运送到市郊进行简单填埋处理。

    根据我国“十二五”期间制定的规划,全国规划建设城镇污泥处理处置规模每年518万吨。但是,在五项任务“管网、污水处理厂新建、村镇污水处理厂升级改造、污泥处理处置和再生水”中,只有污泥处理处置的任务未完成,污泥处理处置之路任重而道远。

    “当前污泥处理的主要手段有填埋、焚烧、资源化处理利用。”湖北襄阳国新天汇能源有限公司的工程师介绍,目前在一些欧洲国家,污泥处理的厌氧、干化焚烧等相关技术应用非常成熟,但是成本较高。在国内,一些地方的污泥处理仍然采用填埋的方式,缺乏正规处理途径。

    据环保人士分析,污泥是我国目前城镇最主要的固体污染源之一,含大量病毒、病原体、微生物和重金属等复杂有害成分。若污泥处理不当,如随意填埋或堆放,将严重污染地下水、地表水、周边环境卫生和污染空气,滋生病虫害,带来非常恶劣的环境二次污染问题。不少被污泥垃圾“包围”的村庄成了“癌症村”或村民被迫搬离。

    业内人士分析认为,污泥处理的资源化利用成本过高是行业主要制约因素。据了解,仅仅是污泥输送阶段,就成为限制污泥好氧发酵大规模连续运行的关键环节。因为在整个污泥处置过程中,污泥运输是整个好氧发酵工艺中人员配置最多、劳动强度最大、自动化程度最低的环节。

    推动“产品化”,污泥处理才有出路,全国污泥处理处置促进会会长杨向平说,污泥处置只有“产品化”,并最终推向市场,才能从根本上解决污泥的出路。他提议将我国之前污泥处置“减量化、稳定化、无害化、资源化”提升为“五化”,即再加上“产品化”。

    记者在占地30亩的国新天汇能源有限公司襄阳污泥处理厂看到了一种污泥处理方式,据悉,这一处理方式在国际上的无害化处置技术中环保标准和技术水平都处于领先地位。具体做法就是,污泥和餐厨垃圾在集中收运后,经过低能耗170℃的高温热水解“洗洗澡”,进行消毒除臭。然后再进行高浓度的中温厌氧消化,这一过程就像是“炼仙丹”,需20天,在这一过程中,总固体约30%至40%的污泥会被“消化吃掉”。至于剩下的“硬骨头”沼渣,会经余热干燥后“变身”成为有机污泥颗粒,利用余热和太阳能干化所消耗的能量仅为传统热干化方式的1/4,大大降低了干化成本。这些有机污泥颗粒最终呈均匀黄豆大小,每天产生的60吨有机污泥颗粒得到土地再利用,用于土壤改良、园林绿化。而产生的沼气也“跑不了”,经提纯、压缩后,生成绿色环保的CNG生物质燃气,供市区出租车使用。记者在现场嗅不到异常的气味,也看不到多余残留的渣土,污泥垃圾被处理得干干净净。工厂旁的树林里,苗木吸收着有机沼肥,枝繁叶茂、生机勃勃。在这里,通过能源回收、资源化利用,可实现每年减少二氧化碳排放量约6万—8万吨,通过生物质燃气利用,相当于每年节约标煤5500吨。

    为了推动污泥处置产品化、破解污泥处置运输瓶颈难题,北京中科博联环境工程有限公司工程运营总监唐洪波说,我国当前已探索基于物联网和工业4.0的思路建设,集污泥智能化输送、智能化发酵、智能化除臭、智能控制平台和资源化于一体,实现了好氧发酵过程的智能控制和无人值守,可大幅度改善操作环境,降低人工成本,控制污泥设施的环境二次污染问题。

    据介绍,这一项目应用了全球首创的自动进出料机器人,嵌入自动定位、远程监控、人机交互等人工智能技术,实现了无人值守、精准进出料、远程智能化控制。自动进出料机器人填补了污泥智能输送的空白,打通了污泥好氧发酵工程全自动化控制的瓶颈。专业人士建议,污泥处理设备是污泥处理产品品质的重要保障,要采用工业化发展的模式,并注重设备的稳定化、可靠化、标准化。

    污泥产业化,需多方发力创新模式。为缓解污泥产量和污泥处理能力滞后的矛盾,我国近年出台了一系列政策、规划。目前,我国污泥处理的技术路线和产业政策正逐步得以明晰,产业化和市场化即将启动。专家表示,如今污泥处置越来越受到重视,污泥处置的技术、政策及运作方式在不久的未来将有所突破,污泥处理处置行业在政策推动下有望进入快速增长阶段。为了探索污泥产品出路问题,当前业界的一些污泥处置企业正在尝试“工程总承包+托管运营”商业模式。就是要发挥专业企业的技术优势,采用专业企业的工程技术,建设完成后并由专业企业进行托管运营,以此降低运营成本,为业主经营减轻困难和风险,避免出现工程运行不正常甚至闲置的“晒太阳”工程。全国污泥处理处置促进会副理事长陈同斌表示,建议在全国范围内推广这一模式,提高工程的质量和运行效率,促进污泥处理处置行业健康发展。住房和城乡建设部城市建设司副司长章林伟则建议,污水处理系统还需要提高污水处理厂进水COD浓度,为污泥的资源化利用创造条件,最终实现“污泥从哪里来回哪里去”。多位专家表示,污泥处理要始终把无害化和控制环境风险放在首位,采用先进、成熟的技术工艺,逐步推进实现全国各地污泥100%“五化”处理。

    来源机构: 北极星节能环保网 | 点击量:6
  • 摘要:

    针对无锡市垃圾填埋场堆体厌氧发酵所存在的产气率低、氨氮浓度高的问题,以无锡市生活垃圾为原料,在添加厌氧颗粒污泥的情况下,探讨了不同发酵温度下(25、35和45 ℃)对城市生活垃圾厌氧发酵过程中渗滤液的化学需氧量(COD)、氨氮、挥发性脂肪酸(VFA)、渗滤液产量和产甲烷量的影响。结果表明,25、35和45 ℃条件下氨氮的最终浓度分别为2 450、2 650和3 000 mg·L-1,COD的去除率分别为60.9%、85.2%和80.1%,最大产甲烷速率分别为67、552和397 mL·d-1,沼气中甲烷的平均体积分数分别为39.4%、66.9%和53.2%,累积产甲烷量分别为2 906、19 004和14 286 mL。以上结果表明35 ℃条件在能够缩短发酵周期,提高甲烷产量的同时,还能在一定程度减小渗滤液氨氮浓度,有助于减轻后续渗滤液处理的压力。

    来源机构: 中国科学院生态环境研究中心 | 点击量:6
  • 摘要:

     中国环境报记者吕望舒北京报道 环境保护部、国家发展改革委、水利部近日联合印发《重点流域水污染防治规划(2016-2020年)》(以下简称《规划》)。

      作为第五期重点流域水污染防治五年专项规划,《规划》立足我国水污染防治长期历史进程,以细化落实《水污染防治行动计划》目标要求和任务措施为基本定位,以改善水环境质量为核心,坚持山水林田湖草整体保护和水资源、水生态和水环境“三水统筹”的系统思维,以控制单元为基础明确流域分区、分级、分类管理的差异化要求,为各地水污染防治工作提供了指南。

      《规划》落实“水十条”编制实施七大重点流域水污染防治规划的要求,兼顾浙闽片河流、西南诸河、西北诸河,将“水十条”水质目标分解到各流域,明确了各流域污染防治重点方向和京津冀区域、长江经济带水环境保护重点,第一次形成覆盖全国范围的重点流域水污染防治规划。在全国1784个控制单元的基础上,《规划》筛选了580个优先控制单元,进一步细分为283个水质改善型和297个防止退化型单元,提出了优先控制单元主要防治任务,实施分级分类精细化管理。

      《规划》提出了工业污染防治、城镇生活污染防治、农业农村污染防治、流域水生态保护、饮用水水源环境安全保障等5项重点任务,确定饮用水水源地污染防治、工业污染防治、城镇污水处理及配套设施建设、农业农村污染防治、水环境综合治理等五大类项目,采用中央和省级项目储备库相互衔接、动态管理的方式推进实施。《规划》要求从加强组织领导、完善政策法规、健全市场机制、强化科技支撑、加强监督管理、弘扬生态文化等方面做好实施保障。

      《规划》的出台对于促进“水十条”实施、夯实全面建成小康社会的水环境基础具有十分重要的意义。

    来源机构: 中国环保部 | 点击量:8
  • 摘要:

    为探索修复Cr(Ⅵ)污染土壤的新方法,以模拟某化工厂铬渣堆存场内Cr(Ⅵ)污染土壤为研究对象,分别研究了秸秆-复合菌-污泥修复铬污染土壤单因素和3因素条件下对铬污染土壤的修复效果。结果表明:单独添加3%的秸秆时,土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达到25.88%;单独添加3%复合菌时,土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达到72.07%;单独添加50%的活性污泥时,土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达85.65%。3个因素中复合菌对土壤中Cr(Ⅵ)还原率的影响最大。综合考虑秸秆、污泥和复合菌3个因素对土壤中Cr(Ⅵ)还原的影响,设计了秸秆、污泥和复合菌的3因素联合实验,最后从修复的经济成本和修复效率考虑,确定最优物料组合为1%秸秆+1%复合菌+30%污泥,对土壤中Cr(Ⅵ)还原率可以达到96.6%。秸秆-复合菌-污泥对铬污染土壤的修复明显高于单独对铬污染土壤修复的效率。该技术在实现对铬污染土壤进行修复的同时,为秸秆和活性污泥的资源化利用开辟了新的途径,实现了"以废制废"。

    来源机构: 中国科学院生态环境研究中心 | 点击量:23
  • 摘要:

    本文选取泥炭、生物质炭、木炭和活性炭4种含碳材料,结合以经济底栖生物菲律宾蛤仔(Venerupis philippinarum)为受试生物的生物累积实验和Tenax连续萃取法,阐述不同碳质对沉积物中4种菊酯类农药生物有效性的影响,并将Tenax萃取结果与底栖生物的累积结果进行了相关分析。结果表明,碳质的添加导致沉积物中菊酯类农药的快速脱附组分(Frap)降低,极慢速脱附组分(Fvs)增大,生物有效性降低,且4种碳质对Frap的影响有所不同,然而因为菊酯类农药的理化性质,Frap的差异并不显著。Tenax 6 h和24 h的单点萃取组分与快速脱附组分相关性显著(P<0.0001),基本可以代替完整的脱附动力学评价生物有效性,但是对于组成复杂,有机碳(OC)和黑炭(BC)含量高的沉积物进行研究评价时仍应注意由此产生的偏离。Tenax快速脱附组分与2种底栖生物累积结果之间具有显著的相关性(R2=0.38, P<0.0001),表明在OC和BC含量不同的沉积物中,Tenax萃取技术也可以预测菊酯类农药在经济底栖生物菲律宾蛤仔体内的累积量,进而为沉积物中HOCs的环境质量和相关水产品的质量评估提供更为快捷、有效的参考依据。

    来源机构: 中国科学院生态环境研究中心 | 点击量:23
  • 摘要:

    化肥、农药是重要的农业生产资料,在农业生产中广泛应用,促进了粮食等作物单产水平的提高,为保障国家粮食安全和重要农产品有效供给发挥了重要作用。目前,我国主要农作物化肥、农药施用量过多,不仅增加了生产成本,也产生了环境污染。推进化肥、农药减量是实现农业绿色发展的重要举措。《创新体制机制推进农业绿色发展的意见》(以下简称《意见》)提出,到2020年,主要农作物化肥、农药使用量实现零增长,化肥、农药利用率达到40%以上。实现这一目标,要深入开展化肥农药使用量零增长行动,明确思路,突出重点,强化措施,重点抓好两方面工作。

      在推进化肥减量增效上,要实现“四减”。就是调优结构减量。调减高纬度、干旱地区和土地贫瘠地区玉米种植,减少化肥投入。同时,优化氮磷钾配比,优化产品结构,加快推广新型高效肥料。精准施肥减量。推进农机农艺融合,推广机械施肥、种肥同播、水肥一体等技术,提高化肥利用效率。有机肥替代减量。推进秸秆养分还田、畜禽粪便资源化利用,种植绿肥,用有机肥替代部分化肥。新型经营主体示范带动减量。依托种粮大户等新型经营主体,创建化肥减量增效示范区,带动科学施肥技术推广应用。

      在推进农药减量增效上,也要实现“四减”。就是推进统防统治提高防治效果减量。扶持病虫防治专业化服务组织,推行植保机械与农艺配套,大规模开展统防统治,提高防治效果。推进绿色防控控制病虫危害减量。应用生物防治、物理防治等绿色防控技术,预防控制病虫发生,减少防控次数。推广高效施药机械提高利用率减量。推广自走式喷杆喷雾机、无人机等大中型施药机械,替代跑冒滴漏的落后机械。推广高效低风险农药优化结构减量。应用生物农药、高效低毒低残留农药,替代高毒高残留农药。

      下一步,各级农业部门将认真贯彻《意见》的部署和要求,以开展化肥农药使用量零增长行动为抓手,持续加力、久久为功,实现化肥农药减量增效。一是加快新产品推广。重点是发展新型高效缓释肥料、水溶肥料、生物肥料和高效低毒农药、生物农药、病虫绿色防控产品。二是加快新机具推广。重点是水肥一体化设施、种肥同播机、化肥深施等新机具,和自走式喷杆喷雾机、植保无人机等新机具。三是加快集成技术推广。开展跨学科、跨领域的协作攻关,尽快突破技术难点,分区域、分作物集成组装一批化肥农药减量增效的技术模式。四是推进机制创新。培育一批新型社会化服务组织,开展肥料统配统施、病虫害统防统治等服务。加强农企合作,探索农村合作金融、农业租赁金融、农业信贷保险等服务创新,支持化肥农药减量增效。

    来源机构: 中华人民共和国农业部 | 点击量:13