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2018~2022年北京市PM_(2.5)污染过程时空、气象及传输特征

环境科学 2025年第3期46卷 1265-1274页

作者：郭元喜刘保献李云婷沈秀娥王书肖宋倩陈晨孙峰陈阳孙瑞雯李倩尹德嘉姜越琪董赵鑫北京市生态环境监测中心大气颗粒物监测技术北京市重点实验室北京100048 清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084 国家环境保护大气复合污染来源与控制重点实验室北京100084

基于PM_(2.5)监测数据、气象观测数据以及CMAQ-ISAM空气质量模型,分析了2018~2022年北京市108次PM_(2.5)污染过程的时空变化、气象条件以及区域传输情况.结果表明,PM_(2.5)污染过程的过程次数、过程平均浓度、过程峰值浓度均呈现明显改... 详细信息

基于PM_(2.5)监测数据、气象观测数据以及CMAQ-ISAM空气质量模型,分析了2018~2022年北京市108次PM_(2.5)污染过程的时空变化、气象条件以及区域传输情况.结果表明,PM_(2.5)污染过程的过程次数、过程平均浓度、过程峰值浓度均呈现明显改善趋势,并且,中重度污染过程的改善程度显著优于轻度污染过程.分季节来看,夏季PM_(2.5)污染过程基本消失,其他季节的污染程度则有待进一步改善.从日变化来看,重度污染过程的浓度改善主要源于白天至前半夜时段.近5 a来,过程浓度平均值东南高、西北低.其中,经济技术开发区浓度最高,延庆区浓度最低.从空间演变来看,2018~2022年,各区过程浓度平均值全部大幅下降,下降幅度为13~31μg·m^(-3),下降率为11%~25%;各区污染天数全部大幅改善,改善幅度为35~52 d,改善率为56%~68%.平均风速、平均相对湿度和西北风频率是污染过程期间对北京市PM_(2.5)浓度影响最大的3个气象要素,污染天的平均风速为1.6 m·s^(-1),平均相对湿度为62.4%,西北风频率为3%.北京市污染过程大多始于东部和南部,东南边界站早于全市12 h发生污染,南部、西南和东部边界站分别早于全市10、8和5 h发生污染.PM_(2.5)污染过程发生期间,北京市本地贡献率为34%,区域传输贡献率为66%.区域上,河北省对北京市的传输贡献率最大,为33%.分城市来看,近周边保定、廊坊、天津和唐山对北京市传输影响最突出,传输贡献率分别为9%、6%、5%和5%.分传输通道来看,东南通道贡献率为24%,西南通道贡献率为23%,建立区域联防联控机制十分必要.

关键词： PM_(2.5) 时空变化气象条件区域传输北京市

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基于系统动力学的北京市再生水利用潜力与生态网络特征分析

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生态学报 2025年第1期45卷 280-295页

作者：陈银花姜丰王赛鸽陈彬湖南工商大学资源环境学院长沙410205 北京师范大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100875

为应对再生水利用的潜在风险,有必要对再生水利用与再生水系统网络稳定性之间的不确定性关系展开研究。以北京市为研究区域,基于2015—2020年再生水需求、供给、利用及其影响因素,采用系统动力学方法构建了再生水供需模型,揭示了2020—2... 详细信息

为应对再生水利用的潜在风险,有必要对再生水利用与再生水系统网络稳定性之间的不确定性关系展开研究。以北京市为研究区域,基于2015—2020年再生水需求、供给、利用及其影响因素,采用系统动力学方法构建了再生水供需模型,揭示了2020—2050年再生水供需变化特征,并确定了7种工业再生水使用情景下的生态环境、生活、工业、污水处理和再生水利用部门间用水变化。此外,基于生态网络分析方法,分析了再生水系统网络系统代谢效率、冗余和部门关系特征,揭示了再生水系统鲁棒性水平和互惠程度。研究结果表明:(1)再生水系统模拟值与现实值的误差小于10%,所构建再生水系统动力学模型能准确反馈再生水各变量间因果关系。经模拟发现,北京市2015—2050年再生水供给量增幅(2.55%)远低于再生水需求量增幅(2.82%)。(2)2020—2050年各情景下再生水系统平均鲁棒性指数呈现“先上升后下降”趋势。(3)在工业再生水比例为0.45时,再生水系统平均鲁棒性指数达到最大值0.28。此时再生水大量流入工业部门,形成工业对再生水的依赖,从而大大减少工业用水压力。通过结合系统动力学与生态网络方法,明晰了工业再生水潜力,为北京市工业部门节约用水提供参考。

关键词：再生水利用再生水利用潜力再生水网络工业再生水

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塑料老化过程及其环境危害研究进展

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环境科学 2025年第3期46卷 1850-1860页

作者：杨妮娜左剑恶张艳艳门聪清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084 清华大学深圳国际研究生院深圳518055 北京交通大学土木建筑工程学院水中典型污染物控制与水质保障北京市重点实验室北京100044

塑料污染已成为全球性的环境问题,对生态系统和人类健康构成了显著威胁.塑料老化是一个持续的动态过程,此过程中会有各种尺寸级别的塑料产生与存在,如:大型塑料、微塑料及纳米塑料.无论哪个尺寸级别的塑料,其都会持续破碎并释放塑料添... 详细信息

塑料污染已成为全球性的环境问题,对生态系统和人类健康构成了显著威胁.塑料老化是一个持续的动态过程,此过程中会有各种尺寸级别的塑料产生与存在,如:大型塑料、微塑料及纳米塑料.无论哪个尺寸级别的塑料,其都会持续破碎并释放塑料添加剂及其他溶解性产物.此外,由于分子组成与结构相同,微纳米塑料与宏观塑料的老化机制及呈现的老化特性相似,但颗粒的尺寸越小危害越大.为加深对塑料环境效应的了解,聚焦于塑料从初始形态到老化降解的整个动态过程,综述了塑料在此过程中所涉及的老化机制、特性变化及释放产物.以上产物包括大型塑料、微纳米塑料、塑料添加剂及其他溶解性产物.同时,归纳了塑料老化实验的相关研究及主要结论,并进一步探讨了影响塑料添加剂浸出和微纳米颗粒释放的因素.最后,总结了塑料老化产物可能造成的环境危害.

关键词：塑料老化环境危害微纳米塑料添加剂

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膨化预处理提升软木生物炭的染料吸附性能及其作用机制

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北京林业大学学报 2025年第2期47卷 163-174页

作者：李承禹方佳颖王启航曾令顺母军木质材料科学与应用教育部重点实验室北京林业大学材料科学与技术学院北京100083 清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084

【目的】生物炭在处理染料废水方面具有巨大的应用潜力。为制备具有高效染料吸附性能的吸附剂,同时提升生物质资源的综合利用,采用膨化预处理软木制备生物炭。【方法】采用水煮法和微波法对软木进行膨化预处理,然后置于管式炉内550℃热... 详细信息

【目的】生物炭在处理染料废水方面具有巨大的应用潜力。为制备具有高效染料吸附性能的吸附剂,同时提升生物质资源的综合利用,采用膨化预处理软木制备生物炭。【方法】采用水煮法和微波法对软木进行膨化预处理,然后置于管式炉内550℃热解60 min得到软木生物炭,利用SEM、FTIR和BET分析软木生物炭的微观结构和化学特性,通过批量吸附实验研究软木生物炭对亚甲基蓝(MB)和刚果红(CR)两种阴阳离子染料的吸附性能,并联合动力学、等温线、热力学模型拟合以及结构表征解析吸附机理。【结果】微波膨化预处理得到的软木生物炭(MBC-90)表现出更加粗糙的表面和丰富的微孔和介孔,同时伴随着—OH官能团的减少和芳香性结构的增强,这使得MBC-90更适合吸附小分子染料MB;而水煮膨化预处理得到的软木生物炭(WBC-90)具有更大的孔隙和不规则的孔壁结构,并保留了更多的—OH官能团,这使得WBC-90更适合吸附大分子染料CR。MBC-90对MB的最大吸附容量达到193.63 mg/g,WBC-90对CR的最大吸附容量达到203.55 mg/g,均优于未膨化软木生物炭对MB(129.18 mg/g)和CR(121.44 mg/g)的最大吸附容量。MBC-90对MB和WBC-90对CR的吸附表现出优异的pH适应性,在pH为2~10的范围内保持较高的吸附容量。在经过5次吸附-脱附实验后,MBC-90对MB(95.43 mg/g)和WBC-90对CR(138.17 mg/g)仍具有良好的吸附稳定性和再生性能。吸附过程符合准一级动力学模型和Langmuir等温线模型,表明吸附过程以物理吸附为主导,并在生物炭表面形成单分子层覆盖。热力学分析进一步证实了吸附过程为自发进行的吸热反应,且膨化处理显著提高了吸附的自发性。综合分析表明,软木生物炭对染料分子的吸附机理涉及多重作用力,包括静电引力、氢键相互作用、π-π堆积效应以及孔隙填充。【结论】本研究通过微波和水煮膨化预处理提升了软木生物炭的染料吸附性能。除此之外,制备的软木生物炭还具有良好的pH适应性和循环利用性能,有望应用于工业废水处理,拓展生物质资源的综合利用途径。

关键词：废水处理染料吸附剂软木生物炭膨化预处理动力学吸附等温线

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《工业污水再生利用导则》团体标准解读

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工业水处理 2025年第1期45卷 153-158页

作者：贾文杰陈卓高强吴乾元巫寅虎王文龙胡洪营清华苏州环境创新研究院江苏苏州215163 清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室环境前沿技术北京实验室北京100084 中国环境科学学会北京100082 清华大学深圳国际研究生院广东深圳518055

污水再生利用是破解水体污染与水资源短缺的重要举措,面对工业污水资源化利用的重大需求,团体标准《工业污水再生利用导则》(T/CSES 92—2023)于2023年4月正式发布,旨在为工业污水再生利用在技术、管理及实施等方面提供指导和支持。标... 详细信息

污水再生利用是破解水体污染与水资源短缺的重要举措,面对工业污水资源化利用的重大需求,团体标准《工业污水再生利用导则》(T/CSES 92—2023)于2023年4月正式发布,旨在为工业污水再生利用在技术、管理及实施等方面提供指导和支持。标准从工业污水再生利用的总体原则、利用途径、水质与管理等方面提出了规范化要求,并针对工业、景观环境、农业灌溉、绿地灌溉等利用途径提出了安全利用措施与要求,针对利用过程中可能出现的生态环境风险,提出了监测、日常管理等要求。

关键词：工业污水再生利用安全利用原则措施与要求

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基于冗余空间估算的污水干管调度策略优化与验证

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中国给水排水 2025年第1期41卷 123-127页

作者：陈波戴界红陆文涛张大臻董欣常州市排水管理处江苏常州213017 常州市城市排水有限公司江苏常州213017 清华大学环境学院北京100084 环境模拟与污染控制国家重点联合实验室北京100084

厂网一体化实时调度是提升城市排水系统运行效能的重要手段。针对非汛期污水厂稳定进水的需求,基于模型预测控制和水量平衡模型,提出了污水干管调度策略优化方法。利用高密度液位监测信息,通过空间线性内插推演管道冗余空间,使用模型预... 详细信息

厂网一体化实时调度是提升城市排水系统运行效能的重要手段。针对非汛期污水厂稳定进水的需求,基于模型预测控制和水量平衡模型,提出了污水干管调度策略优化方法。利用高密度液位监测信息,通过空间线性内插推演管道冗余空间,使用模型预测控制对未来24 h的泵站提升流量进行优化,以充分利用干管内的冗余空间,实现污水厂进水流量昼夜调峰。在常州市江边污水厂及其上游干管泵站对该方法进行现场测试,实现了连续79 h的污水厂稳定进水,其间系统末端污水厂一、二期和三、四期的进水流量波动分别可控制在均值的±3%、±9%以内,日最低进水流量较优化前提升了7.6%(950 m^(3)/h),表明该方法具有可操作性和有效性。

关键词：排水系统污水干管模型预测控制现场测试

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长江上游地区再生水利用状况、潜力分析及实施策略:以泸州市为例

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环境工程 2025年第2期43卷 47-61页

作者：郝姝然陈卓刘方华雷雪飞孙丽娟闫晗胡洪营清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室环境前沿技术北京实验室北京100084 清华苏州环境创新研究院江苏苏州215163 泸州市住房和城乡建设局四川泸州646000 中规院(北京)规划设计有限公司北京100044

研究对长江上游9个省份、自治区、直辖市及51个主要城市进行了系统分析,探讨了污水处理与再生利用状况及再生水利用潜力。并以四川省和泸州市为例,对长江上游的再生水利用政策、规划和提升方案进行研究。2021年,长江上游51个主要城市再... 详细信息

研究对长江上游9个省份、自治区、直辖市及51个主要城市进行了系统分析,探讨了污水处理与再生利用状况及再生水利用潜力。并以四川省和泸州市为例,对长江上游的再生水利用政策、规划和提升方案进行研究。2021年,长江上游51个主要城市再生水利用总量为10.1亿m^(3),预计未来年利用量仍有6.7亿~13.4亿m^(3)的增长空间。长江上游不同城市再生水利用量和利用率存在明显差异。上游28个城市的再生水利用率在25%以下,仍有较大提升空间。通过对泸州市再生水定价策略分析、污水处理与再生利用运营模式探讨及相关政策制定分析,提出了基于目标分析和流程规划的再生水利用政策制定思路,旨在进一步规范和提升泸州市及长江上游主要城市再生水利用率和利用效益。

关键词：长江上游泸州再生水利用状况再生水利用潜力

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新污染物的水环境伦理问题及对策

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环境工程 2025年第1期43卷 1-11页

作者：胡洪营夏军陈卓李竣王玉明蔡涵颖周巧红王斌薛颖清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室生态环境部环境微生物利用与安全控制重点实验室北京100084 武汉大学水资源工程与调度全国重点实验室武汉430072 中国科学院地理科学与资源研究所陆地水循环及地表过程重点实验室北京100101 中国科学院水生生物研究所武汉430072

随着化学品的大量生产和使用,持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料等新污染物在水环境中广泛检出,给水生态环境安全和人体健康带来了新的挑战。文章系统介绍了新污染物的概念、来源和分类,总结了其危害及现有控制技术,分析... 详细信息

随着化学品的大量生产和使用,持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料等新污染物在水环境中广泛检出,给水生态环境安全和人体健康带来了新的挑战。文章系统介绍了新污染物的概念、来源和分类,总结了其危害及现有控制技术,分析了新污染物涉及的主要环境伦理问题。以双酚A等为例,探讨了新污染物使用及处理处置过程中所涉及的自然权利、环境公平、代际公平等环境伦理问题,提出了应对新污染物水环境伦理问题的对策和建议。今后,需进一步从技术和管理层面深入探讨新污染物的控制方法和政策措施,以期为我国水环境保护和安全保障提供伦理方面的理论与实践支撑。

关键词：新污染物水环境环境伦理控制技术政策措施

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泸州中心城区污水处理厂尾水水质与风险特征

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环境工程 2025年第1期43卷 135-143页

作者：乐霁颃王文龙吴乾元陈卓巫寅虎贾海峰刘方华王方胡洪营清华大学深圳国际研究生院国家环境保护环境微生物利用与安全控制重点实验室广东省城市水循环与环境安全工程中心广东深圳518055 清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点联合实验室环境前沿技术北京实验室北京100084 泸州市住房和城乡建设局四川泸州646000 泸州市园林绿化服务中心四川泸州646000

泸州是长江上游的典型西南丘陵城市,掌握泸州市污水处理厂尾水水质特征,对长江水质保护具有重要意义。对泸州5个城市污水处理厂的进出水常规水质指标进行系统分析,并与全国污水处理厂、长江上游地表水水质进行比较,进而对长江的污染负... 详细信息

泸州是长江上游的典型西南丘陵城市,掌握泸州市污水处理厂尾水水质特征,对长江水质保护具有重要意义。对泸州5个城市污水处理厂的进出水常规水质指标进行系统分析,并与全国污水处理厂、长江上游地表水水质进行比较,进而对长江的污染负荷影响进行评价。此外,采用多因子评估方法评估尾水富营养风险,采用EPA Method 1694方法分析药物和个人护理用品(PPCPs)检出频率、检出浓度与风险商。在大多数情况下,污水处理厂尾水的TP无法达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类水要求,且超出全国污水处理厂出水中位值的概率为64.3%~100%。因此识别出TP为常规污染物中的关键污染物。各污水处理厂进水均存在反硝化碳源不足的问题,而尾水富营养化风险高,对长江的TP污染负荷增量不容忽视。在尾水检出的13种PPCPs中,共识别到2种中高风险的PPCPs,其中高风险污染物为磺胺嘧啶,中风险污染物为磺胺甲基异噁唑,其余PPCPs均为低生态风险。针对TP与PPCPs这2类关键污染物,分别给出了实际的工艺提升建议:1)适当增加PFS投量,并将D型滤池改造为Ⅴ型滤池以提升除磷效率。2)增添臭氧与活性炭的处理工艺,以有效去除目前传统工艺难以处理的PPCPs。

关键词：长江上游污水处理厂水质风险特征总磷药品与个人护理品

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排水管道沉积物微生物群落及环境因子分析

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中国环境科学 2020年第12期40卷 5369-5374页

作者：黄帅辰左剑恶陈磊盛紫琼李雨晴张宇王蓦然刘艳臣清华大学环境学院环境模拟与污染控制国家重点实验室北京100084

选取北京市某区的排水管道沉积物进行取样,采用高通量测序手段分析,结果表明变形菌门、广古菌门、拟杆菌门、厚壁菌门是排水管道沉积物微生物中的优势门类;在纲水平上,δ-变形菌纲、甲烷微菌纲、梭菌纲、拟杆菌纲占相对优势;在属水平上... 详细信息

选取北京市某区的排水管道沉积物进行取样,采用高通量测序手段分析,结果表明变形菌门、广古菌门、拟杆菌门、厚壁菌门是排水管道沉积物微生物中的优势门类;在纲水平上,δ-变形菌纲、甲烷微菌纲、梭菌纲、拟杆菌纲占相对优势;在属水平上,功能性微生物硫酸盐还原菌(SRB)和产甲烷古菌(MA)普遍存在于各处管道.在所选的6段管段中,管段S3、S4处MA的相对丰度分别为20.6%、40.8%,高于其他管段,厌氧产甲烷的潜能较大,有发生可燃气积累的风险;管段S5、S6处的SRB相对丰度分别为9.14%、8.19%,高于其他管段,硫酸盐还原为硫化物的潜能较大,存在管道腐蚀的风险.RDA分析表明污水的DO、水温、硫酸根、TN与管道沉积物中微生物群落存在相关性.

关键词：排水管道微生物群落硫酸盐还原菌(SRB) 产甲烷古菌(MA) 环境因子

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