環(huán)境科學(xué)技術(shù)及資源科學(xué)技術(shù)

郝曉地，衣蘭凱，王崇臣，等

環(huán)境科學(xué)技術(shù)及資源科學(xué)技術(shù)

磷回收技術(shù)的研發(fā)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

郝曉地，衣蘭凱，王崇臣，等

目的：磷是地球上一種不可自然再生的有限資源，主要用于磷肥生產(chǎn)，支撐農(nóng)作物生長。以人類目前消耗速度計(jì)算，全球經(jīng)濟(jì)磷礦將會(huì)在100年內(nèi)消耗殆盡。磷經(jīng)人類使用后隨水從陸地向海洋直線運(yùn)動(dòng)。遏制磷的匱乏速度唯有從動(dòng)污水或動(dòng)物糞尿（第二磷礦）中回收磷方能湊效。因此，有必要發(fā)展磷回收技術(shù)。（1）綜述磷回收技術(shù)發(fā)展動(dòng)態(tài)；（2）詳述各種磷回收技術(shù)的特點(diǎn)：（3）實(shí)例說明回收產(chǎn)物形式及其在農(nóng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)上的應(yīng)用；（4）對(duì)未來磷回收技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)予以展望?；A(chǔ)：磷回收的主要產(chǎn)物形式為磷酸鐵（FePO4）、磷酸鋁（AlPO4）、鳥糞石（MgNH4PO4×6H2O：MAP）和羥磷灰石（Ca10(PO4)6(OH)2：HAP）等磷酸鹽沉淀物。鳥糞石因折標(biāo)（P2O5）P含量達(dá)51.8%、高于最高品位磷礦石（46%）而倍受青睞。從合成鳥糞石分子式來看，似乎提高反應(yīng)的pH便能形成。然而，純鳥糞石其實(shí)在中性、偏酸性條件下方可生成，而這樣的pH條件所需發(fā)應(yīng)時(shí)間甚長，需要進(jìn)行催化，工程應(yīng)用難以實(shí)現(xiàn)。磷回收技術(shù)研發(fā)進(jìn)展：磷回收工藝多種多樣，包括化學(xué)沉淀、強(qiáng)化生物除磷（EBPR）工藝與化學(xué)沉淀結(jié)合工藝、結(jié)晶法、水化硅酸鈣（CSH）、層狀復(fù)合金屬氫氧化物（LDH）、明礬污泥）、吸附/解吸等傳統(tǒng)方法，還包括源分離技術(shù)、MBR工藝、革新生物技術(shù)（引發(fā)泡沫上浮的絲狀聚磷微生物、生物鐵工藝（BioIronTech Process）、生物浸?。˙ioleaching）與生物富集作用（Bioaccumulation）、動(dòng)物糞尿回收磷技術(shù)、生物質(zhì)磷回收技術(shù)、污泥及肉骨焚燒灰磷回收技術(shù)以及納米技術(shù)等新型技術(shù)。應(yīng)用：當(dāng)前磷酸鹽產(chǎn)物、尿液、從剩余污泥和動(dòng)物肉骨焚燒灰提取的磷、生物質(zhì)殘?jiān)然厥债a(chǎn)品已經(jīng)嘗試用作各種經(jīng)濟(jì)作物的肥料，也在貧營養(yǎng)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)上試用。展望：磷回收是緩解磷資源匱乏現(xiàn)狀行之有效的方法，同時(shí)也是控制水體富營養(yǎng)化的重要手段，這與我國目前和今后奉行的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略不謀而合。磷回收產(chǎn)物中鳥糞石并不是唯一選擇，也沒有必要趨之若鶩，因?yàn)楂@得純鳥糞石的反應(yīng)條件（pH）以及反應(yīng)速度限制了它的工程應(yīng)用，且磷酸鹽工業(yè)并不在乎磷酸鹽的產(chǎn)物形式。隨著科技飛速發(fā)展，新型技術(shù)日新月異，如，超臨界水氧化技術(shù)、超聲波技術(shù)等有可能應(yīng)用于磷回收?？梢灶A(yù)料，在不久的將來，新技術(shù)將對(duì)磷回收工藝產(chǎn)生革命性變革。因此，在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩方面因素推動(dòng)作用下，磷回收將不再紙上談兵，而會(huì)成為切切實(shí)實(shí)為人類造福的可持續(xù)舉措。

來源出版物：環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào), 2010, 30(5)：897-907

入選年份：2015

霧霾重污染期間北京居民對(duì)高濃度PM2.5持續(xù)暴露的健康風(fēng)險(xiǎn)及其損害價(jià)值評(píng)估

謝元博，陳娟，李巍

摘要：目的：高濃度的PM2.5暴露已經(jīng)成為我國許多城市空氣重污染期間影響居民健康的典型風(fēng)險(xiǎn)特征。本研究選擇2013年1月10—15日北京市發(fā)生的嚴(yán)重霧霾污染事件，分析和評(píng)價(jià)北京居民對(duì)連續(xù)6日高濃度PM2.5暴露的急性健康風(fēng)險(xiǎn)和潛在經(jīng)濟(jì)損失，以此為北京市改進(jìn)和完善針對(duì)空氣重污染事件的健康預(yù)警和應(yīng)急措施提供依據(jù)。方法：采用2013年1月10—15日，北京市23個(gè)大氣環(huán)境監(jiān)測站點(diǎn)的細(xì)顆粒物空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)，以2011年北京市各區(qū)縣常住人口為暴露人群進(jìn)行分析，選擇哮喘患病、急性支氣管炎患病、呼吸系統(tǒng)疾病、心血管系統(tǒng)疾病、內(nèi)科及兒科門診等作為急性健康效應(yīng)終點(diǎn)，應(yīng)用空氣污染流行病學(xué)研究中應(yīng)用較廣的泊松回歸模型，評(píng)價(jià)連續(xù)多日高濃度PM2.5暴露下的居民健康急性風(fēng)險(xiǎn)。在此基礎(chǔ)上，依據(jù)北京地區(qū)人均GDP增長率和2012年人均可支配收入換算2012年各健康終點(diǎn)經(jīng)濟(jì)成本，并采用環(huán)境價(jià)值評(píng)估方法估算人群健康損害的經(jīng)濟(jì)損失。結(jié)果：高濃度的PM2.5暴露約造成早逝201例，呼吸系統(tǒng)疾病住院1056例，心血管疾病住院545例，兒科門診7094例，內(nèi)科門診16881例，急性支氣管炎10132例，哮喘7643例。相關(guān)健康經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)4.89億元，約占北京市2012年GDP的0.275‰。其中早逝與急性支氣管炎、哮喘三者占總損失的90%以上。重污染期間，PM2.5日均濃度在《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3095-2012）二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)限值75 μg·m-3基礎(chǔ)上每升高10 μg·m-3，將會(huì)造成北京市常住居民早逝增加8例，呼吸系統(tǒng)住院增加41例，心血管住院增加21例，兒科門診增加277例，內(nèi)科門診增加659例，急性支氣管患病增加396例，哮喘患病增加299例，共增加健康受損人群1701例。相應(yīng)增加健康經(jīng)濟(jì)損失約1915.0萬元。地區(qū)分布中主城區(qū)空氣污染程度要明顯高于郊區(qū)，北京市中心的六個(gè)城區(qū)的急性死亡和患病人數(shù)占到健康受損害總?cè)藬?shù)的60.2%。其中，受損害人數(shù)最多的三個(gè)區(qū)依次分別是朝陽、海淀和豐臺(tái)。結(jié)論：北京市常住居民中受影響病例約為43553例，即北京目前2000多萬常住人口中，每1000人中就有2～3人的健康遭受急性損害。其中，突發(fā)死亡201例，因突發(fā)呼吸系統(tǒng)和心血管疾病住院分別為1056例和545例，兒科和內(nèi)科門診分別為7094例和16881例，急性支氣管炎和哮喘發(fā)病分別為10132例和7643例。其中，早逝與急性支氣管炎、哮喘是健康損失的主要來源。高濃度PM2.5重污染期間可能導(dǎo)致內(nèi)科門診量和急性支氣管炎的患病人數(shù)激增，哮喘發(fā)病人數(shù)和兒科門診量也會(huì)有大幅增加，應(yīng)針對(duì)不同人群不同健康終點(diǎn)的健康風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行健康預(yù)警并開展及早醫(yī)學(xué)干預(yù)，加大社區(qū)醫(yī)療單位的應(yīng)急能力建設(shè)和事前準(zhǔn)備，以降低類似空氣重污染事件給居民健康帶來的風(fēng)險(xiǎn)和損失。

來源出版物：環(huán)境科學(xué), 2014, 35(1)：1-8

入選年份：2014

洪澤湖表層底質(zhì)營養(yǎng)鹽的形態(tài)分布特征與評(píng)價(jià)

余輝，張文斌，盧少勇，等

摘要：目的：洪澤湖作為中國第四大淡水湖泊，承擔(dān)著飲用水供應(yīng)，防洪，灌溉，航運(yùn)以及旅游等功能。以監(jiān)測為目的：的調(diào)查分析在洪澤湖流域開展較多，但系統(tǒng)全面的營養(yǎng)鹽在湖體分布情況的研究相對(duì)欠缺。為了更好的掌握營養(yǎng)鹽分布情況，2008年6月進(jìn)行全湖采樣及分析。以期為洪澤湖的綜合治理提供理論依據(jù)。方法：2008年6月，在洪澤湖進(jìn)行了全湖調(diào)查采樣，底質(zhì)樣品使用冷凍干燥機(jī)干燥，待干燥后去掉雜物及石塊，經(jīng)瑪瑙研缽研磨處理后過100目尼龍篩，貯存于塑料自封袋中密封待用%分析項(xiàng)目有：總氮、氨氮、硝氮、有機(jī)氮、總磷、鐵鋁-磷、鈣-磷、無機(jī)磷、有機(jī)質(zhì)。結(jié)果：分析結(jié)果中OM，TN，Org-N，Ca-P and Fe/Al-P濃度分別為：5.81～17.91 g/kg，0.43～1.52 g/kg，0.19～1.35 g/kg，0.06～0.20 g/kg，0.005～0.03 g/kg，0.43～0.73 g/kg，0.27～0.5 g/kg and 0.06～0.16 g/kg。C/N比值在7.86相對(duì)較小范圍變動(dòng)，表明有機(jī)污染物重要來源于浮游植物和浮游動(dòng)物。OM-TN和OM-Org-N之間相關(guān)性較好（r＝0.9454，P＜0.01；r＝0.7799，P＜0.01），但TP與OM的相關(guān)性不明顯，這可能是由于不同的污染源及沉積過程導(dǎo)致。結(jié)論：洪澤湖底質(zhì)中的有機(jī)質(zhì)和總氮有很好的相關(guān)性，且有機(jī)氮約占總氮的90%，說明碳、氮有同源性；底質(zhì)中的無機(jī)磷約占總磷的70%，而其中鈣-磷占無機(jī)磷的比重較大；洪澤湖底質(zhì)有機(jī)質(zhì)與總氮，有機(jī)氮，總磷的空間分布特性極為相似，屬洪水沖刷型堆積模式；通過C/N域值得知沉積物中有機(jī)物主要來源為生物沉降。通過用有機(jī)指數(shù)評(píng)價(jià)法和有機(jī)氮評(píng)價(jià)法對(duì)洪澤湖表層底質(zhì)的分析表明，洪澤湖底質(zhì)除局部區(qū)域如龍集鄉(xiāng)北表現(xiàn)為一定程度的有機(jī)氮污染外，整體處于清潔至尚清潔范疇。

來源出版物：環(huán)境科學(xué), 2010, 31(4)：961-968

入選年份：2015