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我校固体废物污染控制与资源化创新团队取得阶段性研究进展
来源: 发布时间:2022-11-11  发布人:任孔冰

近日,我校固体废物污染控制与资源化创新团队在城市生活垃圾填埋场微生物结构演替及渗滤液理化性质的响应、渗滤液浓缩液抗生素与抗性基因去除、温室气体减排与抗生素环境行为等方面取得阶段性研究进展,相关成果分别发表在环境科学领域Top期刊Bioresource Technology、Journal of Cleaner Production和Scienceof the Total Environment上。

生活垃圾填埋过程中添加飞灰(BA)可以在一定程度上提升填埋场生物稳定性及渗滤液理化性质。然而,不同的BA添加比例会导致填埋场中微生物结构和丰度均显著变化,进而使得与微生物作用紧密相关的渗滤液产生、性质及其相关机制发生改变。针对这一问题,研究团队构建生活垃圾填埋场生物反应器,并通过将生活垃圾与不同比例BA混合(0%、5%、10%和20%)探究填埋反应过程中微生物群落结构演替规律以及渗滤液的理化性质的相应变化情况。研究结果显示:随着BA添加量的增加,微生物多样性增加、群落结构变化,但是其代谢途径受到抑制;与之相对应,渗滤液pH值迅速达到中性,ORP、COD、VFA、NH4+-N、Ca2+和SO42-降低,腐殖化速度提升。相关研究成果环境科学领域Top期刊Bioresource Technology接收发表(DOI:10.1016/j.biortech.2022.127720)。

生活垃圾填埋场渗滤液浓缩液富含难降解污染物、抗生素、抗性基因(ARGs)等多种污染物,处理不当会产生潜在的生态环境风险。因此,同时且高效地去除浓缩液中多种污染物十分有必要。基于活性炭催化臭氧技术(GAC/O3)在有机污染物降解方面的优势,研究团队采用GAC/O3技术降解浓缩液中难降解污染物、抗生素和ARGs等多种污染物。研究结果表明,当GAC为4g/L、O3浓度为80 mg/min、初始pH值7.65时,COD和UV254去除率分别为55.7%和77.3%,同时可同步降解84%~100%的抗生素以及84%~100%ARGs。可见,GAC/O3技术可同时去除浓缩液中难降解有机物、抗生素及抗性基因等多种污染物。相关研究成果已被环境科学领域Top期刊Journal of Cleaner Production接收发表(DOI:10.1016/j.jclepro.2022.135016)。

立足我国双碳战略和“无废城市”建设,研究团队以青岛市为例,采用生命周期评价法(LCA)和物质流生命周期清单研究了城市生活垃圾在不同处置模式下(包含生活垃圾分类)的碳排放情况。研究结果显示:传统的生活垃圾混合收集+填埋的处置模式,碳排放量最高(568.98 kgCO2-eq/t);生活垃圾分类收集+厨余垃圾厌氧发酵+其他垃圾焚烧模式下,碳排放量分别减少至4.27 kgCO2−eq/t;垃圾完全分类(厨余垃圾厌氧发酵、可回收物再利用和其他垃圾焚烧)模式下,碳排放量为−269.34 kgCO2−eq/t,可实现碳中和。因此,提升生活垃圾中可回收物的资源化再利用率是实现GHG减排行之有效的方法。相关研究成果已被环境科学领域Top期刊Journal of Cleaner Production接收发表(DOI: 10.1016/j.jclepro.2022.134275)。

水环境中悬浮固体颗粒物(SPM)是负载抗生素的主要介质,显著影响其污染水平和暴露风险。针对抗生素在水-SPM间如何分配这一问题,研究团队以黄河下游和小清河干支流为对象,探究了四大类45种抗生素污染赋存及其与SPM结合特征。研究结果显示:人口密集和工业发达区域抗生素污染严重,其中喹诺酮类抗生素(FQs)浓度水平最高(~24.8μg/L),磺胺类抗生素(SAs)次之(~15.4μg/L),大环内酯类抗生素(MLs)检出频率均在90%以上,共存情况下可能会对生态环境造成较高的风险;SPM可强烈吸附FQs、SAs和MLs(分配系数Kd=4.2~6.6×104L/kg)从而影响抗生素在水环境中的时空分布,吸附结合能力与SPM理化性质和组成紧密相关。相关研究成果已被环境科学领域Top期刊Science of the Total Environment接收发表(DOI:10.1016/j.scitotenv.2022.158579)。

这一系列原创性成果充分展示了我校在环境科学与工程学科,尤其在固体废物污染控制与资源化领域的科研水平。

该系列研究均得到了山东省高等学校“青创人才引育计划”(2021)和国家自然科学基金(51908304、41907111、52000112)等课题的资助。环境学院王华伟、王亚楠、卞荣星和王坤为该系列研究的第一作者或通讯作者。(撰稿:王坤;审核:隋学智、孙英杰)



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