摘要：近年来,复合环境问题多发,应用传统研究方法难以灵活快速响应新型环境挑战。人工智能(AI)技术的快速发展为可持续环境基础研究提供了新思路。本文首先提出了复杂变化的环境物质系统的关键信息近似方法和系统方程,基于此提出了稳态及动态环境物质系统的机器学习框架。文章深入探讨了人工智能在分子性能预测、材料设计、蛋白质合成等基础学科领域的应用,并阐述了这些技术在新污染物预测、环境功能材料设计、活性污泥菌群优化等环境研究领域的迁移应用。基于此,详细介绍了人工智能在水处理工艺优化和机理研究中的应用,展示其解决环境问题的应用潜力,并提出了环境系统多组分信息融合策略。然而,要实现人工智能技术在环境领域的广泛应用,仍需克服系统关键描述信息构建难、数据匮乏和多组分信息融合技术的优化等挑战。

摘要：氟调酸(fluorotelomer carboxylic acids,FTCAs)是全氟烷基羧酸(perfluoroalkyl carboxylates,PFCAs)的前体物,同时也是替代加工助剂.本研究应用固相萃取-液相色谱-三重四极杆质谱仪联用的检测分析方法,探究了中国5个城市9座城市污水处理厂进水、二沉池出水、三级处理出水和污泥中6种FTCAs和12种PFCAs的分布及排放特征.FTCAs在城市污水处理厂进水中的浓度为0.52—2.00×10^(3) ng·L^(-1),受纳工业废水的城市污水处理厂进水中FTCAs的浓度高于其他主要受纳生活污水的城市污水处理厂,表明工业废水的排放会影响城市污水处理厂中FTCAs的浓度水平.生物处理工艺对FTCAs和PFCAs的去除率分别为43%—93%和-40%—69%.∑FTCAs在三级处理出水及污泥中的总排放量为13.6 g·d^(-1),6:2 FTCA和8:2 FTCA为主要的组成物质.三级处理出水中FTCAs及PFCAs的风险商分析表明三级处理出水中6:2 FTCA、PFHxA、PFOA、PFNA和PFDA可能对鱼类存在潜在风险.本研究为我国城市污水处理厂中新污染物的管控提供了数据基础.

摘要：汾河流域是山西省重要的水资源供给区,是促进山西省区域协调发展的重要区域,汾河流域高质量发展的关键在于汾河生态环境保护与社会经济协调发展。利用DPSIR-TOPSIS模型对汾河流域水资源承载力进行分析,结果表明,2012—2021年汾河流域的水资源承载力水平实现了阶段性增长,高质量经济发展水平和高水平水资源保护的协同推进促成了水资源承载力的整体平稳上升。基于层次分析法和空间分析法的生态敏感性分析结果表明,轻、中、高敏感区占汾河流域的79.51%,极敏感区占区域的14.45%,植被覆盖度是影响区域生态敏感性的重要考量。本研究对汾河流域水资源承载力和生态敏感性的时空变化进行了综合评估,为汾河流域高质量发展路径设计提供科学依据。

摘要：雨水管网是缓解城市内涝、改善水环境质量的重要市政基础设施,受管材老化腐蚀和施工过程不当等影响,我国城市雨水管网建成后普遍存在地下水入渗和污水混接问题,制约着雨水管网功能高效发挥。排水管网入流入渗诊断技术可为雨水管网混接入渗问题的识别和定位提供支持。综述了排水管网入流入渗诊断技术(物探检测技术、流量分析技术、特征因子分析技术、水动力反演模型技术)的基本原理、研究进展、应用特征等,对比分析了不同技术应用于雨水管网混接入渗诊断的适用性、实施要点、诊断水平和发展阶段等,并提出未来雨水管网混接入渗诊断技术的发展方向。结果表明:1)特征因子分析技术可在不干扰雨水管网正常运行条件下识别和量化混接入渗问题、提供治理优先级,因此经济和环境效益显著;2)光纤分布式测温(FDTS)技术和水动力模型反演技术在无干扰定位雨水管网混接入渗方面优势显著,前者易于实施且定位精准度高,后者具有成本低且可评级混接入渗等级特点,可根据场景特征因地制宜选用;3)未来雨水管网混接入渗诊断技术将朝着低成本、无干扰、可量化、可定位的方向发展。通过评估不同技术在当前和未来的综合应用效果,明确了单一诊断技术难以具备未来预期特征,而特征因子分析技术耦合FDTS技术或水动力模型反演技术的分级诊断体系具有实现未来技术发展目标的优势潜力。研究可为雨水管网混接入渗诊断技术的科学应用和优化创新提供参考。

摘要：硫自养反硝化(SAD)是一种绿色低碳的污水脱氮技术,具有成本低、污泥产量少、无须外加有机碳源等优点,已成为污水脱氮技术研究的热点之一。阐述SAD填料组成与复合硫源填料的合成方法,归纳SAD固定床反应器和流化床反应器的结构及其适用条件,回顾SAD与电化学、异养反硝化、厌氧氨氧化耦合工艺等方面的研究进展,并总结SAD耦合技术的优缺点以及耦合工艺的脱氮特征。微生物的代谢功能是实现高效SAD的关键因素,列举不同代谢特性的SAD功能微生物种类,阐述代表性微生物Thiobacillus和Sulfurimonas在SAD过程中的反硝化特性及其生长条件。目前,SAD技术在填料、反应器和耦合工艺等方面取得显著进步,但仍面临诸多挑战,在SAD技术温度适应性、高处理负荷反应器设计以及工艺流程优化等方面进一步创新。

摘要：为解决低样本量下的能力验证z比分数评价结果可能偏离参加者真实能力水平的问题,建立了“z值评价-风险评估-技术核验”统计评价模型,以“一带一路”共建国家“水中铁和氟化物的检测”国际能力验证项目为例进行了验证。结果显示:样本量为14家(低样本量)、指定值与样本真值相对误差的绝对值大于4%时,铁检测项目获得“满意”评价结果的14家参加者中,5家存在数据“不准确”中/高风险;氟化物检测项目获得“满意”评价结果的11家参加者中,7家存在数据“不准确”中/高风险。技术核验反映出的突出问题是参加者未按照检测方法的要求实施质量控制措施,标准曲线绘制、试剂配制、关键仪器参数设置记录缺失,原始记录可追溯性较差。由此证实了数据风险点的存在,同时也印证了该统计评价模型的可靠性和必要性。

摘要：流动电极电容去离子(flow electrode capacitive deionization,FCDI)主要依靠流动电极的电吸附来实现离子去除。而其中流动电极的孔径分布是影响FCDI的脱盐性能的重要因素。为此,选择4种具有高导电性的炭黑(carbon black,CB)作为流动电极,考察了流动电极的孔径分布对FCDI脱盐性能的影响。结果表明,在隔离闭合循环(isolated closed-cycle,ICC)模式下,脱盐性能与流动电极的比表面积呈正相关(r=0.918),并主要受介孔面积的影响。在单循环(single cycle,SC)模式下,FCDI的脱盐性能与介孔面积呈正相关(r=0.583),与微孔面积呈负相关(r=-0.725)。当使用介孔面积最大的炭黑作为流动电极时,离子在流动电极表面的解吸速率升高了53%,FCDI的脱盐率提高了702%。吸附-解吸实验结果表明,由于微孔存在尺寸小、吸附-解吸路径长等缺点,使被流动电极吸附的离子难以被快速解吸,从而抑制了在SC模式下流动电极的再生。介孔可强化FCDI在2种操作模式下的脱盐性能;而微孔却抑制了SC模式下的离子解吸,从而降低了FCDI的脱盐性能。以上研究结果可为流动电极的设计和选择提供参考。

摘要：为探究纳米塑料对漂浮植物的生态毒理效应,研究了粒径为100 nm的聚苯乙烯纳米塑料(Polystyrene nanoplastics,PS-NPs)对凤眼莲(Eichhornia crassipes)的形态特征、化学计量特征、光合和抗氧化系统的影响.结果表明,经过28 d不同浓度PS-NPs暴露后,凤眼莲叶生物量下降了42.28%~49.59%.而凤眼莲不同功能器官的元素比例呈现差异性变化,如随着PS-NPs浓度的增加,植株根部碳和氮含量呈现下降趋势,茎部硫含量降低24.65%~31.56%.聚苯乙烯纳米塑料对凤眼莲叶片PS Ⅱ最大光化学量子产量未产生显著影响,而10 mg∙L^(-1) PS-NPs暴露使叶片非光化学淬灭系数增加了10.64%.凤眼莲叶片中过氧化氢含量随PS-NPs暴露浓度的增加而显著升高,植株根系中抗坏血酸过氧化物酶的浓度在10 mg∙L^(-1) PS-NPs暴露组中显著增加,说明PS-NPs激活了凤眼莲不同功能器官的抗氧化防御系统.因此,100 nm的聚苯乙烯塑料颗粒会对凤眼莲不同器官的功能产生干扰作用,进而影响植株体的生长发育.

摘要：环境中微量新污染物的存在及风险已受到广泛关注。城镇污水处理厂作为微量新污染物的重要“汇”,是阻断微量新污染物向环境中排放的关键屏障。依托“十二五”和“十三五”国家水体污染控制与治理科技重大专项,在全国不同地域的城镇污水处理厂开展了较系统、全面的试验研究与统计分析,明确了我国城镇污水处理厂中典型微量新污染物的赋存特征,并在解析其在全工艺流程中的迁移转化规律的基础上,尝试提出了城镇污水处理厂微量新污染物的去除途径。研究成果为城镇污水处理厂微量新污染物控制提供了重要的科学基础,为城镇污水净化处理目标从常规指标升级到微量新污染物提供了可能性和全过程控制技术路径。

摘要：针对饮用水硝酸盐污染和固定床硫自养反硝化脱氮负荷低等问题,开展流化床型硫自养反硝化脱氮研究,探究聚乙烯醇-海藻酸钠-活性炭悬浮填料对硫自养反硝化的影响,并对比了不同硫源(升华硫、硫代硫酸钠和生物硫)对反硝化效果的影响.结果表明,悬浮填料可显著提升反硝化脱氮效果,升华硫与硫代硫酸钠效果优于生物硫.在最佳条件下,TN去除率可稳定保持在98.49%,TN脱氮负荷达2.84 g·L^(-1)·d^(-1).机理分析表明,悬浮填料中海藻酸钠可作为异养反硝化的有机碳源,实现自养与异养反硝化相结合,减少了副产物NO_(2)^(-)和SO_(4)^(2-)的生成,并提供碱度,保持体系pH的稳定.加入悬浮填料后,反硝化微生物生长得到促进,优势菌属为Thauera(兼性自养反硝化菌)和Brachymonas(异养反硝化菌).