土壤环境污泥炭老化过程及其重金属释放的潜在生态风险评价

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21906148
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    26.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0606.固废污染与处置化学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

A new environmental issue concerning of municipal residual sludge disposal has been rising owing to a large growing number of municipal wastewater treatment plants operation with rapid urbanization in the past decade. Pyrolysis of sewage sludge seems to be a promising strategy in terms of carbon fixation, plant nutrients reuse, bio-energy recycling and heavy metals immobilization as well. It has been well documented that the heavy metals in sludge may be remained and concentrated in the sludge biochar after pyrolysis. Then there have been many studies focusing on the immobilization of heavy metals in the process of the pyrolysis. However, few reports are available concerning the stability of carbon during the mineralization of biochar after being loaded to the soil. Hence, little has been known related to the coupling variations of the stabilization of heavy metals in municipal sewage sludge biochar and the stability of the biochar when it is ageing in the soil. So the release pattern of heavy metals in the biochar and its relationship to biochar stability in soil and the related soil-water environmental influence factors cannot be clearly elucidated till now. Therefore, there is an urgent need to study on the relevance of the heavy metals release of municipal sewage sludge biochar ageing in soil and to soil-water effects. It is hoped that through the study, (1) the relationship between the biochar carbon mineralization rate and the heavy metals release behavior could be built, (2) the soil-water environmental regulation mechanisms on biochar stability and heavy metals stabilization might be uncovered, (3) the potential ecological effects on soil-water-plant environmental system would be evaluated as sewage sludge biochar loaded into soil. We hope that the outcomes of this project may break out the bottleneck in safe disposal/ use of municipal sewage sludge biochar caused by the heavy metals issue.
市政污水厂运行伴随产生的大量的剩余污泥,已经成为一个新的环境问题和挑战。污泥炭化能够实现碳的固定、植物营养成分的回收、生物质能的提取和重金属的钝化,是很有发展前景的一种污泥能源化资源化途径。炭化后污泥中的重金属绝大部分转移到了污泥炭中。目前关于热解对污泥炭中重金属的钝化研究报道较多,而对输入土壤的污泥炭的稳定性研究鲜见报道,致使污泥炭输入土壤老化过程中炭的稳定性与炭中重金属的稳定性关系研究相对不足,无法明确污泥炭土壤环境老化过程中重金属的释放规律、与炭稳定性关系及影响机制。所以,本项目拟开展“土壤环境污泥炭老化过程及其重金属释放的潜在生态风险评价”,以期建立土壤环境污泥炭老化与重金属释放之间的关系,揭示老化过程污泥炭稳定性与重金属稳定性的土水环境调控机制,评估污泥炭输入土壤对土水植物系统潜在环境风险。希望通过本项目研究为市政污泥炭的资源化安全利用提供理论指导。

结项摘要

随着我国经济社会的快速发展,城镇化进程不断加快,每年污水处理量不断上升,直接造成市政污泥产生量的逐年增加。大量的剩余污泥已经成为一个新的环境问题和挑战。由于污泥中含有氮磷钾等营养元素,可以作为一种良好的肥源,然而对环境有害的重金属在污水处理过程中亦大都转移到了污泥中。若污泥直接进入土壤环境,污泥中的重金属在土壤中累积将会对土-水-植物等生态系统造成潜在的风险。. 污泥热解炭化技术是很有发展前景的一种污泥能源化资源化处理路径。炭化后污泥中的重金属绝大部分转移到了污泥炭中。大量研究表明,热解能有效固定污泥中的重金属,但对输入土壤的污泥炭的稳定性研究鲜见报道,致使污泥炭输入土壤老化过程中炭的稳定性与炭中重金属的稳定性关系研究相对不足,无法明确污泥炭土壤环境老化过程中重金属的释放规律、与炭稳定性关系及影响机制。开展“土壤环境污泥炭老化过程及其重金属释放的潜在生态风险评价”研究,使污泥炭循环利用的潜在生态风险降到最低,是关系污泥炭资源化安全利用的核心问题,对推动污泥热解处理技术工程化应用,实现污泥减量化、稳定化、无害化和资源化处理具有重要意义。. 本项目通过对土壤环境污泥炭碳稳定性与重金属稳定性关系研究和污泥炭老化过程的土-水-植物系统潜在生态风险评价,基本明确了污泥炭土壤环境老化降解的动态变化及环境影响及污泥炭土壤环境老化过程中重金属的形态转化过程及环境影响,初步建立了污泥炭土壤环境老化炭稳定性与重金属稳定性之间的关系,揭示了污泥炭老化土壤理化、生物学性状的动态响应变化,评估了市政污泥炭老化的环境风险,为市政污泥的资源化安全利用提供了理论指导。

项目成果

期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Co-pyrolysis of sewage sludge and rice husk/ bamboo sawdust for biochar with high aromaticity and low metal mobility
污水污泥与稻壳/竹木屑共热解制备高芳香度、低金属迁移率生物炭
  • DOI:
    10.1016/j.envres.2020.110034
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Environmental Research
  • 影响因子:
    8.3
  • 作者:
    Jin Zhang;Junwei Jin;Minyan Wang;Ravi Naidu;Yanju Liu;Yu Bon Man;Xinqiang Liang;Ming Hung Wong;Peter Christie;Yan Zhang;Chengfang Song;Shengdao Shan
  • 通讯作者:
    Shengdao Shan
竹屑对污泥水热处理衍生生物炭特性及重金属行为的影响
  • DOI:
    10.15985/j.cnki.1001-3865.2021.05.009
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    环境污染与防治
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    李彦铭;许思涵;王敏艳;张进;徐甦
  • 通讯作者:
    徐甦
热解时间对污泥炭特性及其重金属生态风险水平的影响
  • DOI:
    10.13205/j.hjgc.202003027
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许思涵;王敏艳;张进;刁韩杰;李彦铭;单胜道;曹玉成
  • 通讯作者:
    曹玉成
An improved method of MgFe-layered double hydroxide/ biochar composite synthesis
MgFe层状双氢氧化物/生物炭复合材料合成的改进方法
  • DOI:
    10.1016/j.jclepro.2023.136186
  • 发表时间:
    2023-02
  • 期刊:
    Journal of Cleaner Production
  • 影响因子:
    11.1
  • 作者:
    Haohao Bian;Cheng Shen;Wanpeng Liu;Yu Bon Man;Ming Hung Wong;Peter Christie;Shengdao Shan;Minyan Wang;Jin Zhang
  • 通讯作者:
    Jin Zhang
Comparison of ashing and pyrolysis treatment on cadmium/zinc hyperaccumulator plant: Effects on bioavailability and metal speciation in solid residues and risk assessment
镉/锌超富集植物灰化和热解处理的比较:对固体残留物中生物利用度和金属形态的影响及风险评估
  • DOI:
    10.1016/j.envpol.2020.116039
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    Environmental Pollution
  • 影响因子:
    8.9
  • 作者:
    Jin Zhang;Shuai Wu;Jialin Xu;Peng Liang;Minyan Wang;Ravi Naidu;Yanju Liu;Yu Bon Man;Ming Hung Wong;Shengchun Wu
  • 通讯作者:
    Shengchun Wu

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其他文献

竹屑与污泥共热解对污泥炭特性及其重金属生态风险的影响
  • DOI:
    10.13774/j.cnki.kjtb.2019.09.037
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    科技通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许思涵;王敏艳;刁韩杰;张建云;曹玉成;张进
  • 通讯作者:
    张进
高温热解对污泥炭特性及其重金属形态变化的影响
  • DOI:
    10.13205/j.hjgc.201903006
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    环境工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刁韩杰;张进;王敏艳;许思涵;张建云;曹玉成
  • 通讯作者:
    曹玉成
稻壳与污泥共热解对污泥炭特性及其重金属生态风险的影响
  • DOI:
    10.13671/j.hjkxxb.2018.0396
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    环境科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张进;刁韩杰;王敏艳;曹玉成;许思涵;张建云
  • 通讯作者:
    张建云
反应时间对污泥水热炭特性及重金属生态风险的影响
  • DOI:
    10.15985/j.cnki.1001-3865.2021.03.003
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    环境污染与防治
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许思涵;王敏艳;张进;李彦铭;刁韩杰;曹玉成;吴胜春;梁鹏;单胜道
  • 通讯作者:
    单胜道

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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