环境科学技术及资源科学技术

郝晓地，衣兰凯，王崇臣，等

环境科学技术及资源科学技术

磷回收技术的研发现状及发展趋势

郝晓地，衣兰凯，王崇臣，等

目的：磷是地球上一种不可自然再生的有限资源，主要用于磷肥生产，支撑农作物生长。以人类目前消耗速度计算，全球经济磷矿将会在100年内消耗殆尽。磷经人类使用后随水从陆地向海洋直线运动。遏制磷的匮乏速度唯有从动污水或动物粪尿（第二磷矿）中回收磷方能凑效。因此，有必要发展磷回收技术。（1）综述磷回收技术发展动态；（2）详述各种磷回收技术的特点：（3）实例说明回收产物形式及其在农业、养殖业上的应用；（4）对未来磷回收技术发展趋势予以展望。基础：磷回收的主要产物形式为磷酸铁（FePO4）、磷酸铝（AlPO4）、鸟粪石（MgNH4PO4×6H2O：MAP）和羟磷灰石（Ca10(PO4)6(OH)2：HAP）等磷酸盐沉淀物。鸟粪石因折标（P2O5）P含量达51.8%、高于最高品位磷矿石（46%）而倍受青睐。从合成鸟粪石分子式来看，似乎提高反应的pH便能形成。然而，纯鸟粪石其实在中性、偏酸性条件下方可生成，而这样的pH条件所需发应时间甚长，需要进行催化，工程应用难以实现。磷回收技术研发进展：磷回收工艺多种多样，包括化学沉淀、强化生物除磷（EBPR）工艺与化学沉淀结合工艺、结晶法、水化硅酸钙（CSH）、层状复合金属氢氧化物（LDH）、明矾污泥）、吸附/解吸等传统方法，还包括源分离技术、MBR工艺、革新生物技术（引发泡沫上浮的丝状聚磷微生物、生物铁工艺（BioIronTech Process）、生物浸取（Bioleaching）与生物富集作用（Bioaccumulation）、动物粪尿回收磷技术、生物质磷回收技术、污泥及肉骨焚烧灰磷回收技术以及纳米技术等新型技术。应用：当前磷酸盐产物、尿液、从剩余污泥和动物肉骨焚烧灰提取的磷、生物质残渣等回收产品已经尝试用作各种经济作物的肥料，也在贫营养水产养殖业上试用。展望：磷回收是缓解磷资源匮乏现状行之有效的方法，同时也是控制水体富营养化的重要手段，这与我国目前和今后奉行的可持续发展战略不谋而合。磷回收产物中鸟粪石并不是唯一选择，也没有必要趋之若鹜，因为获得纯鸟粪石的反应条件（pH）以及反应速度限制了它的工程应用，且磷酸盐工业并不在乎磷酸盐的产物形式。随着科技飞速发展，新型技术日新月异，如，超临界水氧化技术、超声波技术等有可能应用于磷回收。可以预料，在不久的将来，新技术将对磷回收工艺产生革命性变革。因此，在经济和技术两方面因素推动作用下，磷回收将不再纸上谈兵，而会成为切切实实为人类造福的可持续举措。

来源出版物：环境科学学报, 2010, 30(5)：897-907

入选年份：2015

雾霾重污染期间北京居民对高浓度PM2.5持续暴露的健康风险及其损害价值评估

谢元博，陈娟，李巍

摘要：目的：高浓度的PM2.5暴露已经成为我国许多城市空气重污染期间影响居民健康的典型风险特征。本研究选择2013年1月10—15日北京市发生的严重雾霾污染事件，分析和评价北京居民对连续6日高浓度PM2.5暴露的急性健康风险和潜在经济损失，以此为北京市改进和完善针对空气重污染事件的健康预警和应急措施提供依据。方法：采用2013年1月10—15日，北京市23个大气环境监测站点的细颗粒物空气质量数据，以2011年北京市各区县常住人口为暴露人群进行分析，选择哮喘患病、急性支气管炎患病、呼吸系统疾病、心血管系统疾病、内科及儿科门诊等作为急性健康效应终点，应用空气污染流行病学研究中应用较广的泊松回归模型，评价连续多日高浓度PM2.5暴露下的居民健康急性风险。在此基础上，依据北京地区人均GDP增长率和2012年人均可支配收入换算2012年各健康终点经济成本，并采用环境价值评估方法估算人群健康损害的经济损失。结果：高浓度的PM2.5暴露约造成早逝201例，呼吸系统疾病住院1056例，心血管疾病住院545例，儿科门诊7094例，内科门诊16881例，急性支气管炎10132例，哮喘7643例。相关健康经济损失高达4.89亿元，约占北京市2012年GDP的0.275‰。其中早逝与急性支气管炎、哮喘三者占总损失的90%以上。重污染期间，PM2.5日均浓度在《环境空气质量标准》（GB 3095-2012）二级标准限值75 μg·m-3基础上每升高10 μg·m-3，将会造成北京市常住居民早逝增加8例，呼吸系统住院增加41例，心血管住院增加21例，儿科门诊增加277例，内科门诊增加659例，急性支气管患病增加396例，哮喘患病增加299例，共增加健康受损人群1701例。相应增加健康经济损失约1915.0万元。地区分布中主城区空气污染程度要明显高于郊区，北京市中心的六个城区的急性死亡和患病人数占到健康受损害总人数的60.2%。其中，受损害人数最多的三个区依次分别是朝阳、海淀和丰台。结论：北京市常住居民中受影响病例约为43553例，即北京目前2000多万常住人口中，每1000人中就有2～3人的健康遭受急性损害。其中，突发死亡201例，因突发呼吸系统和心血管疾病住院分别为1056例和545例，儿科和内科门诊分别为7094例和16881例，急性支气管炎和哮喘发病分别为10132例和7643例。其中，早逝与急性支气管炎、哮喘是健康损失的主要来源。高浓度PM2.5重污染期间可能导致内科门诊量和急性支气管炎的患病人数激增，哮喘发病人数和儿科门诊量也会有大幅增加，应针对不同人群不同健康终点的健康风险进行健康预警并开展及早医学干预，加大社区医疗单位的应急能力建设和事前准备，以降低类似空气重污染事件给居民健康带来的风险和损失。

来源出版物：环境科学, 2014, 35(1)：1-8

入选年份：2014

洪泽湖表层底质营养盐的形态分布特征与评价

余辉，张文斌，卢少勇，等

摘要：目的：洪泽湖作为中国第四大淡水湖泊，承担着饮用水供应，防洪，灌溉，航运以及旅游等功能。以监测为目的：的调查分析在洪泽湖流域开展较多，但系统全面的营养盐在湖体分布情况的研究相对欠缺。为了更好的掌握营养盐分布情况，2008年6月进行全湖采样及分析。以期为洪泽湖的综合治理提供理论依据。方法：2008年6月，在洪泽湖进行了全湖调查采样，底质样品使用冷冻干燥机干燥，待干燥后去掉杂物及石块，经玛瑙研钵研磨处理后过100目尼龙筛，贮存于塑料自封袋中密封待用%分析项目有：总氮、氨氮、硝氮、有机氮、总磷、铁铝-磷、钙-磷、无机磷、有机质。结果：分析结果中OM，TN，Org-N，Ca-P and Fe/Al-P浓度分别为：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相对较小范围变动，表明有机污染物重要来源于浮游植物和浮游动物。OM-TN和OM-Org-N之间相关性较好（r＝0.9454，P＜0.01；r＝0.7799，P＜0.01），但TP与OM的相关性不明显，这可能是由于不同的污染源及沉积过程导致。结论：洪泽湖底质中的有机质和总氮有很好的相关性，且有机氮约占总氮的90%，说明碳、氮有同源性；底质中的无机磷约占总磷的70%，而其中钙-磷占无机磷的比重较大；洪泽湖底质有机质与总氮，有机氮，总磷的空间分布特性极为相似，属洪水冲刷型堆积模式；通过C/N域值得知沉积物中有机物主要来源为生物沉降。通过用有机指数评价法和有机氮评价法对洪泽湖表层底质的分析表明，洪泽湖底质除局部区域如龙集乡北表现为一定程度的有机氮污染外，整体处于清洁至尚清洁范畴。

来源出版物：环境科学, 2010, 31(4)：961-968

入选年份：2015