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主办单位:煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

有机固废资源化过程中新污染物的赋存与消减

2024-12-02

创新点  


有机固废生物转化是实现废弃物资源化利用和新污染物消减的重要方法。本文梳理了持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料等典型污染物在有机固废资源化过程中的研究现状,分析了不同有机固废新污染物的赋存特征,探讨了好氧堆肥和厌氧消化对新污染物的去除效果和强化去除策略,以期为高效去除有机固废中新污染物研究提供参考。


通讯作者简介  


谢冰   教授

谢冰,华东师范大学教授,主要研究有机废弃物、废水的污染控制和资源化、环境中新污染物迁移转化及控制研究等。现为上海有机固废生物转化工程技术研究中心主任。主持国家重点研发计划项目和国家自然科学基金等60余项,共计发表国内外学术论文220余篇,入选全球前2%顶尖科学家。出版专著4部;获国家发明专利20余项,多项转让。获上海市科技进步一等奖及自然科学二等奖等奖励。

有机固废资源化过程中新污染物的赋存与消减


作者

白玉丹1,2,3,张雨辰1,2,3,王峰1,2,3,谢冰1,2,3,*

单位

1. 华东师范大学 生态与环境科学学院 上海有机固废生物转化工程技术研究中心

2. 上海城市生态过程与生态恢复重点实验室

3. 上海污染控制与生态安全研究院


基金项目

1. 国家自然科学基金资助项目(22276059)

2. 国家重点研发计划“固废资源化”重点专项(2018YFC1901000)

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    摘要    

近年来,有机固废中逐渐检测出各种新污染物,由于其生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征,对生态环境和人体健康构成了严重威胁。有机固废生物转化(好氧堆肥和厌氧消化)是实现废弃物资源化利用和新污染物消减的重要方法。然而,目前关于新污染物在生物转化过程中的赋存特征和消减规律尚缺乏系统认识。在梳理文献的基础上,总结了持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料等典型污染物在有机固废资源化过程中的研究现状,分析了不同有机固废新污染物的赋存特征,探讨了好氧堆肥和厌氧消化对新污染物的去除效果和强化去除策略。总体上,持久性有机污染物、内分泌干扰物和微塑料浓度在污泥中显著更高,而抗生素浓度在畜禽粪污中显著更高。有机固废生物转化能够有效控制和削减废弃物中的新污染物,其中好氧堆肥对污染物的去除能力普遍高于厌氧消化。最后,对有机固废资源化过程中新污染物研究方向进行了展望,以期为未来的研究提供参考。

 研究背景 

新污染物是指发现或关注时间较晚、具有环境健康风险但尚未被现有法律制度加以有效约束的污染物。目前,国际上广泛关注的新污染物主要包括持久性有机污染物(Persistent Organic Pollutants,POPs)、内分泌干扰物(Endocrine Disrupting Chemicals,EDCs)、抗生素(Antibiotics)和微塑料(Microplastics,MPs)。与传统污染物相比,新污染物的环境浓度总体较低,但由于其生物毒性、环境持久性、生物累积性等特征,对生态环境和人体健康造成严重威胁,日益受到各国政府和民众的广泛关注。2022年我国生态环境部将新污染物治理纳入“十四五”规划和2035年远景目标。

有毒有害化学物质的生产和使用是新污染物的主要来源,随着生产和消费水平的激增,新污染物在陆地、水体和大气等生态系统中普遍存在。近年来,有机固废(厨余垃圾、市政污泥、畜禽粪污等)中频繁检测出多种新污染物,已成为环境中新污染物污染的重要来源。工业化发展、城市化加速以及人口增长导致有机固废产生率急剧上升,全球有机固废年产量约为1050亿t,其中中国超过60亿t,位居世界首位。有机固废除富含有机物和氮、磷、钾等营养物质外,还含有大量污染介质,特别是新污染物,如不妥善处理,将会造成严重的资源浪费和环境污染。

有机固废资源化处理处置是实现“双碳”目标和建设无废城市的重要部分和前提。相对于焚烧和填埋,好氧堆肥和厌氧消化不仅可以实现废弃物的高效减量化、无害化(杀死有害病原微生物和寄生虫卵等)和资源化(制备土壤肥料/改良剂和产生甲烷等),而且还可以在一定程度上降解新污染物,带来巨大的经济和环境效益。目前大多数研究主要关注有机固废好氧堆肥或厌氧消化中特定新污染物的迁移转化,尚缺乏关于有机固废资源化过程中多种新污染物赋存特征和消减规律的系统认识。本文梳理了近5年来POPs、EDCs、抗生素和MPs等为主的典型新污染物在有机固废好氧堆肥和厌氧消化中的研究现状,分析了新污染物在不同有机固废中的赋存特征,探讨了好氧堆肥和厌氧消化中新污染物的去除效果,最后展望了未来的研究前景和方向,以期为改善有机固废管理,高效去除新污染物提供理论支撑。

 部分图片 

图1 好氧堆肥和厌氧消化中(a)不同年份、(b)不同类别、(c)不同有机固废和(d)不同国家及地区新污染物文献统计分析

图2 有机固废中EDCs浓度[9, 14, 27, 39-47]


引文格式


白玉丹, 张雨辰, 王峰, 谢冰. 有机固废资源化过程中新污染物的赋存与消减[J/OL]. 能源环境保护: 1-14[2024-11-29]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20241102.

BAI Yudan, ZHANG Yuchen, WANG Feng, XIE Bing. Occurrence and reduction of emerging pollutants in process oforganic solid waste recycling[J/OL]. Energy Environmental Protection: 1-14[2024-11-29]. https://doi.org/10.20078/j.eep.20241102.

  责任编辑:宫在芹
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