近年来国际禁毒形势日趋严峻,2021年UNODC年终报告显示十年来甲基苯丙胺、大麻、可卡因等传统毒品贩运量持续上升,新精神活性物质(NPS)层出不穷,毒品及其前体、代谢物已成为一组新污染物,随着制造、贩运中的倾倒和吸毒者滥用广泛存在于水体、大气、污泥和土壤等环境介质中,危害人类和动物安全.环境中的毒品检测数据可以客观、实时、准确和有效地反应当地毒品使用情况,掌握空间分布和时间变化规律,监测毒情发展态势并合理评估毒品滥用趋势,通过综合全面的数据分析协助打击相关违法犯罪活动.目前污水监测已经成为全球各国毒情监测的重要手段,通过污水检验可以合理评估某地毒品消耗量,同时通过污水管网溯源技术可以有效缩小制毒窝点地域排查范围,做到精准打击.而大气和污泥以及土壤中的毒品检测在国外部分国家和城市已有开展,但并未作为一项长期监测手段.通过多种方式对环境中的毒品进行长期监控,不仅有利于更新地区的毒情状况,而且能够更好地了解当地毒品使用变化趋势并发现新的滥用毒品.对于未来更精准监控和打击毒品犯罪提供数据支撑.本文综述了国内外包含污水、大气、污泥在内的不同环境基质中,毒品等相关化合物检测的方法和研究进展,包括目前研究中相关化合物在不同环境中的来源和存在形式、不同基质样品的制备以及在环境中的浓度分析,结合目前各类检测方法中存在的问题与不足,最后对环境中毒品检测技术和毒情综合监测体系进行展望.

城市污泥的合理处置是目前资源与环境科学研究领域中的重要课题之一.城市污泥因富含大量的有机质和有效营养成分,对农业土壤肥力、土壤物理结构和农业生产均有一定的积极促进作用,使得污泥农用成为可能.但城市污泥中含有的重金属、有机污染物等有害物质尤其是重金属,成为污泥农用处置的瓶颈.为提高我国城市污泥的农业资源化利用效率和减少污染物造成的负面效应,本文就国内外施用城市污泥对植物-土壤互作系统的影响及过程进行了综述,为进一步提高污泥利用效率提供理论依据和科学指导.

将城市污泥应用于生态恢复因能避开粮食作物食物链而具有良好前景,但其对地表水环境影响仍不十分清楚.本文将城市污泥与建筑垃圾按1∶1体积比混合为生长基质,覆盖在模拟的煤矸石边坡上,播种8种乡土木本植物,对生长季植物生长情况以及坡面地表水和下渗水的电导率、pH、氮磷钾、重金属、多环芳烃等含量进行分析.结果表明:坡面植物生长良好,平均覆盖度达60％;地表水和下渗水的pH值近中性,变化不大,而电导率、氮磷钾、重金属和多环芳烃含量均较高,其中,氮、磷含量在整个生长季超过国家地表水环境质量Ⅴ类水质标准;7月重金属含量最高,其中,As含量只达地表水环境质量Ⅳ～Ⅴ类标准,其余重金属含量多达Ⅱ～Ⅳ标准;随着夏季雨水淋洗增加以及植物-土壤系统对化学物质的吸收、降解和固着作用,地表水和下渗水的电导率、氮磷钾、重金属和多环芳烃含量均显著下降,生长季后期重金属含量达到地表水环境质量Ⅱ～Ⅲ类标准,多环芳烃含量减少约一半.将城市污泥直接应用在煤矸石边坡生态恢复中有利于植物生长,植物-土壤系统使得生长基质中的有害物含量逐渐降低,对地表水环境的负影响主要表现为氮、磷的富营养化,但总体上其环境安全性可控.

北方地区铁矿围岩硬度大,采选后形成大面积立地条件恶劣的排岩场.该类废弃地主要由砂砾组成,粉砂含量占比99％左右,持水保肥能力差,养分贫瘠.通过添加城市生活污泥、粉煤灰及黏土配比的人工基质进行矿地土壤改良.结果表明:人工基质中总氮含量为4.37～6.60 g·kg-1,有效磷、有效钾含量也属于高肥力水平,且重金属Zn、Ni、Cr、Mn和Hg含量低;采用鱼鳞坑模式种植乔灌木刺槐与棉槐,生长2年后,植株茎干、根系生长迅速,周围有大量草本植物出现,植被盖度显著增加;矿渣中重金属主要富集在植物根部,且随着生长时间的增加,向地上转移的量越来越少;在铁矿排岩场植被恢复2～3年后,废弃地肥力及养分的补充是制约其恢复效果的关键.

城市污泥与建筑垃圾是城镇主要固体废弃物,为促进其安全低成本的土地利用,采用盆栽方式,配置城市生污泥体积占比为0％、20％、40％、60％、80％和100％等6种生污泥与建筑垃圾混合基质,播种臭椿种子,分析混合基质的理化性状与植物当年生长量变化.结果显示,随着污泥含量增加,基质中黏粒含量、电导率、有机质、养分和重金属砷、镉、钴、铜、镍、锌含量显著增加,而铬、铅变化不大.污泥含量40％及以下的基质中各重金属含量均达到国家《土壤环境质量标准》旱地Ⅰ-Ⅱ级标准,污泥占比60％和80％基质中各重金属含量均达到Ⅲ级标准.污泥含量为20％和40％的基质最适宜臭椿生长,植株干重比对照提高54.57％以上,高于40％则抑制臭椿生长,高比例污泥基质中臭椿萌发与生长差,基质黏粒含量高、透气透水性差是主要原因.臭椿根茎叶重金属含量及富集系数随着生长基质中重金属增加而增加,臭椿对镉的富集系数最大,在0.1-0.5之间,对锌、镍的富集系数次之,叶片对重金属的富集系数大多高于根茎.综合考虑植株生物量、重金属污染,未经前处理的生污泥与建筑垃圾直接混合成植物生长基质是完全可行的,生污泥占比为40％的混合基质适宜种植臭椿,臭椿对基质中的重金属具有较强的富集能力.

随着城镇人口增加和城市化的快速发展,每天产生大量的污泥和园林废弃物,而厌氧消化的污泥与园林废弃物的混合堆肥产品应用于林地土壤改良,是城市废弃物循环利用的一种经济有效的方式.本研究在北京平原造林区开展试验,探讨混合堆肥对波斯菊的生长及对重金属元素吸收的影响.结果表明:施用堆肥对土壤全氮和有机质含量无显著影响;Cu、Zn、Cd三种重金属元素在土壤中主要以残渣态的形态存在;施用堆肥提高了土壤Cu、Zn含量,但Zn总量未超过土壤环境质量标准(GB 15618-2018)中的土壤污染风险筛选值300 mg·kg-1,Cu在施肥量较高时超过土壤污染风险筛选值100 mg·kg-1;土壤背景值中Cd含量已经高于土壤污染风险管制值4.0 mg·kg-1,施用堆肥对Cd含量的影响无明显规律;波斯菊株高、生物量和花数均随着堆肥施用量的增加而增加;波斯菊对重金属元素的富集性表现为Cu＞Cd＞Zn.本研究表明,北京平原造林区的人工林生态系统可以忍受一定浓度的污泥和园林废弃物混合堆肥,并利用其中的营养物质,提高土壤肥力,促进植物生长.

目的 了解山东省聊城市0～l岁婴幼儿食品、生物样品及环境中梭状芽孢杆菌的污染水平,并对采集到的标本进行鉴定,为食品卫生监督管理部门采取相应措施减少梭状芽孢杆菌的污染提供相关依据.方法 对采集的257份标本进行厌氧和微需氧培养,根据分离菌株的生长特性、革兰染色、普通显微镜下形态特征等表现特征,用16S rRNA基因克隆测序的方法对分离菌株进行鉴定.结果 257份标本中检出梭状芽孢杆菌97株,检出率为37.74％,主要包括双酶梭菌38株、第三梭菌14株、生孢梭菌12株、酪酸梭菌11株、污泥梭菌9株.97株梭状芽孢杆菌的标本分离自粪便50株、土壤28株、奶粉6株、配奶桌6株、乳头3株、配奶水2株、配奶人员手部2株.结论 聊城市0～l岁婴幼儿食品、生物样品及环境中梭状芽孢杆菌的携带率高,其中双酶梭菌的检出率最高,其次为第三梭菌、生孢梭菌和酪酸梭菌.

活性污泥是全球最常用的废水生物处理人工生态系统,微生物是驱动其污染净化能力的关键.活性污泥微生物群落所有物种与基因(简称“微生物组”)的研究先后经历了“显微镜观察和纯菌培养分离”(1915)、“PCR扩增-测序”(1994)和“高通量测序-宏组学分析”(2006)三个重要阶段的发展变迁.相应地,我们对活性污泥微生物组的认知经历了从最早对微型动物(如钟虫和轮虫)及其他微生物的形貌观察和纯种培养鉴定到今天对整个微生物组的全局多样性认识的飞跃.近13年来,基于高通量测序的宏组学方法被广泛应用于揭示活性污泥微生物群落组成结构和功能,我们现在充分意识到活性污泥微生物组蕴藏着大量不可培养新物种和基因多样性,驱动着各类污染物的降解与转化.目前,特异性分子标记基因的扩增子测序技术已经被广泛应用于揭示城市和工业废水处理活性污泥微生物组和典型功能种群(如硝化细菌和聚磷菌)的时空多样性和群落构建机制,进而为未来实现活性污泥微生物组功能的精准调控奠定理论基础.宏基因组学研究在群落、种群和个体基因组水平全面解析了活性污泥微生物组驱动的碳、氮、磷元素循环过程,以及有机微污染物的生物降解和转化机理.将来活性污泥微生物组学研究需要在“标准化的组学分析方法和绝对定量”“高通量培养组学”“高通量功能基因组学”和“多组学方法的结合及多种方法并用”4个方面取得实现精准生态基因组学所需的技术突破,以最大限度发掘活性污泥微生物组在污水处理与资源回收领域的生态学与工程学价值.

添加导电碳颗粒能够促进厌氧消化过程稳定性、底物降解率以及产沼气品质的同步提高.本文总结了以活性炭和生物炭为代表的导电碳颗粒对城市污泥厌氧消化的影响,探讨了导电碳颗粒促进城市污泥厌氧消化的机理,阐述了导电碳颗粒介导的微生物直接种间电子传递(Direct interspecies electron transfer,DIET)在强化污泥厌氧消化中的作用机制,分析了复杂厌氧消化体系中微生物DIET互营关系的研究现状,同时对导电碳颗粒的物理化学特性及其对污泥厌氧消化产甲烷的影响进行了分析,最后对未来导电碳颗粒促进城市污泥厌氧消化的研究进行了展望.

活性污泥法诞生一百多年来,在污水处理特别是城市污水处理中发挥了不可替代的作用. 活性污泥微生物是去除污染物包括新型有机和无机污染物的关键角色,活性污泥微生物组为微生物分离培养、功能鉴定和生态互作等方面的研究带来新的活力.