中国环境科学

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中国环境科学. 2023, 43(S1): 0-0.

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汾渭平原城市大气污染演变及典型污染过程——以宝鸡市为例

时迎强, 屈垚, 师菊莲, 刘随心, 王璐瑶, 王楠, 周岳, 张婷, 苏慧, 朱崇抒, 曹军骥

中国环境科学. 2023, 43(S1): 1-9.

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为探究汾渭平原城市近5a (2017~2021年)大气污染演变及典型污染过程特征,以宝鸡市为例,综合利用空气质量监测数据(6参数)、气象数据及污染期间颗粒物化学组分数据进行分析.结果显示,宝鸡市2017~2021年空气质量改善较为显著,CO-95per (CO日均值第95%分位数)和SO₂浓度分别下降了47%和36%,表明宝鸡市近年来控煤效果明显;PM_2.5浓度下降了24%,O₃-8h-90per浓度(O₃日最大8h平均值第90%分位数)年际差异不大,2021年O₃-8h-90per浓度与2017年持平,且为近5a最高值,随着PM_2.5污染的逐步改善,O₃污染开始凸显.PM_2.5与O_x浓度的相关性在夏半年明显强于冬半年,归因于夏半年较高的O₃浓度增强了大气氧化性,促进了二次颗粒物的生成.结合气象要素对冬半年和夏半年污染天分析发现,冬半年低温、高湿、低风速静稳天气最容易导致PM_2.5污染,夏半年O₃污染天一般出现在高温、低湿天气.对以PM_2.5(污染过程1)和PM₁₀(污染过程2)为首要污染物的2个典型污染过程进行对比分析发现,污染过程1中EC (元素碳)和SNA (SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺三者统称)浓度均明显升高,表明本地一次排放以及二次组分均有大幅增加;污染过程2受外来沙尘传输影响,Al、Si、Ca和Fe等地壳元素浓度迅速升高.从PM_2.5各组分贡献来看,两次污染过程中贡献最大的分别为SNA (52%)和粉尘(65%).

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放电等离子体增强多元金属催化剂降解对二甲苯的特性与机理

李俊潮, 唐秀娟, 李俊航, 蔡伟建, 李济吾

中国环境科学. 2023, 43(S1): 10-19.

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采用浸渍法分别制备了Mn-Co-La-Ce/Al₂O₃、Mn-Co-Ce/Al₂O₃和Mn-La-Ce/Al₂O₃多元金属催化剂,利用BET、XPS、O₂-TPD和FT-IR对反应前后的Mn-Co-La-Ce/Al₂O₃进行表征分析,研究了其在放电低温等离子体(NTP)协同催化体系中对对二甲苯的催化降解效果,以及催化降解条件(对二甲苯初始浓度、氧含量、气量等)对其降解效率影响,应用气相色谱-质谱分析了NTP协同催化剂降解对二甲苯反应后的有机副产物,探讨了NTP协同催化体系降解对二甲苯的机理.结果表明,等离子体将增加催化剂的表面晶格氧释放的强度.La掺杂能提高多元催化剂O_ads和O_lat的结合能,O_ads占比达54.67%,提高O_ads含量达1.24%.与单独NTP降解相比,NTP协同多元催化剂的降解效率提高达50%以上,CO₂选择性也提高约30%.NTP协同Mn-Co-La-Ce催化反应中,初始浓度、气量与氧含量对降解效率的影响呈负相关,电压对降解效率的影响呈正相关,同时可以有效地抑制O₃、NO_x等副产物的产生量.推测协同降解机理主要有3条途径.研究结果可为等离子体协同催化降解对二甲苯废气提供一定的理论支撑.

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基于机器学习的二氧化碳卫星反演方法

缪云飞, 邹铭敏, 盛书丽, 朱柯卫, 丁文乔, 林君洁, 屈政, 李大成

中国环境科学. 2023, 43(S1): 20-27.

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基于机器学习模型在分析数据并学习预测方面的优势,提出了一种基于机器学习的短波红外通道CO₂卫星遥感反演方法,以卫星观测辐亮度、气溶胶光学厚度、温度构建训练数据集,采用前馈神经网络与量化共轭梯度算法进行训练学习,构建了短波红外通道卫星CO₂反演模型,并利用GOSAT卫星观测光谱数据反演了CO₂浓度.反演结果与TCCON站点观测数据进行了比对,结果表明:卫星与地面观测的相关性优于0.86,平均误差小于2.5x10^-6,验证了反演方法的有效性.

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中国碳质气溶胶浓度时空分布的研究进展

祁少锋, 赵素平, 殷代英, 余晔, 何建军

中国环境科学. 2023, 43(S1): 28-37,384.

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通过对我国近年来碳质气溶胶相关研究成果进行整理,系统总结了我国碳质气溶胶时空分布及其气候效应.通过搜集已有离线观测数据,发现背景观测点PM_2.5中有机碳(OC)和元素碳(EC)浓度分别小于5和1μg/m³,城市PM_2.5中OC浓度范围为3.78~30μg/m³(平均值为11.98μg/m³),EC浓度在0.69~10μg/m³范围内变化(平均值为3.93μg/m³),其中高值区主要分布在胡焕庸线(黑河-腾冲线)及其以北区域,如东北区域、汾渭平原区域、京津冀区域、兰州盆地和四川盆地.同时,PM_2.5中OC/EC比值和二次有机碳在总有机碳中占比(SOC/OC)随海拔具有相似的变化趋势.碳质气溶胶的气候效应也强烈依赖于在边界层内所处高度,其在边界层上层可通过辐射效应抑制边界层发展,而在近地面的碳质气溶胶对边界层的发展具有促进作用.

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沥青铺面材料VOCs排放特征、环境及健康影响分析

王玮巍, 常帅帅, 孔维兵, 高颖, 宫官雨, 王超

中国环境科学. 2023, 43(S1): 38-45.

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为探究沥青铺面材料VOCs排放特征,并开展臭氧生成、二次有机气溶胶生成和健康风险影响评价,在实验室内模拟了沥青VOCs的排放.结果表明:沥青VOCs的组分组成以烷烃和OVOCs为主,正十一烷、正十二烷、乙醛、庚醛为沥青排放VOCs的高排放物质.OVOCs和芳香烃是沥青臭氧生成的主要贡献组分,烷烃和芳香烃是沥青二次有机气溶胶生成的主要贡献组分,沥青VOCs对人体健康存在明显风险,非致癌风险的贡献物质为间二乙苯、1,2,3-三甲基苯、反式-2-乙烯,致癌风险的贡献物质为苯、乙醛、三氯乙烯.

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青海东北部一次臭氧污染过程机制研究

窦筱艳, 高海鹏, 陈珂, 张志军, 徐珣, 李明戈, 陶金花, 陈良富

中国环境科学. 2023, 43(S1): 46-54.

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利用地面观测数据、卫星数据和再分析资料,对2021年7月25日~8月3日青海东北部的臭氧超标过程进行分析.结果表明:从7月26日开始各站点臭氧浓度逐渐升高,并在7月30日至8月2日期间出现持续性大范围区域性臭氧超标,区域平均浓度较月平均高出20.9%.一方面,该时段区域地面辐射较强,气温显著上升,各站点平均增温超过10℃,有利于臭氧光化学反应生成,且地面一直处于弱风状态,扩散条件较差,造成污染物累积;另一方面,7月26日~31日区域垂直方向下沉气流加强,相对湿度降低,臭氧浓度明显增加,峰值阶段有55.7%站点浓度超过了170μg m^-3.区域上空出现明显的对流层顶臭氧向近地面的垂直传输作用,是直接导致臭氧超标形成的重要原因.

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国Ⅵ增程式天然气重型客车实际道路排放特性

仇滔, 赵亚坤, 郭冬冬, 雷艳, 杨江龙, 陈则旬

中国环境科学. 2023, 43(S1): 55-61.

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采用便携式排放测试系统对一辆国Ⅵ增程式天然气重型客车开展实际道路的排放测试与分析,利用排放因子法与行程平均法分析整车排放,结果表明,实验车辆的CO、THC和NO_x的比排放值为673.19,169.7,53.23mg/(kW∙h),相当于国Ⅵ限值的11.2%、22.63%和7.72%,该增程式客车整车排放显著低于国Ⅵ排放限值,也优于传统天然气客车排放水平,这是由于行驶过程中发动机维持在恒定转速运行,规避了频繁启停和动态运行;增程式天然气客车启动阶段的各项气体污染物的比排放值相比其他阶段较高,这是由于启动阶段发动机冷却液较低加之需要提高转速快速加热后处理装置,导致冷起动阶段气体污染物瞬态排放较高;车辆行驶阶段中CO、NO_x的排放相对峰值在动态工况,而THC的排放集中在车辆稳态工况;动态工况下CO、NO_x和THC的瞬时排放速率与CO₂变化率有一定的正相关趋势.

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2018~2022年北京市施工裸地扬尘排放估算

邱昀, 李金香, 张立坤, 李令军, 鹿海峰, 姜磊

中国环境科学. 2023, 43(S1): 62-69.

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在原有利用遥感影像获取施工裸地活动水平的基础上,提出了利用遥感数据获取裸地管控率参数的遥感解译方法,建立了基于遥感数据的施工裸地扬尘排放估算方法,并应用于2018~2022年北京市施工裸地扬尘污染排放估算中,分析了施工扬尘排放变化原因以及影响因素的时空分布特征.结果显示,2018~2022年北京市施工裸地扬尘排放呈下降趋势,由37000t下降至27000t左右.其中2019~2020年施工裸地扬尘排放下降最多,下降了30%.每年春季为施工裸地扬尘排放高值时段,排放水平明显高于其他月份.施工裸地TSP排放季度均值呈现春季>冬季>夏季>秋季的特征.2018年施工裸地扬尘排放处于高位,主要是由于施工裸地面积较大,裸地管控政策刚起步,全市裸地管控率处于较低水平.2018年施工裸地主要以拆迁平整阶段裸地为主,主要分布在东南和部分西南部城乡结合部地区,源于“疏解整治促提升”专项行动以及棚户区改造和环境整治工作的开展.其次来自于建设类裸地,如通州城市副中心建设区域、延庆世博园建设区域和大兴机场建设区域.2018年7月至2022年6月北京市施工裸地扬尘排放整体呈下降趋势主要有3个重原因:一是停工期间的建设工程加强了对裸露土方的覆盖.二是对由于疏解整治形成的拆迁裸地开展了生态绿化.三是施工工地面积大幅减少.主要为大型工程逐步建设完工,加之受疫情影响,2020年以后施工工地整体体量增长幅度不大.2018年7月~2022年6月期间施用管控措施后减排效率成逐月增长趋势,减排率在12%~17%之间波动增长.施用管控措施对施工扬尘管控具有一定的效果,因此在空气质量重点管控时期,可利用遥感手段实现对扬尘源的精准管控,加强对施工裸地管控措施落实情况的排查.

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添加不同基质促进污泥共发酵产氢研究进展

宋浩铭, 任宏宇, 刘冰峰, 孔凡英, 宋雪婷, 宋青青, 王佳航, 任南琪

中国环境科学. 2023, 43(S1): 70-78.

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综述了目前研究中可作为污泥共发酵基质的物质,主要包括酒糟、粗甘油、醋渣、餐厨垃圾、黑麦草、落叶、秸秆、稻草、稻壳、米糠和藻类等,总结了不同基质与污泥的混合比与预处理方法,分析比较了不同基质对污泥共发酵产氢的促进作用,其中,酒糟和餐厨垃圾是较具有潜力的基质.本文还指出了目前研究中的不足,并对共发酵的研究方向进行了展望,以期为污泥共发酵产氢的理论研究与实际应用提供参考.

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废水厌氧处理中溶解性甲烷直接利用研究进展

先云川, 宿程远, 王梓, 刘圣涛, 陈政鹏, 林香凤, 张云楠

中国环境科学. 2023, 43(S1): 79-87.

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主流厌氧废水处理工艺在运行过程中往往会产生溶解性甲烷(CH₄),如后续处理不当,会释放CH₄加剧温室效应并造成能源浪费.充分利用废水厌氧生物处理过程中所产生的溶解性CH₄具有重要的现实意义.溶解性CH₄的直接利用不同于去除与回收,减少了分离CH₄这一过程,具有较好的净能源生产潜力,一般可通过CH₄的厌氧氧化过程与废水中其他污染物包括硫酸盐,硝酸盐或重金属的还原进行耦合;或是将其转化为有更高商业价值的蛋白质,生物聚合物或甲醇和有机酸等.对厌氧甲烷氧化,甲烷驱动微生物燃料电池及甲烷增值转化等3种方法进行了总结与讨论,阐述了其优势及局限性,总结了其发展潜能,对废水厌氧处理中溶解性CH₄利用的未来发展提供了思路.

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VUV/UV/NaClO去除水中抗生素并控制消毒副产物

王营营, 刘娅, 马德方, 史伟业, 高宝玉

中国环境科学. 2023, 43(S1): 88-94.

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考察了VUV/UV/NaClO工艺对磺胺甲噁唑(SMX)的去除效能及消毒副产物卤乙酸(HAAs)的生成情况,分析了光源、共存阴离子和溶解性有机质的影响.再生水中常见的阴离子(溴离子、硫酸根)、低浓度(£3mg/L,以TOC计)多糖和蛋白对SMX的降解无显著影响;但高浓度(30mg/L)蛋白使SMX的降解率由100%降为53.5%,腐殖酸浓度从0提高到30mg/L,30min后SMX均能完全降解,但是SMX降解速率下降了68%,体系的矿化去除率降低了43.9%.共存溴离子和腐植酸极大地促进了HAAs的生成,且随浓度的增加而增加.VUV/UV/NaClO与UV/NaClO相比,对SMX的降解效率无显著差别,但矿化去除率提升了44%,且使HAAs生成量降低了98%,总毒性降低了96.5%.由此可见,VUV/UV/NaClO工艺有望成为比UV/NaClO更为优越的消毒工艺应用到实际再生水处理中.

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有机碳对水源水生物膜预处理工艺的影响研究

沈星宇, 刘亚雷, 吕梅乐, 陈东之, 阳广凤

中国环境科学. 2023, 43(S1): 95-102.

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为探究水源水生物膜预处理工艺运行性能及菌群对不同有机碳源的响应特征,试验构建了2组实验室规模源水生物膜预处理系统,分别以乙醇(反应器R₁)和葡萄糖(反应器R₂)为有机碳源.试验结果表明,反应器R₁的NH₄⁺-N去除率(ARE)(88.4%±4.6%)较反应器R₂(84.9%±7.1%)更高且更稳定.葡萄糖和乙醇作为有机碳源能够增加COD_Mn的去除性能,但是两种碳源对于COD_Mn的去除效果几乎无明显差别,COD_Mn平均去除率分别为(26.3±15.4%)和(26.4±15.9%).乙醇为有机碳源增加了载体生物膜菌群多样性,而葡萄糖增加了底泥的菌群多样性,葡萄糖提高了载体生物膜中Proteobacteria的相对丰度(72.7%),是乙醇为有机碳源的载体生物膜的1.9倍,而乙醇为有机碳源强化了优势属Arcobacter(32.0%)和Tolumonas(15.4%)在生物膜中的富集,其RA值远远高于其它样品.

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响应面法优化亚硝酸型同步脱氮除硫工艺研究

王凯权, 梁娜, 朱晓鹏, 张凯瑜, 蔡靖

中国环境科学. 2023, 43(S1): 103-109.

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采用EGSB反应器运行亚硝酸盐型同步脱氮除硫工艺.基于响应面实验设计探讨了基质浓度、水力停留时间和循环比三因素两两交互对工艺基质去除性能和单质硫产量的影响,并根据模型结果优化工艺运行条件.结果表明,基质浓度对亚硝酸盐型同步脱氮除硫工艺的基质去除性能和单质硫产量具有显著影响.高基质浓度虽有助于单质硫产生,但不利于提高基质去除率;且提高水力停留时间和循环比有助于缓解高基质浓度带来的不利影响.经过响应面模型优化,该工艺最优运行条件为:进水硫化物640.00mg S/L,水力停留时间2h和循环比30,硫化物和亚硝酸盐去除率可达(99.90%±0.03%)和100.00%,单质硫产率可达(77.75%±0.84%).

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ZIF-8衍生N掺杂多孔碳的制备及光催化反应机理

于馨凝, 姜欣彤, 许德军, 张军, 倪章松, 王茂, 王辛龙

中国环境科学. 2023, 43(S1): 110-117.

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采用溶剂热合成法制备ZIF-8,在500~800^oC的惰性气氛下煅烧得到N掺杂多孔碳,研究了高温碳化对ZIF-8结构演化的影响规律以及对亚甲基蓝光催化降解反应的强化机理.结果表明,碳化后ZIF-8颗粒发生坍塌和团聚,形成石墨相结构的Zn-C复合物,碳层作为受体能够快速转移光生电子,抑制电子-空穴对复合;同时表面产生具有氧化性的H-N-C=O和C-O官能团,能够促进光催化反应中自由基的生成.C700/ZIF-8具有最高的暂态光电流密度和最小的电荷传质阻抗,光谱吸收范围拓展至200~900nm的紫外-可将光波段,且在光催化过程中产生大量的超氧自由基和羟基自由基,对亚甲基蓝的光催化降解效率达到97%.

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沼液全量回流对农业废弃物沼气发酵的影响

陈广银, 王恩慧, 郑嘉伟, 吴佩, 刘旭, 方彩霞

中国环境科学. 2023, 43(S1): 118-124.

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为从源头实现沼液减量化,采用半连续进料方式,研究沼液全量回流用于农业废弃物沼气发酵的可行性.结果表明:纯秸秆沼气发酵过程中发酵液pH值、EC持续增加,总氮(TN)持续降低(第132d时仅为110mg/L),总挥发性脂肪酸(TVFAs)在94d后逐渐积累,日产气量逐渐下降,第104d时仅为产气稳定期时的50%,补氮后产气快速恢复,较补氮前大幅提高了1.5倍;与纯秸秆发酵相比,以秸秆猪粪混合物发酵避免了发酵过程中氮不足的问题,系统稳定性明显增强,且日产气量长期保持稳定,在沼液回流105d后TN和TVFAs有积累趋势,但对产气尚未表现出抑制.综上所述,在多元物料沼气发酵系统中进行沼液全量回流总体可行,但需关注铵氮和TVFAs累积问题.

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污泥基营养激励素对番茄品质及土壤性质的影响

谭嘉怡, 郝家厚, 李羽志, 李左月, 蒋志坚, 宋联, 王硕, 李激

中国环境科学. 2023, 43(S1): 125-135.

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为探究污泥基营养激励素的施用对作物品质和土壤性质的影响,本研究设置4种施肥类型:不施肥组(CK)､施加化肥组(HF)､叶面喷施污泥基营养激励素组(F_CJS)､土壤表面施加污泥基营养激励素组(S_CJS),对比分析污泥基营养激励素对微型汤姆番茄口感风味与营养品质､土壤基本理化性质以及土壤微生物群落结构的影响.结果表明,与HF相比,F_CJS可以增加微型汤姆番茄果实中可溶性糖和可溶性蛋白含量,S_CJS可提高维生素C含量,降低可滴定酸和硝酸盐含量,从而提高糖酸比值,改善番茄果实的口感风味与营养品质.S_CJS处理后的土壤有机质(SOM)含量显著高于HF组,硝态氮含量远低于HF组.与CK相比,S_CJS提高了土壤中参与氮循环的微生物丰度,同时其中参与碳循环的微生物丰度也约为HF组的2倍,污泥基营养激励素的施加提高了土壤微生物群落活性.此外,对比CK和HF,叶施和土施污泥基营养激励素中Arthrobacter､Sphingomonas､Stretomyces､Skermanella和Massilia等土壤有益菌属的相对丰度均显著增加,MND1等致病菌丰度降低.土施污泥基营养激励素还可减少Terrimonas和Bradyrhizobium等反硝化细菌的相对丰度,污泥基营养激励素显著影响了微型汤姆番茄土壤微生物群落结构组成,对土壤质量的调节发挥正向作用,还具有降低土壤N₂O排放的潜力.

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蔬菜秸秆与牲畜粪便共消化特性及关键微生物分析

孟艳, 李屹, 杜中平, 韩睿

中国环境科学. 2023, 43(S1): 136-148.

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采用批式发酵方式,考察了黄瓜秸秆、番茄秸秆、茄子秸秆和辣椒秸秆分别与猪粪、牛粪和羊粪共消化产甲烷特性及关键微生物变化情况.结果表明:蔬菜秸秆与牲畜粪便共消化均发生了协同促进作用,且4种蔬菜秸秆与猪粪混合的产甲烷效果最好,其次为与牛粪混合,最后则是与羊粪混合.其中,黄瓜秸秆和茄子秸秆与猪粪配比为1:2时累积甲烷产量最大,分别为338.28和283.00mL/g VS,较各自秸秆单消化分别提高了65.15%和67.36%;番茄秸秆和辣椒秸秆与猪粪配比为1:4时最大,分别为317.90和251.17mL/g VS,较各自秸秆单消化分别提高了69.07%和92.93%.微生物分析结果显示,Syner-01在添加猪粪的样品和所有共消化样品中相对丰度较高;添加猪粪的共消化样品中产甲烷菌类群更丰富,甲烷囊菌属(Methanoculleus)和甲烷盘菌属(Methanoplanus)相对丰度更高,而添加牛粪后甲烷粒菌属(Methanocorpusculum)丰度更高,说明在蔬菜秸秆中添加不同粪便进行共消化时会引起氢营养型产甲烷菌的富集.

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生活垃圾焚烧飞灰理化特性与污染毒性研究

范程程, 王宝民, 王晓军

中国环境科学. 2023, 43(S1): 149-159.

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以大连市MSWI飞灰为研究对象,对MSWI飞灰理化特性、重金属种类、全量分析、重金属污染毒性、酸中和能力和化学赋存形态等展开系统研究,并分别研究浸取环境pH值、浸取周期、浸取环境温度以及震荡方式等因素对MSWI飞灰重金属浸出行为的影响.结果表明,MSWI飞灰主要由含钙矿物相(氢氧化钙和CaClOH等)和含氯矿物相(氯化钠和氯化钾等)组成.MSWI飞灰中重金属种类复杂且污染特性显著,Zn和Pb总含量均超过1000mg/kg.Cd、Pb和Zn浸出毒性分别超出国家要求9.7、7.1和0.7倍.本研究为MSWI飞灰的安全处置与资源化利用提供了依据.

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焚烧飞灰结构表征及烧结固化体重金属稳定化

刘锡宇, 曹海琳, 翁履谦, 汪谢庚

中国环境科学. 2023, 43(S1): 160-169.

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通过元素分析(XRF)、X-射线衍射分析(XRD)、热重-差热分析(DSC)以及扫描/透射电镜分析(SEM/TEM)对垃圾焚烧(MSWI)飞灰进行了表征,采用成分调控烧结一定比例的MSWI飞灰、粉煤灰和水玻璃混合物固化MSWI飞灰中的重金属,通过理论建模和试验研究了烧结样品中重金属Pb、Cd、Zn的固化机理.Materials Studio能量模拟计算结果表明,重金属Pb、Cd和Zn可取代烧结样品晶相硅灰石结构中的Ca离子,具有能量增益.XRD分析结果证实,重金属掺入后硅灰石的晶格参数发生了相应的变化.Tessier提取试验结果表明,与MSWI原灰相比烧结处理后的固化体残渣晶格态含量增大,说明烧结固化处理后飞灰中的重金属稳定性显著提高.在热处理过程中,混合固化体中的重金属挥发率低于原灰.优化MSWI飞灰、粉煤灰和水玻璃配比,经相对低温(900℃)处理可以获得具有理想强度的飞灰陶粒制品,这一探索为MSWI飞灰资源化制备建筑材料的可行性提供了试验依据.

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硫酸盐还原菌作用下铁矾渣的还原溶解和相转化

周轶臣, 杨慧芬, 宋英良, 孙启伟, 高普, 宋振国, 杨航

中国环境科学. 2023, 43(S1): 170-178.

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本研究通过驯化得到以SRB为主的混合微生物群落,并将其用于处理铁矾渣,通过检测还原过程中溶质参数、物相转化和微生物群落的演变,探索铁矾渣的还原和硫化.铁矾渣的还原溶解试验结果表明,在SRB的作用下,铁矾渣中的SO₄^2-含量不断降低,溶液环境的pH升高,氧化还原电位(ORP)不断降低,Fe²⁺大量增加,Pb²⁺、Zn²⁺并未大量溶解.XRD和SEM分析表明,铁矾渣中的硫酸盐矿物如黄铁矾和石膏逐渐被SRB群落还原,其相应的物相基本消失不见,同时发现了代表马基诺矿和蓝铁矿等次生矿物的特征峰.菌群分析表明,SRB的相对丰度增加并成为培养体系中的优势菌种,但SRB主要存在的属从Citrobacter演变为Desulfofarcimen.这些结果证明了利用SRB还原铁矾渣并将其转换为硫化物的可行性,为使用生物硫化-浮选法处理铁矾渣提供了理论基础.

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沼液还田对土壤NO₃^--N累积影响的整合分析

陈思扬, 李晴, 孔凡靖, 滕颖, 熊海灵, 陈玉成, 杨志敏

中国环境科学. 2023, 43(S1): 179-185.

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为探究沼液还田影响下土壤NO₃^--N的累积变化特征,明确NO₃^--N累积影响因素的重要性,在“中国知网”与“web of science”两个数据库中筛选了19篇有效文献和153个有效数据对,采用meta分析研究了沼液施用水平、施用深度、施用年限、耕地利用方式等人为因子与土层深度、土壤pH值、土壤有机质等自然因子对土壤NO₃^--N累积的影响,借助随机森林模型与无序变量多元回归方法评价了各影响因子的重要性.结果表明,中、低施氮水平及长期施用沼液会使土壤中NO₃^--N显著累积,效应值分别为192.44%、194.37%和386.81%,存在较大NO₃^--N淋失风险;沼液还田后SOM及pH值是土壤NO₃^--N累积的主要影响因素,在SOM含量为10~40g/kg时NO₃^--N效应值为266.87%(p<0.05),pH<6.5时其效应值为240.01%(p=0.07),因此应优先关注SOM较丰富和土壤酸化严重地区的沼液施用情况;NO₃^--N累积效应空间分布存在明显差异,以东北地区及西南丘陵地区(广西、重庆)累积最为明显,响应比分别为3.43、2.39和1.63.研究结果可为沼液的安全利用提供科学依据.

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基于不确定性分析的畜禽粪污土地承载力评估——以排泄系数不确定性为例

王圣伟, 李翔, 李艳霞, 赵岩

中国环境科学. 2023, 43(S1): 186-196.

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为推动农业废弃物综合利用,采用了不确定性分析的方法进行区域内畜禽养殖粪污还田导致的氮磷污染风险评估,将黑龙江省作为研究案例,结合统计年鉴与官方报道,分析了畜禽粪污土地承载力对还田利用的秸秆和粪污中养分的敏感性,并进行了基于排泄系数不确定性的养分超过土地消纳能力情况分析.结果表明:敏感性分析显示以氮计的承载力对秸秆中养分更为敏感且并未发生养分超载;以磷计的承载力对粪污中养分更为敏感,大庆、绥化、牡丹江、七台河、齐齐哈尔、哈尔滨、伊春七市发生磷养分超载;不确定性分析结果显示哈尔滨、齐齐哈尔、伊春、七台河四市磷养分超载概率低于40%,大庆、绥化和牡丹江三市超载概率达到91%、63%和65%,其余各市超载概率为0.通过不确定性分析,绝大多数地区磷养分超载概率低,但大庆、绥化和牡丹江三市超载风险高.因此,相关地区需增强磷排放监测,加大防污措施,合理调整养殖规模.

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酸化牡蛎壳粉对铜绿微囊藻和小球藻生长的影响

李杰, 荣克明, 杨丹荣, 李雁宜, 纪沛杉, 马良骁, 马徐发

中国环境科学. 2023, 43(S1): 197-204.

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实验主要研究了不同浓度的酸化牡蛎壳粉(AOSP)对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和小球藻(Chlorella sp.)生长的影响.结果表明,高浓度的AOSP会促进铜绿微囊藻并抑制小球藻的生长,具体表现为,当AOSP的浓度为10mg/L时,铜绿微囊藻和小球藻的生长与对照组没有显著性差异;当AOSP的浓度不低于20mg/L时可以显著促进铜绿微囊藻且抑制小球藻的生长(P<0.05).通过电感耦合等离子发射光谱(ICP-OES)测定发现,培养液中的钙离子浓度与铜绿微囊藻密度呈极显著正相关(P<0.01,r²=0.824),与小球藻密度呈极显著负相关(P<0.01,r²=－0.886),并且铜绿微囊藻组的钙离子吸附沉降率显著高于小球藻组(P<0.01),钙离子吸附沉降率的差异可能与铜绿微囊藻及小球藻的细胞结构和光合作用等生命活动有关.

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海泡石和铁锰矿粉组配对水稻Cd吸收的影响

马梦雪, 王中元, 许超, 王华静, 张泉, 黄道友, 朱奇宏, 朱捍华

中国环境科学. 2023, 43(S1): 205-212.

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组配改良剂在镉(Cd)污染稻田上可降低水稻对Cd的积累,从而提高农产品安全水平.本文通过田间试验,研究了组配改良剂SF (海泡石与铁锰矿粉质量比5:1)在不同施用量(562.5,1125和2250kg/hm²)下对稻田土壤Cd有效性、根表胶膜形成以及水稻吸收积累Cd的影响.结果表明,施用SF对土壤有效态Cd和Fe含量无显著影响,提高了有效态Mn和交换性Mg含量.与CK相比,SF处理水稻根表胶膜Fe和Mn含量分别提高6.9%~22.1%和15.6%~84.4%,根表胶膜Cd含量降低25.8%~37.3%(p<0.05).SF处理根对Cd的吸收显著降低25.3%~50.2%(p<0.05),稻米Cd含量显著降低35.9%~45.3%(p<0.05).稻米Cd含量与根Cd和根表胶膜Cd含量均显著正相关(p<0.05).组配改良剂SF通过降低水稻根表胶膜对Cd的吸附和根对Cd的吸收,从而显著降低稻米Cd含量.

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石油降解菌的筛选鉴定及混合菌系的构建

贾苗苗, 李海红, 邓田田

中国环境科学. 2023, 43(S1): 213-220.

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采用富集分离方法从陕北某炼油厂石油污染土壤中筛选石油降解菌.通过生理生化试验和16SrDNA基因序列分析鉴定菌株种属;选取pH值、盐度、氮源、接种量和石油浓度作为单因素,探究不同单因素对菌株生长的影响;通过拮抗试验,构建石油降解混合菌系并探究其对石油降解效果.结果表明:从石油污染土壤中筛选出4株能够在含油培养基上生长良好的菌株,其分别属于不动杆菌属Acinetobacter(T2、T4、T5)和芽孢杆菌属Bacillus(T3);在单因素试验中pH值、盐度、氮源、接种量和石油浓度都会影响菌株的生长;4株菌无拮抗作用,对其同比例组合共构建15组菌系,接种量体积比1:1:1:1组成的混合菌系P在相同时间内石油降解率最高(89%),说明混合菌系P对石油具有高效降解能力.本试验结果旨在为修复石油污染土壤提供理论参考.

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广西主要海湾表层沉积物营养物和重金属研究——分布特征及风险评估

苏琼源, 王才广, 黄亮亮, 冯逸珊, 韦美亦, 徐浩, 承亚男, 李楠, 胥鹏

中国环境科学. 2023, 43(S1): 221-232.

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为了解广西主要海湾表层沉积物营养物和重金属的空间分布和污染特征,2021年8月在广西珍珠湾、钦州湾和廉州湾采集了25个沉积物样品,分析了表层沉积物的总氮(TN)、总磷(TP)、总有机碳(TOC)和8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn)含量.结果表明,表层沉积物中TN、TP和TOC均值分别为776.00,206.33mg/kg和0.41%,变异系数分别为53.35%,64.78%和47.33%.营养盐污染指数和有机污染指数评价表明表层沉积物的TN、TP和有机物均属于轻度污染.表层沉积物As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn均值分别为13.38,0.058,31.83,13.71,0.024,13.18,24.24和1.66mg/kg,且含量均符合国家海洋沉积物质量Ⅰ类标准.地累积指数(I_geo)评价发现3个海湾沉积物As、Cd、Ni属于轻度污染.表层沉积物重金属潜在生态风险指数值(RI)在17.77~133.88之间,均值为56.45,属于轻微潜在生态风险.其中,Cd、As和Hg对RI值的总贡献率达79.37%.广西主要海湾表层沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的主要来源为工业源以及矿山开采和水产养殖复合源.

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沉积物二氧化氯灭菌对营养盐扩散通量的影响

曾超, 房景辉, 杨明树, 罗坤, 黄俊杭, 梁博

中国环境科学. 2023, 43(S1): 233-242.

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采用实验生态学方法,研究了ClO₂对沉积物的灭菌效果及其对沉积物-水界面营养盐扩散通量等理化指标的影响.结果显示,有效氯添加量为300~900mg/L的ClO₂能够杀灭沉积物中73.1%~82.8%的微生物及全部水产病原弧菌,ClO₂可显著降低沉积物内微生物菌落数量,不同添加量的ClO₂处理组之间微生物菌落数量差异不显著.对沉积物上覆水和间隙水的营养盐等理化指标的分析表明:在沉积物中添加ClO₂显著降低沉积物间隙水中NH₄⁺-N、PO₄^3--P、NO₃^--N、NO₂^--N的浓度,相同取样时间ClO₂处理组与对照组沉积物—水界面的NH₄⁺与PO₄^3-扩散通量有显著差异(P<0.05);ClO₂处理组与对照组沉积物—水界面的NO₃^-和NO₂^-扩散通量总体无显著差异(P>0.05).各实验组沉积物的净氮矿化速率均为负值,表现为随ClO₂添加量的增加,净氮矿化速率呈负增长,各组之间的净氮矿化速率在实验过程中随时间增加差距逐渐缩小.此外,添加ClO₂可以降低沉积物的有机质含量和H₂S浓度.研究表明,在沉积物中添加300mg/L (有效氯含量)的ClO₂足以杀灭其中全部水产病原弧菌,但不能杀灭沉积物内全部微生物,且在300~900mg/L的范围内增加添加量对沉积物的灭菌效果无显著影响;ClO₂会降低沉积物间隙水中的主要营养盐浓度,进而对沉积物-水界面之间的营养盐扩散通量产生显著影响.本研究可为海洋沉积环境污染综合治理提供方法参考.

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基于气象站和MODIS数据合肥地区城市热岛评价

杨翠芹, 何伟, 邾茂盛, 贾臻, 徐昭, 杨文

中国环境科学. 2023, 43(S1): 243-250.

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基于1981~2020的长期实测气象资料,研究了合肥市区及郊区温度和热岛效应的时空变化趋势.结合2000~2020年的MODIS遥感数据,对合肥地区热岛情况进行验证,分析土地利用/土地覆盖类型和归一化植被指数与地表温度的相关性.结果表明,合肥地区存在明显的热岛效应,热岛区域在市中心,面积随时间向周围扩大.空气温度和地表温度均呈上升趋势,市区站和郊区站年平均气温分别升高2,1.5℃.夏季的热岛强度最大,最高达到1.7℃,而在冬季热岛效应最弱.随着城市发展,合肥建成区面积增加了约46.8%,绿地面积逐渐减少,且绿地面积与地表温度表现为显著负相关.白天地表温度与归一化植被指数为正相关关系;在夜间,归一化植被指数可以减缓温度增加,为负相关关系.本研究基于最新数据研究了合肥地区温度和热岛效应的时空变化,讨论了土地利用和植被覆盖对地表温度的影响,可以为研究城市热环境以及改善城市环境提供参考依据.

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腐殖酸引起的水体褐化对狐尾藻生长生理的影响

万翔, 巴翠翠, 刘帅磊, 王国祥, 杨飞

中国环境科学. 2023, 43(S1): 251-257.

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为了明确水体腐殖酸富集引起的水体褐化对沉水植物的潜在影响,通过室内模拟的方法,研究了不同程度褐化对狐尾藻生长、光合荧光特性与抗氧化系统的影响.结果表明,腐殖酸添加(10~40mg/L)导致水体可利用营养元素(碳、氮)的显著增加,同时水体出现明显褐化的现象.水体褐化与狐尾藻生长呈单峰关系.轻度褐化(溶解性有机碳£8.35mg/L)促进狐尾藻生长,狐尾藻生物量峰值平均增加26.2%~28.9%.植物通过其形态和生理特征的适应性调整,能够克服水体褐化对光照的削弱作用.但高度褐化(溶解性有机碳³13.74mg/L)导致狐尾藻生长受到显著抑制,其生物量峰值平均下降9.5%,此外,狐尾藻光合作用受抑制以及抗氧化系统严重损伤,表明植物无法适应高度褐化下的弱光胁迫.因此,亟需重视水体腐殖酸类溶解性有机质迅速增加可能引起的生态效应.

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基于无人机多光谱数据的水质参数反演与评价——以海口市永庄水库为例

张乐, 雷金睿, 陈毅青, 陈宗铸, 周鹏, 何荣晓, 吴庭天, 陈小花, 李苑菱, 潘小艳

中国环境科学. 2023, 43(S1): 258-267.

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以海口市水源保护地永庄水库为研究对象,利用无人机搭载多光谱传感器获取水体光谱反射数据,与对应的水质实测数据进行拟合建模,分别构建水库旱季和雨季的总磷(TP)、总氮(TN)、浊度(TUB)、叶绿素a (Chl-a)4种水质参数反演最优模型,并开展水质状况空间评价.结果表明:永庄水库旱、雨两季水体TP、TN、Chl-a反演模型均以多项式模型精度最高,决定系数R²均在0.5以上;而TUB反演模型在旱季以多项式函数模型精度最高,雨季以线性回归模型精度最高.永庄水库旱季和雨季4种水质参数在空间分布上有较大差异,总体上旱季水库西侧水质状况较好,东侧水质状况较差;雨季水库东侧水质状况较好,往西呈现出水质状况变差的趋势.建议在水库东侧城乡结合部加强截污管道建设,减少输入性污染源直排入库;水库西侧设置生态缓冲区域截流农业面源污染,降低水体富营养化风险.研究结果可为城市水源保护地的有效监测与保护提供科学依据.

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WRTDS模型对长时间序列水质变化的研究进展

陈海涛, 汪成成, 宋梦来, 丁晗, 任秋茹, 任佳雪, 王玉秋

中国环境科学. 2023, 43(S1): 268-276.

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评估地表水水质变化和趋势,准确把握从上游流域到下游接收水体的水质成分的质量或负荷信息对于水资源的有效管理至关重要.近年来,伴随水质数据集长度的增加、统计方法的提升、计算机软件和硬件的改进,一系列统计方法用于探索和分析水质趋势和通量变化.时间、流量和季节加权回归模型(WRTDS)因其相对复杂和灵活性的特点,不断发展成为了长时间序列水质趋势分析的主要工具.本文围绕WRTDS模型在水质分析中的研究进展展开综述,总结了WRTDS模型基本原理(浓度/通量和归一化流量浓度/通量的估计)和发展状况,梳理了当前水质趋势和通量估计的方法和应用,汇总了WRTDS模型在长时间序列水质变化和趋势中应用情况和与其他模型对比情况.分析了WRTDS模型目前存在的不足,并结合我国实际水环境问题,展望了未来WRTDS模型可结合流域模型、遥感反演、人工智能等技术手段进行拓展和延伸,以期更好地指导未来流域水环境管理工作.

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乌鲁木齐市河马泉新区土壤微生物多样性及其影响因素分析

阿瓦古丽·图尔荪, 张新强, 贠丰泽, 朱彦斌, 张磊, 杜文娟, 马正海

中国环境科学. 2023, 43(S1): 277-287.

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为探讨乌鲁木齐市河马泉新区土壤微生物多样性及其影响因素,采集该新区不同方位土壤样品进行理化特性、宏基因组学和环境因子冗余分析.结果表明,土壤的理化特性为盐碱化、贫瘠化和重度干旱,城建过程不同程度改变了土壤理化特性,并影响了土壤微生物多样性,其中人工造林和土建工程等对细菌和真菌的多样性影响较大.门水平的优势细菌包括拟杆菌(56%~8%)、放线菌(32%~14%)、变形菌(22%~10%),优势真菌包括子囊菌(82%~30%)和担子菌(41%~2%)和;属水平的优势细菌包括RB41、Pontibacter、芽孢杆菌、水黏结杆菌、亚硝化球菌、南极黄杆菌等;优势真菌属包括镰刀菌、鬼伞菌、赤霉菌、枝孢菌和交链孢霉菌等;上述优势菌群在土壤中发挥了适应干旱盐碱等逆境、降解难溶性物质和参与化学循环等作用.研究还注释到多种土壤中不常见的菌群,细菌包括南极黄杆菌和粉色科工委菌等,真菌包括碘光盘菌和新凸轮孢菌等,这些菌群与新区环境和土壤特性相关.不同样品中古菌的群落结构趋同,泉古菌门(99%~45%)的相对丰度均为最高,该门所属氨氧化古菌的相对丰度较高,其在贫瘠土壤的氮、碳循环中潜在重要作用.各理化因子不同程度地影响了微生物群落结构,其中尤以含水量、pH值、速效氮、全磷和电导率的影响较大,变形菌、酸杆菌、厚壁菌、被孢霉菌、泉古菌、热原菌、广古菌等优势物种均受到显著影响.综上,理化因子和城市扩建影响了河马泉新区土壤微生物多样性,研究为新区土壤质量评价、土地开发和生态保护提供了科学依据.

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闽南地区植被恢复动态及其对道路网络的响应

吴熙, 真诗泳, 左雪漫, 胡喜生, 沈嵘枫

中国环境科学. 2023, 43(S1): 288-300.

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基于闽南地区(厦门、漳州、泉州)2013~2020年Landsat8(OLI)遥感数据和路网数据,运用Sen+Mann-Kendall法分析闽南地区的植被恢复动态,在此基础上,利用缓冲区分析和剖面线分析探讨植被恢复动态对道路网络的响应规律;并在不同尺度的单元网格(500m×500m、1000m×1000m、1500m×1500m、2000m×2000m)上,采用双变量空间自相关和地理加权回归探讨两者之间的空间耦合关系.结果表明:2013~2020年,闽南地区植被变化动态在空间分布上存在明显差异,呈现东部沿海地区退化、西部内陆改善的趋势,退化和改善面积分别占研究区47.93%、50.07%.缓冲区分析表明,三市的道路密度与植被恢复状态之间的关系大致相似,都是呈现东部沿海地区道路密度高但植被退化,西部内陆地区道路密度低但植被改善的格局;剖析线分析表明,在海岸线附近区域、道路核密度值较高以及核密度动态变化区域,植被指数均存显现降低的趋势.多尺度双变量空间自相关分析表明,在1000m×1000m和1500m×1500m这两种网格单元尺度下的空间集聚性较强,闽南三市的道路网络与植被及其恢复动态的双变量Moran's I均为负值,道路网络与植被、植被恢复状态呈负相关性关系,且HL、LH聚集类型空间分布逐渐扩张,连片趋势明显.多尺度的地理加权回归分析表明,道路网络对植被恢复动态的影响存在空间分异特征,道路网络对植被的负面影响在漳州、泉州呈现扩张趋势,而道路网络对植被恢复在安溪、华安等局部地区起到正向影响作用,但总体上道路网络对植被的恢复起到抑制作用.研究结果可为研究区的植被恢复以及道路网络建设与发展提供参考.

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季冻区农药化肥施用的湖泊富营养化响应

楼雨奇, 卞建民, 孙晓庆, 王宇, 王凡, 李慕蓉

中国环境科学. 2023, 43(S1): 301-308.

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为探究中国北方季冻区湖泊富营养化及驱动因素,以吉林省西部查干湖为研究对象,利用监测数据,应用BP神经网络模型,开展湖泊富营养化现状评价,识别超限营养指标,并分析其动态特征;采用EQC多介质模型,评估灌区排水中残余农药化肥等对水环境的影响,探讨湖泊富营养化状态的驱动因素.结果表明:2016-2019年,湖泊水质总体为轻度富营养化,主要超限营养指标为COD_Mn、COD_Cr、TP和TN等.超限指标COD_Mn、COD_Cr和TP受低温驱动,在冰封期浓度呈上升趋势,其中,湖泊TP浓度上升约10%.受灌排驱动,在灌区退水期TP和TN呈现上涨趋势.通过EQC模拟,获得灌区排水进入湖泊的TN和TP浓度贡献值,分别为2.717、0.080mg/L,灌区退水中残留的农药化肥组分入湖,是驱动退水期湖泊TN含量上升的主要因素,最大上升比例约27%.低温是冰封期湖泊总磷浓度上升(最大上升约10%)的主要驱动因素.加之春季农药化肥施用对湖泊夏季富营养化程度的影响,导致季冻区湖泊在冬夏两季呈现富营养化加剧趋势.研究区湖泊富营养化治理仍需重点关注灌区退水期外源污染中化肥的削减措施.

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流域溶解有机氮输出特征与迁移路径研究——以凤羽河流域为例

刘新茹, 杜新忠, 雷秋良, 刘宏斌

中国环境科学. 2023, 43(S1): 309-316.

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为研究流域溶解性有机氮的输出特征,在云南省西部大理白族自治州洱源县的凤羽河流域出口进行了水质水量连续监测,收集了2011年1月-2013年12月连续的逐日水量监测数据和777个的水质监测数据.采用了LOADEST负荷估算方法和基流分割方法研究了凤羽河流域DON输出特征与水文迁移路径.结果表明:(1)汛期与非汛期降雨量的变化对流域DON负荷的输出变化影响显著;(2) LOADEST负荷估算结果表明8月份DON负荷流失最多,达到3110.6kg,其次分别为9和7月,约2604.9和2540.2kg,表明汛期为DON负荷流失的关键期;(3)基流分割结果表明基流输出DON占流域DON总负荷的60.0%~96.0%,从而表明2011~2013年凤羽河流域DON的流失途径主要是基流.

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城市餐饮业食物浪费及其碳足迹研究——以重庆火锅为例

张庆双, 尹清龙, 谭秋君, 钟逍遥, 张宇璐, 周江玲, 庞明月, 张力小

中国环境科学. 2023, 43(S1): 317-325.

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以我国最受欢迎的餐饮形式之一——重庆火锅为例,结合直接称重与问卷调查方式,采集了重庆市13家火锅店共124桌食物浪费数据,在分析其食物浪费特征的基础上,采用生命周期评价核算了由此产生的碳足迹.结果表明:重庆火锅平均每餐食物浪费量为98.4g/人,略高于我国城市餐饮业的平均食物浪费量,其中88.7%为熟食浪费,生食浪费仅占11.3%;从食材类别看,蔬菜类浪费占比最高,为44.0%,其次为动物内脏及其他副产品类和肉类,分别占21.4%和12.9%.食物浪费量与消费者就餐人数、年龄呈现显著负向影响关系.由食物浪费导致的碳足迹为0.4kg CO₂eq/(人·餐),内脏及其他副产品类浪费碳排放占比最高,为32.2%,其次为肉类,占30.3%,浪费量最高的蔬菜类食物产生的碳足迹相对较小,占21.9%.最后,本文提出了减少火锅行业食物浪费、促进可持续消费的相关对策,为减缓由其引起的环境压力提供了科学依据.

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抽水蓄能电站全生命周期碳排放计算与分析

侯公羽, 马骁赟, 杨振华, 陈钦煌, 刘文秀, 张又文, 张丹阳, 赵梦圆

中国环境科学. 2023, 43(S1): 326-335.

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为了探究蓄能式水电碳减排效果,以辽宁庄河抽水蓄能电站为案例,基于生命周期评价理论,采用过程分析和投入产出混合分析法,对该抽水蓄能电站全生命周期碳排放量进行了分组计算,并估算了上下水库在蓄水前后温室气体通量的差异.结果显示,该抽水蓄能电站全生命周期碳排放总量为209.4774万tCO₂e,其中运营阶段占59%,建设阶段占41%,碳排放因子为43.46gCO₂e/(kW·h),约为火电碳排放的1/33~1/25,平均每年可产生的减碳效益约0.88亿元.本文定量论证了蓄能式水电是清洁能源,大力发展抽水蓄能电站能够有效节能减排,为抽水蓄能电站低碳建设提供了数据支撑.

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城市能源消费侧减污降碳协同分类施策路径——基于我国102个地级市数据的聚类分析

谭琦璐, 郭敏晓

中国环境科学. 2023, 43(S1): 336-346.

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城市是我国减污降碳最主要的阵地.对于城市协同推进减污降碳而言,分类施策的思路有助于提升政策措施的精准性和实践效果.基于此,本文在搭建了能源消费侧减污降碳指标体系的基础上,采用两步聚类法将102个地级及以上样本城市划分为4类.通过比较不同类别城市在经济发展、能源消费侧能耗、污染物排放和治理等情况,按照减污降碳协同水平及自身特征分别总结为示范型、潜力型、转型期、粗放型.最后,针对各自优势和短板,重点针对工业、交通、居民生活、污染治理等能源消费侧重点领域提出了减污降碳协同“一类一策”任务路径.

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双碳目标背景下宁夏地区碳达峰预测

王雪亭, 郑非凡, 许野, 李薇

中国环境科学. 2023, 43(S1): 347-356.

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为了提高区域碳达峰的峰值和出现时间的预测精度,以宁夏地区为研究对象,在利用IPCC碳排放系数法核算地区的历史碳排放量,创新性地使用动态时间规整算法(DTW)准确识别碳排放的主要影响因素的基础上,联合运用主成分分析法和可拓展的随机性的环境影响评估模型(STIRPAT),构建了基于STIRPAT模型的区域碳排放量预测模型;然后,引入基于因素重要程度评估的情景分析法,结合重要因素的未来可能变化趋势,设计和生成反映不同的社会经济发展状况、技术水平和政策实施效果的情景,最终计算得到不同情景模式下的区域未来碳排放量,准确预估了区域的碳达峰峰值和出现时间,为后续区域碳达峰峰值综合控制策略和对策建议的制定和实施提供了有益的参考依据.

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基于多源地理数据的磷肥制造场地污染潜在风险评价——以昆明市为例

孟丹, 杨晓梅, 刘岳明, 周睿, 王志华, 刘晓亮, 张俊瑶

中国环境科学. 2023, 43(S1): 357-367.

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提出污染源范围-传播路径-敏感受体三维相结合的快速评估方式,对昆明市磷肥制造场地的周围生活、生态等环境的污染潜在风险评价.结果表明昆明市磷肥制造场地分布在滇池西南部的安宁市和晋宁区地势平坦区域,其面源污染范围和磷肥制造场地的运营年限和运营规模密切相关,磷肥制造场地运营年限越长运营规模越大对周围环境造成的影响越大,其中风险系数最高的两家磷肥制造企业风险等级值分别为14.51和11.37,其运营时间年限分别为30年和36年,运营规模分别为大型企业和中型企业.磷肥制造场地传播路径等级越高表明其对周围越易产生污染,结果表磷肥制造场地最高的传播范围面积值为78.54km²,而敏感受体等级越高对周围产生的潜在风险影响越大,其中磷肥制造场地所造成的敏感受体范围最高值为70.14km².综合风险评价结果中,昆明市的磷肥制造场地污染源对低海拔、地形平坦的滇池流域生态环境和东部人口集聚地区有极大的污染潜在风险,应加强对该地区的污染治理和生态保护.

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污染场地风险管控碳排放计算方法及案例分析

孟豪, 董璟琦, 张红振, 肖萌, 李香兰

中国环境科学. 2023, 43(S1): 368-375.

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采用排放因子法,以河北某大型关停农药厂为案例,通过对污染场地风险管控过程中的碳排放进行核算.结果表明,案例场地实施风险管控的5a期间,净固碳量为113.56t,碳排放量约458.49t,总固碳量约572.05t;阻隔措施与场地调查活动是最主要的碳排放环节,分别占总碳排放的36.78%和34.12%,施工材料和施工机械碳排放占97.88%;单位污染土壤的风险管控碳排放强度为2.54kg/m³,与固化稳定化(34.78kg/m³)、异位热脱附(212.22kg/m³)、化学淋洗(35.83kg/m³)和化学氧化(27.78kg/m³)相比具有明显的低碳优势;机械能源和阻隔材料的碳排放因子敏感性最强,在95%置信区间内,案例中这部分碳排放量在417.84~500.40t波动,采用更为绿色低碳的阻隔防渗膜,优先电驱动机械设备和本地化材料采购运输,提高监控设备运维可再生能源与绿电投入比例并增加生态景观丰富度,有助于实现场地风险管控低碳管理目标.

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中国废旧轮胎资源代谢特征及管理对策

孟献昊, 刘强, 潘京津, 杨建新

中国环境科学. 2023, 43(S1): 376-383.

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采用物质流分析方法,分析了中国废旧轮胎的流动和代谢情况,并提出了优化对策.结果表明:2011~2019年,废旧轮胎产生量呈逐年增长趋势,年均增长率为4.56%,主要来自重型载货汽车.中国废旧轮胎呈现产生量高、回收利用率低的典型特征,材料回收是主要的资源化形式,资源化路径以再生胶生产工艺和胶粉制备工艺为主,热裂解工艺增长显著.废旧轮胎资源化工艺材料利用率较高,未被利用的材料主要以橡胶颗粒物和有机气体等废物形式排入环境,集中于再生胶生产工艺.本研究针对废旧轮胎产生、回收和资源化利用等方面提出管理对策建议,以支撑废旧轮胎资源化产业可持续管理工作.

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