中国环境科学

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张小玲, 雷雨, 王聪聪, 吴锴, 杨显玉, 谭钦文, 陆成伟

中国环境科学. 2024, 44(1): 1-14.

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基于四川盆地污染物浓度和气象数据，结合ERA5再分析资料研究了2019年8月22~28日臭氧（O₃）污染过程的演变及高低空大气环流特征，并利用高分辨率中尺度天气预报模式WRF和多尺度空气质量模型CMAQ探究了O₃形成与传输过程.结果表明：①O₃浓度的分布特征与风向、温度的分布密切相关， O₃高值区主要位于高温和主导风向的下风向区域.污染过程中南亚高压和西太平洋副热带高压稳定地控制整个四川盆地，700和850hPa均受高压控制，盛行下沉气流，地面升温，促进O₃的迅速生成，同时抑制了地面O₃向高空的稀释扩散.②夜间1000m高度上O₃浓度水平和空间分布特征受白天地面O₃_8h浓度分布以及风场传输作用的影响较大.夜间O₃低值主要在盆地底部地区，成都及重庆市区受NO滴定作用影响，为两大低值中心，O₃高值中心受山脉阻挡作用，呈带状堆积在盆地边缘地区.③利用WRF-CMAQ模型中的过程分析量化不同物理化学过程对O₃浓度的相对贡献，垂直传输过程和气相化学是白天O₃的主要来源，干沉降和水平平流为地面O₃的主要汇.④利用ISAM综合源解析方法估算城市间输送对O₃浓度的相对贡献.受东北风输送的影响，模式边界对川东北城市群贡献为58.86%~79.23%；东南风使重庆O₃浓度受边界的影响较大，贡献约为72.50%.NO₂贡献的来源主要为城市自身及周边城市的传输.川东北城市群的NO_x排放较低，来自模式边界以及重庆地区的输入对川东北城市群有较大的贡献.⑤生物源、工业源和交通源对四川盆地O₃浓度的贡献显著，而居民源和电厂的贡献较低.成都、德阳、重庆、眉山、内江、宜宾等城市工业源的贡献率较高.

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数值模式及机器学习对兰州市近地面臭氧模拟适用性

周恒左, 廖鹏, 杨宏, 陈恒蕤, 落义明, 潘峰, 仝纪龙, 刘永乐

中国环境科学. 2024, 44(1): 15-27.

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分别应用数值模式及机器学习模型对兰州市2019年7月近地面臭氧浓度进行模拟，以对比不同方法下模拟效果的差异.其中，数值模式部分选用了3种不同的化学机理（CBMZ、RADM2、CB06r3），结果显示CBMZ化学机理模拟效果优于其他2种化学机理，RADM2高估了兰州市近地面臭氧浓度，CB06r3则有些低估.机器学习部分则选用了两种模型（XGBoost、PSO-BP），结果表明在缺少大气污染物排放清单的情况下，仅使用气象数据，无论是单个站点还是空间分布，2种机器学习模型均表现较好，且XGBoost模型在模拟近地面臭氧空间分布上表现更优.整体来看，2种机器学习模型相较于数值模式计算速度更快，但受其输入数据的影响较明显，对于更高空间分辨率的模拟研究及污染过程分析仍然需要依靠数值模式.因此，应该根据不同的需求及数据条件选择更合适的方法进行近地面臭氧模拟.

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气团来源和云雾过程对华南高山背景区亚微米气溶胶数谱分布的影响

周淑婷, 龚道程, 张诗炀, 张庆祖, 王文路, 刘小婷, 张涛, 周炎, 王伯光, 陈多宏, 王好

中国环境科学. 2024, 44(1): 28-36.

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在南岭国家大气背景站（南岭站，海拔1690m）采用扫描电迁移率粒径谱仪（SMPS）对亚微米气溶胶的数浓度及粒径谱分布进行了观测.结合同期常规污染和气象数据，分析了不同来源气团与气象条件下气溶胶数谱分布的特征，探讨了典型云雾天气条件下气溶胶数浓度及谱分布的变化规律.研究结果表明：观测期间南岭站气溶胶的平均数浓度为1.14×10³个/cm³，低于国内外大多数高山背景站，云雾天气多是造成南岭站气溶胶数浓度低的重要原因；气溶胶主要以爱根核模态和积聚模态为主，二者占总数浓度超过95%；气溶胶数浓度呈现下午高于上午的规律，峰值出现在下午14：00时左右.在途径珠三角的南部气团（占比66.2%）和途径湖南地区的北部气团（占比33.8%）影响下的气溶胶数谱分布均为双峰模态，但南部气团影响下的气溶胶数浓度约是北部气团（7.9×10²个/cm³）影响下的2倍，且40~300nm粒径段的粒子数浓度明显升高.云雾时段的核模态和积聚模态气溶胶数浓度明显低于非云雾时段，总气溶胶数浓度下降幅度可达80%，说明云雾对气溶胶具有明显的清除作用；云雾发展过程中，气溶胶数浓度粒径分布变化规律呈现双峰型-单峰型-双峰型，谱宽不断收窄，且峰值粒径逐渐减小.

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基于多模式的北京PM_2.5组分特征及氧化潜势分析

滑彤昕, 刘蕾, 温维, 刘晓宇, 姜博, 马欣, 刘育松, 邓子凡

中国环境科学. 2024, 44(1): 37-47.

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于2019年3、7月在中国气象科学研究院站进行PM_2.5样品采集与实验分析，并用正交矩阵因子分析法（PMF）模型进行来源解析，发现交通源（19.10%）、二次组分（19.17%）和扬尘源（18.02%）是采样期间PM_2.5污染主要来源.在此基础上以每立方米大气体积的抗坏血酸的消耗速率（OPv）表征PM_2.5的氧化潜势.3月北京的OPv值为（210.49±169.00）[pmol/（min×m³）]，7月则为（313.34±131.84） [（pmol/（min·m³））.且OPv与Cu（r=0.801）、As（r=0.742）、SO₄^2-（r=0.701）等具有很强的相关性.将多元回归结果和WRF-Chem模型结合，构建了新的氧化潜势预测模型，发现OPv和PM_2.5浓度的空间特征存在差异，北京市OPv的浓度最大值出现在东南部.

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不同天气型下影响胶东经济圈臭氧污染的关键天气因子及来源分析

于慧珍, 马艳, 郭丽娜, 郭飞燕, 孟赫, 黄容

中国环境科学. 2024, 44(1): 48-57.

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基于2014~2021年臭氧实况和再分析资料研究不同天气型下影响胶东经济圈臭氧污染的关键天气因子以及气流来源.结果显示容易出现臭氧污染的天气形势主要有4类，高空均为西风槽后西北气流控制，地面分别对应东北低压槽、弱反气旋、海上高压后部和大陆高压控制，4类天气型下臭氧污染日数分别占比58%、28%、6%和5%.不同天气型下影响臭氧的关键天气要素不同，东北低压槽型的关键因子是太阳辐射、云量以及低层相对湿度；弱反气旋型主要与太阳辐射、云量、低层湿度和低层纬向风相关；海上高压后部型主要与太阳辐射、云量、低层温度和低层湿度相关；大陆高压型主要与低层温度、低层经向风和大气稳定度相关.后向轨迹聚类分析显示，是否发生臭氧污染与气流来源的纬度或是否来源于内陆有关，胶东经济圈臭氧污染主要受山东省、安徽省、江苏省以及东南近海的影响.一次连续臭氧污染过程分析显示，当高空受西风槽后西北气流或高压脊控制，低层受内陆西北或西南气流影响时，有利于胶东经济圈臭氧污染的发生和持续.

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燃煤电厂湿法脱硫前逃逸氨迁移转化和脱除特性

郑成强, 李小龙, 刘广祥, 李军状, 周道斌, 段玖祥, 张浩亮

中国环境科学. 2024, 44(1): 58-64.

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采用固定污染源烟气采样法、靛酚蓝分光光度法和离子色谱法采集和分析3台超低排放燃煤机组在脱硝出口、空预器出口、除尘器出口烟气中各形态氨组成和排放浓度，结合机组运行工况和烟气处理系统特点，研究逃逸氨在空预器和除尘器内迁移转化和脱除特性.结果表明：各机组在高低负荷运行工况下脱硝出口逃逸氨均为气态氨，且分布不均明显，局部位置氨排放浓度高于2.5mg/m³.气态氨随烟气进入空预器，开始向颗粒态氨转化，空预器出口颗粒态氨排放量可占氨总排放量的47.21%~68.85%.空预器内烟气的温降和流速影响颗粒态氨生成量.除尘器可脱除大部分逃逸氨，脱除效果主要来自于对颗粒态氨的脱除.机组装备不同除尘系统对颗粒态氨的脱除性能各有差异.经过除尘器脱除作用后，除尘器出口烟气中逃逸氨以气态氨形式为主，排放浓度在0.15~0.60mg/m³之间.

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TiO₂@PT光催化剂的构建及其光催化降解甲苯性能

朱秋莲, 王秉好, 卢晗锋

中国环境科学. 2024, 44(1): 65-71.

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以对苯二胺和对苯二甲醛为原料，在TiO₂表面原位缩合得到二氧化钛复合对苯二胺缩对苯二甲醛聚合物催化剂（TiO₂@PT），研究催化剂降解甲苯的光催化性能.利用扫描电子显微镜（SEM），比表面积测试（BET），红外光谱（FT-IR），光致发光光谱（PL），紫外吸收光谱（UV-Vis）以及瞬态光电流测试（TPC）表征手段确定了催化剂的结构形貌及光学特性.通过催化降解甲苯废气的活性测试，发现在365nm紫外光的照射下，TiO₂@PT复合材料对气相甲苯的降解效果良好.此外，研究了在不同聚合物包裹比例，催化剂用量，甲苯浓度，温度等条件下，TiO₂@PT对甲苯的降解效果，结果表明0.1g TiO₂@1%PT在100W紫外灯照射下对1000×10^-6甲苯的降解率最高，可以达到26.41%，对应的反应速率为1177.89μmol/（g·h）.

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济南市区典型污染时期大气中醛酮化合物的组分特征及生成机制

闫怀忠, 王杰, 石敬华, 曹燕燕, 由希华, 魏小锋, 刘仕杰, 张桂芹

中国环境科学. 2024, 44(1): 72-82.

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利用2，4-二硝基苯肼采样管采样-高效液相色谱仪分析的方法，在济南市夏季典型臭氧污染时期（2022年6月14~22日）对两个不同市区点位（建大和创业园）大气中醛酮化合物开展同步采样分析，利用基于观测的化学箱式模型（OBM）对主要醛酮化合物的光化学反应进行模拟，识别主要醛酮化合物的二次生成途径及重要前体物.采样期间醛酮化合物总浓度为（19.78±9.83）×10^-9，甲醛、乙醛和丙酮贡献率分别为36.75%、21.39%、14.64%，是最主要的醛酮化合物.建大点位甲醛浓度存在午间与夜间双峰高值，创业园点位甲醛浓度存在早晚高峰变化特征，两点位乙醛浓度呈“夜高昼低”日变化特征.两点位甲醛和乙醛特征比值（C1/C2）分别为1.97、1.47，乙醛和丙醛特征比值（C2/C3）分别为9.27、8.76，建大点位C1/C2存在明显的午间峰值.OBM模拟结果显示，甲醛最大生成速率为6.17×10^-9h^-1，乙醛最大生成速率为1.67×10^-9h^-1，丙酮最大生成速率为0.66×10^-9h^-1，烷氧自由基（RO）+O₂反应是二次生成的主要途径.结合相对增量反应活性（RIR）结果发现，烯烃对济南市大气中甲醛和乙醛的二次生成有重要影响，乙烯、异戊二烯和丙烯是甲醛的重要前体物，丙烯和2-丁烯是乙醛的重要前体物，对人为烯烃重点排放行业进行科学合理管控将有利于阻抑大气中主要醛酮化合物的二次生成.

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内蒙古典型草原2010~2021年黑碳气溶胶浓度变化及影响因素分析

王慧清, 裴浩, 孙玉

中国环境科学. 2024, 44(1): 83-92.

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分析了2010~2021年内蒙古锡林浩特国家气候观象台大气成分观测站黑碳气溶胶浓度观测数据，阐明了黑碳气溶胶浓度时间变化规律，并初步讨论了其与气象要素的关系，以期为大气黑碳气溶胶污染防治工作提供科学依据.结果表明：不同季节、不同风速下，几乎均在南偏西风向时黑碳气溶胶浓度增大且最高，而在东北风向时其浓度几乎不变甚至略减少且最低；黑碳气溶胶浓度日变化整体呈现出明显的四季均为“单峰型”变化特征，冬季峰值出现时间较其他三个季节晚，四季谷值出现时间一致；季节变化总体上呈现出浓度及其标准差均为秋冬季高于春夏季的特征，说明观测点黑碳气溶胶浓度在高值期间的秋冬季，其变化幅度也较大；由于能源结构的改变及节能减排措施的成效，近10年观测点黑碳气溶胶浓度呈明显下降趋势，其变化与气温、降水呈极显著负相关，与相对湿度呈极显著正相关.

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鼠李糖脂对污泥自热高温微氧体系有机碳源释放的影响

邢一言, 高春娣, 刘奕伟, 毕豪华, 欧家丽, 彭永臻

中国环境科学. 2024, 44(1): 93-102.

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为探究表面活性剂在自热高温微氧（ATMAD）发酵体系中对有机碳源的释放会产生何种影响，选取鼠李糖脂（RL）这一无毒无害且易于获取的典型生物表面活性剂，依托ATMAD发酵体系，展开实验探究.结果表明，投加0.02~0.07g/gTSS鼠李糖脂对反应体系中污泥的溶解，可溶性有机物的释放及挥发性脂肪酸的积累有较为明显的促进作用，相关指标均有明显提高，产酸相关功能菌的丰度也有所增加，当投加量为0.07g/gTSS时，VFA累积浓度最高，为空白组的1.63倍，判断此时为最佳投放浓度；当投加浓度高于0.10g/gTSS时，会对有机碳源的释放产生抑制.在ATMAD体系中添加适量鼠李糖脂对于开发优质外加碳源这一工作具有较高的可行性.

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侧流与主流磷回收工艺对比及调控因子分析

李璐, 张玥, 邵鸿渝, 倪敏, 黄勇, 潘杨

中国环境科学. 2024, 44(1): 103-113.

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从污水中回收磷是缓解磷资源危机的有效途径，目前，污水处理厂常用的磷回收工艺主要为从剩余污泥中回收磷的侧流工艺，存在工艺复杂、回收效率低等问题.以生物膜为主体的主流磷回收工艺可实现磷的同步去除与富集，工艺简单且高效，因此更具发展前景.两种工艺在运行原理及模式上存在显著差异，因此对两者的调控措施不尽相同.本文分别以A²O工艺和生物膜序批式反应器工艺为代表，对比了侧流和主流磷回收工艺在运行原理及模式上的异同，并以聚磷菌的代谢机理为基础，总结了温度、pH值、水力停留时间、溶解氧、碳源和蓄磷量等调控因子对两种工艺产生的影响，并阐述了其差异化机制，以期为生物膜磷回收工艺的进一步发展提供参考.

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缺氧生物膜转型厌氧氨氧化生物膜培养与富集特性

蒋睿, 李韧, 于莉芳, 刘然, 刘甜, 张日霞

中国环境科学. 2024, 44(1): 114-120.

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接种西安市某污水处理厂缺氧池生物膜构建升流式厌氧固定床生物膜（UAFB）反应器从而富集培养厌氧氨氧化（Anammox）生物膜，通过测定生物膜Anammox活性和酶活性并进行高通量测序分析，探讨城市污水处理厂现有填料转型培养Anammox生物膜的可行性及生物膜内菌群演替规律.结果表明，经29d培养后的UAFB-Anammox反应器TN去除率高达76.22%，快速启动成功；负荷提升阶段，表面氮负荷（SNLR）由0.23g/（m²·d）提升至2.59g/（m²·d），最大Anammox活性维持2.15g/（m²·d），TN去除率高达83.68%.Illumina MiSeq测序结果发现，富集后的生物膜中优势菌属为Ca. Brocadia，相对丰度为33.38%，富集效果明显.同时缺氧生物膜上反硝化菌Denitratisoma以Anammox的产物NO₃^--N为基质，逐渐与AnAOB形成共生存关系.这说明利用城市污水处理厂现有缺氧生物膜可以快速培养Anammox生物膜，对Anammox工艺在城市污水处理厂升级改造中的应用提供一定参考.

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生态补水对孝妇河湿地水华的预防效果模拟

贾瑞鹏, 李桂秋, 窦明, 王偲, 李佳

中国环境科学. 2024, 44(1): 121-131.

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基于二维水环境数学模型理论，构建了考虑生态补水扰动下的孝妇河湿地水域富营养化模型，采用决定系数判断模型的可行性，通过水华危害指数H评估不同生态补水方案下的水华预防效果.设定8种不同的生态补水情景，分析了湖泊水动力、水质的演化特征.结果表明：二维水环境数学模型模拟误差低于20%，COD、氨氮、总磷、总氮四种污染物决定系数大于0.8，分别为0.95， 0.94， 0.87， 0.81.在相同补水量条件下，短时长的补水措施效果更佳；在不同补水量的条件下，大流量的补水效果更佳；同等补水条件下，多点位补水效果更佳.研究优选出最佳生态补水方案为方案B8：上下游同时补水，补水总量200万m³，分20次间断补给.

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二价铁活化分子氧体系中溶解氧对活性自由基产生及污染物降解的影响

王瑛琪, 张成武, 王德玉, 付玉丰, 张慧, 秦传玉

中国环境科学. 2024, 44(1): 132-139.

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构建了Fe²⁺/O₂/三聚磷酸钠（STPP）高级氧化体系，通过曝气实验与固定初始DO实验，分别探究了体系在持续曝气与有限溶解氧的条件下活性自由基产生能力与污染物降解效果.结果表明，在以150mL/min流量充分曝气时，Fe²⁺-STPP浓度由3mmol/L增加至20mmol/L，体系在中性条件下羟基自由基（HO^·）的产量从0.185mmol/L增加至0.256mmol/L，对苯酚的去除率由81.4%增加到91.5%.在密闭环境中固定初始DO浓度且Fe²⁺-STPP浓度足量时，O₂转化为HO^·的转化率约为10.60%~18.05%，转化率随DO浓度增加而增大；明确了体系中HO^·产生量、Fe²⁺消耗量、污染物降解量与初始DO浓度间的响应关系，并建立了线性方程（R²>0.99）.

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持续负荷冲击下AnSBBR运行性能及群落结构响应

王泽, 于莉芳, 马芷萱, 郑兰香, 刘然, 刘甜

中国环境科学. 2024, 44(1): 140-149.

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以厌氧序批式生物膜反应器（AnSBBR）处理葡萄酒生产废水，考察反应器在持续负荷冲击下的运行特性及群落结构响应.结果显示，持续负荷冲击的前13d（29~41d），反应器运行稳定；因逐渐增加的氢分压和挥发性脂肪酸（VFAs），到56d时系统稳定性降低（VFA/TA=0.72），乙酸比产甲烷活性（SMA）降低46.2%，但氢利用速率（HUR）增加69.2%，辅酶F₄₂₀浓度增加11.9%.在42d时仅外层的Slime-EPS浓度明显增加（34.1%）；在56d时TB-EPS和LB-EPS浓度增加61.3%和62.8%，其PN/PS比值增加197.8%和126.0%，负荷冲击诱导EPS分泌大量的应急性蛋白类产物，其电活性物质提高了系统的电子传递活性（35.5%）.Illumina MiSeq显示，负荷冲击下Desulfovibrio、Ruminococcus和Geobacter等产酸菌丰度降低，而Methanobacterium丰度由32.2%增至50.9%.生物膜系统通过逐级EPS分泌和强化还原CO₂产甲烷来响应持续负荷冲击的影响.

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微波辐射制备Bi₂O₃/NiF光阳极及模拟日光下光电催化氧化降解罗丹明B

徐浩, 高博, 张留科, 史焕鑫, 邢玉鲁, 赵璇, 马丙瑞, 赵宝秀

中国环境科学. 2024, 44(1): 150-157.

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针对粉体Bi₂O₃光催化剂光利用效率低及难回收再利用等技术问题，采用浸渍—微波辐射技术在泡沫镍（NiF）上负载Bi₂O₃来制备Bi₂O₃/NiF光阳极，并借助SEM，XRD，XPS等手段及电化学工作站分析方法研究了光阳极的形貌结构及光电催化氧化性能.结果显示，花簇状的Bi₂O₃成功地负载在NiF的三维骨架上，Bi₂O₃/NiF具有优异的光电转化效率.在最佳制备条件，当光电流密度为15μA/cm²，外加电压为2V、RhB初始浓度为8mg/L、pH值为3的条件下，Bi₂O₃/NiF光电催化氧化降解罗丹明B（RhB）的效率可达95.35%，Bi₂O₃/NiF光电催化氧化降解RhB符合一级反应动力学方程，自由基淬灭实验证实h⁺在Bi₂O₃/NiF光电催化氧化降解RhB过程中起着主要作用.

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抗坏血酸改性Mn₃O₄活化过硫酸氢盐降解磺胺甲恶唑

陈婧, 宋炳皞, 朱雷, 陈宏, 张杰, 姜恒, 于翰博, 储琨, 刘紫丹

中国环境科学. 2024, 44(1): 158-166.

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采用水热-超声法制备抗坏血酸（AA）改性的Mn₃O₄（AA-MO），并通过XRD、FTIR、SEM、TEM和XPS等技术手段表征样品的物理化学性质.将AA-MO用于活化过硫酸氢盐（PMS）降解磺胺甲恶唑（SMX），结果表明，AA-MO/PMS体系在2.0~10.0的pH值范围内催化效能先升后降，在中性和偏中性环境中具有最佳降解效果.PMS浓度和催化剂投加量的增大均能有效促进SMX的降解.稳定性实验显示，在3次循环使用后AA-MO相比MO具有更稳定的催化效能.自由基淬灭结果表明硫酸根自由基（SO₄^·-）在降解反应中起主导作用.AA-MO与PMS之间的电子转移反应产生自由基降解SMX，AA的抗氧化性维持了复合催化剂的高催化性.通过高效液相色谱-串联质谱联用（HPLC-MS/MS）测定了降解过程中可能的6种中间产物.SMX通过开环、S-N键断裂、羟基化以及氧化作用等3种路径被降解.通过ECOSAR软件计算物质的毒性阈值并进行毒理分析，需要关注产物P2、P5和P7的毒性.

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pH值调控方法对剩余污泥与柑橘废渣厌氧共发酵产酸影响

董姗燕, 罗进财, 王欣芸, 廖靖莹, 孙鸿, 朱易春

中国环境科学. 2024, 44(1): 167-177.

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考察不同pH值调控方法对剩余污泥和柑橘废渣共发酵系统的产酸性能影响，结果表明：持续调节pH值为6可以提高共发酵系统的增溶过程，促进糖类物质水解，增强产酸和产甲烷过程，VFA产量和累积甲烷产量分别是空白组的1.36倍和1.25倍；提高共发酵系统中水解细菌和发酵产酸细菌的菌群丰度，促使甲烷生成途径从乙酰分解途径转向氢化营养途径.调节初始pH值为10可以有效促进共发酵系统中溶解性有机物的释放和达到快速水解的目的，促进产酸性能，但对产甲烷过程有抑制作用.

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环渤海河流营养盐的向海输送及环境效应

孙策策, 刘军, 张爱军, 李梦露, 吴文涛, 臧家业, 冉祥滨

中国环境科学. 2024, 44(1): 178-192.

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对2017年枯水期、2019年丰水期、2020年丰水期和2021年丰水期环渤海24条主要入海河流溶解态无机营养盐向海输送的浓度、比值和通量进行了分析.结果表明：环渤海河流溶解无机氮（DIN）浓度在世界河流中处于较高水平，硝酸盐（NO₃^-）为DIN的主要赋存形态，溶解硅（DSi）和溶解无机磷（DIP）浓度较低.环渤海河流每年向渤海输送约0.61Gmol氨盐（NH₄⁺）、0.24Gmol亚硝酸盐（NO₂^-）、4.85Gmol NO₃^-、0.02Gmol DIP和3.27Gmol DSi.环渤海小河流在环渤海河流营养盐的向海输送中扮演着重要作用，尤其是DIP的输送可以占入海河流总通量的80%以上；小河流单位流域面积DIN、DIP和DSi输送通量均高于黄河.与世界河流相比，环渤海河流向海输送的营养盐比例失衡，具有高氮磷比、高硅磷比和低硅氮比的特点，磷限制显著.环渤海河流营养盐向海输送和结构失衡可能会进一步影响到渤海的初级生产和生态环境演变，值得深入研究.

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HNTs@CeO₂-Au@Co₃O₄催化还原对硝基苯酚和染料污染物

方嘉声, 陈铭, 刁琪琪, 赵硕, 黄振庭, 卫昆, 卓琼芳

中国环境科学. 2024, 44(1): 193-201.

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制备了HNTs@CeO₂-Au@Co₃O₄核壳中空管状复合催化剂，用于还原降解水体中对硝基苯酚（4-NP）和染料（MB，MO）污染物.采用TEM， SEM，EDS，XRD，N₂吸脱附，XPS等方法对催化剂微观结构和物化特征进行表征.结果表明，CeO₂和Co₃O₄作为内外活性层较好地分散固载Au纳米颗粒，通过界面反应构筑于埃洛石纳米管中，形成CeO₂/Co₃O₄叠层结构封装埃洛石载金核壳复合催化剂（HNTs@CeO₂-Au@Co₃O₄）.该催化剂分别在3.5，8和3min内可还原去除96%以上的4-NP，MB和MO污染物，其相应的一级反应动力学速率常数（0.856，0.370，1.337min^-1）和转换频率（10.99， 1.90，2.80min^-1）均明显优于HNTs-Au@Co₃O₄，HNTs@CeO₂-Au和HNTs@CeO₂@Co₃O₄对照材料.HNTs@CeO₂-Au@Co₃O₄催化剂连续进行6次使用后，仍保持较高的4-NP，MB和MO污染物还原转化率（91.2%，87.3%，89.5%）和结构稳定性.独特的CeO₂/Co₃O₄叠层结构特征和复合组分协同增强效应有效促进了高性能催化体系的构建，极大提升了Au颗粒的催化活性和稳定性，使HNTs@CeO₂-Au@Co₃O₄催化剂呈现较为优异的催化效能和循环使用性能.

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交替饥饿下PN1/PN2系统抑制NOB研究

李冬, 任纪元, 张杰

中国环境科学. 2024, 44(1): 202-210.

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为了抑制亚硝酸盐氧化菌（NOB）的生长繁殖，采用序批式反应器（SBR）运行PN1/PN2系统，设置4组反应器R1~R4，分别设置连续运行段和交替饥饿/恢复运行段.饥饿期溶解氧（DO）浓度分别设置为（1±0.5），（2±0.5），（3±0.5），（4±0.5）mg/L，探讨交替周期的选取、饥饿期DO条件对功能菌活性、污泥浓度、粒径及胞外聚合物（EPS）的影响，以期实现部分硝化段的稳定运行.结果显示，相比于好氧氨氧化菌（AOB），NOB在面对饥饿时表现得更为敏感，活性衰减速率更高，恢复期前3d AOB的活性恢复速率高于NOB，因此3d的交替周期能够有效抑制NOB并保留AOB活性.采用交替周期为3d的交替饥饿/恢复策略进行70d的运行，4组反应器的亚硝酸盐氮积累率（NAR）分别达到73.36%、84.43%、91.21%、95.97%，运行过程中出现了污泥减量化的现象，但经过一段时间的适应后R1~R3的污泥浓度能够保持稳定，而R4则呈下降趋势；交替饥饿/恢复策略使系统逐渐排除沉降性能较差的絮体，而沉降性能好的污泥留在反应器内，第70d 4个反应器的污泥粒径分别达到190.69， 197.56， 207.69， 153.56μm；环境变化刺激微生物分泌更多EPS，因此4组反应器污泥的EPS含量都呈现不同幅度的升高.实验结果表明交替饥饿/恢复策略可以刺激污泥产生有利的变化，实现有效的NOB抑制以及稳定的NO₂^--N积累.

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聚多巴胺包埋纳米过氧化钙缓释过氧化氢影响因素

马慧, 罗浩宇, 陈劲松, 彭鸿彬, 蒲生彦

中国环境科学. 2024, 44(1): 211-218.

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合成了一种聚多巴胺包埋的缓释纳米过氧化钙（nCaO₂@PDA），通过控制变量法，探究各类地下水环境影响因素对该复合材料缓释过氧化氢效能影响.结果表明：过氧化氢释放量与环境温度、多巴胺包埋厚度、溶液初始pH值呈显著负相关关系.进一步探究了表层核壳PDA的作用机理，受PDA核壳表面功能性官能团邻苯二酚基团作用，复合材料在缓释过氧化氢过程中可有效地抑制体系pH值的上升.

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有机小分子/无机盐膜分离影响因素及改性

石硕青, 于素萍, 周汝桐, 祁光霞, 董黎明

中国环境科学. 2024, 44(1): 219-230.

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在碳达峰、碳中和的“双碳”背景下，污水处理与资源化技术必将朝着“绿色低碳化”方向发展，而有机小分子和无机盐的分离成为目前制约废水资源化利用的原因之一.膜技术可应用于有机小分子和无机盐的分离，但有机小分子/无机盐膜分离的影响因素尚未得出一致结论.本文从工业废水资源化利用背景出发，以有机小分子和无机盐膜分离为研究对象，综述了影响膜分离的主要因素，进而对能提升膜性能的策略进行介绍，同时指出膜孔径和膜表面的荷电性是影响膜分离效果的主要因素，高亲水性、荷正电型疏松纳滤膜是未来有机小分子/无机盐分离膜的主要发展方向.

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典型生物可降解塑料热处理特性及动力学

高康, 阮久莉, 王艺博, 张建强, 郭玉文

中国环境科学. 2024, 44(1): 231-241.

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为了探究生物可降解塑料在热处理过程中的特性，采用热重分析仪分别在不同升温速率下（10，20和30℃/min）对由聚乳酸（PLA）和聚对苯二甲酸-己二酸丁二酯（PBAT）组成的生物可降解塑料（BP1）的失重特性进行分析，BP1在氮气和空气气氛下的反应过程都非一步完成，主要反应阶段都存在明显的两步失重过程，在氮气和空气气氛下两个主要反应阶段的质量损失率分别达到87.99%~89.64%，84.99%~86.88%，且两反应阶段温度区间存在明显重叠.利用Flynn–Wall–Qzawa（FWO）、Kissinger-Akahira-Sunose（KAS）、Starink三种等转化率法计算动力学参数，得到BP1在氮气气氛下阶段一、阶段二的平均活化能E分别是88.95，90.92kJ/mol，空气气氛下阶段一、阶段二的平均活化能E分别是67.23，91.27kJ/mol；采用积分主图分析法（Master-plots法）基于10℃/min确定其动力学反应机理，表明BP1主要反应阶段均符合随机成核和核生长模型（An），但反应级数有所区别，说明氮气和空气不同气氛，并不会影响其反应机理，只是在活性点位的产生和失活速率快慢方面有所区别.

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堆存陈化中电解锰渣重金属形态及环境风险演化

聂霄悍, 雷学文, 刘磊, 张先伟, 陈亿军

中国环境科学. 2024, 44(1): 242-250.

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为了探究电解锰渣堆存陈化过程对其重金属赋存形态及环境风险演化的影响规律，采用XRF、XRD和SEM等微观试验对比分析了新鲜与陈化电解锰渣的易溶盐含量、化学成分、微观形貌和相变组成等微观特性差异.此外，基于批次浸出试验和改进BCR顺序提取法评估了新陈电解锰渣中重金属和氨氮的环境风险.结果表明，在堆存陈化过程中，电解锰渣的微观结构呈松散演化，易溶盐含量由12.25%降低至4.38%，酸溶态和可还原态重金属占比逐渐减少，重金属Mn由超高风险降低至中风险，但重金属总量仍高达3.28×10⁴mg/kg，环境风险严峻，氨氮浸出量虽有所降低，但仍然超出15.00mg/L阈值的2.54~3.84倍，部分氨氮和重金属在堆存过程中释放到周围生态中，需采取必要措施对电解锰渣进行处理.

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三峡库区马尾松林土壤铁、铝对有机碳的影响

李一, 林敦梅, 魏培, 邹翠, 赵洋, 沈蓉, 蔡肖凌, 王尘辰, 朱广宇, 郭劲松

中国环境科学. 2024, 44(1): 251-260.

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为了解不同形态铁、铝矿物对土壤有机碳稳定的影响，以三峡库区典型土壤质地类型的马尾松林为研究对象，采用选择性溶解提取法测定晶质矿物（DH）、短程有序矿物（HH）和有机金属络合物（PP）中的铁、铝矿物及其结合有机碳的含量，并通过相关性分析和多元回归模型探讨了不同形态铁、铝矿物及其结合有机碳与土壤有机碳的相互关系.结果表明：不同形态铁、铝矿物含量分布为DH>PP>HH，且随土壤黏粒组分增加有明显的上升趋势.DH、PP和HH提取碳含量分别为（6.11±0.35）mg/g，（6.25±0.46）mg/g和（1.14±0.06）mg/g，分别占土壤有机碳的（32.06%±1.95%），（32.61%±2.33%）和（5.95%±0.33%）.提取碳与金属物质的量比值（C：Fe+Al）表现为PP>DH≈HH，表明铁、铝矿物随结晶度的增加，与有机碳的结合方式从共沉淀和络合向吸附作用转变.提取碳含量与对应提取金属（Fe+Al）含量呈显著正相关（P<0.05），且提取铁、铝矿物是土壤有机碳变异性的第一解释变量（74.65%）.总体而言，铁、铝矿物与有机碳的相互作用驱动了三峡库区马尾松林土壤有机碳的稳定累积，其中晶质铁、铝矿物和有机金属络合物起主导作用.

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气相色谱法检测红树林湿地土壤中氯/溴代多环芳烃

左梓岑, 张丽, 倪洁, 何真, 杨桂朋

中国环境科学. 2024, 44(1): 261-268.

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建立了气相色谱-电子捕获检测器（GC-ECD）法检测红树林湿地土壤中18种氯/溴代多环芳烃（Cl/Br-PAHs）同类物，探究了土壤样品的前处理方法，并验证了方法的有效性.该方法的检出限和加标回收率分别为0.21~3.75ng/g dw和64.9%~106.4%，相对标准偏差为0.42%~14.13%.与GC-MS方法相比，GC-ECD方法对于多数Cl/Br-PAHs的准确度和灵敏度相当，且该方法稳定性更好，测定成本更低，可以满足湿地土壤中Cl/Br-PAHs的定性定量分析.采用所建立的方法对广西红树林湿地土壤样品进行了检测，结果显示，湿地土壤样品中Cl/Br-PAHs的总含量范围为163.24~244.45ng/g dw.

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基于神经网络和GIS的耕地土壤铊含量分布及其驱动因素

张云霞, 郭朝晖, 肖顺勇, 谢慧民, 肖细元, 李长周

中国环境科学. 2024, 44(1): 269-277.

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采用多元统计、GIS和神经网络相结合的方法研究了耕地土壤Tl含量的空间分布格局及其主要驱动因素.结果表明，研究区耕地土壤Tl环境质量较好.研究区耕地土壤Tl含量范围为0.01~7.33mg/kg，算术平均值（0.91±0.40） mg/kg，超过湖南省土壤Tl含量背景值（0.61mg/kg），耕地Tl含量累积特征明显，但明显低于2017年全国农用地土壤污染状况详查工作中土壤Tl含量评价参考值（1.0mg/kg）.耕地土壤中Tl含量流域分布特征明显，耕地土壤Tl含量呈现“东高西低，南高北低”趋势，高值聚类区主要分布湘江流域南部地区和武水流域.武水流域耕地土壤Tl含量算术均值达到1.10mg/kg，存在潜在污染风险.研究区耕地土壤Tl含量积累和分布格局受水力、工业活动和自然因素的综合影响.高海拔和水网密度区耕地土壤Tl累积明显.黄棕壤的土壤Tl含量显著高于其他类型土壤.

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基于SiteWise^TM工具的污染场地修复环境足迹分析

肖萌, 刘瑞平, 李香兰, 张红振, 徐铁兵, 佟雪娇, 贾御夫

中国环境科学. 2024, 44(1): 278-287.

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采用SiteWise^TM工具对河北某化肥生产污染土壤修复全过程进行了温室气体排放、能源消耗、水资源和电力资源消耗、空气污染物排放等环境足迹的系统定量评估.结果显示，修复21800m³受污染土壤，共排放温室气体2616t CO₂-eq，消耗能源2.11×10¹⁴MJ，水资源1.1×10⁵L，电力资源5.66×10⁴kW×h，排放空气污染物1.58×10⁴kg.采用SiteWise^TM工具自带的可再生能源情景分析发现，将可再生能源纳入修复系统，相对降碳1%时修复成本增加7.58%.不确定性分析结果表明，在95%置信区间内，温室气体排放量为2194~3086t CO₂-eq，能源消耗量为1.45×10¹⁴~2.46×10¹⁴MJ，整体不确定性程度较低.

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降水驱动下大港河硝酸盐迁移转化过程及来源解析

王俊, 亢晓琪, 吴亚丽, 牛远, 余辉

中国环境科学. 2024, 44(1): 288-299.

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为定量识别大港河流域硝酸盐来源的贡献，在降水条件下，对秋季（2020年11月）和春季（2021年3月）典型月份在大港河流从上游山林农业区到下游湖滨区共布设8个河水及沉积物监测点，其中包含地下水、生活污水及畜禽粪便、山林农业区和流域土壤等20个硝酸盐氮源监测点，通过大港河水体水化学分析、结合硝酸盐氮氧双同位素示踪技术和贝叶斯混合模型，探究了大港河流域水体硝酸盐来源及迁移转化过程，确定了各硝酸盐源的贡献.结果表明：（1）秋季和春季大港河流域水体中TN浓度均值分别为3.20和3.23mg/L，劣于地表水环境质量Ⅴ类标准，NO₃^--N是影响水体水质氮素超标的主要赋存形式；（2）降水的驱动作用影响大港河流域硝酸盐浓度的季节变化，流域氮循环过程以硝化作用为主，多种氮转化过程共同发生；（3）生活污水或畜禽粪便对流域水体的硝酸盐为主要贡献，其贡献率在秋季和春季分别为40.8%±32.8%和55.8%±27.3%，其次是地下水和流域土壤，降水对流域硝酸盐的贡献作用始终最小.

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荒漠绿洲区土壤生态化学计量特征及驱动因素

刘靖宇, 尹芳, 刘磊, 蒋磊, 郭帅

中国环境科学. 2024, 44(1): 300-309.

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通过研究塔里木盆地东北缘绿洲区耕地、园地、林地和裸地中土壤养分元素含量特征，分析了荒漠绿洲区不同土地利用方式对土壤生态化学计量特征的影响，以期为脆弱生态系统土壤质量和功能评价提供参考依据.结果表明：①研究区土壤中TN、SOC含量处于缺乏状态， TP含量处于正常水平， TK含量较为丰富；pH值呈现“西北高、东南低”的分布格局，与其他元素的空间分布格局表现出一定的负相关关系. ②TC、SOC、TP、TN含量在耕地中最高，裸地中最低，不同土地利用方式中TK含量差异性不显著.TC、SOC、TN、TP“表聚效应”明显，随土层深度的增加含量减少；pH值随土层深度的增加而增加；TK含量在不同深度变化不明显.③4种土地利用方式中， w（C）：w（N）大小依次为裸地>园地>林地>耕地， w（C）：w（P）大小依次为园地>林地>裸地>耕地， w（N）：w（P）大小依次为园地>耕地>裸地>林地.不同土壤深度上， w（C）：w（N）随土层深度的增加而增加， w（N）：w（P）随土层深度的增加而减少， w（C）：w（P）无明显变化规律.④生态化学计量特征累计方差解释量为91.66%，其中TN对土壤生态化学计量特征的重要性最高，解释量为53.5%.综上，通过提高氮磷复合肥的施用及引种固氮植物等方式，可缓解干旱绿洲区土壤养分元素缺乏的现象.

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夏季东、黄海群落净生产力的分布及影响因素

吴智广, 秦川, 王磊, 张桂玲

中国环境科学. 2024, 44(1): 310-318.

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2018年6~7月利用膜进样质谱系统对东、黄海表层海水中的O₂/Ar进行走航观测，估算了混合层群落净生产力（NCP），并结合其他水文参数和卫星数据分析NCP的分布特征和调控因素.结果表明：东、黄海整个调查海域Δ（O₂/Ar）平均值为（3.3 ±8.5）%，NCP平均值为（12.9 ±36.7） mmol C/（m²·d），整体处于净自养状态.东海混合层平均Δ（O₂/Ar）为（4.9 ±9.8）%，NCP为（21.0 ±38.2） mmol C/（m²·d），呈现近岸高远海低的分布特征，这主要是由于东海陆源输入带来的高营养盐促进浮游植物生长所致.黄海混合层平均Δ（O₂/Ar）为（1.6 ±6.6）%，NCP为（4.8 ±33.3） mmol C/（m²·d），黄海NCP分布主要受营养盐和黄海冷水团的影响，呈现北黄海高、南黄海低的分布特征.相关性分析表明，光照和营养盐是控制调查海区NCP分布的重要因素.

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考虑环境成本综合效益的泾河流域最佳管理措施评价与筛选

阮炳南, 吴磊, 郭嘉薇, 杜佰林

中国环境科学. 2024, 44(1): 319-328.

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基于土壤和水评估工具（SWAT）评估9种单一最佳管理措施（BMPs）及其不同组合共计103种BMPs情景布设对非点源污染的消减效率，并基于信息熵的多属性决策方法评估泾河流域BMPs实施成本和非点源控制有效性之间的权衡.研究发现，SWAT模型在泾河流域非点源污染模拟中适用性较好，不同的BMPs对非点源污染负荷削减量存在较大差异，组合BMPs比单一BMPs在降低非点源污染负荷方面表现更好.在农业耕作过程中减少化肥50%的施用量、将坡度大于25°的农田退耕还草以及在河道进行植草水道措施建设是泾河流域具有最大环境成本综合效益值的优选组合BMPs.

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极端旱情期大型水库浮游植物群落演替特征——以新丰江水库为例

张辉, 彭宇琼, 邹贤妮, 张婷婷, 廖志惠, 林小平, 乔永民, 陈瑞

中国环境科学. 2024, 44(1): 329-343.

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2021年新丰江水库流域经历60年来最严重的极端旱情.为了解旱情对水库的浮游植物群落演替特征影响，2020年1月至2021年12月对新丰江水库的浮游植物群落结构和水体理化指标进行了2年调查.结果表明，旱情前（2020年）和旱情期（2021年）新丰江水库水质均达到《地表水环境质量标准》（GB3838—2002）Ⅰ类标准，2021年TLI（S）范围介于14~28之间，保持贫营养状态，但年度TLI（S）上升了19.1%.2020年和2021年分别共鉴定出浮游植物8门90属201种和8门86属191种，均以绿藻门、蓝藻门、硅藻门、裸藻门和甲藻门为主.浮游植物群落结构旱情前为蓝藻-绿藻型，旱情期为绿藻-硅藻型，2020年和2021年浮游植物丰度均值分别为1.38×10⁶和0.41×10⁶cells/L，受外源营养盐大幅减少的影响，旱情期藻类丰度低于旱情前，极端旱情期因降水量大幅减弱，引起水库营养盐输入量降低，从而限制了营养盐需求高的藻类增殖活动，导致藻类时间变化和组成差异.相关分析和冗余分析（RDA）结果表明，旱情前水库浮游植物的主要环境影响因子为NH₃-N、WT、DO、TP和SD，旱情期主要影响因子转变为EC、WT、pH值、TN、COD_Mn、NH₃-N和SD，其中WT、SD和NH₃-N在旱情前和旱情期均为水库浮游植物的主要环境影响因子，说明极端旱情期由于水文和营养盐输入量变化，引起藻类主要关联因子随之变化.

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潮-径相互作用下甬江总氮污染的降解、扩散及分布模拟

陈勤思, 胡松, 王晓华, 刘鹏霞, 刘星, 高照诠

中国环境科学. 2024, 44(1): 344-351.

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基于非结构有限体积法海洋模式（FVCOM）建立了宁波—舟山海域的水动力模型，结合海域海水监测数据分析了区域内总氮浓度的分布情况及影响污染物输运的动力因素，进而采用表观降解系数方法在示踪物（DYE）模块中补充了浓度衰减机制，从而对甬江入海总氮污染物在2021年丰水期条件下的降解、扩散及分布进行了模拟分析.模拟结果表明，甬江输入到宁波—舟山海域的总氮污染物是造成2021年夏季宁波市镇海区、北仑区近岸海域海水总氮浓度出现高值的重要因素.在潮汐和甬江径流的共同作用下，甬江输入到宁波—舟山海域的总氮污染物将在短期内显著影响到宁波市镇海区东部和北部海域海水质量.以2021年夏季为例，考虑降解过程后，模拟结果显示甬江输入的总氮污染物在90d内使宁波市近岸站位海水总氮浓度增加约0.7mg/L.

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基于MGWR的长江流域植被演化及其影响因素

李泳君, 陈青长, 方贺, 李建

中国环境科学. 2024, 44(1): 352-362.

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以2000~2022年长江流域植被覆盖度为因变量，以地形、气象、社会经济因素为自变量，借助能很好处理尺度差异的多尺度地理加权回归（MGWR）探讨植被时空变化及其影响因素.结果表明：2000~2022年长江流域植被覆盖度呈现波动变化，以改善为主，增长速度为0.245%/a；流域植被空间分布模式为东西低，中部高的空间分异；未来流域大部分地区有退化风险.不同影响因子对于长江植被的作用出现明显的空间差异，其中坡度、高程、气温及相对湿度是长江流域植被变化的主要驱动因素；值得注意的是人为因子对于植被的影响力相对较小.植被与各个影响因子的响应尺度具有显著差异，其中地形和气候因子等自然因素对于植被的作用尺度较小，仅为43，而社会因素的作用尺度较大（>870）.

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汉江中下游藻华暴发特征及生态流量阈值

何术锋, 胡威, 杨早立, 冯韬, 严晗璐, 林育青, 陈求稳

中国环境科学. 2024, 44(1): 363-370.

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基于2015~2019年汉江中下游水文，水环境和水生态数据，采用主成分分析与冗余分析识别了河流藻华暴发防控的关键因子，拟合得到其调控阈值，然后，使用断面通量法和流速抑制法推求了抑制河流藻类水华暴发的生态流量.结果表明：汉江中下游藻类水华主要发生在枯水期，枯水期藻类优势种群为硅藻，小环藻为优势种，丰水期绿藻门和硅藻门是优势种群，小球藻为优势种.流速是影响汉江藻类生长的主控因子，当流速超过0.462m/s时，流速继续增大将抑制藻类生长.汉江中下游枯水期控制藻类水华的生态流量：沙洋断面流量为890m³/s，潜江断面流量为918m³/s，仙桃断面流量为953m³/s，汉川断面流量为1075m³/s.

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基于国产资源一号02D卫星和机器学习算法的钦州湾滨海土壤盐分反演

田义超, 郑丹琳, 张强, 卢芳, 黄友菊, 陶进, 张亚丽, 林俊良, 姚贵钊, 姚媛元

中国环境科学. 2024, 44(1): 371-385.

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以钦州湾滨海地区作为研究区，基于国产资源一号02D（ZY1-02D）多光谱卫星提取的相关特征参数，在AdaBooost、LightGBM、XGBoost、RFR以及CatBoost五种不同机器学习算法的支持下，设置了5种不同的输入变量组合，并基于决定系数（R²）和均方根误差（RMSE）对不同模型的性能进行了评价.结果显示：研究区实测土壤盐分含量范围为0.740~10.352 g/kg，均值为1.739 g/kg； CatBoost相较于AdaBooost、LightGBM、XGBoost、RFR有更好的预测性能，CatBoost结合全变量组在预测阶段取得了最高精度（R²=0.8317，RMSE=0.3957 g/kg）；在全变量组中，纹理特征中的均值对土壤盐分含量最为敏感，贡献度最高；研究区土壤盐分含量预测值为0~8.784g/kg，均值为2.478g/kg，轻度盐渍土分布广泛，主要集中分布在研究区西部，在东部地区分布较零散.国产资源卫星遥感数据结合CatBoost模型在钦州湾滨海土壤盐分反演中表现出较好的性能，可为大规模估算土壤盐分含量提供一种新的方法和思路.

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饱和砂土中DNAPL污染物迁移过程及数值模拟

肖鹏, 刘汉乐

中国环境科学. 2024, 44(1): 386-395.

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基于物理砂箱实验所获参数，运用数值模拟Petrasim程序模拟DNAPL在饱和多孔介质中的迁移过程，探究DNAPL在重力和毛细力共同作用下的迁移行为与迁移路径中污染物的分布特征.研究表明：⑴ DNAPL污染物入渗前期主要受重力影响呈“液滴”状垂向扩散，在垂向扩散至底部不透水层后，DNAPL在毛细力驱动下开始横向再分布扩散，最后在底部形成长期的“池状”污染源区；⑵ 通过对比验证数值模拟结果和实验结果，其垂向扩散相对误差范围为-2.96%~5.95%.横向扩散的相对误差范围为0.04%~23.41%.平面污染面积相对误差范围为0.03%~19.39%.表征横向扩散、垂向扩散与污染面积模拟值与实验值差异性的拟合决定系数R²分别为0.8827、0.9919、0.9832，模拟结果与实验值接近，模拟效果良好.结果说明了数值模拟Petrasim程序预测饱和多孔介质中DNAPL迁移行为和污染分布范围的可靠性与准确性.在野外环境中DNAPL泄露污染的污染范围评估与迁移行为预测方面具有广阔的应用前景.

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秸秆生物炭的固碳减排潜力及其环境影响

刘阳, 靳晨生, 张海亚, 张新波, 张玉盼

中国环境科学. 2024, 44(1): 396-403.

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以最为普遍的慢速热解得到的秸秆生物炭作为研究对象，生物炭施用土壤为应用场景，利用全生命周期评价方法对生物炭在固碳封存过程中的固碳潜力和环境危害潜势进行了探讨与分析.结果表明，每年1t秸秆生物炭的制备及应用（秸秆生物炭系统）可减少二氧化碳当量（CO_2e）排放5.50×10³kg，封存CO_2e约5.53×10³kg，对温室气体减排具有较为显著作用.在环境危害潜势上，秸秆生物炭系统有效地缓解了非生物耗竭潜势（-5.15×10^-5kgSb_e）和富营养化潜势（-5.35×10^-3kgPO₄^3-_e），而对酸化潜势（0.0576kgSO_2e）、臭氧层耗竭潜势（8.28×10^-14kgR_11e）、光化学氧化潜势（7.38kgC₂H_4e）和人体毒性潜势（2.01kgDCB_e）产生了负面影响，但影响有限.

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碳捕集、利用和封存(CCUS)技术发展现状及应用展望

阳平坚, 彭栓, 王静, 王强, 任妮, 宋维宁

中国环境科学. 2024, 44(1): 404-416.

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梳理了碳捕集、利用和封存（CCUS）技术各关键环节的发展概况，阐述了全球和我国现阶段CCUS技术应用进展和挑战.结果表明，在当前的经济技术水平下，CCUS项目难以实现成本效益的平衡，因此必须转变思路，将CO₂视为一种基础工业原料，加快CO₂资源化利用布局.基于此，提出CO₂转化利用金字塔模型，通过优化组合高附加值碳基材料、化工利用、生物合成等CO₂转化利用路径，形成兼具减排和商业价值的新型碳经济.最后，根据我国未来在能源领域的领先性和电网的灵活度的实际需要，提出了加快我国CCUS技术布局和应用的政策建议，以期助力CCUS技术产业化落地与可持续发展.

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基于BayesianOpt-XGBoost的煤电机组碳排放因子预测

赵敬皓, 王娜娜, 蒋嘉铭, 田亚峻

中国环境科学. 2024, 44(1): 417-426.

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以贝叶斯参数优化的XGBoost算法为基础，基于机组特征和煤炭特性建立BayesianOpt-XGBoost预测模型，其发电、供热碳排放因子预测的相关系数R²分别为0.91和0.87，绝对误差百分比为2.51%和2.91%.进一步，通过特征标准化方法减少对煤炭特性的依赖，模型预测R²分别为0.79和0.77，绝对误差百分比为3.94%和2.75%，精度仍可得到保障.基于该模型分析全国各省区煤电机组碳排放因子并与公布数据进行比较，证明了该模型的有效性.对机组预测结果的分析表明对现存的低容量机组进行改造、对新建造电机组采用大容量高参数可以减少碳排放强度.

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中国城市数字经济对物流业碳排放的影响效应及传导机制

钟文, 杨俊, 郑明贵, 董娟, 严芝清

中国环境科学. 2024, 44(1): 427-437.

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在分析数字经济影响物流业碳排放机理的基础上，基于中国2011-2021年278个地级及以上城市的数据，采用非线性回归模型和分位数回归模型实证检验了数字经济对物流业碳排放的影响.研究表明：数字经济与物流业碳排放之间存在U型关系，且当前处于U型的上半部分.作用机制检验发现，数字经济主要通过技术革新和要素配置效率改进两条路径显著降低物流业碳排放，同时，数字经济对物流业碳排放的影响存在空间溢出效应，且存在城市自身规模与资源禀赋的异质性；进一步分析发现，数字经济的发展对物流业的碳排放具有显著的抑制和进化作用，随着分位数的增加，数字经济发展对物流业碳减排的边际影响递减.

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中国化肥减量降碳效应评估

邹金浪, 刘陶红, 姚冠荣, 徐龙

中国环境科学. 2024, 44(1): 438-448.

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从2008~2014年、2014~2020年和2020~2025年3个时段，基于总量变化和强度贡献两个维度，对中国化肥使用减量降碳效应进行评估.结果表明：（1）中国化肥使用碳排放总量由2008年的7185.11万t波动增加到2014年的8462.78万t，然后持续减少到2020年的7004.40万t.前者增幅17.78%，后者减幅17.23%.玉米和棉花化肥使用碳排放总量峰值出现在2014年，其余农作物则在2014年之前.（2）2014~2020年，化肥使用强度减少的降碳贡献程度为81.08%，其中，大豆和烤烟的贡献程度低于50%，棉花化肥使用强度增加.不同省份化肥减量降碳效应差异明显，其中，河北、黑龙江、海南和甘肃化肥使用强度减少的贡献程度低于50%.江苏、广东和新疆化肥使用强度增加.（3）相较2020年，在保障种植规模和优化种植结构的前提下，2025年化肥使用碳排放总量将下降.化肥使用强度减少1%情景下，稻谷、小麦、棉花、糖料和蔬菜在2025年的碳排放总量低于2020年，玉米、烤烟和大豆则分别需减少3%、5%和10%.稻谷、小麦和棉花化肥使用强度减少1%的降碳贡献程度超过50%，而玉米和糖料需减少3%，烤烟、蔬菜和大豆分别需减少5%、7%和10%.在所设情景下，2025年油料化肥减量降碳效应不明显.中国化肥使用碳排放已达峰，应该进一步提高化肥后“碳达峰”时期减量与降碳的协同性.当前需重点关注化肥使用强度增加和化肥使用强度减少降碳贡献程度不高的地区，区分农作物类型开展化肥减量降碳的总量和强度调控.

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典型有机磷酸酯在黄河入海口的分布与生物蓄积特征

闫振飞, 冯承莲, 王锦东, 吴丰昌, 白英臣

中国环境科学. 2024, 44(1): 449-461.

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以黄河入海口为研究区域，分别在地表水、沉积物、浮游生物以及12种水生生物中检测OPEs含量，结果发现共检出17种OPEs，其中氯代类检出丰度和检出频率最高，是主要的污染物成分，其次是烷基类和芳香类OPEs.同源性分析发现，在地表水与沉积物中氯代类的OPEs污染来源更为广泛.12种水生生物中较高营养级的野生鱼类（如鲢鱼、鲫鱼、梭鱼等）中∑OPEs含量高于低营养级的底栖生物（如日本沼虾等），表明OPEs在水生生物食物链上具有累积性特征，以及物种差异性特征.相比于鳃吸收，肠道摄食是野生鱼类OPEs污染的主要暴露途径.结果显示部分OPEs在黄河入海口的水生食物网中存在一定的生物蓄积和生物放大潜力.风险分析结果表明磷酸三（1，3-二氯异丙基）酯具有潜在的生态风险，需引起广泛关注.

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盐度对全氟和多氟烷基物质(PFAS)在海水-沉积物界面吸附行为的影响

姜舒祺, 毕宇杰, 张涛, 冯志华, 耿倩倩, 谭志军, 郭萌萌

中国环境科学. 2024, 44(1): 462-473.

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模拟海水-沉积物环境，分析了不同盐度影响下5种全氟和多氟烷基物质（PFAS）含量变化，并解析了PFAS的吸附动力学和热力学等吸附行为.在设置的不同盐度实验组中，全氟辛烷磺酸（PFOS）在沉积物中的吸附能力强于相同碳氟链长度的全氟辛酸（PFOA），其中PFOS在沉积物中的吸附量大于其替代物9-氯十六氟-3-氧杂壬烷-1-磺酸钾（9Cl-PF3ONS）；PFOA在沉积物中的吸附量大于其替代物六氟环氧丙烷二聚酸（HFPO-DA），而小于另一替代物六氟环氧丙烷三聚酸（HFPO-TA）.PFAS的沉积物分配系数（K_d）与盐度呈正相关，随着盐度的升高，PFAS在沉积物中的吸附量随之增加.PFAS的吸附过程涉及了疏水和静电相互作用.

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微塑料与肺表面活性物质相互作用

蒋凡殊, 曹妍, 张林丰, 师伟萌, 宋浩然, 王浩骏, 杨艳琳, 赵群, 李杰, 李曼焘

中国环境科学. 2024, 44(1): 474-481.

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选择聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）为代表性微塑料，探究了微塑料与肺表面活性物质（LS）间的相互作用机制.结果表明，PVC和PE对LS活性组分具有显著的吸附作用，其对磷脂组分的吸附率可分别达到49.33%和47.00%，从而造成LS表面张力的升高和表面压力-表面积等温线（π-A）的内缩.与LS接触后，微塑料的表面形貌和Zeta电位也发生了变化， PVC和PE的Zeta电位绝对值分别降低了5.61和5.20mV，进一步影响了微塑料的分散状态和沉降能力.因此，当微塑料通过呼吸系统进入肺部环境时，其不仅能造成LS界面化学性质的显著变化，其自身性质也受到影响，可能诱导更严重的健康危害.

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用于诺氟沙星现场灵敏检测的便携式智能手机赋能荧光传感技术

卓雨欣, 徐文娟, 程源, 龙峰

中国环境科学. 2024, 44(1): 482-488.

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通过融合激光诱导荧光原理和光纤传感原理，集成全光纤光学系统、微型化流动进样系统、高灵敏微型光电探测系统和基于智能手机的APP软件，研制了用于水中抗生素现场快速灵敏检测的便携式智能手机赋能荧光生物传感器.以喹诺酮类抗生素诺氟沙星（NOR）为例，在优化条件下，该荧光生物传感器对NOR的检测限可达0.35μg/L，线性检测范围为1.6~20.6μg/L.所建立的NOR检测方法也被用于各种水样的NOR加标回收检测，其回收率为85%~120%，检测时间少于15min，表明其可以用于实际样品中NOR的现场灵敏快速检测.结合物联网等新兴技术，可根据设定的程序将检测结果直接上传环境监测监管中心，为实现水环境安全的监测预警和应急监测提供重要技术支持.

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全氟烷基酸在大型溞体内的竞争富集作用及机制

肖璐, 张尚伟, 程浩, 于丹凤, 姜晓满, 胡蝶旋, 文武, 夏星辉

中国环境科学. 2024, 44(1): 489-498.

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全氟烷基酸（PFAAs）是一类在水环境中广泛存在的有机污染物，具有潜在的生物累积性和多种生物毒性.为探究长链PFAAs与其短链替代品在浮游动物大型溞体内的竞争富集作用，通过比较典型长链PFAAs存在和不存在两个暴露条件下短链PFAAs在大型溞体内的生物富集，考察PFAAs在大型溞体内的吸收速率常数（k_u）、排出速率常数（k_e）和稳态生物浓缩系数（BCF_ss）等指标的变化规律，探讨典型长链PFAAs与其短链替代品的竞争富集作用机制.结果表明，PFAAs在大型溞体内的k_u和BCF_ss值分别与全氟碳原子数、膜-水分配系数和蛋白质结合系数显著正相关，且长链PFAAs对短链PFAAs的生物富集具有明显抑制作用，导致短链PFAAs的BCF_ss值降低56%~80%.长链与短链PFAAs在蛋白质结合点位的竞争作用可能是短链PFAAs生物富集受到抑制的机制之一.

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氮掺杂的硫化镉锌光催化降解水中抗生素

熊维, 李奥祥, 谢金玺, 于瀚博

中国环境科学. 2024, 44(1): 499-509.

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以N，N-二甲基甲酰胺（DMF）为氮源，通过水热法制备了氮掺杂的硫化镉锌（N-Zn_0.67Cd_0.33S）.利用TEM、XRD、XPS等表征手段对N-Zn_0.67Cd_0.33S进行了物相鉴定，证明了N元素的成功引入.在模拟可见光条件下，考察了N-Zn_0.67Cd_0.33S对四环素（TC）及环丙沙星（CIP）的光催化降解性能.结果表明，DMF用量为13mL的催化剂（NZCS-13）在30min内对两种抗生素的降解率分别为99.9%和86.9%，降解速率分别为0.2397和0.0676min^-1，是纯相Zn_0.67Cd_0.33S（ZCS）的2.33和2.57倍.自由基捕获实验和电子自旋共振测试结果表明，超氧自由基（·O₂^-）是主要的活性物种.PL、UV-Vis DRS、电化学等测试结果表明N掺杂材料性能的提升主要源于光生电荷的有效分离.此外，所得催化剂在连续5次降解实验中表现出良好的循环稳定性.

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纳米银对铜绿微囊藻生物毒性的电荷效应

雍玲丽, 陈猷鹏, 郭劲松, 方芳, 孙壮壮, 晏鹏

中国环境科学. 2024, 44(1): 510-519.

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探究了两种纳米银（AgNPs）即由支链聚乙烯亚胺修饰的带正电荷的纳米银（BPEI-AgNPs）和由柠檬酸盐修饰的带负电荷的纳米银（Citrate-AgNPs）对铜绿微囊藻（M. aeruginosa）的生物毒性，以揭示AgNPs对铜绿微囊藻生物毒性的电荷依赖性.结果表明：与带正电荷的纳米银BPEI-AgNPs相比，带负电荷的Citrate-AgNPs对铜绿微囊藻的生长和光合活性具有更强的抑制作用.0.5mg/L Citrate-AgNP组的丙二醛（MDA）含量峰值（100.8nmol/mgprot））高于同浓度BPEI-AgNP组（82.5nmol/mgprot）.与BPEI-AgNPs相比，相同浓度的Citrate-AgNPs作用下，铜绿微囊藻的sod2基因和GPX基因的表达分别显著上调和下调，导致藻细胞中过氧化水平显著地升高.同时，与Citrate-AgNPs相比，BPEI-AgNPs显著促进藻细胞外聚合物（EPS）的分泌， 0.5mg/L BPEI-AgNP组达到32.21mg/gSS（16d）， EPS的包覆作用有效地抵抗了BPEI-AgNPs的毒性.0.5mg/L Citrate-AgNP组最终胞内Ag⁺离子释放量是0.5mg/L BPEI-AgNP组的2.13倍，藻细胞严重破裂.因此，Ag⁺离子的激增导致Citrate-AgNPs对细胞的剧烈损伤.此外，Citrate-AgNPs显著抑制了光合作用（rbcS和rbcL）和能量代谢（por）基因的表达.

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工艺非球形颗粒在呼吸道内沉积的动力学特性

庄加玮, 陈庚阳, 杨如梦, 郭张辉, 刘恩海, 刁永发, 沈恒根

中国环境科学. 2024, 44(1): 520-527.

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为探明铸造车间内非球形颗粒在工人呼吸道内沉积的动力学特性，借助电镜扫描获得粉尘颗粒的微观形貌，通过数值模拟方法分析5种形状颗粒在G3 ~ G6及G9~ G12呼吸道内运动规律，并讨论颗粒形状、呼吸量、颗粒粒径对其沉积分布的影响.结果表明，颗粒的形状因子φ越大、粒径越大、呼气量越大，非球形颗粒在呼吸道内沉积率η_t越高；φ越小，非球形颗粒在G3 ~ G6呼吸道内沉积分布越分散，在G9 ~ G12呼吸道内则相反；非球形颗粒在G3~ G6呼吸道内主要因惯性碰撞发生沉积，φ越小的颗粒受到的曳力作用越强，不同形状颗粒间沉积率差异明显胜于其在G9 ~ G12呼吸道，局部沉积率差异更是超过了30%.因此，形状因子小的非球形颗粒更易被输运至呼吸道较深的位置，对工人的健康威胁可能性更大.

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四溴联苯醚通过溶酶体-内源性和外源性凋亡通路诱导褶皱臂尾轮虫(Brachionus plicatilis)细胞凋亡

王钊宁, 曹赛, 刘倩, 崔馨逸, 周斌, 王悠, 周仲元

中国环境科学. 2024, 44(1): 528-536.

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实验生态条件下研究褶皱臂尾轮虫（Brachionus plicatilis）对四溴联苯醚（BDE-47）胁迫的响应.从转录组水平分析差异基因和富集通路，并对关键基因蛋白进行验证，以期揭示胁迫-响应的机制与途径.结果表明：（1）经0.08mg/L BDE-47胁迫24h的处理组中出现582个差异基因；差异基因主要富集在核糖体、凋亡等信号通路；其中抑制凋亡的核糖体、雌激素信号通路的差异基因显著下调，与凋亡相关的MAPK信号通路、凋亡通路的差异基因显著上调，表明BDE-47诱导轮虫凋亡.（2）褶皱臂尾轮虫溶酶体膜通透性升高，溶酶体内的组织蛋白酶L（Cathepsin L）表达量上升（P < 0.05），表明溶酶体受损.促/抗凋亡因子比值Bax/Bcl-2升高（P < 0.05）、Caspase家族被激活；在加入Cathepsin L抑制剂后， Bax/Bcl-2以及Caspase家族活性受到显著抑制.此外，轮虫体内活性氧（ROS）含量和过氧化物酶（POD）基因表达出现显著升高.

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不同外源Cd(II)对Pseudomonas aeruginosa EPS的胁迫效应——产量、组分、吸附特性变化及其机制

陈丽瑶, 连泽阳, 宋卫锋, 戴文灿, 杨佐毅, 孙梦格, 黄祥武, 白晓燕

中国环境科学. 2024, 44(1): 537-547.

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以CdCl₂、CdSO₄和Cd（NO₃）₂为胁迫因子，比较了不同阴离子在胁迫/诱导过程中对Pseudomonas aeruginosa（P. aeruginosa）胞外聚合物（EPS）的产量和特性的影响以及对Cd（II）吸附性能的变化.研究发现，当Cd（NO₃）₂胁迫/诱导浓度为50mg/L时，EPS产量达到214.91mg/g VSS，其中蛋白质含量达到136.75mg/g VSS，较胁迫/诱导前增加了409.31%.此时EPS的吸附性能最好，对Cd（II）的平衡吸附量最大，较胁迫/诱导前增加了近一半.HPLC分析表明，EPS蛋白质中氨基酸的变化与EPS的吸附特性密切相关.3D-EEM、XPS和FTIR结果表明，EPS中C=O、C-N和N-H含量增加，有利于重金属的结合.竞争吸附实验发现，EPS对Cd（II）的亲和力高于Zn（II）.

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17α-乙炔雌二醇胁迫下零价铁对硝化污泥中抗性基因的影响

王丽丽, 李安婕, 张传国

中国环境科学. 2024, 44(1): 548-554.

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采用硝化污泥序批式反应器去除17α-乙炔雌二醇（EE2），基于宏基因组测序技术考察了零价铁（ZVI）对硝化污泥去除17α-乙炔雌二醇（EE2）过程中抗生素抗性基因（ARGs）的影响，结合菌群结构分析了其潜在影响机制.结果表明，硝化污泥处理EE2过程中ARGs丰度提高了724.42TPM（每百万转录本中来自于某基因的转录本数目），但ZVI削减了此过程中的ARGs丰度增长趋势，EE2及ZVI改变了ARGs亚型的分布，但对ARGs类型及亚型种类无明显影响.EE2使得硝化污泥中属于高风险等级（Q1及Q2）的ARGs丰度增加了555.75TPM及151.08TPM，ZVI降低了硝化污泥中的抗性风险.多重耐药是硝化污泥中丰度占比最大的高风险（Q1和Q2等级）ARGs类型，占比高达49.23%.微生物群落是硝化污泥中ARGs的重要驱动因子，鞘脂单胞菌属（Sphingopyxis）等菌属与多种ARGs显著正相关，可能是多种ARGs的共同潜在宿主.

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中国城市PM_2.5污染暴露不平等及其驱动因素——基于Theil指数和LMDI分解

马本, 秦露, 夏天辰

中国环境科学. 2024, 44(1): 555-566.

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聚焦大气污染物PM_2.5，对2015~2021年污染物浓度进行人口规模赋权，构建中国城市PM_2.5污染暴露水平指标，基于GINI系数和Theil指数测度污染暴露不平等，并按城市行政层级、省份进行差异分解；基于对数平均迪氏指数分解法（LMDI），分别对污染暴露水平、不平等程度进行驱动因素分解，探究其变化背后的社会经济因素.结果表明：中国城市PM_2.5污染暴露不平等总体温和，GINI系数保持在0.2以内且呈递减趋势.不同行政级别城市间未表现出污染暴露不平等，而省际差异对污染暴露不平等的贡献达68.4%；总体上能源的污染暴露乘数、政府绿色支出能耗强度是PM_2.5污染暴露水平的主要抑制因素，对污染暴露水平的驱动贡献超过60%.政府支出结构、支出规模、经济发展和人口因素对PM_2.5污染暴露起促增作用，但各因素在不同层级的城市间具有异质性；能源的污染暴露乘数、绿色支出能耗强度对不平等的动态抑制作用弱化，主要依靠能源绿色化的治污策略面临挑战.据此提出更好发挥政府作用，持续降低中国PM_2.5污染暴露水平，实现环境公共服务更加均等化的政策启示.

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可再生能源投资的政企随机演化博弈研究——基于动态碳价视角

李艳梅, 杨冲, 任恒君, 牛丹丹

中国环境科学. 2024, 44(1): 567-580.

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针对传统确定性演化博弈模型的不足，引入几何布朗运动模型模拟动态的碳价参数，构建了具有随机支付矩阵的演化博弈模型，以全国碳市场背景下的发电企业为例，研究了政企双方的演化过程和策略选择，探究了不同因素对演化均衡和政企决策的影响.结果显示：碳价是影响政企决策的重要因素，碳价较低时，政企的最优决策分别是选择作为策略即采取奖惩措施和不投资可再生能源，碳价较高时最优决策转变为不作为和投资.火力发电的成本、收益和碳排放系数以及可再生能源发电的成本、收益和建设成本是影响政府和发电企业策略选择的关键因素.发电企业投资意愿与政府的奖惩力度正相关，政府作为意愿与奖惩力度负相关，短期内提高政府的奖惩力度可激励发电企业的投资行为，但会缩短政府作为时长.

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清洁取暖政策试点的空气质量改善效应评估——基于三批试点地级市的准自然实验

王玉, 刘文璋

中国环境科学. 2024, 44(1): 581-592.

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为评估清洁取暖试点政策的空气质量改善效果，基于2014~2019年321个地级行政单位6年的平衡面板数据，采用多期双重差分（DID）方法对清洁取暖试点政策效果进行定量评估.研究发现，清洁取暖试点政策显著降低了城市空气污染水平，改善了空气质量，平均而言，试点城市的空气质量指数（AQI）比非试点城市显著低4.12；AQI，PM_2.5，PM₁₀和SO₂分别下降了约5.49%，11.47%，12.65%和35.66%.这一结论在进行了一系列稳健性检验后依然成立.清洁取暖试点政策改善城市环境质量的内在机制在于，试点政策改变了城市居民采暖能源结构，减少了硫化物和颗粒物的排放.因此“十四五”期间应进一步扩大清洁取暖政策范围，增加财政投入，提高财政支出效率，降低清洁能源成本，推广清洁能源全覆盖.

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