中国环境科学

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中国环境科学. 2025, 45(11): 0-0.

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湘江流域近二十年大气PM_2.5干沉降时空特征及影响机制解析

丁莹, 邹滨, 李沈鑫, 徐勇, 刘宁, 赵芳, 陈军, 尤翔宇

中国环境科学. 2025, 45(11): 5921-5930.

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解析干沉降时空演化过程及影响机制是精准把握污染来源与开展大气污染治理、土壤环境管理、农业污染防治的重要内容,因此,本研究以我国重要粮食产区湘江流域为研究区,综合2000~2021年遥感反演PM_2.5浓度、ERA5模式再分析气象场、地面大气颗粒物监测等多源数据,采用经验参数公式方法估算区域PM_2.5干沉降通量,探究流域及“三区”空间干沉降长时序时空演化特征.在此基础上,结合随机森林模型解析干沉降通量影响因素贡献特征,阐明干沉降主要影响机制.结果表明,近20年间湘江流域PM_2.5干沉降通量呈北高南低、中心高四周低格局,城镇空间PM_2.5干沉降量最高(1.42g/m²),其次为农业空间(1.06g/m²),生态空间最低(0.80g/m²).2000年以来干沉降通量呈下降趋势,变化率为-0.017g /(m²·a).PM_2.5浓度高值区域干沉降通量下降趋势较强.民用排放(2.43±0.04)、气温(0.71±0.01)、工业排放(0.69±0.02)及相对湿度(0.59±0.01)是湘江流域干沉降的主控因素,同时影响机制存在空间异质性,应针对不同区域影响要素贡献特征制定大气污染防控措施实现污染精准防控.

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气候变化情景下京津冀区域高温和臭氧变化预估

唐颖潇, 姚青, 汪靖, 蔡子颖, 韩素芹

中国环境科学. 2025, 45(11): 5931-5940.

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为探究未来气候变化对高温天气和O₃污染的影响,基于CMIP6-WRF/Chem模式降尺度,模拟21世纪不同年份夏季温度和O₃浓度.结果显示,相较于2014年, SSP2-4.5情景下京津冀典型城市2100年气温升高放缓,北京、天津和石家庄最高温升温速率分别为0.29℃/10a、0.46℃/10a和0.33℃/10a,而SSP5-8.5情景下升温则明显加剧3座城市升温速率分别为0.63℃/10a、0.80℃/10a和0.72℃/10a. 两种情景下北京、天津和石家庄日均O₃浓度和MDA8O₃浓度均呈增加趋势,增加速率分别为1.1μg/(m³·10a)、1.5μg/(m³·10a)和0.9μg/(m³·10a)以及1.2μg/(m³·10a)、1.3μg/(m³·10a)和1.1μg/(m³·10a),但O₃超标天数表现不同,可能与高温天和非高温天O₃浓度的变化差异有关.各城市非高温天O₃浓度均呈增加趋势,最大增量发生在SSP5-8.5情景下2035年的北京,增加12.9μg/m³.高温天O₃浓度则不同程度减少,最大减少发生在SSP2-4.5情景下2100年的天津,减少13.9μg/m³.不同情景下天津市温度惩罚因子均低于2014年,不同情景和年份均存在高温对O₃的抑制作用.气温对O₃的影响并非线性,相对湿度可能影响高温与O₃浓度的关系.

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成都市气溶胶消光系数多变量解析

范泽, 李昕翼, 米家媛, 李娜, 涂朝勇, 倪长健

中国环境科学. 2025, 45(11): 5941-5949.

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基于成都市2017年10~12月逐时大气能见度和相对湿度观测资料,结合同时次黑碳(BC)、颗粒物(PM)以及二氧化氮(NO₂)质量浓度数据,利用相关性分析、方差膨胀因子法以及GAM模型分析了气溶胶消光系数对多因素变化的响应关系.结果表明:气溶胶消光系数的解释变量集包括ρPM_2.5、RH、ρBC/ρPM_2.5、ρPM₁/ρPM_2.5和ρPM_2.5/ρPM₁₀(ρBC、ρPM₁、ρPM_2.5和ρPM₁₀分别为BC、PM₁、PM_2.5和PM₁₀的质量浓度),各解释变量与气溶胶消光系数均呈现出显著的非线性关系(通过α=0.001的显著性检验).相比于传统气溶胶消光系数双变量模型,以ρPM_2.5、RH、ρBC/ρPM_2.5、ρPM₁/ρPM_2.5和ρPM_2.5/ρPM₁₀为解释变量的气溶胶消光系数多变量GAM模型显著提升了对气溶胶消光系数的模拟效果,降低了气溶胶消光系数在高湿气象条件下的模拟偏差.对应轻微、轻度、中度和重度霾,GAM模型的调整判定系数(R²)分别为0.659、0.683、0.738和0.938,决定系数(R²)分别为0.686、0.737、0.777和0.961,平均相对误差(MRE)分别为0.091、0.041、0.071和0.016.上述成果揭示了气溶胶消光系数多因素影响的复杂性及其与霾强度变化的内在联系.

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基于光化学损失的武汉城区大气挥发性有机物污染特征和来源解析

乐翰, 胡柯, 陈安雄, 龚海群, 成海容

中国环境科学. 2025, 45(11): 5950-5958.

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对VOCs的污染特征和来源解析需要对VOCs的光化学损失进行评估.选取2021年9月8~18日在武汉城区开展VOCs连续在线监测,期间发生两次臭氧高污染过程,光化学反应较为活跃.利用光化学年龄的参数化方法对VOCs观测浓度(Ob)进行光化学损失矫正获取VOCs初始浓度(In),并分析VOCs的污染特征,使用正交矩阵因子模型(PMF)进行来源解析.研究结果表明,各类VOCs中光化学损失浓度和臭氧生成潜势(OFP)最高的均为烯烃,烯烃是控制臭氧污染的关键组分.基于初始值和测量值进行PMF源解析得到的6个主要排放源浓度贡献(初始值,观测值)为:机动车排放源(16.5%,17.7%)、化工排放源(14.7%,13.7%)、植物源(4.6%,4.0%)、燃烧源(20.2%,33.1%)、LPG/NG使用源(21.1%,18.9%)和溶剂使用源(22.9%,12.6%).PMF源解析结果受光化学反应影响显著,因此进行源解析时应考虑VOCs初始值,避免低估溶剂使用源,LPG/NG源,植物源,化工排放源等的贡献.

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能见度观测同化对天津地区雾霾低能见度数值预报影响研究

杨旭, 樊文雁, 蔡子颖, 朱玉强, 唐颖潇, 董琪如

中国环境科学. 2025, 45(11): 5959-5968.

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以天津地区两次典型雾霾低能见度过程为例,通过发展适用于雾霾能见度观测的资料同化方法,实现PM_2.5浓度、相对湿度及雾水含量等影响要素的模拟优化,提升模式能见度数值预报效果.研究表明,典型霾过程能见度变化主要受PM_2.5浓度影响,最低值1km左右,随相对湿度日变化幅度为2~3km,雾霾混合过程相对湿度高,夜间雾显著影响导致局地能见度低于50m,能见度日变幅大、过程极值低是其典型特征;通过能见度观测资料同化应用,雾霾低能见度模拟效果有显著提升,两次过程的能见度均方根误差分别由7km和4km减小至2km左右,间隔6h同化可以及时修正模拟偏差,部分时段提升效果更优;通过同化实现PM_2.5浓度和相对湿度模拟优化,霾能见度模拟偏差下降幅度最大达到6~8km;通过增加雾水含量修正,结合相对湿度同化改进,能够进一步改善雾霾混合过程夜间雾水含量考虑不足的问题,能见度模拟偏差由1~2km减小至300~500m,低能见度影响程度、影响范围均有明显提升;一个月模拟试验显示,低于10km的能见度模拟均方根误差由4.4km减小至3.2km.

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华东背景地区降水对亚微米级气溶胶的湿清除效率及其影响因素研究

张泽宇, 银燕, 王红磊, 陈魁, 朱士超, 纪雷

中国环境科学. 2025, 45(11): 5969-5979.

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基于2023年4~6月黄山汤口站点的高分辨率气溶胶数浓度与气象观测数据,分析了不同降水过程对亚微米级气溶胶(粒径0.01~1μm)4个模态(成核模态､爱根核模态､凝结模态､液滴模态)的湿清除效率及其影响因素.研究结果表明:降水日亚微米级气溶胶数浓度较非降水日平均降低27.8%,其中粒径范围0.1~1μm的气溶胶数浓度降幅达36.32%,且清除效率随粒径增大而提升.小雨事件中降水强度差异对粒径0.1~1μm粒子清除率的影响随粒径增大而减小,大雨相比中雨整体清除率更高.不同初始浓度与降水持续时间下的清除效果存在差异,较高初始浓度环境下0.03μm以上粒子的清除率显著提升,而长历时降水(39h)对4个模态的清除效果均产生更明显的清除效果.降水过程的不同阶段,小粒径气溶胶(粒径<0.1μm)的清除在降水的前期与末期与再悬浮､温度和局地风速具有一定的相关性,而积聚模态(0.1~1μm)在降水中期雨强较大时清除更显著,其中粒径>0.6μm的粒子在雨后无显著浓度反弹.本研究揭示了降水对亚微米气溶胶的清除效率及其环境依赖性,为理解降水对大气气溶胶的湿清除机制提供理论支撑.

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香港地区秋季臭氧污染特征及VOCs光化学反应的研究

谈琰, 张玉佳, 荣毅阳, 王一帆, 李顺诚, 马子轸, 刘亭, 张华伟, 赵志飞, 张永涛

中国环境科学. 2025, 45(11): 5980-5991.

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为探究粤港澳大湾区秋季高浓度臭氧(O₃)事件的污染特征及形成机制,本研究综合观测数据,利用基于观测的模型(OBM)和经验动力学方法(EKMA),以香港为例,分析该地区3次高浓度O₃污染事件中O₃浓度及前体物挥发性有机物(VOCs)的排放特征,评估VOCs对O₃生成敏感性机制的影响和对O₃生成的贡献.结果表明:在3次事件中,O₃峰值分别为382.65、302.67和301.76μg/m³,对应的VOCs浓度均值分别为23.6×10^-9、25.4×10^-9和32.1×10^-9.含氧挥发性有机物(OVOCs)在观测物种中占据主导地位,其中甲醇、甲醛和丙酮是体积分数前三的VOCs.EKMA曲线证实O₃-氮氧化物(NO_x)-VOCs之间的非线性关系取决于NO_x与VOCs的即时浓度,观测期间上午时段为VOCs控制区,下午时段为NO_x-VOCs协同控制区.光化学初始浓度(PIC)较实测值高8.2×10^-9,表明忽视实际消耗的VOCs会低估本地VOCs光化学反应对O₃生成的贡献.此外,由于O₃前体物和自由基的种类及浓度的差异,导致了O₃生成和损耗速率的不同,证实VOCs作为前体物对O₃净生成过程的促进效应.通过对臭氧生成潜势(OFP)与羟基消耗速率(L_OH)的计算可知,对OFP贡献率最高的VOCs组分依次为OVOCs(68.9%),烯烃(17.5%)和芳香烃(13.6%).甲醛和异戊二烯分别是香港秋季驱动O₃生成以及羟基(OH)消耗的优势物种,其中甲醛的OFP为42.1~73.1μg/m³,异戊二烯的L_OH为1.35~2.12s^-1.基于后向轨迹聚类分析,香港背景点主要受东北风驱动的三类气团影响:长距离输送(52%)、短距离输送(28%)和本地源(20%).研究结果揭示本地VOCs光化学反应、不同VOCs对O₃生成敏感性的响应特征以及区域传输与本地排放的协同作用对香港秋季O₃污染具有重要影响.

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海盐气溶胶源函数的研究综述

况晨, 李众, 赵梦迪, 付冬梅, 林德源

中国环境科学. 2025, 45(11): 5992-6006.

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海盐气溶胶在气候调节、大气化学反应以及云凝结核形成过程中发挥关键作用.准确量化其产生通量并构建有效的海盐气溶胶源函数模型,对于气候模拟和环境评估具有重要意义.系统回顾了当前主要的海盐气溶胶源函数估算方法,包括白浪覆盖法、稳态干沉降法与微气象法等,综合分析了风速、水温、盐度和波浪状态等关键环境因子对海盐气溶胶生成的影响,并整理总结了不同方法下的海盐气溶胶源函数表达式.综合现有文献发现目前的源函数模型难以适用于全球.未来可结合深度学习与遥感、再分析数据,有望构建全球化的海盐气溶胶源函数模型.

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基于机器学习和时间序列算法融合的北京地区花粉浓度预测技术研究

邓田丰, 李梓铭, 张少波, 孙兆彬

中国环境科学. 2025, 45(11): 6007-6019.

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基于机器学习和时间序列算法,对北京市顺义区2018~2024年的花粉浓度进行了时间序列模拟预测研究.研究整合了传统统计模型、机器学习模型和深度学习模型,并引入36种气象要素及其变量作为协变量以提升预测精度.结果显示,AutoGluon-TimeSeries(AG-TS)通过模型集成显著降低了过拟合风险,在短期预测(1d)中表现优异,其中DLinear模型以R=0.68和RMSE=206.5的综合性能最佳.相比之下,部分模型在预测时有高估或低估现象.研究发现,花粉浓度呈现春季(3~5月)和秋季(8~10月)双峰特征,与气象变量的相关性反映了气象条件和植被物候的复杂影响.此外,模型性能随预测时间延长衰减,如DLinear在3d预测中R值下降18%,RMSE上升15%.通过剔除低效模型并优化剩余模型,为花粉过敏预警提供了模型优化的方向和科学支持.

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东部沿海地区大型机场污染物排放特征及其环境影响评估

马思萌, 郑文慧, 韩博, 赵静波, 于剑

中国环境科学. 2025, 45(11): 6020-6031.

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基于真实航班飞行轨迹数据,建立青岛胶东机场飞机高分辨率污染物排放清单,同时改进三维非稳态拉格朗日扩散(CALPUFF)模型使其适用于高动态性的飞机移动源,考察污染物模拟结果对飞机排放时空分辨率的敏感性,在此基础上,定量评估机场飞机排放对大气环境的影响.结果表明:胶东机场飞机氮氧化物(NO_x)、二氧化硫(SO₂)和细颗粒物(PM_2.5)排放量与航班起降架次呈现出相似的时间变化特征(03:00~05:00排放量较低,15:00~17:00排放量较高),空间分布与机场布局以及进离场航迹紧密相关,排放高值集中于机场飞行区的重要区域(包括跑道、滑行道和停机坪等).飞机排放清单的时空分辨率对污染物浓度贡献模拟结果具有显著影响,且随着空间分辨率的升高,时间分辨率对模拟结果的影响愈发显著;基于1h时间分辨率和100m空间分辨率的排放清单能有效识别局部排放的短时波动,更好地表征机场飞行活动污染物浓度贡献的精细化分布特征.胶东机场飞机排放对NO_x、SO₂和PM_2.5浓度贡献年均值分别为4.21、0.53和0.07 μg/m³(区域最大值分别为220.25、33.46和4.69μg/m³),集中于以机场区域为中心,辐射周边10~15km范围内;受气象因素和排放的共同影响,三种污染物浓度贡献存在显著的季节性差异,冬季影响范围更广,而夏季则主要集中于机场及其西北区域.

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中国274个地级市PM_2.5-O₃浓度空间分异的驱动因素解析

邹滨, 谢曼曼, 李莎, 刘宁, 李沈鑫, 熊鹰

中国环境科学. 2025, 45(11): 6032-6044.

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结合城市统计年鉴与多源遥感数据(包括污染物浓度、夜间灯光、土地覆盖等),从气象、社会经济和城市形态多要素综合视角,解析中国274个地级市PM_2.5-O₃复合污染时空分布特征.结果表明:2005~2020年,中国城市PM_2.5浓度呈“先升后降”趋势,而O₃浓度则经历了升高、下降再升高的过程.两者的空间分布及协同关系均呈现显著的区域异质性,PM_2.5高值区主要集中在华北平原,O₃高值区分布于华北平原和东部沿海城市群,PM_2.5~O₃在南方及东北湿润地区多呈正相关,在北方半湿润半干旱地区多呈负相关.地理探测器分析显示,城市尺度PM_2.5和O₃浓度空间分异驱动因子排序均呈现出城市形态>气象>社会经济要素.其中PM_2.5浓度主要受生态空间占比(q=0.627)和农业空间占比(q=0.610)驱动,O₃浓度则受生态空间占比(q=0.512)和地形(q=0.466)影响显著.PM_2.5-O₃协同关系受降水(q=0.396)和温度(q=0.374)等单因子主导驱动,且在温度-地形(q=0.718)、降水-均匀度(q=0.708)等双因子的交互作用下呈现显著增强,表明了“城市形态约束”与“气象条件扰动”对城市PM_2.5-O₃复合污染显著的非线性协同效应.本研究可为PM_2.5-O₃复合污染精准协同防控提供科学依据.

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地球系统变网格技术对东亚地区大气成分的模拟适用性研究

周逸超, 侯雪伟, 乐满, 金宇翔

中国环境科学. 2025, 45(11): 6045-6057.

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设置两组实验用于对比当前最新版本地球系统模型(CESM2)对东亚地区的大气污染物模拟性能,一组为在东亚地区进行区域加密的MUSICA模拟实验(SE),另一组为传统网格的CESM模拟实验(FCSD),并将其与卫星及地表观测结果进行对比分析,明确可变分辨率模式对东亚地区大气污染的模拟性能.研究表明,虽然在垂直分辨率上,FCSD因其更细致的分层而展现出对对流层臭氧柱浓度模拟的优势.但在中国区域,更精细的网格分辨率使得SE在模拟O₃,CO以及NO₂方面的表现优于FCSD,SE的四季平均值与中国环境监测总站 (CNEMC) 站点数据集之间的误差比FCSD分别降低约了5.0%,6.4%以及52.9%.而且地球系统模型相较于区域模型来说还具备完整的平流层化学和动力学过程,为研究平流层-对流层物质交换等事件提供了有力工具,对理解全球气候变化和区域空气质量管理具有重要意义.

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基于可解释机器学习的交通CO₂和O₃的驱动机制

张煌帆, 谢郑一, 温晓娟, 王硕, 翁大维, 徐艺诺, 胡喜生, 张兰怡

中国环境科学. 2025, 45(11): 6058-6067.

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以华东地区为研究区域,围绕交通产生的CO₂以及其对O₃的贡献(下文简称“O₃”)构建15个驱动因素指标体系.首先,采用Lasso回归模型筛选关键变量;其次,引入RF(随机森林)与XGBoost(极端梯度提升)模型开展特征重要性分析,并结合SHAP方法对各驱动因素的贡献度进行可视化解释,构建了系统的驱动因素识别与排序分析框架.研究表明,华东地区交通CO₂排放总量持续增长,至2022年,上海、江苏与山东三省合计占比达62.18%; O₃浓度高值区域主要集中于东北部.其中安徽省O₃浓度增幅高达92.25%.在模型性能方面,RF模型在变量解释力和稳定性上优于XGBoost.其中,其CO₂排放与O₃浓度的R²均大于0.8,MSE均为0.001,MAE均小于0.1.SHAP分析结果显示,交通CO₂排放的主要驱动因素包括人口密度、货运周转量、第三产业产值和城镇化水平;而O₃浓度则受人口数量、交通运输业产值、载货汽车数量和城市道路长度等因素影响.

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NiFe LDHs的制备及其吸附去除废水中硝酸盐的性能和机理分析

齐鲁, 陈思哲, 丁素莹, 秦杨, 王小军, 史玉乾, 周光伟, 刘国华

中国环境科学. 2025, 45(11): 6068-6078.

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硝酸盐废水对人类及生态环境造成潜在威胁,吸附法因高效率、低成本在硝酸盐去除领域具有良好的应用前景.而层状金属氢氧化物的层间距特性,有利于对硝酸盐的吸附.采用共沉淀-水热法制备了镍铁层状双金属氢氧化物(NiFe LDHs),通过正交试验确定材料最佳制备条件为镍铁摩尔比为4:1,水热时间为12h,水热温度为120℃.NiFe LDHs对于硝酸盐的吸附量能够达到37.48mg/g.吸附动力学曲线符合准二级动力学方程,且吸附过程符合Langmuir模型,预测的最大吸附容量为38.88mg/g.NiFe LDHs在pH值3~10时保持良好的硝酸盐吸附效率,高浓度阴离子共存条件下仍然有较高的硝酸盐吸附容量,其中HCO₃^-对硝酸盐的吸附影响最大.使用0.1mol/L的NaCl溶液进行吸附剂的解吸最佳,5次循环吸附实验后能保持87.1%的硝酸盐去除率.表征结果表明,在吸附前后NiFe LDHs基本层状双金属氢氧化物结构保持不变,吸附机理主要为静电引力、表面络合与离子交换.

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半焦活性炭负载CuCo-MOF-74的制备及其活化过硫酸盐降解水中双酚A的研究

芦天姣, 王家宏

中国环境科学. 2025, 45(11): 6079-6090.

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采用一锅水热合成法,成功制备了半焦活性炭(SC)负载CuCo-MOF-74的双金属催化剂(CuCo-MOF-74_x/SC),研究了其活化过一硫酸盐(PMS)氧化降解水中双酚A(BPA)的行为和机制.表征结果表明,CuCo-MOF-74成功均匀负载到半焦活性炭表面,比表面积为582.04m²/g.BPA降解实验表明,在最佳条件下(0.2g/L PMS、0.1g/L催化剂),CuCo-MOF-74₂/SC/PMS在30min内对20mg/L BPA的降解效率达到95.01%,矿化率为54.7%,显著优于CuCo-MOF-74/PMS体系,且CuCo-MOF-74₂/SC(0.1113min^-1)的反应速率常数是CuCo-MOF-74(0.0324min^-1)的3.4倍.5次循环后,CuCo-MOF-74₂/SC的降解效率由94.83%降至72.56%,显著高于CuCo-MOF-74(由76.95%降至21.49%).在CuCo-MOF-74₂/SC/PMS系统中,自由基(•OH、SO•－4和O•－2)和非自由基(¹O₂和电子转移)都参与了BPA的降解,其中自由基起主要作用.将CuCo-MOF-74负载到半焦活性碳上,有效提高了CuCo-MOF-74的稳定性和比表面积,强化了其对水中BPA的降解效果,该研究对MOF基催化剂的开发具有重要指导意义.

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含氟缺陷共价三嗪框架高效吸附水中全氟-2,5-二甲基-3,6-二氧杂庚酸的特性和机理

张芝诚, 李芮, 肖国涛, 李德燕, 张明潮, 朱东海, 王维

中国环境科学. 2025, 45(11): 6091-6100.

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本研究设计并成功制备了含氟缺陷共价三嗪框架(CTFs),相较于原始CTFs,含氟缺陷CTFs吸附量提升了55%,并比较了不同粒径CTFs的吸附效果,相较于CTF-F595 (154.403mg/g), CTF-F10 (246.421mg/g)提升了59%.结果表明,吸附剂粒径的减小不仅能显著提升吸附剂对于吸附质的饱和吸附量,而且可以极快地提升吸附剂对于吸附质的吸附速率.研究发现,在pH=2时, CTF-F10对C7HFPO-TA的去除率(89.55%)显著高于pH=6 (50.15%)和pH=10 (26.35%).而NaCl和FA对CTF-F10吸附C7HFPO-TA效果的影响大致相同,两者的存在使去除率下降了约20%.DFT计算结果表明,含氟缺陷CTFs对C7HFPO-TA的吸附以静电作用和亲氟作用为主.吸附再生实验证明粉末态CTFs具有良好的再生性能和循环使用性能.本研究为设计含氟缺陷CTFs吸附水中PFAS提供了新的思路,并创新性比较CTFs不同粒径对C7HFPO-TA吸附性能的影响,为水环境中PFAS的削减和去除提供了科学技术指导.

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硅烷偶联剂改性水铁矿对Pb(Ⅱ)的吸附增效机制

蔡琳, 江承风, 严心雨, 熊双莲, 涂书新

中国环境科学. 2025, 45(11): 6101-6111.

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以3-氨基丙基三乙氧基硅烷(KH550)改性水铁矿,制备有机硅烷改性水铁矿(KH-Fh),并系统探究其对Pb(II)的吸附性能与机制.结果表明,改性后Si–OH和–NH₂官能团成功引入,使材料最大吸附容量从50.51mg/g跃升至102.85mg/g,增幅达103.6%.吸附动力学与等温线研究显示,Fh和KH-Fh对Pb(II)的吸附符合伪二级动力学和Langmuir模型,以化学吸附为主;热力学参数ΔH>0,表明升温促进反应.相较于原矿,KH-Fh在pH值3.0~7.0范围吸附效率更高且稳定,受离子强度与常见共存离子影响小.XPS分析证实,Pb(II)通过与Si–OH、Fe–OH及–NH₂配位实现固定.研究结果为铁氧化物功能化改性及铅污染修复提供了新的理论见解和实践指导.

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废铁屑强化高盐条件下厌氧氨氧化系统脱氮研究

徐浩哲, 秦曼瑜, 厉曾一, 张钘昱, 刘文如

中国环境科学. 2025, 45(11): 6112-6119.

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通过上流式厌氧污泥床(UASB)反应器研究在不同盐度进水中废铁屑对厌氧氨氧化(ANAMMOX)系统脱氮效能的影响.结果表明,废铁屑对提升ANAMMOX脱氮效能有一定的促进作用.在2.75%~3%盐度下,氮去除负荷(NRR)从(0.39±0.12)kg/(m³·d)上升到(2.88±0.09)kg/(m³·d),而在盐度达到3.5%时系统崩溃.比厌氧氨氧化活性(SAA)出现了先上升,在3.5%盐度时下降的趋势.通过分析胞外聚合物(EPS)发现,废铁屑的投加有助于蛋白质/多糖(PN/PS)的下降,促进形成紧密的颗粒污泥.微生物分析显示,高盐度降低了反应器中ANAMMOX菌(AnAOB)(CandidatusKuenenia)的丰度.值得注意的是,一种潜在的新型ANAMMOX细菌(Brocadiaceaeunclassified)始终占据主导地位(占比54.1%),表明该菌可能在高盐条件下维持氮去除性能中起到了关键作用.本文研究结果可为ANAMMOX工艺处理高盐废水提供理论支撑.

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CO₃^2–碱度对污水CaP结晶磷回收的影响研究

易哲宇, 聂小保, 陈耀庭, 姜恒, 赵梓程, 唐耀扬, 刘家羿, 余格雅

中国环境科学. 2025, 45(11): 6120-6127.

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污水磷酸钙(Ca-P)结晶磷回收效果易受共存杂质CO₃^2-碱度影响,为探明CO₃^2-碱度对Ca-P结晶磷回收的影响,综合运用电位滴定实验和烧杯实验,全面分析了不同CO₃^2-碱度下Ca-P结晶体系pH值、电导率、碱度和Ca形态变化,并结合磷回收动力学过程和结晶产物XRD结果,探讨了CO₃^2-碱度的影响机制.结果表明,当结晶反应时间足够长时,Ca-P结晶磷回收效果受CO₃^2-碱度影响较小,而是主要决定于Ca-P结晶产物自身热力学性质.实验条件下,结晶反应时间为7200s时,各实验组和空白组磷回收率均为40%左右. CO₃^2-碱度改变了Ca-P结晶磷回收动力学过程,低CO₃^2-碱度时以提供碱度促进Ca-P结晶为主,高CO₃^2-碱度时则通过碳酸钙(Ca-C)结晶消耗游离态Ca²⁺迟滞Ca-P结晶.受热力学特性驱动, Ca-C离子簇和晶体将溶解释放游离态Ca供Ca-P持续结晶.研究成果为消除CO₃^2-碱度对污水Ca-P结晶磷回收效果的影响提供了直接理论依据.

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弱酸条件下基于FNA抑制的颗粒污泥亚硝化工艺效能研究

隆静, 解朝雯, 汤皓婷, 李明骏, 刘文如

中国环境科学. 2025, 45(11): 6128-6136.

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采用气提式内循环反应器,在连续流反应器内接种实验室培养的全硝化颗粒污泥,在长期运行中使用基于pH 2.5形成的FNA(游离亚硝酸)抑制浓度为150mg/L的抑制策略,探究弱酸条件下超高浓度FNA抑制对颗粒污泥亚硝化的影响.结果表明,该抑制策略对好氧氨氧化菌(AOB)和亚硝酸盐氧化菌(NOB)均抑制强烈,但AOB有着强于NOB的恢复能力,使得颗粒污泥反应器中亚硝化在1d内成功启动;稳定运行过程中氨氮去除负荷(ARR)达到0.2~0.5kg/(m³·d),亚硝酸盐积累率(NAE)达到100%.然而,颗粒污泥亚硝化工艺长期运行过程中呈现出周期性恶化规律,需要定期重复实施该抑制策略.弱酸条件下颗粒污泥胞外聚合物分泌逐渐减少,颗粒污泥结构不断恶化.高通量测序结果显示,整个实验过程中颗粒污泥内AOB始终以Nitrosomonas属为主导,NOB菌属Candidatus_Nitrotoga的相对丰度从5.2%降低至约0%.

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A_d/A_r对曝气动力横向内循环反应器中混合液内循环比及脱氮性能影响研究

廖驰, 于莉芳, 曹皖, 蒋睿, 戴步峰, 彭党聪

中国环境科学. 2025, 45(11): 6137-6145.

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采用一种新型曝气动力横向内循环反应器(ATIR)进行模拟城市污水生物脱氮研究,考察4种不同的下降区/上升区过流断面比值(A_d/A_r)对ATIR混合液内循环比与脱氮性能的影响.结果表明,ATIR利用曝气动能可以实现高内循环比(52~176).在A_d/A_r为1:1.5,HRT为9h时,出水总氮为(8.12 ± 1.21) mg/L.与常规内循环模式相比,ATIR在此A_d/A_r时曝气量降低了27.5%,亚硝酸盐氧化速率/氨氧化速率由1.31降至0.95,亚硝酸盐氧化菌(NOB)-Nitrospira丰度由3.66%降至0.88%.而且,此时ATIR同步硝化反硝化率达到(26.77 ± 2.36)%,短程硝化反硝化脱氮贡献率达16.71%.由此可见,ATIR在A_d/A_r为1:1.5时具有淘汰NOB潜力,且脱氮途径趋向于同步短程硝化反硝化.

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微纤维对天然有机物超滤膜污染行为影响机制

马焯文, 樊莉, 张文娟, 万家麟, 苗瑞, 王磊

中国环境科学. 2025, 45(11): 6146-6152.

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选用水体中普遍存在的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和天然有机物(HA),通过污染物在膜面作用力、污染层结构及HA在膜和微纤维表面的吸附行为分析,解析微纤维对有机物膜污染行为的影响机制.结果发现,PET微纤维与超滤膜面的作用力强度是HA的10倍以上,但其微米级尺寸引发的空间位阻效应导致微纤维无序分散于膜面,对超滤膜通量的影响有限.在PET-HA混合体系中,二者之间较强作用力导致微纤维优先吸附HA,通过降低游离HA浓度而有效减缓运行初期的膜污染速率.但是,溶解态的HA能穿透微纤维间隙,随着运行时间在膜面形成"膜-HA-PET"梯度污染层,使混合体系与单一HA体系在稳定运行阶段的膜污染行为相当.

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污/废水剩余污泥原位减量的捕食技术研究进展及出路

田永兰, 郑嘉, 张蕾, 张贵宝, 牛军峰

中国环境科学. 2025, 45(11): 6153-6167.

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为从科技创新的角度揭示剩余污泥原位减量捕食技术的研究热点和发展趋势,基于文献计量学的方法,通过信息可视化技术对Web of Science核心数据库的相关研究成果进行检索与分析,发现中国是该领域发表相关文章最多的国家,平均占全球相关主题总文章数量的35%,最高占比达到66%(2025年);过去20a以来经历了3个主题鲜明、趋势清晰的发展阶段(2005~2011年、2011~2017年、2017~2025年),包括3个主要的研究方向:捕食者动态及其减泥净污机制、强化生物捕食的污泥减量反应器及改进策略、捕食影响下的微生物群落结构与功能.在未来的研究与实践中,生物捕食强化污泥减量系统的多尺度效应,稳定性评价、维持和调控机理与策略,污染胁迫下的微生物食物网响应与风险评估,以及工程实践面临的时空限制、可持续性和碳减排核算问题将是该领域面临的重要挑战.

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碳酸盐岩裂隙网络中酸性矿坑水反应运移数值模拟

袁奕梁, 杨蕴, 宋健, 吴剑锋, 窦智, 王锦国, 吴吉春

中国环境科学. 2025, 45(11): 6168-6177.

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为了准确预测裂隙介质中酸性水污染迁移过程和向地表环境的排泄强度,提出了基于升尺度离散裂隙-基质方法(Upscaled Discrete Fracture-Matrix method, UDFM)的模拟技术,该技术通过对裂隙结构进行局部加密并将其映射为等效连续介质模型.在此基础上,构建了碳酸盐岩裂隙网络中酸性矿坑水反应运移数值算例,结合酸性水排泄通量和Damkohler数分析,定量化揭示了关键裂隙参数(裂隙方向、裂隙密度P₃₂)对酸性水迁移过程的影响规律,刻画裂隙与基质的水动力-水化学交互和演化过程.模拟结果表明:裂隙密度越高、裂隙夹角越小(即方向集中),酸性水迁移速率越快、排泄强度越大;连通裂隙优势流现象明显,当裂隙密度较高时,酸性水通过基质扩散至优势通道附近的非连通裂隙,促使非连通裂隙由反应占优向对流占优转变,由于其与下游边界的连通性导致酸性水的排泄强度增大;裂隙密度越低,裂隙方向越集中,在反应系统达到稳定后反应占优的裂隙模拟单元越多,即未充分与酸性水发生中和反应的区域越大.

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生物质废物水分分布及脱水性的快速检测方法

李元新, 何品晶, 章骅, 吕凡

中国环境科学. 2025, 45(11): 6178-6188.

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水分分布和脱水性能是生物质废物深度脱水研究中的关键指标,针对传统表征方法样品消耗量大、检测时间长、检测效率低、结果重现性差、检测成本高、失水曲线转折点难以辨别等问题,采用低场核磁共振(LF-NMR)检测的方法对热干化法进行校正,以分析固态样品的水分分布,采用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析脱水性能.结果表明,参考LF-NMR法的检测结果能够准确识别热干化法失水曲线的转折点,据此优化了热干化法的“四阶段曲线”,提出固态样品失水曲线的概念模型;同时,FTIR分析结果表明,与O-H弯曲振动相关的水光谱(1550~1750cm^-1)可分解为6个子峰,厌氧消化物的水光谱子峰2(p2)和子峰4(p4)的面积占比均与毛细吸水时间显著相关,加和比值∑p1~2/∑p4~6能够表征厌氧消化物的脱水性能.研究结果可为生物质废物深度脱水的相关研究和应用提供理论依据和技术支持.

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沼渣生物炭及其改性对秸粪厌氧发酵的影响

陈广银, 刘旭, 郑功勋, 孙雨娟, 葛广才

中国环境科学. 2025, 45(11): 6189-6198.

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为解决秸秆和畜禽粪便等农业废弃物的资源化问题,以猪粪和麦秸为原料,以猪粪麦秸厌氧发酵后的沼渣制作的生物炭及其改性为手段,研究生物炭添加对秸粪混合物厌氧发酵的影响.结果表明,添加沼渣生物炭在促进种间电子转移和为微生物提供更多附着位点方面有重要作用,其中添加秸粪比为1:1,发酵系统含固率为8%的沼渣热解制备的生物炭的产气效果最好,甲烷产量较未添加生物炭的对照组提升了17.59%;利用尿素为氮源和纳米零价铁共改性以上生物炭,可大幅度提升生物炭比表面积和种间电子转移能力,其甲烷产量较对照组提升41.03%.同时,沼渣生物炭添加后,相较一般生物炭更大的孔容可吸附沼液中的部分挥发性脂肪酸,进而平衡系统的酸碱性;添加生物炭后,最大可吸附沼液中28.2%的铵态氮和35.01%的硝态氮,进而减少系统铵抑制和有望调节系统不平衡的碳氮比.沼渣生物炭及其改性是解决厌氧发酵甲烷产率较低的有效方法.

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污泥型与牛粪型蚯蚓粪的溶解性有机质特征与微生物生态功能的研究

白铁根, 黄魁, 秦学, 夏慧, 朱阳春

中国环境科学. 2025, 45(11): 6199-6207.

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为评估有机废弃物蚯蚓堆肥产物蚯蚓粪的高值特性,探明其作为生物有机肥料的潜力.收集了8份污泥型蚯蚓粪和16份牛粪型蚯蚓粪样品,对比分析其养分含量、溶解性有机物(DOM)特征、微生物群落结构及生态功能.结果表明,尽管两种蚯蚓粪富含水溶性氮磷,但仅有一半蚯蚓粪样品的有机质含量符合《有机肥料》(NY/T525)标准.牛粪型蚯蚓粪呈弱碱性,污泥型蚯蚓粪偏酸性.污泥型蚯蚓粪DOM中腐殖质类物质含量比牛粪型蚯蚓粪显著高40.3%(P<0.01),并且其生化指数和新鲜度指数均显著高于牛粪型蚯蚓粪(P<0.001).此外,牛粪型蚯蚓粪中Chao 1指数、Shannon指数分别是污泥型蚯蚓粪的1.31倍和1.10倍(P<0.001),且两种蚯蚓粪的β多样性存在显著性差异(P<0.01),特别是优势菌属方面差异明显.变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)和放线菌门(Actinobacteria)为两种蚯蚓粪的优势菌门.功能预测表明,污泥型蚯蚓粪中微生物的碳、氮循环功能丰度均高于牛粪型蚯蚓粪.综上所述,蚯蚓粪的有机物和微生物特征与来源类型密切相关,污泥型的养分和腐殖质含量均优于牛粪型.

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伴矿景天套种密度联合微生物菌剂对镉污染土壤的修复效果研究

韦丽媛, 刘莹儿, 黄静, 庞桢, 陈喆

中国环境科学. 2025, 45(11): 6208-6217.

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利用田间小区试验开展伴矿景天-百香果套种模式研究,设置低(D1:30cmx30cm)、中(D2:25cmx25cm)、高(D3:15cmx15cm) 3种伴矿景天种植密度,并在中密度(D2)基础上分别施加巨大芽孢杆菌(Bm)、胶质芽孢杆菌(Bmk) 2种微生物菌剂.探究不同处理对伴矿景天地上部生物量、重金属Cd和Zn吸收量、土壤修复效果以及对百香果果肉中Cd含量的影响.结果表明,在套种模式下高密度种植(D3)显著提高了伴矿景天地上部生物量和对土壤Cd、Zn的吸收能力,其年均提取量分别比低密度种植(D1)提高了62.5%和72.7%(P<0.05).百香果果肉中Cd含量随着伴矿景天种植密度的增大而减少,并且Cd含量达到国家食品安全标准.此外,伴矿景天-百香果套种联合施加Bmk菌剂促进伴矿景天地上部生长和对Cd、Zn吸收能力的效果更佳.与CK相比,施加Bmk菌剂30d后伴矿景天地上部生物量增加了43.2%,地上部对Cd和Zn吸收量分别提高了7.02%和20.9%.微生物菌剂的联合应用显著降低了根际和非根际土壤pH值,显著提高根际土壤和非根际土壤有效态Cd和Zn的含量(P<0.05).施加2种菌剂对伴矿景天的生长促进作用及镉污染土壤修复效果表现为Bmk>Bm,为完善伴矿景天套种模式下土壤重金属修复提供了理论依据.

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密云水库非点源氮污染输入输出及其缓冲能力研究

祝鹏华, 王云琦, 刘敏, 王卓勋, 李俊杰, 王震, 张晓明, 李鹏

中国环境科学. 2025, 45(11): 6218-6229.

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密云水库作为北京市核心饮用水源地,其总氮(TN)超标问题对人类活动净氮输入(NANI)的响应机制尚不清晰,因此,本研究基于2007~2023年多源数据构建NANI模型,系统揭示流域氮输入时空动态特征及其对TN输出的影响.结果表明:密云水库多年平均NANI为2768.80kg/(km²·a),整体呈逐年下降趋势,高值输入地区主要分布在东部,西部氮输入变化较稳定;氮输入源贡献结构中化肥施用长期主导(峰值67.32%),食物净氮输入贡献缓慢减少;流域氮缓冲机制削弱了人为输入与TN输出的线性响应,短期生态截留能力(SBI)增强57.90%,而历史氮累积使长期缓冲能力(LBI)降低86.46%,暗示氮滞留饱和可能加剧未来水质风险.研究明晰了密云水库氮输入的时空规律及缓冲滞后效应,为控氮策略和动态预警提供科学依据.

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山谷型填埋场溢流式PRB净化地下水氨氮研究

赵莉, 詹良通, 游雨晴, 潘倩, 陈成

中国环境科学. 2025, 45(11): 6230-6240.

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山谷型生活垃圾填埋场通常具有水力梯度大、地下水流速高和污染迁移快等特点,传统结构的可渗透反应墙(PRB)难以高效捕获地下水污染羽.针对山谷型填埋场地下水污染迁移特征,提出了溢流式PRB新型结构.溢流式PRB由低渗透性阻隔墙和高渗透性PRB组成,PRB位于阻隔墙中间区段的上部.阻隔墙可汇聚上游地下水并雍高水位,迫使污染地下水通过PRB区段进行净化.溢流式PRB适于修建在山谷的下游出流口处,可防止污染羽进一步向场区外运移,并解决所需PRB建造深度过大的问题.为验证溢流式PRB的有效性,以广东省和浙江省两处山谷型填埋场下游地下水氨氮为净化对象,采用NaCl改性沸石作为PRB填料,应用MODFLOW和MT3DMS模型预测布设溢流式PRB后的集流和净化效果.模拟结果显示:在山谷型填埋场下游布设溢流式PRB可有效阻滞污染羽进一步向下游迁移,5年内两处溢流式沸石PRB下游氨氮浓度低于20.0mg/L或1.5mg/L.

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原位覆盖对湖泊沉积物磷释放及界面特征影响研究

席银, 瞿文风, 付德宇, 王圣瑞, 韩元, 胡丽丽, 李玉, 王鹏

中国环境科学. 2025, 45(11): 6241-6249.

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通过室内模拟研究了洱海沉积物原位覆盖氧化铝(Al组)和氧化铁(Fe组)磷释放控制效果,基于沉积物总磷(TP)、磷形态、溶解性有机质(DOM)和沉积物-水界面特征参数,分析了两种材料的控磷效果差异及其作用机制.结果表明,与对照组(CK组)相比,Al组和Fe组均显著抑制了TP和活性磷(SRP)的最大释放量(Q_max),抑制率达到了42.61%和40.64%(TP)、45.04%和46.29%(SRP).两组材料覆盖均促进了沉积物总磷向下层迁移埋藏,同步增强了上层沉积物活性磷(弱吸附态磷(NH₄Cl-P)、可还原态磷(BD-P)和金属氧化物结合态磷(NaOH-P))向惰性磷(钙结合态磷(HCl-P)和难溶态磷(Residual-P))转化,进而降低了沉积物磷释放的直接来源.Al组和Fe组的DOM含量变化与TP含量变化趋势一致,两组的DOM分子量和芳香族结构复杂化均呈增强趋势,且DOM矿化速率均被抑制.在腐殖化程度上,Fe组DOM腐殖化程度有所增强,而Al组则相反,沉积物DOM分解而产生的磷释放减弱.此外,Al组和Fe组沉积物-水界面的扩散边界层(DBL)厚度、氧化还原电位(E_h)及其衰减速率均有所升高,Fe组氧气穿透深度(OPD)显著高于CK组,而Al组刚好相反.可见,两种材料均改变了界面厚度和氧化环境,增加了沉积物磷释放的通道阻力.以上研究结果表明,氧化铝和氧化铁均能有效控制湖泊沉积物磷释放,但其作用机制存在显著差异,此发现可为选择富营养化湖泊沉积物原位治理材料提供关键参考.

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多特征动态加权融合的水漂垃圾轨迹预测模型

邓建伟, 马龙, 吴佰靖, 闫光辉

中国环境科学. 2025, 45(11): 6250-6261.

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在水漂垃圾轨迹预测过程中,针对多重影响因素导致漂移轨迹不确定性加剧的问题,本文提出一种多特征动态加权融合的水漂垃圾轨迹预测模型.首先,设计了多因素特征动态加权融合层,深入解析各因素间复杂的映射关系;其次,提出了一种双向时空加权注意力网络,对BiLSTM提取的特征进行加权融合,获得了更加丰富的漂移轨迹时序特征;最后,为充分整合不同输入因素与轨迹数据信息,提出了可学习非线性输出层,增强了模型的泛化能力和可靠性.鹦鸽嘴水库漂移轨迹数据集上的结果表明,较于基准模型,本文所提方法的R²指标提升了0.1085,MAE、MAPE和MBE指标减少了0.0112、3.715和0.000624,该方法能够充分融合多因素数据,实现较高精度的水漂垃圾轨迹预测,为水漂垃圾的打捞治理提供了一种较为可靠的模型.

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中国主要流域植被动态演变及其突变方法适宜性评估

柯浩成, 袁春慧, 王茂林, 马晓燕, 王飞, 杨陈, 李占斌, 李鹏

中国环境科学. 2025, 45(11): 6262-6274.

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基于长序列归一化植被指数(NDVI)数据,运用Theil-Sen Media趋势分析+Mann-Kendall检验、时间稳定性、有序聚类法、滑动T检验多种突变方法,研究了2000~2022年中国主要流域植被NDVI的动态变化特征和时间稳定性,并识别中国主要流域的代表性子流域.研究结果表明:时间上,中国主要流域植被NDVI值均呈显著上升趋势,其中,黄河流域增长速率最高,为0.0052a⁻¹,松辽河流域次之,为0.0032a⁻¹,淮河流域最小,增长速率仅为0.0010a⁻¹.空间上,植被NDVI呈现出由东南到西北递减的趋势特征,植被变化以改善为主,占比为52.02%,且各等级植被覆盖间的流动以流向更高等级为主.中国主要流域植被稳定性的代表性子流域分别为:西南诸河流域(35# 澜沧江流域)、内陆河流域(15# 塔里木河流域)、长江流域(8# 汉江流域)、东南诸河流域(24# 闽江流域)、淮河流域(16# 沂河流域)、海河流域(32# 大清河流域)、松辽河流域(21# 松花江流域)、珠江流域(12# 西江流域)、黄河流域(7# 汾河流域).综合不同流域突变方法,得出有序聚类法和滑动T检验法更适用于大部分流域植被变化突变检测,其中东南诸河流域Pettitt检验法适宜,海河、内陆河、珠江、长江流域适宜有序聚类法,松辽河、淮河、西南诸河流域适宜有序聚类法和滑动T检验法,黄河流域适宜滑动T检验法.

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汉江中下游大型底栖无脊椎动物生物完整性评估

王杰, 郭一丁, 孙福红, 赵茜宇, 黄楠楠, 王子腾, 曾洋波, 吴丰昌

中国环境科学. 2025, 45(11): 6275-6284.

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基于2023年汉江中下游枯水期(4月)和丰水期(8月)的水生态调查数据,从群落组成、生物多样性、耐污能力、功能性状等多个方面计算了54个候选指标.与传统生物完整性指数法不同,本研究未设置参考点,经过统计分析(零值分布)、相关性分析(敏感性分析、冗余性分析)筛选核心指标,极大地简化了筛选流程,并采用大型底栖无脊椎动物生物完整性指数(B-IBI)与参考指标的相关性分析验证B-IBI.研究结果表明,汉江中下游地区丰水期大型底栖无脊椎动物生物多样性高于枯水期,生物完整性整体状况“一般”.枯水期“一般”的点位占比最高,为53.8%; 丰水期“良好”的点位占比最高,为53.8%.B-IBI与环境因子间的回归分析表明pH值、总磷(TP)、水温(WT)显著地影响了大型底栖无脊椎动物生物完整性.本研究系统地评估了汉江中下游地区大型底栖无脊椎动物生物完整性状况并分析关键环境因子,研究结果可为汉江流域水生态保护与修复提供数据基础.

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长江中游典型洲滩SDOM和磷形态分布研究

鲍城成, 石浩洋, 宋林旭, 朱鑫鑫, 郭辉, 杨文俊

中国环境科学. 2025, 45(11): 6285-6294.

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以荆江段高水动力砂质洲滩三八滩和缓流淤积黏土洲滩乌龟洲为对象,采用三维荧光光谱-平行因子分析(EEMs-PARAFAC)和连续提取法,解析SDOM组分特征与磷形态的响应机制.结果表明:三八滩与乌龟洲SDOM的组成特征差异显著,三八滩以类蛋白组分为主,其高生物活性特征与Fe/Al-P的高占比共同主导磷形态分布;而乌龟洲以类腐殖质组分为主导,其高芳香性与强络合能力促进有机磷累积,显著高于三八滩;类蛋白组分与Fe/Al-P呈显著负相关(P<0.05),腐殖化指数与有机磷呈显著正相关(P<0.05),表明SDOM主要通过与金属氧化物竞争吸附位点、改变微生物代谢两种途径影响磷的形态;三八滩的SDOM更容易与铁铝氧化物结合形成沉淀,从而截留更多Fe/Al-P,而乌龟洲中低分子量的类蛋白SDOM会加速有机磷的分解矿化.研究首次阐明长江中游洲滩SDOM对磷形态的影响,为大型河流水文调控磷截留功能提供理论依据.

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基于典型分子标记物的若尔盖泥炭地土壤有机质的更替研究

杨柳, 王彬, 刘伟, 杨文广, 龙泉, 罗勇

中国环境科学. 2025, 45(11): 6295-6306.

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以川西北高原红原县沼泽(WQZ)与亚高山草甸(AMX)土壤为对象,通过分析土壤剖面木质素分布、降解特征及环境因子互作机制,揭示SOM来源、转化过程及其对环境的影响.结果表明:AMX土壤pH值随深度升高,含水率较低,SOM和木质素含量随深度减少,且土壤质地呈现明显的垂向变化;WQZ土壤pH值层间差异小,含水率高(³AMX的3倍),其SOM与木质素分布受季节性积水影响呈现先降后升趋势,其剖面均为黏壤土,细粒含量超过90%.两地SOM均源于被子草本维管植物. AMX表层高木质素含量与根系输入相关,并随深度显著减少;WQZ因长期淹水,木质素通过淋溶或生物扰动在深层积累,其相对有机质含量高于表层.AMX和WQZ土壤各层的愈创木基类单体酸醛比(Ad/Al)v与紫丁香基类单体酸醛比(Ad/Al)s值均大于0.6,表明木质素侧链经历了显著的氧化降解,并随土壤剖面加深而增强.与WQZ相比AMX土壤的去甲基/甲氧基降解作用更为强烈.土壤质地调控木质素稳定性,黏粉粒中木质素绝对含量(Σ8)较高,而砂粒与木质素相对同层土壤有机质的含量(Λ8)呈正相关,大粒径土壤物理屏障延缓木质素分解.环境因子通过调节微生物群落影响SOM转化路径. 原核菌群和真核菌群丰度受土壤含水率、pH值调控,AMX表层变形菌门占优,深层酸杆菌门主导,WQZ则呈现绿弯菌门随深度富集,且AMX担子菌门丰度显著高于WQZ.研究强调了木质素作为分子标记物在追踪SOM分布和周转中的应用,为高寒生态系统SOM循环及碳汇管理提供了理论依据.

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冷冻-重力脱盐淡化技术淡水产出效率研究

宋战, 董晓梅, 黄童童, 刘杨, 李朝阳, 荣欣, 杨玉辉

中国环境科学. 2025, 45(11): 6307-6319.

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脱盐率与产水效率低是限制冷冻淡化(FD)技术商业化应用的重要原因,为探究制冷温度对冷冻-重力脱盐(GD)技术淡水产出效率的影响,试验设置了三种制冷温度和两种融化方式,研究了结冰与融化过程中盐分的分布规律.结果表明,在结冰过程中,冰晶盐分浓度随制冷温度降低而增加,但脱盐率最低仍有40%左右;GD融冰过程冰融水总溶解性固体(TDS)随冰融水量增加呈指数衰减;提出了重力脱盐混合冰融水假设,并发现混合冰融水TDS值等于设定的冰融水TDS目标值(1000mg/L)时的产水量(WP₂)和产水率(WPR₂)显著高于瞬时冰融水TDS值小于1000mg/L时的产水量(WP₁)和产水率(WPR₁),产水率提高了21%以上;FD技术和GD技术联合进行脱盐,且以混合冰融水假设中所设方法收集冰融水时,淡水产出效率(FP)随制冷温度的降低而显著升高,解决了制冷温度对结冰过程脱盐率的限制和用户对较快产冰效率(IP)的需要之间的矛盾.

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青藏高原东部不同盐度湖泊藻类群落特征及其驱动因素

王丹丹, 谢燕琴, 黄跃飞, 贾海超

中国环境科学. 2025, 45(11): 6320-6330.

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采集青藏高原不同盐度(淡水湖、咸水湖和盐湖)湖泊水样,对藻类群落结构特征及其变化驱动机制进行解析,使用零模型对藻类的群落构建过程进行量化.结果表明:淡水湖藻类平均多样性和丰度指数最高(Shannon指数3.60;Chao1指数390.01),盐湖藻类平均多样性和丰度指数最低(Shannon指数1.96;Chao1指数184.84).随着盐度的增加,水体藻类群落丰度显著减少.不同盐度湖泊水体藻类群落的变异指数不同,咸水湖中的变异指数最小,表明其藻类群落稳定性最高;青藏高原湖泊水体藻类在门分类水平上主要有硅藻(28.78%)、绿藻(14.28%)、裸藻(2.88%)、定鞭藻(1.89%),包括uncultured_organism、Tetraselmis_cordiformis、Nannochloropsis_oculata、Rhizosolenia_sp.等物种,占比依次为31.94%、9.06%、6.30%和3.58%.不同盐度湖泊藻类的群落结构显著不同(ANOSIM:P<0.001).生物需氧量(BOD)是不同盐度湖泊藻类群落结构变化最显著的驱动因子.变异分区分析(VPA)揭示了地理因子在塑造湖泊藻类时的贡献率(1.02%)比水环境因子(36.95%)低;不同盐度湖泊藻类群落构建过程不同,淡水湖由确定性过程主导,而咸水湖和盐湖由随机性过程主导.本研究结果可为青藏高原湖泊群水资源规划利用和管理策略提供理论支撑,为区域内水体污染风险评估提供科学依据.

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含水层非均质性表征方法对地下水数值模拟结果影响的对比研究

薛锦雯, 罗建男, 韩婧, 孟碧珊

中国环境科学. 2025, 45(11): 6331-6342.

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含水层非均质性表征是提高地下水数值模型精度的关键,直接影响地下水资源评价与污染防治的可靠性;因此以内蒙古通辽市科尔沁区努古斯台水源地为例,采用参数分区法、普通克里金插值法和序贯高斯模拟(Sequential Gaussian Simulation, SGS)刻画承压含水层渗透系数与贮水率的空间分布,构建非均质各向同性地下水流模型及溶质运移模型,分析不同表征方法对模型预测的影响.结果表明:与参数分区法相比,由克里金插值与SGS表征渗透系数场产生的模拟水位与实测水位拟合的R²、NSE更高,RMSE更低,提升了模型精度;抽水情景下,参数分区法在子区边界处因渗透系数阶跃突变引发水力坡度陡变,导致等水位线形态发生改变;参数分区法因过度简化非均质性,污染羽展布范围对子区间渗透系数估值敏感,而SGS由于表征时保留原始方差,预测的污染羽展布范围更小,较为保守;贮水率的表征方法对水流及溶质运移结果影响不显著.在污染修复实践中,勘探点布设密度受限是常见约束,方法选择应契合数值模拟目标:若需划定最大污染风险管辖区,选择克里金插值更合适;若需平衡空间变异性与局部不确定性(如精准修复设计),则SGS更具优势.研究结果为地下水精准管理与污染风险防控中模型方法的选择提供了依据.

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缺陷氧化钼的制备及其可见光催化控藻机制研究

蔡婕, 徐源源, 文刚

中国环境科学. 2025, 45(11): 6343-6352.

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通过水热-热聚合法(未引入外源金属离子)制备MoO₃/MoO₃-_x光催化剂,采用X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电子显微镜(SEM)和紫外-可见漫反射光谱(UV-Vis)等手段对其物理化学特性进行了表征,并系统探究其光催化除藻效果与作用机理.结果表明:0.2g/L MoO₃/MoO₃_-x光催化剂在可见光下照射6h后可去除近98.36%的叶绿素a;在较宽pH值范围内(4.0~11.0)表现出优异控藻效果,且在不同初始藻浓度下仍能保持稳定的除藻性能.猝灭实验证实光催化过程中形成的光生空穴(h⁺)、羟基自由基(·OH)和超氧自由基(·O₂^-)等活性物质是造成藻细胞失活的关键因素,据此明确了MoO₃/MoO₃_-x光催化除藻的核心作用机制.

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基于街景数据的南昌市三环内绿视率对城市热环境的多尺度影响分析

高蓓杰, 熊秋林, 陈文波, 何海清, 黄怡容, 洪清文, 杨柯柯, 赵鑫玥

中国环境科学. 2025, 45(11): 6353-6365.

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选取南昌市三环内为研究区,利用语义分割技术计算街景图像的绿视率(Green View Index,GVI),借助Google Earth Engine(GEE)平台反演LST.采用热点分析、剖面分析和地理加权回归模型(Geographically Weighted Regression,GWR),系统分析了GVI和LST的时空格局,并深入解析了不同网格尺度下GVI对LST的影响差异.结果表明:2017~2021年,南昌市三环内整体GVI水平呈现下降趋势,研究区60.9%的区域GVI下降;但局部GVI提升并形成持续绿化优势带,极显著热点占比由31.6%增至41.1%.同期,整体LST升高,热岛效应加剧;南昌市三环内高温及次高温面积占比从6.5%升至25.0%,强热岛和极强热岛区域面积从46.0%增至50.8%.三环内GVI对LST的影响表现出空间非平稳性,不同尺度R²不同;其中500m×500m尺度下R²最高,2017年、2019年、2021年分别为0.58、0.65、0.70.GVI对LST的影响存在空间尺度效应,南昌市三环线内的最佳网格尺度为500m×500m.研究结果揭示了城市GVI的时空变化及其对LST的多尺度影响,不仅有助于从三维绿量视角理解城市绿化对LST的影响,而且可为城市规划提供理论参考.

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均相Cu基类Fenton氧化杀灭废水中耐环丙沙星沙雷氏菌的效能与分子机制

武哲, 曾湘楚, 王子儒, 梁金英, 莫雪婷, 刘牧, 张永欣, 覃玥

中国环境科学. 2025, 45(11): 6366-6378.

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以环丙沙星(CIP)为典型抗生素,在养殖废水三级氧化塘内筛选分离出耐环丙沙星沙雷氏菌(CRSM).通过三代测序平台对CRSM进行菌种鉴定及抗性基因分析.灭活率实验测定Cu络合物活化PMS类Fenton氧化体系产生的Cu(Ⅲ)和•OH对水中CRSM细胞及基因的杀灭性能.结合平板涂布、扫描电镜、透射电镜、三维荧光观测处理前后CRSM的菌落数、表面结构、内部结构及胞内外物质浓度阐明均相Cu基类Fenton氧化体系中高活性氧化物对CRSM的杀灭效果与分子机制.结果表明,Cu(II)+PMS+CIP+CRSM体系中,CRSM的杀灭效率尤为突出,相较于PMS+CIP+CRSM体系提高了约8倍,菌株存活数量从3.2×10⁷CFU/mL降至1.5×10²CFU/mL.在10min内对CRSM的灭活效率约为97%,并且在处理30min后灭活效率可超过99.99%. Cu(Ⅲ)和•OH通过破坏CRSM的细胞膜和细胞壁、损伤DNA碱基(T、A、C和G)、抑制抗性基因(包括细胞内和细胞外抗性基因)以及降解总DNA(包括细胞内和细胞外DNA)来实现其灭菌效果.

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Ag掺杂调控下CoP/CNx复合材料的光催化灭菌性能及机理研究

张佳丽, 赵璐瑶, 石浩柯, 李彦鹏

中国环境科学. 2025, 45(11): 6379-6388.

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从光催化剂构效关系与细菌响应机制双重视角,探讨了Ag掺杂比例调控对CoP/CNx复合光催化剂抗菌性能的影响.采用光沉积法构建Ag/CoP/CNx复合材料,采用X射线衍射、透射电子显微镜及紫外可见漫反射光谱等手段对其晶体结构、形貌与光学性能进行系统表征.结果表明,Ag的引入增强了光生载流子分离效率,从而提高了光催化活性.当Ag掺杂质量分数为2%,大肠杆菌初始浓度为10⁴CFU/mL时,催化剂于20min内可实现大肠杆菌的完全灭活.在4次循环实验中,其杀菌率仍保持在100%、99.99%、98.60%和97.51%,显示出优异的稳定性.自由基猝灭实验表明,空穴(h⁺)为主导活性物种,超氧自由基(×O₂^-)为次要活性物种,加入捕获剂后灭菌率分别下降至71.9%和23.7%. 同时,K⁺释放浓度由2.64mg/L升至5.47mg/L (CoP/CNx)和7.30mg/L (Ag-CoP/CNx).扫描电镜与傅里叶变换红外光谱分析表明,空穴和超氧自由基破坏细胞膜结构,导致胞内物质泄漏并进一步穿透细胞,引发DNA与蛋白质等生物大分子的氧化损伤.研究结果为Ag基纳米复合光催化剂在污水处理与环境消毒等领域的应用提供理论基础与技术支持.

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解磷复合菌剂对尾矿的活化作用及其促生提质效果

王晔, 张瑶, 刘子琪, 潘晓静, 郭傲, 于春欣, 段留生

中国环境科学. 2025, 45(11): 6389-6397.

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收集16份商业化菌源样品,以有效磷含量为指标,通过初筛不同菌源解磷效果、优化接种量和复配菌种形成复合菌系,并进一步通过盆栽试验,评价尾矿配施复合菌系对小白菜生长和品质的影响.结果表明:筛选获得了4个高效解磷菌及适宜接种量,通过正交试验获得3个复合菌剂(编号为C3、C4和C6),在培养第7d时,其解磷效果较对照提高了7.1~7.6倍.盆栽试验显示,磷尾矿和复合菌剂C4配施处理的小白菜长势较好,与对照相比,叶绿素含量提高了15.96%,产量提高了40.78%,且显著提高了小白菜可溶性蛋白和维生素C含量,分别较对照增加了18.52%和229.36%.综上所述,复合菌剂显著提高了磷尾矿中有效磷含量,对磷尾矿的无害化处理及高效利用具有重要的理论意义和广阔的应用潜力.

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基于PMF-HHRA模型耦合的北京市地表灰尘多环芳烃风险来源解析及不确定性分析

门誉, 王依滴, 王云琦, 王龙龙, 高冰

中国环境科学. 2025, 45(11): 6398-6410.

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以北京市地表灰尘中的PAHs为研究对象,耦合正定矩阵因子分析模型(PMF)和健康风险评价模型(HHRA),并结合Monte Carlo模拟和bootstrap不确定性分析方法,综合分析了地表灰尘中16种PAHs的赋存特征、健康风险及主要风险来源,并评估了风险评价及源解析结果的不确定性.结果表明:北京市地表灰尘中16种PAHs总含量为2.33~19.22μg/g,其中高环PAHs的总含量最高(平均值6.43μg/g).北京市核心功能主导区域中交通主导区PAHs含量最高(13.39μg/g),生态主导区PAHs含量最低(5.24μg/g).地表灰尘PAHs对成人和儿童造成中等致癌风险的概率分别为90.02%和94.97%.儿童通过手-口直接摄入途径的风险较高,而成人通过皮肤接触摄入途径的风险较高.暴露持续时间和皮肤暴露面积是影响致癌风险的主要因素.PAHs的主要来源包括机动车尾气排放、机动车非燃烧类排放和生物质及煤炭燃烧. 基于PAHs含量得到的各来源占比与基于PAHs健康风险得到的各来源占比之间存在显著差异.生物质和煤炭燃烧对PAHs含量的贡献高达33.84%,但对PAHs健康风险的贡献仅为15%左右.研究结果可为北京市地表灰尘PAHs污染的有效管控提供重要理论支撑.

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畅销香烟主烟气流中重金属的精准暴露模拟与健康风险研究——以湖北省烟民为例

李飞, 郭锦媛, 邓文倬, 吴冕, 张睿智, 刘朝阳, 张敬东

中国环境科学. 2025, 45(11): 6411-6422.

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调查了湖北省15种畅销品牌烟草中砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)的基本含量,探究重金属的分布特征.而后利用人体呼吸道模型计算主烟气流中不同粒径颗粒物进入人体呼吸道中的沉积率,测度人体呼吸道各部分中的沉积剂量.最后基于主烟气流的吸入暴露途径,优选区域暴露参数和三角模糊数构建精准健康风险评估模型.研究结果表明,香烟烟丝中As、Cd、Pb的测定结果均值及范围为:Cd(1.95mg/kg, 0.623~2.81mg/kg)、As(1.33mg/kg, 0.172~2.88mg/kg)、Pb(1.13mg/kg, 0.413~1.65mg/kg).PM_2.5占主烟气流释放颗粒物的75~85%,经过三角模糊化后PM_2.5在呼吸道内沉积率为[27.48%, 29.19%],PM₅为[28.50%, 30.46%].香烟主烟气流中As、Cd、Pb的致癌风险排序为:Cd(II级风险~Ⅴ级风险)>As(II级风险~Ⅳ级风险)>Pb(极低风险),As和Cd被识别为优先控制重金属.综合选用Ⅱ级风险标准值(1×10^-5)作为每日吸烟者风险管控值,根据主烟气流暴露限值反算,对于粗支烟和薄荷烟,每日吸烟量应控制在3~4支;对于细支烟,每日吸烟量应控制在1~2支,劝解各类烟民尽快戒烟.

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环氧乙烷暴露与成年人心血管疾病之间的关系:基于NHANES 2013~2018

毛金花, 程序, 魏琼, 张冬梅

中国环境科学. 2025, 45(11): 6423-6432.

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为探讨环氧乙烷(EO)与心血管疾病风险之间的关系,纳入2013~2018年美国国家健康与营养检查调查(NHANES)数据库中的5041名成年人,采用血红蛋白-环氧乙烷结合物(HbEO)测定血清中的环氧乙烷水平.通过加权logistic回归模型和限制性三次样条图探讨HbEO与心血管疾病风险之间的剂量-反应关系,并进行亚组分析以评估研究的异质性.通过多因素回归分析发现,血清HbEO水平与心血管疾病风险呈正相关,且在调整混杂因素后具有统计学显著性(OR:1.15,[95%CI:1.02~1.30],P=0.021).对于大多数心血管疾病,随着环氧乙烷暴露量的增加,OR值也有所增加,但这种增加并不总是具有统计学显著性.此外,HbEO与心绞痛、心脏病发作患病率呈正相关,且在调整混杂因素后OR值最高(OR:1.36,[95%CI:1.11~1.68],OR:1.35[95%CI:1.14~1.60]),其中对心绞痛的影响更为显著.HbEO与心血管疾病风险之间存在显著的非线性关系(P-overall=0.002, P-nonlinear=0.006).剂量-反应相关性提示,血清HbEO水平升高与心绞痛风险相关,血清HbEO水平与心绞痛风险之间可能存在线性关系(p-overall=0.012,p-nonlinear= 0.748).HbEO与心脏病发作风险之间存在显著的非线性关系(p-overall<0.001, p-nonlinear=0.011).综上,血液中环氧乙烷代谢产物与心血管疾病患病率的升高有关,尤其是心绞痛和心脏病发作两种心血管疾病,但仍需进一步研究证实.

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不同热浪强度对邯郸市呼吸系统疾病门诊就诊人数影响的生态学研究

张兴山, 付桂琴, 刘华悦, 李猛, 张阳, 赵亮

中国环境科学. 2025, 45(11): 6433-6439.

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基于2016~2021年邯郸市逐日呼吸系统门诊数据、气象监测数据以及空气污染数据,采用广义加性模型(GAM)评估了12种热浪(采用P96~P99百分位阈值,持续2~4d)对呼吸系统疾病的就诊风险.结果显示,热浪事件的发生频率和持续时间呈显著定义依赖性,气温在P99百分位阈值且持续4d的极端热浪6a仅出现2次(9d),而P96百分位阈值且持续2d的达到20次(66d);热浪期温度高于非热浪期,且温度变异性降低,日均门诊量存在明显差异;热浪影响期间,持续时间2~3d以上的热浪,风险随强度增加先升后降,持续时间4d以上的热浪,风险随强度增加逐渐降低;P96~P98热浪显著风险峰出现在lag3-5,P99热浪的风险高峰出现在lag1;长持续热浪(d4)的风险明显高于短期热浪(d2),且影响更为持久;热浪均呈现"双峰滞后模式",急性期(lag0-3)和延迟期(lag5-7),低强度且短持续时间热浪的风险曲线较为平缓,而高强度且长持续时间热浪的风险曲线波动幅度较大.本研究为建立动态热浪健康预警系统提供了区域适应性证据.

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苏州市钢铁行业超低排放改造:减排、环境与健康效益研究

朱一芝, 张佳佳, 杨洁, 潘张宇萱, 陆云平, 马钰, 沈春其, 王状, 李大鹏, 胡启后

中国环境科学. 2025, 45(11): 6440-6452.

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评估了2023年苏州钢铁行业超低排放改造完成后的综合效益.改造后钢铁行业SO₂、NO_x和PM年排放量分别下降66.67%、65.64%和53.48%,烧结、焦化和高炉炼铁等工序减排贡献显著.运用中尺度大气化学模式WRF-Chem评估,苏州及周边城市群SO₂、NO₂、PM_2.5和PM₁₀的平均浓度分别下降5.02%、1.83%、5.16%和5.06%,O₃浓度上升0.93%;其中苏州SO₂和NO₂浓度降幅最大,泰州PM_2.5和PM₁₀浓度降幅最大.鉴于我国PM_2.5污染冬季最严重,运用暴露-反应关系函数量化健康效益,因PM_2.5污染导致的全因、心血管疾病和呼吸系统疾病总早逝人数分别减少105(95%置信区间:88~122)、31(27~36)和12(10~14)人.全因早逝人数减少量呈“北高南低”格局,其中南通减少24(15~32)人,为健康受益最大地区.

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中国粮食生产非CO₂温室气体排放演变特征研究

陈耀, 刘志磊, 周云, 韩张亮

中国环境科学. 2025, 45(11): 6453-6463.

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基于1961~2021年的联合国粮食及农业组织(FAO)、《中国统计年鉴》等官方数据,系统解析了全球五大粮食主产国水稻甲烷(CH₄)、小麦氧化亚氮(N₂O)和玉米N₂O排放现状及演变规律,并深入探讨了中国三大粮食作物CH₄和N₂O排放的长期变化趋势及其驱动因素.研究表明:近年来,中国水稻CH₄和小麦N₂O的排放量在五国中均始终位居首位,但其单位粮食质量的碳排放量均处于五国中下游水平;玉米N₂O的排放量和单位粮食质量的碳排放量在五国中均位列第二.在1961~2021年,中国水稻CH₄、小麦N₂O和玉米N₂O的排放量分别增加了13.9%、474.0%和831.5%,而其单位粮食质量的非CO₂碳排放量则分别显著下降了69.9%、40.5%和38.3%.化学氮肥大量施用是导致小麦和玉米N₂O排放量快速增加的驱动因素.本文揭示了中国在三大粮食作物碳减排方面已取得显著进展,但小麦和玉米的N₂O排放量迅速上升,已成为制约中国粮食生产碳减排进程的主要瓶颈.

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“双碳联动”助力城市绿色转型:作用机制与效应评估

韩先锋, 魏欣

中国环境科学. 2025, 45(11): 6464-6479.

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基于碳排放权交易和低碳城市建设重构“双碳联动”赋能的复合准自然实验,并基于中国2011~2022年280个地级市面板数据,应用双重机器学习模型考察了“双碳联动”对城市绿色转型的影响.研究发现:“双碳联动”对城市经济转型绩效和绿色创新绩效均具有显著的积极作用,系数分别为0.027和0.083,在1%的统计水平显著,意味着“双碳联动”有助于全面加快城市绿色转型,且其能发挥比单一制度创新更为明显的赋能效果;基于“政府-市场-社会”三维框架的机制探究表明,“双碳联动”可通过降低环境污染和增强环保执法的政府环境改善效应(系数分别为-0.727和0.721)、促进产业升级和加速经济聚集的市场资源配置效应(系数分别为0.134和0.332),以及提高公众环保意识和优化公共服务环境的社会参与治理效应(系数分别为0.487和0.052)为城市绿色转型提供间接助力;异质性分析表明,在官僚组织冗余程度较低(系数分别为0.110和0.147)、财政科技支持力度较大(系数分别为0.039和0.067)、市场一体化程度较高(系数分别为0.057和0.102)、科技营商环境较好(系数分别为0.121和0.138),以及处于长江经济带(系数分别为0.041和0.069)和东部城市中(系数分别为0.063和0.046),“双碳联动”赋能的绿色转型激励效果更为明显.该研究为“十五五”时期地方政府统筹释放“双碳”制度创新合力,加快推动经济社会全面绿色转型提供了经验证据和决策启示.

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典型钢铁工业城市O₃污染特征及减排策略研究

侯晓松, 程水源, 肖潇, 李沅宁, 刘晓莉

中国环境科学. 2025, 45(11): 6480-6490.

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以典型钢铁工业城市邯郸市为对象,基于2014~2023年大气污染物和气象数据,系统分析了邯郸市O₃污染特征,通过应用随机森林模型,探讨了主要气象要素与邯郸市O₃浓度的相关性及其相对贡献,并采用WRF-CAMx模型结合EKMA曲线法研究了各区县O₃生成敏感性及其前体物减排策略.研究结果表明,邯郸市O₃-8h月均浓度呈明显季节性,表现为夏季>春季>秋季>冬季,浓度超标情况主要集中于6~7月,逐小时O₃平均浓度呈单峰型趋势,15:00~16:00时段达到峰值.O₃浓度与气象要素的相关性分析结果显示,相对湿度(RH)、太阳辐射(SR)和气温(T)与O₃浓度相关系数分别为-0.69、0.68和0.58,其相对贡献率分别为(24.90±2.41)%、(18.66±2.30)%和(25.56±2.02)%.当T>30℃和36%<RH<56%时,易出现O₃污染.O₃主控区结果显示,邯郸市主城区及中西部地区为VOCs控制区,VOCs与NO_x的最佳减排比例为1.5:1;东部三区县为NO_x控制区,其余地区为VOCs与NO_x协同控制区,VOCs与NO_x的最佳减排比例为1:1.5.研究结果为工业城市O₃污染的减排调控提供了科学的数据支撑和政策建议.

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中国“无废城市”建设系统耦合的分区时空比较与演变特征研究

高明, 黄祺玥

中国环境科学. 2025, 45(11): 6491-6500.

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在构建中国“无废城市”建设系统水平指标体系的基础上,采用熵权法测算中国30个省(区、市)2011~2022年“无废城市”建设系统水平,利用耦合协调度模型研究各子系统协调情况,借助引力模型与社会网络分析探究中国“无废城市”建设系统空间网络特征,最后采用二次指派程序(QAP)考察中国“无废城市”建设系统驱动因素.研究发现:中国“无废城市”建设系统各子系统间耦合协调度不断提高,区域协调度等级为:I类> II类> III类> IV类>V类;中国“无废城市”建设系统各区域空间网络关联水平呈上升趋势,网络关联密度增加,强关联网络数量上升,但处于较低水平且发展不均衡,I类区域网络关联等级高于其他地区,网络关联度始终不变,网络效率将趋于稳定;经济发展水平、城镇化水平、创新能力水平、产业结构协调水平对中国“无废城市”建设系统空间网络产生显著影响;经济发展对I、V类区域驱动更显著,城镇化对II、III类区域驱动更显著.

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中国省际粮食贸易隐含虚拟耕地流动及其生态产品补偿研究

王永瑜, 张乐, 蒋琼琼

中国环境科学. 2025, 45(11): 6501-6512.

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基于2017年中国多区域投入产出表,构建环境扩展多区域投入产出模型(EE-MRIO)追踪虚拟耕地流动路径,结合当量因子法核算耕地生态产品价值,设计“受益者付费”补偿标准.研究发现:黄淮海平原(河南、山东)与东北平原(黑龙江)依托资源禀赋优势与政策倾斜效应,形成虚拟耕地供给核心区;同时黄淮海平原(河南、山东)与长三角(江苏)因人口集聚与产业转型需求,成为耕地资源的使用中心;全国虚拟耕地净流动呈现由北向南、由西向东的“梯度转移”特征,基本遵循“邻近效应”,黑龙江、吉林、内蒙古等粮食主产区成为虚拟耕地的主要净流出源,广东、浙江、北京等经济发达地区为核心净流入地;关键路径分析揭示了如黑龙江-吉林、内蒙古-山西、黑龙江-浙江等跨省流动链上的显著耕地生态产品转移,凸显了发达地区对粮食主产区耕地生态产品的依赖;通过构建包含各区域耕地生态产品补偿的修正矩阵,不仅明确了耕地生态保护的责任归属,还提供了科学合理的补偿依据,为耕地资源的可持续利用与经济发展的和谐共生开辟了新路径.

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