中国环境科学

Select

中国环境科学. 2025, 45(9): 0-0.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

Select

考虑经济活动强度的区域臭氧浓度多尺度预测

姜明栋, 王馨阳, 颜蓉, 于欣鑫, 毋泽鹏

中国环境科学. 2025, 45(9): 4737-4748.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以夜间灯光作为经济活动强度的代理变量,借助随机森林技术构建耦合人类活动和气象因素的O₃浓度预测模型,并基于京津冀及周边地区(“2+26”城市)2014~2022年数据展开实证研究,在此基础上进一步比较研究经济活动强度对不同时间尺度,不同地区和不同污染物浓度预测的贡献差异.结果发现:①在不同时间尺度,经济活动强度均对O₃浓度预测均有显著贡献,在年尺度,经济活动强度对O₃浓度预测的贡献度达到0.7053,超过各类气象因子成为首要贡献因素,但在日尺度,气温等气象因素的贡献度相对更高,经济活动强度贡献度仅为0.0869.②不同因素对O₃浓度高值区与低值区的预测贡献存在显著差异,气温和经济活动对高值区O₃浓度影响显著,而低值区城市表现出不同因子预测贡献的区域性和不连续性特点.③在长时间尺度,人类经济活动对城市PM_2.5和O₃浓度均有决定性贡献;在短时间尺度,经济活动对PM_2.5浓度的影响仅次于气温,但对O₃浓度的驱动贡献较小.

Select

2018~2023年新疆天山北坡主要城市近地面臭氧的长期变化及其影响因素

郑坤, 耿春梅, 邓婉月, 赵雪艳, 吴丽萍, 谷超, 杨文

中国环境科学. 2025, 45(9): 4749-4761.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

通过逐步多元线性回归(MLR)模型研究了2018~2023年新疆天山北坡主要城市(乌鲁木齐市、昌吉市、石河子市、五家渠市)人为排放与气象因素对臭氧(O₃)变化的相对贡献,并基于OMI卫星数据(HCHO和NO₂对流层柱浓度)与地面观测数据(O₃和NO₂)确定了天山北坡地区的FNR(ratio of the tropospheric columns of formaldehyde to nitrogen dioxide)阈值,揭示了区域性差异、季节性特征和前体物敏感性变化规律.结果表明,天山北坡地区O₃整体呈波动上升趋势,年均值为86.97μg/m³,其中暖季(107.63μg/m³)高于冷季(66.31μg/m³),2020年因疫情导致排放减少,O₃浓度降至最低(86.72μg/m³).各城市年增长速率差异明显,昌吉市为3.87μg/(m³·a),石河子市为1.51μg/(m³·a).气象因素对O₃浓度变化具有显著影响,其中温度和湿度为关键因素.乌鲁木齐市和五家渠市的气象因素贡献较高(分别为50%和60%),而昌吉市和石河子市的贡献较低(分别为29%和44%).NO₂柱浓度呈现下降趋势(年下降速率为0.22×10¹⁵molec/(cm²·a)),而HCHO柱浓度保持相对稳定,表明VOCs排放可能有所增加.FNR值分析结果表明,O₃生成敏感性(OFS)阈值为:FNR < 1.75时,臭氧生成受VOCs控制;FNR > 3.67时,O₃生成受NO_x控制;1.75 < FNR < 3.67为过渡状态.暖季(4~9月),O₃光化学产生的敏感性主要受NO_x控制.本研究揭示了天山北坡地区O₃生成的时空变化特征和前体物敏感性规律,为制定更加精准的O₃污染控制策略提供了科学依据.

Select

东莞市2018年和2022年秋季臭氧及前体物特征研究

杨素霞, 袁斌, 李小兵, 叶子铭, 黄继章

中国环境科学. 2025, 45(9): 4762-4775.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

聚焦珠三角地区东莞市2018年与2022年秋季大气状况,综合运用观测数据、后向轨迹传输模型及盒子模式,探讨了O₃浓度变化成因、前体物浓度与活性、污染期与清洁期O₃生成途径及控制区演变,为臭氧污染防控提供了策略依据.研究结果表明:(1)2022年秋季东莞O₃浓度均值高于 2018年,然而同期氮氧化物(NO_x)和挥发性有机物(VOCs)均值浓度下降;(2)总挥发性有机物(TVOCs)中烷烃浓度在两个年份的秋季占比均是最高,芳香烃和烯烃对O₃生成潜势(OFP)贡献最高,天然源VOCs(异戊二烯)的OFP贡献呈现增加趋势,从2018年秋季的6.0%增至2022年秋季的12.1%;(3)臭氧污染期与清洁期的对比研究表明,2018年臭氧污染期TVOCs的总浓度(73.7×10^-9)与增长率(148.5%)均显著高于2022年(26.1×10^-9和67.0%),其中的主要贡献组分是烷烃和芳香烃,2018年污染期OFP相对增长率最大的是烷烃,2022年污染期则是芳香烃.2018年污染期臭氧的本地臭氧生成速率增加值(16.6×10^-9/h)明显高于2022年(1.8×10^-9/h),这与2018年污染期高浓度的烷烃和芳香烃促进RO₂和HO₂自由基生成有关.此外,随着2022年污染期TVOCs浓度的显著下降,东莞市臭氧的生成已经由VOCs控制区向过渡区转移,相应的臭氧污染治理措施也应该注重TVOCs和NO_x的同步管控;(4)2018年和2022年的秋季VOCs组分减排实验表明O₃对OFP占比前10物种减排敏感性最高,RIR分别为0.85%/%和0.81%/%,优于单独针对烯烃(0.74%/%和0.37%/%)、芳香烃(0.44%/%和0.49%/%)和浓度占比前10物种(0.20%/%和0.37%/%)的减排效果.

Select

非高温条件下珠江三角洲地区臭氧污染成因分析

陈靖扬, 李婷苑, 陈耀登, 欧阳珊珊, 龚宇, 林子锋

中国环境科学. 2025, 45(9): 4776-4785.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为探究非高温条件下珠江三角洲地区发生臭氧(O₃)污染的成因,基于2015~2023年空气质量数据及气象数据,分析高温日(日最高气温³28℃)与非高温日(日最高气温<28℃)下珠江三角洲地区O₃污染特征差异.结果表明:珠江三角洲O₃污染主要发生在高温日,但总污染城市数中仍有17.2%出现在非高温日.高温日下污染集中于珠江三角洲中部和西南部,非高温日以西南部为主.非高温日O₃污染主要发生在日最高气温25.0~27.2℃、相对湿度44.9%~56.8%、日照时数7.7~9.8h的条件下.与高温污染日对比,非高温污染日相对湿度平均偏低6.0%,日照时数更加集中在高值区间.基于SHAP方法,进一步揭示了相对湿度是影响O₃浓度最重要的气象因子,高温日和非高温日下相对湿度对O₃_8h浓度的贡献最高可达30和60μg/m³.低相对湿度(<65%)通常伴随着高日照时数,共同促进O₃生成,而高相对湿度(>65%)则不利于O₃生成.此外,非高温日下日照时数的影响显著,表明充足太阳辐射是非高温情况下O₃生成的关键条件.非高温日NO₂对O₃浓度变化的贡献约15μg/m³,影响弱于高温日.

Select

基于臭氧来源解析的局地精细化减排方案及效果评估

席欣煜, 许亦非, 邓雯静, 黄渝瑄, 沈傲, 刘一鸣, 卢骁, 樊琦, 林泽健, 卢清

中国环境科学. 2025, 45(9): 4786-4795.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本研究以我国杭州湾某地区为例,对该地区人为源排放清单进行精细化处理并作为本地源更新至区域空气质量数值模型WRF-CMAQ中,同时采用CMAQ的源解析ISAM方法以及综合反应速率IRR方法定量计算分析了该地区典型月份臭氧污染的来源贡献.结果显示:该地区的臭氧污染主要来自区域外贡献,占比高达73.3%,本地贡献占比为26.7%,但在污染日本地贡献会上升至35.6%.进一步对该地区不同行业的贡献占比进行解析,其中工业类排放源与交通类排放源分别占比38.3%和35.4%,是本地人为源排放生成臭氧的主要来源.基于臭氧来源解析结果,结合该地区的实际减排政策及减排潜力,对40个小类人为排放源进行精细化减排方案设计,并作为减排情景输入CMAQ模型中进行减排效果评估,结果显示:精细化减排方案对于该地区臭氧污染日中化学生成的臭氧具有较显著的削减效果,最大减少量可达26.44mg/m³,平均减少量为3.5mg/m³,平均减少浓度占该时段本地化学生成臭氧浓度的7.1%.

Select

基于旋翼无人机观测的大亚湾区大气污染物垂直分布特征及其来源研究

刘正阳, 李洋, 贺美, 任艳芹, 唐伟, 高锐, 毋振海, 张丹丹, 龙芳云, 张林, 郑雄枫, 黄雨林, 毕方

中国环境科学. 2025, 45(9): 4796-4806.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

本研究利用搭载多污染物传感器的旋翼无人机,于2023年10月12~18日每日上午(9:00)、下午(15:00)、晚上(21:00)在广东省惠州市大亚湾区开展多项参数垂直观测.观测结果显示,随着高度的上升,温度总体呈现逐渐下降趋势,部分时段在350m高度出现逆温现象;相对湿度总体呈现上升趋势;NO₂浓度总体呈现逐渐上升趋势,部分时段在350m左右高度有较为显著的浓度抬升现象;SO₂浓度总体呈现逐渐下降趋势,但是部分时段在350m左右高度也有显著浓度抬升现象.这表明350m高度可能发生了NO₂和SO₂污染传输过程. CO浓度在地面相对较高,并随高度上升而迅速降低, 200m高度以上浓度差异很小,这表明高空CO浓度主要受近地面排放扩散影响,没有明显的污染传输过程. PM₁₀和PM_2.5浓度较低,在各高度的差异较小,且总体呈现“上午高、下午晚上低”的现象,这可能是夜间残留层累积或排放的颗粒物对第2d上午产生了影响.利用后向轨迹模拟分析气团来源,发现0m、300m和500m高度的气团均经过大亚湾石化园区,而且300m和500m高度气团在12~14日来源于广东省东北部县市,在16~18日则来源于广东及福建沿海区域,因此大亚湾区石化园区排放和上风向县市均对大亚湾区高空污染物存在一定贡献.利用WRF~CAMx模型模拟分析区域高空NO₂和SO₂分布,发现大亚湾区上风向高空存在污染物浓度高值区,表明该区域可能存在高空污染物传输带.通过无人机观测得到的垂直廓线特征,有助于理解大气污染物在高空的传输规律,为区域空气质量影响研究提供了支撑.

Select

基于I-CIMS的深圳大气中气态硝酸观测及污染特征分析

焦伯旸, 唐梦雪, 曹礼明, 杨胜奥, 黄晓锋, 何凌燕

中国环境科学. 2025, 45(9): 4807-4814.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为探究深圳市大气气态硝酸(HNO₃)的污染特征及驱动机制,本研究基于碘离子化学电离飞行时间质谱(I-CIMS)技术,于2023年夏季和2024年冬季开展HNO₃观测,结合机器学习探讨其驱动机制.结果显示,冬季HNO₃浓度(0.72±0.19)×10^-9显著高于夏季(0.09±0.05)×10^-9,呈昼高夜低特征.模型拟合良好(R²=0.91),SHAP分析表明温度是首要影响因子,气粒分配主导HNO₃变化.温度在夏季影响更为明显,化学过程在冬季影响更显著.氯盐通过置换硝酸盐抑制HNO₃生成,揭示氯亏损对氮循环的复杂作用.建议优先控制NH₃排放,不仅抑制总硝酸生成也降低HNO₃向颗粒相转化,并关注氯亏损对沿海城市氮循环的复杂影响,为珠三角区域硝酸盐污染防控提供科学依据.

Select

深圳秋冬季大气新粒子生成特征及影响因素

宣鹏, 曹礼明, 唐梦雪, 黄晓锋, 何凌燕

中国环境科学. 2025, 45(9): 4815-4824.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以2022年10~12月深圳颗粒物数浓度观测为基础,探究了深圳秋冬季新粒子生成(NPF)特征及其影响因素,观测期间非NPF天颗粒物数浓度平均值为1.09x10⁴个/cm³,NPF天颗粒物数浓度平均值为1.57x10⁴个/cm³,非NPF天颗粒物数浓度整体低于NPF天;深圳NPF事件呈现低成核速率、低生长速率和低凝结汇的特征,与国内外清洁、沿海地区较为一致;进一步以凌晨至清晨时段(0:00~9:00)凝结汇均值是否大于0.02s^-1为标准,将NPF天分为清洁背景与污染背景,发现污染背景下NPF天的日间边界层抬升与风速显著增加为新粒子生成创造了良好条件,且污染背景下太阳辐射相较于清洁背景更为强烈;发现活跃的光化学反应是深圳秋冬季NPF事件的主要驱动力,高温、强太阳辐射、低湿与高凝结汇、低风速分别控制着新粒子的生成和损失.

Select

耦合光流矢量与移动距离约束的大气污染传输路径识别算法

贺威文, 邹滨, 徐勇, 张钦挺, 许杰, 吴坚

中国环境科学. 2025, 45(9): 4825-4836.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

提出一种耦合光流矢量与移动距离约束的大气污染传输路径识别算法——Farneback-Distance Transmission Path Recognition Algorithm (FBD-TPRA).该算法基于一维深度卷积神经网络(1D-CNN)反演生成的高时空分辨率(空间分辨率为2km,时间分辨率为1h)PM_2.5浓度卫星遥感反演数据,通过光流法提取污染气团帧间运动特征,引入移动距离约束,实现污染气团传输路径的连续精细重构.湖南省长沙市三次典型大气污染事件(2024年1月14日､10月12日和10月27日)验证实验显示,FBD-TPRA算法所识别的传输路径能够合理解释城市浓度变化的时序关系(仙桃-荆州-岳阳-长沙､岳阳-常德-益阳-长沙､岳阳-益阳-长沙);相比广泛应用的HYSPLIT模拟路径,FBD-TPRA算法识别的传输路径与其在净位移方向上具有较高的一致性,余弦相似度最高达0.99,但在路径形态上存在差异,动态时间规整(DTW值)分别为2.99°､9.58°和3.69°.研究表明,FBD-TPRA算法通过结合高时空分辨率污染物浓度数据和移动距离约束,增强了对污染物传输过程的刻画能力,为大气污染传输路径的识别提供了新的技术支持.

Select

后疫情时期兰州市冬季空气质量变化特征及其影响因素研究

郝宇轩, 王颖, 李伟, 董燕飞, 周燕艳, 刘建雄

中国环境科学. 2025, 45(9): 4837-4850.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

利用污染物监测､夜间灯光及排放清单等多源数据,系统分析了兰州市冬季空气质量和污染物排放演变特征,并基于兰州榆中探空站､地面气象站的监测数据与ERA5再分析资料,应用线性趋势分析和Mann-Kendall检验法,定量评估了高低空风速场和大气稳定度的变化趋势,揭示后疫情时期(2022~2023年冬季)污染物浓度反弹的驱动机制.结果表明:近15a冬季SO₂､PM_2.5和PM₁₀浓度显著下降,但后疫情期PM_2.5和PM₁₀浓度较2019年有所反弹(分别约为6.59%和21.14%);污染物排放量演变特征显示2000年以来主要污染物排放量总体下降,污染减排成效显著.气象分析显示,近20a地面风速显著减弱､强逆温频率上升,2022~2023年冬季山谷热亏损强度达历史均值的1.2倍.研究揭示,近地面通风能力下降与大气稳定层结增强的协同效应是后疫情期颗粒物浓度反弹的主导因素.

Select

油田储罐VOCs排放量核算方法的研究

刘建雄, 王颖, 何战友, 任小荣, 王凌匀, 郝宇轩, 董燕飞, 周燕艳

中国环境科学. 2025, 45(9): 4851-4860.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

通过对某油田联合站储罐区呼吸口及下风向不同距离VOCs浓度的检测,采用面源和体源两种扩散模型反推法估算储罐VOCs排放量,并与流量法和石化行业公式法计算值进行对比,探讨扩散模型反推法核算储罐VOCs排放量的可行性.研究结果表明储罐呼吸口VOCs浓度波动较大(10³~10⁵mg/m³),具有明显的离散性和随机性.与面源扩散模型相比,体源扩散模型更充分地考虑了储罐构筑物影响下的微尺度流场特征,其计算结果与流量法、石化行业公式法计算的排放量更为接近,表明体源扩散模型反推法在核算储罐VOCs排放量时具有较高的适用性和科学性.

Select

成都地区含碳气溶胶浓度及其光学特性

毛鑫茹, 李玥, 刘璇, 姜懿航, 袁亮

中国环境科学. 2025, 45(9): 4861-4871.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

基于2020年6月15日~2022年4月15日在成都地区含碳气溶胶的观测数据,分析了该地区含碳气溶胶浓度及其光学特性的变化特征,并探讨了不同污染过程对含碳气溶胶浓度的影响.结果表明:各类含碳气溶胶日变化受到交通高峰和边界层发展的影响,呈现出早晚“双峰型”分布特征.总碳(m_TC)、元素碳(m_EC)和有机碳(m_OC)质量浓度均在冬季最高,分别为(8.8 ± 6.4)、(2.8 ± 2.1)和(6.0± 4.5)μg/m³,夏季最低.冬季m_OC/m_EC、吸收系数的波长指数(a)及棕碳(BrC)对370nm总吸收系数的贡献(P_BrC)均值均在冬季达到最高,分别为(2.8±0.9)%、1.5和(34±19)%,结合针对成都地区含碳气溶胶组分随污染物浓度变化的统计结果可知,该地区污染的形成主要由一次排放污染物在静稳天气下的堆积与老化过程导致;污染加重时,含碳气溶胶中的一次排放成分占比增加.春节烟花爆竹燃放会导致BrC对含碳气溶胶的贡献增加,受机动车排放与累积过程影响则会造成黑碳(BC)的贡献增加.BC在含碳气溶胶中的贡献可为污染过程中一次排放累积和二次老化生成提供一定参考.本研究对于扩充成都地区含碳气溶胶数据库及该地区冬季复合污染形成机制的探索提供数据支持.

Select

陕西大气污染物与CO₂排放清单及协同减排效应

郑佳琳, 薄宇, 徐晨曦, 郭梦婕, 张露瑶, 张润草, 高飞, 石梦双, 彭林, 贺克斌

中国环境科学. 2025, 45(9): 4872-4887.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

基于陕西省2022年环境统计数据及部门调研数据,通过自下而上和自上而下相结合的方法建立陕西省2022年大气污染物和CO₂排放清单.结果发现,SO₂、NO_x、CO、VOCs、NH₃、PM₁₀、PM_2.5、BC、OC和CO₂排放总量分别为:64.0x10³, 31.2x10⁴, 19.3x10⁵, 21.5x10⁴, 34.0x10⁴, 67.9x10⁴, 20.8x10⁴, 11.7x10³, 24.0x10³, 33.1x10⁷t.SO₂的最大排放源是电力供热;NO_x和BC的最大排放源是柴油车;CO的最大排放源是钢铁行业;VOCs的最大排放源是焦化行业;NH₃的最大排放源是畜禽养殖;PM₁₀和PM_2.5的最大排放源是道路扬尘;OC的最大排放源是生物质炉灶.榆林、西安和渭南是主要的SO₂和PM₁₀排放城市;榆林、西安和韩城是主要的PM_2.5排放城市;西安、榆林和咸阳是主要的NO_x排放城市;西安、榆林和延安是主要的VOCs排放城市;韩城、榆林和西安是主要的CO排放城市;榆林、渭南和宝鸡是主要的NH₃排放城市;榆林、西安和咸阳是主要的BC排放城市;榆林、西安和渭南是主要的OC排放城市.在此基础上分析了大气污染物和CO₂减排措施的减污降碳效应,发现民用能源清洁化、电厂清洁能源发电以及燃煤锅炉整治措施均有减污降碳效应,且电厂清洁能源发电的减污降碳协同效应最高.

Select

棒状SBA-15负载的钯钴催化剂对丙酮催化氧化机制研究

武雅妮, 王晶晶, 刘基丞, 万嘉蕾, 党凡, 艾春丽, 马牧笛, 姜泽宇

中国环境科学. 2025, 45(9): 4888-4895.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以结构规整的棒状SBA-15分子筛为载体,通过调控过渡金属Co的含量,制备不同Pd-Co摩尔比的Pd₁Co_x/SBA-15贵金属-过渡金属耦合催化剂,用于丙酮(C₃H₆O)的催化氧化研究.结果表明,Pd₁Co₁/SBA-15催化剂展现出最佳的丙酮低温氧化活性,其在220℃时即可实现90%的丙酮转化率,并表现出优异的CO₂选择性与热稳定性.通过SEM,XRD,FT-IR和N₂吸脱附表征分析可知,Pd₁Co₁/SBA-15具有最佳的Pd-Co配比和比表面积,有利于活性位点的锚定与暴露.H₂-TPR,O₂-TPD和XPS表征结果表明,Pd₁Co_0.5/SBA-15与Pd₁Co₃/SBA-15中的主要活性氧物种为化学吸附氧,而Pd₁Co₁/SBA-15中的主要活性氧物种为表面晶格氧,且Pd₁Co₁/SBA-15催化剂具有丰富的活性氧物种,在反应过程中保持了高效的晶格氧迁移与循环.通过原位红外光谱揭示了丙酮的反应机理,Pd₁Co₁/SBA-15催化剂上丙酮转化路径为:C₃H₆O→CH₃CH₂OH→CH₃COO^-→COO^-→CO₂,丰富的晶格氧是丙酮活化和裂解的关键.

Select

基于Ventsim原尺度模拟强化通风前后污水管道内有害气体迁移扩散规律

张志强, 赵磊, 王佳豪, 袁宏林, 卢金锁

中国环境科学. 2025, 45(9): 4896-4903.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以西安某生活区污水管网为研究对象,利用Ventsim软件模拟预测了污水管道中硫化氢(H₂S)气体在自然和强化通风条件下的迁移扩散规律.结果表明,模拟与实测结果偏差小于10%,证明了Ventsim模拟方法的可靠性.相比于自然通风条件,强化通风作用下管段风速提高了8.8%,单一设置进气或排气风机有害气体完全排出污水管网需108和105s,同时设置进气和排气风机能够进一步提升有害气体迁移速率,有害气体排出污水管网需55s,仅设置进气风机会使H₂S逸散出检查井小孔.以上研究结果可为预测和控制污水管道中的有害气体以及管道安全运维提供技术方法支持.

Select

CS/PPy/PEI气凝胶中Cr(VI)的吸附-还原-固化-再吸附循环富集研究

邢建宇, 白玥皓, 马欢, 刘娅莉, 贾睿

中国环境科学. 2025, 45(9): 4904-4913.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

Cr(VI)通常以阴离子存在带负电荷,而Cr(III)以阳离子存在带正电荷,通过还原Cr(VI)得到带正电荷的Cr(III)可以进一步吸附Cr(VI),从而以铬酸铬的方式实现循环吸附富集.本研究将聚吡咯(PPy)分散在壳聚糖/聚乙烯亚胺(CS/PEI)凝胶网络中制备出CS/PPy/PEI复合气凝胶,通过SEM、FT-IR、Zeta电位和UV-vis-NIR光谱分析了CS/PPy/PEI的组成和结构.基于Cr(VI)/Cr(III)的价态转变,在CS/PPy/PEI气凝胶中建立了Cr(VI)吸附-光还原-固定化-再吸附的循环富集过程.结果表明,抗坏血酸作为光催化还原过程中的助催化剂引入,可进一步增强CS/PPy/PEI对铬的富集作用,循环富集6次后,CS/PPy/PEI的吸附量可达279.69mg/g.由于CS/PPy/PEI气凝胶不含任何其他金属,因此可以通过简单的煅烧有效回收高纯度铬.

Select

微量H₂O₂微调控铁锌共掺杂硒氧化物双反应中心体系强化水自净力

杨东旋, 罗秋雨, 方谦, 孙英涛, 胡春, 吕来

中国环境科学. 2025, 45(9): 4914-4922.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对传统净水氧化体系存在的内源性介质传质受限、依赖高能耗或牺牲剂维持催化活性等瓶颈问题,提出利用微量H₂O₂微调控双反应中心(DRC)催化剂表面增强水自净化的创新策略.研究发现,通过制备表面具有电子极化分布结构的DRC催化剂(FZSO)能有效用于增强水中自然溶解氧与污染物的相互作用,打破二者间传质限制从而强化水体自净.这一过程,使H₂O₂角色发生根本性的转变—从传统高级氧化过程中的牺牲剂创新性作为微调控剂,极大降低水处理过程能耗.结果表明,在仅1mmol/L H₂O₂微调控下,FZSO自净增强体系在15min实现对环丙沙星的完全去除,其H₂O₂的消耗不到10%,且不受水中复杂介质(pH值或盐分离子等)的干扰,具有良好的适应性和稳定性.该策略通过强化水体自净力实现节能增效的突破,为开发应用高效的低能耗净水工艺提供新的思路和技术参考.

Select

铁锰氧化物负载凹土-水热炭复合材料对水中Cd的吸附性能及机制研究

葛俊伟, 刘会东, 汪梦宇, 沈志澄, 余升城, 董良飞

中国环境科学. 2025, 45(9): 4923-4934.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为高效去除水中Cd(II),本研究将盐酸活化凹凸棒土与水热炭复合,并原位负载铁锰双金属氧化物,制备了一种新型吸附剂.采用SEM-EDS, XPS, XRD, FTIR, BET对材料进行表征,揭示了铁锰氧化物及羟基、羧基等功能位点对Cd(II)的协同化学吸附作用.最佳配比吸附剂对Cd(II)的最大吸附容量为66.8mg/g.吸附过程符合伪二级动力学和Langmuir模型,表明主要为单层化学吸附.经5次吸附-脱附循环后,材料仍保持约75%的初始吸附容量,展现出优异的再生性能.本实验结果为低成本、高效、多次可用的水体重金属治理提供了可靠的技术支撑.

Select

复配表面活性剂对DNAPL污染物去除过程的三维电阻率成像

曾志飞, 曹文翰, 刘汉乐

中国环境科学. 2025, 45(9): 4935-4944.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

通过砂柱与三维砂槽实验,结合电阻率成像(ERT),探讨复配表面活性剂溶液(十二烷基硫酸钠和聚乙二醇辛基苯基醚)对TCE污染的去除效果与机制.砂柱实验表明,复配表面活性剂溶液的浓度与配比对TCE的去除表现出显著的协同效应.当复配比α为0.9时,各浓度混合溶液均表现出最佳的去除效果,其中3.0g/L溶液的电阻率变化百分比最高,达到91.37%,其次为1.5g/L(87.07%)和0.5g/L(81.25%).电阻率监测显示,TCE的去除主要集中在溶液注入的第1pv内,此后电阻率趋于平稳,污染物去除过程基本完成.砂槽实验显示,TCE污染区域电阻率差值由初值约60Ω·m升至120~140Ω·m,电阻率差值的变化反映了TCE注入过程中污染物含量的增加;水流注入后,电阻率差值降至30~60Ω·m并局部回升至80~140Ω·m,反映污染物的稀释与重分布.注入复配表面活性剂(3.0g/L,α=0.9)后,污染区域电阻率差值显著降低至初始电阻率差值范围(约20~60Ω·m),去除效果显著.ERT直观揭示了污染物的去除过程,能够实时动态地呈现出污染物在不同纵深和剖面位置的空间分布变化,为污染治理过程提供了可视化、非破坏性、实时性的三维监测手段,展现出其独特的优势.

Select

冷冲击包埋ANAMMOX颗粒低温脱氮性能分析

吴文婧, 曹业启, 张晶, 张林华, 贺洁雅, 王国钊, 张佩, 郑翔, 陈建伟

中国环境科学. 2025, 45(9): 4945-4954.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对厌氧氨氧化(ANAMMOX)工艺低温脱氮困难的问题,本研究通过冷冲击成功强化了ANAMMOX包埋颗粒污泥在不同低温下的脱氮性能(R3).结果表明:23~6°C下,R3颗粒的脱氮效率显著高于未冷冲击的包埋颗粒(R2)和未包埋的ANAMMOX污泥(R1);尤其在12和6°C下,R3的优势更加显著.R3颗粒比ANAMMOX活性(SAA)和生物量浓度(MLVSS)较高是其维持低温脱氮效率的关键.12和6°C下,R3的SAA是R1的20~22倍、R2的12~14倍;R3的MLVSS高达6059~4732mg/L.这与冷冲击改善了功能菌的代谢增殖、胞外聚合物(EPS)调节能力和EPS中蛋白质(PN)二级结构有关.值得注意的是,R3内Candidatus Brocadia相对丰度显著提高,使其在极端低温下依然能够保持一定的活性,而颗粒内ANAMMOX菌属和相关耐冷菌属丰度的增加利于调节EPS分泌,提高生物聚集能力.本研究为促进ANAMMOX工艺的低温应用提供了有效的方法.

Select

中温下短程反硝化-厌氧氨氧化生物膜工艺脱氮特性研究

张宗磊, 赵骥, 陈啸洋, 邱艳玲, 冯娟, 于德爽, 王晓霞

中国环境科学. 2025, 45(9): 4955-4964.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

采用短程反硝化-厌氧氨氧化生物膜系统(PDA-Bf)处理模拟城市生活污水,重点探究其在中温条件(34℃)下的脱氮性能.经过317d的运行,结果表明,在进水碳氮比(C/N)为2.1的条件下,系统出水总氮(TN)浓度降低至10.94mg/L,平均TN去除率达到82.6%,且厌氧氨氧化途径在TN去除中的贡献占比随运行时间显著增加.研究发现,反硝化菌属Thauera和厌氧氨氧化菌属Candidatus Brocadia在生物膜中的丰度随运行时间显著提高,Thauera从第250d 0.37%增至第305d的4.11%,Ca.Brocadia从0.27%的升至到3.51%,二者协同效果良好.生物膜外层中编码硝酸盐还原的narG(55152hits)、narH(35866hits)和narI(16506hits)基因丰度较高,表明该区域适合反硝化菌生长,为厌氧氨氧化反应(Anammox)提供亚硝酸盐;与外层相比,生物膜内层中与Anammox相关的hdh(1174hits)基因丰度较高,且亚硝酸盐还原基因nirK(13400hits)和nirS(3954hits)丰度较低,维持了较高的亚硝酸盐浓度,为厌氧氨氧化菌(AnAOB)创造了适宜环境.这种微生物群落的分层结构表明,生物膜外层和内层分别适合Thauera和Ca. Brocadia的生长,共同促进了系统的高效脱氮性能.

Select

北方岩溶区地表水硝酸盐分布特征及来源解析——以卧虎山水库流域为例

张而弛, 王希, 徐晶, 丛鑫, 徐征和, 徐立荣, 刘博文, 梁星棋, 刘梦雨

中国环境科学. 2025, 45(9): 4965-4974.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

北方岩溶区存在着潜在的硝酸盐污染风险,系统探究该区域地表水硝酸盐时空分布特征及其污染源解析,对于及时识别污染隐患并精准定位污染源头具有重要意义.以北方岩溶区典型流域卧虎山水库流域为研究对象,对流域内3条主要河流锦阳川、锦云川、锦绣川均匀布点,分别于枯水期、平水期、丰水期采集了该流域干流及其主要支流的18个地表水样品,共54组.结合水化学方法、冗余分析(RDA)、氮氧同位素技术及贝叶斯同位素混合(SIAR)模型,阐明了流域硝酸盐在复杂地表水环境中的时空分布特征及主要来源,定量计算了各污染源的贡献比例.结果表明:①研究区水化学条件适合硝化反应的发生,3个时期的氨氮和亚硝态氮浓度均较低;枯水期硝酸盐平均浓度高于平、丰水期;锦绣川上游3个时期硝态氮均较低,下游(S7-9)枯、平水期硝态氮浓度显著增高,而丰水期硝态氮浓度空间差异性较小,在锦阳川(X2、X3)和锦云川(Y2、Y3)处相对较高.②研究区3个时期的硝酸盐迁移转化过程中,同化、反硝化作用不明显,主要以硝化作用为主.③丰水期地表水硝酸盐以面源污染贡献为主,土壤有机氮的贡献率为62.81%;平水期污染源贡献率受多方面影响,其中土壤和粪肥污水贡献率较高,分别为48.85%和21.96%;枯水期来源主要为生活污水排放,贡献率为68.03%.研究结果为我国北方岩溶区硝酸盐污染防治及水环境保护提供科学依据.

Select

铜绿假单胞菌对聚二甲基硅氧烷无害化处理及酶促降解机制

杨世芳, 侯前朋, 刘云鹏, 谢军, 尚海洋

中国环境科学. 2025, 45(9): 4975-4985.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

聚二甲基硅氧烷广泛应用于日用、医疗及电力行业,为实现其无害化处理,探索了微生物绿色降解方法,分析了该过程中反应产物的热解特性、组成成分、产生机制以及微生物细胞膜的表面疏水性(CSH).结果表明,利用铜绿假单胞菌株(CGMCC 0452)对聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行处理时,CGMCC 0452菌株对高粘度PDMS具有良好耐受性.随着降解天数增加,CSH提高至16%,傅里叶红外在1712cm^-1处检测到鼠李糖脂质链化学结构中羰基的CO伸缩振动,凝胶渗透色谱分析表明PDMS重均分子量与数均分子量分别下降了29130Da和21701Da.基于以上结果并结合气相色谱质谱联用综合分析,确定聚硅氧烷长链主要被降解为环硅氧烷低聚物(D5,D6,D8,D9),降解产物未出现有毒有害物质.最后从微观层面揭示了CSH提高机理(鼠李糖脂吸附和细胞膜脂多糖损失)和环硅氧烷低聚物生成机理.为聚硅氧烷的高效无害化处理提供了新的研究思路,为研究聚合物的生物降解机制提供了参考.

Select

机器学习模型精细表征填埋场渗漏风险及其不确定性

能昌信, 张慧敏, 孙晓晨, 徐亚, 刘景财, 刘玉强

中国环境科学. 2025, 45(9): 4986-4996.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对传统基于解析解与Monte Carlo耦合的填埋场地下水污染风险预测方法难以准确刻画渗漏不确定性的问题,提出了一种高性能仿真模拟与不确定性分析耦合的填埋场渗漏风险及其不确定性表征技术.为解决传统不确定性分析框架下,高仿真模拟数值模型计算负荷大,不确定性分析效率低的问题,引入粒子群优化算法(PSO)与极限梯度提升算法(XGBoost)模型,通过学习精细模拟模型计算获得的多组样本,建立替代模型来预测;同时,为了解决PSO-XGBoost对抽样数量的过度依赖,提出了改进的抽样方法.实验结果表明,与以Landsim为代表的解析解-monte carlo耦合算法相比,本研究构建基于数值模拟模型样本的机器学习替代模型更好的捕捉了参数不确定性对结果的影响,预测的污染浓度分布区间平均为传统模型的1.36倍;基于PSO-XGBoost的替代模型及改进的抽样方法,相比于其他机器学习模型,预测精度(R²=0.99)和稳定性更好,且模型训练阶段计算时间减少70%,大幅提升了不确定性分析的效率.基于该模型的应用研究表明,第10a特征污染物COD超标的概率达到56.43%,存在超标可能的距离为54m,表明研究区存在一定污染风险.研究成果为填埋场渗漏污染风险及不确定性分析提供了高效、精准的科学方法,并为进一步开展相关研究提供了借鉴.

Select

铁改性生物炭-厚藤协同优化珊瑚砂土壤的氮素固持能力

陈一平, 宋世超, 甘鹏飞, 李芸邑, 梁嘉良, 赵志伟

中国环境科学. 2025, 45(9): 4997-5004.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

热带珊瑚海岛的主要成土母质为珊瑚砂,其氮素固持能力存在显著缺陷,特别是对硝态氮(NO₃^--N)的固持效能不足,这不仅威胁岛礁淡水资源的可持续性,还影响近海生态系统的稳定性.为促进海岛-海洋生态系统的协同发展,选取生物炭(C)､铁改性生物炭(FeC)和镁改性生物炭(MgC)作为改良剂,结合本土先锋植物厚藤(P)构建协同修复体系.实验结果显示:MgC在单独应用时表现出最优的NO₃^--N吸附性能,其吸附容量和单位表面积吸附容量(SAC)分别比FeC和C提高12.3%~28.6%.但在植物协同系统中,FeC-P组合展现出更持久的增效作用,整个实验周期维持85%以上的NO₃^--N固持率,而MgC-P的后期固持效能出现衰减.具体而言,第40d FeC-P组的固持率达88.7%,为A-P组的1.96倍､C-P组的1.17倍和MgC-P处理组的1.10倍.机理分析表明,FeC显著提升了珊瑚砂的电导率(提升33.7%),并促进变形菌门(Patescibacteria)的增殖(相对丰度增加1.8倍),进而强化土壤基质的氮素转化功能.这种物理-化学-生物协同优化机制,使FeC与厚藤形成良性互作,从而实现珊瑚砂氮素固持能力的持续提升.

Select

重金属污染土壤原地异位稳定化搅拌均匀性定量评价研究

周实际, 徐杨, 杜延军, 李江山, 邵焜琨, 刘金龙, 万佳磊

中国环境科学. 2025, 45(9): 5005-5013.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

污染土壤与稳定剂均匀搅拌可有效确保重金属污染土壤原地异位稳定化实施效果.本文开展污染土壤原地异位稳定化现场试验,基于测试获取的污染土壤和稳定剂混拌料的重金属及特征元素全量、含水率、重金属浸出浓度提出搅拌均匀度的概念;研究污染土壤和稳定剂混拌用的设备类型、搅拌次数对搅拌均匀性的影响规律,并通过相关性分析,研究污染土壤和稳定剂搅拌均匀性的快捷评价方法.结果表明,相较于筛分斗,混合机在控制稳定剂在污染土壤中的分散性方面优于筛分斗,而筛分斗搅拌后的土壤砷和锑全量的均匀度显著提高,筛分斗混合范围更大;稳定化污染土壤元素全量、含水率、砷和锑浸出浓度的均匀度随筛分斗搅拌次数的增加而增大,当搅拌次数大于3次时,砷和锑浸出浓度均低于修复目标值;砷和锑浸出浓度均匀度与砷、锑全量均匀度显著相关.基于此,建议污染土壤稳定化施工期可通过现场快速测定重金属全量,并结合均匀度分析评价污染土壤和稳定剂的搅拌均匀性.

Select

包膜炭基肥对红壤性水稻土化学性质及微生物群落的调控效应

龚叶莎, 丁敏, 李硕, 蒋静艳

中国环境科学. 2025, 45(9): 5014-5024.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对我国南方红壤性水稻土的特点,以水稻秸秆炭为炭基,利用包膜技术自制两种水稻专用炭基肥,即有机无机炭基肥(BBOF)和无机炭基肥(BBF),通过盆栽和田间试验研究其对不同pH值,不同养分和镉(Cd)污染水平的土壤化学性质和微生物以及水稻产量的影响.试验以常规肥料(CF)为对照,设置生物质炭直接施用(BC)、BBOF和BBF 3种炭处理.结果表明,BBF与BC在田间应用中具有一定的增产效果,其中BBF对产量三要素有明显提升作用,但其对土壤的改良效应不明显.BBOF与BC在弱酸性(WA)和强酸性Cd污染严重土壤(SA)中显著提高了pH值和土壤有机碳含量(P<0.05),表现出良好的调酸固碳效果,但在弱酸低养分土壤(LN)中作用不明显.炭处理对土壤养分改良作用因土而异:三种炭处理基本上提升了WA土中有效磷和速效钾以及可溶性有机碳含量(P<0.05),显著降低了SA土中速效钾含量(P<0.05),明显改变了LN土中铵态氮和硝态氮水平,BC处理还提高了LN土中速效钾含量(P<0.05).其它土壤指标对炭处理没有明显响应.相比BC,炭基肥通过减少外源炭用量,降低了土壤Cd输入负荷,具有更高的环境安全性.微生物群落分析表明,三种炭处理皆对三种土壤真菌群落无显著影响(P>0.05),但对细菌群落产生调控效应,影响程度为BC>BBOF>BBF,土壤菌群响应程度为LN>SA>WA. BC与BBOF调控作用相似,皆显著增加了粘球菌门(Myxococcota)、甲烷氧化菌门(Methylomirabilota)、酸杆菌门(Acidobacteria)等关键菌门以及Rokubacteriales_unclassified、厌氧粘球菌科(Anaeromyxobacteraceae)、慢生根瘤菌科(Bradyrhizobiaceae)和硝化螺旋菌科(Nitrospiraceae)等功能型菌科的相对丰度,显著降低浮霉菌门(Planctomycetota)、Subgroup_7_unclassified和等球菌科(Isosphaeraceae)的相对丰度(P<0.05).相关与冗余分析表明,炭处理显著变化土壤细菌群落与土壤化学性质密切相关,不同土壤中细菌群落变化的驱动因子不同,主要受有效磷(WA)、有机碳(SA)和铵态氮(LN)影响,表明炭处理的调控作用具有明显的土壤依赖性.综上所述,有机无机炭基肥在改良红壤性水稻土环境条件和调控微生物群落方面表现出一定优势,具备替代生物质炭直接施用的潜力,但其增产效果及应用模式仍需进一步研究和优化.

Select

热解-球磨修复石油污染土壤并转化为过硫酸盐活化剂

傅凌飞, 杨星宇, 柴晓娟, 王明新

中国环境科学. 2025, 45(9): 5025-5034.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

对炭化土壤(RCS)进行球磨处理以激发其环境催化组分,并将所得炭化土壤(RBCS)用于活化过一硫酸盐(PMS)氧化处理有机废水.结果表明,当RBCS投加量为2g/L,PMS投加量为1.5g/L时,苯胺(AN,100mg/L)的去除率达到99.9%.与RCS相比,球磨处理显著提高了材料的PMS活化性能.猝灭实验和EPR测试表明,RBCS/PMS体系中存在SO^·-₄、·OH、¹O₂和环境永久性自由基(EPFRs).电化学实验表明,RBCS/PMS体系中还存在电子转移机制.球磨使炭化土壤表面暴露了更多的金属氧化物和含氧官能团,激活PMS产生活性氧攻击AN,石墨化碳和EPFRs则通过加速直接电子转移降解AN.研究结果为RCS提供一个环境友好的增值转化策略与处理方法,预期具有较好的应用前景.

Select

锑尾矿中细菌群落对环境变量的差异性响应研究

赵清英, 谭昭, 李文杰, 张泽民, 关潇, 李金花

中国环境科学. 2025, 45(9): 5035-5047.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

选择西北和西南两个地区具有代表性的Sb尾矿探究了覆土和裸露模式下Sb和砷(As)迁移特性及细菌群落变化.结果表明,晴隆尾矿中Sb-As全量显著高于西和覆土尾矿,Sb全量为21.90~29.35倍,As全量为20.23~39.26倍.地积累指数法(I_geo),次生相与原生相比值法(RSP)表明,晴隆尾矿中Sb-As的I_geo与RSP指数均大于3,属于偏重污染程度;西和覆土尾矿中Sb和As的I_geo指数均小于3,RSP指数均小于2,污染水平相对较低.Wenzel连续提取结果表明,整体Sb-As形态分布为无定型铁铝氧化物结合态(F3)>残渣态(F5)>晶质铁铝氧化物结合态(F4)>专性吸附态(F2)>非专性吸附态(F1);F3分别占Sb-As全量的36.91%和37.00%;晴隆尾矿中有效态Sb[Sb(Bio)]和有效态As [As(Bio)]显著高于西和覆土尾矿,而且Sb-As主要以F3赋存;西和覆土尾矿中Sb-As主要以F5赋存.主成分分析(PCoA)与相似性分析(ANOSIM)表明,不同环境介质中细菌群落结构具有异质性.晴隆尾矿的优势菌门包括Chloroflexi和Firmicutes,属水平上以Kaistobacter, Pseudomonas和Rhodoplanes为主,西和覆土尾矿中Gemmatimonadetes和Bacteroidetes为重要组成部分,属水平以Thiobacillus, Kaistobacter和Sphingomonas为主;Thiobacillus, Pseudomonas, Bacillus, Geobacter和Sphingomonas为长期Sb-As污染环境富集的关键细菌类群,有望应用于Sb尾矿的原位生态修复.PICRUSt2 功能预测与偏最小二乘判别分析(PLS-DA)表明,细菌的功能类群变化主要表现为特定代谢功能的富集(约占40.66%).Spearman相关性,冗余分析(RDA)和随机森林(RF)分析表明,pH值,SOM和WAF是西和覆土尾矿细菌群落变化的主要驱动因素,Sb-As及其化学形态是晴隆尾矿细菌群落结构及功能变化的主要驱动因素.

Select

改良剂通过改变细菌群落多样性以增强钨尾矿的土壤多功能指数——以生物炭和鸡粪肥为例

郑小俊, 王紫琴, 李奇, 陈明

中国环境科学. 2025, 45(9): 5048-5061.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以高羊茅为先锋植物在钨尾矿上进行了植物定植,以恢复尾矿的土壤多功能指数(SMF).结果表明:鸡粪肥和生物炭施用增加了尾矿中的速效氮(61.15%~61.48%和23.55%~24.82%),速效磷(116.07%~143.50%和171.32%~179.71%)和有机质含量(55.46%~59.80%和255.36%~263.27%),鸡粪肥增加了尾矿中的脲酶(95.97%~117.03%)、β-葡萄糖苷酶(97.28%~112.59%)和磷酸酶活性(31.11%~49.35%),这些变化导致尾矿SMF增加,且SMF与高羊茅定植时间显著性相关(R²=0.4260,P<0.05).改良剂改变了细菌的群落结构,处理间的群落相异性指数从0.5437增加至0.7696随后降至0.3496,尾矿细菌的群落发展具有趋同性归因于SMF指数的增加.OUT共现网络分析表明改良剂处理后正相关边的比例从65.39%降低至56.96%~61.85%,增强了细菌间的竞争关系,并导致了细菌网络的复杂性和敏感性.结构方程模型解释了89.1%的土壤多功能变化,其中改良剂施用的直接效应为0.502,还通过影响高羊茅鲜重、细菌多样性和OUT共现网络产生间接效应.

Select

氨基酸示踪南海东北部溶解有机物的来源与降解状态

迟隆祥, 范承飞, 陈岩, 张洪海

中国环境科学. 2025, 45(9): 5062-5070.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

于2023年9月调查了南海东北部海域海水中总溶解态氨基酸(TDAA)的浓度分布、分子组成并探究了溶解有机物(DOM)的来源及降解状态.结果表明:海水中TDAA的浓度范围为0.37~2.59μmol/L,平均值为(0.78±0.41)μmol/L,TDAA的水平分布呈现近岸高、远海低的特点,垂直分布呈现表层至底层逐渐降低的趋势.以D-丙氨酸(D-Ala)作为生物标志物量化细菌源有机物对DOM的贡献率(Bacterial-C%),海水中Bacterial-C%的变化范围为9.6%~46.2%,平均值为(23.3±8.1)%,其整体呈现近岸低、远海高的趋势.此外,表层海水的降解因子(DI)平均值为(0.5±1.0),而中层海水和底层海水DI的平均值分别为(-1.2±0.6)和(-1.3±0.6),表明表层海水的DOM相对于中层和底层海水的DOM降解程度较低.本研究揭示了南海东北部海域DOM的来源及降解状态,为深入理解边缘海生物地球化学循环过程提供了重要的科学依据与数据支持.

Select

衡水湖沉积物-水界面营养盐迁移转化特征模拟研究

王赞春, 孙明东, 陈立斌, 谢培, 孙宁, 刘成真, 陈聪聪, 乔飞

中国环境科学. 2025, 45(9): 5071-5080.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

湖泊氮、磷浓度是水体富营养化的表征指标,为探究衡水湖沉积物氮、磷释放与水环境质量演化的影响,基于EFDC模型构建了衡水湖水动力-水质-沉积物模型,分析沉积物-水界面氮、磷等营养盐的“源”“汇”转化过程和营养盐通量大小.通过情景模拟分析评估衡水湖内源释放对湖泊水质的影响,探讨了外源污染物大量输入或清淤工程实施条件下,湖泊沉积物对水质的调节能力.结果表明衡水湖沉积物中氨氮、硝态氮和磷酸盐的释放通量呈明显的时空变化:补水时王口闸区域氨氮、硝态氮、磷酸盐年净通量相较于大湖心平均涨幅分别为48%、86%和75%.植物区相较于大湖心无植物地带下氨氮年净沉积通量高出2.7倍,磷酸盐年净释放通量高出3.75倍.在情景模拟设置中,水体TN浓度在沉积物下相较于无沉积物时下降了10%~25%,TP浓度相较于无沉积物时上涨了4%~33%,揭示了衡水湖内源TP的释放风险.当外源营养盐输入急剧增加时,导致大量的营养盐会沉降至湖泊底部沉积物中,沉积物营养盐含量约2a后趋于新的平衡状态.清淤过量时湖泊沉积物需要约3a时间才能恢复到湖泊的动态平衡状态.

Select

基于SWAT-WASP的高寒流域水环境容量模拟分析——以洮河碌曲为例

杨文心, 梁众鑫, 裴自成, 雷俊辉, 杨小鹏

中国环境科学. 2025, 45(9): 5081-5092.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

针对高寒脆弱河流水环境容量受水文-生物地球化学耦合过程制约,缺乏量化研究的问题,以洮河部分河段为研究对象,基于SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型模拟流域径流特征,结合WASP(Water Analysis Simulation Program)模型分析河流水环境指标构建SWAT-WASP耦合水质模型,建立水环境容量定量计算框架,定量评估青藏高原东北缘高寒流域水环境容量时空分布特征.模型模拟结果与实测数据具有良好的一致性,在水流量、径流深等方面相关系数均达到0.6以上;Ⅰ类水质标准下BOD、TP和DO的年水环境容量分别为157.6、2.067和221.8t,而TN需放宽至Ⅳ类标准,年水环境容量为50.38t;对于BOD、TP和DO的水环境容量,空间维度显示上游为下游的9.9%~10.3%,时间维度显示1月(枯水期)为7月(丰水期)的10.1%~34.2%,分别凸显了高寒脆弱流域水动力条件和季节性水文驱动的主导作用,明确高寒脆弱流域可持续发展阈值;以TN为优先管控限制因子,提出时空协同分配策略,为高寒脆弱型水源区适应性水质管理提供科学依据.

Select

汉江中下游多目标生态流量时空耦合计算

佘星源, 何术锋, 林育青, 李沁园, 莫康乐, 陈求稳

中国环境科学. 2025, 45(9): 5093-5103.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

基于水动力、水质、水生态模型,计算汉江中下游水质达标、水华防控和鱼类产卵需求3个目标的生态流量,并提出分时段、分类型、分区域的时间、空间耦合生态流量成果.时空耦合结果表明,黄家港、襄阳、皇庄、沙洋、仙桃5个断面生态流量分别为330~904m³/s、366~1135m³/s、514~1160m³/s、632~1236m³/s、486~1013m³/s,2~4月生态流量取决于水华防控,6~9月生态流量取决于水质达标,10~11月生态流量取决于鱼类产卵需求,枯水期中游区域生态流量取决于水华防控,下游段生态流量取决于鱼类产卵需求,丰水期汉江中下游全段生态流量取决于水质达标.本文为河流生态流量系统性研究提供了一种新的思路,为河流水生态情况改善提供了科学依据和理论基础.

Select

1990~2022年京津冀地区人类活动净磷输入时空变化及影响因素

贾天娇, 裴玮, 王林涛, 李敏

中国环境科学. 2025, 45(9): 5104-5116.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为探究京津冀地区人类活动净磷输入状况及影响因素,以13个地级市为研究单元,收集1990~2022年相关统计数据及人类活动净磷输入(NAPI)模型参数,探究33a内NAPI的时空特征和各组分变化趋势,并采用冗余分析(RDA)定量揭示不同类型因素对NAPI及其组分的影响.结果表明:(1)京津冀地区NAPI整体呈起伏上升的趋势,1990~2006年上升明显,2006~2022年略有下降,年平均值为1906kg/(km²·a),为全国水平的5.6倍,化肥磷输入为最主要输入源,年平均贡献率为54.90%,其次是食品饲料磷输入,年平均贡献率为41.18%; NAPI受地形影响呈现出由南向北逐渐降低的空间分布趋势,邯郸市NAPI值最高,占整个研究区的15.76%,承德市NAPI值最低,占比1.52%.2018~2022年NAPI不确定性范围平均值为-14.81%~14.56%.(2)不同因素对NAPI及其组分的影响大小排序为:土地利用因素>经济因素>社会因素,三类因素共同解释率为81.77%.其中,NAPI及其组分只与林地和草地面积占比呈负相关,与其余影响因素均呈正相关.指标中建设用地面积占比的单独解释率最高,为45.70%,且与食品/饲料磷和非食物磷的正相关性最强,是影响NAPI及其组分的最关键因素.建设用地面积占比的增加往往伴随着强烈的人类活动,如食品消费、洗涤剂使用的增加,因此,建设用地占比对食品/饲料磷与非食物磷的正向影响导致其具有最高的单独解释率.

Select

基于SR-XGBoost模型的无人机多光谱水质参数反演——以干旱灌区农田排水沟为例

李欣璐, 李仙岳, 史海滨, 马红雨, 王雅楠, 李玥

中国环境科学. 2025, 45(9): 5117-5128.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

于2023~2024年夏、秋两季在河套灌区义和干渠典型排水沟开展实地调研.通过采集实测水质样本(TN、TP、EC、pH值)和无人机多光谱反射率数据,基于多参数统计回归(SR)与极限梯度提升(XGBoost)构建反演模型,探索水质参数与光谱指数之间的相关性,并进行高精度反演.研究结果表明,SR-XGBoost模型在训练集和验证集中R²的平均值分别为0.872和0.880,RRMSE分别为3.46%和3.23%,显著优于单波段及其他组合模型.秋季模型的拟合效果总体优于夏季,R²平均提高了11.50%,RRMSE平均降低1.76%.空间分布结果显示,排水沟上游污染物浓度高于下游,夏季污染物浓度较秋季更高,且分布差异更为显著.本研究揭示了水质参数与光谱指数的相关关系,验证了SR-XGBoost模型的高精度与稳定性,为多光谱遥感技术在水质监测中的应用提供了科学依据,同时为流域污染防治和水资源管理提供了参考方向.

Select

植物水分利用效率动态及其承载力估算——以毛乌素沙地典型植被为例

高琴, 党晓宏, 蒙仲举, 刘阳

中国环境科学. 2025, 45(9): 5129-5142.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以毛乌素沙地典型植被类型为研究对象,基于Biome-BGC生态过程模型,模拟分析了过去24a的碳水通量、水分利用效率(WUE)及其驱动因子的时空动态,并估算了不同林分的土壤水分植被承载力.结果表明:碳水通量逐年递增,GPP和ET年均增长速率分别为6.42g C/m²和5.45kg H₂O/m²,WUE以0.006g C/kg H₂O递减,显示出碳增效与水耗不平衡的趋势,种间竞争显著影响WUE的动态稳定性;灌木纯林在碳水调节关系中表现出更强的适应性,CO₂浓度增加是导致WUE下降的主要驱动因子,并通过温度(间接通径系数0.435)和NDVI(间接通径系数0.808)产生显著间接影响,适度调控林分结构及地表植被覆盖可有效提升区域WUE;土壤水分植被承载力结果显示,乔木林、灌木林及灌灌混交林当前栽植密度尚有提升空间,分别可上调15.07%、3.78%、16.72%.研究有助于厘清干旱半干旱区不同植被类型的水分利用机制,明确植被恢复工程在水资源约束下的生态限度,为区域“以水定植”政策制定及沙地生态系统可持续管理提供理论支持和决策依据.

Select

三氯乙烯在双重介质中的泄漏挥发实验研究

万长园, 王慧芳, 王明玉

中国环境科学. 2025, 45(9): 5143-5151.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

利用典型双重介质物理模拟实验和有限差分方法揭示隙宽和孔隙度对TCE(三氯乙烯)挥发的定性影响,并分析根据4种经验模型计算的有效扩散系数及其对应的挥发通量的差异,同时推算非水溶相(Napl)TCE对挥发的贡献.发现由3~5mm砂石构成的透水块(P5)搭建而成含1条隙宽3mm垂向裂隙(F3)的双重介质P5F3在Napl泄漏后快速进入地下水后,“气-土”界面气相挥发通量较由2~3mm砂石构成的透水块(P3)搭建而成含1条隙宽1mm的垂向裂隙(F1)的双重介质P3F1小.将泄漏源区域附近分为源上游区、泄漏源(裂隙)区和源下游区,并比较水溶相TCE在各区域对应“气-土”界面上方挥发通量,通量大小排序是“裂隙区”>“源下游区”>“源上游区”;裂隙隙宽与孔隙块体长度比是1:150与1:50时,裂隙中水溶相TCE挥发通量分别占整体的3%与5%;Bartelt-Hunt模型对应的有效扩散系数计算的界面通量最大,最小的是Currie模型.Napl相TCE泄漏在含裂隙孔隙介质包气带中,且包气带厚度较小,Napl相TCE挥发对其关键界面通量的贡献远大于水溶相TCE;根据空气罩内气相TCE浓度与数值计算的水溶相挥发浓度之差可知该贡献可达78%以上.

Select

广东连南大鲵自然保护区溪流底栖动物群落格局及其驱动因子

王崇瑞, 林泽花, 高峰, 杨鑫, 周志恩, 唐剑华, 欧东升

中国环境科学. 2025, 45(9): 5152-5162.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为评估野生大鲵生境质量并促进野生大鲵资源保护,于2023年5月对广东连南大鲵省级自然保护区的溪流中开展了大型底栖无脊椎动物群落格局及驱动因素调查.结果表明,保护区溪流维系了高水平的底栖动物多样性,在32个样点中共记录180种,隶属于6门7纲16目71科167属,其中水生昆虫172种,为绝对优势类群(占总物种数的94.6%).优势种为短脉纹石蛾(Cheumatopsyche sp., 12.1%)、纹石蛾(Hydropsyche sp.,11.6%)、襟襀(Togoperla sp., 6.7%)、四节蜉(Baetis sp., 6.0%)和角石蛾(Stenopsyche sp., 5.5%)等蜉蝣目、襀翅目和毛翅目(EPT)的种类.对万坑河、三家冲河(上游,位于核心区)和排肚河(下游,位于实验区)3个区域的样点进行比较,发现底栖动物群落的物种数、密度、Simpson指数、Shannon指数和Pielou’s均匀度指数在3个区域间无显著差异;3个区域的群落组成也差异较小,均以EPT等敏感种类为主,3组样点在nMDS排序图上有较大重叠.冗余分析(Redundancy Analysis,RDA)显示,影响底栖动物群落的关键环境因子为海拔、溶解氧和底质类型等,关键空间因子则包括12项PCNM变量,有分别代表大(1、3、4、6~8)、中(10、12、13、15)和小尺度(23、28)的PCNM轴.变差分解结果表明,环境因子单独解释了4.7%的群落变化,空间因子单独解释率5.0%,二者共同解释了8.4%,环境因子和空间因子对底栖动物群落变化的解释率基本一致.整体上,连南大鲵保护区内核心区和实验区的溪流生境均为优良状态,水质清洁,底栖动物多样性高,实验区的溪流生境仅略差于核心区.保护区内溪流的优良生境及高水平的底栖动物多样性为大鲵的生存繁衍提供了优良的条件.未来应进一步加强对保护区溪流生态系统的长期监测与管理,以持续提升野生大鲵的生境质量,为大鲵种群的稳定与恢复提供科学支撑.

Select

高效多环芳烃降解菌Pseudomonas jessenii QYQ-1的分离、鉴定及基因组分析

秦银秋, 王乙橙, 张慕琦, 陈猷鹏

中国环境科学. 2025, 45(9): 5163-5175.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

从嘉陵江河床沉积物分离获得一株多环芳烃(PAHs)降解菌株QYQ-1,经16S rRNA序列比对､平均核苷酸一致性值计算与全基因组系统发育分析,鉴定其为杰氏假单胞菌(Pseudomonas jessenii).菌株QYQ-1具有广泛的温度(15~40℃)和pH值(5~9)适应范围、优良的耐盐性(0.5%~5%)和良好的重金属抗性(Cu²⁺、Zn²⁺、Co²⁺、Mn²⁺、Cd²⁺),尤其具有耐低温(15℃)、耐高盐(5%)和耐重金属的独特优势,其最佳降解条件为温度35℃,pH值为7,可在48h内对100mg/L萘降解率达到97.7%.此外,其还可以高效降解苯甲酸和苯酚等芳香族化合物.基因组分析表明,菌株QYQ-1具有多种PAHs降解过程中的关键基因,包括完整的苯甲酸盐降解与邻苯二酚邻位裂解通路,还含有水杨酸羟化酶、细胞色素P450、原儿茶酸3,4-双加氧酶等有关PAHs降解的关键基因.同时,还携带大量铜、锌、钴、锰、镉等重金属抗性基因.此外,菌株QYQ-1还具有强大的铁摄取系统.这拓展了菌株QYQ-1的应用范围,不仅可以用于PAHs污染场地的环境修复,还具有应用于重金属和PAHs复合污染场地环境修复的潜力.

Select

一株异养硝化-好氧反硝化陶厄氏菌的脱氮特性研究

睢双铭, 宋依琳, 李莹莹, 张维晋, 李祝, 廖明军

中国环境科学. 2025, 45(9): 5176-5189.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

通过富集分离的方法,从香料废水中获得一株具有异养硝化-好氧反硝化功能的菌株SVT,经菌落形态以及16S rDNA分析鉴定为陶厄氏菌Thauera butanivorans SVT.提取菌株基因组DNA并进行全基因组测序,分析和预测其氮代谢通路;以100mg/L的NH₄⁺-N、NO₃^--N或NO₂^--N为唯一氮源研究了菌株SVT的氮代谢特征,并研究了不同单一碳源(无水乙酸钠、柠檬酸钠、琥珀酸钠、蔗糖和葡萄糖)、C/N比(1、5、10、15、30)温度(10、20、30、40和50℃)和pH(4.0、6.5、7.5、8.5、10.0)对该菌株异养硝化-好氧反硝化性能的影响.结果表明,该菌株以NH₄⁺-N、NO₃^--N和NO₂^--N为唯一氮源时,48h内的TN去除率分别为(86.96±1.03)%、(60.52±4.70)%和(64.32±1.40)%;菌株SVT在所设置的不同碳源、C/N比、温度和pH值条件下均能够生长和异养硝化-好氧反硝化脱氮,最适条件为以无水乙酸钠为碳源,温度30℃,C/N=10,pH值为7.5.通过基因组测序,发现菌株SVT含有6种氮代谢相关功能酶的基因(napAB、nxrAB、nirBD、nirS、norBC和nosZ),结合KEGG数据库比对和单一氮源氮代谢特征结果推测其氮代谢途径包括:NH₄⁺-N同化途径(NH₄⁺-N→L-谷氨酸盐→L-谷氨酸)、硝化途径(NH₄⁺-N→NO₂^--N→NO₃^--N)、反硝化途径(NO₃^--N→NO₂^--N→NO→N₂O→N₂)和DNRA途径(NO₃^--N→NO₂^--N→NH₄⁺-N).研究表明菌株SVT具有高效的异养硝化-好氧反硝化能力,在废水处理中具有广阔的应用前景.

Select

全球高山湖泊中新污染物的历史沉积记录研究

宋子壕, 丁洋, 李俊, 唐小燕, 刘威杰, 鲍乾, 孙喆, 邢新丽, 祁士华

中国环境科学. 2025, 45(9): 5190-5203.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

为探索全球高山湖泊沉积物中新污染物的沉积历史、来源机制与生态风险,系统整合42篇文献中2026条新污染物监测数据,采用统一单位与浓度归一化的处理方法,以5年时间步长构建年代序列进行趋势分析.结果表明,全球高山湖泊沉积物中持久性有机污染物(POPs)总体处于较低水平,其中多环芳烃(PAHs)、滴滴涕(DDTs)、六六六(HCHs)、多氯联苯(PCBs)和多溴二苯醚(PBDEs)浓度范围分别为:0.160~2140ng/g、0.001~12.9ng/g、1.30~372ng/g、0.001~12.9ng/g和0.119~2.50ng/g.PAHs呈持续上升趋势,DDTs和HCHs呈现20世纪80年代和21世纪初两个沉积峰值,反映了人类活动产生的“一次源”排放及全球变暖驱动下的“二次源”释放.微塑料丰度(19~2640个/kg)整体较低但呈持续增长趋势,也与人类活动及气候变化相关.区域人类活动与全球气候变暖是影响高山地区新污染物沉积的主要因素.PAHs的毒性当量持续上升,生态风险不断增加;微塑料丰度较低但高危聚合物比例高,生态风险不容忽视.然而,当前与微塑料相关的沉积年代学研究较为缺乏,高山湖泊沉积物中新污染物的不可提取态残留物(NER)研究相对较少,内分泌干扰物和抗生素相关报道极为有限.未来亟待推进非洲高原等数据匮乏区域新污染物调查、加强共迁移物质等多种类新污染物协同研究.

Select

基于IV级逸度模型的典型抗生素多介质环境归趋研究

武亚林, 徐井旭, 凌文翠, 孙长虹, 刘桂中

中国环境科学. 2025, 45(9): 5204-5212.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

逸度模型是应用较为广泛的有机污染物多介质环境归趋模型,基于IV级逸度模型,本研究模拟研究了再生水补水河流凉水河中典型抗生素(氧氟沙星和罗红霉素)多介质环境归趋行为,验证了模拟可靠性,分析了平衡时迁移通量,确定了主要迁移过程,并进行了模型关键参数灵敏度分析和不确定性分析.结果表明,模型模拟浓度与实测浓度吻合程度较高,表明模型在该研究区域的模拟有效性;研究区域内环境系统达到平衡时,水相中抗生素主要输出过程为平流过程,沉积物相主要过程是与水相的界面交换过程;平衡时氧氟沙星和罗红霉素在水和沉积物中的含量占比分别是8.73%和91.27%,27.46%和72.54%,可见沉积物是两种抗生素的主要储库;亨利定律常数H是影响两相迁移的主要因素.该研究为再生水补给型河流抗生素的环境预测与污染治理提供理论依据及决策参考.

Select

弱酸性条件游离亚硝酸耦合氨氧化细菌强化降解磺胺甲恶唑

冯梓恒, 王秉政, 田晓宇, 胡昊星, 方佳丽, 仲慧赟, 李激

中国环境科学. 2025, 45(9): 5213-5226.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

探究了不同活性氮中间体(RNIs)(NO、NH₂OH、游离亚硝酸(FNA))对磺胺甲恶唑(SMX)的转化及弱酸性条件下FNA对氨氧化细菌(AOB)去除SMX(1~5mg/L)的影响.结果表明,FNA对SMX具有明显去除作用,pH值是最显著影响因素.弱酸性条件(pH=6~7)下,FNA耦合AOB共代谢对SMX的去除率达80.0%,且未对氨氧化效率产生显著影响;胞外聚合物(EPS)含量呈先升后降趋势;氨单加氧酶(AMO)含量受到轻微抑制,羟胺氧化还原酶(HAO)含量则先减后增;AOB菌属Nitrosomonas的丰度由56.4%降至0.7%,而后恢复至14.7%,Comamonas、Thermomonas的丰度也显著增加,有利于氨氧化性能的维持与SMX的去除.

Select

磺胺间甲氧嘧啶胁迫下硫自养反硝化菌群的响应机制

黄凯文, 张欣, 周雨晨, 周一杰, 王硕, 李激

中国环境科学. 2025, 45(9): 5227-5235.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

采用硫填料床反应器,以工业废弃物白泥作为碱度源,逐步提升磺胺间甲氧嘧啶(SMM)浓度,探究硫自养反硝化(SADN)菌群在SMM胁迫下的微观响应机制.结果表明,SADN菌群能够利用白泥提供的碱度进行高效脱氮,在低浓度SMM胁迫下系统保持稳定, Thiobacillus菌群得到富集,硝态氮(NO₃^--N)及SMM去除率达99%以上.在高浓度SMM冲击下,系统中Thiobacillus菌群丰度降低,脱氮性能有所波动.但系统中优势菌群通过增加C6-HSL分泌,调控谷氨酸(Glu)和脯氨酸(Pro)等疏水性氨基酸合成,促进胞外聚合物(EPS)中紧密结合型蛋白(TB-PN)的合成,维持蛋白质二级结构紧密,从而促进污泥絮体团聚.在此调控下,系统脱氮性能恢复,SMM去除率维持在60%以上.此外,在高浓度SMM胁迫下,unclassified_f__Rhodocyclaceae借助凋亡的自养菌群及EPS分泌的碳源协同Ferritrophicum、Thiobacillus等SADN菌群进行高效脱氮.

Select

典型高原小型湖泊微塑料时空分布及源/汇作用

李潇, 喻庆国, 王行, 李波, 谢雪杨, 刘阳

中国环境科学. 2025, 45(9): 5236-5244.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以云南省高原小型湖泊剑湖为研究区,通过野外样品采集和室内分析实验,研究湖泊水体中微塑料时空分布和入出湖河流通量,揭示高原小型湖泊对微塑料的源/汇作用.结果显示,丰水期和枯水期剑湖水体中微塑料平均丰度分别为(4.80±2.85)和(12.61±8.00)n/m³,入湖平均月通量分别为(55.59×10⁶)和(3.82×10⁶)n,出湖月通量分别为(13.70×10⁶)和(9.80×10⁶)n.剑湖水体中微塑料聚合物主要类型为人造丝(RY)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、低密度苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS).枯水期剑湖水体微塑料污染程度高于丰水期,入湖河流微塑料输入对剑湖水体微塑料累积具有显著贡献.总体上,剑湖是微塑料的“汇”,但在不同条件下,湖泊对微塑料的“源”和“汇”作用处于动态变化过程.

Select

聚乙烯对小白菜根际土壤养分循环的影响

李艺, 朱姝, 傅伊昀, 覃潇潇, 石东弋, 兰威, 唐颖璇, 于方明

中国环境科学. 2025, 45(9): 5245-5253.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

以小白菜作为研究对象,通过盆栽实验,分析了不同粒径和不同添加水平的聚乙烯微塑料(PE)对小白菜根际土壤养分循环的影响.结果表明,PE添加显著提高了土壤的总碳含量(P<0.05),在粒径为1.0μm,投加量为0.5%(w/w)和1.0%(w/w)的处理下,分别提高了73.9%和56.3%.同时,PE添加对土壤酶活性产生了影响,在粒径为0.5μm,投加量为1.0%(w/w)的处理下,纤维素酶、蔗糖酶、淀粉酶、脲酶、蛋白酶和磷酸酶的活性均显著提高(P<0.05).二元方差结果表明,PE粒径、投加量及其交互作用对小白菜根际土壤中硝态氮和有效磷含量、纤维素酶、蔗糖酶和磷酸酶活性均产生了极显著的影响(P<0.001).此外,PE添加提高了碳循环过程中参与还原型柠檬酸盐循环和不完全还原柠檬酸循环过程微生物功能基因的丰度,增强了小白菜根际土壤微生物群落的固碳能力.Mantel检验表明,纤维素酶活性与碳、氮循环功能基因的变化呈显著正相关关系(P<0.05),与磷循环功能基因的变化呈显著负相关关系(P<0.05);总碳含量与氮、磷循环功能基因的变化呈显著正相关关系(P<0.05).放线菌门、变形菌门和酸杆菌门细菌是碳、氮和磷循环关键功能基因的主要宿主.综上所述,PE添加通过影响小白菜根际土壤理化性质和微生物群落组成,驱动碳、氮、磷循环相关功能基因的表达,从而影响根际土壤的养分循环过程.

Select

白洋淀野生鱼类体内微塑料赋存特征及影响因素

王兵帅, 齐杰, 孟鑫, 魏静凯

中国环境科学. 2025, 45(9): 5254-5263.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

微塑料(MPs)污染作为全球性环境问题,已对水生生态系统和野生鱼类健康构成严重威胁.本研究分析了白洋淀11种野生鱼类体内微塑料(MPs)污染特征及影响因素.结果显示,在白洋淀11种野生鱼体内,微塑料的检出率为100%,平均丰度为(26.54±3.69)个/条,检测出的微塑料大多数为尺寸<0.5mm的透明和黑色纤维状,其聚合物成分多样化.白洋淀鱼类体内MPs的积累受多种因素的综合影响:水环境微塑料丰度决定摄入机率;鱼类体长、体重影响生物放大效应;摄食习性调控暴露概率;栖息地特征(水体中MPs垂直分布)制约暴露水平.这些因素的相互作用导致不同鱼类个体间MPs积累水平存在显著差异,揭示了MPs生物累积的复杂机制.本研究结果将为白洋淀鱼体内MPs污染现状和风险评估提供数据支撑.

Select

基于ICP-MS/MS的全血多元素高通量分析方法的建立及其在人群暴露特征分析中的应用

尚晓晨, 刘乐怡, 温东森, 李杰, 候雯玥, 吴昊, 刘鹏宇, 曹素珍, 段小丽

中国环境科学. 2025, 45(9): 5264-5276.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

准确测量金属元素组的内暴露对于疾病的早期判定至关重要. 基于电感耦合等离子体串联质谱法(ICP-MS/MS),建立并优化了全血中35种金属和类金属元素的分析,该方法具有良好的线性(R²>0.998)、灵敏度(最低检出限低至2.0ng/L)、精密度(<15%)和准确度(加标回收率76.2%~124%).应用该方法,分析了中国某有色金属冶炼厂附近211名中老年居民全血中的35种元素含量,验证了方法稳健性的同时,探究了该地区人群血液中金属和类金属元素的暴露特征.研究结果显示,该地区人群中Pb、Cd等与金属冶炼相关的有毒有害元素的浓度水平较高,部分人体必需元素和有毒有害元素表现出性别和年龄相关的差异性(P<0.05).本研究提供了一种高通量定量全血元素组的方法,验证了该方法在大样本人群样本分析中的适用性,并为冶炼区人群金属联合暴露特征的识别和健康风险评估提供了可靠工具.基于本研究建立的方法,可进一步扩展目标元素种类.

Select

大气碳反演在城市碳排放监测评估中的作用

曹无敌, 张思, 吴林, 孙康, 任远哲, 周兴军, 孙凤娟, 朱明明, 姚波, 王自发, 田永莉

中国环境科学. 2025, 45(9): 5277-5286.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

城市二氧化碳排放量的大气反演估算是城市碳监测评估的核心方法之一,其性能决定评估的准确性和有效性,与评估能否满足城市碳达峰碳中和管理需求密切相关.大气碳反演性能涉及监测网络、排放清单、大气传输、反演算法等诸多因素.当前国内外城市大气碳反演工作已经获得阶段性成果,但对反演性能及其在“双碳”管理中所能发挥的作用缺乏系统性梳理总结.本文通过梳理城市大气碳反演现状与性能,阐明提升反演性能需综合优化碳监测网络布设、先验清单质量和传输模式精度等关键环节.高性能反演系统不仅能够实现城市碳排放量的高时效精准核算,还可识别城市短期碳排放波动,为城市碳排放管理与政策评估提供关键支撑.进一步探讨当前我国城市大气碳反演性能提升的难点和可能的解决思路,以期为我国碳达峰碳中和目标实现提供大气环境监测支撑.

Select

中国农作物生产降碳-减污-扩绿-增长协同的时空演变及驱动因素研究

汤李琛, 李洁, 陈慧, 曾贤刚, 陈宓, 涂江月

中国环境科学. 2025, 45(9): 5287-5304.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

采用窗口EBM超效率DEA模型测算2009~2022年全国农作物生产降碳-减污-扩绿-增长协同水平,并通过GBDT模型识别降碳-减污-扩绿-增长协同效应的关键驱动因素及其非线性响应关系.结果表明:(1)考察期内,全国农作物生产降碳-减污-扩绿-增长协同度整体呈现上升趋势,从2009年的0.67上升至2022年的0.95,年均增长率为2.65%,且以2016年为分界点,增长率大体呈“下降-上升”趋势.(2)全国农作物生产降碳-减污-扩绿-增长协同效应的区域差异性显著,时序特征上,粮食主产区、粮食主销区及产销平衡区的协同度均有所提升,年均增长率分别为2.85%、3.68%和1.84%;空间分布上,协同效应格局由“北高南低”转变为“南高北低”,并逐渐向优质水平聚拢,区域差异减弱,最终呈现“东冷西热”的空间聚集特征.(3)影响协同效应的关键驱动因素包括粮食单产、农业机械化水平等.粮食单产、个体技术水平和城乡收入差距因素具有复杂的非线性特征,科技创新水平因素有显著促进作用,其他因素呈波动负向影响.从时间效应看,粮食单产逐渐成为核心因素;从区域效应看,驱动因素存在明显的空间差异.

Select

餐厨垃圾收运与处理全过程温室气体排放量核算方法研究及案例分析

黄珊, 张羽成, 龚天成, 李艳萍, 况悦, 张晓敏, 李文譞, 武欣童, 杨天学

中国环境科学. 2025, 45(9): 5305-5314.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

研究基于全生命周期方法,界定了餐厨垃圾收运与处理全过程核算边界,识别温室气体排放源和排放种类建立排放源清单,基于排放因子法构建了可拆分的餐厨垃圾收运与处理全过程温气体排放核算模型.研究结果发现,餐厨垃圾收运与处理全过程核算边界包含9个核算单元,温室气体排放源主要分为7类.相较于传统模型,该模型具有可拆分､可组合､模块化的特点,在核算精度､模型灵活性以及场景适应性上有显著优势;本研究以北京市朝阳区的餐厨垃圾收运与处理全过程为例进行核算.研究结果显示,垃圾投放点和车辆行驶环节的温室气体排放量较为突出,分别为1.38和1.32tCO₂e/d,化石燃料燃烧是其主要的排放源占总排放量的24.4%.在处理处置阶段,废水处理环节的温室气体排放量最高,达4.05tCO₂e/d,占总排放量的32.3%.碳补偿共减少了53.2tCO₂e/d.敏感性分析结果显示餐厨垃圾量和沼气产量对温室气体排放的影响较为显著,而车辆行驶总公里数和电力因子的影响相对较小.

Select

基于双碳目标的电力系统灵活性优化研究

许光清, 陈康康, 赵庆

中国环境科学. 2025, 45(9): 5315-5328.

摘要 ( ) PDF全文 ( )

可视化

通过构建中国分区域电网的电力系统灵活性优化模型NEMO-China-Flexibility,将电力系统灵活性提升有机融入碳中和目标框架中,基于各区域经济发展水平,能源需求强度,可再生资源开发潜力以及灵活性提升规模设计了基准情景,可变可再生能源高渗透率情景,灵活性提升情景以及综合情景,在情景对比中分析灵活性提升的效果.研究结果表明,源网荷储一体化灵活性提升能显著提高电力系统应对供需波动的能力并提高可再生能源发电的消纳量,在各类灵活性资源中煤电是基础的灵活性资源,储能是最具开发潜力的灵活性资源,此外灵活性提升还具有减少碳排放总量以及降低电力系统运行成本的效益.

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

当期目录

模态框（Modal）标题

选择文件类型/文献管理软件名称

选择包含的内容

当期目录