中国环境科学
 
 
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2023年 43卷 1期
刊出日期 2023-01-20

环境毒理与健康
碳排放控制
大气污染与控制
水污染与控制
固体废物
环境生态
大气污染与控制
1 唐梦雪, 黄晓锋, 程勇, 林晓玉, 姚沛廷, 胡仁志, 邓涛, 何凌燕
广东省夏秋季光化学反应活性空间分布表征
于夏末秋初在深圳市城市和郊区开展了大气OH自由基观测,结果显示OH自由基日间峰值平均浓度分别为6.0×106cm-3和5.9×106cm-3,与国内外其他地区相比处于中等水平.基于实测数据构建了拟合效果较好的本地化OH自由基参数化公式,应用于广东省OH自由基空间分布的表征,并进一步利用日间OH和NO2浓度之积反映光化学反应活性(AP).结果发现,2018年夏秋季广东省大气光化学反应活性总体上呈现珠江三角洲较高,AP达10.1×107μg/(m3·cm3),粤东、粤西、粤北地区较低的分布态势,AP分别为5.4×107, 5.9×107和7.7×107μg/(m3·cm3);同期的PM2.5和O3高值区域也集中在珠江三角洲,说明了调控光化学反应活性对珠江三角洲协同控制PM2.5和O3污染的关键作用.空间分布特征还表明,粤北地区显著受到来自北方内陆的PM2.5区域传输影响,而粤东地区更易受到来自东南沿海的O3区域传输影响,体现了跨省区域联防联控的重要性.
2023 Vol. 43 (1): 1-6 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [ PDF 1229KB] ( 35 )
7 夏瑞, 谭健, 汪琼琼, 吴兑, 孔少飞, 陈楠, 邓涛, 陶丽萍, 张雪, 吴柏禧, 吴良斌, 王庆, 吴晟
基于PMF的武汉市大气细颗粒物消光来源解析
利用武汉2020年7月(夏季)和10月(秋季)的在线观测数据,同时将颗粒物的光学参数和化学组分数据输入正定矩阵因子分解(PMF)源解析模型,对PM2.5消光系数的源贡献进行定量解析.研究发现,对吸收系数贡献较大的源为机动车(66.3%)和工业源(14.2%),对散射系数贡献较大的源为以硝酸盐为主的二次无机盐Ⅰ(38.4%)和机动车(27.0%),光散射的源贡献率呈现出明显的季节变化,二次无机盐Ⅰ在夏季(14.6%)的贡献较秋季(47.4%)显著降低.消光系数源贡献方面,夏季机动车(37.2%)和以硫酸盐为主的二次无机盐Ⅱ(21.2%)对消光的贡献较大,而秋季主要的消光源为二次无机盐Ⅰ(44.7%)和机动车(26.7%).最后,还获取了几个重要源的波长吸收指数(AAE)值:机动车(0.96)、工业源(1.04)、扬尘(1.39)、生物质燃烧(2.24).
2023 Vol. 43 (1): 7-19 [摘要] ( 9 ) [HTML 1KB] [ PDF 1854KB] ( 41 )
20 杨磊, 袁斌, 郑锷, 叶晨朔, 王思行, 何贤俊, 张潇潇, 黄山, 胡伟伟, 邵敏
珠江三角洲秋季生物质燃烧对有机气溶胶的贡献
本研究基于2018年和2019年秋季在珠江三角洲地区的两次外场观测,应用热脱附-化学电离飞行时间质谱(FIGAERO-ToF-CIMS)获取了高时间分辨率(每小时)的生物质燃烧示踪物左旋葡聚糖的浓度数据,并估算出生物质燃烧对有机气溶胶(OA)的贡献值.结果表明,秋季珠江三角洲地区城市站点和区域站点的左旋葡聚糖平均浓度分别为(0.07±0.08)和(0.14±0.12)μg/m3,呈现区域站点高于城市站点的空间分布特征以及早晨和夜间出现峰值的日变化特征.观察到两个站点的左旋葡聚糖与CO和乙腈之间相关性较低,但与OA之间呈现显著正相关关系.进一步基于受体示踪物法估算出生物质燃烧对OA的平均贡献分别为7.4%(城市站点)和11.4%(区域站点),且两个站点均显示出生物质燃烧对OA的贡献在夜间明显高于白天.
2023 Vol. 43 (1): 20-28 [摘要] ( 8 ) [HTML 1KB] [ PDF 1692KB] ( 37 )
29 郑品梅, 孙天乐, 朱波, 吴浩然, 崔卓彦, 韩恒霄, 古添发, 黄晓锋
基于铁塔观测的深圳大气VOCs垂直分布特征
2018年8~9月,利用深圳市铁塔的11个垂直梯度平台进行了9轮挥发性有机物(VOCs)不锈钢罐采样,并应用气相色谱质谱联用仪(GC/MS)对103种VOCs组分进行定量分析,研究不同垂直高度上VOCs组分特征及对近地面臭氧(O3)生成的影响.结果表明,从地面到345m高空VOCs总体污染水平相近,在垂直梯度上变化不大;但烯烃浓度随高度上升呈现下降趋势,主要受地面天然源排放的异戊二烯主导.结合典型物种及物种对的分析发现,日间的二次生成、工业排放和光化学反应消耗是影响垂直梯度上VOCs浓度变化的主要原因.应用混合层梯度方法对VOCs通量进行计算发现,烷烃(28%)和芳香烃(23%)的通量贡献最多;二氯甲烷(1.93±0.29)mg/(m2·h)、甲苯(1.86±0.39)mg/(m2·h)具有较高的垂直通量值.结合二氧化氮(NO2)和O3垂直廓线的关系分析得出,总挥发性有机物(TVOCs)/NO2在300m以上高空达到峰值,更加有利于O3生成,是O3在300m以上高空出现峰值的重要原因之一.
2023 Vol. 43 (1): 29-37 [摘要] ( 8 ) [HTML 1KB] [ PDF 1391KB] ( 36 )
38 杨健博, 蔡子颖, 杨旭, 邢蕊, 孟丽红, 李英华
气溶胶辐射效应对气象和环境影响的观测与模拟研究
选取2015年和2019年不同代表年份,结合外场观测和数值模拟,分析了天津地区不同季节不同天气(晴天、多云、霾)下,气溶胶辐射效应对整层大气透过率和地表入射太阳辐射的影响,以及这种影响在不同年份的差异.借助WRF-Chem模式模拟分析了重污染期间气溶胶辐射效应对垂直方向上气象要素廓线、边界层结构以及PM2.5浓度的反馈机制.结果表明:霾污染可导致大气透过率明显下降,春、秋、冬不同季节,霾污染导致中午大气透过率分别下降0.09,0.11和0.09.全年平均霾污染可导致大气透过率降低约15.5%.云量的增多也可导致大气透过率明显下降,多云天气下大气透过率相比晴天减小约22.4%.霾和云对大气透过率的影响还与太阳高度角有关,当太阳高度角>60°时,霾污染导致大气透过率下降8.6%.随污染等级提高,气溶胶对太阳辐射的衰减作用也越强,天津地区空气质量分别为Ⅰ~Ⅵ级时,中午地表入射短波辐射呈稳定下降趋势,依次为484,446,439,342,328和253W/m2. 重污染期间,气溶胶辐射效应导致大气低层(250m以下)降温(0.8℃)增湿(3.8%),而中高层(300~1900m)增温(0.5℃)降湿(2.4%),边界层逆温趋势增强,大气垂直扩散能力减弱,最终形成气溶胶-辐射-边界层-污染正反馈机制,极端情况下可使得近地面PM2.5浓度进一步升高约40µg/m3,且这种反馈效应在午后16:00最明显.随大气污染防治行动持续深入,天津空气质量明显改善,与2015年相比,2019年天津年均PM2.5浓度下降27.1%,污染超标天数减少43.8%,受此影响,气溶胶对太阳辐射的衰减作用减弱,2019年冬季霾污染导致中午大气透过率减小0.05,Ⅳ级以上污染天气地表入射短波辐射通量下降85.3W/m2,但重污染期间,气溶胶辐射反馈机制仍可通过改变垂直温度层结,对污染的加剧(约20µg/m3)产生不容忽视的影响.
2023 Vol. 43 (1): 38-51 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [ PDF 1517KB] ( 27 )
52 林宜玲, 洪有为, 纪晓婷, 许可, 邵智乾, 于瑞莲, 陈进生
沿海城市秋季大气甲醛污染来源及其环境影响
基于大气综合观测站的气态污染物(HCHO、O3、PAN、CO、NOx、异戊二烯)及气象要素(温度、湿度、风速、风向)等在线观测数据,研究沿海城市厦门秋季大气HCHO的时间变化特征及其关键影响因子,利用多元线性回归分析方法定量识别HCHO的主要来源,并估算HCHO对·OH生成的贡献.结果表明:HCHO平均浓度为(3.15±1.40)×10-9,范围为(0.55~7.96)×10-9,呈现明显“单峰”日变化特征,峰值出现在13:00左右.HCHO与O3、PAN显著正相关;温度、湿度和UV是影响HCHO浓度的主要气象因素,强辐射、高温、低湿、低风速和西南风的条件促进了厦门大气HCHO的二次生成. HCHO小时光解量(PHCHO)范围为(0.01~3.02)×10-9/h,平均PHCHO为0.61×10-9/h,同时,大气HCHO光解成稳定分子H2和CO的速率是光解成自由基H·和HCO·速率的1.1~1.6倍.观测期间大气HCHO来源主要包括二次生成(39.2%)、一次排放(26.6%)和背景源(34.2%);白天HONO光解、O3光解和HCHO光解的平均·OH生成率分别为1.86×10-9/h、1.11×10-9/h和0.70×10-9/h, P(OH_HCHO)占总·OH生成率的10%~21%.
2023 Vol. 43 (1): 52-60 [摘要] ( 10 ) [HTML 1KB] [ PDF 1946KB] ( 23 )
61 李玉琪, 赵白航, 张雨晴, 陈效堂, 杨海山
纳米氧化铜颗粒和环丙沙星对好氧颗粒污泥的协同胁迫效应
纳米颗粒和抗生素在污水处理厂中的共同存在可产生综合毒性.选择纳米氧化铜颗粒(CuO NPs)和环丙沙星(CIP)作为纳米颗粒和抗生素的代表性物质,探究了CuO NPs和CIP共存胁迫对好氧颗粒污泥(AGS)系统的运行性能、污泥特性和微生物群落的长期影响.结果表明:CuO NPs单独胁迫使脱氮性能轻微提高,对碳和磷的去除性能轻微下降.CIP单独胁迫显著抑制了碳、氮和磷的去除性能.CuO NPs和CIP共存时对碳、氮和磷去除表现出明显的协同抑制效应.CuO NPs和CIP共存胁迫使细胞膜完整性下降,乳酸脱氢酶(LDH)释放量增多,胞外聚合物(EPS)分泌增强,且溶解性EPS(S-EPS)的官能团发生显著变化.CuO NPs和CIP共存胁迫改变了微生物群落结构,对生物多样性具有显著的协同抑制效应,对微生物具有较强的毒性作用.
2023 Vol. 43 (1): 61-69 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [ PDF 467KB] ( 22 )
70 陈圆圆, 李珺琪, 常淼, 沈秀娥, 刘保献
北京市PM2.5水分含量及其变化特征
利用卡尔费休法可直接测定PM2.5水分含量,方法精密度及准确度均较好.将该方法应用于北京市城区站点2020年全年的PM2.5分析,结果显示PM2.5水分浓度年均值为(5.0±4.1)µg/m3,在PM2.5占比为(12.5±4.8)%,与PM2.5质量浓度呈显著相关.水分质量浓度与PM2.5的质量浓度月度及季节变化趋势基本一致.研究发现,随着空气污染加重,水分质量浓度及其在PM2.5占比均呈上升趋势,二者相关性明显增强.可见污染发生时,水分增加有利于颗粒物吸湿增长从而推高污染水平,对PM2.5的贡献同步增强.当沙尘污染发生时湿度处于同期较低水平,不利于细颗粒物的吸湿增长,水分质量浓度及其占比均处于较低水平. PM2.5水分与二次离子及有机物均有很好的相关性,说明水分为气态污染物提供非均相转化载体,促进硝酸盐、硫酸盐、有机物的进一步生成.PM2.5水分与地壳物质无相关性,证实地壳元素为一次源,不受水分影响.
2023 Vol. 43 (1): 70-76 [摘要] ( 13 ) [HTML 1KB] [ PDF 437KB] ( 31 )
77 钱朋, 朱彬, 刘慧敏, 蒋伊蓉, 张建康, 高美美, 康磊
汾渭平原至黄土高原不同海拔高度地区近地面臭氧浓度差异
利用2017~2019年中国生态环境监测总站逐小时地面臭氧(O3)和二氧化氮(NO2)数据, 结合再分析气象数据集,分析了从汾渭平原至黄土高原三个不同海拔高度的典型城市郊区(西安:500m、榆林:1100m和鄂尔多斯:1300m)O3浓度的季-月-日变化特征,以及导致三地O3浓度差异可能的化学和气象成因.结果表明:与其他季节比较,夏季三地的O3浓度都较高且差值较小,其中西安昼间O3的净增量最大、夜间净减量也最大且前体物NO2浓度最高,说明西安夏季白天O3光化学反应最强烈、夜间NO滴定O3效应也最强,榆林其次、鄂尔多斯最弱;冬季三地的O3浓度都较低且差异较大,其中西安最低、鄂尔多斯最高,可能是由于冬季白天光化学反应都弱、夜间NO滴定O3效应差异和高海拔地区背景O3浓度高共同导致的,反映了三地O3浓度水平差异不仅受不同NOx水平下局地化学作用影响,还由区域背景值决定.分析还发现,高海拔的鄂尔多斯和榆林二地O3浓度在上午升高的速率快于西安,与二地边界层向上发展的速率一致,可能是由于此时的夹卷效应将高海拔自由对流层的高背景O3向下湍流输送所致.在每个季节雨天夜间,三地的O3浓度均高于其阴、晴天,但是这一差异在西安较弱,而在榆林和鄂尔多斯较强,这进一步意指高海拔地区近地面O3在雨天夜间更强烈地受到高浓度背景O3的影响,一方面是通过降水的拖曳作用,另一方面是因为雨天夜间NO的滴定作用减弱.本研究通过长期观测资料分析,推测了不同海拔高度对近地面O3的影响机制,还需在更多地区进行分析和利用模式开展验证.
2023 Vol. 43 (1): 77-87 [摘要] ( 8 ) [HTML 1KB] [ PDF 2677KB] ( 27 )
88 古添发, 闫润华, 姚沛廷, 林晓玉, 罗遥, 曹礼明, 张明棣, 黄晓锋
深圳市大气中PM2.5载带金属污染特征及健康风险
于2020年3月~2021年2月对深圳市道路环境空气中PM2.5载带的15种金属元素的质量浓度进行时间分辨率为1h的全年在线观测.结果显示,深圳市道路环境空气中PM2.5载带金属元素的总平均浓度为(1062.3±434.6) ng/m3,其中Fe、Al、K、Ca和Zn为主要贡献元素,在金属元素中总贡献达到95.5%.Fe的浓度较高,受到与道路扬尘和机动车排放的强烈影响.金属浓度存在着显著的季节性差异,冬季浓度最高(1709.3ng/m3),夏季最低(644.1ng/m3).Mn、Fe、Cr、Zn和Ca元素呈现明显的双峰日变化分布,与机动车流量高峰一致.昼夜浓度分布结果显示,夜间船舶排放V和Ni的浓度高值得关注,而Mn、Zn和Ca的浓度白天较夜晚高,与白天机动车流量较高有关.高污染日总金属日间浓度和夜间浓度均为全年日间和夜间平均浓度的1.9倍.成年人与儿童暴露于深圳市道路环境空气的非致癌风险均低于阈值1,但是总致癌风险(6.5×10-6)超过阈值10-6,且As和Cr(主要来自机动车排放)的致癌风险之和在总致癌风险中占比88.9%,说明交通排放PM2.5载带金属的致癌风险仍值得重视并需持续控制.
2023 Vol. 43 (1): 88-95 [摘要] ( 12 ) [HTML 1KB] [ PDF 459KB] ( 25 )
96 宿兴涛, 邓志武, 安豪
汤加火山喷发SO2全球传输扩散态势模拟研究
针对2022年1月汤加火山喷发SO2全球扩散态势,采用拉格朗日粒子扩散模式(FLEXPART),基于卫星监测信息对SO2源项进行评估和设计,在此基础上开展数值模拟(截至2022年2月20日).结果表明,火山喷发初期模式对SO2南北扩散范围模拟偏窄,但随着时间演变与观测呈现逐渐吻合趋势;SO2主体位于南半球,向西传输区域主要位于0~30ºS纬度带,最大传输速度约22.5º/d,在研究时段跨赤道传输作用弱,对北半球和我国影响小;SO2在西向传输过程中总体保持前高后低倾斜态势,传输最快高度和向上扩散最大高度分别位于27km和31km左右;截至2月20日,SO2累积地面沉降已扩展至60ºN以南全球大部分区域,主要区域位于0~50ºS纬度带,沉降最强地区位于澳大利亚东部、汤加火山西北部和南美洲南部.研究结果可为汤加火山气候效应评估提供数据支撑和思路借鉴.
2023 Vol. 43 (1): 96-106 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [ PDF 3928KB] ( 18 )
107 姚衡, 周靖承, 杨俊, 屈志光, 曹艳晓
基于小波变换的武汉市PM2.5、PM10与臭氧污染特征
为验证城市空气污染物排放及协同控制后的周期性规律,利用小波变换对武汉市2013~2020年共计2421d的逐日PM2.5、PM10及臭氧浓度数据进行分析.结果表明:可吸入颗粒物污染情况逐年改善,PM2.5浓度年均值由80.5μg/m³降至45.3μg/m³,超标比例由44%降至11%;PM10浓度年均值由113.6μg/m³降至72.6μg/m³,超标比例由22%降至2%.臭氧污染未有明显改善,浓度年均值在90~100μg/m³间波动.PM2.5、PM10与臭氧浓度均表现出明显的周期性,PM2.5浓度主周期300d、次周期140d左右;PM10浓度主周期300d、次周期125d左右;臭氧浓度主周期300d、次周期143d左右.PM2.5与PM10的周期与位相均相似,表明武汉市PM2.5与PM10整体颗粒物污染行为更为一致;PM2.5、PM10与臭氧周期性相似,但位相有差异.0~64d左右的短周期内表现出正相关性;300d左右的长周期表现出负相关性.
2023 Vol. 43 (1): 107-114 [摘要] ( 14 ) [HTML 1KB] [ PDF 2045KB] ( 38 )
115 王玥, 张银晓, 齐冰, 朱艳红, 袁琦, 李卫军
杭州市大气细颗粒物中铁溶解度的变化特征及影响因素
采集了杭州市污染天和非污染天的PM2.5样品,并进一步获取了PM2.5中可溶铁(FeS)的浓度及%FeS.研究结果显示,采样期间气溶胶中总Fe(FeT)的浓度为(629±296) ng/m3(150~1167ng/m3),FeS的浓度为(51.4±30.5) ng/m3(4.2~90.5ng/m3),%FeS为(7.8%±3.5%)(1.5%~12.9%).污染天PM2.5、FeT和FeS的浓度均明显高于非污染天,且污染天%FeS为9.3%,高于非污染天的5.1%.本研究发现%FeS的差异主要与Fe的来源和大气酸化过程相关,污染天Fe受交通排放和工业排放等人为源的影响更大,且污染天大气酸化程度更强.
2023 Vol. 43 (1): 115-121 [摘要] ( 10 ) [HTML 1KB] [ PDF 639KB] ( 28 )
水污染与控制
122 谢谨裕, 王卓雯, 高伟杰, 邓凤霞, 邱珊
钴基气体扩散电极强化电芬顿处理磺胺噻唑钠
制备钴氧化物掺杂的碳氮气体扩散电极(Co-CN-GDE)强化电芬顿体系抗生素降解效能.引入CoOx后,Co-CN-GDE界面反应电荷阻力降低,氧强度提高,促进HO等活性物质生成.将其应用于磺胺噻唑钠(STZ)废水处理,20min内随钴掺杂比例从0增加至1/5,反应动力学常数从0.008min-1提升至0.243min-1,STZ降解率从76.94%提升至98.99%.同时生物毒性实验证明新电芬顿体系对STZ有去毒作用.最后,通过超高效液相色谱-串联质谱检测STZ降解过程中的产物,得出STZ主要降解路径为α,β和γ键断裂.本文为解决微区强碱环境催化剂还原受阻进一步提高气体扩散电极处理抗生素废水能力提供解决思路.
2023 Vol. 43 (1): 122-131 [摘要] ( 8 ) [HTML 1KB] [ PDF 1086KB] ( 19 )
132 王镝翔, 黄铭泉, 吴丁丁, 解琳, 刘鹏, 朱长银, 周东美
微米炭介导下4-硝基氯苯的还原-氧化耦合修复
针对土壤和地下水中难以去除的污染物4-硝基氯苯(4CNB),本文提出了微米级活性炭(MAC)介导的先还原后氧化的耦合修复工艺.通过序批实验、密度泛函分析、电子顺磁共振分析等手段研究了MAC表面性质、温度对强化硫化物还原4CNB的影响,探究了4CNB还原-氧化反应机理.结果表明在MAC介导下,4CNB可能发生了热力学有利的双电子还原过程,并且MAC对污染物的吸附富集作用减轻硫化物对过硫酸盐氧化过程的影响,高效去除了难以被硫化物还原和过硫酸盐氧化的4CNB.MAC强化下,4CNB还原速率相比单独硫化物作还原剂时提高8~82倍,35℃以上反应4h其降解率超99%.当4CNB还原为4-氯苯胺(CAN)后在炭表面经自由基氧化和过硫酸盐直接氧化去除.本研究提出了一种新的微米炭介导的4CNB还原-氧化耦合修复路线,为利用热处理工艺余热,实现低能耗、低成本修复4CNB污染土壤和地下水提供了新的思路.
2023 Vol. 43 (1): 132-142 [摘要] ( 8 ) [HTML 1KB] [ PDF 968KB] ( 19 )
143 严伊竣, 王春艳, 刘毅, 董欣, 刘艳臣, 姚琳洁
社区化粪池污水能量转化估算与分析研究
以化粪池单元为研究对象,基于ADM1模型的反应过程,建立了社区化粪池污水能量转化核算模型(WeMax-STK模型),对污水能量在化粪池中的赋存、转化以及去向进行了分析,并评估了污水能量的回收潜力.结果表明,WeMax-STK模型整体可靠,模拟值与监测值的平均误差不超过24%,不确定性低于18%,模型准确率在70%以上.化粪池进水有机物转化为热能和内部微生物能量的比例约占进水总化学能量的17%,污水化学能的主要去向是转化为慢速降解基质的能量,化粪池内有机物转化为气态甲烷的能量仅占进水化学能总量的4%左右.污水热能的回收强度约4.6kWh/m3,热能回收潜力约为24%~25%,大约是污水化学能回收潜力的3~6倍.
2023 Vol. 43 (1): 143-152 [摘要] ( 12 ) [HTML 1KB] [ PDF 0KB] ( 1 )
153 冯婧, 贺怀振, 杜新强
基于证据权重法地下水中氮浓度影响因素分析
针对地下水中氮素浓度主控因素难以确定的问题,本文以三江平原松花江-挠力河流域为例,采用证据权重法,选取降水量、土地利用类型、人口密度、土壤有机质含量、粘土层厚度、地下水埋深、含水层厚度和地下水类型为证据因子,分别建立地下水中氨氮和硝态氮的预测模型,并分析其对氮素浓度分布的影响程度,取得了较好的预测结果,其中氨氮和硝态氮的预测精度分别达到77.2%和89.1%.分析表明:三江平原地下水中氨氮和硝态氮浓度与降水量、人口密度呈正响应关系;氨氮浓度与含水层厚度呈正响应关系,而硝态氮与含水层厚度则呈负响应关系,说明氨氮受含水层氧化还原环境条件影响较大,硝态氮受含水层对流弥散作用影响较大;当土地利用类型为居住用地时,地下水中氨氮和硝态氮浓度通常较高.
2023 Vol. 43 (1): 153-163 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [ PDF 2312KB] ( 22 )
164 郭瑞, 刘子昂, 高艺芳, 焦媛, 刘晓娜, 钱天伟
光驱动CQDs/PCN催化活化过硫酸盐降解双酚A
以柠檬酸和尿素为原料制备了碳量子点(CQDs),并采用热聚合法将CQDs分散在聚合物氮化碳(PCN)纳米片的表面(CQDs/PCN).通过SEM、TEM、XRD等测试技术对所制备的材料进行表征,证明了CQDs成功负载在PCN上.在模拟太阳光的条件下,考察了CQDs/PCN光催化活化过硫酸盐(PDS)对双酚A(BPA)的光催化性能.结果表明BPA在10min时降解率达到99.99%,且重复使用4次后仍能去除85%以上的BPA,说明该材料具有良好的重复性与稳定性.自由基猝灭实验表明CQDs/PCN-PDS光催化过程主要通过超氧自由基(•O2ˉ)、单线态氧(1O2)和空穴(h+)的作用降解BPA,推测了CQDs/PCN-PDS光催化去除BPA可能的反应机理.此外,通过分析光催化氧化中间产物,提出了BPA可能的降解路径.本研究为BPA的快速、高效降解提供了可能性,也为BPA降解提供了一种新的思路.
2023 Vol. 43 (1): 164-173 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [ PDF 1195KB] ( 20 )
174 王佳璇, 孙沛东, 刘喆, 侯语诗, 郭俊江, 李琨, 王磊
无机结垢对纳滤膜分离水中全氟化合物的影响
选取全氟辛烷磺酸(PFOS)和全氟丁烷磺酸(PFBS)两种链长不同的典型全氟化合物(PFASs)作为目标去除物,以硫酸钙为典型无机结垢,研究硫酸钙结垢不同阶段中纳滤膜去除PFASs的特征和相关机理,简称硫酸钙试验,同时以相同离子强度的非结垢无机盐溶液开展对比试验考察目标PFASs的截留规律.结果表明,当硫酸钙和目标PFASs共存时,PFOS稳定截留率为硫酸钙试验(97.1%)>对比试验(93.0%),而PFBS稳定截留率为对比试验(46.2%)>硫酸钙试验(38.2%).对于同一PFAS,同一过滤时刻,膜面带电量:硫酸钙试验<对比试验;联合截留率、膜通量和Zeta电位综合分析可知,硫酸钙结垢过程中,PFOS的截留主要由Ca2+与PFOS的络合及架桥作用控制,该作用影响PFOS分离过程中的空间位阻作用强度;PFBS过滤初期的截留中静电排斥起主要作用,结垢层生成后,滤饼层强化的浓差极化作用成为PFBS截留效果下降的主要原因.
2023 Vol. 43 (1): 174-180 [摘要] ( 13 ) [HTML 1KB] [ PDF 601KB] ( 26 )
181 姚宇, 李皓, 孟范平
环境因子对红胞藻JZB-2降解海水中对二甲苯的影响
前期研究分离得到一种隐藻门微藻—红胞藻(Rhodomonas sp. JZB-2),能够快速生物降解海水中的PX.为了判断该微藻用于PX污染海域生物修复所需的适宜条件,依次研究4种环境因子(海水pH值、温度、盐度和光强)对该微藻生长及其降解PX的影响.结果表明:各因子均对红胞藻JZB-2生长及其降解PX产生较大影响.pH 7.0~8.5时微藻生长最快,但是最有利于PX降解的pH值为 7.0.微藻生长适宜盐度为14~35,而PX降解速率最大值出现在盐度35时.温度20~30℃时最有利于微藻生长,而PX降解的最适温度为30℃.光强的影响比较特别,在光照条件下,微藻在200~400 μmol/(m2·s)时生长较快,但是PX降解速率在800 μmol/(m2·s)时最大;黑暗条件下微藻无法生长却仍能快速降解PX,这有利于泄漏事故海域生物修复在阴雨天气和夜间正常进行.研究结果将为红胞藻JZB-2在污染海域的合理应用提供依据.
2023 Vol. 43 (1): 181-189 [摘要] ( 9 ) [HTML 1KB] [ PDF 728KB] ( 16 )
190 窦琦玮, 段佳奇, 唐新宇, 姚庆祯, 苏荣国
磺胺氯哒嗪在海水中的间接光降解
以有色溶解有机物(CDOM)作为主要光敏剂研究磺胺氯哒嗪(SCP)间接光降解行为和机理,分析CDOM组成、盐度和pH值对SCP间接光降解的影响.SCP间接光降解速率随CDOM浓度升高而逐渐加快.CDOM产生的光化学反应活性中间体对SCP间接光降解的贡献率不同,其中3CDOM*起主要作用,对SCP间接光降解的贡献率高达77.94%.所用CDOM由4种荧光组分组成,包含3种外源腐殖质(C1,C2,C3)和1种内源腐殖质(C4), SCP间接光降解去除率和3CDOM*浓度分别与荧光组分的相关性大小顺序均为C3>C2>C4>C1.其中C3和C2与[3CDOM*]具有较高线性相关性(R2>0.97),是3CDOM*的主要贡献者.盐度和pH值对SCP间接光降解的影响作用显著.在盐度为15‰时,SCP的间接光降解速率最大.在低盐度范围(0~15‰)内,离子强度效应对间接光降解的促进作用大于无机阴离子带来的抑制作用,使得间接光降解速率随着盐度的升高而加快.溶液pH=(5.00±0.10)时,SCP的间接光降解速率最大.SCP的间接光降解速率随着溶液pH值的升高而减慢,中性和碱性环境不利于SCP的间接光降解.
2023 Vol. 43 (1): 190-196 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [ PDF 1125KB] ( 19 )
197 张瑞峰, 杨世莲, 杨靖, 郭英明, 陈希
MnOx同步除锰氨氮滤池的快速启动及污染物去除机制
通过将MnOx负载于石英砂表面形成MnOx滤料,并以此构筑滤池,开展动态试验,考察了滤池的启动周期、污染物去除效率及影响因素;同时通过表征MnOx结构变化和灭活滤料表面微生物等方法探究了MnOx滤池的污染物去除机制.结果表明:运行第1d滤池出水锰即可达标,运行至第9d,滤池启动完成,可实现对水中锰和氨氮的同步有效去除.滤池可稳定同步去除锰和氨氮的最大平均浓度分别为1.4和1.6mg/L,滤速为6m/h,且通过提升水中溶解氧含量可进一步增强滤池对锰和氨氮的去除效果.SEM、EDS和XRD分析结果表明,滤池运行过程中, MnOx由相对密实的颗粒堆积形态逐步发展为多孔的一体化海绵状结构,其组成由ramsdellite和birnessite型MnO2,逐步发展为buserite和birnessite型MnO2,但元素组成相对较为稳定.结合滤料表面的微生物灭活实验,认为滤池稳定运行阶段, MnOx对锰的去除主要为非生物作用,对氨氮的去除以生物作用为主,化学催化氧化和吸附作用分别占16.9%~23.6%和4.4%~11%.研究结果将为利用MnOx促进锰和氨氮高效过滤去除技术的发展提供理论和技术支撑.
2023 Vol. 43 (1): 197-205 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [ PDF 1220KB] ( 24 )
206 来超超, 于国熙, 廖志成, 郭子维, 何欢, 黄斌, 潘学军
氧化还原过程对好氧微生物产物光敏性的影响
从好氧活性污泥微生物和纯种大肠杆菌中提取溶解性微生物产物(SMP),考察光化学和电化学氧化还原过程对SMP官能团,组分和光化学活性的影响机制.结果显示,活性污泥微生物SMP(Ae)与大肠杆菌SMP(E)的SUVA254和E2/E3分别为4.03与0.79和1.60与3.04,表明SMP(Ae)比SMP(E)芳香性和分子量更高,光照和电化学改性过程明显降低了蛋白类组分的荧光响应,进行改变了SMP的芳香性和腐殖化程度.两种改性过程可以增强SMP在光照条件下活性氧化物种(3SMP*1O2·OH)的浓度,其中[1O2]ss由改性前的1.70mol/L提高到改性后的18.47mol/L,[·OH]ss由改性前的3.57mol/L提升到438.25mol/L.17α-乙炔基雌二醇(EE2)的光降解效率在改性SMP的介导下最高提升了近5倍.本研究完善了污水处理厂出水中SMP的环境转化过程及其介导痕量有机污染物的自然光降解过程的科学认识.
2023 Vol. 43 (1): 206-216 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [ PDF 1322KB] ( 16 )
217 李维维, 张永显, 袁忠玲, 吴河龙, 陈永志
硫自养短程反硝化探究及响应面法回收单质硫
以实验室成功启动的硫自养短程反硝化污泥作为接种污泥,通过批次试验分别探究HRT、pH值和温度对反应过程的影响.研究表明,控制条件参数HRT为5h、pH值为7.5、温度为30℃时,亚硝酸盐和单质硫积累效果最佳,分别达到92.53%和59.36%.对以上最佳参数条件下运行的污泥取样进行微生物高通量分析,Proteobacteria菌门丰度达到91.44%,是自养反硝化的主要菌门,Thiobacillus菌属丰度为66.04%,是实现硫自养短程反硝化过程中稳定单质硫和亚硝酸盐的主要贡献者.对反应出水中的生物单质硫进行絮凝沉淀回收,响应面优化结果表明,絮凝剂PAC投加量为7.73mL/L、pH值为 4.53、搅拌速度为 220r/min为生物单质硫絮凝的最佳匹配参数.平行试验验证得平均单质硫絮凝率(SFE)为88.1%.
2023 Vol. 43 (1): 217-224 [摘要] ( 5 ) [HTML 1KB] [ PDF 1993KB] ( 20 )
225 康素琴, 郑亚卿, 杨睿, 桑倩倩, 马娟
基于酸浸焚烧污泥灰中的磷释放及蓝铁矿生成
酸浸焚烧污泥灰(ISSA)是一种湿化学法提取磷(P)的工艺,因其操作简单、损耗低而被广泛应用.以烘干污泥为对照,通过考察不同温度(600~900℃)下ISSA中的磷形态和矿物相转变,研究了H2SO4和HCl作为提取液的酸浓度、酸浸时间和液固比对ISSA样品释磷性能以及对Ca、Al、Mg、Fe等关键金属元素浸出行为的影响,最终通过酸浸、阳离子交换树脂(CER)纯化和沉淀三步反应得到磷回收产物.结果表明:ISSA样品磷的形态以非磷灰石态无机磷(NAIP)为主,且部分NAIP会随着焚烧温度的升高转变为磷灰石态无机磷(AP);同时,污泥样品经两种提取液酸浸后,金属元素Ca、Al、Mg释出量最多,其中Ca、Mg元素的浸出量随焚烧温度的升高变化不大,而Al的浸出量随焚烧温度的升高急剧降低;相比其他焚烧温度,800℃条件下ISSA释磷性能更好,且H2SO4酸浸释磷性能优于HCl酸浸,当H2SO4浓度为0.10mol/L、液固比为150mL/g、酸浸时间为150min时释磷率达到最高;分析表征结果表明,采用CER对H2SO4浸出液纯化后,反应合成的磷回收产物为纯度较高的蓝铁矿.
2023 Vol. 43 (1): 225-233 [摘要] ( 10 ) [HTML 1KB] [ PDF 1732KB] ( 15 )
固体废物
234 王佳妮, 马若男, 唐若兰, 李丽琼, 彭丽娟, 李国学, 林嘉聪, 王定美, 李勤奋, 袁京
冷凝水回流对堆肥腐熟度和污染气体排放影响
为探究堆肥过程中高温水蒸气携带的冷凝水回流对腐熟度及温室气体排放的影响,本文以猪粪和厨余垃圾为堆肥原料,在60L密闭好氧堆肥反应器中进行48d的高温好氧堆肥实验.结果表明,堆肥高温期产生的饱和水蒸汽因发酵罐封闭体系不能及时排出,会在发酵罐壁形成冷凝水回流入堆体中,整个堆肥过程冷凝水产率为物料湿重的18%.此外,回流冷凝水中主要成分为NH4+-N(11.40g/L)、溶解性有机碳(6.3g/L)以及无机盐离子,具有较高的EC值(41.05mS/cm)和pH值(9.22),而较高的NH4+-N含量使冷凝水回流处理的堆肥产品种子发芽指数(GI)略达到腐熟(71.4%),与排出处理相比GI下降了25.5%.同时,冷凝水回流使NH3和CH4排放量分别增加了55.2%的60.2%,但是CO2和N2O排放量分别降低了16.8%的34.8%.研究表明,冷凝水回流可降低17.8%总温室效应.本文建议堆肥过程将高温水蒸气冷凝排出,一方面可提高堆肥腐熟度,降低产品含水率,另一方面可以减少NH3排放;进一步地若能将冷凝水进行收集,可对其中的氮素进行回收再利用.本文为封闭式好氧堆肥工艺水分去除和腐熟度调控提供理论依据和数据支撑.
2023 Vol. 43 (1): 234-243 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [ PDF 613KB] ( 17 )
244 谭知涵, 孙晓杰, 席北斗, 卢雪霜, 李秋虹, 莫晶晶, 张军
电场对污泥堆肥富里酸结构特征的影响
为了研究电场对污泥堆肥富里酸结构特征及电子转移能力(ETC)的影响,以市政污泥和米糠为原料,设置施加5V的直流电场(T1)和不施加电场(CK)的两个堆肥进行对比实验.通过三维荧光-平行因子分析(EEM-PARAFAC)、紫外可见光谱(UV-vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)结合二维相关光谱(2DCOS)分析堆肥过程中富里酸结构和组成变化.通过电化学方法测定了堆肥富里酸的电子接受能力(EAC)和电子供给能力(EDC).结果表明,类色氨酸、类富里酸和类胡敏酸是堆肥FA的主要组分,随着堆肥的进行,FA中类色氨酸物质减少,类富里酸和类胡敏酸含量增加,电场能够促进FA在堆肥过程中类色氨酸的降解和类胡敏酸的形成,提高了FA的芳香性、分子量和腐殖化程度.电化学分析结果表明,FA的ETC呈现先增后减的趋势.相比CK处理,施加电场降低了FA的EDC,但同时增强了其EAC,使得堆肥后期的FA具有更强的ETC.结果将有助于进一步了解污泥堆肥过程中FA的形成过程及其氧化还原特性.
2023 Vol. 43 (1): 244-254 [摘要] ( 9 ) [HTML 1KB] [ PDF 1621KB] ( 20 )
环境生态
255 梁迪文, 刘璐, 黄春荣, 叶蓁, 孙双双, 许睿, 杨宇峰, 董家华, 梁明易, 钟志强
城市湿地水生植物对附生轮虫多样性的影响
于2021年6~10月对海珠湿地连通水系水区及三类水生植物体表附生的轮虫群落结构开展研究,分析水生植物附生轮虫多样性及群落动态特征.研究期间共记录轮虫70种,其中水生植物水区最多,记录47种.水生植物均有大量轮虫附生,变化范围在108~5826ind./gdw之间,且附生轮虫丰度呈现沉水植物>浮叶植物>挺水植物的变化趋势.水生植物附生群落、无植物水区和水生植物栽培区3种生境轮虫群落物种组成差异明显.水生植物附生群落中游动能力较弱的腔轮虫、镜轮虫、鞍甲轮虫等敏感类群占据优势,而无水生植物区和水生植物水区群落中以游泳能力较强的多肢轮属、龟纹轮属和臂尾轮属等耐污类群占据优势.3类型水生植物附生轮虫群落Shannon-Weiner多样性指数与Pielou’s均匀性指数均显著高于无植物栽培水区(P<0.05).3类水生植物均为轮虫提供了生境支持,有效提高城市湿地生态系统生物多样性.
2023 Vol. 43 (1): 255-265 [摘要] ( 9 ) [HTML 1KB] [ PDF 920KB] ( 17 )
266 梁姗姗, 刘捷, 苏尚柯, 陈光程, 陈顺洋, 陈彬, 刘文华, 胡文佳
海平面上升和土地利用驱动下红树林生境脆弱性研究
为了探索海平面上升(SLR)和土地利用导致的红树林生境潜在变化,本文以我国红树林分布最集中的雷州半岛为研究区域,基于SLAMM模型和景观生态模型建立了红树林生境脆弱性指数,设置4个SLR-土地利用组合情景(SLR4.5-土地开发利用、SLR4.5-土地自然转换、SLR8.5-土地开发利用、SLR8.5-土地自然转换),预测2050年雷州半岛红树林的生境变化和脆弱程度,并提出应对环境变化的管理策略.结果表明,①SLR和土地利用双重压力的叠加将造成红树林生境的显著退化,预测生境面积将减少16.59%~25.61%,减少地点集中在铁山港、安铺港、湛江港、雷州湾和流沙湾沿岸.②在土地自然转换情景下,尽管仍应对着海平面上升的压力,红树林潜在生境面积可增加44.66%~67.74%,增加的区域集中在岸线往内陆方向和沿水系向内陆延伸的两岸,但新增生境面临着破碎化程度高的问题.③在所有情景下均呈现红树林迁出现有保护区的趋势,保护区内红树林面积由5949.8hm2下降至4732.1~5192.9hm2.④高脆弱区主要分布在雷州湾、湛江港近岸和流沙湾等地,土地自然转换情景下新增红树林的生境脆弱性普遍较高.未来应及时对土地利用模式及保护管理策略进行动态调整,关注高脆弱区域,增强红树林典型生境应对海平面上升等环境变化的韧性,促进区域可持续发展.
2023 Vol. 43 (1): 266-275 [摘要] ( 8 ) [HTML 1KB] [ PDF 1830KB] ( 18 )
276 石淞, 李文, 丁一书, 林晓鹏, 翟育涔
东北地区植被时空演变及影响因素分析
基于2000~2020年MODIS NDVI遥感数据,辅以气象数据和土地利用数据,通过小波分析、Sen+Mann-Kendall趋势分析、Hurst指数、偏相关分析及残差分析法,以不同地形地貌为单元,对不同周期阶段下东北地区植被时空演变特征及其对气候变化和人类活动的响应机制进行深入解析.结果表明:时间上,21a间东北地区植被NDVI呈速率为0.0308/10a(P<0.001)的上升趋势,以16a第一主周期下10a左右的周期变化最为稳定;空间上,东北地区植被NDVI整体处于较高水平,但空间分异明显,呈“西南低东北高”的格局.各周期阶段均为NDVI改善面积大于退化面积且改善范围不断扩增.NDVI未来变化趋势主旋律为持续改善,占总面积的63.56%;响应机制上,东北地区植被NDVI受气候变化与人类活动共同影响.2000~2020年NDVI与气温、降水和相对湿度呈正相关,与日照时数呈负相关,其中降水对NDVI的影响作用最强,且随周期演替以降水为主导气候因子的面积显著递增.各周期阶段人类活动对NDVI变化均以正向促进为主,林业工程实施是植被状况改善的关键,而建设用地扩张是植被减少的主要原因.
2023 Vol. 43 (1): 276-289 [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [ PDF 5164KB] ( 25 )
290 牛永康, 张运林, 张毅博, 孙晓, 李娜, 王玮佳, 施坤, 高阳辉, 高晶
基于陆基遥感研究降雨过程对人民渠水质影响
利用监测频率为1min的陆基高光谱水质遥感监测仪于2021年9月24日~11月18日在四川德阳人民渠对浊度、悬浮物、总磷等关键水质参数开展连续监测,精细刻画了水质分钟级的动态变化特征,并结合逐时降水数据探究了不同雨强对人民渠水质的影响.结果显示:降雨量与浊度(r=0.82,P<0.001)、悬浮物(r=0.88,P<0.001)和总磷浓度(r=0.81,P<0.001)均存在极显著正相关,而降雨量与总氮浓度(r=0.39,P=0.07)存在正相关但相关性不显著.当小雨时,降雨量少,没有形成明显的地表径流,河流水质几乎不受影响;大雨及暴雨时,地表径流的形成造成浊度、悬浮物和总磷浓度显著增加,总氮浓度增长幅度则较为平缓.通过高频水质数据可以精细刻画从高强度降雨发生到引发流域氮磷污染物大通量、脉冲式输入再到水质短期剧烈变化这一关键流域污染过程,研究结果为高强度降雨频发地区和未来极端降雨增加情景下流域的污染物控制和综合治理措施提供科学依据.
2023 Vol. 43 (1): 290-300 [摘要] ( 10 ) [HTML 1KB] [ PDF 1193KB] ( 22 )
301 陈清飞, 陈安强, 叶远行, 闵金恒, 张丹
滇池流域土地利用变化对地下水水质的影响
土地利用变化影响着浅层地下水水质,以滇池流域为研究对象,综合运用遥感影像解译、马尔科夫转移矩阵和冗余分析,对近20年(2002~2020)滇池流域土地利用和浅层地下水质变化进行分析,揭示长时间尺度下土地利用变化对浅层地下水水质的影响.结果表明:2002和2020年滇池流域土地利用类型以草地、林地和耕地为主,分别占总面积20.91%和17.43%、43.21%和37.99%、22.11%和17.08%,2002~2020年间耕地向建筑用地和林地、林地向草地和耕地、草地向林地和建筑用地转移概率分别为22.59%和20.72%、13.16%和10.49%、26.30%和15.65%,耕地面积减少146km2,建筑用地面积增加279km2.2002~2020年滇池流域浅层地下水化学类型由HCO3-·SO42--Mg2+型转变为HCO3-·SO42--Ca2+型,浅层地下水水质从I、II类下降至IV、V类,整体水质恶化.草地和林地与TN、NO3--N呈负相关,表现为“汇”效应;建筑用地与TN、NO3--N呈显著正相关(P < 0.05),表现为“源”效应.可见,滇池流域土地利用空间格局变化显著影响着流域浅层地下水水质,建筑用地和耕地是导致滇池流域浅层地下水水质恶化的主要影响因素,合理规划、利用滇池流域土地资源对改善地下水水质具有重要意义.
2023 Vol. 43 (1): 301-310 [摘要] ( 8 ) [HTML 1KB] [ PDF 1104KB] ( 20 )
311 王世欢, 张生, 武蓉, 史小红, 赵胜男, 孙标
寒旱区湖泊浮游植物特征及其对营养状态的指示作用
为揭示内蒙古典型湖泊浮游植物群落特征及其对营养状态的响应,于2019年和2020年7月对呼伦湖,岱海,乌梁素海和居延海浮游植物和水质理化指标进行取样调查.结果显示,呼伦湖,岱海,乌梁素海和居延海分别鉴定出浮游植物101种,44种,125种和42种,绿藻门,硅藻门和蓝藻门是其优势门类.调查期间4个湖泊浮游植物的总丰度分别为5.71×105,0.18×105,3.45×105和6.96×105cells/L;根据优势度分析,居延海优势种最少为6种,其他湖泊优势种都在10种以上;CCA分析表明,综合营养指数(TLI),水温(T),总溶解性固体(TDS),氨氮(NH4+-N),盐度(SAL),pH值(P<0.01)是浮游植物优势种的主要影响因子.4个湖泊的浮游植物Shannon-Wiener多样性指数(Hx),丰富度(D),均匀度(J)指数均值分别为1.4,0.38和2.79 (呼伦湖),2.28,0.87和1.42(岱海),2.99,0.74和4.46(乌梁素海),2.39,0.75和0.75(居延海),其对应评价结果分别为中富/中/中营养,中/中富/贫营养,中/贫中/贫营养,中/中/贫营养;综合营养指数(TLI)评价结果依次为重度富营养、中度富营养、轻度富营养和中度富营养.3种多样性指数的评价结果存在不同,整体上浮游植物指数评价结果显著低于理化指标的评价结果,这是由于3种多样性指数不仅仅受TLI相关指标TP,TN,SD和Chl.a的影响,T,pH值,SAL和TDS都与其显著相关,其中J与上述指标都显著相关,而Hx与TLI相关指标关系显著,DT,pH值,SAL和TDS关系显著.因此,单独的采用多样性等生物评价可能并不适用于内蒙古高原湖泊,建议结合理化指标使用多种评价方式进行综合评价.
2023 Vol. 43 (1): 311-320 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [ PDF 1217KB] ( 17 )
321 于英鹏, 李传武, 梁峰, 刘敏
上海高校玻璃表面多环芳烃浓度特征及源解析
为了解上海市高校玻璃表面多环芳烃(PAHs)富集水平和来源,对中心城区和郊区的7所高校和1座大学城进行了不同季节玻璃表面有机膜样品采集.利用气相色谱—质谱联用仪(GC-MS)对美国环保署优先控制的16种PAHs进行了测定,对PAHs质量浓度的季节分布、组分特征和污染源等进行了分析.结果表明,中心城区高校玻璃表面PAHs年平均面积归一化质量浓度(541.5ng/m2)明显高于郊区(290.0ng/m2),其中TJU(同济大学)年均质量浓度最高(998.1ng/m2),而SJUT(松江大学城)年均质量浓度最低(226.6ng/m2);SHU(上海大学)玻璃表面PAHs质量浓度季节变化幅度最小,说明污染物来源比较稳定;夏季,秋季和冬季玻璃表面更易富集低环PAHs;单体Phe是各季节占比最高的污染物;多种溯源指标表明上海市高校玻璃表面PAHs以本地源为主,主要来源于油类燃烧和扬尘,特别是汽车尾气的贡献很大;BaP、DahA和B[b+k]F是玻璃表面PAHs主要的致癌物.
2023 Vol. 43 (1): 321-327 [摘要] ( 10 ) [HTML 1KB] [ PDF 786KB] ( 18 )
328 徐青霞, 潘玉英, 杨婷婷, 杨金生, 张萌, 陈帆, 王滢赢, 唐忠伟
缢蛏对潮间带原油污染的氧化应激及IBR评价
通过研究不同浓度原油污染对缢蛏(Sinonovacula constricta)鳃和内脏团抗氧化酶活性、脂质过氧化及鳃结构的影响,结合综合生物标志物响应(IBR),探讨潮间带原油污染对生物的毒性效应.结果显示:在剂量-效应方面,2种组织超氧化物歧化酶(SOD)活性和内脏团中谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)总体上表现为低浓度诱导、高浓度抑制效应;SOD诱导与过氧化氢酶(CAT)抑制同时出现,规律大致相反.在时间-效应上,SOD活性呈升高-降低-升高的趋势, CAT与GPx呈先降低后升高的趋势;谷胱甘肽硫转移酶(GST)在鳃中呈现先升高后降低的趋势,酶活性最高为371.663U/mgprot.暴露前期(6h)缢蛏2种组织中丙二醛(MDA)含量显著增加,鳃和内脏团中MDA含量最高值分别为5.030和10.705nmol/mgprot,后期逐渐平稳.IBR结果表明鳃中生物标志物对原油污染敏感度更高.原油暴露会使鳃丝结构发生变形或引起鳃丝脱离等现象.研究表明,缢蛏鳃更适宜作为潮间带原油暴露生物监测与评价的器官.
2023 Vol. 43 (1): 328-340 [摘要] ( 9 ) [HTML 1KB] [ PDF 2413KB] ( 19 )
341 张晓燕, 罗专溪, 王振红
微藻及其分泌物对溶解性有机磷矿化的促进效应
为较好认识水生态环境中溶解性有机磷(DOP)的矿化过程及其影响因素,本实验选取典型的DOP类型(腺苷-5'-三磷酸二钠盐(ATP)、β-甘油磷酸钠(βP)和D-葡萄糖-6-磷酸二钠盐(GP))、温度(4,15,25℃)、铜绿微囊藻及其分泌物占比(M. a & EPS)(0%、50%、90%)、砷酸盐(As(V))浓度(0,10,100μg/L)4种环境因素,通过L9(34)正交试验探究影响DOP矿化过程的主要影响因素、水平及矿化过程中的环境变化.结果表明: M. a & EPS作为主要影响因素可显著促进DOP的初期(前2d)矿化,之后被温度取代,温度升高有利于DOP的矿化.典型DOP矿化过程中藻细胞增殖对最佳温度下(25℃)DOP的矿化起促进作用,并使得βP与ATP环境下的pH值和氧化还原电位(ORP)产生较大波动.含As(V)环境中DOP矿化伴随着As(V)形态的转化,GP和ATP环境中均有明显的三价砷(As(III))产生,使得砷的生态风险增强,而温度与M. a & EPS占比增高可促进βP环境中As(V)的甲基化.单独DOP矿化可导致环境中以类蛋白质组分为主的溶解性有机质(DOM)含量显著升高,而存在M. a & EPS时则以可溶性微生物产物类DOM为主.研究结果对认识水体中不同DOP的矿化过程及其可能导致的水华爆发和水环境变化所带来的生态风险的科学管控具有重要意义.
2023 Vol. 43 (1): 341-350 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [ PDF 1033KB] ( 22 )
环境毒理与健康
351 李杨洋, 梅沁源, 刘紫茵, 尹丽纯, 王星烁, 陈则友
樱桃萝卜对抗生素的富集及其潜在风险
为探究土壤抗生素污染的潜在生态和健康风险,于2021年6~9月进行温室土培樱桃萝卜试验,每隔6d向土壤中施用土霉素(OTC)或链霉素(STR)污水,并对其中生长的樱桃萝卜的生物量、萝卜组织抗生素含量和菌群耐药性进行分析.同时,通过风险商法、摄入量计算和小鼠饲喂试验对萝卜植株残留的抗生素和抗性细菌的潜在人体健康风险进行评估.结果表明,与未施用抗生素对照组相比,OTC的连续施用在第74d显著促进了萝卜植株生长,使其总生物量提高了23.1%,而STR的连续施用对萝卜植株的生长并无显著影响;萝卜植株对土壤中施入的两种抗生素均有一定的富集能力,STR在组织中的残留量高于的OTC 1~2个数量级,抗生素在植物生长初期主要富集在叶中,生长后期在肉质根根颈部中的富集量显著增加(P<0.05);抗生素的施用使萝卜植株组织中可培养OTC和STR抗性细菌占总可培养细菌的比率分别增加了2.48×10-6%~5.05×10-4%和0.19%~3.32%;食用经抗生素暴露后的萝卜肉质根根颈部可增加机体对抗生素和抗生素抗性细菌的摄入量,但其健康风险较低(评估的风险商指数HQ<0.1、食用萝卜植株的小鼠粪便中抗生素的含量低于检出限).
2023 Vol. 43 (1): 351-360 [摘要] ( 5 ) [HTML 1KB] [ PDF 859KB] ( 16 )
361 崔嵩, 李斐, 刘志琨
新烟碱类杀虫剂污染特征及其毒性效应
综述了新烟碱类杀虫剂在土壤、水体和大气中的赋存现状及其对无脊椎动物、脊椎动物和人类的毒性效应.新烟碱类杀虫剂普遍存在于多介质环境中,特别在农业种植区具有较高的残留浓度.新烟碱类杀虫剂对非靶标动物的影响主要表现在氧化应激、抑制活动能力、损伤DNA和生育功能;亦会对人类的生育、生殖、神经以及脏器功能带来风险.因此,今后亟需系统研究新烟碱类杀虫剂在多环境介质中的赋存及污染状况,深入探讨新烟碱类杀虫剂对非靶标生物的健康危害,以便全面了解此类杀虫剂对生态环境及非靶标生物造成的潜在风险.
2023 Vol. 43 (1): 361-373 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [ PDF 756KB] ( 16 )
374 冯晓琴, 罗锦洪, 谢卧龙, 王娜, 秦国华
大气污染暴露与育龄妇女月经周期长度的关联
招募343名山西常住的育龄妇女,开展大气污染暴露与育龄妇女月经周期长度的横断面研究.基于妇女月经周期生理特点,设置大气污染暴露的时间窗口期.采集妇女所在城市的空气质量监测点大气SO2、NO2、PM2.5和O3的日报浓度,分别计算不同暴露时间的大气污染物浓度水平.采用广义线性模型,分析大气污染暴露与育龄妇女月经周期长度的关联效应,阐明大气污染暴露对妇女生育力的潜在健康风险.结果表明,当控制混杂因素后,妇女在SO2暴露窗第1期(0.053,95%CI:0.022,0.083)、第2期(0.049,95%CI:0.02,0.078)和第3期(0.045;95%CI: 0.017、0.073), Q4组SO2的暴露水平与月经周期总长度呈显著的正相关;而且,SO2与月经周期总长度的正相关主要表现在卵泡期长度的延长上. 在NO2暴露窗第1期(0.060,95CI:0.035,0.085)、第2期(0.056,95CI:0.030,0.083)和第3期(0.050,95CI:0.025,0.075),Q3组NO2的暴露水平与卵泡期长度呈显著的正相关.在PM2.5暴露窗的第1期(0.043;95%CI:0.012,0.074)和第2期(0.049;95%CI:0.020,0.079), Q3组PM2.5的暴露水平与月经周期总长度呈显著的正相关.此外,妇女在暴露窗第1期 (-0.043,95%CI: -0.079,-0.003)、第2期(-0.047,95%CI: -0.072,-0.022) 和第3期(-0.046,95%CI: -0.081,-0.011), Q4组O3的暴露水平与卵泡期长度呈显著的负相关.总体而言,妇女的月经卵泡期可能是大气污染暴露的敏感阶段.而且,结果表明,在低于现行的国家标准限值时,仍然可以观察到大气污染暴露与妇女卵泡期长度显著的关联效应.本研究结果可为精准制定我国大气污染防控措施,推动出台区域性健康风险防范政策提供了参考依据.
2023 Vol. 43 (1): 374-382 [摘要] ( 8 ) [HTML 1KB] [ PDF 545KB] ( 17 )
383 王柯懿, 康平, 欧奕含, 张小玲, 汪可可, 王安怡, 冯浩鹏, 王九胜
黄石市大气二氧化氮健康效应与人群暴露风险
为揭示黄石市二氧化氮(NO2)的健康效应和人群暴露风险特征,收集2015~2020年黄石市NO2浓度、非意外死亡、呼吸系统和循环系统疾病每日死亡人数、内科疾病每日住院人数以及气象要素等资料,探究了黄石市NO2时空变化,采用时间序列的半参数广义相加模型(GAM)定量评价NO2对黄石市死亡病例和内科住院病例人数的影响,并对居民的暴露风险(R*)进行评估.结果表明:黄石市NO2的浓度年内变化呈“U”型,春冬污染较严重,人群密集和工业区NO2浓度稍高.在最佳滞后时间下,NO2浓度每增加10µg/m3,非意外死亡、呼吸系统和循环系统病例的死亡人数在lag01、lag3、lag1时达到最大,增加百分比(ER)值分别为1.93%(95%CI:-2.10,6.14),2.13%(95%CI:-6.56,11.62),4.82%(95%CI:-0.22,10.02),内科疾病每日住院人数在lag05时达到最大,增加百分比(IP)值为5.34%(95%CI:3.58,7.14).住院病例在性别属性分层下,男性群体对NO2暴露更为敏感;在年龄属性分层下,18~60岁人群对NO2暴露更为敏感;在内科病种属性分层下,肾衰竭患者对NO2暴露更为敏感.评估NO2的人群暴露风险,其中9~12岁年龄段青少年的R*最高,成年人中男性18~45岁人群R*最大,女性80+人群R*最大,季节分层下人群平均R*春季>秋季>冬季>夏季.
2023 Vol. 43 (1): 383-393 [摘要] ( 4 ) [HTML 1KB] [ PDF 2061KB] ( 15 )
394 范丹, 杨萧鸿, 杨中园
空气污染对中老年人认知能力的影响
利用中国健康与养老追踪调查(CHARLS)数据,采用两阶段最小二乘法评估了空气污染对我国中老年人认知能力的影响及其传导路径,并进一步分析了不同类型污染物的影响差异性.研究发现:空气污染与中老年人的认知能力显著负相关,且通过一系列稳健性检验表明研究结果具有稳健性;机制分析与异质性分析显示,空气污染通过影响个人的情绪和状态、运动、社交活动、健康和记忆力来间接影响其认知能力,且空气污染对年长者、女性、有不良健康行为以及社会经济地位较低人群的认知能力负面影响更大;进一步研究发现,PM2.5、PM10、SO2、CO具有显著的认知功能折旧效应.本文聚焦于我国空气污染和人口老龄化问题,识别了空气污染对我国居民认知能力的潜在健康影响,这在一定程度上为国家健康环境治理和实现健康老龄化提供了现实依据和政策借鉴.
2023 Vol. 43 (1): 394-403 [摘要] ( 5 ) [HTML 1KB] [ PDF 491KB] ( 14 )
404 李超杰, 农琼媛, 覃礼堂, 莫凌云, 梁延鹏, 曾鸿鹄, 邓振贵, 刘良
抗生素与杀菌剂顺序暴露对绿藻的联合毒性
本文选取常见的3种抗生素盐酸强力霉素(DOX)、红霉素(ERY)、土霉素(OXY)和3种三唑类杀菌剂腈菌唑(MYC)、丙环唑(PRO)、戊唑醇(TCZ)混合体系为研究对象,以生态系统中初级生产者绿藻(蛋白核小球藻)为受试生物,研究目标污染物顺序暴露的联合毒性.结果表明,6种单一目标污染物对蛋白核小球藻抑制毒性大小为:PRO>DOX>TCZ>ERY>MYC>OXY.抗生素-三唑类杀菌剂混合体系在50%效应浓度(EC50)下同时暴露和顺序暴露的抑制率差异为0.38%~36.76%.DOX与PRO、TCZ、MYC任何一种三唑类杀菌剂顺序暴露于蛋白核小球藻,顺序相反后,对蛋白核小球藻的毒性作用均增强,最大可增强36.82%.在不同浓度与时间的影响下,PRO-DOX和TCZ-DOX顺序暴露毒性高于调整暴露顺序后的DOX-PRO和DOX-TCZ顺序暴露毒性,且浓度越高,抑制率差异越大.在96h~144h暴露时间下,暴露浓度EC50/20的顺序暴露抑制率差异为0.65%~11.57%;暴露浓度EC50的顺序暴露抑制率差异为0.15%~36.93%,顺序暴露的抑制率差异范围随浓度增加变大.在EC50/20~EC50暴露浓度下,暴露时间96h的顺序暴露抑制率差异为0.29%~36.93%,暴露时间144h的顺序暴露抑制率差异为0.215%~30.09%,顺序暴露的抑制率差异范围随时间增加变小.因此,顺序暴露会改变抗生素与三唑类杀菌剂对蛋白核小球藻联合毒性大小,且顺序暴露、暴露时间和暴露浓度是影响毒性作用大小的关键因素.
2023 Vol. 43 (1): 404-414 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [ PDF 539KB] ( 15 )
415 柯强, 冯康宏, 曹心德, 续晓云
基于模糊数学的场地重金属污染风险综合评价
在传统土壤评价方法的理论基础上,参考模糊数学的架构,建立了由风险因素集、风险评价集、隶属度函数、评估矩阵和权重系数组成的评价模型,最终形成了一套场地重金属污染风险的综合评价方法.选取安徽铜陵某冶炼厂作为研究场地,分析场地土壤中重金属的污染情况并验证该评价模型的科学性.结果表明,研究场地内表层土壤重金属含量平均值分别为As(1382mg/kg)、Cd(64.9mg/kg)、Cu(4973mg/kg)、Pb(3403mg/kg), As和Pb污染严重.相比于传统土壤评价方法,综合评价方法考虑重金属的人体健康风险、地下水迁移风险和生态风险3个方面,插值后不同风险所占面积比例为安全(25.3%)、低风险(5.86%)、中风险(9.00%)、高风险(59.9%).与内梅罗指数法对比,综合评价风险结果中的高风险区域面积下降了9.50%,而中风险、低风险和安全区域的面积则分别上升了约3.54%、3.83%和1.20%,整体风险有所降低.与传统土壤评价方法对比,基于模糊数学模型的综合评价方法不局限于重金属总量单一因素对土壤污染风险水平的限制,根据场地实际情况及土地二次利用途径对其进行更加详细的污染风险评价,突出不同重金属污染的贡献,能够提供更加真实准确的土壤污染风险.
2023 Vol. 43 (1): 415-423 [摘要] ( 3 ) [HTML 1KB] [ PDF 1935KB] ( 17 )
碳排放控制
424 谭凤凤, 罗敏, 张昌威, 陈欣, 黄佳芳
植物调节湿地CO2和CH4排放对淹水增强的响应
在闽江河口鳝鱼滩潮汐沼泽湿地设置有植物与无植物2种中宇宙,每种中宇宙设置对照(CK)、CK-20cm、CK-40cm 3种高程处理,以此模拟研究淹水增强对有无植物2 种中宇宙的CO2和CH4排放通量的影响.结果表明,淹水增强未显著改变植物的总生物量和植物株高,但增加植物地下生物量,减少植物地上生物量.在有植物中宇宙中,土壤氧化还原电位(ORP)和溶解性有机碳(DOC)浓度随着淹水增强而增加.在无植物中宇宙中,DOC浓度也随着淹水增强而增加,但土壤ORP随淹水增强变化不显著.与CK相比,在CK-20cm和CK-40cm 2种高程处理中,有植物中宇宙中CO2排放通量分别增加43%和61%,而CH4排放通量则分别增加66%和84%.在无植物中宇宙中,CO2和CH4的排放通量随着淹水增强无显著变化.未来海平面上升50~100a内,有植被的潮汐沼泽湿地综合增温潜势会增加,土壤有机碳储量会显著下降;无植被的潮汐沼泽湿地综合增温潜势将下降,土壤有机碳储量不会显著改变.
2023 Vol. 43 (1): 424-435 [摘要] ( 5 ) [HTML 1KB] [ PDF 2233KB] ( 15 )
436 石川, 李坤, 边潇, 王凯军
餐厨垃圾厌氧处理“碳中和”综合效益评价
为综合评估餐厨垃圾厌氧处理的环境影响与效益,对某餐厨垃圾厌氧处理工艺及其技术单元进行生命周期环境影响评价,并建立“碳中和”计算模型预测与验证实际碳排及耗能情况,综合“环境影响-碳排耗能-经济效益-社会效益”对实际案例进行评估.结果表明,沼肥加工和沼气提纯技术单元分别造成39%和59%总环境影响.另外,粗油提炼、沼气提纯以生物基产品回收形式大幅度削减碳排,分别占理论碳削减的9.7%和54.7%.餐厨垃圾处理厂需通过增加系统稳定性、完善气体监测体系、提高技术处理效率和优化设备额外耗能情况等方式,以减少理论与实际碳排能耗偏差.经综合评价,该餐厨垃圾处理厂模式具备实现“负碳”潜力,其工艺推广具有未来前景.
2023 Vol. 43 (1): 436-445 [摘要] ( 4 ) [HTML 1KB] [ PDF 483KB] ( 16 )
446 窦羽星, 刘秀丽
居民食物消费变化引致的环境足迹测算
首先对比分析了2014~2020年城乡居民食物消费结构的变化特征,其次测算了人口规模、城镇化率、人均食物消费量和食物消费结构变化对土地-水-碳足迹变化的影响程度,最后设计了食物现状消费结构S0、发展消费结构S1和更趋近膳食指南的最优消费结构S2三种情景,测算了2025年和2030年3种情景下居民食物消费引致的环境足迹.结果表明:人均食物消费量和消费结构逐渐成为影响环境足迹的主要因素,2018~2020年城镇(农村)居民人均食物消费量和消费结构对环境足迹的平均贡献率分别为51.1%(51.6%)和-17.4%(-13.1%); S1和S2下居民食物消费引致的环境足迹均小于在S0下的值.在S2下环境足迹的减少更明显. 在2025年城镇(农村)居民在S2下食物消费引致的土地、水、碳足迹比在S0下减少10.5%(11.5%)、19.6%(17.2%)、12.6%(13.7%);在2030年将减少11.6%(11.9%)、21.0%(16.8%)、13.6%(14.7%).基于分析结果,提出了如何减少食物消费引致的环境足迹的建议.
2023 Vol. 43 (1): 446-455 [摘要] ( 2 ) [HTML 1KB] [ PDF 649KB] ( 11 )
456 陈操操, 邱大庆, 刘耕源, 张悦, 田天琪, 于凤菊, 宋丹, 孙粉, 范怡然, 胡永锋, 王立波, 王新爽, 胡婧
北京试点碳市场行业基准值研究-以供热行业为例
以北京试点碳市场的供热行业为例开展行业基准值研究,基于2013~2019年碳试点经核查的热力重点排放企业数据,采取4种基准线情景对北京市热力行业碳排放基准值进行分析,结果表明:随着北京市大气污染治理措施推进,供热行业燃煤清洁化改造基本完成,以2017年为分水岭,供热强度由快速下降过渡到平稳状态,适宜选择更近的历史年份作为分析的基准年,经综合评估基准线数值的先进性,行业配额的盈余程度和配额不足企业比例,建议北京市供热行业基准值取值为63.1kgCO2/GJ,该基准值比已发布的北京市地方行业能耗限额标准严格,与已发布的北京市供热行业碳排放先进值具有较好一致性;北京市热力行业从历史强度法转变为基准线法后,通过划定统一的基准线,令行业整体配额处于不足状态,公平性相比历史强度法进一步提高,对实现全市双碳目标下热力系统重构具有积极促进作用.
2023 Vol. 43 (1): 456-464 [摘要] ( 3 ) [HTML 1KB] [ PDF 486KB] ( 15 )
465 赵彦云, 陆香怡, 王汶
低碳城市的CO2与PM2.5减排协同效应分析
将基于卫星遥感数据的CO2与PM2.5纳入统一研究框架,运用多期双重差分等方法,在城市尺度上分析评估2007~2019年中国低碳城市政策对CO2减排与PM2.5污染控制的协同效应及其影响机制.研究发现:低碳城市CO2与PM2.5减排的协同效应十分显著,低碳政策使试点城市的CO2排放量和大气PM2.5浓度分别下降3.2%和0.74%,且结论在一系列稳健性检验后依然成立.机制分析表明,改善公共交通环境是低碳城市建设实现协同效应的最主要途径.低碳城市政策的协同效应存在地区差异,经济发展水平高、产业结构水平高的城市以及非资源型城市的协同效应更为显著.对此,应充分发挥协同效应,进一步加快低碳城市建设,实现CO2和PM2.5等大气污染物协同治理.
2023 Vol. 43 (1): 465-476 [摘要] ( 6 ) [HTML 1KB] [ PDF 639KB] ( 21 )
477 徐勇, 赵纯, 郭振东, 戴强玉, 盘钰春, 郑志威
中国八大经济区GPP变化及影响因子协同机制
以中国和八大综合经济区为研究区,全面分析人文因子、土地利用类型、气候因子和地形因子对植被总初级生产力(GPP)空间分异的影响差异.利用MODIS GPP数据、气象数据、土地利用类型、DEM数据、夜间灯光和人口密度数据等,基于Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和地理探测器模型,在全国和经济区尺度上分析2000~2020年植被GPP时空变化特征,探测植被空间分异的影响因子及影响因子间的协同机制.结果表明,2000~2020年中国及八大经济区植被GPP整体呈波动上升趋势,呈上升趋势的区域占总面积的84.46%,其中,呈极显著上升区域占19.86%,主要分布在黄河中游综合经济区中部和大西北综合经济区东部.影响因子探测结果表明,湿度、日照时数、降水和土地利用类型是中国植被GPP空间分异的主要影响因子,其中,湿度的影响力最高,q值为0.64.经济区尺度上,湿度、日照时数、降水是影响东北、黄河中游、大西南和大西北综合经济区植被GPP空间分异的主导因子,而人文因子对东部和南部沿海综合经济区植被空间分异的影响较大.交互作用探测结果表明,中国植被GPP空间分异主要受土地利用类型∩湿度的协同影响,q值为0.75.经济区尺度上,除黄河中游和大西南综合经济区植被GPP空间分异主要受降水∩其他因子协同影响外,其他经济区植被GPP空间分异主要受土地利用类型∩其他因子或湿度∩其他因子的协同影响.
2023 Vol. 43 (1): 477-487 [摘要] ( 11 ) [HTML 1KB] [ PDF 2001KB] ( 14 )
488 李建西, 宋小龙, 潘京津, 庄绪宁, 赵静, 豆咏琪
退役三元锂电池循环利用系统减碳效率评估及优化分析
随着我国新能源汽车产业的快速发展,大批动力电池进入退役期.针对退役动力电池循环利用现状,识别降本减碳协同效应并开展系统优化分析,成为重要研究课题.本文综合采用生命周期评价和生命周期成本方法,分析了当前我国退役三元锂电池循环利用系统的碳足迹和经济成本.结果表明,1GWh容量的退役三元锂电池循环利用系统碳足迹和生命周期成本分别为-2.33×107kgCO2eq和-33613.15万元.结合碳足迹和生命周期成本二维指标开展减碳效率评估和情景分析发现,相对于现实系统,汽车生产商主导的优化情景减碳效率较低,提高梯次利用比例的优化情景具有最优减碳效率.通过提高梯次利用比例和采用先进资源化技术均能够显著提升退役三元锂电池循环利用系统的减碳效率.
2023 Vol. 43 (1): 488-496 [摘要] ( 7 ) [HTML 1KB] [ PDF 726KB] ( 12 )
中国环境科学
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