中国环境科学
 
 
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回首43载，扬帆再起航——记《中国环境科学》发展历程
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“固体废物和新污染物治理”专栏征稿启事
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最美科技工作者--郝吉明
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“生物多样性”专栏征稿启事
“固体废物、城市矿产与循环经济”专栏征稿启事
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“生物多样性”专题征稿启事
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喜报：《中国环境科学》刊发论文获评“第二届中国科协优秀科技论文”
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《中国环境科学》影响因子学科排名蝉联第一
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《中国环境科学》影响因子学科排名第一
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2024年 44卷 7期
刊出日期 2024-07-20
碳排放控制
新污染物
生态毒理
美丽中国建设:环境经济
大气污染与控制
水污染与控制
固体废物
土壤污染与控制
环境微生物
环境生态
0
目录
2024 Vol. 44 (7): 0-0 [摘要] ( 13 ) [HTML 1KB] [ PDF 262KB] ( 45 )
大气污染与控制
3553 邓竞成, 彭超, 卢培利, 李振亮, 陈阳, 翟崇治, 杨复沫, 田密
基于在线观测的重庆冬季棕碳吸光特性、来源及辐射效应研究:二次转化影响
2023年1月20~2月21日在重庆典型城区开展棕碳气溶胶(BrC)多波段吸光系数的在线观测,分析污染天和清洁天BrC的吸光特性及其环境效应.结果显示,污染天和清洁天PM2.5的AAE值分别为1.58和1.55,表明城区PM2.5中明显存在BrC.观测期间,黑碳(BC)和BrC在370~660nm对PM2.5的吸光贡献分别为58%~90%和10%~42%,表明PM2.5吸光系数主要受BC影响,但BrC的贡献也不容忽视.污染天BrC在370nm的吸光系数σ_BrC(370) [(35.30±8.21) Mm-1]为清洁天[(14.28±7.10) Mm-1]的2.47倍,且其对PM2.5的吸光贡献(10%~42%)也高于清洁天(8%~41%).值得注意的是,污染天AAEBrC值范围为3.2~4.7,整体低于清洁天(3.6~4.9),这可能与不同时段BrC的组分差异有关.基于最小相关系数法(MRS)获取一次棕碳(BrCpri)和二次棕碳(BrCsec)的吸光系数.污染天和清洁天BrCpri对BrC吸光系数的贡献(74%~80%和57%~74%)均高于BrCsec(20%~26%和26%~43%),但BrCpri的AAE值(3.42和3.08)明显低于相应的AAE(BrCsec) (4.22和5.15),这与BrCsec吸光具有较强的波长依赖性有关.此外,σ_BrCsec(370)日变化表明BrCsec生成可能主要受夜间高湿条件下液相反应的影响.BrC相对BC的辐射吸收贡献在短波段较为显著,随着波长范围增加明显减少.污染天BrCpri和BrCsec在370~950nm的辐射吸收贡献分别为24.8%和10.2%,清洁天分别为18.4%和9.8%.潜在源分析(PSCF)结果表明,污染天BrC主要来源于重庆本地排放,清洁天BrC受来自湖南省和贵州省的区域传输影响.
2024 Vol. 44 (7): 3553-3562 [摘要] ( 28 ) [HTML 1KB] [ PDF 1677KB] ( 66 )
3563 陈啸鸣, 刘硕, 臧昆鹏, 林溢, 陈圆圆, 胡智伟, 温军, 兰文港, 潘凤梅, 鲁嫣冉, 陈丽涵, 李珊, 郭朋, 方双喜
新冠疫情期间杭州市CO2浓度变化及成因分析
以长三角地区典型城市监测站(杭州)为研究对象,对2020年9月~2022年12月的大气CO2数据进行分析,并进行疫情前后对比.结果表明,受新冠疫情影响,杭州城区2021年CO2年平均浓度明显降低,与2019年相比下降了12.7×10-6(2.8%),并且在2022年实现“零增长”.疫情后的游客等人为活动减少是导致杭州城区夏秋季(5~10月)CO2浓度大幅降低的关键因素.与疫情前相比,疫情后工作日和周末CO2浓度没有明显差异,并且在工作日出行高峰时段CO2浓度没有出现明显上升,这表明疫情后,人为活动和交通排放对杭州大气CO2浓度的贡献大幅降低.72h后向轨迹的聚类分析显示,杭州城区CO2浓度不仅受到本地人为排放的影响,同时也受到人口密集､工业发达地区的污染气团传输的影响.
2024 Vol. 44 (7): 3563-3572 [摘要] ( 22 ) [HTML 1KB] [ PDF 2247KB] ( 81 )
3573 邓萌杰, 雷雨果, 成海容
华中背景地区大气颗粒物中水溶性离子特征与来源解析
为探究华中背景地区大气PM2.5中水溶性无机离子(WSIIs)的特征、形成机制及来源,本研究在金沙国家大气本底站进行了为期一年的采样观测.结果表明:PM2.5年均质量浓度为(31.40±2.05)μg/m3,季节变化明显,冬季最高,夏季最低.二次无机气溶胶(SNA,即SO42-、NO3-和NH4+)是WSIIs的重要组成部分,春季、夏季、秋季和冬季SNA在WSIIs所占比例分别为84.0%、77.6%、79.8%和84.5%.研究期间阴阳离子物质的量当量比值(AE/CE)的平均值为0.91,PM2.5呈现弱碱性.(NH4)2SO4、NH4NO3和NH4Cl是夏季离子形态的主要形式,而(NH4)2SO4是春、秋、冬季的主要离子形态.硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)分别为0.48和0.14,与PM2.5呈显著正相关,表明SO42-和NO3-主要来自二次生成,二次转化是PM2.5浓度上升重要原因.WSIIs的潜在来源和传输路径具有明显的季节特征,近距离输送气流的SOR和NOR均较大,污染物从源区向背景地区迁移过程中二次转化明显,来自西北或者正北方的远距离气团携带的污染物浓度较大,受到明显的区域传输影响.
2024 Vol. 44 (7): 3573-3580 [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [ PDF 1569KB] ( 66 )
3581 钱昱先, 王刚, 孟庆晓, 刘赛, 王永强
2019~2022年华北平原典型地区不同污染等级和污染持续时间下的O3污染规律及来源
选取地势复杂的日照市莒县为研究区域,基于2019~2022年莒县省控站点的O3监测数据,按照不同O3污染等级与不同O3污染持续时间对莒县的O3污染天进行分类,探究其污染规律,并采用后向轨迹模型(HYSPLIT)、潜在源分析(PSCF)和浓度权重轨迹分析法(CWT)识别不同O3污染事件下的O3来源.结果显示:2019~2021年莒县O3轻度污染天数由72d下降到38d,2022年反弹,而中度污染天数变化不大;轻微污染天在轻度污染天中占比较高(21.4%~39.5%),表明轻度污染天的改善空间很大,强化轻微污染天管控措施,将有利于将轻度污染天转化为优良天,提高当地空气质量优良率. O3污染过程持续时间越长(如³3d),污染发生的频率越低,而O3浓度随污染持续时间的增加而升高. HYSPLIT模拟结果显示不同O3污染等级和不同O3污染持续时间的气团轨迹均以莒县东南方向为主,且以中、短距离传输为主,其中中度污染期间来自东南地区的O3-8h-90%浓度最高[(250.0±65.9)μg/m3]. PSCF和CWT结果显示,O3潜在源区主要分布在莒县东南方向,长江三角洲地区是莒县O3污染的主要的潜在源区.研究结果对于指导莒县及周边区域的大气污染联防联控具有重要意义.
2024 Vol. 44 (7): 3581-3591 [摘要] ( 24 ) [HTML 1KB] [ PDF 6162KB] ( 66 )
3592 蒲东川, 王大康, 朱雷, 杨现坤, 王晋
基于OLI和TROPOMI卫星数据的北京市臭氧前体物研究
甲醛(HCHO)和二氧化氮(NO2)是重要的臭氧前体物,其比值(FNR)可用于指示臭氧生成敏感性,是臭氧污染防控的主要参考.本研究基于过采样算法提高TROPOMI HCHO和NO2空间分辨率并降低原始数据的不确定性,揭示北京市2021年夏季HCHO和NO2空间分布特征,基于FNR诊断北京地区臭氧生成敏感性.根据Landsat8 OLI数据计算北京地区环境指数及不透水面占比,并分析与HCHO、NO2及FNR的关系,揭示北京城市化程度与O3、VOCs和NOx排放的关系.研究发现,北京市NO2高值主要分布在城市中心区域,非城区NO2柱浓度显著减少.NO2柱浓度均值随着不透水面占比的升高明显增大,但标准差逐渐变小,表明随着北京主城区城市化程度越来越高,城区内部NO2排放差异越来越小.北京市城市中心区域HCHO柱浓度总体上高于非城区,但由于植被排放的异戊二烯的贡献从一定程度上弱化了城市化程度差异造成的VOCs排放差距.北京市主城区及东部廊坊一带的O3表现为受VOCs控制,而北京市北部郊区的O3主要受NOx控制.FNR均值随着不透水面占比的升高,明显减小,表明随着北京地区城市化程度的提高,臭氧生成敏感性逐渐向VOCs控制机制转变.
2024 Vol. 44 (7): 3592-3600 [摘要] ( 30 ) [HTML 1KB] [ PDF 4002KB] ( 47 )
3601 余锐, 步巧利, 陈辰, 麦博儒, 孙丽颖, 江铭诺, 邓若钊, 查进林, 符传博
多尺度视角下广东臭氧时空分异特征及驱动因素
鉴于近地面臭氧(O3)浓度具有多尺度和复杂非线性的时空变化特征,本研究基于2015~2022年广东地区O3监测数据和同期气象资料,利用围绕中心点分割(PAM)聚类、Kolmogorov–Zurbenko(KZ)滤波和广义加性模型(GAM)等手段,探讨了不同区域多时间尺度O3浓度的变化特征及驱动因素.结果表明:广东地区近地面O3存在跨行政区划的区域性特征,通过对O3数据聚类分析可以划分出8个子区域; O3浓度时间序列经尺度分离后,短期分量对总方差贡献最大,其次为季节分量;气象因子与O3浓度变化的关系受到时间尺度和区域差异的影响;经气象调整后的O3峰值浓度序列大多在2016年或者2017年后呈现下降的态势,珠三角地区是O3污染的突出区域,由不利气象条件和人为排放共同引起;O3浓度时间序列的长期分量大多呈现波动上升的趋势,人为排放虽然是O3浓度的主要贡献,但气象条件才是驱动O3浓度变化的主导因素.本研究结果进一步提示O3污染防控工作需要因时因地制宜,建立基于气象状况变化的前体物减排预案对O3污染防控具有重要意义.
2024 Vol. 44 (7): 3601-3614 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [ PDF 2976KB] ( 62 )
3615 焦阳, 吉硕, 于欣, 王赫, 党小庆, 张宇飞
低温等离子体灭活细菌气溶胶的效能及机制
针对室内细菌气溶胶传播导致的空气生物安全性问题,以大肠杆菌和枯草芽孢杆菌为模式菌种,低温等离子体作为灭菌手段,对细菌气溶胶进行灭活实验研究.探究了输入电压、载气流速和初始浓度对灭活效率的影响,发射光谱、电子顺磁共振波谱及生物表征结果揭示了低温等离子体产生的活性物种(主要包括1O2、O2-和·OH),在灭活过程中破坏了细菌的细胞膜,导致其蛋白质泄露,脂质和核酸被分解,最终导致细菌完全失活.而增加输入电压和减小流速可提高灭活效率,较高的初始浓度也有利于细菌气溶胶的灭活.两类细菌对低温等离子体的抗性为:枯草芽孢杆菌>大肠杆菌,而枯草芽孢杆菌和大肠杆菌的灭活速率常数(k)为0.0038和0.0043L/J,能量效率为0.027和0.021 (kW∙h)/m3,结果证明低温等离子体灭杀革兰氏阴性菌更具优势.
2024 Vol. 44 (7): 3615-3624 [摘要] ( 26 ) [HTML 1KB] [ PDF 1817KB] ( 46 )
3625 张娜, 陈文倩, 白雪松, 曹肖奕
基于时空优化模型的PM2.5遥感估测研究
为了获得连续的PM2.5浓度时空分布并提高估算精度,提出了一种新的基于时空因子优化的PM2.5估测模型(SFRF).SFRF模型是时空因子通过卷积特征融合到随机森林算法(RF)体系中,通过集成高分辨率(1km)卫星反演的气溶胶光学厚度(AOD)产品以及气象数据、夜间灯光数据和植被数据构建SFRF模型来进行对2019年的山东省地区PM2.5浓度的准确预测,生成山东省高空间分辨率(1km)的PM2.5浓度.采用十折交叉验证法,评估了SFRF模型的性能,并与BPNN、SVM、XGBoost、RF、PCA-RF模型进行对比.结果表明:SFRF模型验证的决定系数和均方根误差(RMSE)值分别为0.85和8.10 μg/m3,优于其他模型.SFRF模型可以在日、季、年尺度上以较高的空间分辨率来估测山东省PM2.5浓度.
2024 Vol. 44 (7): 3625-3636 [摘要] ( 21 ) [HTML 1KB] [ PDF 6013KB] ( 70 )
3637 阮宏程, 张雪妮, 黄丹, 杨俊, 李鸿鹄, 庄龚祖, 白泉, 郭利民
制备方法对碳烟催化中Ag-Cs协同体系影响研究
采用离子交换法和浸渍法分别合成了Ag-Cs/ZSM-5(E)和Ag-Cs/ZSM-5(D)双金属催化剂.利用X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)等手段表征材料的物理、化学状态.通过程序升温氧化(TPO)测试催化剂活性,发现在氧气气氛下,Ag-Cs/ZSM-5(E)和Ag-Cs/ZSM-5(D)双金属催化剂催化活性较Ag/ZSM-5有着非常明显的提升,T50从Ag/ZSM-5的546℃分别降低至Ag-Cs/ZSM-5(E)的430℃和Ag-Cs/ZSM-5(D)的464℃.同时,Ag-Cs/ZSM-5(E)比Ag-Cs/ZSM-5(D)表现出更佳的催化活性和稳定性.研究结果证实了Ag-Cs双金属的协同作用,以及ZSM-5载体上路易斯酸性位点Cs在双金属协同中的关键作用.
2024 Vol. 44 (7): 3637-3645 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [ PDF 1957KB] ( 50 )
3646 李鸿鹄, 安淼, 彭喜燕, 张敬东, 孙洋, 宋永伟
铜富集菖蒲生物炭对烟气汞去除性能及机制
以铜(Cu)污染修复植物石菖蒲生物质为原料,采用一步热解法制备了含铜位点的石菖蒲衍生生物碳(Cu-BC),用于去除烟气中的元素汞(Hg0).结果表明, 500℃下热解的Cu-BC(Cu-BC500)在100℃反应温度下表现出良好的Hg0去除性能(约99%).通过比表面积测试法(BET)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、X射线光谱(XPS)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)等表征分析表明,Cu-BC500具有相对较高的比表面积,丰富的含氧官能团和高度分散的Cu物种.XPS和汞程序升温脱附(Hg-TPD)分析表明,Cu-BC500所吸附的汞在生物炭样品的表面活性位点形成弱结合态汞Cu-O-Hg或铜汞合金.最后通过生命周期成本分析推算Cu-BC500的成本为3.50元/kg.与其他材料相比,Cu-BC500制备简单、成本较低,研究结果将为促进水体修复植物的资源化再利用以及燃煤电厂的汞减排提供新思路.
2024 Vol. 44 (7): 3646-3654 [摘要] ( 24 ) [HTML 1KB] [ PDF 2273KB] ( 43 )
3655 祁彧, 张金男, 校元媛, 张弛, 王红涛, 郭天宇
CeO2改性CuO纳米棒协同促进电催化还原CO2制乙烯
随着社会经济发展及人类活动扩大,大气中CO2的浓度日益增加,且带来诸多环境污染问题.因此开发高效、可持续的CO2转化方法至关重要.本文基于电催化反应机理,制备了一系列CuO/CeO2纳米棒复合材料,以促进二氧化碳高选择性还原为C2H4.结果表明,经过优化后的CuO/CeO2-2 (molCeO2:molCuO= 2%)电催化剂在电流密度达到20mA/cm2时,所需电位最低(-0.99V vs. RHE),且对乙烯具有最高的选择性,在电压为-1.08V vs. RHE时,法拉第效率高达46%.此优势可能与大的表面积、更粗糙的表面以及CuO和CeO2之间的协同效应有关,有效提高了反应活性位点和电子转移效率.本研究将为设计和优化CuO基复合材料以实现CO2的高效转化提供理论指导.
2024 Vol. 44 (7): 3655-3661 [摘要] ( 16 ) [HTML 1KB] [ PDF 2857KB] ( 44 )
水污染与控制
3662 李冬, 胡丽君, 李明润, 邓栋才, 毛中新, 张杰
延时厌氧调控DPAOs内碳源转化实现反硝化除磷
采用SBR反应器,以模拟市政污水为进水基质,在富集PAOs后采用厌氧/缺氧/好氧运行方式富集DPAOs,探讨延长厌氧时间过程中DPAOs内碳源利用、脱氮除磷效果及富集程度.结果表明:厌氧时间由50min延长至70和90min,DPAOs内碳源的储量及利用率增加,延时厌氧条件的改进使DPAOs富集程度增加.厌氧90min COD和TP的平均去除率分别为91.54%和94.6%,DPAOs/PAOs及DPAOs对内碳源贡献率达69.4%和60.1%,继续延长厌氧时间至110和130min后,DPAOs内碳源的储量降低系统除磷效率下降,厌氧130min TP平均去除率、DPAOs/PAOs及DPAOs对内碳源贡献率分别降至84.6%、50.2%和36.4%.延时厌氧运行过程中,LB-EPS含量变化较小,内碳源储量的改变对TB-EPS影响较大.微生物群落结构分析表明,系统内优势菌门为拟杆菌门(Bacteroidetes)、变形菌门(Proteobacteria)和绿弯菌门(Chloroflexi).厌氧90min时以Dechloromonas、Candidatus_Accumulibacter为代表的DPAOs是系统内优势微生物(相对丰度由接种污泥1.44%、2.12%增至15.58%、5.86%);厌氧130min时DPAOs丰度减少,以Candidatus_Competibacter为代表的DGAOs明显增多(相对丰度由厌氧90min的3.29%增至16.16%),导致系统除磷性能下降.
2024 Vol. 44 (7): 3662-3671 [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [ PDF 1132KB] ( 28 )
3672 李冬, 王凯璐, 祝彦均, 吕恒康, 张杰
进水分配比对分段进水PN/A工艺脱氮性能影响
以预脱碳污水和市政污水作为目标污水,建立了好氧段分段进水的新模式,通过调整进水分配比来优化好氧段C/N,以期实现短程硝化-厌氧氨氧化(PN/A)工艺在实际工况下的稳定运行.采用4组以好氧/缺氧/好氧/缺氧(O/A/O/A)模式运行的序批式反应器(SBR),R1、R2、R3及R4以进水分配比(预脱碳污水:市政污水)分别为1:0、2:1、1:1及1:2的分段进水模式运行.结果表明,R1未能实现PN/A工艺,总氮去除率(NRE)仅为60.2%.随着进水分配比不断下降,R2、R3、R4分别在第34,30及36d实现PN/A工艺,NRE分别达到71.8%、80.3%及74.1%.其中R3系统处理性能最好且最稳定,厌氧氨氧化贡献率达到83.9%.污泥沉降性与粒径最佳.此外,高通量结果显示氨氧化菌(Nitrosomonas)和厌氧氨氧化菌(Candidatus_Kuenenia)丰度分别为2.74%和12.17%,且与好氧异养菌(AHB)形成了良好的协同作用.因此,分段进水模式在进水分配比为1:1时有利于实现稳定的PN/A工艺,此时各功能微生物可得到较好富集与平衡.
2024 Vol. 44 (7): 3672-3681 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [ PDF 1809KB] ( 46 )
3682 陈宗定, 孔祥科, 许春雪, 张兆吉, 黄园英, 孙慧中, 安子怡
硫化纳米零价铁在地下水修复中的研究进展
相比于传统的纳米零价铁(nZVI)材料,经硫化改性得到的硫化纳米零价铁(S-nZVI)具有活性高、电子选择性强等优势,在地下水污染修复研究中倍受关注.在系统总结目前S-nZVI的主要制备和改性方法基础上,重点阐述了其与含氯有机污染物及重金属的反应机理,指出S-nZVI的合成过程(硫化方法、硫化剂及S/Fe比)和水环境(pH值及化学组分等)是影响其与污染物反应活性的重要因素.此外,从S-nZVI的稳定性、迁移性和生物毒性方面评述了其在地下水修复中的应用前景,并对S-nZVI未来研究方向进行了展望,以期为S-nZVI应用于地下水原位修复提供支撑.
2024 Vol. 44 (7): 3682-3697 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [ PDF 848KB] ( 79 )
3698 王晓聪, 韩晓宇, 张树军, 李伟, 黄京, 焦佳童, 王倩, 王之敏, 曲之明
PN/A工艺在热水解污泥消化液处理工程中的应用研究
利用短程硝化厌氧氨氧化(PN/A)工艺在北京某污水处理厂成功启动了处理热水解污泥消化液的工程,调试运行结果表明:在接种生物膜填料数占总填料数18%和生物膜上厌氧氨氧化菌(AnAOB)占比为6.8%的情况下可快速启动PN/A系统,并在3个月内可以达到设计处理水量,总氮去除负荷为0.26kg/(m3·d),总氮去除率达到80%以上.通过定量PCR检测和高通量数据发现AOB和AnAOB丰度不同的空间分布特点,项目调试过程中氨氧化菌(ammonia oxidizing bacteria,AOB)和AnAOB均呈稳定增长的趋势,经过3个月启动培养后絮体中AOB丰度达到1011数量级,生物膜中的AnAOB达到1012数量级.实际运行数据证明该旁侧处理系统对水厂主流区产生积极影响,可降低日处理量为40×104t的污水厂2.9mg/L的进水总氮.另外,在该项目后期运行过程中出现反应池缺氧段和末端游离氨(free ammonia,FA)浓度不足的情况,导致短程硝化过程不稳定,通过控制反应池首端与末端FA浓度及剩余氨氮浓度,可实现对短程硝化过程的快速恢复.
2024 Vol. 44 (7): 3698-3706 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [ PDF 1624KB] ( 49 )
3707 周帅峰, 刘源, 张圣昊, 张冰, 时文歆
不同化学药剂对人工湿地基质堵塞的缓解效果与机理
以水平潜流人工湿地为研究对象,探究十二烷基硫酸钠(SDS)、次氯酸钠(NaClO)和过氧化氢(H2O2)对基质堵塞的缓解效果与机理,并分析其工程应用可行性.结果表明,经过3种化学药剂处理后,基质层渗透系数分别提高53.3%、27.5%、210.7%.此外,H2O2对反应器污染物去除效率影响最小,并提高了NH4+-N及TP的去除效果.3种药剂的投加对植物造成轻微伤害,但这种负面影响短期内(14d)可弹性恢复(93.8%、84.4%、84.4%).在微生物群落结构方面,化学药剂处理可以通过抑制生物膜形成细菌(如Pleomorphomonas属和norank_f__norank_o__Saccharimonadales属)的生长来缓解堵塞,并通过改善反应器厌氧环境促进脱氮除磷功能细菌(如反硝化细菌unclassified_f__Comamonadaceae)的生长来恢复反应器性能.结合堵塞缓解效果和工程应用可行性比较认为,3种药剂中H2O2为缓解人工湿地基质堵塞的最佳药剂.
2024 Vol. 44 (7): 3707-3718 [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [ PDF 3158KB] ( 135 )
3719 李冬, 张景昭, 曾凡旭, 李柱, 张杰
热处理污泥联合间歇梯度曝气实现短程硝化
提出了一种结合热处理污泥和间歇梯度曝气的新策略.在为期120d的实验中,探索了联合策略对氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)的影响.并在此基础上,以排泥比为主要变量,进一步优化短程硝化运行的长期稳定性.结果显示,在未添加外部碳源的条件下,间歇梯度曝气(DO: 2.0mg/L//DO:1.2mg/L// DO:0.5mg/L)可以快速恢复因热处理而活性降低的AOB,并在5d内亚硝酸盐氮积累率(NAR)达到80%以上.在稳定运行阶段,比氨氧化速率(SAOR)和比亚硝酸盐氧化速率(SNPR)分别为30.12和6.69mg N/(gVSS⋅h),氨氮出水浓度低于0.1mg/L,亚硝酸盐和硝酸盐的出水浓度分别为53.42和8.01mg/L.进一步研究表明,排泥比设置为1%的反应器相较于排泥比分别为0.5%和1.5%的反应器,展现出更高的NAR(88.96%)和稳定性.
2024 Vol. 44 (7): 3719-3728 [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [ PDF 1989KB] ( 41 )
3729 林双杰, 王永全, 曾静, 蔡蓝燕, 洪俊明
非自由基主导的FeMn纳米颗粒活化过一硫酸盐降解有机污染物
采用水热-煅烧两步法成功合成了具有高催化活性和稳定性的介孔铁锰纳米颗粒(FMNPs).通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪(EDS)、比表面及孔径分析仪(BET)、傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、X射线粉末衍射仪(XRD)等表征分析了FMNPs的形貌和结构等理化性质.合成的催化剂具有丰富的介孔和较大的比表面积,有利于污染物的催化降解.为了评估催化剂的可重复使用性、稳定性和适应性,研究不同反应条件下活性黑5(RBK5)的降解效率.在初始pH值为7、过一硫酸盐(PMS)浓度为2mmol/L、催化剂用量为0.2g/L的最佳条件下,10mg/L RBK5在60min内的去除率可达96.74%.从反应机理来看,电子顺磁共振(EPR)、淬灭实验和计时电流(i-t)曲线显示非自由基途径(1O2、介导的电子转移)在降解体系中占据主导地位.X射线光电子能谱(XPS)分析表明,Fe和Mn的协同作用促进了Fe3+/Fe2+与Mn2+/Mn3+的氧化还原循环,加速了电子向PMS的转移,从而提高了FMNPs活化PMS的效率.
2024 Vol. 44 (7): 3729-3740 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [ PDF 1696KB] ( 53 )
3741 陆红雨, 程红光, Gratien Twagirayezu, 房鑫, 黄鉎岚, 邓林波, 吉波
生物炭辅助湿法球磨锰渣增效吸附Sb (V)
为提高废弃物锰渣Sb(Ⅴ)吸附效能,推动锰渣资源化利用,将生物炭和锰渣1:1混合辅助湿法球磨技术制备了球磨炭基锰渣复合材料(QBM),并结合材料理化性质、浸出毒性和Sb(Ⅴ)吸附性能进行探讨.结果表明,在固液比(材料:去离子水)1:6,转速150r/min室温持续8h湿法球磨下,复合材料pH值、电导率、阳离子交换容量和粒径各降低了9.7%、64%、15%、71%,同时Zeta电位更负,由-15mV降至-21mV (P<0.05).同时,湿法球磨将锰渣中锰离子和氨氮的浸出分别由415mg/L和82mg/L降至《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)一级标准2mg/L和15mg/L以下,提高了复合材料安全性.此外,球磨将复合材料Sb(V)去除率从32%提升至81%(P<0.05),增强了复合材料吸附性能.最后,本研究揭示了湿法球磨通过改善材料理化性质提高Sb(Ⅴ)吸附性能和安全性的影响规律,显示出生物炭辅助湿法球磨锰渣增效吸附Sb(V)在治理环境锑污染领域的应用潜力,为资源化利用锰渣和缓解锰渣堆存带来的环境污染问题提供了理论支撑.
2024 Vol. 44 (7): 3741-3748 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [ PDF 2064KB] ( 37 )
3749 孙丽华, 邓斯, 梅筱禹, 王春芳
颗粒活性炭-纳滤处理二级出水中有机物膜污染机制研究
采用颗粒活性炭(Granular Activated Carbon, GAC)、生物活性炭(Biological Activated Carbon, BAC)两种过滤单元分别与纳滤(Nanofiltration, NF)组合对污水厂二级出水进行深度处理,分析二级出水直接NF、GAC-NF以及BAC-NF三种不同处理工艺对有机物的去除效果以及膜污染机制.研究发现,BAC-NF组合工艺对溶解性有机碳(DOC)、微生物代谢副产物类和腐殖酸类有机物的去除效果更好,去除率分别为85.2%、76.2%和82.0%;BAC-NF组合工艺的膜比通量(J/J0)最高,每个周期末的J/J0分别为0.69、0.65和0.63,膜污染总阻力最低,仅为5.97×1010m-1;膜污染特征曲线表明二级出水直接NF为滤饼层污染,GAC-NF和BAC-NF先发生中间堵塞之后形成滤饼层污染;其中,BAC-NF以膜孔中间堵塞污染为主,膜污染程度最轻;通过扩展的德亚盖因-兰多-弗韦-奥弗比克(Extended Derjaguin-Laudau-Verwey-Overbeek, xDLVO)理论分析发现BAC-NF组合工艺污染后膜表面的疏水性最弱,膜表面Zeta电位值最大;BAC-NF组合工艺在过滤初期,水中有机物不容易到达膜表面,膜污染程度最轻.在过滤中后期,水中有机物与膜表面有机物之间很难产生粘附,形成的滤饼层最疏松.综上,BAC-NF组合工艺能有效缓解膜污染,可为再生水深度回用提供一种可靠的技术.
2024 Vol. 44 (7): 3749-3758 [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [ PDF 1684KB] ( 52 )
3759 殷牧辰, 李军, 吴耀东, 李东岳, 高鹏, 边雪莹, 裴艳雪, 梁东博
氧化石墨烯对活性污泥脱氮性能影响的机制
本研究建立了3个不同浓度GO(0.1和10mg/L)的序批式反应器(SBR)以明晰氧化石墨烯(GO)恶化活性污泥(AS)脱氮性能的内在机理.结果表明.1mg/L GO对AS性能无明显抑制作用.10mg/L GO使AS总氮(TN)去除效率降低17.63%.并且.GO暴露使AS中氧化应激水平分别提升198.51%和307.13%.而微生物通过分泌更多的胞外聚合物(EPS)以应对GO胁迫.16S rRNA gene测序结果表明.GO显著影响了具有脱氮功能的菌属丰度.常见的负责硝化过程的菌属(Nitrosomonas和Nitrospira)和反硝化过程的菌属(Candidatus_Accumulibacter、和Thauera等)丰度随着GO浓度升高而降低.功能基因预测显示.GO降低了和脱氮有关的基因丰度.与NH4+-N氧化的相关的基因(amoA.amoB.amoC)和NO2--N还原的相关的基因(nirK.nirS)丰度均随着GO的累积而显著下降.本研究从功能基因的角度深入解析了GO恶化AS脱氮性能的内在机理.
2024 Vol. 44 (7): 3759-3766 [摘要] ( 22 ) [HTML 1KB] [ PDF 1761KB] ( 38 )
3767 张悦, 袁玉龙, 晏彩霞, 姜一晗, 苏美淇, 丁明军, 王鹏, 聂明华
水葫芦生物炭联合高碘酸盐高效去除水中磺胺嘧啶
以入侵植物水葫芦为原料,制备了水葫芦生物炭(EBC),发现EBC能够高效活化高碘酸盐(PI),促进磺胺嘧啶(SD)的降解,且效能优于喜旱莲子草BC和加拿大一枝黄花BC.相较于其他热解温度,500℃条件下制备的EBC(EBC500)可更好地活化PI,在较低剂量的PI(0.15mmol/L)条件下,20min内可将SD完全去除.随着EBC500和PI投加量的提升,SD的去除速率不断提高.猝灭实验和电子顺磁共振分析表明,碘自由基(×IO3, ×IO4)、超氧自由基(O2•−)、单线态氧(1O2)是EBC500/PI体系降解SD的主要活性物种.同时,在EBC500和PI投加量分别为0.15g/L和0.15mmol/L的条件下,SD能够在较宽泛的初始pH值范围内(5~9)被完全去除.Cl−、SO42−和NO3−对SD的降解没有显著影响,但HCO3−和腐殖酸会抑制SD的去除.EBC500/PI体系可较好地应用于实际水体中SD的去除,对于其他典型磺胺类抗生素的降解也有良好的应用潜能,且EBC500具有良好的重复使用性.此外,根据6种中间产物,提出了SD的降解途径.通过生态毒性分析和植物种子萌发实验证明,EBC500/PI体系可显著降低SD溶液的生物毒性,说明该体系具有广阔的应用前景.
2024 Vol. 44 (7): 3767-3779 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [ PDF 1525KB] ( 63 )
3780 赵晓静, 罗远玲, 吴红辉, 丁雨葶, 向珂逸, 黄骏国, 高嘉妮, 贾美莹, 胡新将, 朱健, 王平, 徐海音
铊短期暴露对SBR活性污泥性能的影响
以序批式活性污泥(SBR)工艺为例,从脱氮除磷性能、微生物及酶活性等方面研究了Tl暴露浓度对活性污泥性能的短期扰动及其恢复行为.结果表明:活性污泥的脱氮除磷性能和COD去除均易受Tl的影响.当Tl为500μg/L时,脱氮除磷被抑制,但Tl暴露消除后,性能可恢复.而当Tl为1000μg/L时,尽管除磷效率可恢复至65%,但脱氮过程完全被抑制且不可逆.低浓度Tl提高了COD去除率且高浓度Tl对COD去除的影响是可逆的. 此外,200μg/L的Tl提高了微生物活性,但1000μg/L的Tl会导致过氧化氢酶和超氧化物歧化酶相对产量分别降低至71.9%和30.8%,极大抑制了微生物活性;比耗氧速率对Tl的存在与消失均很敏感,可作为污水处理厂Tl暴露的指示指标.傅里叶红外光谱和X射线光电子能谱表征结果表明,Tl与游离态胞外聚合物的羟基结合或由Tl+氧化成Tl3+,可能是活性污泥降低Tl对其细胞毒性的作用机制.因此Tl短期暴露时,需增强活性污泥的脱氮除磷性能并强化其除Tl能力,以确保污水处理厂稳定运行.本研究揭示了Tl短期暴露对活性污泥系统的潜在影响并提出了应对措施.
2024 Vol. 44 (7): 3780-3785 [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [ PDF 845KB] ( 37 )
3786 杨兵, 罗竣潇, 唐炳然, 邓联军, 葛淼, 刘强, 张晓岭, 何强, 李宏
载氧沸石对沉积物-水剖面氮去除的机制
以3种粉煤灰为原材料,制备了粉煤灰基载氧沸石,通过构建原位沉积物柱试验体系,探究了覆盖厚度为0.5,1.0和2.0cm的粉煤灰基载氧沸石对沉积物-水剖面氮的去除效果与机制.结果表明,粉煤灰基载氧沸石能通过吸附和释氧作用降低沉积物-水体系中的氮含量,并控制沉积物中氮的释放,改善效果与材料覆盖厚度正相关.覆盖25d后,0.5,1.0,2.0cm覆盖厚度处理组中沉积物-水界面处的溶解氧浓度分别为1.79,3.69,6.26mg/L,上覆水中总氮的去除率分别为22.77%､30.37%和39.10%,沉积物中氨氮释放通量相较于对照组分别削减了31.4%､47.00%和50.47%.此外,粉煤灰基载氧沸石提高了沉积物表层中参与硝化和反硝化作用的微生物丰度,并增加了硝化功能基因(amoA),反硝化功能基因(narG､napA､nirS和nirK)和好氧反硝化基因(napA)的丰度,表明在表面沉积物中发生了耦合的有氧-缺氧反硝化过程.研究结果有望为粉煤灰的资源化利用和水体内源污染治理提供新的视角.
2024 Vol. 44 (7): 3786-3799 [摘要] ( 24 ) [HTML 1KB] [ PDF 1944KB] ( 50 )
3800 叶丽慧, 刘欣灵, 林思慧, 石海洋, 赵一淳, 陈东之, 阳广凤
原水生物膜预处理工艺对有机碳源的响应特征——以脱氮性能与菌群结构为例
原水生物膜预处理系统运行性能受限于原水水质特征,试验以模拟污染原水为处理对象,以彗星式纤维填料和活性炭填料为生物膜载体构建了实验室规模的原水生物膜预处理系统,采用批次试验探究系统运行性能与菌群结构对不同有机碳源乙酸钠和腐殖酸的响应特征.试验结果表明,原水生物膜预处理系统能长时间稳定运行,系统平均氨氮去除率(ARE)为90.1%.乙酸钠对两种填料生物膜的氨氮去除性能几乎无影响.以腐植酸为有机碳源具有更强的硝化能力,取得最高ARE值90.5%±5.6%.乙酸钠能够促进彗星式纤维填料生物膜胞外聚合物(EPS)的形成,腐殖酸会降低EPS中PN含量.以活性炭为载体明显增加了EPS的PN/PS值,且具有较高的菌群多样性,更有利于生物膜的形成.生物膜样品中,占据前三位的门是Proteobacteria､Planctomycetes和Acidobacteria.彗星式纤维填料生物膜,乙酸钠和腐植酸分别强化了优势门Proteobacteria(53.9%)细菌和优势属Nitrospira(10.7%)的累积.以彗星式纤维填料与活性炭为载体生物膜样品优势属分别为Nitrospira和Aridibacter.腐殖酸更有利于Nitrospira和Bdellovibrio的富集,乙酸钠更有利于Aridibacter的富集.
2024 Vol. 44 (7): 3800-3809 [摘要] ( 14 ) [HTML 1KB] [ PDF 1614KB] ( 44 )
3810 韩萱, 黄磊, 刘廷玺, 侯泽明, 李艳娜, 许江
西北煤电集聚区不同水体水化学特征及氟成因
为探明西北煤电集聚区不同水体水化学特征以及氟离子分布成因,以鄂尔多斯市补连塔矿区为研究对象,采用Piper三线图、主成分分析、相关性分析等方法,对采集的55个水样进行测试,结合非致癌健康评价模型对地下水中氟离子进行健康风险评估.结果表明:所有水样均呈现出弱碱性;Na+、SO42-是地表水以及深层地下水的优势离子,浅层地下水的优势离子为Ca2+和HCO3-;地表水的水化学类型主要以SO4·Cl-Na和HCO3·SO4-Na型为主,浅层地下水的化学类型较多,主要以SO4·Cl-Na·Ca、HCO3-Na·Mg、HCO3-Mg和SO4·Cl-Ca型为主,深层地下水则以HCO3·SO4-Ca和SO4-Na型为主;其水化学特征主要受硅酸盐风化溶解作用影响,同时采煤活动促进了不同水体之间水化学转化;地表水、浅层地下水与深层地下水中F-变化范围分别在0.16~4.82, 0~0.69, 0.08~6.26mg/L,地下水中F-有19.35%的风险指数超过HQ=1,推测该地区地下水的高氟现象对人类健康产生一定的影响.
2024 Vol. 44 (7): 3810-3822 [摘要] ( 16 ) [HTML 1KB] [ PDF 2522KB] ( 36 )
3823 杨晓宇, 孙晖, 王岩, 张峰, 王朝旭, 柴嘉琳, 郑佳效
典型引调水受水流域氮时空分布特征及硝酸盐来源解析——以汾河水库上游流域为例
对万家寨引黄水受水区汾河水库上游流域氮时空分布特征进行了考察,识别了其硝酸盐来源,并针对引黄水对本流域的影响进行了分析.结果表明:流域各县四季TN浓度均值为3.67mg/L,TN中NO3--N平均占比>70%;空间上,宁武县TN浓度均值最高,沿程逐渐降低;时间上,秋、冬季TN浓度较高,夏季较低,调水期引黄水所携带的氮是流域内氮的最主要来源.定性分析发现各污染源的混合过程是影响氮迁移的主要因素.经MixSIAR模型定量计算,各类来源对NO3--N的平均贡献率由大到小依次是散排及点源污水(39.3%)>牲畜粪便(18.7%)>化学肥料(18.2%)>土壤有机氮(17.7%)>大气氮沉降(6.1%).引黄水中,秋季散排及点源污水、春季化学肥料的硝酸盐贡献率明显高于本地支流,引黄水对汇入口下游干流断面硝酸盐来源影响较大.
2024 Vol. 44 (7): 3823-3831 [摘要] ( 17 ) [HTML 1KB] [ PDF 1815KB] ( 39 )
3832 康文辉, 周殷竹, 雷米, 韩双宝, 周金龙
新疆玛纳斯河流域地下水砷氟碘分布及共富集成因
为了更好地掌握新疆玛纳斯河流域地下水中As、F、I的分布及富集成因,通过相关性分析和地球化学模拟,分析了高As、高F、高I地下水的水化学特征及空间分布状况;结合地质条件和地下水赋存环境进一步阐明地下水As、F和I的来源、迁移与富集的水文地球化学过程.结果表明:地下水砷、氟、碘含量变化范围分别为1.13~41.35 μg/L、0.06~8.02mg/L、<0.025~0.249mg/L,地下水As、F、I超标分别为62.9%、45.7%、45.7%,有31.4%的地下水砷氟碘均超标.砷氟碘共富集的地下水主要分布在玛纳斯河流域东部靠近沙漠边缘的平原区,水化学类型主要为HCO3·SO4·Cl-Na型.自山前单一结构潜水区至平原承压水区,地下水As含量沿流向先增大后在沙漠边缘区减小,水平方向上,地下水的淋滤作用导致南部富As岩层中的As向平原承压水区富集,且碱性条件下SO42-的还原有助于As的解吸附;地下水F含量沿地下水流向逐渐增大,在古尔班通古特沙漠边缘达到2.5mg/L.高HCO3-、高Na+、高pH值的地下水还原环境是F从含水层基质向地下水释放的重要原因;地下水I含量沿地下水流向整体呈上升趋势,在承压水区潜水中主要受蒸发浓缩作用的影响,在承压水中主要受岩石风化作用的影响.砷氟碘共富集地下水主要分布于100~310m的承压水中.在封闭的承压含水层,碱性还原环境下矿物溶解与沉淀和水岩相互作用是地下水砷氟碘共富集的主要机制.
2024 Vol. 44 (7): 3832-3842 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [ PDF 5333KB] ( 39 )
3843 魏晓倩, 姜建芳, 冯肖嘉文, 许明明, 李蒴, 刘冰, 白凯文, 侯丽丽, 赵文吉
城市建筑垃圾填埋区地下水水质对比和溯源
从我国两个典型中小型城市各选取一处建筑垃圾填埋场,采用熵权指数法(EWQI)对两场地周边地区地下水水质进行综合评价分析,基于聚类分析等手段进行初步污染源识别,并在此基础上采用正定矩阵分解(PMF)模型进行源解析计算,定量解析和对比两处建筑垃圾填埋场地对周边区域地下水水质变化的贡献.结果表明,建筑垃圾的填埋处理可能会引起周边地下水水质恶化,其影响程度与场地性质、填埋历史、介质防污性能等因素有关.两处研究场地中,场地1周边地下水水质恶化情况更严重,有7种检测组分的浓度超过了地下水质量标准(GB/T 1448-2017)中的III类标准限值,而场地2有1种组分超标.对地下水化学组分进行源解析的结果表明,两处场地均识别出岩土矿物溶解、溶质运移、农业、建筑垃圾和工业活动这5种自然和人为来源,场地1周边区域各来源贡献占比分别为18.2%、18.0%、25.9%、19.5%、9.8%,场地2占比分别为19.8%、23.5%、18.9%、12.6%和15.1%.人类活动和建筑垃圾填埋污染对场地1周边地下水的影响大于对场地2的影响.
2024 Vol. 44 (7): 3843-3857 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [ PDF 3242KB] ( 54 )
3858 孙日红, 董军, 张伟红, 莫言阳, 于童
复合醇原位微乳液增溶含水层四氯乙烯性能研究
利用绿色非离子表面活性剂月桂基葡糖苷(APG1214)制备了适用于修复地下水四氯乙烯(PCE)污染的复合醇原位微乳液,探究了环境因素对微乳液成相能力和增溶性能的影响,并模拟含水层考察其原位淋洗PCE性能.结果表明,1.0wt.% APG1214-5.6wt.% 异丁醇/正丙醇(1:1) -0.8wt.% NaCl微乳液具有适宜的醇宽,对PCE增溶浓度约为550g/L,在减轻含水层介质吸附、控制污染物垂向迁移、避免二次污染等方面表现出良好性能.环境因素对微乳液成相稳定性影响不显著,在强酸性和低温环境下增溶性能减弱.原位淋洗过程通过增流和增溶作用去除介质中的PCE,淋洗后PCE的去除率达到99.4%.总之,该微乳液具有增溶能力强、醇宽大、表面活性剂用量低的优点,且环境适用范围广,原位淋洗PCE去除率高,适用于修复地下水PCE污染.
2024 Vol. 44 (7): 3858-3866 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [ PDF 1156KB] ( 35 )
3867 翟心瑜, 魏春海, 郭绮琪, 荣宏伟, 罗敏, 包进锋, 邱勇, 黄霞
膜曝气生物膜厚度控制研究进展
生物膜厚度控制是膜曝气生物膜反应器(MABR)工艺运行管理的关键,存在获得最佳碳氮磷同步去除效能的最优生物膜厚度.本文回顾了近20年来有关MABR生物膜厚度控制技术(包括定期冲刷、连续水力剪切、真核生物捕食、群体感应淬灭)的研究发展历程,探讨展望未来的研发方向,以期为MABR工艺向水质提升与节能降碳高质量发展提供参考.
2024 Vol. 44 (7): 3867-3878 [摘要] ( 21 ) [HTML 1KB] [ PDF 1280KB] ( 54 )
固体废物
3879 李貌, 周嘉良, 丁国春, 赵枭, 刘宏斌, 段娜
畜禽粪便好氧堆肥雌激素降解调控研究进展
收集并分析了近年来与畜禽粪便及其堆肥相关的成果,总结了雌激素的理化特性及其在畜禽粪便中的赋存情况,阐述了堆肥工艺参数、不同添加剂以及共存污染物对畜禽粪便堆肥过程中雌激素降解的影响及作用机制.在畜禽粪便中威胁较大的雌激素主要为雌三醇、雌二醇和雌酮.堆肥工艺中保持不低于8d的高温持续时间更有利于雌激素的降解.添加剂中接种微生物菌剂对雌激素的降解效果最佳.重金属、微塑料和抗生素等共存污染物对雌激素的降解更多表现为抑制作用.然而畜禽粪便堆肥中雌激素的降解研究还需不断深入.鉴于此,在已有研究基础上对未来研究和重点关注的方向进行展望.
2024 Vol. 44 (7): 3879-3891 [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [ PDF 2185KB] ( 49 )
土壤污染与控制
3892 陈植欣, 胡黎明
多孔介质中过热蒸汽迁移过程的模型试验
过热蒸汽在多孔介质中的热湿迁移是采用蒸汽注入加热技术修复有机污染土壤的关键过程.研发过热蒸汽加热二维模型试验系统,开展系统试验研究过热蒸汽在不同粒径多孔介质中热湿迁移规律.结果表明:采用定流量过热蒸汽注入可以在较短的时间内实现模型整体升温,相同位置处蒸汽压力的增长速率低于升温速率.玻璃珠模型中蒸汽压力场与温度场的演化过程基本一致,表明玻璃珠模型中的热量传递主要来自于蒸汽迁移所带来的潜热释放.采用热红外成像仪可以合理地反映过热蒸汽迁移过程中温度场的整体演变.随着颗粒粒径的减小,蒸汽冷凝锋与过热蒸汽锋的推进均受到抑制.
2024 Vol. 44 (7): 3892-3899 [摘要] ( 17 ) [HTML 1KB] [ PDF 2990KB] ( 50 )
3900 于珍珍, 杨一帆, 高航, 王明新
锰负载炭化土壤对重金属的吸附性能及机理
采用高锰酸钾预处理和限氧热解相结合的方法处理石油污染土壤(PCS),并将其转化为负载锰氧化物的炭化土壤(Mn-CS).与单独热解处理获得的炭化土壤相比,Mn-CS粗糙多孔,具有更高的比表面积、微孔体积和更低的可溶有机物浸出风险.Langmuir等温线模型和拟二阶动力学模型可以很好地拟合Mn-CS对重金属的吸附特性.Mn-CS对Pb2+、Cu2+、Zn2+和Cd2+的最大理论吸附量分别为420.54,81.19,79.73,26.40mg/g.Mn-CS吸附的重金属主要与Fe/Mn氧化物结合,其次与碳酸盐和有机物结合.吸附过程以单层化学吸附为主,主要机理包括表面络合、共沉淀和矿物束缚/沉淀.高锰酸钾预处理增加了土壤表面的碳酸盐、锰氧化物和无定形碳含量,从而协同提升了Mn-CS对重金属的吸附性能.本研究提供了实现PCS增值转化的新方法,助推PCS治理从达标修复走向资源化利用.
2024 Vol. 44 (7): 3900-3909 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [ PDF 1104KB] ( 35 )
3910 杨昱莹, 刘亮, 陈明, 赖涓涓, 王彦瑜, 郝燕芳
长三角地区南京市表土重金属污染特征及源解析
以南京市主城区浅表层土壤为例,分析长三角地区典型工业城市土壤重金属Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn的污染特征,并用克里金法与多元统计分析法,解析土壤重金属来源.结果表明:南京市主城区土壤中Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn均存在富集现象,含量均值分别为0.24、76.9、36.45、707.22、35.48、32.65和99.75mg/kg.从空间分布特征来看,南京市土壤重金属元素Zn、Cu、Cd和Pb在工业区含量较高,Zn、Cu及Pb在老城区存在高值;Ni、Cr在工业区含量普遍较高,在老城区含量整体较低;Mn分布趋势较平缓,且与其他6种重金属元素分布特征明显不同.结合主成分分析与聚类分析结果可知,南京市土壤中Zn、Cu、Cd、Pb主要受工业和交通活动的影响,Ni和Cr主要受工业活动影响,Mn主要为自然来源.工业与交通活动是造成长三角地区工业城市土壤重金属污染的重要原因,同时也是长三角地区土壤重金属污染治理的重要方向.
2024 Vol. 44 (7): 3910-3918 [摘要] ( 15 ) [HTML 1KB] [ PDF 5514KB] ( 42 )
环境生态
3919 黄铁汉, 刘珂, 李莉, 肖晓彤
大沽河流域有机质来源、保存及影响因素分析
于2022年的干季(5月)和湿季(9月)在山东半岛大沽河流域采集表层水体､悬浮颗粒物和沉积物,进行环境参数､总有机碳氮､稳定碳同位素(δ13C)、生物标志物以及矿物学参数测定.结果显示,大沽河表层湿季与干季悬浮颗粒物有机质来源有较大差异,湿季悬浮颗粒物有负的δ13C(–29.1‰)和低的颗粒有机碳氮比(POC/PN,6.3),其有机质主要来自河流浮游植物;干季表层悬浮颗粒物有更正的δ13C(–26.8‰)和更高的POC/PN(8.8),其有机质除了来自河流浮游植物,还有河流对土壤的侵蚀带来的C3植物和C4植物;沉积物有机质则来源较为复杂,除河流浮游植物,C3植物､C4植物外,还包括海洋浮游植物､污水源的混合.基于δ13C二端元模型显示沉积物陆源有机质相对贡献自上游到下游从58%下降至0%.主成分分析表明,高含量溶解无机氮(DIN)的存在导致河流浮游植物大量繁殖,对应了高含量的POC､叶绿素-a和短链烷烃.河口段较细的沉积物粒径和较大的比表面积导致其吸附了较多有机质,有机碳含量显著高于河流段.从河流上游至下游沉积物有机碳载荷量(TOC/SSA)从1.4mg/m2下降至0.2mg/m2,表明有机质在运输途中经历了不断的再悬浮过程,较长的氧暴露时间导致约85%陆源有机质在运输中被微生物分解为CO2.研究结果为认识中小河流有机质的来源和保存特征提供了数据支撑和参考依据.
2024 Vol. 44 (7): 3919-3930 [摘要] ( 17 ) [HTML 1KB] [ PDF 1619KB] ( 46 )
3931 陈澍祺, 何玲, 闫丰
京津冀植被覆盖度时空演变及其对自然人为变化的响应
基于2001~2020年归一化差异植被指数(NDVI)数据,采用像元二分模型最大值合成FVC,通过Sen趋势分析、Mann-Kendall显著性检验、Hurst指数分析预测研究区植被覆盖时空变化,结合气象因子数据应用相关性分析与残差分析在开展植被变化响应分析的基础上新增量化影响因子相对贡献率.结果表明:近20年京津冀地区植被建设良好,全域平均覆盖度为64.5%,植被变化速率介于(-0.0597421~0.039797)/a,植被覆盖波动较大,呈现明显的地理差异变化;京津冀地区FVC时空变化受多因素共同影响,FVC与气温以负相关为主,分布区域贴合行政分区,与城市热岛效应相关;FVC与降水以正相关为主,分布范围贴合生态分区,主要受地理因子调控;人类活动平均残差为-0.00105,负向影响为主;自然与人为因素相对贡献率分别为 31.33%和68.67%,人类活动是植被变化的主要驱动因素;未来FVC以改善趋势为主,但城市交界处FVC有下降趋势.研究成果可指导京津冀交界处FVC监测,开展正向人为干预,稳定京津冀环境质量,助推全域生态环境高质量发展.
2024 Vol. 44 (7): 3931-3944 [摘要] ( 17 ) [HTML 1KB] [ PDF 6581KB] ( 42 )
3945 黄晨晨, 曾艳红, 管克兰, 刘银娥, 鲁祺鸿, 汪善全, 罗孝俊, 麦碧娴
黑臭水体沉积物中新型溴代阻燃剂的污染特征
测定了中国74个城市的173条黑臭水体沉积物中6种新型溴代阻燃剂(NBFRs)的污染现状.结果表明,十溴二苯乙烷(DBDPE)是沉积物中主要的NBFRs,其浓度范围为未检出~603.76ng/g干重,平均浓度占比高达(99.49±0.82)%;六溴苯(HBB)和五溴甲苯(PBT)占比较低.NBFRs的组成符合其在中国的生产和使用情况.尽管DBDPE、HBB和PBT均在不同城市间具有显著的浓度差异,但是总体呈现东部高(华南、华东和东北地区)、西部低(西北和西南地区)的分布格局,各地区的产业结构和城市化率是控制其空间分布的重要因素.DBDPE作为多溴联苯醚十溴工业品(BDE209)的替代品,其在沉积物中的浓度仍普遍低于BDE209,且DBDPE/BDE209比值与各城市的生产总值和工业产值呈显著的负相关关系.生态风险评价表明黑臭水体沉积物中DBDPE、HBB和PBT均不足以对水生生物造成暴露风险.
2024 Vol. 44 (7): 3945-3954 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [ PDF 1919KB] ( 33 )
3955 李宝玲, 杨丽虎, 宋献方, 秦明周
沙颍河典型河段河岸带土壤理化性质对地下水氮污染的影响
以沙颍河典型河段为研究对象,通过采集果园和农田河岸带的河水、土壤以及地下水样品,并进行理化指标分析,旨在深入探讨土壤理化性质对河岸带地下水氮浓度的影响机制.结果表明:农田河岸带土壤总氮(TN)含量明显高于果园河岸带,达到其TN的1.15倍,并均在距河岸约200m处达到最高值.河岸带地下水与土壤氮含量有一定的响应关系,呈现出相似的空间分布特征.农田河岸带地下水NO3--N浓度(0.56~25.17mg/L)显著高于果园河岸带(0~0.97mg/L);远岸(>200m)地下水NO3--N浓度均高于近岸(< 100m).土壤氮素是河岸带地下水氮污染的主要来源之一.土壤中的黏土颗粒含量和施氮量较高,使得土壤颗粒更易于吸附NO3--N,增加了河岸带地下水氮污染的风险.本研究揭示了河岸带土壤理化性质对地下水氮含量的影响机制,为河岸带地下水氮污染防控提供了参考依据.这些发现有助于制定可行的土地管理策略,以减缓或防止地下水氮污染的进一步扩散.
2024 Vol. 44 (7): 3955-3965 [摘要] ( 21 ) [HTML 1KB] [ PDF 2553KB] ( 29 )
3966 梁辉, 唐衍力, 于梦杰, 杨培奇, 杨明达
乳山近岸海水养殖区表层水微塑料赋存特征及生态风险评价
以乳山近岸海水养殖区表层海水为研究对象,通过体视显微镜和激光红外成像系统测定了微塑料丰度及特征组成,使用物种敏感性分布模型估算出了我国海水中微塑料的预测无效应浓度,并采用生态风险评价模型对该区域微塑料污染状况进行了风险评价.结果表明,乳山近岸海水养殖区表层水体微塑料丰度范围为0.42~1.72n/L,平均丰度为(1.08±0.41)n/L.蓝色或透明、小粒径(<500μm)和纤维状是该区域微塑料主要的形态特征,氯化聚异戊二烯(CPI)、聚氨酯(PU)、聚酰胺(PA)和聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)是主要的聚合物类型.基于非球形微塑料(纤维和碎片)对海洋生物的毒性数据,通过物种敏感性分布估算出我国海洋环境中微塑料预测无效应浓度为4.47n/L.风险评价结果表明,该区域微塑料整体污染水平较低,但应当对具有高化学毒性的塑料制品采取管控措施.
2024 Vol. 44 (7): 3966-3975 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [ PDF 1599KB] ( 43 )
3976 杨晓玲, 王梦晓, 李晓娟, 袁雅文, 邵美晨, 穆云松, 白英臣, 吴丰昌
机器学习-多元线性回归预测铜的水生态基准
以铜和我国代表性水生生物作为研究对象,在原有生物配位体模型(BLM)理论框架基础上,通过梯度提升决策树算法筛选和评估环境要素(硬度、pH值和溶解有机碳)的特征重要性,建立多变量耦合的多物种水生毒性预测模型;在此基础上对毒性预测值进行物种敏感度分布(SSD)分析,构建适合我国水环境特征的铜淡水生态基准预测模型.研究发现,基于3门5科水生毒性数据建立的三参数耦合预测模型的预测准确率(RFx,2.0)比BLM模型提升了42%;以Sigmoidal-logistic1模型拟合SSD曲线的效果最佳(0.922<R2<0.991,0.0267<RMSE<0.0767,P>0.05),进而计算出我国流域水环境中铜的短期水生态基准推荐阈值为0.07350~15.38µg/L;基于机器学习的特征重要性分析定量识别了DOC在金属水生态基准制定中的关键作用,也为众多环境影响因素的集约化处理提供直接证据.与以BLM模型为代表的国外技术相比,研究工作在开发适用于中国水环境特征和管理需求的金属“原位”水质基准制定技术方面做了有益尝试,不仅节约了环境监测和管理成本,也体现了水环境管理的区域化和精准化.
2024 Vol. 44 (7): 3976-3985 [摘要] ( 11 ) [HTML 1KB] [ PDF 1010KB] ( 78 )
3986 王怡冰, 李成亮, 张鹏, 侯蕾, 刘仲秋, 刘经强, 邱庆泰, 赵辰瑞
济南南部山区土地利用/覆被变化对碳储量的影响研究
以黄河下游生态脆弱区-济南南部山区为研究对象,基于区域1980~2020年6期土地利用/覆被数据,结合InVEST模型(Integrated Valuation of Ecosystem Services and Trade-offs model),分析区域土地利用/覆被和碳储量的时空分布特征和动态变化规律,研究土地利用/覆被变化对陆地生态系统碳储量的影响.结果表明,土地利用/覆被变化对碳储量的影响较为显著,1980~2005年土地利用变化较小,人类活动影响较小,由于林草地碳储量的累积,碳储量增长速度明显高于其他时期;2005~2010年城市扩张速度最快,城乡建设用地大量侵占耕地、林地和草地,使区域固碳能力明显下降;2010~2020年,由于城市化扩张限制以及植树造林等生态保护措施的实施,区域碳储量逐渐呈增长趋势;1980~2020年济南南部山区的总碳储量呈“增长-下降-增长”的趋势;并且林地是济南南部山区碳储量的主要供给者,区域碳储量值随着远离城乡居民生活中心的距离增大而增大,说明人类活动对区域碳储量有重要的影响.另外,土地利用类型的转移引起地类碳密度的变化,是区域碳储量变化的主要影响因素,土地利用类型的碳储量变化与各地类的面积变化有一定的关系.该成果可为生态脆弱区塑造良好的陆地碳汇格局提供理论依据.
2024 Vol. 44 (7): 3986-3998 [摘要] ( 14 ) [HTML 1KB] [ PDF 4635KB] ( 40 )
3999 周夏飞, 周胜森, 徐翔宇, 解明礼, 徐泽升, 曹国志, 王鲲鹏
长江上游地质灾害次生突发水污染风险分区研究
以2021年为基准年,基于地质灾害隐患点调查数据、环境统计数据、DEM数据及水质监测断面数据等,以1km×1km网格为基本单元,按照“地质灾害-风险源-传输途径-敏感受体”评估框架,采用风险场评估法对长江上游开展地质灾害次生突发水污染风险分区评估.结果表明:①高风险区面积为22534.1km2,占比2.3%;中风险区面积为105239.1km2,占比10.7%;低风险区面积为857694.4km2,占比87.0%;②从空间分布来看,高风险区主要分布在重庆市、陇南市东南部、绵阳市中部、南充市北部、阿坝州东南部、雅安市南部、凉山州中部、德阳市西部等;③从重点河流沿岸空间分布来看,高风险区主要分布在长江干流重庆段,金沙江攀枝花段,嘉陵江陇南段、南充段,岷江成都段、阿坝州段,雅砻江凉山州段等.
2024 Vol. 44 (7): 3999-4008 [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [ PDF 2625KB] ( 46 )
4009 张晓珍, 何蕊, 刘哲炜, 吴嘉丽, 刁静茹, 黄魁, 蒋煜峰
诺氟沙星在黄河上游沉积物中的吸附/解吸行为及影响因素探究
选取诺氟沙星(NOR)为目标污染物,以黄河上游沉积物为主要研究对象,采用批平衡方法,研究NOR在沉积物上的吸附/解吸行为,在不同环境条件下(初始浓度、离子强度及类型、pH值、粒径等)对吸附的影响来探究其吸附/解吸规律,结合相关动力学、热力学模型来探究其吸附机制.结果表明:动力学符合准二级动力学模型(R2>0.996),表明吸附和解吸过程均为多种作用控制的复合机制,且解吸有明显的滞后现象.热力学结果显示,Freundlich模型拟合结果最好(R2>0.981),Linear模型次之(R2>0.937),表明非均相表面的多分子层吸附和疏水分配作用均影响NOR在沉积物上吸附行为的关键机制,且温度升高加速NOR在水相的迁移风险.随NOR初始浓度增大,吸附量随之增加,且平衡时间相应延长;pH表现为酸性促进NOR吸附,碱性情况下迁移风险增加;共存可溶性离子对NOR吸附影响结果表明,同种离子共存时,浓度越大,NOR在沉积物上的吸附抑制作用越强;不同共存离子对吸附的影响主要与共存离子特性有关,如离子半径、阳离子交换能力及水解性等,价态的升高,抑制作用越强;粒径越小,吸附量越大.研究结果将为控制黄河上游水体中抗生素类污染物的环境行为及控制提供科学依据.
2024 Vol. 44 (7): 4009-4020 [摘要] ( 18 ) [HTML 1KB] [ PDF 1048KB] ( 51 )
4021 周满意, 王承武
基于PLUS模型的乌鲁木齐市“三生”空间多情景模拟
基于乌鲁木齐市2000年、2010年、2020年3期的土地利用数据,利用PLUS模型,选取了包括社会经济和自然环境在内的15项驱动因子,模拟了乌鲁木齐市2030年在生产发展、生活水平、生态保护、综合优化4种情景下的“三生”空间变化情况.结果表明:在2000~2020年间草地处持续缩减的状态,缩减了614.06km2;耕地表现为先小幅度增加后大幅度减少,共计减少了226.39km2;其他用地类型的面积则呈现持续增加的趋势;草地和未利用地之间的转化程度最剧烈.从多情景模拟结果来看:在四种情景演变预测中生活空间面积均呈扩张趋势,扩张程度最大可达85.86km2;在生产发展和生活水平情景下生产空间面积分别扩张了3.13km2、38.17km2,生态空间面积则分别缩减了30.11km2、124.03km2;在生态保护和综合优化情景下,生产空间面积有所缩减,最大缩减程度为149.8km2;综合优化情景下的用地类型空间变化趋势与生态保护情景的模拟的结果较为相似,不同之处在于其变化趋势较为缓和.总体来看,综合优化情景下模拟的结果更符合城市发展和生态保护的要求.乌鲁木齐市必须抓住机遇,及时解决城市发展与生态保护间的矛盾,走可持续发展之路.
2024 Vol. 44 (7): 4021-4030 [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [ PDF 1838KB] ( 47 )
4031 高林, 赵中秋, 宋东阳, 裴小龙
景观生态风险演变及其对驱动因素的响应——以北京生态涵养区为例
基于1990~2020年土地利用/覆被数据,建立了景观生态风险评价模型,对30a间北京生态涵养区景观生态风险时空演变特征进行探究,并使用地理探测器模型,分析了自然与人为因素对景观生态风险的驱动作用.结果表明,研究区土地利用类型以林地与耕地为主,1990~2020年间,土地利用变化主要呈现林地、建设用地、水域增加,耕地、草地、未利用地减少的趋势.近30a间,景观生态风险持续下降,中、较高、高生态风险区分别下降8.45%、13.66%、8.13%,低、较低生态风险区分别增加2124.34, 1247.96km²,在空间尺度上呈现正相关性.单因子探测中,人为干扰度、NDVI、高程是驱动景观生态风险变化的主要因素,双因子交互探测结果全部呈现双因子增强和非线性增强,人为干扰度与其他因子相互作用是景观生态风险演变的主要原因.本研究揭示了30a间北京生态涵养区土地利用格局与景观生态风险变化,探究了景观生态风险演变的驱动因素,为北京生态涵养区保持生态稳定、促进绿色发展提供科学依据.
2024 Vol. 44 (7): 4031-4041 [摘要] ( 20 ) [HTML 1KB] [ PDF 2771KB] ( 47 )
4042 元如雨, 张奇, 李橙, 吴亦红, 田在锋
大清河流域下游沉积物重金属污染优控源解析
为探讨重金属不同污染源对生态和人体健康风险影响,本文以大清河流域下游为研究对象,采集并测定36个沉积物样品重金属Cu、Pb、Ni和Cr的含量,采用传统分析法量化重金属污染程度,利用正定矩阵因子分析法(PMF)对沉积物重金属污染来源进行分析.同时,在PMF源解析的基础上,结合重金属毒性和环境背景值等因素,运用PMF与潜在生态风险指数模型(ERI)、人体健康风险评估模型(HHRA)相结合的方法定量解析污染源对生态环境风险和人体健康风险的贡献率.单因子污染指数结果表明,以河北省土壤重金属本底值为标准值,研究区4种重金属Pb、Ni、Cu和Cr均为轻微污染.PMF解析表明,重金属污染源有工业源(43.26%)>农业-交通源(34.97%)>交通-自然源(21.77%).污染源生态风险评估模型显示,交通-自然源(39.21%)>农业-交通源(34.07%)>工业源(26.72%),交通-自然源为潜在生态风险优控源;污染源健康风险评估模型显示,工业源(43.98%)>农业-交通源(26.90%)>交通-自然源(29.12%),工业源为人体健康风险优控源,且Cr为人体健康风险优控污染物.
2024 Vol. 44 (7): 4042-4052 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [ PDF 2172KB] ( 32 )
环境微生物
4053 彭绪亚, 杨艳, 丁立虎, 安俞炜, 宋立岩, 李蕾, 杨舒
生活垃圾填埋场中微生物汞甲基化的研究进展
垃圾填埋场内甲基汞污染控制是目前环境领域所关注的热点问题.为了跟踪填埋场汞污染及汞甲基化研究的最新动态,本文对现有研究进行梳理.分析了汞及甲基汞在生活垃圾填埋场中的空间分布,对填埋场中的汞进行了物料平衡核算;总结了填埋场微生物汞甲基化的主要微生物种类及机制;同时针对填埋场的生化特性,分析了影响微生物汞甲基化的影响因素;并在此基础上展望了未来填埋场内汞甲基化研究方向,为填埋场汞污染风险管控提供新思路.现有研究集中在填埋场表层圾和渗滤液中总汞和甲基汞的浓度水平表征、分布特征及与环境因子的相关性等,而填埋场中的汞甲基化微生物多样性及其主导的汞甲基化机制鲜有研究,为了实现对填埋场中汞甲基化污染风险的进一步管控,需要从机制研究和工程实践两方面入手,在明晰填埋场中微生物汞甲基化机制的基础上,对其进行防控和抑制.
2024 Vol. 44 (7): 4053-4062 [摘要] ( 19 ) [HTML 1KB] [ PDF 574KB] ( 56 )
4063 王乙舒, 李圆, 侯连刚, 陈慧萱, 侯惠敏, 王秀杰
低温对异养硝化菌Acinetobacter sp.生长代谢及群体感应影响研究
为进一步探究低温条件下HN-AD菌氮素转化机理及其群体感应系统对低温响应机制,采用GC-MS测定HN-AD过程中释放的信号分子,结果表明菌株JQ1004至少分泌包括C6-, C8-,和C10-HSL在内3种高丝氨酸内酯(AHLs),其浓度变化均随细菌浓度增加不断累积,呈现显著密度依赖性.当温度由30℃降低至10℃时, C6-和C8-HSL呈不断下降趋势,而C10-HSL变化为先上升后下降,并在20℃达到最大值10.89nmol/L,表明C10-HSL在菌株适应低温环境中发挥重要作用.低温添加10nmol/L C10-HSL可显著缩短细菌迟滞期,提高脱氮速率.20℃和10℃时添加C10-HSL使amoA表达量分别提高了35%和22%, napA表达量分别增加了14%和9.4%. C10-HSL通过提高luxR调控的受体蛋白活性来提高菌株群感能力.低温添加C10-HSL可促进胞外蛋白分泌,降低多糖含量,提高生物膜活性,进而强化其对低温恶劣环境适应能力.
2024 Vol. 44 (7): 4063-4070 [摘要] ( 11 ) [HTML 1KB] [ PDF 663KB] ( 46 )
生态毒理
4071 王昕, 噶玛扎西, 石文卿, 程英豪, 许子寒, 郭伟, 王颖
几种主要水化学因素对典型重金属水生生物毒性的影响分析
为阐明不同水化学条件对水体中重金属生物毒性的影响,本研究探究了pH值、硬度、温度和有机碳(OC)四个主要水化学因素对4种典型重金属引起不同类别水生生物急、慢性毒性的影响. 结果表明,单一水化学因素对不同金属的水生生物毒性影响存在较大差异;硬度和OC的升高会使得鱼类的水生生物毒性降低;温度的升高则会增加鱼类、昆虫的水生生物毒性. 对不同类别的生物,单一水化学因素的毒性影响不同.考虑综合水化学因素的影响时,水生生物急性毒性和慢性毒性受到的影响效果显著不同;综合因素中OC可能是影响毒性的重要因子.
2024 Vol. 44 (7): 4071-4083 [摘要] ( 21 ) [HTML 1KB] [ PDF 3428KB] ( 47 )
美丽中国建设:环境经济
4084 庞军, 梁宇超, 秦海翔
论美丽中国建设背景下我国环境经济学学科的发展方向
环境经济学是一门研究经济发展与环境保护之间相互关系的经济学分支学科.在全面建设美丽中国的时代背景下,环境经济学学科的发展面临新的机遇与挑战.本文分析了在美丽中国建设背景下中国环境经济学科的主要发展方向.首先,简述了环境经济学学科的诞生背景与发展的历史脉络,梳理了中国环境经济学学科的发展进程;其次,总结了环境经济学学科主要的研究领域,归纳了环境经济政策设计与评估、费用-效益分析、环境价值评估与气候变化经济学四个领域的核心研究内容;然后,阐述了环境经济学学科从哪些角度可以回应美丽中国建设中的重要任务;最后,论述了中国环境经济学学科可以从环境政策与制度、绿色金融、污染与健康、生态产品价值评估与实现、气候应对与国际合作等多个角度做出创新,助力美丽中国建设.
2024 Vol. 44 (7): 4084-4090 [摘要] ( 22 ) [HTML 1KB] [ PDF 341KB] ( 57 )
碳排放控制
4091 豆咏琪, 宋小龙, 庄绪宁, 吴雯杰, 范帅康
退役磷酸铁锂电池梯次利用生命周期评价与碳减排情景分析
以磷酸铁锂电池为研究对象,综合考虑梯次利用比例、使用周期及电池容量等因素,设定不同梯次利用场景,采用生命周期评价方法量化退役动力电池在梯次利用及后续报废处置阶段的环境影响,并对不同梯次利用率情景下的碳减排量进行分析.结果表明,与直接再生利用相比,储能、通信基站、低速电源三种梯次利用场景均表现为环境效益.其中,储能场景环境效益最大,其在气候变化、化石能源消耗、人体毒性-非致癌、陆地生态毒性指标等环境影响指标上均表现出相对优势.基于电池退役量和梯次利用去向,进一步计算出2023年全年磷酸铁锂电池梯次利用的碳减排量为1.05×108kg CO2eq.当梯次利用率保持当前水平或以10%增长时,至2030年其全年碳减排量可达1.55×09kg CO2eq.和5.98×109kg CO2eq.,梯次利用具有良好的减污降碳环境表现.
2024 Vol. 44 (7): 4091-4100 [摘要] ( 23 ) [HTML 1KB] [ PDF 957KB] ( 42 )
4101 郭亚丽, 贾俊松, 何珊
温室气体与空气污染物协同减排健康效应研究热点及趋势分析
运用CiteSpace对Web of Science和中国知网相关文献进行梳理,分析该领域的研究热点与进展.结果表明:国内外发文量都在不断增加.2013年后,发文量增长迅速,国外增速明显快于国内;国外文献作者和机构形成了以美国各大高校为中心的较强合作网络关系,核心研究作者发文量达39%.国内文献作者和机构联系较弱,呈多中心分散式结构,核心研究作者发文量仅占8%;关键词可视化表明国内外研究同步性较强,均以环境暴露的健康影响和疾病负担研究为基础,国外侧重具体影响机制与联系及风险评估研究,国内更关注影响因素及政策效益剖析;国外研究从环境暴露对健康终点影响发展到协同适应策略及复杂模型构建,目前全球负担和颗粒物质减排是研究热点.国内研究从气候变化和大气污染对健康的影响评估发展到协同治理对策及健康风险,当前减缓气候变化及减污降碳的健康协同效益研究是热点.将来针对气候变化和大气污染导致的健康问题及敏感区域、公共健康效应时空规律的识别和明晰是重点,健康风险评估模型构建与早期预警系统的开发应用也迫在眉睫.
2024 Vol. 44 (7): 4101-4116 [摘要] ( 16 ) [HTML 1KB] [ PDF 4826KB] ( 50 )
4117 刘浩东, 邱微, 陈爽
黑龙江省能源碳排放核算及驱动因素分析
基于联合国政府间气候变化委员会的方法,核算了黑龙江省2005~2020年能源消费的碳排放,借助LMDI分解模型、STIRPAT模型深入剖析了能源碳排放与经济、人口等驱动因素的关系,并进行情景模拟,探寻黑龙江省未来发展的合理途径.根据LMDI因素分解结果,各驱动因素对能源碳排放的累计效应中经济水平效应最大;由STIRPAT模型以及情景模拟分析可得,四种情境中综合情景为最优情景.最后,根据“双碳”目标以及研究结果,对相关的调控策略给出建议.
2024 Vol. 44 (7): 4117-4126 [摘要] ( 14 ) [HTML 1KB] [ PDF 1222KB] ( 48 )
新污染物
4127 王茜, 孙姣霞, 郑涵月, 向歆, 徐德梅, 向星羽, 樊建新
户外人工塑胶/草皮运动场中微塑料赋存特征研究
针对塑胶跑道、人造草皮、篮球场、羽毛球场、网球场五种不同类型的运动场地,探究了其地表以及雨水径流中微塑料的赋存特征.结果表明:地表微塑料丰度范围为32500~120120个/dm2,雨水径流中微塑料丰度为8.26×106~4.08×107个/L,地表和雨水径流中微塑料丰度分布呈相似趋势,即人造草皮远大于塑胶跑道,大于篮球场、羽毛球场和网球场.小于0.5mm的微塑料占比均超过97%.各运动场中塑料类型为聚氨酯(PU)、聚乙烯(PE)、有机硅改性聚氨酯材料(硅PU)、橡胶颗粒,以碎片和纤维为主.经长时间使用,均出现老化特征.雨水径流中微塑料的数量、种类等与地表微塑料的赋存特征明显相关,这表明运动场表面产生的大量微塑料会随雨水径流迁移,污染地表水体.因此,人工塑胶/草皮运动场中微塑料释放的环境风险不容小觑,为了避免微塑料大量的流入到地表径流,相应的截留措施势在必行.
2024 Vol. 44 (7): 4127-4135 [摘要] ( 13 ) [HTML 1KB] [ PDF 1827KB] ( 43 )
4136 李和通, 马振芳, 郭宇, 邓正云, 李银月, 桂新, 马丽, 张发文
黄河(郑州段)水体中微塑料污染特征及来源分析
为探究微塑料在我国黄河中下游水体中的分布情况和污染特征,以黄河(郑州段)为研究对象,选取7个具有代表性的点位采集水样,通过体视显微镜对微塑料的丰度和形貌特征进行观察,进一步借助显微红外光谱对其组成成分进行鉴定,并将统计结果与其他水体的微塑料污染状况进行对比分析,并探究其污染来源.结果表明:黄河(郑州段)水体中微塑料平均丰度为(16.86 ±4.20) n/L;以粒径小于1mm的尺寸为主,占比高达61.42%;形状中纤维状占比最高为79.31%;微塑料颜色以透明为主,占比为56.06%;微塑料聚合物类型以人造丝(Rayon)为主,同时还有聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚丙烯(PP)等.不同点位微塑料的形貌特征和聚合物类型可在一定程度上反映其潜在污染来源.黄河(郑州段)和其他水体相比,微塑料丰度分布存在一定的差异性,粒径分布趋势则大致相同,形状、颜色以纤维状、透明为主,不同水体间的微塑料污染差异可能与水体周边生境、经济水平以及人类活动情况等因素密切相关.
2024 Vol. 44 (7): 4136-4144 [摘要] ( 21 ) [HTML 1KB] [ PDF 2186KB] ( 50 )
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