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2014年 34卷 3期
刊出日期 2014-03-20
论文
论文
545 吴兑, 陈慧忠, 吴蒙, 廖碧婷, 王迎春, 廖晓农, 张小玲, 权建农, 刘伟东, 古月, 赵秀娟, 孟金平, 孙丹
三种霾日统计方法的比较分析
为了研究单次值法、日均值法、14时值法3种常用的霾日和轻雾(雾)日统计结果的异同,以环首都圈京津冀晋四省市为例进行了比较.华北地区霾日用3种方法统计的过去60余年霾日的区域分布表明,3种方法统计的霾日是单次值法>日均值法>14时值法,大致是1:0.54:0.45的关系,但区域分布趋势比较相似.典型城市霾日的长期变化趋势大都十分相似.而轻雾(雾)日的长期变化趋势表明,用单次值法统计的明显偏多,且有长期下降趋势;而用日均值法与14时值法统计的轻雾(雾)日无大差别,且没有明显的长期变化趋势,反映了年季和年代季的气候波动.从长期季节变化趋势来看,3种统计方法的结果除日数的差别外,季节分布特征比较类似.一个突出的特点是除去采暖季有较多的霾日外,在盛夏季节霾日也明显多,集中出现在6~9月,尤其是7~8月,与桑拿天同期出现,这与全国大部分城市的变化趋势完全不同.是华北地区的特有现象.用单次值法统计霾日,将包括所有的霾过程,即大范围持续时间长,且与一定天气系统与近地层扩散条件相关连的霾,及在稳定的晴朗夜间由于辐射降温,使相对湿度升高而导致能见度下降形成的霾.用日均值法,则可能更多的显示长时间大范围的霾天气过程;而使用14时法,则对早晚因湿度增加降低能见度出现的霾天气漏记,突出长时间大范围的霾天气过程.
2014 Vol. 34 (3): 545-554 [摘要] ( 172 ) [HTML 1KB] [ PDF 6509KB] ( 1076 )
555 郑玫, 闫才青, 李小滢, 王雪松, 张远航
二次有机气溶胶估算方法研究进展
我国区域复合污染日趋严重,二次有机气溶胶(SOA)是细颗粒物PM2.5的重要组成之一.本研究总结了当前国内外定量估算SOA的主要方法,包括EC示踪法、WSOC法、受体模型法、示踪物产率法、数值模拟法等.通过对各种方法的原理介绍与比较,指出1)EC示踪法、WSOC法、受体模型法简单易行,与在线连续观测数据结合可估算高时间分辨率的SOA浓度,但受限于对当地源谱和特定物种的了解;2)示踪物产率法虽分析技术难度高,但可针对不同来源的SOA估算;3)数值模拟可获得大尺度SOA的空间分布.针对国内外的最新研究成果进行简单概述,不同方法的研究表明中国二次有机气溶胶是总有机气溶胶的重要部分,人为源VOCs对二次有机气溶胶发挥着重要贡献.本文旨在为未来我国二次有机气溶胶的研究提供基础信息和研究思路.
2014 Vol. 34 (3): 555-564 [摘要] ( 372 ) [HTML 1KB] [ PDF 450KB] ( 2746 )
565 贾松林, 苏林, 陶金花, 王子峰, 陈良富, 尚华哲
卫星遥感监测近地表细颗粒物多元回归方法研究
对地基监测PM2.5和气象数据、MODISAOD卫星数据与NCEP FNL数据进行了处理分析,在与一元简单线性模型(模型1)进行对比的基础上,建立了适应于北京及其附近地区遥感监测近地面颗粒物(PM2.5)浓度的多元线性(模型2)和非线性(模型3)回归模型,并对模型进行了评价验证和遥感监测初步应用.结果表明:模型1,2,3分别能够解释PM2.5 32.5%,56.1%,62.7%的变异.反演的PM2.5浓度与站点监测值相关性分别为0.5488(R2=0.3012), 0.7449(R2=0.5549), 0.7431(R2=0.5523).对于站点监测PM2.5浓度63.1652μg/m3的均值,反演均方根误差RMSE分别为43.5562, 35.3321, 36.8450μg/m3.模型2和3中气象因子分别能够解释PM2.5 23.6%和12.6%的变异,说明了气象因子影响北京地区春季PM2.5-AOD关系的显著性.3种模型整体上都不同程度地存在着低值高估和高值低估的现象.
2014 Vol. 34 (3): 565-573 [摘要] ( 302 ) [HTML 1KB] [ PDF 1758KB] ( 848 )
574 夏浪, 毛克彪, 孙知文, 马莹
针对NPP VIIRS数据的云检测方法研究
为了获得新型红外成像辐射仪套件(Visible Infrared Imager Radiometer Suite, VIIRS)传感器准确的云掩码数据,克服当前VIIRS云检测算法在中国区域存在的部分缺陷.本研究通过分析当前较为成熟的中分辨率光谱成像仪(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS)云掩码算法,结合VIIRS传感器的波段特性,提出了适合中国区域的云检测算法.针对1.38μm高(卷)云检测算法在高海拔区域存在的限制,本研究使用亮温进行辅助检测,降低因低水汽含量造成的误报;针对当前VIIRS M12-M13云检测阈值在我国存在误报的问题,对M12-M13差值云检测在我国适用范围和阈值进行了分析讨论,并使用亮温辅助M12-M13进一步克服地表二项性反射造成的干扰.使用中国区域的两景数据进行应用分析表明:亮温辅助1.38um高(卷)云检测能够较好的抑制地表污染,亮温辅助M12-M13差值云检测比当前VIIRS M12-M13云检测能更好的抑制误报.通过人工解译,将检测结果和解译结果做了对比分析,实例数据检测精度均高于85%,能够满足当前云检测精度要求.
2014 Vol. 34 (3): 574-580 [摘要] ( 180 ) [HTML 1KB] [ PDF 1164KB] ( 721 )
581 吴万宁, 查勇, 王强, 贺军亮, 包青
南京地区冬夏季大气重污染个例对比分析
本文研究了南京仙林地区在秸秆焚烧、逆温造成的大气污染的特征,分析了不同时期大气各成分的浓度变化.秸秆焚烧产生的大气污染事件中,颗粒物浓度上升最为显著,其中PM10的浓度最高可达0.65mg/m3,污染持续时间约36h.冬季污染期持续更长,但颗粒物峰值小于夏季,PM10浓度约在0.4mg/m3.根据Fernald方法反演得到的激光雷达消光系数计算不同高度AOD表明,秸秆焚烧造成的污染在空间上的分布较为均匀而冬季污染期近地表AOD的贡献超过40%.后向轨迹分析表明了污染期的气团在1500m高度的来源和1000m之下有差异,48h内的来源距离较短,近地表的大气质量受到周边地区的影响大,非污染期的气团垂直高度上性质较为均一,来源较为一致,来源距离较长.
2014 Vol. 34 (3): 581-587 [摘要] ( 222 ) [HTML 1KB] [ PDF 990KB] ( 591 )
588 齐冰, 杜荣光, 于之锋, 周斌
杭州市大气气溶胶光学厚度研究
利用2011~2012年杭州国家基准气候站内太阳光度计(CE-318)观测资料,分析杭州市气溶胶光学厚度(AOD)和Angstrom波长指数(α)的变化特征.结果表明,2011~2012年杭州市AOD500nm年平均值为0.86±0.47,α440~870nm年平均值为1.25±0.23.AOD季节变化特征不明显,主要与该地区天气形势以及内外源影响密切相关.α季节变化差异也不大,受北方带来的沙尘气溶胶影响,春季α略偏低.AOD呈现单峰型日变化特征,峰值出现在15:00,谷值出现在06:00,午后AOD明显升高主要与强烈的太阳辐射引起光化学反应产生的二次气溶胶以及近地层气溶胶在湍流输送作用下向城市上空扩散有关.从频率分布来看,AOD和α频率分布均呈现明显的单峰特征,并且较好的符合对数正态分布.α在高值区间1.1~1.7出现频率为77.8%,表明杭州市以平均半径较小的气溶胶粒子为主,属于城市-工业型气溶胶类型.杭州市AOD的高值(>1.0)主要表现为粗模态气溶胶以及细模态气溶胶的吸湿增长.
2014 Vol. 34 (3): 588-595 [摘要] ( 203 ) [HTML 1KB] [ PDF 700KB] ( 850 )
596 姚青, 蔡子颖, 韩素芹, 刘爱霞, 刘敬乐
天津冬季相对湿度对气溶胶浓度谱分布和大气能见度的影响
于2013年1月连续在线观测天津城区气溶胶数浓度谱分布和大气能见度,并结合相关气象资料,探讨相对湿度(RH)对气溶胶浓度谱分布和大气能见度的影响.结果表明,观测期间发生了4次连续雾霾天气过程, 4次雾霾天气过程对应着气溶胶粒子数浓度的连续高值,低能见度天气系高浓度气溶胶粒子和高相对湿度协同所致;随着RH增大,PN1和PN2.5-10呈增长趋势, RH>90%后,PN1和PN2.5-10有所降低,PN1-2.5则持续增长,高RH对气粒转化和气溶胶粒子的碰并聚合作用明显;气溶胶吸湿增长因子计算表明,高RH下水汽对能见度影响很大,尤其是大雾天气下其影响甚至可能超过气溶胶粒子浓度对其的影响.
2014 Vol. 34 (3): 596-603 [摘要] ( 233 ) [HTML 1KB] [ PDF 464KB] ( 840 )
604 李洋洋, 金宜英, 聂永丰
污泥与煤混烧动力学及常规污染物排放分析
采用热重分析法研究了不同污泥掺烧比例及不同加热速率时污泥与煤的热失重特性.探讨了掺烧污泥对煤燃烧特性的影响,分析了掺入污泥对煤的燃烧变化规律,并进行了动力学分析.结果表明,加热速率增加时,样品的失重速率增大,开始失重温度及最终燃尽温度升高.掺烧时的TG曲线在400~600℃时有一个明显的失重阶段.失重速率峰值随着掺烧比的提高而升高,对应的温度降低.掺烧污泥后的混合样品的燃烧温度范围比单一燃煤时少20~100℃.非等温动力学模型分析可得,少量的污泥与煤掺烧时所需的活化能与煤较接近,对煤的正常燃烧影响不大.不同比例掺烧时产生的烟气中NOx、SO2、CO2生成量及减排规律因N、S、C含量不同而各有差异.热重分析及模型分析法可以为不同理化特性的煤与污泥掺烧提供初始理论依据.
2014 Vol. 34 (3): 604-609 [摘要] ( 198 ) [HTML 1KB] [ PDF 447KB] ( 649 )
610 张功良, 李冬, 张肖静, 曾辉平, 苏东霞, 周元正, 张杰
低温低氨氮SBR短程硝化稳定性试验研究
在11~15℃条件下,采用序批式反应器(SBR)研究(50±5)mg/L氨氮浓度下短程硝化的稳定性.结果表明,2种溶解氧浓度(初始DO浓度分别为0.9~1.5,4.5~5.0mg/L)下反应器均能达到良好的稳定性和去除效果,150个周期内亚硝化率一直维持在95%以上,氨氧化率85%以上,平均SVI为35.22mL/g,2种DO水平下的平均氨氮污泥负荷分别为0.15,0.23kgN/(kgMLSS·d).当初始DO浓度为4.5~5.0mg/L时,21~23℃条件下无法实现短程硝化的稳定运行,经过42个周期亚硝化率降至70%,而31~33℃条件可以实现短程硝化的恢复并维持其稳定.经过不同温度条件下的对比分析及FISH试验研究,表明11~15℃与31~33℃均可抑制NOB的活性,从而有利于实现生活污水短程硝化的稳定运行.
2014 Vol. 34 (3): 610-616 [摘要] ( 201 ) [HTML 1KB] [ PDF 729KB] ( 689 )
617 张欣, 张代钧, 张天
基于HPR在线监测控制SBR曝气历时实现短程脱氮
应用新型自动呼吸-滴定测量仪在线测量pH值、HPR等信号,进行了在SBR内实现短程脱氮的研究.采用SBR处理人工合成废水,COD和NH4+-N浓度分别为360,40mg/L,温度稳定在20℃,DO低于2mg/L,基于HPR在线监测控制SBR曝气历时.运行约60d后,亚硝酸盐积累率达到88%,COD和NH4+-N去除率均在90%以上,稳定实现了短程硝化反硝化.应用HPR估计硝化过程的NH4+-N浓度发现,NH4+-N实测值与基于HPR的计算值间存在良好的线性关系,相关系数为0.9722;计算值整体低于实测值,主要是由曝气初期的滴定启动滞后所致.
2014 Vol. 34 (3): 617-622 [摘要] ( 205 ) [HTML 1KB] [ PDF 352KB] ( 578 )
623 吴志玲, 徐培嘉, 陈洪斌
混凝/微滤工艺用于青草沙水源水厂的生产废水回用研究
本文通过混凝/微滤工艺对青草沙水源水水厂的生产废水开展了回用处理研究,分析了常规污染物、微量有机物、金属离子的去除规律和消毒副产物生成趋势.结果表明,混凝预处理可以有效减缓膜污染;组合工艺对悬浮态物质如颗粒物、细菌、大肠杆菌等有较好的去除效果,去除率均达85%以上;对溶解性成分,尤其是Al和微量有机物去除效果不佳,去除率均低于20%.生产废水膜过滤后相同的消毒剂浓度时消毒副产物的生成趋势高于砂滤池和炭滤池出水.研究认为,青草沙水源水厂的生产废水净化后回用的最佳回用点是砂滤池前或活性炭生物滤池前.
2014 Vol. 34 (3): 623-629 [摘要] ( 161 ) [HTML 1KB] [ PDF 490KB] ( 813 )
630 陈卫, 陈文, 刘成, 张姗, 朱浩强
磁性树脂预处理对粉末活性炭吸附水中卡马西平的影响
通过磁性树脂预处理,来提高粉末活性炭(PAC)应对水源水中突发以卡马西平(CBZ)为代表的PPCPs类有机物污染风险的能力.结果显示,Freundlich吸附模型可以更好描述PAC对CBZ的吸附规律;假一级动力学对CBZ吸附动力学过程模拟结果良好,假二级动力学更适合模拟时间大于1h的吸附过程;200~300目PAC具有较大的吸附容量和较快的吸附速率;在模拟配水试验中,磁性树脂与PAC联用相比单独使用PAC时,DOC去除率提高了40.64%,UV254去除率提高了41.27%,CBZ去除率提高了14.72%.在去除水中有机污染物过程中,磁性树脂与PAC间存在协同作用,磁性树脂预处理强化了PAC对CBZ的去除效果.
2014 Vol. 34 (3): 630-637 [摘要] ( 186 ) [HTML 1KB] [ PDF 654KB] ( 607 )
638 程幸荣, 赵俊波, 朱润良, 许银, 葛飞
增强TMA改性膨润土吸附性能的方法研究
本研究报道一种增强有机膨润土硅氧烷表面暴露量的新方法:首先将膨润土层间无机阳离子用Li+交换,然后将Li+部分被有机阳离子四甲基铵(TMA)交换(交换量分别为20%和60% CEC);接下来通过180℃热处理12h将Li+迁移进入膨润土片层内,以降低膨润土电荷密度.由于TMA的柱撑作用,该方法可有效减少常规减电荷方法导致的膨润土层结构塌陷,因此该方法所制备的减电荷有机膨润土具有更大的比表面积及更好的HOCs吸附性能.其中TMA交换量为20% CEC的有机膨润土,其比表面积几乎是传统减电荷方法制得有机膨润土比表面积的2倍(236m2/g vs 131m2/g),进而增强对硝基苯的吸附能力.
2014 Vol. 34 (3): 638-643 [摘要] ( 183 ) [HTML 1KB] [ PDF 466KB] ( 622 )
644 张志辉, 郑天龙, 王孝强, 王指刚, 马宇辉, 汪群慧
活性炭吸附处理锂电池厂含酯废水及微波再生实验
采用活性炭吸附的方法对锂电池产生的含酯废水进行预处理,研究了吸附时间、初始pH值和活性炭投加量对废水COD去除的影响.吸附饱和后的活性炭用微波进行再生,考察了辐照时间、微波功率及再生次数对活性炭再生效果的影响.结果表明,当活性炭投加量为10g/L时,吸附60min,含酯废水的COD去除率为69.5%,可生化性从原水的0.05提高到0.25.当微波功率为420W、辐照时间为6min时,活性炭可被有效地再生,再生效率高达98.0%,活性炭损失率约为5.2%.再生前后活性炭的红外光谱图表明,活性炭表面官能团发生了变化,促进活性炭对污染物质的吸附.
2014 Vol. 34 (3): 644-649 [摘要] ( 198 ) [HTML 1KB] [ PDF 362KB] ( 784 )
650 张丽丽, 李咏梅
pH值对化学－生物混合污泥厌氧发酵释磷的影响
以污水处理厂化学除磷工艺产生的常见化学磷(AlPO4和FePO4)沉淀为研究对象,考察了两种化学磷分别与剩余活性污泥(即生物污泥)混合厌氧发酵过程中化学磷和生物磷的释放情况.结果表明:在纯水中,AlPO4在强酸强碱条件下均能释出部分磷,FePO4只在强碱条件下才能溶解释磷.在(35±1)℃,不同pH值下将含AlPO4的混合污泥厌氧发酵时,强酸性厌氧发酵能释出较多的化学磷,但微生物活性被抑制,不利于发酵产酸;碱性发酵(pH=10~11)能释出28%~55%的化学磷,43%~49%的生物磷,总释磷量比中性条件下高17.5%~62.7%,同时利于发酵产酸,维持pH 10和11时产酸量分别比中性条件高233%和117%;对于含FePO4的混合污泥厌氧发酵,中性条件下即能释放FePO4中40%的磷和生物污泥中50%的磷,释磷量高于pH=11的碱性厌氧发酵释磷量.
2014 Vol. 34 (3): 650-657 [摘要] ( 199 ) [HTML 1KB] [ PDF 454KB] ( 859 )
658 袁秋生, 倪广乐, 张爱勇
悬浮型光催化纳滤膜反应器对染料中间体H酸溶液的降解
在多组分条件下通过采用悬浮型光催化纳滤膜反应器进行目标污染底物H酸的光催化降解效率及反应动力学研究,控制干扰污染物吐氏酸和变色酸浓度分别为5,10,20,25,40mg/L,控制H酸浓度100mg/L恒定不变.实验结果表明,在单组分光催化纳滤膜反应器中,在Ct/C030.7条件下,降解过程遵循L-H 零级(0~12min)与L-H一级(12~20min)的混合动力学模型;在多组分光催化纳滤膜反应器中,随着干扰物浓度的增加,在Ct/C030.7条件下(约0~20min反应时间段)其降解过程均对应地遵循L-H一级反应动力学模型.通过实验进一步证实,H酸光催化降解动力学的改变主要由耦合光催化反应器内底物和光催化剂表面H酸的浓度差异性引起.
2014 Vol. 34 (3): 658-663 [摘要] ( 195 ) [HTML 1KB] [ PDF 443KB] ( 519 )
664 林海, 于明利, 董颖博, 刘泉利, 刘抒悦, 刘月
不同粒度锡采矿废石重金属淋溶规律及影响机制
采用广西某锡矿不同粒度采矿废石进行模拟酸雨动态淋溶试验,研究了不同粒度锡采矿废石的淋溶规律,结果表明,淋溶前期,废石溶出重金属浓度呈上升趋势,Pb、Zn溶出浓度表现出中粒度>细粒度>粗粒度,As溶出浓度最高为0.12mg/L,表现为细粒度>中粒度>粗粒度;淋溶中后期,废石溶出重金属浓度呈平缓甚至缓慢下降趋势,3种重金属溶出规律均表现为细粒度>中粒度>粗粒度, Pb、Zn、As最高溶出浓度分别为0.91,1.05,0.12mg/L.研究了重金属溶出动力学并运用X射线衍射、扫描电镜、能谱仪、比表面积及孔径分布仪和化学测试等手段分析得出了锡采矿废石淋溶影响机制,淋溶前期主要受粒度影响,溶质以对流运移为主;淋溶后期受粒度、空隙率、比表面积、表面结构和形态分布等多重因素影响,溶质以对流运移和分子扩散综合影响为主.本研究方法及结论可为废石重金属防控和监管提供理论依据.
2014 Vol. 34 (3): 664-671 [摘要] ( 216 ) [HTML 1KB] [ PDF 961KB] ( 631 )
672 严清, 张怡昕, 高旭, 訾成方, 甘秀梅, 彭绪亚, 郭劲松
典型医药活性物质在污水处理厂中的归趋及其风险评估
采用固相萃取、高效液相色谱/串联质谱法 (污泥样品先采用超声波萃取预处理方法提取) 检测分析了包括磺胺类、喹诺酮类、大环类酯类抗生素、心血管类、止痛剂类等8类医药活性物质在重庆某污水厂中的含量水平及其行为归趋.采用 EC/PNEC 综合评价体系评估环境中目标医药活性物质的生态风险,利用质量平衡分析的方法分析了其在水相及污泥相中的分布.结果表明,目标物质在水相中均可检出,其检出浓度在ng/L~μg/L,在污泥样品中可检测出18种目标物质,其浓度在ng/g (干重,下同).仅仅1.1%的目标物质被污泥吸附去除.污水处理厂初级处理及氯化消毒阶段对目标物质无明显去除效果,目标物质的去除主要发生在生物处理阶段,生物的降解或转化作用是目标物质的主要去除机制.EC/PNEC分析表明,磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑、氧氟沙星与脱水红霉素在污水处理厂出水及其污泥中综合评价因子均大于1,它们的存在可能对环境产生不同程度的危害.本研究结果表明,污水处理厂并不能完全去除水相中微量的医药物质,为防止排放导致的潜在生态风险,出水及污泥中活性医药物质需采取措施进行进一步的处理.
2014 Vol. 34 (3): 672-680 [摘要] ( 224 ) [HTML 1KB] [ PDF 445KB] ( 1062 )
681 李薇, 汤烨, 徐毅, 解玉磊, 贾杰林
城市污水处理行业污染物减排与CO2协同控制研究
明确污水处理中COD去除量与CO2排放的关系,有助于提高污水处理厂COD去除率的同时减少CO2排放量.从系统优化的角度对污水处理节能减排开展研究,以城市污水系统费用最小化为目标,各个污水厂的日处理量和回用水量为系统变量,构建城市典型污水处理系统规划模型,根据参数COD排放标准和二氧化碳排放限值的变化进行优化,调整污水运营,实现经济效益和环境效益的“双赢”.COD排放标准分别为二级、一级B、一级A时,总CO2排放量分别为13408.74,15304.47,15900.81t/a.结果表明,COD排放标准越高,COD去除率增大,CO2排放量也随之增大.
2014 Vol. 34 (3): 681-687 [摘要] ( 210 ) [HTML 1KB] [ PDF 632KB] ( 772 )
688 王国保, 刘增文, 时腾飞, 于齐, 张权威
陕北采油区灌木枯落叶对油污土壤环境的改良效应
采集陕北石油污染区典型荒地土壤,分别以3种石油污染水平(轻度污染15g/kg,中度污染30g/kg,重度污染45g/kg)油土混合培养后,施入当地9种常见灌木枯落叶进行室内分解培养试验120d,检测不同灌木枯落叶对油污土壤生物化学性质的影响.结果表明:柠条、沙棘、紫穗槐、沙蒿和小叶女贞枯落叶可明显促进3种水平油污土壤微生物的生长和土壤呼吸.柽柳、柠条、花棒和踏榔枯落叶可明显促进3种水平油污土壤碱性磷酸酶和脱氢酶活性.柠条、沙蒿、踏榔、小叶女贞、花棒、柽柳和紫穗槐枯落叶可明显增加3种水平油污土壤有机碳和速效K含量.爬地柏、沙棘和花棒枯落叶可明显提高3种水平油污土壤Fe、Mn和Zn的有效性.综合而言,柠条和踏榔枯落叶对3种水平油污土壤均有明显改良效果,紫穗槐枯落叶对轻度油污土壤、小叶女贞枯落叶对中度油污土壤,柽柳和紫穗槐枯落叶对重度油污土壤也均有较明显的改良效果.
2014 Vol. 34 (3): 688-696 [摘要] ( 209 ) [HTML 1KB] [ PDF 433KB] ( 456 )
697 郭建宁, 陈磊, 张锡辉, 王凌云, 陶益, 盛德洋
臭氧/陶瓷膜对生物活性炭工艺性能和微生物群落结构影响
利用处理量为120m3/d的臭氧/陶瓷膜-生物活性炭(BAC)组合工艺处理微污染原水, 对工艺性能和BAC中的微生物多样性和种群结构进行了研究.结果显示,组合工艺可有效去除微污染原水中的有机物和氨氮.臭氧曝气提高了溶解氧浓度,改善了后续BAC工艺对氨氮的去除效果.组合工艺对氨氮和CODMn的总去除率分别约为90%和84%,其中BAC在污染物的去除中发挥了重要作用.组合工艺和传统工艺中BAC床层共检测到36个门类的细菌.与传统BAC工艺相比,臭氧/陶瓷膜降低了后续BAC中微生物群落结构的多样性和均匀度.组合工艺BAC中存在丰度较高的亚硝化单胞菌属和硝化螺旋菌属,可能对氨氮的去除具有重要的作用.臭氧/陶瓷膜对后续BAC中致病菌和条件致病菌有很好的预处理和抑制作用,显著降低了其相对丰度,提高了饮用水的生物安全性.
2014 Vol. 34 (3): 697-704 [摘要] ( 243 ) [HTML 1KB] [ PDF 425KB] ( 523 )
705 陈铮, 罗专溪, 邱昭政, 颜昌宙
纳米金、银对氨氧化细菌及其氨氧化作用的影响
为明晰纳米金、银对环境中氨氧化细菌(AOB)的氨氧化作用影响机制,本文通过对驯化培养河口湿地表层沉积物所得到的氨氧化细菌(AOB)富集培养物进行纳米材料不同浓度的处理试验,测定氨氮、亚硝氮浓度和氨氧化速率的变化特征,并利用PCR-DGGE分子指纹图谱技术和qPCR方法分析不同试验中AOB的多样性与丰度信息,确定纳米金、银对氨氧化速率、氨氧化细菌多样性与丰度的影响规律.结果表明,纳米银对环境中氨氮的转化具有浓度抑制效应,随着浓度增加,氨氧化平均速率越低,氨氮转化越少.纳米银处理之间的氨氧化平均速率同氨氧化细菌(AOB)的香农与辛普森多样性指数、amoA基因丰度存在显著正相关关系.因而纳米银对环境中氨氧化作用的抑制效应主要通过其杀菌能力影响了氨氧化菌的多样性和丰度而起作用.纳米金氨氧化平均速率则和AOB的多样性指数以及amoA基因丰度均无显著相关.纳米金对氨氧化细菌、氨氧化速率却不呈现浓度抑制效应,甚至出现略微促进氨氧化作用的趋势.DNA测序结果发现实验的氨氧化细菌都属于b-Proteobacteria,同Nitrosospira、Nitrosomonas亲源性较近.环境中的氨氧化微生物种类复杂,环境条件多变.不同纳米材料是如何影响氨氧化微生物进而影响氨氧化作用,仍需进行深入研究.
2014 Vol. 34 (3): 705-712 [摘要] ( 178 ) [HTML 1KB] [ PDF 582KB] ( 534 )
713 刘奋武, 高诗颖, 王敏, 卜玉山, 崔春红, 周立祥
镁离子对氧化亚铁硫杆菌生物合成次生铁矿物的影响
通过摇瓶实验,在Mg2+分别为48,4.8mg/L,其他元素组成与9K液体培养基一致的体系中,采用氧化亚铁硫杆菌A. ferrooxidans催化合成次生铁矿物.考察了Mg2+含量对生物合成次生铁矿物体系pH值、氧化还原电位(ORP)、Fe2+氧化率、总Fe沉淀率、次生铁矿物矿相及矿物晶体尺寸的影响.结果表明,经过48h培养,Mg2+浓度为48,4.8mg/L生物成矿体系pH值分别从原来的2.50降低至2.30,2.19,ORP分别从初始259mV增加至269mV,276mV.两体系Fe2+氧化率培养至第48h均达到100%,然而两体系总Fe沉淀率及矿物形态及却不尽相同.Mg2+浓度为48mg/L生物成矿体系,总Fe沉淀率为23.7%,次生矿物紧密粘附于三角瓶底部.而Mg2+浓度为4.8mg/L生物成矿体系,总Fe沉淀率达到32.2%,次生矿物却均匀分散于溶液中.两体系合成次生铁矿物均为黄铁矾与施氏矿物共存的混合物,Mg2+含量4.8mg/L体系合成黄铁矾单个晶体长度(~1.60μm)约为Mg2+含量48mg/L体系的1.2倍.
2014 Vol. 34 (3): 713-719 [摘要] ( 129 ) [HTML 1KB] [ PDF 1364KB] ( 551 )
720 王梅, 刘琰, 郑丙辉, 周娟, 江秋枫
城市内河表层沉积物氮形态及影响因素
采用连续分级提取法对许昌市清潩河河道10个表层沉积物样品中氮形态含量进行测定, 分别得到离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可提取态氮(WAEF-N)、强碱可提取态氮(SAEF-N)、强氧化剂可提取态氮(SOEF-N)和非可转化态氮(NTN), 探讨了不同形态氮分布特征、影响因素及其对河道水环境潜在的风险. 结果表明,沉积物中总氮(TN)含量为2140~9470mg/kg, 与沉积物有机质含量沿河道变化趋势基本一致; 可转化态氮(TTN)的优势形态从上游至下游逐渐由IEF-N向SAEF-N再向SOEF-N转化, 逐渐趋于稳定; IEF-N含量受沉积物有机质、pH值及上覆水体氨氮和悬浮物含量影响, 且与TN极显著相关, 说明清潩河沉积物TN含量可以作为河道内源污染风险判断的重要指标; 此外上覆水体较高的COD含量对SAEF-N和NTN的沉积、较高的氨氮含量对IEF-N和TN的释放以及总磷含量对NTN活性的增强等都产生影响.因此, 在开展清潩河水环境综合整治时, 需考虑水相与沉积物相的相互作用, 同步开展治理工作.
2014 Vol. 34 (3): 720-726 [摘要] ( 243 ) [HTML 1KB] [ PDF 476KB] ( 541 )
727 王海霞, 刘瑀, 关春江, 路琳, 鲍惠铭, 刘保占
营养条件对微藻碳、氮稳定同位素组成的影响
以5种微藻(甲藻3种,硅藻、绿藻各1种)为试验材料,探讨了不同营养条件对微藻不同生长阶段碳氮稳定同位素组成的影响.结果表明,不同纲微藻的d13C值和d15N值在稳定生长期高于指数生长期,且与生长速率没有相关性(P>0.05).硅藻的d13C值低于甲藻和绿藻,绿藻和甲藻的d13C值比较相近;甲藻的d15N值低于硅藻和绿藻,绿藻和硅藻的d15N值比较相近,且同属甲藻纲的海洋原甲藻、塔玛亚历山大藻和强壮前沟藻的d15N值有较大的差异. 5种微藻在不同营养条件(营养盐充足、缺氮、缺磷)下培养,氮限制和磷限制导致微藻具有更正的d13C和d15N,磷限制的影响不明显,且弱于氮抑制.
2014 Vol. 34 (3): 727-733 [摘要] ( 183 ) [HTML 1KB] [ PDF 509KB] ( 985 )
734 吕君伟, 刘湘南
香港近岸海域悬浮固体浓度空间变异特征的地统计分析
以香港近岸海域为研究区,基于2009~2012年HJ-1A/B CCD数据和实测数据,建立悬浮固体浓度遥感反演模型,运用地统计学方法对模型反演结果进行分析,探索研究区内悬浮固体浓度空间分布及其变异特征.结果表明:香港近岸海域北部深圳湾附近常年处于悬浮固体浓度的高值区,东北部珠江入海口海域悬浮固体浓度受季节影响明显,大屿山以南的南部海域的浓度值常年处于较低水平,并具有明显的季节特征.2009~2012年的地统计数据表明,香港近岸海域悬浮固体浓度值总体处于较低水平,月均值为12.25mg/L,由北向南递减趋势明显.全年大部分时间空间变异特征明显,空间自相关性较强,其中3月份的块金值/基台值最小,仅约为0.0005.
2014 Vol. 34 (3): 734-741 [摘要] ( 175 ) [HTML 1KB] [ PDF 1237KB] ( 658 )
742 李如忠, 丁贵珍
基于OTIS模型的巢湖十五里河源头段氮磷滞留特征
为揭示巢湖十五里河源头河段氮磷营养盐滞留特征,选择NH4Cl、KH2PO4及NaCl作为示踪剂,开展野外现场示踪实验.根据获得的氯离子浓度和营养盐浓度穿透曲线数据信息,利用OTIS与OTIS-P计算软件,估算水文参数(D、A、As、a等)和营养盐一阶吸收系数(λ、λs).在此基础上,计算暂态存储指标和营养盐吸收相关参数值,定量评估主河道流动水体与暂态存储对NH4+和SRP的损失贡献.结果表明,主河道与暂态存储区NH4+吸收系数平均值分别为3.88×10-6,8.81×10-4s-1,SRP分别为7.80×10-6,7.98×10-8s-1;综合衰减系数k-NH4平均值为1.64×10-4s-1,k-SRP为7.80×10-6s-1;NH4+和SRP的吸收长度Sw-NH4、Sw-SRP相当大,分别为1632.88,25471.32m,意味着该河段经由物理或生态过程去除N、P的可能性低;该河段Vf-NH4、Vf-SRP 值较营养盐浓度低的溪流或小河流偏小,但U-NH4、U-SRP则明显偏大;暂态存储对于NH4+损失的平均贡献率为93.82%,主河道水流对SRP损失的平均贡献率高达99.70%.
2014 Vol. 34 (3): 742-751 [摘要] ( 262 ) [HTML 1KB] [ PDF 716KB] ( 656 )
752 李磊, 蒋玫, 王云龙, 袁骐, 徐国栋, 沈新强
长江口及邻近海域沉积物中石油烃污染特征
根据2004~2009年丰水期对长江口及邻近海域的调查监测资料,研究了沉积物中石油烃的时空分布特征及污染情况,分析了其影响机理.结果表明,石油烃平均含量为176.25mg/kg,沉积物无石油烃污染;沉积物中石油烃空间分布格局整体上呈由近岸向远岸递减的趋势,陆源输送、水动力条件、细颗粒物质的吸附以及絮凝作用是控制石油烃分布的主要因素;调查海域空间分布尺度上可以划分为4个海域,MDS排序分析以及ANOSIM检验均支持了划分结果;沉积物中石油烃含量为近岸最大浑浊带最高,其次为近岸区和泥质区,在远岸区则常年存在一个石油烃含量的低值区.
2014 Vol. 34 (3): 752-757 [摘要] ( 177 ) [HTML 1KB] [ PDF 924KB] ( 509 )
758 田慧, 郭强, 毛潇萱, 黄韬, 马建民, 吴军年, 张干, 李军, 高宏
广州地区典型多溴联苯醚迁移和归趋行为模拟
运用多介质逸度模型对典型PBDEs(BDE47、BDE99、BDE209)在广州地区大气、水体、土壤、沉积物中的浓度分布与多介质间的迁移、归趋进行了模拟研究并分析了3种化合物在研究区域环境多介质间的迁移通量,确定其在环境中的主要迁移过程;结合实际监测数据,对模型的可靠性进行验证;以BDE47和BDE209为例,对模型的输入参数进行灵敏度分析;并以BDE209为例,对模型进行不确定性分析.通过模拟浓度与实测浓度的对比,表明模型在该地区具有很好的适用性.结果表明,环境系统达到平衡时,BDE47、BDE99和BDE209在土壤和沉积物中的含量分别占其在环境系统总含量的17.73%和82.26%,14.65%和85.35%,4.81%和95.19%;PBDEs从环境系统中的消失途径主要为大气平流输出和土壤降解;logKow和大气平流输入是影响化合物在环境相中浓度分布的最主要因素;不确定性分析指出BDE209在土壤相中浓度的变异系数最大.
2014 Vol. 34 (3): 758-765 [摘要] ( 190 ) [HTML 1KB] [ PDF 419KB] ( 619 )
766 周沙, 黄跃飞, 王光谦
黑河流域中游地区生态环境变化特征及驱动力
多角度分析黑河流域中游地区植被覆盖度时空变化特征,并建立基于演变过程的生态系统灰色关联度模型,分析生态环境变化的驱动因子.研究表明:1)1999~2008年,平原旱地、低覆盖草地、有林地年最大归一化差异植被指数(NDVI)增幅较大,达0.1~0.2,疏林地2004年后保持高速增长,年最大NDVI增幅0.208,增长了77.6%; 2)张临高盆地年最大植被覆盖度线性拟合年均增幅0.0063,生长季节平均植被覆盖度在小幅波动中呈现稳定增长趋势,拟合优度达0.74;甘州区生态治理成效最显著,年增长幅度集中在0.03~0.3;临泽县和高台县以增长为主,但局部过渡带地区下降幅度达0.1~0.3; 3)植被7~10月覆盖度呈现明显增长趋势,峰值从6~7月延迟到7~8月,2007年达0.39;植被覆盖度分级结构呈现优化趋势,极低覆盖度植被逐渐转化为低覆盖度植被,2007年相比2000年降低25%以上,高覆盖度植被1998~2008年间增长约16%; 4)根据3种植被覆盖度变化与各驱动因子关联分析,气象水文因子主要包括降雨量、蒸发量、径流量,最大关联度分别为0.91、-0.83、0.76,社会经济因子主要包括农作物播种面积、第一产业产值、农业科技水平,最大关联度分别为-0.81、0.78、0.81.
2014 Vol. 34 (3): 766-773 [摘要] ( 183 ) [HTML 1KB] [ PDF 1100KB] ( 647 )
774 闫伟奇, 张潇尹, 郎凤玲, 曹军
北京地区大气细颗粒物的个体暴露水平
于2012年12月至2013年4月采用LD6S型微电脑激光粉尘仪在北京地区采取单人逐日跟踪的方式记录了多名个体对大气细颗粒物(PM2.5)的暴露水平,同时收集研究对象的时间-活动日志,计算日平均暴露水平,再进行多人多日合并处理.并于研究时段内同步记录北京市环境保护监测中心发布的空气质量监测数据.结果表明,研究期间北京地区冬季与春季PM2.5的平均浓度分别为127,69μg/m3.个体日均暴露水平中值为54μg/m3,与大气质量浓度的平均比值为0.60.个体室内暴露分量均值达到总暴露量的80%,室外与交通各占约10%.不同人群及季节的暴露水平之间未表现出显著差异.当大气环境质量浓度高于国家空气质量二级标准浓度限值时,室内住宅、办公室和餐厅,室外公交车、街道微环境中的PM2.5质量浓度与大气环境质量浓度存在显著的相关关系.
2014 Vol. 34 (3): 774-779 [摘要] ( 235 ) [HTML 1KB] [ PDF 425KB] ( 920 )
780 王菲菲, 王先良, 刘芳盈, 吕占禄, 钱岩, 朋玲龙
燃煤PM2.5不同组分对血管内皮细胞的氧化损伤效应
为了解细颗粒物不同组分在心血管系统损伤中的毒性机制,以大同散煤为样品煤,提取燃煤PM2.5全颗粒物、无机组分及有机组分,分别对人脐静脉内皮细胞EA.hy926进行染毒,采用超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-PX)及丙二醛(MDA)指标检测PM2.5不同组分对EA.hy926细胞氧化损伤程度的影响.结果表明,燃煤PM2.5各组分对EA.hy926细胞染毒24h后,随着染毒剂量的增加,细胞上清液中SOD活力均下降,与对照组相比差异显著,而相同剂量组比较,其抑制SOD活力能力依次为:有机组分>无机组分>全颗粒物,且相同剂量组不同组分间的比较均有统计学差异;GSH-Px活力均下降,具有剂量依赖性,引起GSH-Px活力下降程度基本具有无机组分>有机组分>全颗粒物的趋势,但统计学意义不显著;MDA含量分别有不同程度的增加,各组分所致的MDA含量大小存在低剂量组有机组分>全颗粒物>无机组分,高剂量组全颗粒物>无机组分>有机组分趋势,随着剂量增加,全颗粒物和无机组分引起MDA含量明显增加,而有机组分则变化趋于平缓.可见,燃煤PM2.5不同组分均对血管内皮细胞EA.hy926氧化损伤作用明显,SOD 、GSH-PX等抗氧化酶的活性降低.
2014 Vol. 34 (3): 780-785 [摘要] ( 221 ) [HTML 1KB] [ PDF 331KB] ( 670 )
786 苏都尔·克热木拉, 胡颖, 迪丽努尔·塔力甫, 邵龙义, 买丽克扎提·买合木提
乌鲁木齐大气PM2.5对质粒DNA的损伤研究
2012年1月~2012年12月采集乌鲁木齐大气PM2.5样品,使用质粒DNA评价法研究了不同季节PM2.5的氧化能力,并进行氧化性毒性与相应气象因素和质量浓度之间的相关性研究.结果表明,乌鲁木齐大气PM2.5的质量浓度具有冬季最高,春季和秋季次之,夏季最低的季节性变化特征;PM2.5全样和水溶部分氧化能力的季节差异较大,对质粒DNA的氧化性损伤具有冬季最大,春季和夏季之次,秋季最低.冬、春、夏、秋季大气PM2.5全样的TD30(PM2.5对质粒DNA造成破坏达到30%所需要的颗粒物的剂量)平均值分别为440,491,503,515μg/mL,水溶部分分别为474,721,666,600μg/mL.绝大部分PM2.5样品全样的TD30值均小于水溶部分样,表明全样的毒性大于相应的水溶部分样.全样TD30值与平均温度显著(P<0.05)正相关,表明寒冷的天气/季节可能造成PM2.5的高毒性.水溶样TD30值与风速显著(P<0.01)正相关,与相对湿度显著负相关.这表明,高的风速和低的相对湿度可能跟较低和较高的PM2.5的毒性有关.PM2.5氧化性损伤能力的大小与其质量浓度之间的相关性不明显,表明仅以颗粒物的质量浓度来评价大气颗粒物氧化性损伤能力大小的方法并不能真实地反映其对人体健康的危害程度,起决定作用的还是颗粒物的化学组成及其表面吸附的有害成分.
2014 Vol. 34 (3): 786-792 [摘要] ( 173 ) [HTML 1KB] [ PDF 387KB] ( 540 )
793 梁赛, 张天柱
多种政策对经济-环境系统的综合作用分析
提出了一套分析多种政策手段对社会经济系统物质流和价值流变化的综合作用的理论概念,弥补了现有不足.在理论概念的基础上,构建了由7个子模块组成的具体模型框架,以反映多种政策手段共同实施对物质流和价值流变化的综合作用.以我国为案例,利用提出的模型框架评估了我国7类典型环境经济政策对我国经济增长和物质流变化的综合和单独作用,证明了综合分析的必要性.
2014 Vol. 34 (3): 793-800 [摘要] ( 169 ) [HTML 1KB] [ PDF 410KB] ( 461 )
801 田平, 方晓波, 王飞儿, 朱瑶
基于环境基尼系数最小化模型的水污染物总量分配优化
本文通过应用WASP模型计算出研究区域环境容量及其在各镇的空间分布,在此基础上确定整个区域的污染物目标总量.结合研究区域实际情况,提出并开发了基于经济、社会和资源禀赋的综合环境基尼系数最小化模型,用于污染物目标总量分配的最优化求解.最终分配方案相比污染物现状排放、容量分配两种情形而言,COD的基尼系数分别下降15.1%和8.4%,氨氮的基尼系数分别下降11.0%和13.7%,分配方案更加公平、合理.在最终优化分配所得的COD削减方案中,长泾镇削减比率最高,达到20%,削减量为231.74t/a;在相应的氨氮削减方案中,祝塘镇削减比率最高,达到59.9%,削减量为59.74t/a.
2014 Vol. 34 (3): 801-809 [摘要] ( 223 ) [HTML 1KB] [ PDF 650KB] ( 1036 )
810 于慧, 孙宝盛, 李亚楠, 张燕, 齐庚申
应用灰色模糊马尔科夫链预测海河水质变化趋势
灰色GM(1,1)模型在水质预测中得到了较为广泛的运用,但其存在灰色偏差与抗干扰能力弱的局限性,针对这一问题,将马尔科夫链理论与模糊集合理论引入灰色GM(1,1)预测模型,并应用该模型对海河三岔口断面的DO、CODMn和NH3-N 3项指标2012~2016年的浓度变化趋势进行预测.结果表明,2004~2016年,DO及NH3-N浓度大致呈上升趋势,预计2016年分别可达9.15,1.47mg/L;CODMn浓度呈下降趋势,预计2016年可达3.91mg/L.以2012年的数据做验证,灰色模糊马尔科夫链模型的预测精度最高,可作为科学的水质预测方法.
2014 Vol. 34 (3): 810-816 [摘要] ( 171 ) [HTML 1KB] [ PDF 776KB] ( 924 )
中国环境科学
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