中国环境科学
 
 
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2014年 34卷 4期
刊出日期 2014-04-20
论文
论文
817 田世丽, 潘月鹏, 刘子锐, 王跃思
不同材质滤膜测量大气颗粒物质量浓度和化学组分的适用性
为提高不同粒径段大气颗粒物质量浓度及化学组成测量数据的准确性,使用惯性撞击式采样器对北京、千烟洲和鼎湖山3个站点的大气颗粒物分9个粒径段进行了采集,从质量浓度偏差和化学组成的角度进行了方法学探讨.结果表明,在恒温25℃、恒湿50%平衡条件下,称量石英材质的采样膜获得的PM2.1质量浓度相对于TEOM在线PM2.5观测结果的正偏差为20%左右,正偏差诱因是环境空气相对湿度过高.干燥(10% 湿度,25℃)微环境平衡处理方法有利于采样后膜片中H2O析出,使得上述正偏差降低至8%.通过条件实验,确定了石英膜采样前后在干燥器中放置72h平衡后称重、差减获得各级质量浓度的方法,可将偏差控制在可接受范围之内.基于这种方法获得的PM2.1质量浓度与TEOM在线PM2.5观测结果呈显著线性相关(R2=0.89,P<0.05).为达到通过化学成分重构质量浓度的需求,建立了同步使用石英膜采集样品并用于水溶性成分、有机碳和元素碳含量分析,而使用纤维素膜采样后用于金属元素分析的方案.应用上述方案对样品进行了全化学分析,对PM2.1质量进行了重构,重构获得的质量浓度与称重获得PM2.1质量浓度也呈显著线性相关(R2=0.89,P<0.05).
2014 Vol. 34 (4): 817-826 [摘要] ( 200 ) [HTML 1KB] [ PDF 672KB] ( 1297 )
827 陈烨鑫, 朱彬, 尹聪, 侯雪伟, 王红磊, 康汉青, 刘晓慧
基于卫星遥感和地面观测资料分析苏皖两省一次空气污染过程
2012年6月8~11日,江苏安徽2省发生了一次持续性的空气污染过程.利用MODIS观测的气溶胶产品和地面气象资料,结合火点监测资料和HYSPLIT后向轨迹模式,分析气溶胶光学厚度(AOD)、细粒子比例(FMF)、空气污染指数(API)的特征,探究这次空气污染的形成原因.研究表明,这次过程中苏皖2省8个代表城市的能见度大部分时间低于10km,相对湿度低于90%,API均达到或超过污染等级,AOD显著增长,且污染物以人类活动产生的细粒子为主.区域细粒子比例(RFMF)达0.79,高FMF(>0.6)出现的概率高达74.8%.另外,苏皖2省稳定的天气形势,不利于污染物扩散.6月8~11日,苏皖2省(北部地区为主)出现大量的火点,表明有秸秆焚烧现象的存在.从HYSPLIT模式的模拟结果来看,苏皖2省8个代表城市在此期间主要受到偏西方向的气流以及局地气流的影响,偏西方向的气流有利于外部秸秆焚烧的污染物经过输送影响本地区,同时局地气流不利于扩散,从而造成污染物积累,形成污染.
2014 Vol. 34 (4): 827-836 [摘要] ( 215 ) [HTML 1KB] [ PDF 1502KB] ( 782 )
837 曹玲娴, 耿红, 姚晨婷, 赵磊, 段鹏丽, 宣莹莹, 李红
太原市冬季灰霾期间大气细颗粒物化学成分特征
研究了太原市灰霾发生期间大气PM2.5质量浓度和化学成分变化规律.采样时间为2011年12月27日16:00~2012年1月3日04:00,使用TH-150C中流量大气PM2.5采样器(采样膜为直径90mm的石英纤维滤膜)在山西大学环境科学研究所5层楼顶每隔4h采样一次,得到灰霾样品34个,非灰霾样品5个.采样期间对大气PM2.5质量浓度进行实时监测.结果表明:灰霾期间(初起、进展、鼎盛、减弱4个阶段)大气PM2.5平均浓度达(692±272)μg/m3,是非灰霾期间(即灰霾消失阶段) (54±12)μg/m3的12.8倍;在灰霾发生期间,大气PM2.5中Hg、Pb、As等重金属污染物、OC以及水溶性无机离子SO42-、NO3－、NH4+、K+、Cl－、F－浓度呈现相似的变化趋势,即在灰霾初起、进展阶段不断增加,在灰霾鼎盛期达到最大值,随后随着灰霾的减弱和消失而不断下降,最终降到一个较低的水平;而与燃煤关系不大的Zn元素、Ca2+、Mg2+等在灰霾各个时期浓度变化较小.以上结果说明冬季灰霾天气使太原市大气PM2.5浓度显著上升,并增加PM2.5中重金属、有机物和二次气溶胶含量,使其化学成分发生改变,同时也反映了冬季燃煤和生物质燃烧对太原市大气PM2.5的化学组成影响大于交通源和土壤扬尘.
2014 Vol. 34 (4): 837-843 [摘要] ( 251 ) [HTML 1KB] [ PDF 499KB] ( 926 )
844 周勤迁, 潘月鹏, 王剑, 刘子锐, 吉东生, 陈卫卫, 王跃思
黑龙江海伦农业区冬春PM2.5和气态污染物污染特征
2011~2012年冬春期间(11月到翌年4月),通过设置在海伦农田生态系统国家野外科学观测研究站内的在线监测仪器获取了PM2.5和气态污染物(NOx、O3和SO2)质量浓度的时间变化,同时结合地面气象资料和HYSPLIT后向气团轨迹模型分析了该地大气污染物的污染水平、可能来源及传输过程.结果表明:观测期间PM2.5、NOx和SO2的24h均值(范围)分别为(54.7±45.7)(8.0~217.8),(23.0±11.5)(4.5~59.6), (10.0±10.3)(0.3~56.0)μg/m3, O3的日最大8h平均值(范围)为(62.4±18.7)(24.1~173.5)μg/m3,其中除O3在4月份超过国家一级标准8d外,其它气态污染物均未超过国家一级标准;PM2.5超过国家二级标准的天数为40d,占整个观测期间的22.5%.PM2.5和SO2各月质量浓度变化较大,最高值出现在12月份,是冬季采暖的高峰期.NOx、PM2.5和SO2日变化呈双峰型,峰值出现在07:00和17:00左右;O3为单峰型,峰值出现13:00~15:00.通过对海伦地区72h内HYSPLIT后向气团轨迹模拟结果和该站点的气象数据进行分析,表明该农业区大气污染受本地源和区域输送共同影响,偏南气流易造成污染物积累,而偏北气流有利于污染物扩散.
2014 Vol. 34 (4): 844-851 [摘要] ( 185 ) [HTML 1KB] [ PDF 1235KB] ( 785 )
852 王爱平, 朱彬, 银燕, 金莲姬, 张磊
黄山顶夏季气溶胶数浓度特征及其输送潜在源区
利用轨迹聚类方法对2011年6~8月黄山光明顶的气团轨迹进行聚类分组,得到2011年夏季到达黄山顶的主要气团输送轨迹,结合黄山顶的气溶胶数浓度观测资料,分析不同类型输送轨迹与黄山顶积聚模态颗粒物数浓度的关系.利用潜在源贡献因子分析法PSCF(potential source contribution function analysis)定性分析了不同气团背景下黄山顶积聚模态颗粒物数浓度的潜在源区,最后结合浓度权重轨迹分析法CWT(concentration weighted field)定量分析不同潜在源区对黄山顶积聚模态颗粒物数浓度的贡献.结果表明,积聚模态颗粒物(0.5~1μm)数浓度约占0.5~20μm颗粒物数浓度的94.9%;黄山顶6~8月大陆气团的发生频率最高,约43.4%;影响黄山光明顶积聚模态颗粒物数浓度的潜在源区主要来自一些工业发达人口密集的城市群:湖北东部、安徽中部、河南、江西境内、两广交界处、湖南南部以及浙江北部地区.而垂直方向上,来自西北和西南方向高度约2~5km的自由对流层气团对黄山顶积聚模态粒子数浓度贡献较大.
2014 Vol. 34 (4): 852-861 [摘要] ( 193 ) [HTML 1KB] [ PDF 1480KB] ( 911 )
862 梁俊宁, 陈洁, 卢立栋, 王佩
煤化工行业氮氧化物排放系数研究
通过现场监测和模拟燃烧实验的方法,分别对陕西某煤化工企业中的甲醇、二甲醚、合成氨和尿素工艺过程中的氮氧化物进行监测,并初步核算各煤化工行业氮氧化物的排放系数.结果显示,不同煤化工行业中,煤炭在作为原料利用时氮氧化物排放量不尽相同,其中甲醇行业氮氧化物排放量为153.19~252.43g/h,平均为211.24g/h;二甲醚行业氮氧化物排放量为22.38~52.20g/h,平均为35.39g/h;合成氨行业为246.48~359.65g/h,平均305.94g/h;尿素行业为13.70~26.75g/h,平均19.89g/h.不同行业氮氧化物的排放系数也有所差别,按照单位产品排放量核算时,各行业氮氧化物的排放系数分别为甲醇41.35~88.10g/t-产品、二甲醚62.27~145.25g/t-产品、合成氨213.47~322.43g/t-产品、尿素0.21~0.41g/t-产品,以单位原料煤消耗量核算出的氮氧化物排放系数分别是甲醇30.18~52.86g/t-原料煤、二甲醚22.83~53.26g/t-原料煤、合成氨119.72~172.73g/t-原料煤、尿素为0.14~0.28g/t-原料煤.通过比较可知,煤在作为原料利用时其氮氧化物的排放系数远小于煤的燃烧过程.
2014 Vol. 34 (4): 862-868 [摘要] ( 216 ) [HTML 1KB] [ PDF 386KB] ( 1298 )
869 黄凤兰, 张春林, 王伯光, 黄青
电炉铁合金飞灰中金属和二噁英分布特性研究
分别利用高分辨气相色谱-低分辨质谱(HRGC-LRMS)联用仪、原子吸收分光光度计对4个电炉铁合金飞灰中4-8氯取代PCDD/Fs和12种金属进行检测,结果表明,飞灰中金属元素浓度高,其中重金属以Zn浓度最高,为19835.918~36729.200mg/kg;Ni浓度最低,为9.000~43.627mg/kg.4个灰样中PCDD/Fs的浓度差别较大,总量在33.792~88.125ng/g范围内,该浓度水平与生活垃圾焚烧飞灰相当.4个灰样中PCDD/Fs的分布特征不尽相同,但是均以OCDD/F的浓度最高.飞灰中较高的二噁英浓度水平与高浓度的Fe、Cu、Ca和Ni等金属存在一定的相关性.
2014 Vol. 34 (4): 869-875 [摘要] ( 171 ) [HTML 1KB] [ PDF 394KB] ( 564 )
876 戴晓虎, 王凯丽, 董滨, 吴冰
黄花和脱水污泥厌氧消化的温室气体减排研究
采用联合国政府间气候委员会(IPCC)推荐的方法,对植物加拿大一枝黄花和污泥生物质厌氧消化产沼气的环境和能量影响进行了评估.环境影响评估重点关注温室气体(GHG)减排,将加拿大一枝黄花和脱水污泥的中温小试厌氧消化的甲烷产率数据运用于GHG减排潜质的计算;能量评估包括污泥贮存及传播、消化液的沼气逃逸,及化学肥料和化学药剂的投加几个过程中的直接和间接的能量输入.结果表明,一枝黄花和脱水污泥联合厌氧消化净GHG排放量随着SRT的缩短和黄花添加比例的增加而逐渐下降,在二者以挥发性固体(VS)比例1:1混合,停留时间为20d时的能量效率较高,GHG减排量较大,与基础方案相比,添加黄花可以实现78%的净GHG减排.
2014 Vol. 34 (4): 876-883 [摘要] ( 189 ) [HTML 1KB] [ PDF 481KB] ( 563 )
884 晏鹏, 吉芳英, 王静, 范剑平, 颜达超
嵌入式旁路污泥减量污水处理系统研究
为了减少活性污泥工艺中剩余污泥的产量以及解决目前污水处理厂无机物积累的问题,开发了一种集旁路污泥减量、污泥淤砂分离、侧流化学除磷、强化氮磷去除于一体的嵌入式旁路污泥减量污水处理系统,中试反应器规模10m3/d,并稳定运行超过90d.试验结果表明:出水ρ(NH4+-N)、ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(COD)分别为(0.5±0.3),(8.6±1.6),(0.14±0.04),(26.8±8.8)mg/L,出水水质能够稳定的达到一级A标,并且远低于其限值.系统运行期间,活性污泥系统的MLVSS/MLSS值逐渐升高,其值从初始的0.33增加到了0.52;该工艺系统有效的防止了无机颗粒在活性污泥系统中的积累.在系统稳定运行过程期间,其表观产率系数Yobs为0.103gVSS/gCOD,该工艺系统展示了良好的污泥减量性能.
2014 Vol. 34 (4): 884-888 [摘要] ( 165 ) [HTML 1KB] [ PDF 395KB] ( 516 )
889 魏红, 杨虹, 赵琳, 李克斌, 于雪丽
粉煤灰增强超声/H2O2降解左氧氟沙星的实验研究
研究粉煤灰对超声/H2O2体系降解左氧氟沙星的增强效果,考察了粉煤灰添加量、H2O2浓度、溶液初始pH值、左氧氟沙星初始浓度等对降解效果的影响.结果表明,与单独超声,H2O2氧化,超声/H2O2,超声/粉煤灰,粉煤灰/H2O2氧化相比,粉煤灰有效增强了超声/H2O2体系对左氧氟沙星的降解,降解反应符合一级反应动力学.粉煤灰添加量为1.5g/L,H2O2浓度为15.0mmol/L,pH=7.16,超声功率325W,左氧氟沙星初始浓度20mg/L,反应160min,左氧氟沙星的去除率达到99.12%,TOC去除率为17.37 %.利用荧光探针法对不同体系产生的·OH浓度进行了分析比较,粉煤灰作为非均相催化剂,主要在于发生类Fenton反应.采用HPLC/MS/MS方法对3种反应产物进行了分析,结果表明左氧氟沙星主要是通过喹诺酮环失去-C2,哌嗪环去亚甲基化以及·OH进攻喹诺酮环发生降解.
2014 Vol. 34 (4): 889-895 [摘要] ( 206 ) [HTML 1KB] [ PDF 507KB] ( 534 )
896 王锐, 陈华军, 靳朝喜, 杨炳武
冬季水库水源中MIB和土嗅素的产生与降解机理
2-甲基异冰片(MIB) 和土嗅素(geosmin)由放线菌,真菌和蓝绿藻代谢产生,这两种物质是目前造成饮用水具有霉味和土味的主要原因.以包头市画匠水库为研究对象,运用推流式反应器基本模型和OriginPro 9.0线性拟合法,分析冬季水源水库水中MIB和土嗅素净产率与损失率;运用双膜理论计算嗅味物质挥发速率常数.结果表明,冬季画匠水库0.55m冰层下,透射光照强度(Surface PAR)为70 ~ 636W/m2,平均光照强度为114.8W/m2,存在合适藻类代谢产生异味物质的光照条件.封冻前后,水库水中MIB和土嗅素浓度逐渐增高,并以60~102ng/L的较高浓度水平维持到来年解冻,此后二者浓度逐渐降低到较低水平,呈规律性变化.曲线拟合结果显示,冬季画匠水库水中MIB/土嗅素的产生与减少均符合准一级反应动力学模型(R2为0.941~0.989).由于低温与冰层阻碍等原因,影响水库中MIB/土嗅素的损失主要因素是出流携带;冰层融化后,挥发和出流携带是MIB/土嗅素减少的主要原因.MIB和土嗅素冬季产生速率常数为4.119, 2.146ng/(L×d),水流携带损失速率常数为0.032d-1.冰层融化后,MIB产生速率为1.012ng/(L×d),损失速率为0.072d-1,藻细胞产率4.57×10-8ng/(L×d×cell);土嗅素产生速率常数为1.638ng/(L×d),损失速率为0.083d-1,藻细胞产率5.46×10-8ng/(L×d×cell).
2014 Vol. 34 (4): 896-903 [摘要] ( 245 ) [HTML 1KB] [ PDF 700KB] ( 822 )
904 马晓雁, 倪梦婷, 倪永炯, 李青松, 张泽华, 高乃云, 吴荣光
UV体系中3种微量类固醇雌激素的竞争降解及同趋转化
采用UV体系(UV、UV/H2O2和UV/H2O2/TiO2)降解水中同时存在的3种微量类固醇雌激素雌酮(E1)、17-β雌二醇(E2)和17-α乙炔基雌二醇(EE2),结果表明,降解过程均符合一级反应动力学,通过不同UV系统对比发现,关键因素对混合污染降解的影响顺序为H2O2>光强>TiO2.E1光解特性良好,在混合基质中可优势降解;E2和EE2直接光解效果较差,优劣顺序受到光强的影响,光强升高EE2略占优势.H2O2和催化剂TiO2的投加可提高3种物质的降解效果及降解速率常数,但竞争条件下E2和EE2的去除率提高有限.E1,E2和EE2的光化学降解过程具有相似的转化趋势,均可生成与E1结构类似的副产物.
2014 Vol. 34 (4): 904-911 [摘要] ( 152 ) [HTML 1KB] [ PDF 496KB] ( 704 )
912 李璐璐, 赵勇胜, 王贺飞, 苏燕, 秦传玉, 吴亚萍
溶剂萃取分离地下强化抽出处理液中的污染物和表面活性剂
以正己烷为萃取剂,SDS和Tween 80为表面活性剂,苯和硝基苯为污染物,通过批次实验研究了萃取时间、油水比、表面活性剂及污染物性质对二者分离效果的影响.结果表明,萃取时间为2h、油水比为0.1是萃取的最佳条件参数;正己烷对Tween 80和苯的分离效果较SDS好,且Tween 80浓度对分离效果影响不大;随着SDS浓度的升高,其与苯的分离效果先增大后减小,在1.375CMC时达到最佳分离效果;正己烷对苯与SDS的分离效果较硝基苯好,且分离效果随着污染物浓度的升高而增大;苯和硝基苯共存时,其与SDS的分离存在竞争作用.
2014 Vol. 34 (4): 912-916 [摘要] ( 173 ) [HTML 1KB] [ PDF 353KB] ( 521 )
917 李梦露, 蒋建国, 张昊巍
餐厨垃圾水解酸化液作碳源的脱氮效果研究
针对餐厨垃圾水解酸化液作外加碳源的反硝化脱氮效果进行研究,考察了人工配水条件下水解酸化液反硝化处理的适宜COD/NO3--N比范围,在适宜COD/NO3--N比条件下与甲醇、乙酸钠的反硝化效果进行对比,并验证了水解酸化液对于生活污水的反硝化效果.结果表明,人工配水条件下利用水解酸化液作碳源的适宜COD/NO3--N比为4.9~6.0,反硝化速率最高可达25.0mg NO3--N/(gVSS·h).反应过程存在2个不同的硝态氮去除速率阶段,并出现了亚硝氮积累.餐厨垃圾水解酸化液为含多种VFA成分的混合物,其反应过程中硝态氮的去除速率比甲醇、乙酸钠等纯物质做碳源时的硝态氮去除速率快.将餐厨垃圾水解酸化液用于生活污水脱氮处理,当COD/NO3--N比为6时,水中的硝态氮以及亚硝氮均能够得到较为彻底的去除.
2014 Vol. 34 (4): 917-923 [摘要] ( 195 ) [HTML 1KB] [ PDF 423KB] ( 767 )
924 李祥, 黄勇, 刘福鑫, 袁怡, 陈钟姮, 丁敏
铜、锌离子对厌氧氨氧化污泥脱氮效能的影响
通过接种厌氧氨氧化污泥,研究了Cu2+、Zn2+浓度变化对厌氧氨氧化污泥脱氮效能长短期的影响.短期实验结果表明,铜、锌离子对厌氧氨氧化污泥的脱氮效能影响主要分为3个阶段.刺激阶段,Cu2+浓度0~1mg/L和Zn2+浓度0~4mg/L时,随着进水金属离子浓度的增加,微生物活性受到刺激,氮去除速率迅速增加;稳定阶段,Cu2+浓度1~8mg/L时,氮去除速率处于稳定状态.抑制阶段,Cu2+浓度大于8mg/L和Zn2+大于4mg/L时,随着进水金属离子浓度的增加,氮去除速率逐步下降.Cu2+、Zn2+对厌氧氨氧化污泥脱氮效能长期影响表明,当进水Cu2+浓度达到4mg/L和Zn2+达到8mg/L时厌氧氨氧化污泥的活性将受到抑制.降低进水重金属浓度后,厌氧氨氧化污泥活性可以得到恢复.厌氧氨氧化菌对Cu2+的敏感性强于Zn2+.
2014 Vol. 34 (4): 924-929 [摘要] ( 217 ) [HTML 1KB] [ PDF 750KB] ( 588 )
930 欧阳云, 席劲瑛, 王智超, 胡洪营
城市污水处理厂污泥对水中硫化物的吸附特性
为研究城市污水厂污泥对水中硫化物的吸附特性,从3座城市污水处理厂采集回流污泥,考察了硫化物浓度、温度、pH值和其他离子对污泥吸附硫化物的影响.结果表明,污水厂回流污泥对硫化物的吸附等温线可以用Langmuir方程很好地描述,其最大硫化物吸附量为15~27mg/g-干污泥.在温度为5~35℃条件下,吸附量随温度上升而增加,表明该吸附为吸热过程.pH值在2~7范围内,pH值对污泥吸附硫化物的影响不大,当pH值低于2时,污泥对硫化物的吸附量随pH降低显著减小.硫化物可能以离子形式被污泥吸附,该过程为化学吸附过程.水中存在0~25mg/L Cl-或0~12mg/L SO2- 4不影响污泥对硫化物的吸附量.
2014 Vol. 34 (4): 930-934 [摘要] ( 294 ) [HTML 1KB] [ PDF 385KB] ( 29039 )
935 吕小梅, 李继, 李朝林, 刘洞阳, 邵明非, 夏雪
不同电子受体除磷污泥相似性与菌群结构研究
分别以硝酸盐、亚硝酸盐、氧气为电子受体,采用3组SBR反应器培养除磷污泥,连续126d的稳定运行表明:以硝酸盐、亚硝酸盐、氧气为电子受体除磷污泥对TP平均去除率分别为84.8%, 78.7%, 87.4%,出水TP平均浓度分别为0.758, 0.931, 0.632mg/L.采用高通量测序技术对不同电子受体除磷污泥的相似性与菌群结构进行了研究,结果表明,以硝酸盐,亚硝酸盐为电子受体的反硝化除磷污泥具有近似的菌群结构,与好氧除磷污泥菌群结构差异较大.基于各样品主导OTUs序列的系统发育关系及其比例的分布,主导微生物主要可以分为5个簇.通过序列比对,在97%的序列相似度条件下,种泥中聚磷菌与聚糖菌序列比例为0.716%与0.368%,以硝酸盐、亚硝酸盐、氧气为电子受体除磷污泥中聚磷菌与聚糖菌序列比例分别为1.78%, 2.53%, 4.80%与1.44%, 1.32%, 30.9%,厌氧-缺氧条件有利于抑制聚糖菌.亚硝酸盐为反硝化除磷污泥电子受体时潜在公共卫生安全隐患.
2014 Vol. 34 (4): 935-941 [摘要] ( 167 ) [HTML 1KB] [ PDF 361KB] ( 658 )
942 刘咏, 刘娅, 任越琳, 汪诗翔, 赵仕林
金属离子改性腐植酸钠吸附剂的制备及其除氟性能
为提高水中F-的吸附去除效率,以腐植酸钠(NaA)为原料,用铝盐和钙盐通过凝胶聚合法对其改性,制备了金属离子改性腐植酸钠吸附剂(标记为MMNaA). 用SEM及XRD表征吸附剂的结构和形貌,通过静态吸附实验探讨了MMNaA对水中F-的吸附性能并与传统的γ-Al2O3吸附剂进行比较.结果表明,MMNaA对水中F-的等温吸附结果与Langmuir方程能较好地拟合, 用Langmuir方程计算出的饱和吸附容量为208.77mg/g;吸附过程遵循准2级动力学方程,其速率控制步骤包括边界层扩散和内部扩散2个过程;在pH 5~9时MMNaA对水中F-具有较高的吸附去除率.当吸附剂用于深度处理实际含氟废水时,与γ-Al2O3相比,MMNaA适用的pH值范围更广,满足达标排放时所需的投加量更小、吸附时间更短.
2014 Vol. 34 (4): 942-950 [摘要] ( 202 ) [HTML 1KB] [ PDF 1223KB] ( 585 )
951 毛玉红, 常青, 曾立云
混凝过程中絮体形貌的PIV成像观测与表征
采用粒子成像速度场仪(PIV)对Taylor-Couette反应器内的混凝过程中絮体的微观形貌进行了观测与表征.结果表明,内筒转速在20～60r/min范围内,生成的絮体颗粒较大,粒径分布均匀,絮凝沉淀效果最好.由于内筒旋转速度的变化直接导致混凝流场形态的变化,所以混凝过程中流场形态的变化对絮体生长过程有重要影响,进而直接影响到混凝效果.混凝过程中流场的周期性变化、涡间存在液体传递的波状涡结构有利于絮体颗粒的结合生长,并导致较高的絮凝沉淀去除率.这也说明PIV技术能够在测量流场的同时较好地反映混凝过程中微絮体的形貌变化特征,从而实现对絮凝过程的原位观测与表征.
2014 Vol. 34 (4): 951-957 [摘要] ( 144 ) [HTML 1KB] [ PDF 907KB] ( 663 )
958 高欣玉, 纵瑞强, 王平, 梁爽
xDLVO理论解析微滤膜海藻酸钠污染中pH值影响机制
用extended Derjaguin-Laudau-Verwey-Overbeek(xDLVO)理论定量解析不同pH值下海藻酸钠微滤膜污染过程中的界面相互作用,评价范德华力(LW)、双电层作用力(EL)、极性力(AB)对海藻酸钠微滤膜污染的相对贡献.结果表明,在pH5~9范围内,AB相互作用能起着关键作用,决定了总界面相互作用能的性质与强度.不同pH值下海藻酸钠微滤膜污染趋势(K)为pH 5 > pH 7 > pH 8 > pH 9. 由于与海藻酸钠之间的界面作用为引力,疏水性膜在过滤初期膜污染更为严重;污染后期亲、疏水性膜污染行为差异不明显,因为此时海藻酸钠之间的排斥性界面作用为主导.初始、后期阶段K值分别与膜-海藻酸钠界面自由能、海藻酸钠-海藻酸钠界面自由能有较强的线性相关性,说明xDLVO理论可以有效预测不同pH值下海藻酸钠微滤膜污染行为.
2014 Vol. 34 (4): 958-965 [摘要] ( 273 ) [HTML 1KB] [ PDF 609KB] ( 1895 )
966 王鹍, 夏平平, 刘凡, 谭文峰, 邱国红, 冯雄汉
模拟环境条件下δ-MnO2氧化As(III)的搅拌流动动力学特征
采用搅拌流动法研究了酸性水钠锰矿及水羟锰矿2种δ-MnO2矿物氧化As(Ⅲ)的动力学过程,构建了可用于多相体系的搅拌-流动氧化还原反应动力学模型.经过As吸附量的校正后,该模型对酸性水钠锰矿及水羟锰矿氧化As(III)动力学数据拟合度分别为0.980和0.951,模型拟合得到pH 7时2种矿物单位比表面上氧化As(III)的初始反应速率常数k分别为0.131,0.014min-1×m-2.相比而言,该速率常数明显高于批量法得到的表观速率常数kobs,0.021,0.001min-1×m-2更接近真实的化学动力学参数.搅拌流动法与批量法得到的不同矿物的速率常数大小趋势一致,即尽管酸性水钠锰矿对As(III)的氧化率低于水羟锰矿,单位比表面上酸性水钠锰矿氧化As(III)初始反应速率却远高于水羟锰矿.反应过程分析表明,反应初始阶段,As(III)的吸附为主要限速步骤;而随着反应的进行,矿物表面反应位点逐渐钝化或减少,反应位点数量成为限速步骤.
2014 Vol. 34 (4): 966-975 [摘要] ( 179 ) [HTML 1KB] [ PDF 833KB] ( 634 )
976 吴川福, 岛冈隆行, 小宫哲平, 汪群慧
温度、pH值对城市垃圾中有机碳溶解及其降解特性的影响
通过实验及数值模拟的方法,研究了不同温度和pH值条件下有机碳的溶解动力学特性.结果表明,提高溶液温度有利于加速易溶解有机碳的溶解速率,但不能提高固相有机碳总的溶解量.降低溶液pH值有利于固相有机碳的溶解.实验样品在所有测试环境条件下,有机碳溶解速率为0.05~0.22m3/(kg·h);易溶解有机碳占总可溶解性有机碳百分比为30%~50%;易溶解有机碳溶解速率为14~65h-1,比难溶解有机碳溶解速率高出大约3个数量级.水溶性有机碳生物可降解性实验表明,79%以上水溶性碳难以在厌氧条件下被原生菌降解.
2014 Vol. 34 (4): 976-982 [摘要] ( 277 ) [HTML 1KB] [ PDF 489KB] ( 646 )
983 郑苇, Khamphe Phoungthong, 吕凡, 邵立明, 何品晶
基于生物化学性质的固体废物厌氧降解特征参数
为了更简便有效地预测固体废物的厌氧降解参数,通过代表性单组份废物的生物化学甲烷潜力实验,研究了甲烷产生潜力,降解速率和碳贮藏因子这3种厌氧降解参数与生物化学性质的关系.结果表明,通过因子分析,可用多糖、蛋白质、脂肪和木质素4种成分替代C、H、N、多糖、蛋白质、脂肪、半纤维素、纤维素和木质素9种成分;再通过偏最小二乘回归数值分析,在厌氧降解参数与多糖、蛋白、脂肪、木质纤维素之间建立线性关系.结果表明,脂肪和多糖含量越高,甲烷产生潜力和降解速率就越大;木质素含量越高,则碳贮藏因子越大.蛋白质含量的增加会导致甲烷产生潜力的减小.研究建立的线性方程可为预测固体废物厌氧降解参数提供一种新的方法.
2014 Vol. 34 (4): 983-988 [摘要] ( 204 ) [HTML 1KB] [ PDF 445KB] ( 543 )
989 杜芳芳, 杨毅, 刘敏, 陆敏, 于英鹏, 郑鑫, 刘营
上海市表层土壤中多环芳烃的分布特征与源解析
应用气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)对上海市80个表层土壤样品中16种优控多环芳烃的浓度进行了测定,分析了上海市土壤中PAHs的含量分布特征,并利用同分异构体比值、主成分分析方法对表层土壤中的PAHs进行了源解析.结果表明,80个样点PAHs的含量在0.12~24.5μg/g之间,呈现出郊区>市区>农村的梯度变化,市区内不同功能区采样点呈现出交通区>文教区>公园绿地>商业区>住宅区的梯度变化. PAHs组成以4环和5环为主,平均含量分别占∑PAHs的49.2%和27.0%,其次为3环和6环,分别占∑PAHs的14.8%和6.6%,最低为2环PAHs,仅占2.4%,单体PAHs化合物以荧蒽、芘、苯并芘为主.源解析表明,表层土壤中PAHs的主要来源是燃烧源,主要是石油燃烧.
2014 Vol. 34 (4): 989-995 [摘要] ( 233 ) [HTML 1KB] [ PDF 500KB] ( 786 )
996 盖楠, 潘静, 陈大舟, 杨永亮
若尔盖高原湿地地表水与大气湿沉降中有机氯农药和多氯联苯研究
采用高分辨率气相色谱-高分辨率质谱联用法分析位于青藏高原东缘的若尔盖高原牧场地表水和大气湿沉降中有机氯农药(OCPs)和多氯联苯(PCBs)异构体含量的季节分布特征,探讨持久性有机污染物(POPs)在边远清洁地区的地球化学行为.结果表明,若尔盖地区地表水中∑HCHs、∑DDTs、HCB、∑6PCBs平均浓度分别为0.90,1.36, 0.95,1.35ng/L.大气降水中OCPs和PCBs平均浓度分别为0.363,0.118ng/L,最大值出现在11月初冬的降雪样品中.异构体按平均浓度排序为HCB > PCB28 > p,p’-DDD > p,p’-DDE > α-HCH > γ-HCH.PCBs以PCB28和PCB52为主,除少量的PCB101外,其余高氯代PCB化合物都未在沉降样品中检出.∑HCHs、∑DDTs、∑PCBs的大气沉降通量分别为0.058~0.268,0.087~0.311,0.049~0.188ng/(m2·d).高海拔地区POPs大气沉降模式可分为“海拔梯度降水型”和“高原型”2类.类似于极地冷凝作用,高原型降雪中的POPs的沉积通量高于降雨沉降通量,但持久性较强的PCB138、PCB153和PCB180则缺失.这一结果验证了高空大气远程迁移和局地的高山冷凝效应的区别.
2014 Vol. 34 (4): 996-1003 [摘要] ( 177 ) [HTML 1KB] [ PDF 483KB] ( 659 )
1004 许淑婧, 夏敦胜, 春喜, 王博, 张英
呼和浩特市大气降尘磁学特征及其环境意义
应用环境磁学方法研究了呼和浩特市及其对照点大气降尘样品的环境磁学特征,同时与西北地区两大典型污染城市—乌鲁木齐、兰州进行对比,探讨了环境磁学在大气污染监测和来源解析方面的应用.结果表明,两地样品磁学特征均受磁铁矿控制,磁性矿物为假单畴和多畴颗粒;与对照点相比,呼和浩特样品磁性矿物的含量较高,颗粒较细.通过降尘污染的季节变化对比可知,呼和浩特大气污染受到自然因素和人类活动的共同影响.相对于磁化率(χlf)而言,饱和等温剩磁(SIRM)能更好地反映呼和浩特大气污染状况,可作为大气降尘磁性特征的有效指示器.与乌鲁木齐和兰州相比,呼和浩特逆温强度较大,但大气污染程度相对较低,暗示人类活动对大气污染起到主导作用.
2014 Vol. 34 (4): 1004-1011 [摘要] ( 191 ) [HTML 1KB] [ PDF 549KB] ( 445 )
1012 程劲竹, 郭沛涌, 刘宁, 陆晓昊, 路丁, 万禁禁
山美水库表层沉积物黑碳分布特征及其对磷形态的影响
对亚热带水库福建山美水库表层沉积物黑碳的时空分布特征及其对不同形态磷的影响进行了研究.结果表明,山美水库表层沉积物黑碳(BC)含量为2.44~5.28g/kg,与国外研究水库水平相当,显著高于国内外海岸带沉积物黑碳水平.黑碳整体分布特征为:丰水期>枯水期, 入库区>库尾>近坝区>库中.沉积物中黑碳与总有机碳呈现显著的正相关性,与沉积物粒径分布无明显相关关系.黑碳与有机碳比值平均为24.95%,表明黑碳来源复杂,是陆源生物质燃烧和化石燃料燃烧的共同结果.黑碳与有机磷和铁铝结合态磷这两种易释放磷之间显著相关,其对有机磷和铁铝结合态磷具有一定的吸附固定作用,这种吸附作用可能对沉积物内源磷释放具有一定的抑制效应.
2014 Vol. 34 (4): 1012-1018 [摘要] ( 195 ) [HTML 1KB] [ PDF 365KB] ( 613 )
1019 王毛兰, 赖建平, 胡珂图, 张丁苓, 赖劲虎
鄱阳湖表层沉积物有机碳、氮同位素特征及其来源分析
通过对鄱阳湖及其主要入湖河流(赣江、抚河、信江、修水及饶河)15个表层沉积物样品中有机碳(TOC)、氮(TN)、C/N值、δ13C及δ15N含量的测定,分析探讨了鄱阳湖及其主支流沉积物有机质和氮素来源.结果表明:鄱阳湖湖区表层沉积物中TOC的含量(干重)在0.63%~1.86%之间,平均值为(1.15±0.35)%(n=9),比其主支流TOC含量高; TN含量变化范围为0.06%~0.16%,平均值为(0.10±0.03)%(n=9),各入湖河流表层沉积物有机质TN含量处在0.03%~0.08%之间,平均值为(0.06±0.02)%(n=6).鄱阳湖湖区沉积物中有机质的碳、氮稳定同位素变化范围分别为-25.66‰~-12.56‰和3.51‰~6.27‰,平均值分别为(-22.48±4.10)‰和(4.71±0.95)‰(n=9).各入湖河流沉积物δ13C和δ15N值含量范围分别为-25.24‰~-19.55‰和0.94‰~4.64‰,平均值分别为(-23.27±2.42)‰和(3.19±1.30)‰(n=6).有机质来源分析表明:土壤有机质、水生维管束植物和浮游植物是鄱阳湖及其主要入湖河流沉积有机质主要的3种来源,其中土壤有机质的贡献最大;土壤有机质和人工合成肥料是其沉积物氮素主要来源,对于入湖河流来说,人工合成肥料贡献更大.
2014 Vol. 34 (4): 1019-1025 [摘要] ( 206 ) [HTML 1KB] [ PDF 357KB] ( 1421 )
1026 贾晓燕, 刘聪, 储昭升, 庞燕, 胡小贞
氮磷限制条件下螺旋鱼腥藻产生土嗅素特征研究
采用批量培养的方法研究了螺旋鱼腥藻在氮限制和磷限制条件下生长与土嗅素的产生特征.在磷限制条件下螺旋鱼腥藻的生长速率降低,不易生成异形胞;而在氮限制下鱼腥藻生长良好,并生成异形胞,异形胞形成的比例为3.5%~4.4%.在磷限制和氮限制条件下,单位细胞土嗅素的浓度在培养的前20d内都处于急速下降的趋势,之后开始趋于平缓,分别维持在3.18×10-5,3.68×10-5ng/cell左右.氮限制条件下螺旋鱼腥藻单位细胞土嗅素的生成量略高于磷限制条件下.氮限制条件下,螺旋鱼腥藻单位细胞叶绿素a的生成量高于磷限制条件下.螺旋鱼腥藻单位细胞产生的土嗅素与叶绿素a的质量比(geosmin/Chl a)在磷限制条件下要高于氮限制条件下.
2014 Vol. 34 (4): 1026-1030 [摘要] ( 194 ) [HTML 1KB] [ PDF 356KB] ( 629 )
1031 刘成, 邵世光, 范成新, 周麒麟, 商景阁
巢湖重污染汇流湾区沉积物重金属污染特征及风险评价
对巢湖重污染汇流湾区沉积物中主要重金属分布和累积特征及生态风险进行了分析评价.结果表明:受底泥分布影响,湾区沉积物重金属主要累积于距岸边约700m以上的低洼区,且表层沉积物(0~2cm)重金属含量大致随泥深增加而增大.基于地积累指数法和潜在生态风险指数法的评价结果表明,除Hg(Eri=325.5)和Cd(Eri=240.28)外,大多数重金属处于低风险状态,各金属元素污染顺序为Hg>Cd>Zn>Pb>Cu>As>Cr>Ni.其中,富集倍数最高的Hg和Cd具有同源性,污染等级均为3级.垂向分析表明,受Hg和Cd的影响,0~14cm沉积物已达严重生态风险程度(RI>525),14~34cm沉积物中Hg具有中度生态风险.建议亟须从流域角度对该汇流湾区重金属特别是Hg和Cd进行控制.
2014 Vol. 34 (4): 1031-1037 [摘要] ( 259 ) [HTML 1KB] [ PDF 1026KB] ( 838 )
1038 熊毅俊, 王朝晖, 王剑
大亚湾浮游植物DNA指纹及其与群落结构的关系
于2012年5月、6月采集了大亚湾9个站点的表层水样,利用PCR-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术对浮游植物DNA指纹进行了分析,同时通过显微镜观察对浮游植物进行了定性定量分析.研究结果显示,大亚湾浮游植物种类丰富,共分析鉴定出浮游植物72种;浮游植物DNA指纹也较为丰富,2个月份指纹条带数分别为26条和28条.DGGE指纹条带数一般远远低于浮游植物种类数,在剔除了相对含量小于0.1%的非优势种后,DNA条带数与种类数变化趋势相近,说明DNA指纹图谱能较大程度地反映浮游植物优势种群的组成,而对于相对含量较少的物种,可能会由于优势种的屏蔽作用而被掩盖.DNA指纹图谱与浮游植物群落结构的聚类分析结果相近,富营养化的近岸站点聚在一起,而远岸站点聚为一类.虽然目前大亚湾浮游植物群落结构中以硅藻占据优势,但在某些站点大量出现的甲藻和蓝细菌值得进一步关注.本研究结果表明PCR-DGGE技术可在一定程度上运用于浮游植物群落结构分析.
2014 Vol. 34 (4): 1038-1044 [摘要] ( 214 ) [HTML 1KB] [ PDF 535KB] ( 522 )
1045 何海星, 于瑞莲, 胡恭任, 余伟河, 周楚凡
厦门西港近岸沉积物重金属污染历史及源解析
分析厦门西港潮间带柱状沉积物中14种重金属元素(Sc、V、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Sr、Cd、Sb、Tl、Pb、Fe和Hg)的垂向分布特征、污染历史和污染来源.结果表明, 1795年之前,多数重金属元素含量变化趋势较平稳;1795~1849年间,Sc、Cr、Co、Ni、Cu、Sr、Cd、Tl、Pb和Hg含量有明显增加;2001~2011年间,Sc、Cr、Co、Sr、Tl、Pb和Hg含量又有增加趋势.多元统计分析结果表明,沉积柱中重金属元素主要有3大来源:交通和工业活动、自然源、工业和生活污水排放,贡献率分别是72.87%、12.20%和10.99%.柱状沉积物中铅同位素示踪分析表明,铅同位素组成从底层至表层由工业活动及污水排放逐步向机动车尾气排放漂移,厦门西港近岸海域中铅污染主要受交通和工业活动、工业和生活污水排放的影响.
2014 Vol. 34 (4): 1045-1051 [摘要] ( 217 ) [HTML 1KB] [ PDF 416KB] ( 893 )
1052 张利飞, 任玥, 许鹏军, 董亮, 刘爱民, 吴忠祥, 黄业茹
气相色谱-三重四级杆质谱测定环境样品中17种二 英
研究了基于Agilent气相色谱-三重四级杆质谱测定环境样品中17种二 英的分析方法.结果表明,在浓度范围0.5~2000ng/mL之间具有良好的线性,17种二 英的相对响应因子在0.96~1.21之间,相对标准偏差< 14%,定量限范围在0.080~2.83pg/μL之间,适合环境样品中超痕量二 英的分析.利用该方法对第15轮二 英国际实验室比对的沉积物样品进行了测试,总I-TEQ值落在Intercal给定的中位值±标准偏差范围内.研究选取污染源烟道气、飞灰、土壤和沉积物等40多个环境样品进行测试,并与高分辨质谱测定结果比较表明,当环境样品中二 英浓度在0~60ng I-TEQ范围,两者数据具有较好的线性相关性,R2=0.997.就17种单体而言,利用三重四级杆质谱测定的2,3,7,8-TCDF和1,2,3,7,8,9-HxCDF结果会高于高分辨质谱,而1,2,3,7,8,9-HxCDD的结果低于高分辨质谱的测定值.鉴于三重四级杆质谱在购置、维护和能耗等方面的低成本优势,本方法可作为简易经济的环境中超痕量二 英的分析方法.
2014 Vol. 34 (4): 1052-1058 [摘要] ( 185 ) [HTML 1KB] [ PDF 381KB] ( 471 )
1059 吴本丽, 曹岩, 罗思, 王剑伟
封闭群稀有鮈鲫对几种常见化学品的敏感性
采用96h急性毒性试验检测了稀有鮈鲫封闭群和野生群对重铬酸钾、五氯酚、氯化汞、对氯苯胺、氯化镉等几种常见化学品的敏感性差异,并通过7d亚慢性毒性试验以及胚胎-卵黄囊吸收阶段毒性试验检测了对氯苯胺、氯化镉对稀有鮈鲫封闭群的亚慢性毒性.急性毒性试验结果表明,Cr6+、五氯酚、Hg2+、对氯苯胺和Cd2+对稀有鮈鲫封闭群的96h LC50分别为69.0mg/L,111.4,56.9μg/L,35.5,12.2mg/L;Cr6+对封闭群的96h LC50低于野生群(99.8mg/L)(P0.05).胚胎-卵黄囊吸收阶段和7d亚慢性毒性测试结果表明,Cd2+和对氯苯胺暴露后封闭群在孵化率、畸形率、死亡率、生长等方面均表现出毒性效应,其中生长指标更为敏感.以生长为观测指标,2种试验的结果无显著差异,对Cd2+的NOEC均为0.1mg/L,胚胎-卵黄囊吸收阶段试验中对氯苯胺的NOEC为2mg/L,7d亚慢性毒性试验中对氯苯胺的NOEC为4mg/L.本研究证明了稀有鮈鲫封闭群对化学药品的敏感性高,可作为化学品生态毒理学测试的种源.
2014 Vol. 34 (4): 1059-1066 [摘要] ( 177 ) [HTML 1KB] [ PDF 418KB] ( 541 )
1067 陈莎, 李燚佩, 曹磊, 刘尊文, 陈迎新
产品碳足迹评价中不确定度与敏感度相结合的数据质量分析
产品碳足迹评价中,数据种类、来源、获取途径和量化方法的选择不同将直接影响到评价结果的可靠与否.本文建立了结合敏感度和DQI-Monte Carlo不确定度分析的产品碳足迹评价数据质量分析模型.首先通过敏感度分析识别出产品碳足迹评价中的主要数据,再采用DQI-Monte Carlo不确定度分析方法对主要数据进行数据质量判定,甄选出影响评价结果可靠性的关键数据,并由此有针对性地提出数据质量改进意见,从而有效地优化数据收集方案,减少碳足迹评价结果的不确定度.建立的方法应用于我国某塑料软包装印刷企业的印刷前阶段碳足迹评价中.
2014 Vol. 34 (4): 1067-1072 [摘要] ( 252 ) [HTML 1KB] [ PDF 348KB] ( 1395 )
1073 安永凯, 卢文喜, 董海彪, 罗建男
基于克里格法的地下水流数值模拟模型的替代模型研究
以内蒙古乌拉特中旗金泉工业园区水源地为研究区,建立了研究区地下水流数值模拟模型.采用拉丁超立方方法得到输入(抽水量)输出(水位降深)数据集,运用克里格法建立了地下水流数值模拟模型的替代模型—克里格模型.将克里格模型输出结果与地下水流数值模拟模型输出数据集进行对比发现,克里格模型和地下水流数值模拟模型得到的地下水位降深均值的拟合平均相对误差为0.22%,地下水位降深剩余标准差的拟合平均相对误差为0.03%,拟合误差很小.表明克里格模型可以有效地替代地下水流数值模拟模型,这为大幅减小优化模型在优化迭代求解过程中多次调用模拟模型造成的巨大计算负荷提供一种有效的替代方法.
2014 Vol. 34 (4): 1073-1079 [摘要] ( 197 ) [HTML 1KB] [ PDF 679KB] ( 514 )
1080 李西良, 侯向阳, 丁勇, 李平, 刘志英, 吴新宏, 尹燕亭, 萨茹拉, 任卫波
不同草地资源水平牧户对气候变化的感知与偏差途径
人群感知是气候变化适应行为形成的重要信息基础,基于对中国北方草地草甸草原、典型草原、荒漠草原、草原化荒漠、沙地、农牧交错带等地区1292个牧户的问卷访谈,分2轮调查研究了不同草地类型地区牧民对气候变化的感知,与气候实值比较分析,并研究了牧民气候变化感知的偏差途径,结果表明:1980~2009年间研究区温度变化倾向率为0.63℃/10a(P0.05);温度较强的趋势性与牧民对其感知的分歧存在偏差,降水无明显变化与不同地区牧民感知明确的趋势性判断存在偏差;受草场变化等环境信息的传导是气候变化感知偏差形成的重要原因,其中,降水感知与环境感知之间具有较强的关系,存在明显的传导过程,而温度感知的传导性不明显;通过Probit模型分析显示,气候变化传导感知与否主要与牧户距离行政中心距离、户主年龄、教育背景、载畜水平、草畜资源等因素有关.
2014 Vol. 34 (4): 1080-1088 [摘要] ( 124 ) [HTML 1KB] [ PDF 797KB] ( 409 )
中国环境科学
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