中国环境科学
 
 
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2014年 34卷 5期
刊出日期 2014-05-20
论文
论文
1089 郑丹楠, 王雪松, 谢绍东, 段雷, 陈东升
2010年中国大气氮沉降特征分析
利用区域空气质量模式Models-3/CMAQ对我国2010年的氮沉降特征进行了模拟分析.结果表明,2010年我国氮沉降总量约为7.6′ 103Gg,化学组成上以NHx-N(包括NH3、NH4+中的氮)沉降为主,平均占到2/3以上.夏季氮沉降量最高,冬季最低.干沉降为氮沉降的主要途径(约占62%),主要为气态含氮污染物的贡献,湿沉降的氮则主要来自颗粒态的铵盐和硝酸盐.我国氮沉降的空间分布具有东高西低、地区间差异显著的特征,高沉降通量区域主要集中在华北平原、四川盆地、华中的中南部、两广以及东北部分地区.加强对氨排放的管理和控制,同时重视东部沿海的发达地区的氮氧化物排放,对减少氮沉降具有重要意义.
2014 Vol. 34 (5): 1089-1097 [摘要] ( 336 ) [HTML 1KB] [ PDF 3037KB] ( 1162 )
1098 麦博儒, 邓雪娇, 安兴琴, 刘显通, 李菲, 刘霞
基于卫星遥感的广东地区对流层二氧化碳时空变化特征
利用瓦里关全球本底站和番禺气象局地面观测的CO2浓度资料对SCIAMACHY反演得到的对流层CO2产品进行验证.结果显示:SCIAMACHY产品能较好地反映对流层CO2的分布状况,在珠三角地区反演和观测的残差为1.29×10-6,相关系数为0.69,可用于分析区域对流层CO2的时空分布特征.利用2003~2009年SCIAMACHY观测资料分析研究显示:广东地区对流层CO2柱浓度最高值出现在春季,最低值出现在夏季,浓度年均值和年增长率分别为384.84′10-6和1.53′10-6/a,大于全球和我国同期的观测结果;粤东、粤西、粤北和珠三角地区的浓度均在春、冬季显著高于夏季、秋季 ,相同季节内各区域之间的差异不显著;粤西地区CO2柱浓度的年增长率最高,为1.82′10-6/a,珠三角和粤东地区的年增长率相当,分别为1.65,1.64′10-6/a,粤北地区的年增长率最低,为1.61′10-6/a.
2014 Vol. 34 (5): 1098-1106 [摘要] ( 313 ) [HTML 1KB] [ PDF 1924KB] ( 1130 )
1107 何俊杰, 吴耕晨, 张国华, 王伯光, 毕新慧, 盛国英, 傅家谟
广州雾霾期间气溶胶水溶性离子的日变化特征及形成机制
为研究雾霾天气下SO42-、NO3-和NH4+的形成机制,2013年4月18~23日,使用6级Anderson大流量采样器采集了不同粒径段的气溶胶样品,并利用离子色谱对其中的水溶性无机离子进行了分析.结果表明,广州雾霾期间PM3和PM10中总水溶性无机离子平均浓度分别为(32.7±13.3)μg/m3和(39.4±15.7)μg/m3.SO42-、NO3-和NH4+是最主要的水溶性离子,它们在PM3和PM10中占总离子质量分数分别为76%和71%.3种离子主要集中在0.49~1.5μm的液滴模态,该模态中NH4+主要以(NH4)2SO4和NH4NO3的形式存在,而凝聚模态的NH4+则主要以(NH4)2SO4和NH4HSO4的形式存在.液滴模态的SO42-主要来自雾内或颗粒表面的液相氧化反应,NO3-主要来自夜间N2O5在颗粒表面的水解反应,NH4+主要来自NH3在颗粒上进行的非均相中和反应,而这3种离子在该模态的日变化特征则很好的反映了以上的形成机制.受太阳辐射的影响,3种离子的浓度在凝聚模态均表现为白天高于夜晚.
2014 Vol. 34 (5): 1107-1112 [摘要] ( 276 ) [HTML 1KB] [ PDF 447KB] ( 1083 )
1113 韦琳, 唐海龙, 郭盈盈, 邹正禹, 刘阳生
水泥窑PM2.5排放特性及其PAHs风险分析
采用荷电低压颗粒物撞击器(ELPI)、便携式PM2.5采样器和稀释系统,对国内3家新型干法水泥生产厂(5条生产线)的水泥窑(包括窑头和窑尾)进行现场采样,分析水泥窑排放PM2.5的质量浓度、粒数浓度及其中的多环芳烃(PAHs)浓度,对呼吸致癌风险进行评价.结果表明:从粒数浓度分析,PM2.5中70%以上为PM0.33,这部分颗粒物主要是由气化凝结形成的.各采样点排放的PAHs主要以二环和三环的低环PAHs为主.第3个水泥厂窑头排放的PAHs含量最高,而且苯并[a]芘(BaP)超过国家所规定的8ng/m3标准限值,同时其呼吸致癌风险水平为4.46×10-4,高于可接受致癌风险水平的上限,需要有效处理.
2014 Vol. 34 (5): 1113-1118 [摘要] ( 247 ) [HTML 1KB] [ PDF 415KB] ( 618 )
1119 温高森, 凡凤仙
蒸汽相变促进可溶PM2.5凝结增长的数值分析
为利用蒸汽相变原理促进氨法脱硫系统排放细颗粒物(PM2.5)的脱除,建立多分散颗粒的凝结增长动力学模型,利用数值模拟方法研究了可溶硫酸铵颗粒的凝结增长规律,并将典型粒径可溶与不可溶颗粒的凝结增长过程进行对比分析.结果表明:不同粒径硫酸铵颗粒的增长速率相近,等温系统的凝结增长效果优于绝热系统;对于同一初始粒径分布下的可溶和不可溶颗粒,微米尺度可溶颗粒的增长速率始终大于不可溶颗粒,亚微米尺度可溶颗粒的增长速率先大于而后小于不可溶颗粒,使得二者的增长曲线存在一个交叉点;蒸汽饱和度增大能显著促进硫酸铵颗粒的增长;等温系统中温度对硫酸铵颗粒的增长影响显著,绝热系统中温度的影响较弱.
2014 Vol. 34 (5): 1119-1124 [摘要] ( 253 ) [HTML 1KB] [ PDF 514KB] ( 722 )
1125 黎宝林, 李明玉, 刘海豪, 曹刚, 任刚, 宋琳, 叶向东
络合-氧化-还原耦合方法脱除烟气中NOx的研究
NO与Fe2+反应生成络合物[Fe(NO)]2+易被O2氧化解络形成NO2-和NO3-离子,进而被尿素溶液还原生成N2.基于上述反应原理,本文提出脱除烟气中NOx的新方法,即以FeSO4为吸收液、O2为氧化剂、尿素为还原剂的络合-氧化-还原耦合法.考察了尿素初始浓度、吸收液pH值、NOx初始浓度、烟气流量等因素对NOx脱除率的影响.结果表明,尿素初始浓度越高、吸收液pH值越低、NOx初始浓度越大、烟气流量越小时,NOx脱除率越高;当尿素初始浓度为1.19mol/L,吸收液pH值为3.2,NOx初始浓度为1493mg/m3以及烟气流量为800mL/min时,反应初期(0~6min)NOx脱除率可达92%以上,且反应1h后脱除率仍可保持在69%左右.
2014 Vol. 34 (5): 1125-1130 [摘要] ( 227 ) [HTML 1KB] [ PDF 399KB] ( 752 )
1131 李冬, 崔少明, 梁瑜海, 张肖静, 苏庆岭, 吴青, 张杰
溶解氧对序批式全程自养脱氮工艺运行的影响
在常温22~26℃下,接种成熟的全程自养脱氮(CANON)污泥至2个相同的SBR反应器,通过设置不同的初期DO及不同的DO梯度,考察了DO控制策略及DO值对CANON工艺脱氮性能,稳定性及污泥形态的影响.结果表明,初期DO为0.05~0.10mg/L的反应器可以稳定运行,氨氮和总氮的平均去除率分别为99%和85.4%,而初期DO为(0.40±0.5)mg/L的反应器的氨氮和总氮平均去除率分别为99%和0;在反应器运行稳定之后,逐渐增加DO浓度, DO为0,0.2,0.4,0.5mg/L时的厌氧氨氧化反应速率分别为35.95,23.89,31.50,19.25mgN/(L·h),延时曝气2h后反应器仍可正常运行.在一定DO范围内,CANON反应器的活性随着DO的升高而升高,较高DO对接种初期的CANON反应器冲击较大且不可逆,对稳定运行的CANON反应器的影响较小;但是当CANON工艺稳定运行之后,短时高DO对CANON工艺的影响是可逆的.显微镜照片显示稳定运行的CANON反应器内出现了颗粒化的趋势.
2014 Vol. 34 (5): 1131-1138 [摘要] ( 222 ) [HTML 1KB] [ PDF 885KB] ( 626 )
1139 孙洪伟, 尤永军, 彭永臻, 王淑莹
脉冲式SBR处理垃圾渗滤液短程深度脱氮工艺特性
以城市垃圾渗滤液为研究对象,采用脉冲式SBR工艺进行短程深度脱氮试验研究.基于理论分析,建立了进水次数对脉冲式SBR法脱氮效率的影响公式,同时应用过程控制优化工艺运行.结果表明,脉冲式SBR工艺通过短程生物脱氮途径,NH4+-N和TN的去除率分别达到95.8%和90.0%以上,最终出水NH4+-N和TN分别低于5.0,15.0mg/L.精准的过程控制是脉冲式SBR工艺短程生物脱氮实现及稳定的主要因素.随着进水次数的增加,外碳源投加量明显减少.因此,采用脉冲式SBR处理垃圾渗滤液,可实现深度脱氮和节省运行费用双重目的.
2014 Vol. 34 (5): 1139-1144 [摘要] ( 202 ) [HTML 1KB] [ PDF 395KB] ( 448 )
1145 刘常敬, 李泽兵, 郑照明, 赵白航, 李军
苯酚对厌氧氨氧化工艺耦合反硝化的启动及脱氮性能的影响
研究了ANAMMOX耦合异养反硝化反应器的启动过程,考察了苯酚浓度对耦合反应器脱氮性能的影响.接种2L(占反应器有效容积的20%)挥发性悬浮固体(MLVSS)为6000mg/L的ANAMMOX颗粒污泥,在pH7.8、温度为25℃、HRT为1.5h的条件下经过86d的培养,ANAMMOX耦合异养反硝化启动成功.实验结果表明,在稳定运行阶段,NH4+-N、NO2--N和TN平均去除率分别为85.4%、86.1%和79.9%,TN平均容积负荷和TN平均去除负荷分别为2.63,2.10kg/(m3·d);ANAMMOX颗粒污泥外面包裹着苯酚反硝化菌;系统内异养反硝化与ANAMMOX存在协同和竞争关系.当苯酚浓度≥0.3mmol/L时,ANAMMOX菌的活性受到很大抑制,苯酚浓度的升高加剧了苯酚反硝化菌与ANAMMOX菌之间的竞争;从脱氮效果及系统稳定两方面综合考虑,当苯酚浓度为0.2mmol/L时,耦合效果最好,消耗的NH4+-N、NO2--N与生成的NO3--N之比为1:1.52:0.11.
2014 Vol. 34 (5): 1145-1151 [摘要] ( 230 ) [HTML 1KB] [ PDF 508KB] ( 688 )
1152 苏东霞, 李冬, 张肖静, 张功良, 周元正, 张杰
曝停时间比对间歇曝气SBR短程硝化的影响
常温条件下(20~25℃),以生活污水为研究对象,采用间歇曝气序批式反应器1#、2#、3#,研究了不同曝停时间比(3:1、3:2、3:3)对亚硝酸盐氮积累、亚硝化稳定性、污染物去除效果及污泥沉降性能的影响.结果表明,在一定范围内,单元停曝时间所占比例越大,即曝停时间比越小越有利于亚硝酸盐氮的积累,启动速度越快,三者分别经35,30,29d实现了亚硝化的启动;稳定运行阶段,三者的氨氮容积去除负荷分别为0.57,0.48,0.40d-1,曝停时间比越小,则氨氮去除负荷越小,COD去除效果没有明显区别;1#运行至第82d时,亚硝化率呈现逐渐下降的趋势,2#、3#仍能稳定运行,因此曝停时间比越小,越有利于抑制NOB的增殖,维持亚硝化的稳定,且污泥沉降性能越好,越有利于抑制丝状菌污泥膨胀.
2014 Vol. 34 (5): 1152-1158 [摘要] ( 205 ) [HTML 1KB] [ PDF 494KB] ( 859 )
1159 郑晓英, 王俭龙, 李鑫玮, 田文静, 李魁晓
臭氧氧化深度处理二级处理出水的研究
以某城市污水处理厂二级处理出水为原水,研究了臭氧氧化深度处理对水中残留有机物以及病原微生物的降解和去除效果.结果表明,臭氧投加量达到6mg/L时,DOC、UV254、色度的去除率分别为15.49%、36.36%、73.61%,环境激素类痕量有机物邻苯二甲酸二丁酯(DBP)和邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯(DEHP)的去除率分别为37.29%和14.6%,三维荧光光谱荧光峰的各区域有机物质平均去除率在80%以上,DBP出水浓度为2.64mg/L,DEHP出水浓度为1.4mg/L,满足《城市污水再生利用地下水回灌水质》(GB/T 19772-2005)的标准.臭氧投加量达到10mg/L时,出水中指示性微生物粪大肠菌群仍接近103CFU/L,5mg/L有效氯消毒后出水粪大肠菌群仍接近10CFU/L,6mg/L臭氧与5mg/L有效氯组合消毒出水的粪大肠菌群下降至3CFU/L,满足《城市污水再生利用景观环境用水水质》(GB/T 18921-2002)的标准.三卤甲烷(THMs)的生成量随着有效氯投加量的增加而增加,臭氧与氯组合消毒过程与氯单独消毒过程相比,THMs生成量减少了78.08%.
2014 Vol. 34 (5): 1159-1165 [摘要] ( 257 ) [HTML 1KB] [ PDF 1061KB] ( 953 )
1166 邬艳, 杨艳玲, 李星, 周志伟, 苏兆阳, 郭璇
超声对净水沉淀污泥絮体特性及对污泥回流效能的影响
为解决污泥回流强化混凝技术存在的有毒有害物质积累的问题,取净水沉淀污泥经超声预处理后进行回流试验,考察超声作用后净水沉淀污泥絮体特性的变化及其对回流效能的影响.结果表明:超声作用后污泥溶液的温度升高,絮体粒径减小,长时间作用后粒径可降至几个mm,且粒径与声能密度呈现相关性;1,5W/mL的超声处理后,絮体Zeta电位降低,比表面积增大,10,15W/mL的超声处理后絮体Zeta电位升高,比表面积有所下降;低声能密度(1W/mL)超声处理后污泥回流可强化混凝效果,30min超声作用后污泥回流的浊度、UV254和CODMn去除率分别提高了2.7%、23.12%和10.02%,长时间高声能密度(15W/mL)超声波处理污泥回流后混凝效果反而恶化.超声技术对污泥回流后污染物的去除率有一定的提高,但超声时间和声能密度必须很好控制.
2014 Vol. 34 (5): 1166-1172 [摘要] ( 195 ) [HTML 1KB] [ PDF 915KB] ( 578 )
1173 秦耀民, 李怀恩
基于降雨事件监测的非点源污染对灞河水质的影响
在对灞河马渡王水文站断面5次降雨事件过程和2次非洪水过程监测的基础上,分析了灞河流域非点源污染对灞河水质的影响.结果表明:降雨过程期间,COD、总氮、氨氮、硝氮、亚硝氮、总磷指标监测平均值均小于非洪水期监测平均值.各指标负荷输移速率随时间的变化趋势和径流量变化趋势大体相同,即先逐渐增大达到峰值,再逐渐变小;各指标浓度随时间的变化规律大致为:COD、硝氮、总氮浓度先增大后减小;亚硝氮为先减小后增大,总磷的变化规律不明显.总氮、硝氮的浓度峰和负荷输移速率峰均接近或滞后于流量峰;COD的浓度峰接近或滞后于流量峰,而负荷输移速率峰接近或超前于流量峰;总磷、氨氮的浓度峰和负荷输移速率峰均接近或超前于流量峰;而亚硝氮的浓度峰变化规律不明显,负荷输移速率峰接近或超前于流量峰.采用平均浓度法计算了各指标的非点源污染平均浓度及负荷:2009年灞河流域马渡王断面COD、总氮、氨氮、总磷的非点源污染负荷分别为8707.28,723.63,245.52,43.07t.2009年灞河流域马渡王断面NSP负荷COD、总氮、氨氮、总磷所占总负荷相应的比例分别为31.86%、32.69%、42.21%、34.42%.由此可见,非点源污染在灞河水污染中占有较大比重,其对于灞河水质的影响不容忽视.
2014 Vol. 34 (5): 1173-1180 [摘要] ( 222 ) [HTML 1KB] [ PDF 570KB] ( 648 )
1181 许静, 朱利, 姜建, 李家国, 赵少华, 袁蕾
基于HJ-1B与TM热红外数据的大亚湾核电基地温排水遥感监测
选取同天过境的Landsat5TM和HJ-1B红外相机数据,在获取3个大气参数后,结合辐射传输模型分别对大亚湾核电基地附近海域海表温度和温排水温升区的分布情况进行遥感监测,对比结果显示,环境卫星遥感监测数据与TM数据监测所得温排水在空间分布上具有较高一致性,二者反演出的绝对温度相差不超过1.1℃,相同温升等级范围内的相对温度均值也不超过0.4℃.因此,HJ-1B红外相机可满足核电站热污染的监测需求.
2014 Vol. 34 (5): 1181-1186 [摘要] ( 208 ) [HTML 1KB] [ PDF 3016KB] ( 679 )
1187 陈方义, 杨昱, 廉新颖, 姜永海, 席北斗, 李定龙, 张进保, 马志飞
过硫酸盐缓释材料释放性能的影响因素研究
运用不同配比制备多种过硫酸盐缓释材料,采用欧盟标准化组织制定的NEN 7375标准浸出方法测试其释放性能,利用相关性分析和克里格插值法探究材料组分配比对过硫酸盐缓释材料释放性能的影响规律.结果表明:作为制备过硫酸盐缓释材料基质材料的水、砂和水泥均有一定的适配范围,即水含量在5%~35%之间,砂含量在0~85%之间,水泥含量在5%~85%之间;缓释材料的扩散系数与砂含量呈现显著的正相关,与水泥含量呈现显著的负相关,而与水含量无显著相关性;基质材料对过硫酸盐缓释材料扩散系数的综合作用较为复杂,总体而言,当水泥含量高于砂含量时,水含量是影响缓释材料扩散系数的主要因素,当砂含量大于水泥含量时,砂含量则是影响缓释材料扩散系数的主要因素.此外,增加缓释材料中过硫酸盐的含量可以提高过硫酸盐的释放速率并延长缓释材料的使用寿命.
2014 Vol. 34 (5): 1187-1193 [摘要] ( 233 ) [HTML 1KB] [ PDF 485KB] ( 605 )
1194 李晓玲, 彭永臻, 柴同志, 朱建平, 王淑莹
投碱种类和氨吹脱对污泥碱性发酵产酸的影响
采用完全混合式厌氧反应器,比较了NaOH和Ca(OH)2 2种碱试剂对污泥厌氧发酵产酸的作用效果,结合氨吹脱作用考察了NH4+浓度的降低对各有机物水解酸化程度的影响.结果表明在pH值为10的条件下,以NaOH调节的体系中各种有机物尤其是挥发性脂肪酸(VFAs)的量明显高于以Ca(OH)2调节的体系.Ca(OH)2调节的体系中释放出的蛋白质有部分沉淀,磷酸盐含量也较低,小于40mg/L;氨吹脱的体系发酵液中氨氮含量减少了43%,增大了VFAs的积累量;在NaOH和氨吹脱的组合条件下,污泥水解酸化程度最好,SCOD为6732mg/L,蛋白质为2029mg/L,碳水化合物374mg/L,VFAs总量2545mg/L,且氨氮含量低于200mg/L;分析认为氨吹脱作用增大VFAs积累量的原因主要是NH4+浓度的减小,促进了产酸菌对于碳水化合物的发酵.
2014 Vol. 34 (5): 1194-1199 [摘要] ( 230 ) [HTML 1KB] [ PDF 402KB] ( 563 )
1200 曹杰, 陈广银, 常志州, 叶小梅, 杜静
有机负荷对秸秆床反应器厌氧生物产沼气的影响
在实验室条件下,以打捆麦秸为固定相,以猪场废水为流动相,采用半连续进料方式,考察了不同猪场废水容积负荷对秸秆床反应器产沼气的影响.结果表明:发酵前25d,较高的猪场废水有机负荷对反应器产气有一定抑制,之后日产气量和容积产气量迅速增加,并明显高于低猪场废水有机负荷的处理,当猪场废水容积负荷为7.2kgCOD/(m3×d)时,厌氧反应器最大容积产气量达2.29m3/(m3×d),产气稳定后维持在1.52~1.76m3/(m3×d),较猪场废水容积负荷为2.4,1.44kgCOD/(m3×d)的处理分别提高了50%和130%以上,对产气中甲烷含量无明显影响;较高的猪场废水容积负荷不利于麦秸厌氧发酵产沼气,发酵后麦秸干物质损失率、纤维素和半纤维素分解率均与猪场废水容积负荷成反比,红外的结果与之一致.对发酵后麦秸水浸提液的DGGE检测表明,维持反应器高有机负荷、低发酵液HRT,促进了厌氧微生物在麦秸表面定植,微生物种群数量和丰富度均明显高于低有机负荷、高发酵液HRT的处理,反应器耐高有机负荷冲击的能力增强.采用秸秆床反应器处理农村常见的秸秆和畜禽养殖污水产沼气是可行的,且较高的废水有机负荷有利于提高反应器容积产气率.
2014 Vol. 34 (5): 1200-1206 [摘要] ( 227 ) [HTML 1KB] [ PDF 427KB] ( 740 )
1207 王佳明, 蒋建国, 宫常修, 张玉静, 李梦露
超声波预处理对餐厨垃圾产VFAs的影响
采用超声波预处理餐厨垃圾以提高产挥发性脂肪酸(VFAs)产率.结果表明,在超声强度720W/L下处理15min后,餐厨垃圾SCOD含量比原样中SCOD提高了1倍,其中有机质中碳水化合物溶出量最大,由原样中8.2g/L提高到处理后的43.5g/L;在pH=6、温度35℃条件下,对含固率约为12%的餐厨垃圾进行厌氧发酵,未预处理和超声处理后的餐厨垃圾产生的VFAs最大值分别达到33.4,42.5g/L,经超声预处理的餐厨垃圾产VFAs的量提高了27.2%.
2014 Vol. 34 (5): 1207-1211 [摘要] ( 171 ) [HTML 1KB] [ PDF 452KB] ( 834 )
1212 洪晨, 邢奕, 司艳晓, 李洋
铁矿区内重金属对土壤氨氧化微生物群落组成的影响
以密云水库上游某铁矿区为研究对象,采用荧光定量PCR和变性梯度凝胶电泳(DGGE)分析了矿区内不同采样点的土壤中氨氧化微生物的数量和群落结构的变化,结果表明,土样中氨氧化细菌(AOB)和氨氧化古菌(AOA)的数量变化范围分别为3.01×107~1.08×109copies/g干土和8.65×107~2.69×109copies/g干土.重金属含量与氨氧化微生物数量的相关性分析以及氨氧化微生物群落结构的冗余分析结果表明,该矿区内重金属污染改变了土壤中的氨氧化微生物的数量和结构.Cu污染对AOA的数量起到了显著抑制作用(r= -0.653*, P<0.05),但是对AOB则没有明显作用;Zn污染对尾矿库区域土壤的AOA/AOB比值影响显著(r= -0.606*, P<0.05);Cd污染改变了AOB的种群分布,降低了AOB的多样性水平.土壤中Cr长期干扰并没有改变氨氧化微生物的数量和结构,但是明显得抑制了氨氧化速率,表明重金属污染在一定程度上也影响了土壤生态系统的氮循环.
2014 Vol. 34 (5): 1212-1221 [摘要] ( 224 ) [HTML 1KB] [ PDF 580KB] ( 686 )
1222 尹雪, 陈家军, 吕策
洗涤剂组合两步洗涤修复重金属污染土壤研究
本文以某化工厂受As、Cd、Cu和Pb污染场地土壤为研究对象,将EDTA分别与柠檬酸、鼠李糖脂和草酸组合进行2轮搅拌洗涤修复,考察实验室条件下不同洗涤剂组合对重金属提取能力差异和形态分布的影响,研究多金属污染土壤的最佳洗涤方式.结果表明,与单轮洗涤相比,两轮洗涤处理明显提高了As、Cd、Cu和Pb的去除率,增幅范围在8.45%~36.81%.经过EDTA+草酸组合的洗涤,As和Cu的去除率分别可达24.04%和29.25%;EDTA+鼠李糖脂和鼠李糖脂+EDTA组合对Cd和Pb的去除效果显著,洗脱率分别为47.83%和30.59%.柠檬酸和EDTA组合能有效削减4种重金属有效态比例,使As、Cd、Cu和Pb的有效态分别降低了8.61%、9.37%、14.12%和25.16%.实际工程应用中对多种洗涤剂进行选配,并对多重金属污染土壤进行多轮洗涤修复,应充分考虑重金属去除量以及有效态削减情况,确定洗涤剂最优组合,确保治理修复后土样残留重金属的稳定性以减少对环境后续影响.
2014 Vol. 34 (5): 1222-1228 [摘要] ( 264 ) [HTML 1KB] [ PDF 365KB] ( 498 )
1229 姜雪, 卢文喜, 杨青春, 赵海卿
应用支持向量机评价土壤环境质量
基于野外采样和室内分析相结合的方法,采用电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对羊草沟煤矿研究区表层土壤样品中的Cd、Cr、Zn、Pb和Cu含量进行测定,应用非线性支持向量机模型中的分类支持向量机,选用sigmoid核函数,利用MATLAB编写程序,进行土壤环境质量评价,并利用模糊综合评判法对评价结果进行验证.在此基础上,运用对应分析方法对样品和变量进行了关联分析,进一步了解重金属污染特征.评价结果表明,研究区土壤环境质量多为Ⅰ类,与模糊综合评判法的相同率达到91.67%,将支持向量机用于土壤环境质量评价是可行的.相比于传统的评价方法,支持向量机采用结构风险最小化原则,将复杂的非线性问题转化为线性问题,成功的解决了多分类、高维运算等问题.
2014 Vol. 34 (5): 1229-1235 [摘要] ( 263 ) [HTML 1KB] [ PDF 471KB] ( 688 )
1236 宋佳秀, 任南琪, 钱东旭, 陆一凡, 徐怡
醌呼吸影响厌氧消化产CO2/CH4及转化有毒物质的研究
利用蒽醌-2,6,-双磺酸(AQDS)为模式物在厌氧消化过程中富集醌呼吸微生物,考察了富集产物厌氧消化同步醌呼吸的产气特性和对有毒物质的转化.结果发现,富集产物具有较强的腐殖质还原能力,CO2:CH4为1.7,高于未富集污泥;不同来源的腐殖质因其具有不同的分子结构和醌功能基团数量,对污泥的醌呼吸的促进作用有所差别,而可从还原性腐殖质接受电子的Fe(III)可显著加强醌呼吸速率;醌呼吸微生物在pH4.5~6条件下获得较高活性,说明此时醌呼吸对厌氧消化贡献较大;富集产物以乙酸为电子供体时可快速转化苯和三氯乙烯, 27h的转化率分为85.9%和82.2%,并可以苯为电子供体以三氯乙烯为电子受体同时降解苯和还原三氯乙烯,30h内的转化率分别为81.7%和68.8%.
2014 Vol. 34 (5): 1236-1241 [摘要] ( 168 ) [HTML 1KB] [ PDF 400KB] ( 662 )
1242 张宇坤, 王淑莹, 董怡君, 彭永臻
游离氨和游离亚硝酸对亚硝态氮氧化菌活性的影响
高浓度游离氨(FA)或游离亚硝酸(FNA)条件下硝化过程常出现亚硝态氮积累,FA、FNA对亚硝态氮氧化菌(NOB)的影响并不清楚.首先用高浓度亚硝态氮污水富集培养NOB,对富含NOB的污泥进行荧光原位杂交技术(FISH)分析表明,Nitrobacter占细菌总数比例为(71±5)%.用此污泥考察不同FA、FNA浓度对NOB活性的影响.结果表明,NOB的活性随着FA浓度的增大逐渐减小,当FA浓度在10mgNH3-N/L左右时,NOB的活性仅为FA为0时的50%.低浓度的FNA(FNA < 0.03mg HNO2-N/L)对NOB活性具有促进作用;当FNA3 0.2mg/L时,NOB的活性被完全抑制.采用Aiba模型计算得到FNA对NOB的抑制常数KI,FNA,NOB为0.0968mg/L. FNA在0.0968mg/L左右时NOB活性仅为FNA为0.003mg/L时的50%.
2014 Vol. 34 (5): 1242-1247 [摘要] ( 310 ) [HTML 1KB] [ PDF 510KB] ( 909 )
1248 高廷进, 李秋华, 孟博, 何天容, 张垒, 欧腾, 黄国佳, 邓龙
贵州高原水库汞的分布特征及其对富营养化的响应
于2012年11~12月采集贵州不同营养状况的6座水库——三板溪水库、龙滩水库、万峰湖水库、百花湖水库、红枫湖水库和阿哈水库水样,分析水体中汞的形态分布及与水体富营养化之间的关系,探讨水体汞形态及其分布特征对水体富营养化的响应.结果表明:6座水库总汞浓度的平均值为(5.82±4.99)ng/L,其中在阿哈水库的库中和百花湖水库的岩脚寨采样点存在不同于其它点的局部污染源;MeHg浓度平均值为(0.08±0.07)ng/L,阿哈水库的MeHg浓度较高是其它水库的2~10倍,约为0.26ng/L.在枯水期,贵州6座水库的富营养化程度不同,其中三板溪水库和龙滩水库为表现为贫营养型;万峰湖水库表现为为贫中营养型;百花湖水库和红枫湖水库表现为为中富营养型;阿哈水库为富营养型.富营养化指数与总汞、甲基汞和溶解态甲基汞皆呈显著正相关(r=0.477,P<0.05; r=0.558, P<0.05;r =0.502, P< 0.05, n=19).富营养化对水库生态系统中形态汞之间的迁移和转化有着重要影响,为溶解态汞和甲基汞的生成提供了有利条件,对水体中汞的地球化学循环的影响不可忽视.
2014 Vol. 34 (5): 1248-1257 [摘要] ( 213 ) [HTML 1KB] [ PDF 525KB] ( 663 )
1258 易梅森, 段洪涛, 张玉超, 马荣华
浮游植物降解过程中的水体光学吸收特性变化研究
通过配制3组不同浓度浮游植物,在室内进行长时间(37d)降解实验,分析水体光学吸收特性变化规律.结果表明:降解速度前3d最快,25d后逐渐趋于稳定;浮游植物色素吸收系数( aph)随时间变化不断减小趋势明显,在分解过程中不同波段aph(440)、aph(624)、aph(675)与叶绿素浓度(Cchl)显著相关(R2>0.5984,P<0.05),悬浮颗粒物吸收系数ap(440)、ap(675)和总悬浮颗粒物浓度仅呈弱相关性(R2<0.4613); 有色可溶性有机物CDOM构成比较复杂且相对不稳定,非藻类颗粒物吸收系数ad(440)和光谱斜率Sd随时间变化均呈现不规律性.另外,与太湖同期野外采样点相比,室内降解实验的总颗粒物和浮游藻类色素吸收光谱更相似,Sd和Sg更大.通过研究浮游植物死亡分解过程中水体吸收特性的变化规律,有助于构建高精度的黑水团遥感监测模型,及时掌握黑水团信息.
2014 Vol. 34 (5): 1258-1267 [摘要] ( 247 ) [HTML 1KB] [ PDF 1393KB] ( 571 )
1268 王书航, 王雯雯, 姜霞, 张博, 胡佳晨, 赵丽
蠡湖水体氮、磷时空变化及差异性分析
蠡湖是一个典型处于从浊水藻型向清水草型转换过渡时期的浅水湖泊.根据2012~2013年周年的现场调查资料和历史监测资料,分析了水体氮、磷的空间分布、变化规律及主要影响因素,并探讨了水体氮、磷形态的时空差异及其相应的控制对策.结果表明,蠡湖仍然没有从根本上解决水体的富营养化问题,水体中氮、磷浓度仍处于一种不稳定的状态,各采样点总氮(TN)浓度在0.74~4.93mg/L之间,平均值为1.35mg/L;总磷(TP)浓度在0.03~0.31mg/L之间,平均值为0.073mg/L.空间上,TN和TP浓度自东向西依次递减,呈现东蠡湖高于西蠡湖,沿岸区高于湖心区的趋势;季节上,TN、TP浓度呈现夏季、秋季较高,而冬季、春季低的特点;水体中氮主要以溶解态为主,DTN占TN的比例在35%~99%之间,平均为77.98%;而磷主要是以颗粒态的形态占优势,颗粒态磷占TP的比例在11%~90%之间,平均值为59%.多元统计表明,TN与DTN和总悬浮物(TSS)之间呈正相关关系,但与TSS的相关性系数较小,而TP与DTP和TSS都呈显著正相关.因此,要降低水体中氮磷浓度,可以从减少通过干湿沉降进入湖泊水体的氮磷或者降低沉积物再悬浮、抑制底泥氮磷释放两个方面入手.
2014 Vol. 34 (5): 1268-1276 [摘要] ( 322 ) [HTML 1KB] [ PDF 1130KB] ( 625 )
1277 何宗健, 吴志强, 倪兆奎, 刘婉清, 王圣瑞
江湖关系变化对鄱阳湖沉积物氨氮释放风险的影响
选取了鄱阳湖北部湖区、“五河”入湖尾闾区、湖心区共14个不同高程的表层出露沉积物样品,通过研究其总氮(TN)含量和氨氮(NH4+-N)释放热力学及动力学特征,试图揭示江湖关系变化导致的水位变化对鄱阳湖沉积物氨氮释放风险的影响.结果表明,鄱阳湖沉积物TN含量在377～3875mg/kg之间;NH4+-N吸附/解吸平衡浓度(EC0)在1.49～2.99mg/L之间;单位沉积物NH4+-N的最大释放量在17.00~140.97mg/kg之间,NH4+-N释放主要集中在0~5min时段,占最大释放量的50.84%~73.34%,TN含量、EC0浓度、NH4+-N的最大释放量及初始释放速率均随沉积物所处高程的增高而增大,由此可见近年来由于长江来水量减少,鄱阳湖与长江之间江湖关系的改变,引起鄱阳湖枯水期提前及低枯水位持续时间增加,导致沉积物出露时间延长,进而促使沉积物TN含量、EC0浓度、单位沉积物NH4+-N最大释放量及0~5min时段NH4+-N释放速率升高,进而引起沉积物NH4+-N释放风险增大,是导致鄱阳湖水质恶化的重要机制之一.如果此江湖关系变化持续,枯水期低枯水位持续,势必引起沉积物出露面积进一步增大及出露时间的延长,最终可导致来年丰水期鄱阳湖沉积物NH4+-N释放风险增大.
2014 Vol. 34 (5): 1277-1284 [摘要] ( 230 ) [HTML 1KB] [ PDF 525KB] ( 672 )
1285 孔明, 张路, 尹洪斌, 蔡永久, 高俊峰
蓝藻暴发对巢湖表层沉积物氮磷及形态分布的影响
以巢湖表层沉积物及上覆水体为对象,于蓝藻暴发前(4月)和蓝藻暴发期(7月)采集水样及沉积物样品,分析了氮磷及其形态赋存特征,并探讨了沉积物氮磷及其形态与蓝藻暴发的关系.结果发现,蓝藻暴发时,巢湖表层沉积物总磷减少,总氮增加,同时削弱了磷在空间上分布的异质性.从氮磷形态来看,蓝藻暴发未造成巢湖表层沉积物氮形态(NH4+-N、NO3--N和Org-N)含量和比例的明显波动,但却造成了活性磷(弱吸附态磷和铁铝结合态磷之和)含量及比例的下降,钙结合态磷(Ca-P)以及有机磷(OP)含量及比例增加,生物有效性磷(AAP)的含量的减小.相关性分析表明,上覆水中叶绿素a(Chl-a)的浓度与铁铝结合态磷(Fe/Al-P)以及有机磷(OP)的含量显著相关(P<0.05),却与氮形态(铵态氮,硝态氮和有机氮)相关性不显著.巢湖沉积物磷(Fe/Al-P及AAP)对巢湖水体蓝藻暴发具有促进作用,而氮及其形态对蓝藻暴发作用较弱.
2014 Vol. 34 (5): 1285-1292 [摘要] ( 253 ) [HTML 1KB] [ PDF 628KB] ( 844 )
1293 张豫, 陆永球, 郭凤清, 胡顺军, 丛沛桐
基于鱼类名录的30年来东江干流(惠州段)鱼类多样性变化
为评价东江干流(惠州段)鱼类多样性,并监测其水质变化状况,根据该河段鱼类的调查资料及历史数据,编制了鱼类名录,并计算了鱼类平均分类差异指数和G-F多样性测度指数.结果显示,东江干流(惠州段)共记录近30多年来鱼类11目,29科,77属,94种,鲤形目鱼类占绝对优势;从物种水平看,研究的4个时间段鱼类物种多样性由大到小排序为 、 、 和 ;从科属水平看,鱼类物种多样性由1981~1983向2005~2007减小,再向2007~2010增加,最后向2011~2012减小.其中,1981~1983的多样性最高,2011~2012的多样性最低.平均分类差异指数与G-F多样性测度指数均适宜于东江干流(惠州段)鱼类物种多样性研究.
2014 Vol. 34 (5): 1293-1302 [摘要] ( 188 ) [HTML 1KB] [ PDF 677KB] ( 609 )
1303 王星东, 李新武, 梁雷
南极冰盖冻融的时空分析
采用改进的小波变换的南极冰盖冻融探测算法,利用微波辐射计1978~2013年的SMMR和SSM/I数据对南极冰盖冻融状况进行监测,分析了南极冰盖近34年的整体冻融时空变化特征,结果表明:从空间分布来看,南极冰盖的融化区域主要分布在南极边缘的各个冰架区,融化强度受地物覆盖类型、地理位置和海拔等因素的影响;从时间分布上来看,南极冰盖的融化面积年际变化较大,1991年的融化面积最大,为1518750km2,1999年融化面积最小,为565000km2,且融化面积的年际变化具有周期性;南极冰盖的融化具有很强的季节性,融化一般集中在11月至次年2月,在1月达到融化顶峰.
2014 Vol. 34 (5): 1303-1309 [摘要] ( 394 ) [HTML 1KB] [ PDF 1005KB] ( 602 )
1310 张继伟, 王伟莉, 蔡靳, 郑欣, 王晓南, 武江越, 闫振广, 刘征涛
北部湾涠洲岛原油污染物的海水环境质量基准研究
选择9种我国本土海洋生物对北部湾涠洲岛原油污染物的急性生物毒性进行测试,并基于测试获得的毒性数据,利用美国水生生物基准推算方法,对该原油污染物的海水环境基准阈值进行推导,结果表明:原油样品对卤虫、褶皱臂尾轮虫、太平洋纺锤水蚤、中国对虾、三疣梭子蟹、彩虹明樱蛤、牙鲆、半滑舌鳎、青岛大扁藻的LC50(或EC50)分别为10.28, 2.37, 4.88, 0.31, 0.81, 65.88, 19.02, 9.10, 0.23mg/L;涠洲岛原油污染物的急性和慢性海水质量基准阈值分别为0.06,0.012mg/L.研究结果可为我国海上溢油事故损害评估提供科学依据.
2014 Vol. 34 (5): 1310-1315 [摘要] ( 207 ) [HTML 1KB] [ PDF 439KB] ( 606 )
1316 徐慧敏, 闫海, 马松, 王华生, 尹春华, 刘晓璐
鞘氨醇单胞菌USTB-05对微囊藻毒素的生物降解
研究了云南滇池水华蓝藻细胞中微囊藻毒素(MCs)的分析和鞘氨醇单胞菌USTB-05在细胞水平和酶水平下对MC-YR、RR和LR的生物降解.结果表明,云南滇池水华蓝藻细胞中MC-YR、RR和LR的含量分别为0.16, 0.96, 0.47mg/g.在初始浓度分别为19.5mg/L MC-YR、79.5mg/L MC-RR和43.6mg/L MC-LR下,鞘氨醇单胞菌USTB-05在2d内可将上述3种MCs全部降解,鞘氨醇单胞菌USTB-05粗酶液可以以更快的速率对MC-YR、MC-RR和MC-LR进行高效酶催化降解,在10h内可以将初始浓度分别为14.8mg/L MC-YR、28.4mg/L MC-RR和19.5mg/L MC-LR全部降解.同时发现了MC-YR降解过程中的2个中间和1个最终代谢产物.
2014 Vol. 34 (5): 1316-1321 [摘要] ( 259 ) [HTML 1KB] [ PDF 420KB] ( 708 )
1322 王攀菲, 何家军, 高敏, 秦建桥, 肖俊, 宋明伟
珠江流域人群对典型EDCs的暴露及致癌风险评价
研究以珠江流域为例,结合美国EPA致癌风险评估模型,通过构建多介质-多途径暴露模型,定量评估了该区域居民暴露于镉(Cd)、滴滴涕(DDT)和多氯联苯(PCBs)等典型EDCs污染物的致癌风险,分析风险来源、暴露介质及暴露途径,并探讨不同环境介质的致癌风险贡献率.结果表明:Cd、DDT和PCBs的暴露剂量达2.36×10-4,6.46×10-5,4.62×10-5mg/(kg·d);暴露途径中经口摄入是最主要途径;总致癌风险为2.04×10-4,高于国内外所规定的可接受致癌风险水平上限(1×10-4),环境介质中蔬菜和大米对致癌风险贡献较大,区域主要典型EDCs污染物Cd和PCBs对致癌风险贡献率较大(分别达44%、45%).
2014 Vol. 34 (5): 1322-1327 [摘要] ( 178 ) [HTML 1KB] [ PDF 447KB] ( 725 )
1328 赵艳民, 秦延文, 郑丙辉, 张雷, 马迎群
突发性水污染事故应急健康风险评价
基于US NAS健康风险评价理论,构建包括危害鉴别、剂量效应评价、暴露评价和风险表征4部分内容的突发性水污染事故应急健康风险评价技术体系.该技术体系充分考虑突发性水污染事故污染物对于人体健康“短时间、高剂量”的暴露特点,提出了突发性水污染事故污染物应急参考浓度的计算方法,以健康危害商值定性描述突发性水污染事故的健康风险,并通过统计推断健康危害商值的概率分布定量描述突发性水污染事故的健康风险,并实现风险分级.以松花江硝基苯水污染事故为例,对突发性水污染事故应急风险评价技术进行验证,计算获取的以保护成人和儿童的应急参考浓度分别为0.175,0.05mg/L,污染事故的健康风险值分别为29%和62%,分别隶属于中级和高级风险水平.实例表明应急健康风险评价技术体系能够有效表征突发性水污染事故的健康风险,在一定程度上可以为突发性水污染事故的应急管理提供依据.
2014 Vol. 34 (5): 1328-1335 [摘要] ( 263 ) [HTML 1KB] [ PDF 469KB] ( 719 )
1336 张质明, 王晓燕, 李明涛
基于全局敏感性分析方法的WASP模型不确定性分析
为了定量讨论WASP(The water quality analysis simulation program,水质分析模拟程序)模型中各参数对模拟结果的影响及其不确定性,本文在Simulink环境下对模型进行重组,利用Sobol方法,对影响DO、CBOD、NH3-N、NO3--N等4项输出的各参数敏感性进行了研究,重点讨论了输入条件如时空变化对参数敏感性的影响.结果表明:Sobol全局敏感性分析方法能够有效地筛选出WASP模型中对DO、CBOD、NH3-N、NO3-变化模拟较为敏感的参数,在实现模型参数“本土化”中具有较大的应用潜力;对比总敏感性与一阶敏感性指数之间的差异, WASP模型当中的若干参数(如GP1、PNH3、anc等)耦合性较强,不宜使用一次一个变量法对这些变量进行敏感性分析;在参数敏感性变化方面,即使对于同一条河流,WASP的参数敏感性指数会因边界条件的时空变化而发生改变.敏感性受空间变化的影响不大,但受时间(季节)变化的影响显著;输入变量随时间的变化,会引起模型不确定性在各季节上的较大的差异;WASP模型当中存在明显的“异参同效”作用,仅靠传统方法进行全局寻优率定,并不能体现水体各组分之间相互转化的过程,还需要结合实验对关键参数进行率定.
2014 Vol. 34 (5): 1336-1346 [摘要] ( 319 ) [HTML 1KB] [ PDF 2353KB] ( 2057 )
1347 蒯鹏, 李巍, 成钢, 任贵平
系统动力学模型在城市发展规划环评中的应用
鉴于作为评价对象的城市社会经济环境复合系统具有多目标、多要素、动态关联等突出的系统动力学特征,选择和应用系统动力学方法开展城市发展规划环评在理论上具有可行性和技术优势.作为典型资源型城市的山西省临汾市正面临转变发展方式和加快环境治理的紧迫要求,本文依托该市转型发展规划环评工作,在全面识别和剖析城市发展要素、现状问题及其成因基础上,以经济发展、产业结构、节能减排和环境改善为重点研究了规划要素间的动态反馈关系,以此构建城市转型发展规划环评SD模型,并对4个规划替代方案进行模拟和评价.结果显示,在环境目标刚性约束下所有替代方案均不能实现人均GDP翻番的较高经济增长目标,其中以较强环境约束为特征的“方案III”具有最好的环境与经济综合效果.据此评价建议临汾市应在确保实现环境改善目标的前提下主动放缓工业增长速度,同时加快以“煤焦铁电”为代表的主导产业结构调整并继续加大节能减排力度,全面提高城市可持续发展能力.
2014 Vol. 34 (5): 1347-1354 [摘要] ( 281 ) [HTML 1KB] [ PDF 622KB] ( 840 )
1355 徐亚, 颜湘华, 董路, 能昌信, 刘玉强, 黄启飞
基于Landsim的填埋场长期渗漏的污染风险评价
介绍了Landsim模型的基本理论及其填埋场防渗系统、导排系统长期性能变化的表征方式，在此基础上提出了填埋场长期渗漏风险的表征方式..通过Landsim和HELP模型的耦合,弥补了Landsim模型中堆体入渗计算过于简单的缺陷.运用耦合的Landsim-HELP模型评价了西南地区某危险废物填埋场的长期渗漏的地下水污染风险.结果表明,该耦合模型可以准确的评价填埋场性能变化条件下的渗漏量及其对应概率;该填埋场在短期内(1~3a)地下水被污染的概率风险较小(￡0.33),而在长期内(34a)被污染的风险较大(30.68).建议在制定填埋场的设计和运行标准时需考虑防渗膜、导排管等重要单元长期性能的变化,从而减小其长期渗漏造成的地下水污染风险.
2014 Vol. 34 (5): 1355-1360 [摘要] ( 273 ) [HTML 1KB] [ PDF 631KB] ( 509 )
中国环境科学
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