中国环境科学
 
 
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2014年 34卷 11期
刊出日期 2014-11-20
论文
论文
2721 陈喜山, 张永亮
矿山粉尘的湿式纤维层过滤阻力类比研究
为提高矿山粉尘收集效率,对除尘器湿式过滤层纤维丝过滤阻力进行理论分析,建立粉尘粒子通过除尘器湿式纤维丝时的阻力理论模型,自行设计了湿式纤维层过滤实验模拟系统,模拟矿山粉尘特点进行了实验研究,对理论模型参数进行了无量纲修正,进一步完善粉尘湿式过滤的阻力理论公式.实验表明,该理论在实际应用中具有较高的准确性.经修正后的理论曲线不仅与实验曲线的趋势保持一致,同时数值上也基本吻合,具有良好的代表性.
2014 Vol. 34 (11): 2721-2725 [摘要] ( 190 ) [HTML 1KB] [ PDF 499KB] ( 663 )
2726 刘俊, 安兴琴, 朱彤, 翟世贤, 李楠
京津冀及周边减排对北京市PM2.5浓度下降评估研究
利用第三代区域空气质量模式CMAQ (Community Multiscale Air Quality)及京津冀地区高分辨的污染源排放清单,基于2011年、2012年和2013年秋冬季美国国家环境预报中心全球再分析资料的气象条件分析,选取2012年10月1日至12月30日作为代表性时段,模拟了PM2.5的浓度变化趋势,同时根据《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》和2012年到2017年污染源减排控制目标,进行了减排效果评估分析.结果显示,模式系统能较好捕捉PM2.5浓度的变化趋势,海淀站和上甸子站观测与模拟值的相关系数分别为0.71和0.63.主要污染源和污染物排放量削减30%~40%后,北京市PM2.5浓度发生了明显降低,海淀站、上甸子站和城六区的平均浓度下降率分别为(24.9±2.3)%,(20.2±2.7)%和(24.8±2.1)%.如果严格执行《京津冀及周边地区落实大气污染防治行动计划实施细则》,在气象条件和2012年相似情况下,到2017年,北京市城区PM2.5年均浓度控制在60μg/m3内的防治目标可以实现.
2014 Vol. 34 (11): 2726-2733 [摘要] ( 329 ) [HTML 1KB] [ PDF 1082KB] ( 1541 )
2734 宋兵跃, 胡可臻, 吴建平, 周杨
不同交通模式下CO和NOx的暴露水平研究
为研究由于交通模式的差异引起的暴露水平的变化,将监测设备安装在检测车上,检测车以差异的速度行驶模拟出行者在城市道路中不同交通模式下的通行过程. 在2013年7~8月的10个采样日中,保持监测车的行驶速度分别为5, 15, 30km/h依次模拟行人、自行车和电动车在城市道路上行驶,移动检测值为该交通模式下的污染暴露浓度.结果显示步行时平均暴露水平最高,其次为自行车和电动车模式.在3种道路模拟场景中,暴露水平均值由高到低依次为主干路>快速路>支路.与文献结果对比,CO的暴露水平模拟效果优于NOx,且该模拟方法的效率优于传统研究方法.
2014 Vol. 34 (11): 2734-2740 [摘要] ( 230 ) [HTML 1KB] [ PDF 572KB] ( 702 )
2741 张宜升, 栾胜基, 邵敏, 曾立武, 林云, 曾立民, 何凌燕, 黄晓锋
生物质燃烧源排放烟尘罩稀释采样系统设计与应用
为研究生物质燃烧源颗粒物与气态污染物的排放特征,设计了可用于生物质燃烧排放实验室模拟研究的烟尘罩稀释采样系统.该系统可模拟生物质燃烧释放的高温高浓烟气排放到大气中的冷却、稀释、生长等理化过程,捕集燃烧排放的细颗粒物和多种痕量气态污染物.通过更换不同内径采样嘴等方法,系统稀释倍数可在10~70倍之间调节.详细介绍了系统的设计原理及结构,并对系统可靠性进行了检验.整个采样系统通过了气密性测试,分级采样系统平行性良好,细颗粒物损失在可接受范围,对燃烧状态扰动低,燃烧状态可实时评估.应用该系统测定了我国南方地区典型生物质燃烧源含碳污染物种的排放特征,结果表明其适于模拟各种类型的生物质燃烧.
2014 Vol. 34 (11): 2741-2748 [摘要] ( 233 ) [HTML 1KB] [ PDF 975KB] ( 1134 )
2749 孔少飞, 白志鹏, 陆炳
民用燃料燃烧排放PM2.5和PM10中碳组分排放因子对比
在实验室中模拟民用燃料在家庭炉灶中的燃烧,应用稀释通道系统采集颗粒物,获得玉米秸秆、薪柴、蜂窝煤和块煤四种常用民用燃料燃烧排放PM10,PM2.5及载带碳组分的排放因子.结果表明,民用燃料燃烧排放的颗粒物以细颗粒为主, PM2.5占PM10的70%~90%.颗粒物排放因子最大的为块煤,其PM2.5和PM10的排放因子分别为9.837和11.929g/kg,分别是蜂窝煤的12.6和13.7倍;玉米秸秆和薪柴PM2.5和PM10的排放因子稍低于块煤,为7.359~10.444g/kg.4种燃料燃烧OC排放因子块煤最高,其在PM2.5和PM10中分别为5.29和5.19g/kg.薪柴燃烧EC的排放因子最高,其在PM2.5和PM10 中的排放因子分别为1.065和1.126g/kg.块煤两种粒径上EC的排放因子略低于薪柴.蜂窝煤EC的排放因子最低,比薪柴低300倍左右,玉米秸秆EC的排放因子也要比薪柴低10倍左右.碳组分是块煤,秸秆,薪柴排放颗粒物的主要成分,其含量在40%~60%之间,该值比蜂窝煤高3倍.四种燃料对应的OC/EC比值差异很大,薪柴和块煤燃烧排放颗粒该值为3~6,秸秆和蜂窝煤燃烧排放颗粒其值高达30~50.
2014 Vol. 34 (11): 2749-2756 [摘要] ( 285 ) [HTML 1KB] [ PDF 392KB] ( 2221 )
2757 郭树芳, 齐玉春, 董云社, 彭琴, 刘欣超, 孙良杰, 贾军强, 贺云龙, 曹丛丛, 闫钟清
滴灌对农田土壤CO2和N2O产生与排放的影响研究进展
研究滴灌条件下土壤CO2和N2O的排放特征及其影响机制,有助于深刻了解灌溉方式变化对农田生态系统碳氮循环的影响,对农业灌溉管理措施的改进和农业温室气体减排具有重要的意义.本文综述了滴灌对农田土壤CO2和N2O排放的影响,从土壤水分、土壤温度、土壤养分和土壤结构等方面分析了滴灌条件下农田土壤CO2和N2O产生和排放的主要影响机制,在此基础上探讨了滴灌对大气温室效应影响的不确定性以及目前研究中存在的主要问题.
2014 Vol. 34 (11): 2757-2763 [摘要] ( 235 ) [HTML 1KB] [ PDF 359KB] ( 2474 )
2764 陈晨, 胡敏, 吴志军, 吴宇声, 郭松, 陈文泰, 罗彬, 邵敏, 张远航, 谢绍东
四川乡村点新粒子生成特征及其对云凝结核数浓度的贡献
为揭示成渝地区大气复合污染成因,选择乡村点资阳站的冬季,实测了颗粒物数浓度及其粒径谱分布、云凝结核(CCN),在二氧化硫、光解速率(JO1D)实测值基础上估算了新粒子生成的重要前体物气态硫酸的浓度.2012年12月5日到2013年1月5日观测期间,3~582nm颗粒物数浓度水平较高,平均值为(16072±9713)cm-3.颗粒物数谱分布呈现以积聚模态为主体的特征,占总颗粒物数浓度的46%,此比值高于我国北京、上海、广州等城市和珠江三角洲及长江三角洲的乡村点和背景点.在较高颗粒物凝结汇(CS)水平下[(4.3±3.6)×10-2s-1],甄别出7次新粒子生成(NPF)事件,占观测天数的23%.NPF事件发生时,颗粒物生成速率与增长速率分别为(5.2±1.4)cm-3s-1,(3.6±2.5)nm/h. NPF事件对CCN数浓度有明显贡献,NPF发生后CCN数浓度平均增长19%.
2014 Vol. 34 (11): 2764-2772 [摘要] ( 301 ) [HTML 1KB] [ PDF 800KB] ( 1082 )
2773 薛爽, 陈静, 铁梅, 惠秀娟, 张丽娜, 张营
水体冻结过程中卤乙酸前体物在水-冰体系中的分配研究
通过室内模拟试验,研究了水体冻结过程中,水体中溶解性有机物(DOM)和卤乙酸前体物在水-冰体系中的分配规律.按照DOM在XAD树脂上的吸附特性将其分为5个部分:疏水性有机酸(HPO-A),疏水性中性有机物(HPO-N),过渡亲水性有机酸(TPI-A),过渡亲水性中性有机物(TPI-N)和亲水性有机物(HPI).结果表明:在水体冻结过程中,5种DOM组分在水相中的DOC浓度均随冷冻时间的增长而增加,呈现冷冻浓缩效应.与溶解性有机碳(DOC)所表征的整体有机物相比,5种DOM组分中的卤乙酸(HAAs)前体物更倾向于停留在水相中浓缩.在5种DOM组分中,HPI是主要的HAAs前体物.5种DOM组分在未冻结水中的UV-254与HAAFP均表现出一定相关性,其中HPO-A, TPI-A和HPI的UV-254与HAAFP达到极显著水平.然而在融冰水中,这5种DOM组分的UV-254与HAAFP的相关性均不显著.
2014 Vol. 34 (11): 2773-2780 [摘要] ( 207 ) [HTML 1KB] [ PDF 478KB] ( 775 )
2781 孙昕, 叶丽丽, 黄廷林, 刘伟
破坏水库水温分层系统的能量效率估算:以金盆水库为例
为指导高效节能的破坏水库水温分层技术及系统的选择,需建立统一的能量效率基准.根据质量守恒和热量守恒定律,求出分层水库水体完全混合后的水温,计算水库水体混合前后的重心;采用库容以及与水温相关的密度等数据,对水深方向各微小水层的势能进行积分得到水体总势能,混合后水体总势能的增加量即为破坏分层所需的最小理论能量,应用耗电量估算法得到破坏分层所产生的最小碳排量;破坏分层系统的能量效率为破坏分层的最小理论能量与实际输入能量之比.以西安金盆水库为例,采用数值模拟方法计算不同水位下的水库库容,应用该方法估算了水库不同季节破坏分层所需最小能量和扬水曝气破坏分层系统的能量效率.采用数值模拟方法计算不同水位下的水库库容,计算破坏分层所需最小能量.结果表明随水体垂向温度梯度的增加而增大,在6~10月期间相对较高,7月达到最大值2432.08kW?h;该水库扬水曝气破坏分层系统的能量效率约为4%;在水温分层开始阶段运行破坏分层系统可有效降低破坏分层所需的能耗,减少碳排放量.
2014 Vol. 34 (11): 2781-2787 [摘要] ( 298 ) [HTML 1KB] [ PDF 542KB] ( 5133 )
2788 李冬, 何永平, 张肖静, 梁瑜海, 张玉龙, 范丹
MBR系统CANON工艺的快速启动及微生物种群特征
为了考察CANON工艺的快速启动策略及功能微生物的种群特征,在常温MBR反应器内接种普通活性污泥后间歇运行.启动策略为以调控曝气时间和曝气量作为主要方法,首先在限氧条件下启动亚硝化,之后进一步降低DO启动CANON工艺.在CANON工艺启动成功后,通过调整曝气时间和无机碳源浓度提高了总氮去除负荷,并采用PCR-DGGE技术分析了稳定运行的CANON工艺内功能微生物的种群特征.结果表明,CANON工艺经36d成功启动,NH4+-N去除率和总氮去除率最终稳定在99%和84%左右,氮去除负荷达到0.41kg/(m3·d).DGGE测序结果表明,Nitrosomonas和Candidatus Kuenenia stuttgartiensis是反应器内的优势菌种,两种微生物协同作用,共同在MBR内完成了高效的自养脱氮.
2014 Vol. 34 (11): 2788-2795 [摘要] ( 286 ) [HTML 1KB] [ PDF 436KB] ( 1076 )
2796 王亚宜, 陈玉, 周东, 林喜茂
温度对滴滤池硝化过程氧化亚氮释放的影响
研究了某大学污水处理厂的一个滴滤池(生物膜系统)随季节变化N2O的释放特征.结果表明,滴滤池中N2O的释放浓度范围为0~18.21×10-6,释放量为20.5~554g N2O/(m3?a),其释放因子(N2O-N/进水NH3-N)为0.1%~0.8%.N2O释放量与季节变化有关,夏季产生量较高而春季较少,空气和进水的温差是影响滴滤池中硝化作用和N2O释放的主要因素,7月份时气温和水温温差较小,导致空气中的氧气无法充入水中,水中溶解氧的不足使得滴滤池硝化不完全,N2O释放量最高.另外,N2O释放量的昼夜变化规律表明,滴滤池的N2O释放、硝化作用和温度变化相关,通过在线监测N2O释放和水温/气温温度变化可以间接反映滴滤池的生物硝化效果.
2014 Vol. 34 (11): 2796-2804 [摘要] ( 216 ) [HTML 1KB] [ PDF 830KB] ( 619 )
2805 蔡庆, 张代钧, 丁佳佳
全自养脱氮颗粒污泥的培养及脱氮性能的恢复与强化
采用交替限氧-厌氧和低充放比(30%)运行模式,在SBR反应器中成功启动全自养脱氮(CANON)工艺,启动过程经历常规硝化主导阶段、短程硝化主导阶段和全自养脱氮阶段,总氮去除速率和总氮去除效率分别达到(312±15)mg/(L·d)和(71.2±4.3)%.培养得到的污泥中颗粒污泥(粒径3300μm)和絮状污泥(粒径<300μm)体积分别占污泥总体积的39%和61%.在自养脱氮性能恶化的SBR反应器进水中长期添加适量N2H4,反应器脱氮性能得以恢复甚至强化,反应器总氮去除速率升高到(480±34)mg/(L·d),颗粒污泥的比例增加到污泥总体积的51%.
2014 Vol. 34 (11): 2805-2812 [摘要] ( 187 ) [HTML 1KB] [ PDF 592KB] ( 766 )
2813 王贺飞, 宋兴龙, 赵勇胜, 王晓曼, 王倩, 秦传玉, 孙家强
地下水曝气技术气流模拟实验研究
利用三维模拟槽研究了地下水曝气技术(AS)使用过程中,含水层介质粒径、曝气压力与影响半径(ROI)、气体流量、气流流型之间的关系.结果表明:曝气过程中ROI随曝气压力的上升而增大;气流质量流量随曝气压力的增加而增大,压力较大时二者呈线性关系;气流流型由介质粒径决定,与曝气压力无关.介质粒径为1~2mm时气流呈倒圆锥形,介质粒径为4~8mm时气流呈抛物线形.
2014 Vol. 34 (11): 2813-2816 [摘要] ( 174 ) [HTML 1KB] [ PDF 317KB] ( 771 )
2817 孟成成, 郝瑞霞, 王建超, 王润众, 任晓克, 赵文莉
3BER-S耦合脱氮系统运行特性研究
为了强化三维电极生物膜脱氮工艺(3BER)的脱氮效果,将3BER与硫自养反硝化技术耦合成3BER-S工艺,用于低碳氮比城市污水厂尾水的深度脱氮处理.与3BER对比研究结果表明,3BER-S工艺在TN去除率、系统pH平衡能力和NO2--N积累方面均优于3BER工艺;当进水C(NO3--N)= 35±2mg/L,TOC:N:P=10.7:10:1,pH=7.0~7.5时,3BER-S耦合工艺对TN和NO3--N的去除效率分别为85%和94%,分别比3BER高15%和10%;出水中NO2--N的浓度为3.04mg/L,比3BER低2mg/L.3BER-S中硫自养反硝化作用定量分析表明,硫自养脱氮作用在整个脱氮过程中所占比例为14.07%,单质硫的有效利用率达到79.5%,硫自养反硝化过程对稳定3BER-S系统出水pH值起重要作用.根据3BER-S中微生物基于反硝化细菌特异性基因nirS的克隆文库结果,系统中反硝化细菌都与β变形菌纲中的细菌有较高的同源性,其中61.41%的反硝化细菌属于陶厄氏菌属(Thauera);脱氮硫杆菌和嗜酸菌属(Acidovorax)分别占3.50%和19.30%.表明当碳源比较充足时,3BER-S工艺的脱氮作用主要以异养反硝化过程为主,以单质硫和氢为电子供体的自养反硝化脱氮作用也占有一定比例.
2014 Vol. 34 (11): 2817-2823 [摘要] ( 185 ) [HTML 1KB] [ PDF 518KB] ( 1035 )
2824 谢晓琳, 曾萍, 宋永会, 祝超伟, 刘瑞霞, 崔晓宇, 肖书虎
制药废水中磷霉素和α-苯乙胺的生物降解及相互作用
以比耗氧速率SOUR、呼吸抑制率和发光细菌光损失为衡量指标, 研究了在磷霉素、α-苯乙胺及其混合物作用下,活性污泥和发光细菌的可生化性和急性毒性的变化.结果表明, α-苯乙胺的急性毒性和对活性污泥的呼吸抑制率均大于磷霉素. α-苯乙胺与磷霉素混合液的可生化性和急性毒性两者在混合物中的比例有关,当α-苯乙胺所占比例低于25%时,混合液的可生化性基本不受两者比例的影响;但当α-苯乙胺所占比例高于25%时,混合液的可生化性随着α-苯乙胺所占比例的增加而降低.当混合液中α-苯乙胺所占比例为25%时,其急性毒性最低.
2014 Vol. 34 (11): 2824-2830 [摘要] ( 189 ) [HTML 1KB] [ PDF 647KB] ( 780 )
2831 黄健, 舒增年, 张四海
亲水荷电超滤膜的制备及对腐殖酸的分离性能
为改善聚醚砜(PES)超滤膜的抗污染性能和提高对腐殖酸(HA)的截留率,以介孔二氧化硅(MS)为添加剂,采用相转化法制备了亲水性PES/MS复合超滤膜,并对膜表面进行荷电改性.研究了MS对膜的断面结构、表面化学性质和过滤性能的影响,考察了荷电改性PES/MS超滤膜对水中HA的分离性能以及溶液pH值、离子强度和钙离子浓度等因素对荷电膜超滤过程的影响.SEM表征结果显示,MS颗粒在PES/MS复合膜的表面分散均匀,膜孔的连通性改善.亲水荷电改性后,膜表面接触角由68°降至57°,zeta电位由-6.31mV降至-11.45mV,膜对HA的去除率由72%提高到95%,通量衰减率由29.8%减小到4.9%.结果表明,对PES超滤膜进行亲水荷电改性可有效提高对HA的截留率,同时减轻膜污染;另外,溶液的pH值、离子强度和钙离子浓度对荷电超滤膜的过滤性能有较大影响,调节合适的溶液环境可在提高截留率的同时,减轻膜污染.
2014 Vol. 34 (11): 2831-2837 [摘要] ( 219 ) [HTML 1KB] [ PDF 820KB] ( 1029 )
2838 王然登, 程战利, 彭永臻, 王淑莹
强化生物除磷系统中胞外聚合物的特性
胞外聚合物(EPS)在生物除磷过程中具有蓄磷能力,为进一步明确生物除磷系统中的EPS特性,以不具有明显除磷能力的全程好氧活性污泥系统(R1)的EPS作为对比,考察了具有良好除磷效果的厌氧/好氧交替下的强化生物除磷系统(R2)中EPS的理化特性.结果表明,相对于R1中的EPS主成分在一个周期内的不固定,R2中的蛋白质含量一直明显高于多糖含量;两者的主要荧光物质均为类蛋白质和类富里酸,但在好氧末期R2中类蛋白质的荧光强度高于R1; R1的EPS中Ca2+> Mg2+,而在R2中, Mg2+>Ca2+,同时R1中的Ca2+含量平均值为8.67mg/gMLSS,大于R2中Ca2+的平均值2.40mg/gMLSS;在好氧末期,R2中的TP为21.65mg/gMLSS,明显高于R1中的TP含量(13.83mg/g-MLSS).此外,R1和R2的zeta电位平均值分别为-36mV和-25mV.由此可见, EBPR系统中的EPS具有与全程好氧活性污泥中的EPS不同的特征.
2014 Vol. 34 (11): 2838-2843 [摘要] ( 232 ) [HTML 1KB] [ PDF 518KB] ( 1313 )
2844 王聪, 王淑莹, 张淼, 汪传新, 薛晓飞, 庞洪涛, 彭永臻
硝化液回流比对A2/O-BCO工艺反硝化除磷特性的影响
以低C/N城市生活污水为处理对象,重点考察了硝化液回流比对A2/O - BCO(生物接触氧化)工艺脱氮除磷特性的影响.在A2/O反应池水力停留时间(HRT)为8h,污泥回流比为100% 条件下,将硝化液回流比分别设定为100%、200%、300%和400%进行试验.结果表明, 系统在A2/O中实现了反硝化除磷,具有很好的同步氮磷的去除效果,出水COD浓度均在50mg/L以下.上述不同硝化液回流比下总氮(TN)去除率分别为48.8%、66.5%、75.6%和62.5%,总磷(TP)去除率分别为86.0%、90.3%、91.0%和95.0%.在硝化液回流比为300%时,系统平均出水TN和TP浓度分别为14.96mg/L和0.49mg/L.系统反硝化除磷量随着硝化液回流比的增大略有增加,在硝化液回流比为400%时,反硝化除磷量高达磷总去除量的98%.
2014 Vol. 34 (11): 2844-2850 [摘要] ( 282 ) [HTML 1KB] [ PDF 449KB] ( 2846 )
2851 王林, 徐应明, 梁学峰, 孙约兵, 林大松, 董如茵
生物炭和鸡粪对镉低积累油菜吸收镉的影响
采用田间试验,研究在污灌菜地上施用生物炭和鸡粪对镉低积累油菜生长和镉吸收的影响,并通过重金属形态分析探讨其作用机理.结果表明,施用添加剂可提高油菜地上部产量,高剂量生物炭和鸡粪复配处理增产效果最佳,最大增产率为174%.施用添加剂可显著降低油菜地上部镉含量,其中,高剂量生物炭和鸡粪复配处理降低效果最佳,最大降低率为72.0%,使所有供试品种地上部镉含量满足食品安全标准要求.施用添加剂可显著降低土壤TCLP提取态镉含量,最大降低率为36.5%.施用生物炭和鸡粪促进土壤镉由活性高的可交换态向活性低的有机结合态或残渣态转化,从而显著降低镉的生物有效性和可迁移性.以上结果表明,种植镉低积累品种同时施用生物炭和鸡粪可以满足油菜在镉污染土壤上安全生产的需要.
2014 Vol. 34 (11): 2851-2858 [摘要] ( 273 ) [HTML 1KB] [ PDF 390KB] ( 1259 )
2859 秦樊鑫, 吴迪, 黄先飞, 杨昱, 许凯, 庞文品
高氟病区茶园土壤氟形态及其分布特征
采用连续化学提取法,测定了黔西北高氟病区茶园土壤样品氟含量及氟的形态.结果表明:供试土壤全氟含量为314~3558mg/kg,平均为945mg/kg,高于全国土壤全氟平均含量(453mg/kg).不同类型供试土壤中全氟含量高低顺序为:棕壤和褐土(分别为1118和1114mg/kg)>黄棕壤(908mg/kg)>黄壤(681mg/kg).供试土壤中不同形态氟含量以残余态最高,其平均含量为940mg/kg;其次为有机束缚态氟,平均含量为7.82mg/kg,处于氟污染较高水平,可能会对人体健康和生态环境产生重要影响;铁锰结合态氟也较高,平均含量3.99mg/kg;水溶态氟和可交换态氟均较低,其平均含量分别为:1.98,1.14mg/kg.由此可见,土壤中氟形态大部分均以残余态形式存在于土壤中,可被茶树叶吸收的水溶态氟和可交换态氟含量均不高.相关性分析表明:可交换态氟只与水溶态氟呈显著正相关关系(r=0.459**),而水溶态氟与铁锰结合态氟、残余态氟和全氟均呈正相关关系(r分别为0.240*, 0.226*, 0.229*), 有机束缚态氟与铁锰结合态氟、残余态氟和全氟也呈正相关关系(r分别为0.757**, 0.312**, 0.320**),水溶态氟与土壤交换性盐基含量之间也呈极显著正相关关系,而土壤氟形态与有机质的相关性不明显,仅有机束缚态氟与土壤有机质呈弱负相关.本研究可为该区域土壤氟污染防治提供科学依据,也为土壤氟的迁移转化及其对生态和环境的影响研究奠定一定的理论基础.
2014 Vol. 34 (11): 2859-2865 [摘要] ( 224 ) [HTML 1KB] [ PDF 441KB] ( 1634 )
2866 邢奕, 王志强, 洪晨, 司艳晓, 刘敏, 李洋, 田星强
基于RSM模型对污泥联合调理的参数优化
研究了CaO、PAFC联合表面活性剂(1227)预处理对污泥脱水性能的影响,以污泥滤饼含水率(WC)和毛细吸水时间(CST)作为评价指标进行单因素实验,得出药剂投加量的最佳范围.然后通过以响应曲面优化法(RSM)为依据的Box-Behnken实验,建立了滤饼含水率和CST减少率二次多项式预测模型,进而得到联合调理的最佳工艺参数.结果表明,联合调理能够明显提高污泥的脱水性能,CaO、PAFC和1227的最佳药剂量分别为42.00,60.40,80.89mg/g,此条件下滤饼含水率为(68.30±0.26)%,CST减少率为(87.30±0.32)%.同时,在最优条件下进行了验证实验,结果与模型预测值基本吻合,表明基于响应曲面法所得的最佳工艺参数准确可靠,对相关污泥处理及条件优化具有一定的指导意义.
2014 Vol. 34 (11): 2866-2873 [摘要] ( 209 ) [HTML 1KB] [ PDF 757KB] ( 1369 )
2874 萧晨霞, 胡勤海, 田耘, 裴毓雯, 张旭
氨络合法电化学捕集去除城市污泥中重金属的研究
采用自行设计的电动污泥处理装置,以城市污水厂污泥作为试验对象,设置氨水添加比分别为0、0.08、0.10、0.12 (V:V,氨水/试样污泥),在恒定直流电压下运行120h,研究氨络合效应与直接利用阳极产酸对污泥中重金属捕集去除效果的影响.结果表明,阳极酸化对污泥中重金属有一定的溶出去除作用;氨水的添加对电动处理过程中污泥pH值的降低与电流密度的提高没有阻碍,但能够有效提高污泥中重金属的捕集去除率;当氨水添加比为0.12时,污泥中Zn和Cu的捕集去除效果最佳,分别达91.62%和71.49%.氨水添加比为0.08时,Pb的捕集去除率最佳,达47.85%.氨水的添加对污泥中重金属的形态和迁移性有明显影响,主要表现为稳定形态如残渣态、有机结合态的减少及可交换形态的增加.
2014 Vol. 34 (11): 2874-2880 [摘要] ( 259 ) [HTML 1KB] [ PDF 467KB] ( 762 )
2881 向速林, 朱梦圆, 朱广伟, 许海
太湖东部湖湾大型水生植物分布对水质的影响
调查了太湖东部湖湾(贡湖湾、光福湾、渔洋湾)秋季沉水与浮叶植物的种类组成、覆盖度及水体理化性质,分析了大型水生植物的生长与分布对湖水总氮、总磷、透明度与叶绿素(Chl-a)等水质因子的影响.结果表明,太湖东部不同湖湾大型水生植物的分布状况具有明显差异,其分布频度在4.8%~95.2%,并以马来眼子菜分布频度最高.大型水生植物的生长对水体营养盐含量、理化因子等具有较为明显的影响,水生植物生长区湖水不同形态营养盐含量均低于无水生植物生长区,其总氮与总磷平均含量分别低约39%与51%.此外,蓝藻水华首先会在有水生植物生长的区域堆积,且沉水植物生长优势区蓝藻水华堆积程度要高于浮叶植物生长优势区,表现为该区域Chl-a平均浓度最高,达11.15mg/L,而浮叶植物区Chl-a平均浓度为9.98μg/L,无水生植物区的水华堆积程度最低,其Chl-a平均浓度为7.19mg/L.因此,针对不同水生植物生长区,其水体富营养化治理策略亦不同.
2014 Vol. 34 (11): 2881-2887 [摘要] ( 261 ) [HTML 1KB] [ PDF 494KB] ( 1090 )
2888 程洲, 吴吉春, 徐红霞, 王嘉诚, 高燕维, 李京, 董姝楠
DNAPL在透镜体及表面活性剂作用下的运移研究
选择四氯乙烯(PCE)作为典型重非水相液体(DNAPLs)污染物,进行PCE在二维砂箱中的运移及修复实验,采用一种改进光透法探讨DNAPL在含不同透镜体非均质含水层中的运移和饱和度分布特性.在此基础上,考察非离子表面活性剂(吐温80)对DNAPL的原位冲洗修复效果.结果表明,在模拟天然地下水流条件下,当PCE运移到达各透镜体时,PCE均未进入透镜体而是在其上方聚集形成污染池,然后逐渐侧向扩散,即使在较粗透镜体(20/30目和40/60目石英砂按 1:1质量比例混合)上也无法进入.吐温80对PCE的修复效果显著,冲洗58h后,94.2%的PCE被去除.表面活性剂的引入能够减小PCE和水的界面张力,界面张力的减小量可达38.8dyn/cm,相应各透镜体上覆界面处的毛细压力水头值会有不同程度的减小,在较粗透镜体上的PCE可以穿透透镜体并继续向下运移.透镜体的毛细截留作用会限制修复后期的修复效率,修复75,3520min的修复效率分别为0.63,0.05g/g,其中较粗透镜体上截留的PCE相对其他较细透镜体容易移出.
2014 Vol. 34 (11): 2888-2896 [摘要] ( 225 ) [HTML 1KB] [ PDF 966KB] ( 742 )
2897 崔东宇, 何小松, 席北斗, 李丹, 陈凤先, 潘红卫, 袁英
牛粪堆肥过程中水溶性有机物演化的光谱学研究
采用紫外-可见吸收光谱、1H-核磁共振(NMR)和同步荧光光谱,研究了牛粪堆肥水溶性有机物(DOM)的结构特征及其演化规律.紫外-可见吸收光谱分析显示,SUVA254由堆肥起始的1.161上升至堆肥结束的2.543;E465/E665在整个堆肥过程中呈现上升趋势,变化范围在2.333~3.500;260~280,460~480,600~700nm范围内的面积积分A1、A2和A3均呈现出先增大后减小的趋势,峰值分别出现在26,14, 14d.1H-NMR分析显示,堆肥0d到堆肥41d,0.5~3.1δ面积积分所占比例从43.06%下降至8.63%,3.1~5.5δ从56.07%上升至89.68%,5.5~10δ不足总体的6%且变化趋势不明显.同步荧光光谱结果显示,经过41d 的堆肥,蛋白质类物质区积分面积比例(APLR)由0.331下降到0.252,而富里酸类物质区积分面积比例(AFLR)由0.325增加到0.336,同时胡敏酸类物质区积分面积比例(AHLR)由0.344增加到0.412;AFLR/APLR比与同步荧光光谱3个荧光峰峰高存在显著相关性,AHLR/AFLR与两个荧光峰光强的比值I351/I284和I382/I351存在显著相关性.上述结果表明,随着堆肥进行, DOM中的非腐殖质物质转化为类腐殖质,同时其芳香性结构增多,碳链结构发生氧化反应,分子量从小变大,堆肥腐殖化程度加大,稳定度增加.
2014 Vol. 34 (11): 2897-2904 [摘要] ( 261 ) [HTML 1KB] [ PDF 409KB] ( 1106 )
2905 赵明辉, 李绪录
2000~2011年深圳湾及邻近水域颗粒有机物的来源和时空分布
依据2000~2011年每月一次的调查资料,简要描述和讨论了深圳湾及邻近水域中颗粒有机物(POM)质量浓度的时空分布,并结合盐度和叶绿素a (Chl a)实测数据探讨POM的来源和滞留时间.结果表明深圳湾的POM质量浓度和陆源质量分数分别约为4.2mg/L,79%,而伶仃洋东部沿岸的分别约为1.9mg/L,42%.深圳湾和伶仃洋东部沿岸中现存浮游植物颗粒有机物(PPOM):Chl a比率分别约为92,54g/g,由此估算的PPOM质量浓度分别为0.8,0.2mg/L左右.依据浮游植物生产力和累计海源POM估算的POM滞留时间在深圳湾中为1~5d,而在伶仃洋东部沿岸中约为10d.研究期间伶仃洋东部沿岸POM质量浓度的年际变化略呈上升趋势,从1.7mg/L上升至2.0mg/L;深圳湾POM质量浓度在2000~2005年呈上升趋势,从3.0mg/L上升至5.5mg/L,在2006~2011年则呈下降趋势,从5.4mg/L下降至3.0mg/L.
2014 Vol. 34 (11): 2905-2911 [摘要] ( 227 ) [HTML 1KB] [ PDF 455KB] ( 643 )
2912 谈菲, 刘智峰, 钟华, 曾光明, 袁兴中
低浓度鼠李糖脂单糖脂在近中性溶液中的聚集行为
研究了临界胶束浓度(CMC)附近鼠李糖脂单糖脂在近中性溶液中的聚集体粒径分布.结果发现,单鼠李糖脂在低于CMC和高于CMC时均能形成聚集体,根据粒径大小分为粒径在5000nm左右的大粒子、200~500nm的中等粒子和40nm左右的小粒子.当pH￡7且浓度低于CMC时,中等粒子的粒径随单鼠李糖脂浓度增大而减小,且聚集体在分布上由大粒子向小粒子转变.随着pH值升高,中等粒子的粒径也同样由大变小,且分布上大粒子和中等粒子均向小粒子转变.该结果被认为是聚集体中的单鼠李糖脂分子密度和分子的离解性质随浓度或pH变化所致.
2014 Vol. 34 (11): 2912-2916 [摘要] ( 192 ) [HTML 1KB] [ PDF 410KB] ( 1255 )
2917 付柏淋, 吕阳
中央空调系统过滤器表面真菌鉴定及温热控制
为研究中央空调系统真菌繁殖扩散机理及控制空气微生物污染问题,通过温热控制手段,探究不同温热环境下真菌菌落、菌丝生长繁殖规律.以某体育馆中央空调系统过滤器表面真菌为研究对象,通过分离、生理生化实验和分子生物学鉴定确认空调系统过滤器表面的优势菌属种类及数量.对分离鉴定的优势菌属做温热控制实验,分别在25℃恒温及22℃~28℃变温条件下观察菌落和菌丝的生长规律.结果显示,该空调系统过滤器表面真菌优势菌属为青霉属(Penicillium spp.)和枝孢属(Cladosporium spp.),菌落形成单位分别为600, 140cfu/cm2.温热控制研究表明,无论25℃恒温或22~28℃变温条件,青霉属生长速度都要快于枝孢菌,且菌落直径变化和时间成线性关系;温热控制对青霉属和枝孢菌的生长繁殖具有明显的抑制作用,温热控制技术在抑制空调系统真菌生长上可行.
2014 Vol. 34 (11): 2917-2921 [摘要] ( 191 ) [HTML 1KB] [ PDF 507KB] ( 1083 )
2922 李春艳, 刘标, 韩正敏, 曾青, 李春华, 朱建国
转Bt水稻土壤微生物多样性对O3浓度升高的响应
利用中国农田开放式O3 浓度升高(O3-FACE)平台,于2010年和2011年对O3浓度升高和田间自然条件下转Bt基因水稻Bt汕优63(Bt-SY63)及其常规水稻汕优63(SY63)根际土壤微生物群落功能多样性进行了研究.结果表明, O3浓度升高使Bt-SY63和SY63水稻土壤微生物总体活性有降低的趋势, O3浓度升高未使两基因型水稻土壤微生物的丰富度、优势度和均一度发生显著变化. O3浓度升高显著地改变了Bt-SY63土壤微生物碳源基质的利用方式,使其土壤微生物由对糖类及其衍生物具有较强的利用能力转向对代谢中产物和次生代谢物具有较强的利用能力,而对SY63土壤微生物碳源基质的利用没有显著影响.因此,从稻田土壤微生物群落对O3浓度升高的不同响应来看,Bt-SY63可能比SY63更敏感.
2014 Vol. 34 (11): 2922-2930 [摘要] ( 245 ) [HTML 1KB] [ PDF 676KB] ( 788 )
2931 汪峰, 类成霞, 蒋瑀霁, 陈长青, 孙波
长江中下游两种典型水稻土微生物对砷污染的响应
基于温室盆栽实验,利用磷脂脂肪酸分析(PLFA)方法研究了As污染、土壤类型和水稻品种对水稻抽穗期土壤微生物群落的影响.结果表明,水稻土土壤中微生物生物总量(总PLFAs)以及微生物组成均不同程度的受到了As污染、土壤类型及水稻品种的影响;As污染增加了土壤总PLFAs,黄泥田的土壤总PLFAs、真菌/细菌(F/B)、革兰氏阳性细菌/阴性细菌(G+/G-)、腐生真菌/丛枝菌根真菌(SF/AMF)显著高于红泥田;在黄泥田中,种植籼稻品种的土壤总PLFAs较杂交稻和粳稻品种平均减少30.0%,而在红泥田中平均增加24.8%.偏Mantel检验和冗余分析(RDA)表明土壤pH值、DOC、NH4+和As浓度是驱动水稻土微生物群落演变的主控因子,其中受As影响较大的特征PLFAs包括20:0、i17:1ω9c、18:1ω9c、cy17:0和18:3ω6c;ABT预测模型显示水稻品种和土壤类型对总PLFAs、F/B、G+/G-和SF/AMF指标的贡献相对较大,而As处理的影响较小.
2014 Vol. 34 (11): 2931-2941 [摘要] ( 244 ) [HTML 1KB] [ PDF 658KB] ( 1260 )
2942 王永华, 谢水波, 刘金香, 马华龙, 凌辉, 吴宇琦
奥奈达希瓦氏菌MR-1还原U(VI)的特性及影响因素
探讨了在腐殖质模式物蒽醌?2?磺酸钠(AQS)存在条件下,奥奈达希瓦氏菌MR-1的还原U(VI)特性.结果表明,在厌氧环境下奥奈达希瓦氏菌以AQS为电子穿梭载体,利用电子供体高效还原U(VI).当菌体投加量为1.2×109 个时,其还原铀的效率达95.09%; AQS的浓度低于0.5mmol/L时有利于MR-1菌厌氧还原U(VI),AQS浓度的升高U(VI)的还原明显受到抑制.当U(VI)初始浓度为30.0mg/L时,分别以甲酸盐、乙酸盐和乳酸盐为电子供体,经过7d后其还原率分别达到95.37%、92.41%和95.65%.金属离子(Cu2+、Mn2+、Ca2+)、有毒有机物等对U(VI)还原产生影响.当Ca2+的浓度为2.0mmol/L时,对U(VI)的还原有微弱的促进作用,而当Cu2+和Mn2+浓度为2.0mmol/L时,则存在较强的抑制作用.奥奈达希瓦氏菌也能利用环境中甲苯、三氯乙酸、顺丁烯二酸等有毒物质高效还原U(VI),同时使有毒物质得到降解.扫描电子显微镜(SEM)和电子能谱(EDS)分析结果表明,奥奈达希瓦氏菌菌体中沉积了铀元素.
2014 Vol. 34 (11): 2942-2949 [摘要] ( 365 ) [HTML 1KB] [ PDF 543KB] ( 2659 )
2950 白洁, 刘小沙, 侯瑞, 赵阳国, 高会旺
南海南部海域浮游细菌群落特征及影响因素研究
采用高通量测序技术,对南海南部海域浮游细菌丰度、群落组成和群落多样性的分布特征及与环境因子的关系进行了研究.结果表明,该研究区域浮游细菌丰度为107~108个/L,近岸大于离岸,同一站位不同水层细菌分布差异明显.优势类群为变形菌门、蓝藻门和拟杆菌门,优势亚群为 γ-变形菌纲、α-变形菌纲、蓝藻菌纲和黄杆菌纲,研究区域内不同水体间物种组成存在较大差异,另外该海域还存在大量未被认知的细菌类群.该海域浮游细菌种类丰富,具有较高的多样性指数(H￠)(4.44~7.00),研究区域内表层水体H￠接近,分别为5.26、5.33和5.07,处于上升流的次表层水体中H￠为6.70明显高于其他水层.DOC和磷酸盐是影响该海域浮游细菌丰度的主要因素,同时磷酸盐也是影响其群落多样性的主要因素,表明该海域异养浮游细菌生长主要受P的限制.
2014 Vol. 34 (11): 2950-2957 [摘要] ( 285 ) [HTML 1KB] [ PDF 548KB] ( 1026 )
2958 马萍, 张忠杰, 焦铭, 廖文莉, 陈姣娥, 杨旭, 武阳
氯氰菊酯对小鼠肾组织的氧化损伤
以昆明小鼠为受试动物,随机分为6组,包括1个阴性对照组、3个氯氰菊酯染毒组、1个维生素E组和1个高剂量氯氰菊酯加维生素E组,染毒组按10,20,40mg/kg水平,维生素E的剂量为100mg/kg,灌胃染毒小鼠7d.以肾组织匀浆测定活性氧(ROS)、还原型谷胱甘肽(GSH)、丙二醛(MDA)和8-羟基脱氧鸟苷(8-OHdG)的含量;以肾组织细胞测定DNA-蛋白质交联(DPC)系数.随着氯氰菊酯染毒剂量的升高,肾组织的ROS、MDA、8-OHdG含量和DPC系数逐渐上升,GSH含量逐渐降低,各指标呈一定的剂量-效应关系.染毒剂量为20mg/kg时,MDA和8-OHdG含量差异有统计学意义(P< 0.05);染毒剂量为40mg/kg时, ROS(F=3.7044)、GSH(F=3.4908)、MDA(F=3.5851)、8-OHdG含量(F=11.7934)和DPC系数(F=6.9165)差异均有统计学意义(P< 0.05, P< 0.01).病理学观察可见20,40mg/kg剂量组小鼠肾小球增生肥大,肾小管上皮细胞水肿,管腔变小.与高剂量染毒组相比较,高剂量染毒加维生素E组肾组织的ROS、MDA含量、8-OHdG含量和DPC系数均有下降,GSH含量上升(P< 0.05, P< 0.01).高剂量(320mg/kg)的氯氰菊酯能造成小鼠肾组织的氧化损伤,维生素E有抗氧化作用.
2014 Vol. 34 (11): 2958-2963 [摘要] ( 241 ) [HTML 1KB] [ PDF 575KB] ( 1114 )
2964 陶燕, 宋捷, 强力, 王砚, 李子斌
兰州市城关区气象因素与麻疹发病人数的时间序列研究
运用SPSS17.0统计软件进行相关分析和主成分分析及R软件的时间序列方法定量评估兰州市城关区气象因素对麻疹发病人数的影响程度.结果表明,气象因素对麻疹日发病人数的影响由大至小依次为相对湿度、日照时间、平均气温、平均气压、降水量、平均风速;各气象因素对麻疹发病的影响均具有一定滞后效应,平均气压、平均风速和日照时间在滞后9d、平均气温和降水量滞后7d、相对湿度滞后5d对麻疹日发病人数的影响最大. 平均气压、平均气温和日照时间每增加1个IQR(四分位距),麻疹日发病人数分别增加175.2%、79.6%和24.3%,而相对湿度、降水量和平均风速每增加1个IQR,麻疹日发病人数则分别减少17.9%、5.2%和15.7%.
2014 Vol. 34 (11): 2964-2969 [摘要] ( 243 ) [HTML 1KB] [ PDF 398KB] ( 652 )
2970 魏军晓, 耿元波, 沈镭, 岑况, 母悦
基于国内水泥生产现状的碳排放因子测算
水泥生产过程中碳排放因子的测算是计算水泥碳排放量的基础,为了准确测算我国水泥行业熟料煅烧阶段碳酸盐矿物分解释放CO2的碳排放因子,就需要对水泥生产线上相关样品做成分测定和综合分析.通过对国内近百条代表性较强的水泥生产线上的生料、熟料、水泥、石灰石、燃煤等样品进行钙、镁、烧失量、碳酸盐等化学成分的定量分析,并考虑新型干法窑和立窑两种生产工艺类型的差别,分析测算了基于国内水泥生产的工艺碳排放因子.结果表明:生料碳酸盐法测算碳排放因子的结果较熟料法的结果低约10kgCO2/tcl;不同窑型的碳排放因子存在明显差异,新型干法窑的碳排放因子多集中在500~520kgCO2/tcl,立窑碳排放因子多集中在480~500kgCO2/tcl;多数熟料含有少量碳酸盐.生料碳酸盐法不涉及燃煤灰分的化学成分,可以规避燃煤灰分成分的影响,测算碳排放因子采用生料碳酸盐法较准确,并且应基于不同窑型,同时考虑碳酸盐分解率问题.
2014 Vol. 34 (11): 2970-2975 [摘要] ( 271 ) [HTML 1KB] [ PDF 405KB] ( 1830 )
2976 王丽玲, 张树深, 张芸
城镇污水处理厂清洁生产等级评价二元语义模型与方法
为解决城镇污水处理厂清洁生产等级评价问题,采用定性分析与定量计算相结合的方法,着重构建了城镇污水处理厂清洁生产等级评价指标体系及其权重确定方法;利用线性加权综合评价方法、模糊数学和二元语义概念,建立了城镇污水处理厂清洁生产等级评价模糊综合模型,并据此提出级别特征值概念,进而建立城镇污水处理厂清洁生产等级评价的二元语义模型与方法.实例计算分析说明,文中建立的清洁生产等级评价二元语义模型与方法可操作性强,等级评定结果比采用隶属度最大原则更直观、更便于解释,具有很好的应用与推广价值.
2014 Vol. 34 (11): 2976-2984 [摘要] ( 140 ) [HTML 1KB] [ PDF 1170KB] ( 1207 )
2985 高玉冰, 毛显强, Gabriel Corsetti, 魏毅
城市交通大气污染物与温室气体协同控制效应评价
针对乌鲁木齐城市交通领域12项减排措施开展协同控制效应评估,构建空气污染物与温室气体协同减排当量(APeq)指标进行减排效果归一化,识别措施是否具有协同减排效果,并进一步计算单位APeq减排成本,从成本有效性角度对各项减排措施进行排序.研究结果表明,出租车、私家车油改气以及纯电动轿车替代汽油轿车3项措施不具有协同控制效应;而提高尾气排放标准、天然气公交替代柴油公交、提升小客车燃油经济性、油品升级、淘汰黄标车、发展轨道交通、引入快速公交等措施可以实现局地大气污染物与温室气体的协同减排.费用-效果分析表明,提高小客车燃油经济性的单位APeq减排成本最低,具有良好的成本有效性;而发展轨道交通虽然单位APeq减排成本较高,但总体减排效果较好.
2014 Vol. 34 (11): 2985-2992 [摘要] ( 284 ) [HTML 1KB] [ PDF 442KB] ( 1311 )
中国环境科学
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