中国环境科学
 
 
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2015年 35卷 8期
刊出日期 2015-08-20
论文
论文
2241 惠霂霖, 张磊, 王祖光, 王书肖
中国燃煤电厂汞的物质流向与汞排放研究
为研究中国燃煤电厂中汞的去向,基于2010年中国各省份燃煤中的汞含量、燃煤消耗量、燃煤电厂大气污染控制设备的安装比例以及粉煤灰、脱硫石膏的二次利用方式,计算了我国燃煤电厂2010年向大气、水体、土壤中排放汞的量.2010年我国电厂燃煤共输入汞271.7t (147.1~403.6t).煤炭在电厂燃烧一次排放到大气中的汞为101.3t (44.0~167.1t),进入燃煤副产物、水体的汞分别为167.4t (84.3~266.3t),3.0t (1.2~5.0t).燃煤副产物二次利用过程向大气排放的汞为32.7t (12.5~56.1t),进入土壤中的汞为58.6t (33.6~103.9t),还有76.1t (30.3~108.6t)汞留在了产品中.结果表明,粉煤灰用于水泥生产和粉煤灰制砖是副产物向大气中二次排放的重要源,分别占总二次排放量的81.7%和15.3%.
2015 Vol. 35 (8): 2241-2250 [摘要] ( 239 ) [HTML 1KB] [ PDF 516KB] ( 911 )
2251 郑晓霞, 赵文吉, 郭逍宇
北京大气降尘中微量元素的空间变异
在北京市六环内均匀布点采集了城市核心区、城市扩展区、近郊区的大气降尘.对降尘中14种稀土元素(Y、Pm除外)以及Cr、Co、Mo、Cd、Pb等5种重金属元素的化学特征进行统计分析,并结合判别分析和Spearman相关分析方法阐释了影响各区域空间变异的主要元素.最后利用三角图解法揭示空间差异的成因.结果表明,各元素含量在空间上具有明显的阶梯变化,Cr、Mo、Cd、Pb含量沿城市核心区向近郊区方向呈递减趋势,Co与14种稀土元素含量的梯度变化特征则恰好相反,由市中心向外围郊区呈递增趋势.轻稀土富集程度表现为城市核心区>城市扩展区>近郊区,Eu亏损程度相反.Mo、Co、Pb元素可用来表征区域降尘的空间差异(68.2%).LaCeSm三角图解表明北京降尘主要来源于壳源物质.PbCoMo和CrCoMo三角图解可以很好地解释不同污染源贡献程度的差别是造成降尘中微量元素在空间尺度上的差异的原因.近郊区降尘受到土壤扬尘、燃煤的影响较大.城市核心区降尘主要受到交通排放的影响.城市扩展区处于过渡带,降尘受到交通、燃煤、土壤扬尘等的影响作用居中.
2015 Vol. 35 (8): 2251-2260 [摘要] ( 181 ) [HTML 1KB] [ PDF 1894KB] ( 637 )
2261 李军霞, 银燕, 任刚, 袁亮, 李培仁, 申东东
山西云凝结核时空分布特征观测
选取2011年1~12月山西太原云凝结核(CCN)观测数据,对CCN的季节、月、日变化特征进行了分析,并与国内外同类研究进行了对比.结果发现,冬季CCN数浓度最高,春秋季次之,夏季CCN数浓度最低.CCN数浓度的最高值出现在1月,最低值出现在6月.夏季较多的降水天气对CCN的湿清除作用明显,冬季供暖期间(11~12月及1~3月),CCN数浓度明显增大.CCN数浓度日变化一般呈现两个峰值,分别出现在07:00~11:00和17:00~20:00.利用公式N=CSk拟合了不同季节地面CCN核谱,得到春夏秋冬四季对应的拟合参数C值分别为10983、2454、7614、16421,k值均小于1,为典型的大陆型核谱.通过2013年夏季在山西中部地区开展的CCN飞机观测,研究了CCN数浓度的垂直廓线.CCN数浓度在近地面最大,随高度逐渐降低.在0.3%和0.4%过饱和度下,2000m以下CCN数浓度平均量级均为103cm-3, 3000m以上CCN数浓度平均量级降低至102cm-3.
2015 Vol. 35 (8): 2261-2271 [摘要] ( 170 ) [HTML 1KB] [ PDF 1211KB] ( 720 )
2272 谭成好, 赵天良, 崔春光, 罗伯良, 张磊, 白永清
近50年华中地区霾污染的特征
基于1962~2011年霾日观测资料,使用线性回归、聚类分析及相关分析等统计方法分析了近50年华中地区霾污染的时空变化特征及其成因.结果表明,华中地区的霾高发中心位于河南中北部、湖北中西部和湖南中部人口集中的气溶胶浓度高值区,其中霾日数最多的站点为河南新乡,年均达到79.1d.霾的季节性变化表现为冬季霾日数最多,夏季最少,霾污染是典型的冬季大气环境事件.但随着近年春夏秋三季霾日的增加,华中地区霾污染的季节性差异减小.城市地区是华中霾污染严重的区域.近50年污染地区霾发生频率增多,而相对清洁地区霾污染发生频率减少.华中地区大气环境呈现出两极分化的变化特征.近50年来华中地区霾日增加受人为污染物排放加强和东亚季风减弱的共同影响.
2015 Vol. 35 (8): 2272-2280 [摘要] ( 153 ) [HTML 1KB] [ PDF 695KB] ( 988 )
2281 周春艳, 厉青, 何颖霞, 王中挺, 陈辉, 张丽娟, 毛慧琴, 余超
山东省近10年对流层NO2柱浓度时空变化及影响因素
利用OMI卫星对流层NO2柱浓度产品研究了近10年山东省NO2时空格局及影响因素,结果表明: 对流层NO2柱浓度波动较大,10年柱浓度年均值增幅为28.5%,其中2011年浓度最高;对流层NO2柱浓度空间变化显著,2005~2009年四、五级高值仅出现在经济发达的内陆城市, 2010~2012年四、五级高值范围显著扩大至中西部大范围地区,尤以2011年最为严重, 2013~2014年,四、五级高值范围呈逐步缩小趋势; 夏季丰富的降水对NO2具有显著湿沉降作用;山东省近10年地区生产总值不断攀升、机动车保有量大且增幅快、秸秆焚烧火点个数多,这些人为排放是对流层NO2柱浓度升高的主要影响因素.
2015 Vol. 35 (8): 2281-2290 [摘要] ( 212 ) [HTML 1KB] [ PDF 1263KB] ( 806 )
2291 张杰, 李昂, 谢品华, 徐晋, 王杨, 吴丰成, 牟福生
基于卫星数据研究兰州市NO2时空分布特征以及冬季NOx排放通量
搭载在EOS AURA卫星上的OMI探测器由于其较高时空分辨率在大气痕量气体(O3,NO2,SO2)探测中得到广泛应用.利用2010~2012年OMI NO2柱浓度数据产品重构了兰州市以及周边地区NO2柱浓度分布,分析了其时空变化特征,并利用西南风场下NO2空间分布特征采用拟合方法研究了NOx冬季排放通量以及寿命.研究表明,NO2柱浓度空间分布呈现以兰州市为中心,浓度向四周扩散的特征;兰州市NO2柱浓度的年变化特征为12月达到最大浓度,8月达到最小浓度;2010~2012年NO2寿命分别为10.6,9.9,9.1h,NOx冬季排放通量分别为175.3, 183.7,179.9mol/s.其排放通量与兰州环境公报提供的氮氧化物排放通量数量级之间具有较好的一致性,说明利用卫星数据估算兰州的NOx通量方法的有效性.
2015 Vol. 35 (8): 2291-2297 [摘要] ( 302 ) [HTML 1KB] [ PDF 840KB] ( 888 )
2298 杨文峰, 李星敏, 陈闯, 刘瑞芳, 杜川利
西安市两次雾霾期间气象要素和气溶胶特性分析
利用气象要素和气溶胶观测资料,分析了西安市2013年12月17~25日、2014年2月20~26日两次雾霾过程的气象要素风、温、湿变化,气溶胶质量浓度、粒子谱分布及散射系数的变化及其在雾霾天气的形成、发展、维持与变化中的作用.结果表明:APS观测的粒子谱变化表明,雾霾过程中,粒径在0.5~0.835μm之间的粒子的数浓度增加最明显,雾霾后,3.5μm粒子的数浓度下降显著;SMPS观测的粒子谱变化表明,霾过程中细粒子的数浓度主要集中在30~300nm,且具有明显的日变化特征,08:00~14:00、18:00~02:00为数浓度的大值时段,细粒子段污染物浓度的增加主要是由粒径大于140nm以上的粒子引起的.散射系数的增加与粒径小于1.0mm粒子的数浓度增加有关,也是雾霾期间能见度恶化的重要原因之一.
2015 Vol. 35 (8): 2298-2306 [摘要] ( 181 ) [HTML 1KB] [ PDF 1266KB] ( 769 )
2307 高晋徽, 朱彬, 王言哲, 康汉青
2005~2013年中国地区对流层二氧化氮分布及变化趋势
利用OMI探测器资料反演的对流层NO2柱浓度,结合REAS东亚地区NOx排放清单, ECMWF地面10m风场数据和中国统计年鉴中相关统计数据,研究了2005~2013年中国地区对流层NO2柱浓度的空间分布和长期变化趋势,NO2柱浓度的季节差异与排放源和地面风场的关系,以及国家政策实施情况与NO2柱浓度的关系.结果表明:中国地区NO2对流层柱浓度的高值区主要分布在华北地区、长江三角洲、珠江三角洲以及四川盆地等人口密集、人类活动频繁的大型城市和地区.NO2对流层柱浓度的变化存在东西部差异,值得注意的是东部在2011年之前基本表现为增加,但在2011年以后表现为下降,且与2011年相比年平均浓度下降了7.1%.工业氮氧化物排放总量的下降是2011年后NO2浓度下降的一个重要原因.西部浓度低于东部,但近9a浓度基本表现为增长.对流层柱浓度存在明显的季节差异,东部地区及大型城市基本表现为冬季高、夏季低.NOx人为排放源的季节差异是NO2浓度季节差异的重要因素之一,同时气象条件的作用不可忽视.
2015 Vol. 35 (8): 2307-2318 [摘要] ( 292 ) [HTML 1KB] [ PDF 1591KB] ( 744 )
2319 张莉, 张原, 祁士华, 李绘, 邢新丽, 张泽洲, 郑煌, 孙焰, 闵洋
武汉市洪山区春季PM2.5浓度及多环芳烃组成特征
分析了武汉市洪山区2014年春季PM2.5的浓度,并利用气相色谱/质谱(GC/MS)测定了多环芳烃(PAHs)的组成.结果表明,PM2.5的质量浓度为47.99～195.87μg/m3,平均质量浓度为(101.34±32.49)μg/m3,超标天数占总监测天数的81.82%;PM2.5质量浓度与各气象要素间的相关性不显著.PM2.5中PAHs日均浓度变化范围为8.44~34.45ng/m3,平均浓度为21.48±7.03ng/m3,其中4环PAHs的含量最高,达到11.72ng/m3,占总PAHs浓度的54.56%,结合典型污染来源中PAHs的特征比值和数学统计中主成分分析法,判断出其主要污染来源为车辆排放、燃烧源和燃煤源;PAHs日均总毒性当量(∑BaPeq)浓度范围为1.10~5.46ng/m3,平均值为2.99ng/m3,日均超标率达到60.61%.
2015 Vol. 35 (8): 2319-2325 [摘要] ( 240 ) [HTML 1KB] [ PDF 414KB] ( 553 )
2326 李志勇, 赵鹏, 张敬红
天津滨海新区大气中多氯联苯的季节分布与气粒分配
2013年4月~2014年1月在天津滨海新区泰达学院分季节采集23对大气样品(气相+颗粒相).分析了样品中84种多氯联苯(PCBs)异构体,结果表明,总浓度为71.08~567.36pg/m3(均值307.18pg/m3);春、夏、秋、冬四个季节的PCBs浓度分别为275.19,372.55,259.96,281.81pg/m3,季节规律不明显,冬季浓度偏高,可能是由工业源排放的PCBs和冬季较高的大气颗粒物浓度造成;气相多氯联苯占总浓度的77.47%,且季节差异明显,夏季(92.44%)>秋季(85.16%)>春季(80.61%)>冬季(42.70%);Clausius-Clapeyron (C.C)方程斜率为-5302,表明气相PCBs对温度依赖程度很大,其受到了当地工业源的影响;log KP与log PL0和log KOA的斜率分别为-0.43和0.46,偏离了气粒分配平衡时对应的斜率-1和+1,表明滨海新区大气中多氯联苯受到了当地污染源排放的强烈影响,所以没有达到平衡状态.
2015 Vol. 35 (8): 2326-2333 [摘要] ( 156 ) [HTML 1KB] [ PDF 477KB] ( 529 )
2334 曹天昊, 王淑莹, 苗蕾, 李忠明, 彭永臻
不同基质浓度下SBR进水方式对厌氧氨氧化的影响
采用厌氧SBR反应器,分别以配水培养和以实际晚期垃圾渗滤液培养的厌氧氨氧化菌为研究对象,考察了不同基质浓度下,SBR改进式连续进水方式与一次性进水方式对厌氧氨氧化工艺运行性能的影响.结果表明,当处理人工配水时,在中低进水浓度下(NO2--N￡400mg/L),与改进式连续进水方式相比,宜采用一次性进水方式运行;在高进水浓度下(NO2--N3400mg/L)改进式连续进水方式比一次性进水方式优势明显,特别是在5h改进式连续进水方式下,平均比污泥脱氮速率增加至39.11mgN/(gVSS·h),相比一次进水方式效率提高40%.当处理进水NO2--N浓度为(300±20)mg/L的实际晚期垃圾渗滤液时, 5h改进式连续进水的SBR比污泥脱氮速率最高.由于晚期渗滤液较配水成分复杂,使得厌氧氨氧化菌面临有机物和有害物质的影响,其厌氧氨氧化的反应速率低于同等基质浓度配水条件下的厌氧氨氧化反应速率.
2015 Vol. 35 (8): 2334-2341 [摘要] ( 205 ) [HTML 1KB] [ PDF 466KB] ( 555 )
2342 吴菲, 郑佩, 秦昉, 白波, 王洪伦, 索有瑞
TiO2@酵母微球吸附废水中的荧光增白剂-VBL及再生研究
采用静电自组装的方法制备出具有草莓结构的TiO2@酵母微球作为吸附材料,对阴离子型荧光增白剂-VBL(FWA-VBL)废水进行吸附研究,考察了溶液pH、溶液初始浓度和TiO2@酵母投加量对吸附效果的影响.结果表明,酸性条件有利于TiO2@酵母微球对FWA-VBL的吸附,平衡吸附量随着溶液初始浓度的增加而增加,随着TiO2@酵母微球投加量的增加而减小.TiO2@酵母对FWA-VBL的吸附行为更加符合Langmuir等温模型,在温度为323.15K下最大吸附量为167.50mg/g; 吸附动力学符合二级动力学方程; 热力学参数表明吸附过程是自发的吸热过程.归因于光催化-吸附耦合效应,TiO2@酵母微球展现出了良好的原位再生能力.H2O2的添加有助于提高TiO2@酵母微球的再生性能.
2015 Vol. 35 (8): 2342-2350 [摘要] ( 138 ) [HTML 1KB] [ PDF 1051KB] ( 439 )
2351 宿程远, 李伟光, 黄智, 陈孟林, 邱锐
蒽醌类物质经多相类芬顿预处理前后对活性污泥特性的影响
以活性艳蓝与大黄酸为蒽醌类目标污染物,分析了其经多相类芬顿预处理前后的可生化性及对活性污泥胞外聚合物、胞内物质、脱氢酶活性、脲酶活性、微生物群落的影响.Zahn-Wellens试验表明,活性艳蓝与大黄酸不能被活性污泥有效降解,而经过多相类芬顿预处理后,其呼吸曲线均在内源呼吸线以上,去除率分别达到了84.44%和86.72%.加入蒽醌类污染物后,活性污泥胞外聚合物的三维荧光光谱中,酪氨酸蛋白的吸收峰强度降低,胞内物质的红外光谱中氨基峰变宽;而经多相类芬顿预处理后,对活性污泥特性的影响不明显.加入活性艳蓝与大黄酸后,活性污泥脲酶相对活性仍保持在80%以上,但脱氢酶活性出现了降低,特别是加入大黄酸后,相对活性仅为67.5%左右.同时活性污泥的微生物群落发生了变化,Gram Positive分别由原来的40.15%增大到了47.72%和45.78%,而Gram Negative分别由原来的39.57%减少到37%和37.15%.但加入预处理后的蒽醌类污染物,未对活性污泥的微生物群落造成明显影响.
2015 Vol. 35 (8): 2351-2359 [摘要] ( 170 ) [HTML 1KB] [ PDF 787KB] ( 539 )
2360 王杰, 彭永臻, 杨雄, 王淑莹
不同碳源种类对好氧颗粒污泥合成PHA的影响
影响好氧颗粒污泥稳定性的因素众多,其中碳源种类的不同会造成好氧颗粒污泥合成聚羟基烷酸酯(PHA)的不同,进而影响其稳定性能.采用混合碳源驯化培养的好氧颗粒污泥进行试验.考察了厌氧条件下,乙酸钠等八种碳源对好氧颗粒污泥合成PHA的影响.结果表明,颗粒污泥对乙酸钠和蔗糖具有较好的转化能力,合成PHA的量分别为102.19mgCOD/g·VSS和70.58mgCOD/g·VSS,显著高于其他碳源的PHA合成量(5~26mg/g×VSS).故以蔗糖和乙酸钠作碳源均有利于颗粒污泥稳定性能的维持,而当以甲醇作碳源时好氧颗粒污泥的贮存能力最差.
2015 Vol. 35 (8): 2360-2366 [摘要] ( 189 ) [HTML 1KB] [ PDF 776KB] ( 495 )
2367 王朝朝, 李思敏, 郑照明, 李军
污泥浓缩过程下膜生物反应器的生物特性与膜渗透性评估
采用中试规模的好氧膜生物反应器(MBR)工艺处理城市污水,考查了在浓缩过程下膜生物反应器的生物特性对膜渗透性及渗透性恢复的的影响.在试验中通过投加蔗糖溶液使系统维持恒定污泥负荷(food to microorganisms, F/M)在0.13,测定了活性污泥的一系列的生化与理化参数,并通过SPSS软件对污泥性质与动态变化的膜渗透性及渗透性恢复水平的相关性做了进一步的评估.结果表明,混合液悬浮固体(MLSS)浓度对膜渗透性的影响最大(rp=-0.958,P=0.000);溶解性微生物产物(SMP)浓度、溶解性化学需氧量(sCOD)浓度、污泥粒径(PSD)及毛细吸水时间(CST)对膜渗透性的影响属于同一个水平(|rp|=0.82~0.85,P=0.000);而污泥沉降性能与丝状菌指数对膜渗透性的影响不大.并且发现随着MLSS浓度的增大,膜丝廊道内积累的堵塞固体(ACS)的质量以及膜渗透性的绝对恢复量(ΔL)也有增加的趋势,表明MLSS浓度直接影响着膜生物反应器的堵塞性能,也进一步证明了膜堵塞是除膜污染之外影响膜渗透性的另一个重要因素.在低通量[5~6L/(m2·h)] 的操作条件下离线清堵联合强化化学反洗(CEB)的方式可以保证膜生物反应器工艺在高MLSS浓度运行下实现膜渗透性的可持续恢复.
2015 Vol. 35 (8): 2367-2374 [摘要] ( 150 ) [HTML 1KB] [ PDF 503KB] ( 858 )
2375 邓红卫, 贺威, 胡建华, 周科平
Fe0-PRB修复地下水硝酸盐污染数值模拟
基于地下水对流-弥散作用,采用数值分析方法,构建了GMS地下水渗流和硝酸盐污染物迁移三维耦合模型.在污染物迁移过程中,不考虑吸附降解和考虑吸附降解两种工况下,分析了污染物在地下水中的迁移特征.结果表明:地下水和土壤存在天然净化污染物的能力,但不显著,必须采取有效措施控制污染.以零价铁作为PRB墙体介质,并用GMS软件模拟Fe0-PRB修复地下水中硝酸盐的效果.PRB存在时能显著控制污染物的污染范围并降低污染物浓度.PRB厚度为4m时,污染物经过550d开始透过PRB墙,PRB运行10a后,1、2、3号观测井的浓度分别1.712,0.011,0.018mg/L,PRB下游污染羽拖尾明显;PRB厚度为6m时,污染物经过850d开始透过PRB墙,PRB运行10a后,1、2、3号观测井的浓度分别0.52,0.004,0.005mg/L,与4mPRB相比浓度分别降低69.6%、63.6%和72.2%,PRB下游污染羽拖尾仍存在但不明显.污染物迁移数值模拟是评价PRB修复污染地下水效果及确定PRB参数的重要手段.
2015 Vol. 35 (8): 2375-2381 [摘要] ( 230 ) [HTML 1KB] [ PDF 1283KB] ( 641 )
2382 刘鹏宇, 夏传, 常青, 武福平, 李晓春
聚合硫酸铁混凝消除水中有机氯的研究
采用聚合硫酸铁(PFS)絮凝剂对水中有机氯农药(OCPs)进行强化混凝处理,并运用响应曲面法(RSM)优化分析了影响OCPs去除率的混凝条件,如pH值、原水浊度、混凝剂投加量和OCPs的初始浓度诸因素.结果表明,各影响因素交互作用显著,最佳混凝条件组合为:pH=5.0、原水浊度=150NTU、PFS投加量为12mg/L、OCPs初始浓度为200ng/L,在此条件下,PFS絮凝剂可有效去除水中OCPs,经模型验证实验得到最佳条件下去除率α-HCH为82.23%、β-HCH为71.15%、γ-HCH为77.28%、δ-HCH为86.27%、 p,p’-DDE为93.78%,与RSM预测值基本相同.结合絮体分形维数和Zeta电位对混凝效果的机理进行了探讨,表明各因素均达到了最佳水平.
2015 Vol. 35 (8): 2382-2392 [摘要] ( 147 ) [HTML 1KB] [ PDF 3488KB] ( 432 )
2393 肖传宁, 卢文喜, 安永凯, 顾文龙, 赵莹
基于两种耦合方法的模拟-优化模型在地下水污染源识别中的对比
：采用一种基于模拟-优化模型的方法对地下水污染源进行识别研究.模拟-优化模型分别采用响应矩阵法和状态转移方程法进行耦合,并利用遗传算法求解,经过多次迭代,使得模拟结果与观测数据的误差达到最小.最后,通过一个假想例子评估模拟-优化模型的性能,同时比较应用不同耦合方法的计算结果.研究表明:应用响应矩阵法耦合模拟-优化模型所得结果的绝对误差范围为0.1~1.6g/L,应用状态转移方程法时,绝对误差范围为0~5.2g/L,因此,采用遗传算法求解模拟-优化模型能够有效且准确地得到地下水污染源的释放量,可以应用于地下水污染源识别问题,并且采用响应矩阵法耦合模拟-优化模型优于状态转移方程法.
2015 Vol. 35 (8): 2393-2399 [摘要] ( 195 ) [HTML 1KB] [ PDF 692KB] ( 647 )
2400 任玮, 代超, 郭怀成
基于改进输出系数模型的云南宝象河流域非点源污染负荷估算
本文引入降雨、地形因子(α、β)对经典的输出系数模型(ECM)进行改进,基于1999~2010年云南宝象河流域气象、水文、社会经济等数据,利用改进的输出系数模型(IECM)对该地区(位于滇池的东北部,绝大部分在官渡区内,西北部少部分在盘龙区内)的非点源污染负荷进行估算.结果显示,2008年宝象河流域非点源氮、磷污染的所占比例(分别为74.2%和68.0%)要显著高于点源氮、磷污染的所占比例(分别为25.8%和32.0%).氮污染中,不同非点源的贡献率依次为土地利用类型>大气沉降>农村生活>畜禽养殖;磷污染中,不同非点源污染的贡献率为土地利用类型>农村生活>大气沉降>畜禽养殖.宝象河流域的非点源氮污染比例要高于整个滇池流域,非点源磷污染比例与滇池流域较为接近.与实际观测值比较,IECM对TN、TP负荷的估算值的平均相对偏差分别为15%和-6%,ECM对TN、TP负荷的估算值的平均相对偏差分别为54%和17%.这表明改进的输出系数模型(IECM)提高了结果的准确性,可以为滇池流域的污染(尤其是非点源污染)负荷估算提供参考方法.
2015 Vol. 35 (8): 2400-2408 [摘要] ( 208 ) [HTML 1KB] [ PDF 1687KB] ( 682 )
2409 孙静, 李咏梅
磷酸铁污泥的生物还原释磷及其影响因素研究
以污水处理厂化学除磷工艺产生的磷酸铁(FePO4)污泥为研究对象,在厌氧条件下,考察了铁还原细菌(IRB)还原FePO4释放磷的可行性,并探讨了不同碳源、C/Fe摩尔比、添加蒽醌-2,6-二磺酸盐(AQDS)对IRB利用FePO4还原释磷的影响.研究结果表明,通过驯化可从普通活性污泥富集IRB,且利用IRB可对难溶性沉淀FePO4进行生物还原.IRB能够利用葡萄糖、乙酸钠及丙酸钠作为唯一电子供体,使FePO4发生异化还原,产生Fe(Ⅱ)并释放磷酸盐,且泥水混合液中Fe(Ⅱ)累积量与上清液中磷累积量变化趋势一致.在等摩尔碳量前提下,葡萄糖为碳源时释磷率可达51.6%,比乙酸钠和丙酸钠分别高13.8%和20.3%;以葡萄糖为碳源,C/Fe摩尔比为5:1时释磷率最大;添加电子穿梭体AQDS可使FePO4污泥释磷率提高12.6%.
2015 Vol. 35 (8): 2409-2416 [摘要] ( 145 ) [HTML 1KB] [ PDF 492KB] ( 543 )
2417 彭艳蓉, 王久玲, 王鹏, 曾光明, 刘芬, 张玲, 黄小明
催化湿式共氧化降解内分泌干扰物双酚A的研究
以NaNO2为催化剂、2,4,6-三氯苯酚(TCP)为共氧化物质对内分泌干扰物双酚A(BPA)进行了催化湿式共氧化(CWCO)降解,研究发现,在NaNO2存在的条件下,TCP的加入极大地促进了BPA的降解:在170℃、0.5MPa氧气压力条件下反应6h后,催化湿式共氧化体系中COD去除率达到了71.2%,而BPA单独氧化降解时,COD去除率仅为24.7%.在此基础上考察了反应温度、氧气压力、反应时间、TCP浓度和NaNO2浓度对BPA降解效率的影响,筛选出了最优反应条件(170℃的反应温度、0.5MPa的氧气压力、6h的反应时间、0.5mmol/L BPA、0.5mmol/L TCP和0.1mmol/L NaNO2).在优化条件下,BPA和TCP去除率分别达到了100%和96.4%,同时反应后溶液的可生化性大大提高,BOD5/COD值从反应前的0.08增加到了0.95.另外,GC-MS结果表明,BPA和TCP降解的产物主要为小分子有机酸,分别是乙酸,2-甲基戊二酸,丁二酸,3-甲基己二酸,己三酸以及1-丙烯基-1,2,3-三羧酸.该共氧化技术为污染水体中BPA和TCP的同时去除提供了一种可能性.
2015 Vol. 35 (8): 2417-2425 [摘要] ( 119 ) [HTML 1KB] [ PDF 491KB] ( 504 )
2426 伍波, 李鹏, 张波, 王立章
负载型粒子电极电催化氧化苯酚的研究
以颗粒活性炭(AC)为载体,分别采用氧化还原法和热分解法制备了炭载纳米MnO2、SnO2-Sb-Mn粒子电极,并通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)及电化学测试对其物相组成、微观形貌和电催化活性进行表征.结果表明,制备的MnO2晶粒主要以α-MnO2与δ-MnO2晶型聚团存在于AC孔隙边缘,SnO2-Sb-Mn活性组分则以固溶体形式分布于AC表面及孔隙内,两类晶体平均粒径分别为11.47,13.70nm,金属氧化物镀层可增加循环伏安曲线测试过程的伏安电荷量,提高粒子电极电催化活性.填充床苯酚模拟废水电催化降解实验表明,MnO2/AC与SnO2-Sb-Mn/AC填充床电极反应器出水苯酚及COD去除率均高于AC填充床,电流效率增大而能耗降低.在电流密度12.0mA/cm2和反应时间140min条件下,SnO2-Sb-Mn/AC粒子电极的苯酚及COD去除率分别为94.7%和90.4%,电流效率达62.7%,能耗为20.3kWh/kgCOD.
2015 Vol. 35 (8): 2426-2432 [摘要] ( 139 ) [HTML 1KB] [ PDF 1085KB] ( 575 )
2433 冯彦房, 薛利红, 杨梖, 孙海军, 何世颖, 杨林章
载镧生物炭的优化制备及其对水体中砷的吸附
以玉米秸秆为原材料优化制备用于吸附水体中五价砷的载镧生物炭(La-biochar),对其表面进行了系统表征,同时考察了环境条件对载镧生物炭吸附性能的影响.结果表明:相比负载前生物炭,负载后生物炭表面更粗糙,比表面积增大4.6倍,同时表面成功负载有大量镧元素.以获取对五价砷的最大吸附能力为目的,通过响应面模型获得La-biochar的优化制备条件为:物料比w(La)/w(秸秆)=9.47%,停留时间=20min,热解温度=300oC.中性和酸性环境条件有利于La-biochar对砷酸根的吸附,而碱性条件则有不利影响;较高浓度的CO32-显著降低其对砷酸根吸附,而同样浓度的Cl-和F-不会造成明显影响.
2015 Vol. 35 (8): 2433-2441 [摘要] ( 204 ) [HTML 1KB] [ PDF 1020KB] ( 678 )
2442 李治宇, 石长青, 周岭, Ronaldo G. Maghirang
基于UD-PLS对牛粪堆制Cu和Zn钝化预测模型的研究
选取钝化材料木醋液和影响堆肥质量的关键因素:含水量和C/N,每个因素安排6个水平,利用均匀设计进行多因素多水平试验,对试验结果进行偏最小二乘回归分析,建立对重金属的钝化预测模型.结果表明:木醋液添加比例为0.50%、含水量为40%和C/N为40时,Cu和Zn的钝化效果均达到最大值,分别为13.5%和30.2%;其中重金属Cu的钝化预测模型为 ,其中交叉有效性为 ,模型达到精度要求;重金属Zn的钝化预测模型为 ,其中交叉有效性为 ,模型达到精度要求.针对多因素多水平的复杂堆肥系统中,将均匀设计与偏最小二乘法有机耦合,有效地解决了试验次数多、因素间多重相关性的问题,从而使模型精度和实用性都得到提高.
2015 Vol. 35 (8): 2442-2451 [摘要] ( 141 ) [HTML 1KB] [ PDF 721KB] ( 468 )
2452 杨娜, 何品晶, 吕凡, 章骅, 邵立明
我国填埋渗滤液产量影响因素分析及估算方法构建
在综述已有研究结果的基础上,构建了适合我国国情的渗滤液产量估算方法,根据来源将渗滤液概化为降水和垃圾自产水2部分.采用HELP模型获得31个典型城市气候特征下的渗出系数取值;按照产生原理,垃圾自产水分为压缩产水和降解产水,分别建立估算公式并给出田间持水率和组分降解率的取值建议.应用此方法,估算了10个城市的填埋渗滤液产生量.发现在填埋40a内,垃圾自产水占渗滤液总量的52%~82%,说明垃圾自产水的贡献不可忽视.我国不同地区的降水渗出系数和生活垃圾性质差异,使得填埋渗滤液产量具有显著的地域差异性,在选择渗滤液处理方式时应因地制宜.
2015 Vol. 35 (8): 2452-2459 [摘要] ( 219 ) [HTML 1KB] [ PDF 555KB] ( 983 )
2460 任浩华, 王帅, 王芳杰, 关杰, 付晓恒
PVC热解过程中HCl的生成及其影响因素
采用热重分析仪(TG)对聚氯乙烯(PVC)的热解特性进行研究.在不同条件下进行PVC热解制取氯化氢(HCl)实验,研究载气流量、入料量、热解时间和热解温度对氯化氢产率的影响,得出最佳热解条件;采用离子色谱(IC)、气相色谱(GC)、气质联用仪(GC-MS)对热解产物进行化学分析,揭示PVC热解制取HCl过程的反应机理.结果表明:PVC热解制取氯化氢的最佳热解条件为载气流量100mL/min、热解时间30min、入料量1.2g和热解温度400℃;PVC热解存在2个失重阶段,即260~320 ℃和390~600 ℃;随热解温度升高,焦油产率由0.95%升高到20.29%、HCl产率由25.69%升高到53.76%,而半焦产率则由54.39%下降到11.27%、气体产率变化范围为9.09%~18.97%;当热解温度低于400 ℃时,气体组分仅检测到H2、C2H4、C3H6;当热解温度高于400 ℃时,检测到的气体组分为H2、CH4、C2H4、C2H6、C3H6、C3H8;随着热解温度的升高,焦油组分中不稳定组分逐渐转化为稳定组分.PVC热解制取HCl的第1反应阶段主要是脱除HCl的链式反应,同时生成少量的苯等芳香族化合物及环烷烃等有机化合物;第2反应阶段主要为少量HCl生成、焦油的结构重整、分子重排、脱苯环和同分异构化等.
2015 Vol. 35 (8): 2460-2469 [摘要] ( 295 ) [HTML 1KB] [ PDF 641KB] ( 1858 )
2470 武博然, 王冬扬, 柴晓利
生活垃圾焚烧飞灰生物脱氯机制研究
垃圾焚烧飞灰中的高氯含量是限制其在水泥工业中资源化利用的重要因素,如何实现垃圾焚烧飞灰的有效脱氯是飞灰应用于水泥工业亟需解决的关键技术问题.在对我国7个典型垃圾焚烧厂飞灰组成及特征分析的基础上,开发了飞灰与污泥共处置脱氯工艺,结果表明,我国典型生活垃圾焚烧厂飞灰氯含量达4.6%~12.7%;不同地区焚烧飞灰中氯含量差异性比较明显,主要原因是不同地区垃圾组成不同,其中工业垃圾是飞灰中不可溶氯的主要来源之一;对比水洗前后飞灰同步辐射X射线衍射分析结果,飞灰中可溶氯主要以KCl、NaCl、CaClOH形态存在,不可溶氯主要以AlOCl形态存在;飞灰与污泥按质量比8:2混合,并共处置150d后,飞灰氯含量由14%降低至0.03%,满足我国《通用硅酸盐水泥》(GB175-2007)标准所规定的水泥氯含量不高于0.06%的要求;飞灰与污泥共处置发酵产酸使得混合体系pH值降低,促进飞灰中不可溶氯盐向可溶性氯盐转化是飞灰生物脱氯的主要机制.
2015 Vol. 35 (8): 2470-2476 [摘要] ( 176 ) [HTML 1KB] [ PDF 453KB] ( 1048 )
2477 赵永红, 张静, 周丹, 王春晖
赣南某钨矿区土壤重金属污染状况研究
为研究钨矿区土壤重金属的污染现状,采集尾矿堆积区土壤样品,用ICP-MS测定土壤重金属(Cr、As、Mn和Pb)含量,采用Kriging插值法分析土壤重金属的空间分布特征,并分析测定土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶的活性.结果表明土壤重金属的浓度均值高于背景值,Cr、As、Mn、Pb的均值分别是土壤背景值的2.26,3.06,1.85和2.59倍.空间分析表明Mn和Pb间两种元素具有较为相似的分布,Cr、As、Mn和Pb 4种重金属的空间分布相关性强,且呈条带状分布.土壤酶活性结果进一步验证重金属的污染状况,土壤酶活性低于对照样,土壤脲酶、过氧化氢酶、蔗糖酶分别是对照的7%~93%和5%~86%、11%~90%.逐步多元回归法分析表明,在Cr、As、Mn、Pb复合污染条件下,矿区土壤不同酶活性表现出抑制或者激活作用,但各重金属元素对不同的酶活性的影响系数是不一样的,蔗糖酶对复合重金属污染最为敏感. 主成分分析表明土壤酶活性的指标能较好地反映钨矿矿区土壤重金属复合污染状况.
2015 Vol. 35 (8): 2477-2484 [摘要] ( 204 ) [HTML 1KB] [ PDF 701KB] ( 626 )
2485 马倩倩, 魏星, 吴莹, 张经
三峡大坝建成后长江河流表层沉积物中有机物组成与分布特征
利用气相色谱法对2009年长江河流(干流和主要支流)表层沉积物样品中的正构烷烃(n-alkanes)和脂肪酸(fatty acids)进行测定和分析,结合粒度、OC%、δ13C等参数,研究样品中有机质的组成和分布特征,并对其来源及影响因素,特别是三峡大坝对其的影响进行了初步分析.结果显示,长江表层沉积物粒度组成主要以粉砂(45.8%)和砂(41.4%)为主,OC%值为0.08~1.99%, OC 的δ13C值为-31.9‰~-21.4‰.正构烷烃含量以干重计为0.71~13.69 μg/g,以OC计为0.05~1.99mg/g.脂肪酸含量以干重计为2.77~32.52μg/g,以OC计为0.16~40.58mg/g,其中饱和脂肪酸含量最多,含量最少的是支链脂肪酸.水动力分选、粒径是控制支流沉积有机质含量与分布的重要因素.干流中下游较上游具有丰富的水生植物源贡献,并且降解程度低.三峡大坝对陆源有机质的输送和改造具有重要影响.
2015 Vol. 35 (8): 2485-2493 [摘要] ( 185 ) [HTML 1KB] [ PDF 669KB] ( 607 )
2494 王振, 张彬彬, 向衡, 樊霆, 杜宇能, 李定心
垂直潜流人工湿地堵塞及其运行效果影响研究
在净化猪场沼液中开展了垂直潜流人工湿地堵塞过程及其运行效能变化的研究.结果表明,人工湿地堵塞的主要成因是由于填料层中不可滤过性物质的积累所致.不可滤过性物质是由有机物和无机物组成,且大部分不可滤过性物质的粒径均超过5.00 μm.填料层的孔隙率和水力传导系数均随系统运行时间的延长而减小,而填料层中被截留物质的含量则随系统运行时间的延长而增大,其空间变化特征均受到了系统中水力流态的影响;当系统HLR为0.02m3/(m2·d)时,VSSF在运行1380d后对猪场沼液的净化开始恶化,系统对COD、TSS、TN、NH4+-N和TP的去除率分别降至37.31%、57.82%、20.80%、32.13%和51.18%.
2015 Vol. 35 (8): 2494-2502 [摘要] ( 158 ) [HTML 1KB] [ PDF 442KB] ( 541 )
2503 林承奇, 胡恭任, 于瑞莲
福建九龙江下游潮间带沉积物铅污染及同位素示踪
通过分析九龙江下游潮间带23个表层沉积物及周边地区典型端元组分的铅含量和铅同位素组成(206Pb/207Pb和208Pb/206Pb),以评估铅的空间分布,并采用铅同位素二元和三元混合模型探讨铅来源及各源的相对贡献率.结果表明,九龙江下游潮间带表层沉积物中铅含量范围为38.50~128.50mg/kg(平均80.60mg/kg),地质累积指数法、富集系数法和潜在生态危害指数法评价结果表明研究区沉积物中的铅为轻度~中等污染与轻度潜在生态危害.沉积物铅同位素组成中206Pb/207Pb和208Pb/206Pb的范围分别为1.1651~1.1924和1.9640~2.1071,大多数采样点处沉积物中的铅主要来源于九龙江上游铅锌矿和土壤母质,受汽车尾气的影响很小;九龙江河口上端沉积物Pb主要来源为铅锌矿、土壤母质和燃煤,相对贡献率范围分别为26.74%~56.61%、18.85%~19.91%和24.20%~58.53%;九龙江河口外端沉积物Pb主要来源有铅锌矿、土壤母质、燃煤和船舶油漆,相对贡献率分别为20.06%、13.75%、7.52%和58.67%;其余采样点处Pb主要来源为铅锌矿和土壤母质,相对贡献率范围分别为20.00%~95.62%和4.38%~80.00%.
2015 Vol. 35 (8): 2503-2510 [摘要] ( 186 ) [HTML 1KB] [ PDF 510KB] ( 578 )
2511 邵世光, 薛联青, 刘成, 申秋实, 周麒麟, 余居华, 范成新
藻源性湖泛发生过程的季节差异
藻源性湖泛在春季和夏季均有发生,但湖泛发生的完整过程在野外很难被追踪到.本文利用专利装置进行了春季与夏季藻源性湖泛的室内发生模拟,研究了湖泛发生过程中水体视觉和嗅觉两方面特征指标的变化过程.结果表明:湖泛在春季比夏季需要更长的酝酿时间方可发生,且持续时间较短;春季湖泛发生时水体真色度与悬浮固体含量均要高于夏季,且波动更显著;夏季湖泛致臭物质的变化较春季更明显,具有迅速、持久的特点;春季与夏季藻源性湖泛过程均具有嗅觉特征先于视觉效果显现的现象,即呈现先臭后黑的特点.
2015 Vol. 35 (8): 2511-2516 [摘要] ( 139 ) [HTML 1KB] [ PDF 358KB] ( 676 )
2517 张明露, 刘文君, 李翠萍, 李玉仙, 顾军农
水源切换对水厂出水细菌群落的影响
针对水源切换可能造成水厂出水微生物风险的问题,以北京某水厂由本地水源切换为河北水源期间原水和出厂水为研究对象,采用焦磷酸测序技术对水中的微生物种群结构和潜在致病菌进行分析.结果显示,出厂水的细菌多样性显著低于原水,原水和出厂水中的优势菌均为变形菌门(Proteobacteria),所占比例为11.99%~95.48%,其中包括α,β和γ变形菌纲(α, β, γ-Proteobacteria),但相对丰度有较大差异.水源切换后的原水中优势菌为蓝藻门(Cyanobacteria),且该菌在切换后的出厂水中也存在.出厂水中检测到部分潜在致病菌,优势菌包括不动杆菌(Acinetobacter)和代尔夫特菌(Delftia),增加了饮用水的微生物安全风险.PCoA结果显示,水源切换前后原水中细菌群落结构变化较大,但改变水源对出厂水的微生物群落影响较小,水厂能够维持稳定的运行.
2015 Vol. 35 (8): 2517-2522 [摘要] ( 151 ) [HTML 1KB] [ PDF 410KB] ( 596 )
2523 葛荣荣, 陆敏, 刘敏, 武子澜, 黎舒雯
上海城市屋面径流PAHs赋存特征及其生态风险评价
为研究城市屋面径流中16种US EPA优控多环芳烃(PAHs)的污染特征,采集并分析了上海3次降雨事件典型屋面径流中颗粒相和溶解相PAHs的质量浓度,对屋面径流中PAHs的质量浓度特征、动态变化过程、来源解析以及潜在的生态风险进行了分析与讨论.结果表明,屋面径流中溶解相∑16PAHs的质量浓度为33.9~581.5ng/L,颗粒相PAHs的质量浓度为134.6~27528ng/L,3种屋面径流PAHs含量基本为:瓦屋面>水泥屋面>沥青屋面;不同类型的屋面径流中PAHs组分具有明显的相似性,均以3~4环组分为主,苯并[a]芘BaP的场次降雨事件平均浓度(EMC)值为17.4~378.5ng/L,超过我国规定的污水中BaP排放标准.源解析结果表明,瓦屋面径流中PAHs的主要来源为机动车排放源和燃煤源;沥青屋面和水泥屋面径流中PAHs主要来源于机动车排放源、燃煤源和石油类泄露和挥发源.屋面径流中PAHs毒性当量浓度为6.08~16.86ng/L,超过我国规定的标准限值,对环境存在一定的危害,应引起足够的重视.
2015 Vol. 35 (8): 2523-2531 [摘要] ( 148 ) [HTML 1KB] [ PDF 469KB] ( 578 )
2532 吕文洲, 乔宇祥, 刘英
纳米TiO2-光催化灭活水中噬菌体MS2
提出了一种简易的水中病毒灭活方法,以噬菌体MS2为模式病毒,探讨了紫外光照射时间、TiO2浓度、紫外光强度对自来水中MS2灭活效率的影响;评价了太阳光代替紫外光用于光催化灭活病毒的可行性.研究结果表明,聚乙烯(PE)材质的样品袋能更好地透过紫外光;紫外光照射6h,50mg/L的TiO2可以灭活自来水中7.95Log的MS2;紫外光强度在45μW/m2以下时,灭活率随强度的提高而增加;在溪水中,50mg/L的TiO2仅有4.87Log的灭活效率. 在太阳光下,50mg/L的TiO2在自来水和溪水中对MS2的灭活效率差异不明显,都达到了6.1Log以上,表明太阳光-TiO2灭活水中的病毒可行且高效.
2015 Vol. 35 (8): 2532-2538 [摘要] ( 153 ) [HTML 1KB] [ PDF 436KB] ( 672 )
2539 费广海, 吴小萍, 廖晨彦
声屏障高度对高铁(客运专线)降噪效果的影响
为探究声屏障高度对高速铁路降噪效果的影响,建立了高速铁路声屏障降噪模型.以武广客运专线某试验段为模型参照对象,采用有限元软件ANSYS和声学软件SYSNOISE,对不同条件下不同高度的直立型声屏障的降噪效果进行了仿真模拟.结果表明:列车的运行速度越大,声屏障的降噪作用越不明显;在同一运行工况下,桥梁区段声屏障的降噪效果不如路基区段声屏障.通过MATLAB数值拟合,发现各观测点的声衰减值是与声屏障高度有关的对数函数;随着声屏障高度的增加,声屏障的插入损失不是成线性比例的增加,插入损失函数的增长速率越来越小.在同时考虑降噪需要和声屏障成本的情况下,高速铁路路基区段声屏障的合适高度为3.45~3.95m;桥梁区段声屏障的合适高度在3.15m以上,在高速运行工况下,桥梁区段声屏障的高度还需增加.
2015 Vol. 35 (8): 2539-2545 [摘要] ( 168 ) [HTML 1KB] [ PDF 540KB] ( 745 )
2546 王凌慧, 曾凡刚, 向伟玲, 王自发, 杨文夷
空气重污染应急措施对北京市PM2.5的削减效果评估
利用嵌套网格空气质量模式系统(NAQPMS)模拟了2013年1月10~14日一次典型的大气严重污染过程,并利用同期气象和污染物浓度的小时观测数据验证了NAQPMS的模拟结果.敏感性试验结果表明,在重污染期间,当仅实施《北京市空气重污染应急预案(试行)》一级预警中机动车单双号限行措施时,可削减北京PM2.5小时平均浓度4%~10%;当仅实施工业限产减排30%的措施时,可削减北京PM2.5小时平均浓度1%~6%;当同时实施机动车单双号限行和工业限产减排30%的措施时,可削减北京平均PM2.5小时平均浓度6%~12%,并且PM2.5小时浓度与削减率的变化趋势呈反相关,即该措施对污染较轻时段PM2.5浓度削减率高于污染峰值时段;若京津冀地区两市一省同时实施机动车单双号限行和工业限产减排30%的措施时,可削减重污染期间北京小时平均PM2.5浓度20%~35%,且污染严重的区域和时段削减效果更加显著,空气质量可提升一个等级.研究结果表明,当北京发生重污染时,仅靠北京本地限排限产并不能有效减轻PM2.5浓度,若要有效控制北京重污染,应根据污染物区域输送特征,京津冀地区实施大气污染联防联控.
2015 Vol. 35 (8): 2546-2553 [摘要] ( 267 ) [HTML 1KB] [ PDF 2665KB] ( 988 )
2554 伯鑫, 赵春丽, 吴铁, 苏艺, 王龙飞, 田军, 史元良, 罗梦, 李时蓓
京津冀地区钢铁行业高时空分辨率排放清单方法研究
针对目前京津冀地区钢铁行业大气污染物排放量基数不清,排放清单缺失的现状,以钢铁行业调研、企业在线监测、污染源调查等数据为基础,综合考虑钢铁行业具体工艺设备、环保措施、产能等信息,按照自下而上的方法建立了一套高时空分辨率排放清单.经计算,2012年京津冀地区钢铁企业排放SO2为47.16万t,NOx为37.22万t,烟粉尘为34.15万t,其中烧结和高炉工艺为京津冀钢铁行业污染物的主要来源;从空间分布来看,唐山、邯郸两地区集中了整个京津冀地区一半以上的钢铁企业,其污染物排放量占到了整个区域钢铁企业排放总量的一半以上.
2015 Vol. 35 (8): 2554-2560 [摘要] ( 247 ) [HTML 1KB] [ PDF 738KB] ( 804 )
中国环境科学
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