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2017年 37卷 5期
刊出日期 2017-05-20

环境毒理与健康
大气污染与控制
水污染与控制
固体废物
土壤污染与控制
环境生态
环境影响评价与管理
大气污染与控制
1601 王渝, 吴志军, 胡敏
我国不同大气环境下亚微米颗粒物吸湿特性

利用吸湿性串联微分电迁移粒径分析仪(H-TDMA)开展颗粒物吸湿性测量,通过对观测结果进行整理,并结合其他研究成果对我国不同环境下亚微米颗粒物吸湿性进行表征.梳理了包括城市、乡村、高山和郊区近海岸点不同大气环境下11个观测点的测量数据,发现不同环境、不同季节的大气颗粒物来源不同,颗粒物吸湿性、粒径分布及模态分布特征差异大.城市点的吸湿参数k观测值约为0.1~0.3;乡村点比城市点略高,约0.15~0.4;高山点(118.11°E, 30.07°N)的k约为0.2~0.3;郊区近海岸点(114.17°E, 22.28°N)的k约为0.2~0.4.除北京郊区点(怀柔冬季观测)外,其余乡村点和城市点均观测到亚微米颗粒物吸湿性随粒径增加而增强;高山点和郊区近海岸点的颗粒物吸湿性随粒径的变化不显著.除高山点(黄山)观测到较高频率的单模态分布(只有吸湿模态)外,其他观测点均呈现2~3个模态分布,说明颗粒物呈外混态.北京和杭州的H-TDMA观测结果显示颗粒物吸湿性随着相对湿度(RH)的增加而增加,没有表现出与纯硫酸铵类似的潮解行为.颗粒物吸湿性与化学组分的闭合研究发现,与离线膜采样获取的化学组分相比,高时间分辨率的在线化学粒径谱分布信息可以有效提高闭合度,同时有机物的密度与吸湿性,黑碳颗粒物质量浓度谱分布的精确估算将进一步提高闭合度.

2017 Vol. 37 (5): 1601-1609 [摘要] ( 228 ) [HTML 1KB] [ PDF 579KB] ( 1103 )
1610 陈懿昂, 邓雪娇, 朱彬, 邓涛, 高郁东
珠江三角洲SO2初始场同化试验研究

基于WRF-CMAQ空气质量模式系统,采用最优插值法(OI)和集合平方根滤波法(EnSRF)对2013年12月广东珠江三角洲地区污染物SO2进行初始场同化试验.背景场误差水平分布高值区主要位于江门一带,垂直分布在边界层内较大,400m以下基本不变,400m以上随高度增加而递减.对比OI与EnSRF两种方法同化前后SO2浓度场变化,表明同化观测资料调整了污染物浓度场的分布型态,与观测场更为吻合,两种方法都能为模式提供与实际更加接近的初始场.敏感性试验表明最优插值法的最优水平尺度为20km;同化站点和检验站点的均方根误差平均下降率分别达到73%和39%.

2017 Vol. 37 (5): 1610-1619 [摘要] ( 238 ) [HTML 1KB] [ PDF 1791KB] ( 858 )
1620 韩博, 刘雅婷, 陈鑫, 任强, 魏志强
民航飞机起飞过程细粒子排放特征

选择B737-800作为典型机型,基于BM2-FOA耦合模型,通过对飞机性能参数的模拟,获得了其在全推力和减推力等多种方式下,起飞离场爬升至1000m高度过程中每一时刻PM2.5的排放指数,并计算了精确排放量.同时研究了燃油含硫量对细粒子排放量的影响,分析了不同组分对PM2.5排放的贡献率,并将计算结果与ICAO基准参数的估算结果进行对比.结果表明,各种方式中PM2.5排放指数的差异主要存在于地面起飞段.其中,全推力起飞方式下,非挥发性组分和挥发性有机组分排放指数最高,因此一次起飞过程PM2.5排放总量最高,约为37.6g(普通燃油).使用减推力起飞后,PM2.5排放量降至36.7~35.5g.使用高硫燃油时,PM2.5排放量约升高150%.经过对比发现,将ICAO的基准参数直接用于FOA方法,对PM2.5排放量的估算结果偏差较大.与机动车相比,使用普通燃油和高硫燃油的一次全推力正常起飞过程,PM2.5排放量分别约等于一辆国Ⅳ轻型汽油车行驶2984km和7294km.精确计算方法为编制机场区域飞机污染排放清单提供基础.

2017 Vol. 37 (5): 1620-1627 [摘要] ( 257 ) [HTML 1KB] [ PDF 528KB] ( 1131 )
1628 王占山, 李云婷, 张大伟, 陈添, 魏强, 孙彤卉, 王步英, 潘锦秀, 崔继宪, 皮帅
2015年“九三阅兵”期间北京市空气质量分析

为研究区域性大气污染物减排措施对北京市空气质量的影响,结合地面观测的气象参数、常规污染物和PM2.5化学组分,对“九三阅兵”期间北京市的空气质量进行分析.结果表明,阅兵期间北京市北风平均风速、温度、相对湿度和地面气压等气象要素水平与相邻时段相比较为接近,但北风频率偏高,整体大气扩散条件略有利.阅兵期间SO2、NO2、O3、PM10和PM2.5平均浓度分别为2.7、24.2、63.2、27.2和19.5μg/m3,与相邻时段相比分别降低了26.0%、31.3%、24.5%、59.0%和59.4%;PM2.5的降幅最大,体现了一次源排放和前体物排放同时减排的叠加作用.从PM2.5化学组分来看,阅兵期间浓度最高前4位依次是OC(6.1μg/m3)、NH4+(3.8μg/m3)、SO42-(3.4μg/m3)和NO3-(2.5μg/m3), OC中二次生成的组分仍高达57.6%.通过与相邻时段中相似天气形势下污染物浓度的对比测算了减排措施的“净环境效益”,阅兵期间的减排措施使得SO2、O3、NO2、PM10和PM2.5浓度分别降低了50.0%、0.7%、42.1%、45.7%和48.6%,并对APEC期间和阅兵期间O3浓度变化不同的原因进行了讨论.

2017 Vol. 37 (5): 1628-1636 [摘要] ( 204 ) [HTML 1KB] [ PDF 816KB] ( 708 )
1637 刘玥晨, 吴志军, 胡敏
二次有机气溶胶相态的研究现状与展望

总结了国内外对二次有机气溶胶(SOA)相态的研究进展,结果显示不同条件下SOA可能是固态、不定形态、液态.固态和不定形态SOA的体相扩散系数远低于液态SOA,从而阻碍SOA的物质传输和化学转化等物理化学过程.目前,SOA相态的研究主要集中在有限体系,例如α-蒎烯、异戊二烯、甲苯等挥发性有机物为前体物产生的SOA,缺乏实际大气SOA的相态信息.此外,对无机盐影响SOA相态的认识也十分有限.本文提出重污染形成过程中,相态可能是二次颗粒物快速增长、转化的重要影响因素之一.因此,结合外场观测、实验室研究以及多层动力学模型研究重污染形成过程中SOA的相态及其对关键反应活性气体的吸附、传输等影响机制,有助于深入理解我国复合大气污染条件下二次颗粒物的生成转化机制.

2017 Vol. 37 (5): 1637-1645 [摘要] ( 356 ) [HTML 1KB] [ PDF 384KB] ( 1085 )
1646 孟宁, 贝耐芳, 李国辉, 肖波
关中地区冬季人为源减排对PM2.5浓度的影响

使用WRF-Chem模式和关中地区高分辨率的人为源排放清单,选取2013年冬季不利于关中地区污染物扩散的4类典型天气形势中的各1d,模拟了PM2.5时空分布和日变化趋势,同时以国家环境空气质量标准为目标,制定人为源等比例减排的敏感性试验.结果表明,模式可以较好地捕捉PM2.5的时空分布和变化趋势,且与天气形势有着一致的对应关系.在4类不利天气形势下,PM2.5浓度随着人为排放源的减少呈二次曲线下降趋势,PM2.5浓度下降率与所在区域原有大气污染程度成正比.在不同天气形势下,要使PM2.5浓度达到国家环境空气质量标准75μg/m3时,人为源需削减比例为30%~60%.

2017 Vol. 37 (5): 1646-1656 [摘要] ( 218 ) [HTML 1KB] [ PDF 5048KB] ( 859 )
1657 张伟, 姬亚芹, 李金, 孙洪峰, 李树立, 赵杰, 王士宝, 王伟
鞍山市夏冬季PM2.5中碳组分化学特征及来源解析

为研究鞍山市PM2.5中碳组分的化学特征,于2014年7月和2015年1月在鞍山市建成区6个监测点位采集PM2.5样品,并用热光碳分析仪测定了其中有机碳(OC)和元素碳(EC)的质量浓度.通过分析2个季节PM2.5中OC和EC的化学特征、比值及其相关性,以及SOC的估算值,定性分析了鞍山市PM2.5中碳质气溶胶的来源;利用因子分析法,进一步分析了其来源.结果表明,夏季和冬季PM2.5的平均浓度分别为(53.4 ± 18.0)和(124.9±60.1)μg/m3.夏季PM2.5中OC和EC的质量浓度分别为(5.44±0.84)和(2.29 ±0.49)μg/m3;冬季PM2.5中OC和EC的质量浓度分别为(21.47±12.45)和(4.68±1.79)μg/m3.夏季和冬季各点位的OC/EC值的变动范围分别为2.18~2.70和4.04~4.95.相比冬天,夏季OC和EC的相关性较强.夏季和冬季SOC的估算值分别为2.12,11.95μg/m3.鞍山市大气PM2.5中碳组分主要来源于生物质燃烧源、燃煤源、汽车排放和道路扬尘源.

2017 Vol. 37 (5): 1657-1662 [摘要] ( 289 ) [HTML 1KB] [ PDF 432KB] ( 878 )
1663 王安侯, 张沈阳, 王好, 龚道程, 张诗炀, 宋伟, 陈多宏, 周磊, 王伯光
天井山空气背景站单颗粒气溶胶有机硫酸酯初步研究

运用单颗粒气溶胶飞行时间质谱仪(SPAMS)在雨季(2015年8月18日~9月7日)于广东南岭天井山国家背景空气站,首次从二次有机气溶胶(SOA)中发现了有异戊二烯参与生成的有机硫酸酯(IEPOX-derived organosulfate),并初步研究了其变化规律.运用自适应共振理论神经网络算法(ART-2a)将细颗粒物按化学成分分为9类,元素碳(EC)、有机碳(OC)、元素/有机混合碳(ECOC)、左旋葡聚糖颗粒(LEV)、富钾颗粒(K-rich)、富钠颗粒(Na-rich)、金属颗粒(Metal)、富硅颗粒(Si-rich)和有机胺(Amine).并运用示踪离子法研究森林中与异戊二烯氧化相关的有机硫酸酯的变化规律,发现其变化趋势与O3较为相关,与SO2和CO几乎不相关.另外,有机硫酸酯在相对湿度大于90%和在温度小于18℃时更容易形成.在夜间观测到的有机硫酸酯较白天高出49%,这可能与森林夜间湿度更高,温度更低有关.本研究证实了该森林地区已经受到人为源污染的影响,并且可以生成人为源二次有机气溶胶(ASOA).

2017 Vol. 37 (5): 1663-1669 [摘要] ( 294 ) [HTML 1KB] [ PDF 532KB] ( 807 )
1670 朱育雷, 倪长健, 谭钦文, 王源程
基于logistic曲线识别混合层高度的新方法

基于成都市2013年6月至2014年2月Mie散射激光雷达探测数据的分析表明,混合层顶附近大气消光系数自下而上均存在显著下降区、整体缓变区以及二者之间的过渡区.利用logistic曲线对上述变化特征进行拟合,通过计算该曲线曲率最大值对应的高度,据此提出识别混合层高度的新方法.该方法的设计思想符合混合层的定义,即为湍流特征不连续界面以下湍流充分发展的气层;另外,相应的计算结果不仅和探空曲线得到的混合层高度总体一致,也与地面细颗粒物浓度的变化特征保持高度的相关.

2017 Vol. 37 (5): 1670-1676 [摘要] ( 260 ) [HTML 1KB] [ PDF 1021KB] ( 789 )
1677 于彩霞, 杨元建, 邓学良, 石春娥, 杨关盈, 霍彦峰, 翟菁
基于CALIOP探测的合肥气溶胶垂直分布特征

利用2012~2013年CALIOP卫星产品及合肥地面常规观测资料,筛选统计卫星过境的晴日、霾日过程,通过532nm消光系数、532nm后项散射系数、体积退偏比及色比对合肥霾日及晴日的气溶胶垂直分布特征进行了对比分析.结果表明:霾日夜间,合肥污染物聚集层在500m以下,最大消光系数约为0.55.霾日白天,受湍流作用影响这一高度被抬升到300~700m,最大消光系数为0.67.霾日与晴日气溶胶消光系数差异最为明显的是在1km以内高度内,霾日消光系数为非霾日的3倍,说明霾时的气溶胶聚集在低层大气0~1km内.合肥霾发生时,不规则的、色比在0.2~0.6、后项散射系数在0.001~0.0050km-1×sr-1之间的一般陆地性气溶胶增加.

2017 Vol. 37 (5): 1677-1683 [摘要] ( 288 ) [HTML 1KB] [ PDF 545KB] ( 1132 )
1684 伯鑫, 徐峻, 杜晓惠, 郭倩倩, 甄瑞卿, 田军, 蔡博峰, 王龙飞, 马方曙, 周北海
京津冀地区钢铁企业大气污染影响评估

利用京津冀钢铁行业高分辨率排放清单,结合区域具体淘汰产能设备名单,采用空气质量模式CAMx模拟并分析现状和化解产能情景下京津冀地区钢铁行业大气污染物对区域空气质量的贡献情况.结果表明,现状情景下,冬季钢铁企业对整个区域PM2.5、SO2、NOx最高浓度贡献比例分别为14.0%、28.7%、43.2%,夏季分别为13.1%、28.7%、53.4%.化解产能情景下京津冀钢铁行业SO2、NOx、烟粉尘、PM2.5与2012 年排放现状相比,排放量分别下降了10.75%、10.65%、9.75%、9.75%,排口数量下降了11.74%,钢铁企业对京津冀各城市PM2.5、SO2、NOx浓度贡献比例均有减少,冬季贡献比例最多减少了1.4%、2.5%、3.1%,夏季贡献比例最多减少了0.9%、2.0%、3.5%.

2017 Vol. 37 (5): 1684-1692 [摘要] ( 289 ) [HTML 1KB] [ PDF 3443KB] ( 1195 )
1693 孙兆彬, 李梓铭, 廖晓农, 唐宜西, 赵秀娟
北京大气热力和动力结构对污染物输送和扩散条件的影响

利用北京、天津、河北地区常规气象数据、PM2.5浓度、激光雷达数据,铁塔数据,结合风廓线数据对2015年10月13~17日发生在北京的空气重污染过程中大气热力和动力结构进行分析.结果表明,白天热力条件转好后,边界层低层垂直方向气流由上-下运动转变为倾斜运动,同时水平方向偏南风增大,高浓度气团向北京移动,污染物输送增强,造成这种空间结构的原因主要是热力条件加强后等温面由准东-西向转变为西北-东南向,由于山地加热激发的重力波振幅在白天增强,高空水平方向输送至北京的污染物在垂直方向出现向上和向下的传输.16日白天地面PM2.5浓度的快速升高,这是在PM2.5存在一定垂直交换的情况下,近地面偏南风输送的作用所致,以上出现的大气污染物输送和扩散机制可以在一定程度上解释区域重污染背景下,白天混合层高度升高而近地层PM2.5浓度却随之升高的现象.

2017 Vol. 37 (5): 1693-1705 [摘要] ( 257 ) [HTML 1KB] [ PDF 7854KB] ( 1069 )
1706 林久人, 祁建华, 谢丹丹, 孟祥斌
海洋降水中无机离子浓度及湿沉降通量——中国海及西北太平洋降水的研究

于2016年春夏季搭载航次采集了黄、东、南海及西北太平洋的海洋降水,用离子色谱法测定了其中的Cl-、NO3-、SO42-、PO43-、Na+、NH4+、K+、Mg2+和Ca2+离子浓度,并计算了其湿沉降通量及对海洋初级生产力的影响.结果表明,海洋降水样品主要受海洋影响,海盐离子浓度较高且不同海域主要离子类似;西北太平洋主要离子为Cl-、Na+、SO42-、Mg2+,黄海主要离子NO3-、SO42-、Ca2+、Cl-,东海和南海主要离子均为Cl-、Na+、NO3-、SO42-.海洋降水中总离子浓度(mmol/L)的空间分布为西北太平洋(1.27)>;南海(0.53)>;东海(0.40)>;黄海(0.31).海洋降水中无机氮主要以硝态氮的形式存在,在气团由陆地向海洋传输的过程中,硝态氮在无机氮中的贡献也不断增加.Cl-、NO3-、SO42-、PO43-、Na+、NH4+、K+、Mg2+和Ca2+的湿沉降通量[mg/(m2·h)]范围分别是:3.47~451.43、0.60~49.36、1.13~124.02、0.0015~0.094、1.21~383.37、0.06~7.57、0.25~28.86、0.17~47.39和0.37~27.24.在靠近源区、降水量多的区域主要无机离子的湿沉降通量较高.估算结果显示,每小时降水所含氮磷可为各海域提供占初级生产力0.13‰~32.08%的新生产力.

2017 Vol. 37 (5): 1706-1715 [摘要] ( 279 ) [HTML 1KB] [ PDF 525KB] ( 1140 )
1716 赵文龙, 李云鹏, 余永昌, 邓思欣, 龚道程, 古颖纲, 王伯光
基于空气质量模型对佛山市PM2.5的来源研究

利用第三代空气质量模型CMAQ对广东省佛山市2014年11月大气PM2.5浓度进行模拟,结合观测数据比对分析,显示模型对PM2.5具有良好的模拟性能.通过敏感性分析,研究了佛山本地各污染源对PM2.5浓度的相对贡献以及周边地区外来源对佛山PM2.5的影响.结果发现,整个研究时段佛山本地源对PM2.5贡献占主导,平均贡献为64.9%;而污染时段外来源影响增强,如广州对湖涌和惠景城站点平均相对贡献为36.8%,清远对云东海站点相对贡献为18.5%.佛山本地各类源对PM2.5浓度的影响差别明显,污染时段,工业源对湖涌站点相对贡献为54.6%,对其他站点的相对贡献为28.2%~30.2%;流动源对惠景城站点相对贡献为28.9%.通过情景分析,在改善大气环境过程中提出对佛山各类型源的有效削减策略,同时注意城市间协作、区域间联防联控的控制措施.

2017 Vol. 37 (5): 1716-1723 [摘要] ( 285 ) [HTML 1KB] [ PDF 1507KB] ( 808 )
1724 李冠霖, 何真, 杨桂朋, 袁达
秋季东海挥发性卤代烃的分布和海-气通量研究

于2015年10月19日~11月02日对东海表层海水和PN断面不同深度海水中4种VHCs浓度进行了测定,并同时测定了调查海域大气中C2Cl4和3种CFCs浓度.海水中CH3I、CH3Br、CHBr3和C2Cl4浓度水平分布总体呈现近岸高于外海的趋势;PN断面4种VHCs浓度高值出现在表面混合层.海水中4种VHCs分布受到长江冲淡水、黑潮水、生物生产释放以及人为污染等多种因素的影响.相关性分析表明CH3I与Chl-a之间存在显著相关性,推断浮游植物生物量可能影响碘甲烷浓度分布.CH3I与CH3Br和CHBr3之间也有一定的相关性,推测3种VHCs存在相似的来源或去除机制.东海大气中3种CFCs大气浓度值低于全球平均值,表明我国CFCs的排放逐步降低.后向轨迹分析表明来自近岸陆源污染物的扩散和输送是东海大气中C2Cl4、CFC-11、CFC-113和CFC-114的重要来源.海水中4种VHCs海-气通量的估算结果表明秋季东海是大气中CH3I、CH3Br、CHBr3和C2Cl4的源.

2017 Vol. 37 (5): 1724-1734 [摘要] ( 206 ) [HTML 1KB] [ PDF 1669KB] ( 778 )
1735 刘刚, 李久海, 徐慧, 李中平, 李立武
秸秆烟尘中正构脂肪醇和甾醇的碳同位素组成

选取稻草、麦秸和玉米秸进行室内模拟燃烧试验,用气相色谱/稳定同位素在线分析系统(GC/C/IRMS)测定了烟尘中正构脂肪醇和甾醇的单体碳同位素比值.结果显示:在稻草明火烟尘中,正构脂肪醇(C20~C30)和甾醇(胆固醇、菜油甾醇、豆甾醇、β-谷甾醇)与稻草δ13C值之差(Δ13C)的平均值分别为-1.3‰、+0.7‰.在稻草闷烧烟尘中,两类化合物的Δ13C平均值分别为-1.4‰、+1.1‰.在麦秸明火烟尘中,正构脂肪醇和甾醇单体的Δ13C平均值分别为+2.4‰、+0.5‰.在麦秸的闷烧烟尘中,两类化合物的Δ13C平均值分别为+3.0‰、+1.7‰.在玉米秸的明火烟尘中,两类化合物的Δ13C平均值分别为-2.5‰和+0.7‰.在玉米秸闷烧烟尘中,两类有机物的Δ13C平均值分别为-3.8‰、+1.8‰. 3类秸秆烟尘中的正构脂肪醇和甾醇均发生了明显的碳同位素分馏.秸秆闷烧比明火燃烧更有利于烟尘中此两类有机物发生碳同位素分馏.这对识别气溶胶中以秸秆燃烧为来源的这两类有机物有参考意义.

2017 Vol. 37 (5): 1735-1740 [摘要] ( 175 ) [HTML 1KB] [ PDF 345KB] ( 581 )
1741 姜珊珊, 庞炳坤, 张敬沙, 蒋静艳
减氮及不同肥料配施对稻田CH4和N2O排放的影响

为比较不同施肥处理的温室气体减排效果,采用田间试验研究了7种肥料处理包括减氮增钾(N190CF+U+K)、减氮追施脲铵(N230CF+UA)、配方施肥(N230CF+U)、有机无机配施(N230OF+U)、稳定性复合肥(N230UHD)、脲甲醛(N230UF)和常规施肥(N270CF+U)条件下稻田CH4和N2O的排放特及主要环境驱动因子变化.结果表明:不同施肥处理CH4排放总量范围为78.61~181.96kg/hm2,除N230UHD处理外,其他施肥处理较N270CF+U减排CH4达32.0%~49.6%,以N230CF+UA处理减排效果最好;各施肥处理N2O累积排放量为0.28~0.46kg/hm2,除N230CF+UA处理外,其他施肥处理减少N2O排放15.4%~38.6%,以N230OF+U最佳.此外,稻田N2O排放与田面水中NH4+-N和NO3--N含量呈显著性正相关(P<;0.05),CH4排放与水深以及土壤温度均呈现极显著正相关性(P<;0.01),而与土壤NH4+-N呈显著负相关(P<;0.05).进一步计算100a尺度下CH4和N2O的增温潜势(GWP)和温室气体排放强度(GHGI)可知,除N230UHD处理外,其他施肥处理GWP均低于常规施肥处理,减排效果达32.2%~47.9%;N230CF+UA、N230OF+U、N190CF+U+K以及N230UF处理均能实现稳产减排,其中以N230CF+UA和N230OF+U处理GHGI较低,GHGI减少比例高达40%以上.

2017 Vol. 37 (5): 1741-1750 [摘要] ( 228 ) [HTML 1KB] [ PDF 504KB] ( 1000 )
1751 曾滔, 林海燕, 余岩, 何志桥, 宋爽
AgI/Ag3PO4异质结催化剂可见光催化还原CO2的研究

首先采用离子交换法制备了四面体Ag3PO4,然后在其表面通过沉淀法负载上AgI,形成AgI/Ag3PO4异质结催化剂.利用可见光催化还原CO2考察了催化剂的活性及稳定性,同时研究了AgI与Ag3PO4的摩尔比对光催化活性的影响.结果表明,当AgI与Ag3PO4的摩尔比在30%时(AgI/Ag3PO4-30%),催化剂表现出最高的光催化活性,且CO2的主要还原产物为CH4.基于X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、比表面积测试(BET)和紫外-可见(UV-Vis)吸收光谱等表征结果,可以推断Ag3PO4和AgI之间形成的p-n异质结能有效分离光生电子和空穴,是催化剂高效活性的主要原因.

2017 Vol. 37 (5): 1751-1758 [摘要] ( 267 ) [HTML 1KB] [ PDF 625KB] ( 750 )
水污染与控制
1759 胡小兵, 朱荣芳, 叶星, 谢瑞桃, 唐素兰, 戴波
基于降维分析的活性污泥絮体结构特征指标

为建立活性污泥絮体结构分析的特征指标,将现有描述絮体结构的19个微观参数分为4类:絮体大小(SZ)、密实度(CP)、规则度(RG)和丝状菌(FL)特征,分别含4、5、8、2个.分别采用主成分分析法(PCA,线性降维)和等距映射法(Isomap,非线性降维)对这些絮体结构特征微观参数进行降维分析,通过对两种降维法的降维幅度和降维有效性的比较,确定絮体结构特征指标.结果表明:PCA降维后絮体SZ、FL各由1个综合指标表征,而CP、RG各由3个综合指标表征,SZ、CP、RG和FL的降维幅度分别为0.750、0.400、0.625和0.500;Isomap降维后絮体SZ、CP、RG和FL均由1个综合指标表征,降维幅度分别为0.750、0.800、0.875和0.500.从降维幅度和降维有效性分析可知,Isomap降维后的综合指标更能准确、简洁地描述絮体结构特征,更适合作为活性污泥絮体结构的特征指标.

2017 Vol. 37 (5): 1759-1768 [摘要] ( 187 ) [HTML 1KB] [ PDF 1466KB] ( 666 )
1769 高瑶远, 彭永臻, 包鹏, 郭思宇, 王淑莹
低溶解氧环境下全程硝化活性污泥的特性

为了了解低溶解氧下硝化活性污泥的特性以及相关微生物的种群结构,以人工配水模拟实际生活污水,在SBR反应器中,培养驯化低溶解氧硝化活性污泥,溶解氧浓度为0.3~0.5mg/L,成功驯化后检测其种群数量及结构并对其进行影响因素的分析.结果表明,低氧驯化的硝化活性污泥最适温度为25℃,最适pH值为8.5;在pH值为7.5,温度为20℃,溶解氧在0.5~4mg/L的条件下,比氨氧化速率和比亚硝氧化速率基本保持在0.3和0.6mgN/(mgMLSS×d)左右.通过高通量测序,低氧驯化的硝化反应器中主要亚硝酸氧化微生物为Nitrospira菌属,占总菌属的 33%;主要氨氧化微生物为Nitrosomonas菌属,占总菌属的7%.

2017 Vol. 37 (5): 1769-1774 [摘要] ( 246 ) [HTML 1KB] [ PDF 510KB] ( 631 )
1775 李冬, 杨巧云, 曾辉平, 张杰
SAD工艺在厌氧氨氧化不同运行阶段的启动

利用SBR反应器在厌氧氨氧化启动过程中脱氮性能达到不同氨氮去除负荷(ANR)时启动厌氧氨氧化耦合反硝化(SAD)工艺处理生活污水.分析对反应器内3氮变化和功能菌活性变化.结果表明,在厌氧氨氧化的ANR达到0.27~0.40kg/(m3·d)时,启动SAD工艺,反应器可处理COD为100mg/L以下的生活污水;在厌氧氨氧化的氨氮去除去除负荷(ANR)达到0.65~0.85kg/(m3·d)时,反应器可高效处理COD为100~200mg/L的生活污水,而在ANR达到0.85kg/(m3·d)时,反应器SAD工艺可稳定处理COD为100~200mg/L的生活污水,反应器内ANAMMOX菌的活性与异养菌活性及反硝化菌活性保持在合理范围内即可稳定启动SAD工艺,缩短SBR反应器的周期,可加速反应器ANAMMOX菌活性的提高,降低异养菌和反硝化菌活性的提高.周期测试分析,表明,控制C/N比和HRT可实现厌氧氨氧化耦合部分反硝化脱氮.

2017 Vol. 37 (5): 1775-1782 [摘要] ( 222 ) [HTML 1KB] [ PDF 549KB] ( 1015 )
1783 王乐, 苏军伟, 郑西朋, 杨顺生
塔式曝气池内非牛顿活性污泥气液两相数值模拟

基于欧拉-欧拉架构下,采用欧拉双流体模型耦合PBM(群体平衡模型)对活性污泥这一非牛顿流体下的实验室尺度塔式曝气池气液两相进行数值模拟,探讨不同污泥浓度下,塔式曝气池内气液两相流速度场、气含率、动力黏度等流体动力学行为,发现低速下塔式曝气池内时均气相体积分数分布呈倒梯形柱状,时均流场及速度场均对称分布.随着污泥浓度增大,曝气池中下部气相体积分数高值区面积收窄,液相垂向速度峰值不断增高.低浓度污泥时,x方向液相速度呈现与牛顿流体相似的周期性摆动;污泥浓度越大,曝气池时均气含率越小,以水为介质时会高估曝气池内气含率;污泥浓度为10.2g/L时,动力黏度峰值最大,且曝气池中央黏度低值区呈“V”字形分布.

2017 Vol. 37 (5): 1783-1791 [摘要] ( 189 ) [HTML 1KB] [ PDF 1191KB] ( 732 )
1792 王磊, 朱苗, 苗瑞, 李松山, 邓东旭
典型一价阳离子对蛋白质膜污染的影响特性

通过耗散型石英晶体微天平结合自制的聚偏氟乙烯(PVDF)芯片,考察离子强度为0mmol/L及LiCl、NaCl、KCl离子强度为100mmol/L条件下,牛血清蛋白(BSA)在PVDF界面的微观吸附过程及吸附层结构特征,结合宏观膜污染及膜性能恢复试验,从微观角度阐述了膜污染过程中离子水合作用的产生过程及其影响因素,进一步解析了一价阳离子对超滤膜蛋白质污染行为的影响机制.结果表明:与离子强度为0mmol/L时相比,无论是Li+、Na+或K+离子的存在,皆可有效触发PVDF-BSA及BSA-BSA之间的水合排斥力,进而减缓BSA在PVDF膜面的吸附累积速率,形成松散的BSA吸附层,相应膜污染减缓.但是Li+、Na+及K+3种阳离子对膜污染的缓减幅度并不相同,离子半径越小, BSA在膜面的吸附累积速率越慢,吸附层越松散,相应膜不可逆污染越小,说明膜污染幅度与离子半径成正相关关系,这主要是因为上述3种阳离子所产生的水合排斥力不同所致.

2017 Vol. 37 (5): 1792-1797 [摘要] ( 213 ) [HTML 1KB] [ PDF 344KB] ( 725 )
1798 张明月, 曾辉平, 吕育锋, 朱金凤, 杨航, 李冬, 张杰
高铁盐与亚铁盐混凝除As(III)性能的对比研究

为研究不添加氧化剂时,高铁、亚铁盐混凝—过滤法净化低浓度As(III)污染饮用水的可行性及对比两种铁盐除As(III)性能差异,本试验分别从铁盐投加量、混凝最佳pH值、吸附容量、亚铁氧化去除As(III)能力等方面,系统比较了亚铁盐和高铁盐去除As(III)工艺性能.结果表明:在相同的试验条件下,高铁盐能够有效净化低浓度含As(III)水,其投加量不足亚铁盐的一半,且出水pH波动较小.吸附是混凝除砷过程的主要机理,随铁盐投加量增加,吸附贡献率不断增加,且高铁盐吸附除砷效率始终比亚铁盐高.高铁、亚铁盐絮凝颗粒吸附除As(III)的平衡时间为6h,最大吸附量分别为42.445和50.865μg/mg;亚铁盐能够催化氧化进水中40%左右的As(III),但吸附效率较差,除As(III)效果不及高铁盐.

2017 Vol. 37 (5): 1798-1804 [摘要] ( 150 ) [HTML 1KB] [ PDF 396KB] ( 738 )
1805 洪晨, 李益飞, 司艳晓, 邢奕, 王志强, 张莹莹
土壤芽孢杆菌产胞外聚合物对Pb2+吸附特性研究

根据与细菌菌体结合的紧密程度,胞外聚合物(EPS)可以分为粘液层EPS(S-EPS)、松散附着EPS(LB-EPS)、紧密附着EPS(TB-EPS),以土壤芽孢杆菌作为实验菌株,研究了各层EPS在不同温度、pH值条件下对Pb2+的吸附特性,建立了EPS的吸附动力学模型和吸附等温线模型,并采用扫描电子显微镜(SEM)观察各层EPS吸附Pb2+前后的表观形态的变化.当吸附温度为35℃、pH值为5.5时,S-EPS、LB-EPS、TB-EPS对Pb2+的吸附量分别为91.35、100.61和90.28mg/g,表明LB-EPS对Pb2+的吸附能力更强.各层EPS吸附Pb2+的吸附动力学模型和吸附等温线模型均符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型,表明吸附过程分别受化学吸附机理控制和单分子层吸附控制,并通过Langmuir模型计算得到,S-EPS、LB-EPS、TB-EPS对Pb2+的最大吸附量分别为124.224、127.389和119.760mg/g.同时,扫描电镜结果表明吸附前后各层EPS表观形态均差异明显,其中LB-EPS呈肺泡状,具有更大的比表面积,因此更多的Pb2+吸附在其表面.

2017 Vol. 37 (5): 1805-1813 [摘要] ( 193 ) [HTML 1KB] [ PDF 1048KB] ( 884 )
1814 王雅辉, 邹雪刚, 舒冉君, 黄军磊, 吕文英, 姚琨, 刘国光
胡敏素对Pb2+吸附的响应面优化及机理

采用Box-Behnken响应面优化实验设计对胡敏素吸附去除水中Pb2+的过程进行了优化,设定吸附时间、吸附剂用量、pH值、温度和Pb2+初始浓度5个影响因素,建立了吸附率与上述因素之间的二次多项式模型,确定了最优吸附条件,对吸附过程的等温模型、热力学特性及吸附机理进行了研究.研究表明吸附剂用量、pH值、温度和Pb2+初始浓度为显著因素.胡敏素对Pb2+吸附的最优条件为:吸附时间85min、投加量1.2g/L、pH= 4.7、温度44.5℃、Pb2+初始浓度202mg/L.最优条件下,实测Pb2+吸附率可达92.59%.胡敏素对Pb2+的吸附符合Langmuir等温线方程,最大吸附量为170.28mg/g;计算得知胡敏素吸附Pb2+的热力学状态函数ΔG0、ΔS0和ΔH0分别为-29.30~-24.21kJ/mol、126.70J/(mol·K)和13.59kJ/mol,吸附过程为吸热过程.胡敏素表面的羰基、羟基、氨基和羧基等活性基团可以和Pb2+发生配位络合作用,Ca、Na和Mg等离子与Pb2+发生离子交换作用.研究结果表明,胡敏素作为一种极具潜力的绿色廉价吸附剂,可用于处理含Pb2+废水.

2017 Vol. 37 (5): 1814-1822 [摘要] ( 226 ) [HTML 1KB] [ PDF 1007KB] ( 919 )
1823 张华, 全桂军, 黄健, 黄显怀, 闫升, 刘沛然, 刘航, 田纪宇
近红外光谱和极限学习机分析反硝化除磷中胞内聚合物

为利用近红外光谱技术同时实现反硝化除磷工艺中胞内聚-β-羟基丁酸酯(PHB)、多聚磷酸盐(Poly-P)、糖原(Gly)含量的快速分析,采用多元散射校正预处理法和极限学习机算法建立PHB、Poly-P、Gly含量分析的校正模型(ELM 模型).结果表明:多元散射校正预处理法可以有效消除散射对原始近红外光谱数据的影响.采用极限学习机算法对预处理后的光谱数据建立PHB、Poly-P、Gly的定量分析模型,优选出的PHB、Poly-P、Gly的ELM模型主成分数分别为6、6、7,隐含层节点数分别为18、12、17.模型对PHB、Poly-P、Gly含量的校正相关系数(rc)分别为0.9835、0.9499、0.9589,校正均方根误差(RMSECV)分别为0.0541、0.0579、0.0489.模型对PHB、Poly-P、Gly含量的预测相关系数(rp)分别为0.9683、0.9288、0.9488,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.0668、0.0776、0.0501,模型对PHB、Poly-P、Gly含量有较好的预测效果.用近红外光谱技术结合极限学习机算法建立ELM模型为反硝化除磷工艺中PHB、Poly-P、Gly的同时快速定量分析提供了较为简便的方法.

2017 Vol. 37 (5): 1823-1830 [摘要] ( 185 ) [HTML 1KB] [ PDF 925KB] ( 627 )
1831 罗从伟, 马军, 江进, 关朝婷, 庞素艳, 刘洪君, 翟学东, 武道吉
UV/H2O2降解2,4,6-三氯苯甲醚动力学及产物研究

对UV/H2O2降解水体中2,4,6-三氯苯甲醚(TCA)的效能进行了系统研究,并且对其氧化产物进行测定.考察了自然水体中存在的天然有机物、碳酸根、氯离子以及TCA初始浓度和H2O2投加量对TCA去除效率的影响.结果表明HO·能够有效的降解TCA, HO·与TCA的二级反应速率常数为5.1×109L/(mol×s). H2O2投加量的增加能够有效促进TCA的降解, TCA初始浓度(0.5~200nmol/L)和氯离子浓度(0.5~10mmol/L)的增加对TCA降解效率影响不大, 而水体中NOM和碳酸根的存在却能够显著抑制TCA的降解. HO·氧化TCA的主要产物是2,4,6-三氯苯酚、2,6-二氯-1,4苯醌和2种开环产物, 据此推测TCA在UV/H2O2体系中的降解路径.

2017 Vol. 37 (5): 1831-1837 [摘要] ( 276 ) [HTML 1KB] [ PDF 455KB] ( 781 )
固体废物
1838 李阳, 邓悦, 周涛, 赵由才
预处理对菌接种餐厨垃圾发酵产乙酸的影响

探究了餐厨垃圾微氧发酵产挥发性脂肪酸(VFAs)的强化条件,即5种预处理方式(酸、碱、超声、热及热碱预处理)对餐厨垃圾接种酵母菌和醋酸菌后水解及产酸效果的影响.结果表明,预处理均有效提高了餐厨垃圾微氧发酵产VFAs及乙酸的性能,且产物组成并未发生改变.VFAs中乙酸、丙酸及丁酸分别约占81.81%~92.35%、0.00%~7.48%及6.69%~17.36%.其中,热碱预处理效果最好,在微氧发酵7d后,其发酵液中溶解性化学需氧量、VFAs产量、乙酸产量分别达到22.04、30.08和27.78g/L,较空白实验提高了46.54%、54.34%及77.06%,极大地加快了微氧发酵过程.

2017 Vol. 37 (5): 1838-1843 [摘要] ( 229 ) [HTML 1KB] [ PDF 510KB] ( 758 )
1844 吕子婷, 仲兆平, 石坤, 于点
稻壳热解提质制取生物油的LCA分析

基于建立的稻壳快速热解超临界乙醇提质(PY-USE)和催化加氢提质(PY-CH)生命周期评价(LCA)模型,对两工艺的环境影响潜值进行了计算和比较.结果表明PY-CH生物油的化石资源消耗潜值(FDP),全球变暖潜值(GWP),臭氧层耗竭潜值(ODP),光化学臭氧形成潜值(POCP)和酸化潜值(AP)均比PY-USE工艺低,但人体毒性潜值(HTP)和富营养化潜值(EP)比PY-USE高;两工艺的环境影响的主要来源分别是化石乙醇和农业子系统,使用生物乙醇替代化石乙醇,可降低PY-USE生物油的环境影响潜值;与化石燃料相比,PY-USE和PY-CH生物油的FDP、GWP和ODP降低,HTP、POCP、AP和EP均有所增加,其中PY-USE生物油的GWP与化石柴油,汽油相比分别减少了38.83%及45.93%,PY-CH生物油的GWP相比化石柴油、汽油分别减少了73.50%和76.58%.

2017 Vol. 37 (5): 1844-1851 [摘要] ( 268 ) [HTML 1KB] [ PDF 446KB] ( 684 )
1852 张大磊, 李公伟, 李卫华, 孔海南, 孙英杰
聚乙烯塑料/铬渣共热解还原Cr(VI)的实验研究

在分析聚乙烯热解特性的基础上,研究热解时间、热解温度及聚乙烯与铬渣质量比对Cr(VI)还原的影响,并运用XANES和EXAFS光谱研究铬元素的形态变化,并对反应机制进行分析.结果表明,(1)聚乙烯在热解过程中可以有效将Cr(VI)还原,还原率随着温度的升高而升高,当热解温度达到550℃,还原率为99.93%;随着PE投加量增大,Cr(VI)还原率逐渐上升,当质量比超过0.05时趋于稳定;Cr(VI)还原伴随塑料热解反应进行,6min后趋于稳定;最优反应条件为热解温度550℃、热解时间6min、PE/铬渣质量比0.05.(2)使用XAS铬形态分析过程中以Cr2O3作为Cr(Ⅲ)的参考物较CrCl3更为合理,铬渣中Cr(VI)还原产物为无定型Cr2O3;(3)由于PE主要由C、H两种元素组成,不含O元素,相比生物质还原剂,可以更高效还原Cr(VI);(4)Cr(VI)与挥发份充分接触反应条件下,Cr(VI)可持续还原.

2017 Vol. 37 (5): 1852-1857 [摘要] ( 180 ) [HTML 1KB] [ PDF 433KB] ( 763 )
土壤污染与控制
1858 郑顺安, 韩允垒, 李晓华, 薛颖昊, 段青红, 郑向群
天津污灌区盐分累积对土壤汞赋存形态的影响

应用稳定同位素202Hg稀释技术,通过培养试验及改进的Tessier连续提取法,分析同位素比值RHg202Hg/200Hg)的变化情况及同位素可交换态含量(E值),探索盐渍化对外源汞在天津潮土中形态分布及有效性的影响.主要盐分NaCl和Na2SO4,设置的盐度梯度为7个,添加质量分数为0%~5%.结果表明,外源202Hg进入NaCl处理的土壤后,同位素比值RHg变化最为显著的形态集中在交换态(含水溶态)、胡敏酸结合态和富里酸结合态,对碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机质结合态、残渣态的影响较小,其中交换态、富里酸结合态的同位素比值RHg大幅度上升,富里酸结合态含量显著下降.Na2SO4处理的土壤各形态Hg的同位素比值与对照土壤相比均不显著,基本保持稳定.5% NaCl处理下土壤Hg的E值相比对照提高了51%,土壤Hg同位素可交换态含量E值与Cl-含量呈现显著的正相关关系,取对数后的一元回归方程为lny = 0.0961lnx + 4.895(x为Cl-1含量,yE值,n = 7,R2 = 0.918).研究表明,高浓度的NaCl环境对外源Hg在土壤中形态分布有显著影响,土壤的盐渍化趋势会使汞释放及作物吸收风险更趋严重.

2017 Vol. 37 (5): 1858-1865 [摘要] ( 140 ) [HTML 1KB] [ PDF 450KB] ( 594 )
1866 钟茂生, 赵莹, 韩丹, 姜林, 彭超, 张澎
UBM表征老化土壤中Pb的可给性及影响因素

采用UBM方法对采自大连和株洲的11个土样中Pb的人体可给性进行表征,结果显示,土样中Pb在胃阶段的人体可给性为21.1%~77.9%,平均值为54.5%;肠提取阶段的人体可给性0.2%~4.2%,平均值为0.7%.Pb在胃阶段可给性浓度与土样中总Pb、锰、磷含量正相关性明显,而肠阶段可给性浓度与总Pb以及胃阶段Pb可给性浓度正相关明显.土样中弱酸可提取态Pb、可还原态Pb以及可氧化态Pb与胃、肠阶段Pb可给性浓度显著正相关,对其贡献较大.此外,BCR表征为残渣态的Pb在酸性胃液中部分依然可溶解.

2017 Vol. 37 (5): 1866-1871 [摘要] ( 171 ) [HTML 1KB] [ PDF 416KB] ( 606 )
环境生态
1872 郑剑锋, 焦继东, 孙力平
基于神经网络的城市内湖水华预警综合建模方法研究

针对城市内湖水华产生过程存在复杂性、时变性、不确定性等特点,运用内集-外集、粗糙集约简和RBF神经网络模型,通过水华藻生物量阈值界定、风险概率计算、预警等级划分、预警因子识别和神经网络预测模型的研究,提出一种城市内湖水华预警综合建模方法.以天津清净湖为例,利用pH值、水温等12项水质指标监测数据,确定清净湖水华的叶绿素a浓度阈值为70.98μg/L,依据水华风险概率划分5个水华预警等级,并确定水温、溶解氧、高锰酸盐指数和TDS为水华预警因子.利用RBF神经网络技术构建清净湖水华预警模型,验证结果显示,模型预测精度达85.7%,表明该方法能较好地用于城市内湖水华预警模型构建.

2017 Vol. 37 (5): 1872-1878 [摘要] ( 197 ) [HTML 1KB] [ PDF 455KB] ( 839 )
1879 杨敬亭, 杨苏文, 金位栋, 刘雷, 闫玉红, 毛启迪
三种典型淡水藻EOM组成特征及胞外氨基酸释放规律

通过对比分析了藻类EOM的类型和组成,探讨了藻类胞外氨基酸的释放规律.选取典型淡水藻铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)、四尾栅藻(Scenedesmus quadricauda)、喙头舟形藻(Navicula rhynchocephala)为研究对象,采用三维荧光光谱-平行因子分析法(EEMs-PARAFAC)、柱前衍生高效液相色谱(HPLC)分析3种藻在生长稳定期EOM特征与胞外游离氨基酸、结合氨基酸的含量组成等差异.结果表明,藻类均可将无机氮转化为有机氮释放到水体中;3种藻EOM中总色氨酸与总酪氨酸荧光强度关系分别为铜绿微囊藻>;四尾栅藻>;喙头舟形藻、喙头舟形藻>;四尾栅藻>;铜绿微囊藻;藻胞外氨基酸中组氨酸、丙氨酸、甘氨酸及丝氨酸含量均较高,苏氨酸、精氨酸、酪氨酸含量均较低;3种藻c(DFAAs)/c(DCAAs)的比值均较低,释放的氨基酸多数以蛋白质和多肽的形式存在;铜绿微囊藻胞外有机物(EOM)中ρ(DON)、ρ(TDAAs)及氨基酸对水体中DON贡献量均为最高,分别为1.31mg/L、5.35mg/L、69.08%,因此蓝藻水华暴发可能会增加水体的氨基酸浓度,加重水体有机氮负荷.

2017 Vol. 37 (5): 1879-1888 [摘要] ( 236 ) [HTML 1KB] [ PDF 696KB] ( 798 )
1889 杜金秋, 关道明, 姚子伟, 高会, 王震, 孟书锋
大连近海沉积物中放射性核素分布及环境指示

基于大连近海表层和柱状沉积物中放射性核素238U、226Ra、210Pb、40K和137Cs比活度与分布特征分析,对大连近海的沉积环境进行讨论.结果表明,水平方向上放射性核素含量均分别处于同一水平,陆源输入特征明显;垂直方向上40K比活度随深度变化较小,238U、226Ra、210Pb和137Cs比活度随深度增加出现波动,整体上不存在物质输入的显著变化,沉积环境相对稳定;226Ra相对于母体238U亏损,210Pb相对于母体226Ra过剩, 40K和137Cs之间存在显著的正相关关系.利用210Pbex法和137Cs法分别计算得到大连近海沉积速率为0.49和0.43cm/a.

2017 Vol. 37 (5): 1889-1895 [摘要] ( 230 ) [HTML 1KB] [ PDF 799KB] ( 786 )
1896 王圣瑞, 张蕊, 过龙根, 徐力刚, 陈灿, 卢少勇, 汪星
洞庭湖水生态风险防控技术体系研究

为保障洞庭湖水生态系统健康安全,急需回答洞庭湖水生态风险和富营养化演变与流域人类活动及不同水文节律驱动间的响应机制这一科学问题,解决确定洞庭湖适宜生态水位和防治富营养化两个技术难点.本研究拟运用数理统计法、遥感定量反演和定量解译法及层次分析法等方法,确定洞庭湖水生态风险的内涵,提出洞庭湖水生态风险防控技术路线,开展水情驱动条件下洞庭湖生态效应定量评估技术集成与适宜生态水位、水环境演变与藻类水华风险控制技术集成、水生态风险及其防控集成技术构建和水体富营养化防治技术集成与示范等四个方面的研究,建立洞庭湖水生态风险防控技术体系,支撑洞庭湖流域可持续发展.

2017 Vol. 37 (5): 1896-1905 [摘要] ( 269 ) [HTML 1KB] [ PDF 519KB] ( 944 )
1906 范百龄, 张东, 陶正华, 赵志琦
黄河水氢、氧同位素组成特征及其气候变化响应

于2012年7~8月采集黄河流域干流和支流河水样品,通过分析水体氢氧同位素组成的时间和空间变化特征,研究了河水主要来源的变化以及其对流域气候变化的响应.结果表明:除源头河水外,黄河干流河水δD值变化范围为-97.2‰~-62.9‰,均值为-72.2‰, δ18O值范围为-13.0‰~-8.7‰,均值为-9.9‰, d盈余值为4.1‰~11.0‰,均值为7.0‰;支流河水δD值范围为-103.8‰~-30.5‰,均值为-68.9‰, δ18O值范围为-13.7‰~-1.5‰,均值为-9.2‰, d盈余值为-18.5‰~13.2‰,均值为4.5‰.黄河干流兰州段以上以及中游河水氢氧同位素均值均偏负,而兰州至头道拐和下游河水氢氧同位素均值偏正,但河水氘盈余均值呈现由上游到下游逐渐降低的趋势.黄河干流和支流河水Na+/Cl-摩尔比值范围为0.94~3.02,源头区黄河干流河水Na+/Cl-摩尔比均值为1.02,兰州段以上均值为1.58,兰州至头道拐间均值为1.30,中游均值为1.79,下游均值为1.41.河水Na+/Cl-摩尔比值与河水δ18O值呈较好的负相关关系,表明黄河河水受大气降水补给, 地下水补给以及蒸发作用等控制.与前人研究结果对比发现,2000年以来黄河河水年径流量逐渐增加,上游河水受二次蒸发过程影响在降低,中游和下游河水受蒸发作用影响在减弱,显示区域气候干旱状况有所降低.

2017 Vol. 37 (5): 1906-1914 [摘要] ( 278 ) [HTML 1KB] [ PDF 1078KB] ( 969 )
1915 俞茜, 陈永灿, 刘昭伟
静止水体中微囊藻属迁移轨迹的数值模拟

通过建立水质模型与微囊藻属浮力调节模型相结合的复合模型,模拟微囊藻属在静止水体中的迁移轨迹.模拟结果表明:微囊藻属在不同水深的水体中呈现不同的迁移轨迹.当水深较浅,大量光强可以直射水底时,不同直径大小的微囊藻群体均沉降在水底;当水深较深时,不同直径大小的微囊藻群体均在水深方向周期性上浮下沉运动.群体直径大小决定微囊藻属的垂向迁移幅度,直径越大的微囊藻群体在水深方向的迁移幅度越大.消光系数决定微囊藻属的迁移中心位置,消光系数小,微囊藻属在水深较深处运动;消光系数大,微囊藻属在靠近水面处运动.

2017 Vol. 37 (5): 1915-1921 [摘要] ( 237 ) [HTML 1KB] [ PDF 583KB] ( 567 )
1922 黄郑郑, 曹刚, 李紫惠, 陈海升, 莫测辉
XH02菌强化反应器脱氮过程中菌群结构的高通量分析

为了强化生物反应器脱氮以及揭示微生物菌群结构随时间的动态变化,以Ochrobactrum anthropi XH02和SBR反应器为研究对象,利用16Sr DNA高通量测序技术,对不同时期反应器中微生物的菌群结构和多样性进行了动态分析.研究结果表明,XH02菌的加入使得反应器中TN和COD的去除率分别提升了15%和10%以上;反应器中微生物菌群在属水平上的相对丰度和多样性呈先下降后上升的趋势;XH02的加入对菌群结构产生了较大影响.AcinetobacterBlvii28和Aquabactenium菌的相对丰度显著下降,而FontibacterTreponema菌的相对丰度则在强化过程中显著升高;XH02的相对丰度随着反应器的运行逐渐增加,最后形成了较为稳定的菌群;主成分分析和UPGMA聚类分析大致把反应器运行过程分成4个阶段.

2017 Vol. 37 (5): 1922-1929 [摘要] ( 264 ) [HTML 1KB] [ PDF 640KB] ( 747 )
1930 周礼杰, 王鑫, 韩倩, 朱婷婷, 成功, 夏四清
C8-oxo-HSL对P. aeruginosa在污水处理中生长特性影响

通过24孔板序批实验对群体效应(QS)信号分子C8-oxo-HSL对铜绿假单胞菌(P. aeruginosa)在污水处理过程中生长特性影响作用进行分析探讨.研究发现C8-oxo-HSL有效刺激P. aeruginosa大量生长,其对应的阙值浓度为10-10g/L C8-oxo-HSL.同时推知具有LuxI/R群体效应系统的革兰氏阴性菌可在较低的信号分子浓度作用下大量增殖.C8-oxo-HSL还可有效刺激P. aeruginosa分泌大量蛋白质至紧密型胞外聚合物(TB-EPS)中,其对应的阙值浓度为10-7g/L C8-oxo-HSL.但C8-oxo-HSL对P. aeruginosa的TB-EPS中多糖没有明显影响作用.C8-oxo-HSL通过促使P. aeruginosa的增殖和团聚从而增强菌胶团稳定性.此外C8-oxo-HSL可促进P. aeruginosa生物膜形成.但由于P. aeruginosa生物膜的形成同时和细菌菌量与胞外聚合物浓度直接相关.所以P. aeruginosa生物膜快速生长的C8-oxo-HSL阙值浓度相对较高(约10-8g/L).

2017 Vol. 37 (5): 1930-1936 [摘要] ( 226 ) [HTML 1KB] [ PDF 603KB] ( 992 )
1937 张玉鹏, 李建政, 刘凤琴, 刘崇, 施恩
碳酸氢盐对嗜氢和嗜乙酸产甲烷菌的影响机制

分别以H2/CO2和乙酸盐为底物,研究了HCO3-浓度([HCO3-])对厌氧活性污泥中嗜氢产甲烷菌(HM)和嗜乙酸产甲烷菌(AM)活性的影响,并从群落结构、反应动力学和热力学等方面进行了分析.结果表明,0.05~0.20mol/L的[HCO3-]对HM的产甲烷活性具有刺激作用,刺激浓度随着系统氢分压的升高而降低.但高[HCO3-](0.05~0.20mol/L)对AM的产甲烷反应有抑制作用.HM中的Methanobacterium formicium和AM中的Methanosarcina mazei是厌氧活性污泥的优势菌群.随[HCO3-]的升高,M. formicicum的丰度逐渐增加,而M. mazei的丰度则呈现先增加([HCO3-]≤0.10mol/L)后降低([HCO3-]≥0.15mol/L)的趋势.[HCO3-]可显著改变发酵体系的pH值和产甲烷反应的吉布斯自由能变化,进而影响HM和AM的产甲烷效能.

2017 Vol. 37 (5): 1937-1944 [摘要] ( 234 ) [HTML 1KB] [ PDF 571KB] ( 1097 )
1945 钟宇, 杨麒, 李小明, 刘湛, 向仁军, 文涛, 成应向, 尤翔宇, 罗达通
RBER生物降解溴酸盐及微生物群落结构分析

溴酸盐(BrO3-)是由于含溴离子(Br-)的水体经过臭氧或加氯消毒后产生的消毒副产物,在毒理致癌性分级上被国际癌症研究机构定为II类致癌物.实验设计了一种旋转电极生物膜反应器系统(RBER),可将浓度范围为150~800 μg/L的溴酸盐降解,且溴酸盐被完全还原为溴离子,没有其他中间产物生成.在反应器运行过程中发现,硝酸盐与溴酸盐对氢电子供体存在明显的竞争关系,且硝酸盐对氢电子供体竞争能力强于溴酸盐.选取反应器运行不同阶段的生物膜样品进行DNA提取和高通量测序分析微生物群落多样性.结果表明,优势菌属主要有 Bacillus(枯草杆菌属)、Pseudomonas(假单胞菌属)和 Lactococcus(乳球菌属) 3类,其在总菌属中相对丰度占比分别为37.0%、16.2%和11.1%,可能是实现溴酸盐生物降解的主要优势菌群.

2017 Vol. 37 (5): 1945-1953 [摘要] ( 226 ) [HTML 1KB] [ PDF 1183KB] ( 879 )
环境毒理与健康
1954 柴淼, 韩雪, 钟伏勇, 王昱文, 唐阵武
我国市售卫生巾邻苯二甲酸酯污染特征及人体健康风险

为了解我国市售卫生巾中邻苯二甲酸酯污染特征,采集了16种常见品牌的卫生巾样品,采用气质联用仪(GC-MS)对其中16种PAEs进行测定分析,并应用美国环境保护署(USEPA)推荐的方法评估了其健康风险.结果表明,我国市售卫生巾样品中∑16PAEs含量为2.705~13.779 μg/g,平均为5.477 μg/g,较婴儿纸尿裤等产品污染水平略高;DIBP、DBP和DEHP是含量最高的三种单体,三者占PAEs总含量的73.5%,可能与卫生巾原料和加工过程的人为添加有关;卫生巾中DMP、DEP、DIBP、DBP、BBP、DEHP和∑6PAEs非致癌风险值远小于1,对人体无明显非致癌风险,但DEHP可能对人体存在一定的致癌风险,应引起重视.

2017 Vol. 37 (5): 1954-1960 [摘要] ( 356 ) [HTML 1KB] [ PDF 414KB] ( 999 )
1961 陈丹, 张志娟, 高飞龙, 李勤勤, 古颖纲, 王伯光
珠江三角洲某炼油厂苯系物的健康风险评价

为了解我国炼油厂装置区BTEX(苯、甲苯、乙苯、间/对二甲苯、邻二甲苯)排放特征及其潜在的健康风险,于2015年11月采集了珠江三角洲某大型炼油厂装置区排放的苯系物,使用预浓缩-GC-MS方法对其进行检测,并采用美国EPA人体暴露风险评价模型对其潜在的健康风险进行评估.结果表明,常减压蒸馏装置(AVDU)、催化裂化装置(CCU)、MTBE装置、连续重整装置(CRU)、芳烃联合装置(ACU)、延迟焦化装置(DCU)排放的苯系物浓度分别高达(239.5±159.5)、(149.9±36)、(313.8±373.8)、(136.3±12.8)、(103.5±92)和(116.9±102.8)μg/m3.健康风险评价结果显示,各装置区BTEX经吸入途径的非致癌风险数量级为1.0×10-3~1.0×10-1.经皮肤暴露的非致癌风险数量级为1.0×10-9~ 1.0×10-7,6大装置的BTEX非致癌风险指数均<;1,不会对人体造成明显伤害.各装置区BTEX经吸入途径的致癌风险数量级为1.0×10-6~ 1.0×10-5,经皮肤暴露的非致癌风险数量级为1.0×10-12~1.0×10-11.6大装置区的苯、乙苯致癌风险指数均超过EPA人体可接受致癌风险值(1.0×10-6).皮肤暴露途径引起的健康风险与吸入暴露有相同的趋势,但风险值远小于吸入暴露的风险值,占总风险值的比例不足0.001%,说明该炼油厂引起人体健康风险的主要途径为吸入暴露.

2017 Vol. 37 (5): 1961-1970 [摘要] ( 220 ) [HTML 1KB] [ PDF 634KB] ( 645 )
环境影响评价与管理
1971 范小杉, 何萍, 陈帆, 黄丽华
沿海港口总体规划生态承载力环评技术方案

生态承载力评价是区域经济社会可持续发展的重要参考基准,但常规区域生态承载力综合评价方法不能针对规划项目产生的具体资源环境效应及其空间影响格局展开评估.研究基于压力(P)-状态(S)-响应(R)模型,以沿海港口总体规划生态承载力环评为例,在分析港口总体规划对海岸带潮上带、潮间带、潮下带3类生态环境空间产生不同资源环境压力类型的基础上,探索建立了包括陆域土地资源承载力评价、潮间带岸线资源承载力评价、潮间带围填海承载力评价、潮下带水环境容量评价及海岸带生态系统承载力评价在内的海岸带工程项目生态承载力环评技术方案,以期提升海岸带开发利用自然资源、保护生态环境的科学性,并为推进我国工程项目生态承载力环评技术革新提供借鉴.

2017 Vol. 37 (5): 1971-1978 [摘要] ( 202 ) [HTML 1KB] [ PDF 412KB] ( 714 )
1979 汪嘉杨, 翟庆伟, 郭倩, 陶韵竹
太湖流域水环境承载力评价研究

构建“驱动力D(人口、社会经济发展)-压力P(水资源问题与污染排放)-状态S(水质变化)-影响I(自然生态、水土资源)-响应R(污水处理、用水普及)-管理M(绿化、投资)”(DPSIRM)评价模型,并从社会经济、水资源、水质状态、投资管理等方面选取指标,建立具有3层结构的评价指标体系.引入变异系数法进行各指标权重赋值,计算太湖流域2005~2014年的水环境承载力评价指数,获得相应评价等级.结果表明:太湖流域水环境承载力有明显好转,评价等级从2005年的Ⅲ级转变为2014年的Ⅱ级.压力指标所起作用最为显著,状态指标紧随其后,其次是驱动力指标、影响指标和响应指标,管理指标作用相对较小.10年间,驱动力子系统指数明显呈上升趋势,影响和管理子系统的指数出现波动,压力、状态和响应子系统的指数均随年份增长而呈上升趋势,压力子系统指数上升幅度最大,表明2005~2014年太湖流域水环境对工农经济发展的承载能力在增强.对水环境承载力影响程度最大的指标中,万元GDP水耗和单位工业产值废水排放量都属于压力子系统指标,表明压力子系统指标所起作用最为显著.研究表明,构建的太湖流域水环境承载力评价的DPSIRM模型具有实用性和可行性,可以为区域水环境规划与综合管理的科学决策提供依据.

2017 Vol. 37 (5): 1979-1987 [摘要] ( 299 ) [HTML 1KB] [ PDF 582KB] ( 897 )
1988 陆文聪, 刘聪
化肥污染对粮食作物生产的环境惩罚效应

利用非径向、非角度的SBM模型,在考虑环境非期望产出的基础上,测量了1998~2013年中国31个省区小麦、玉米和水稻3种主要粮食作物的环境效率,并在此基础上采用动态面板GMM方法实证检验了化肥污染对粮食作物环境效率的影响.结果显示:我国粮食作物的环境效率呈现出波动中稳步上升的趋势,尤其2003年之后上升态势更加明显,粮食作物环境效率的整体水平较低,主产区粮食作物的环境效率高于主销区和产销平衡区的环境效率;化肥污染对粮食作物环境效率存在显著的负面影响,化肥污染量每增加1%,小麦、玉米和水稻的环境效率分别下降10.38%、13.45%和13.19%,这表明化肥污染对粮食生产过程存在显著“环境惩罚”效应.

2017 Vol. 37 (5): 1988-1994 [摘要] ( 188 ) [HTML 1KB] [ PDF 902KB] ( 743 )
1995 王振宇, 王冰, 吴培肇, 李薇, 刘磊
基于煤炭消费视角的北京市以电代煤减排效益研究

基于北京市2014年煤炭消费情况,采用等效能值法具体量化了北京市及各行业实施以电代煤所能带来SO2、NOx与CO2减排量,同时在此基础上,分析了同等替代比例下各行业实施以电代煤的减排贡献率.结果表明:实施以电代煤可以极大降低SO2、NOx与CO2的排放量,电能每替代100万t的煤炭,SO2、NOx与CO2减排量分别为5.61×103t、0.42×103t、0.57×106t;城镇居民生活消费实施以电代煤对SO2减排起主要作用,贡献率达到53.11%,而NOx与CO2减排贡献中,工业占据主导地位,贡献率分别为94.06%和68.36%;具体煤炭消费行业的减排贡献率与各行业煤炭消费总量有关,非金属矿物制造业实施以电代煤可取得较大的工业行业减排效益,而房地产业则对服务业的减排贡献较为突出.

2017 Vol. 37 (5): 1995-2000 [摘要] ( 171 ) [HTML 1KB] [ PDF 514KB] ( 560 )
中国环境科学
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