中国环境科学
 
 
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2018年 38卷 5期
刊出日期 2018-05-20

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
环境微生物
环境生态
环境影响评价与管理
大气污染与控制
1601 梁珑腾, 马龙, 刘廷玺, 孙柏林, 周莹
1951~2014年中国北方地区气温突变与变暖停滞的时空变异性

基于1951~2014年中国北方及周边地区357个气象站点平均最低气温、平均气温和平均最高气温年(月)数据,采用M~K检验等方法,分析了中国北方地区3类气温突变和变暖停滞特征的时空变异性.结果表明:研究区3类气温整体突变年(1978~1999年、1981~2002年、1981~2005年)、分布广泛的普遍突变年(1988年、1989年、1997年)及范围(3a)均依次变晚.整体上,突变年随纬度降低变晚,东北突变早于西北和华北地区.变暖停滞集中于1998和2007年及其前后,3类气温亦依次变晚(1994~2007年、1995~2009年、1998~2010年),由黄河流域中段向其他方向越来越晚.突变至变暖停滞周期整体随纬度降低缩短(3~30a),突变越早周期越长.西北地区突变与变暖停滞前后各时段均值温差最大(2.4℃),温差在1℃左右站点分布最广泛.各时段升(降)温速率整体依次在0.01℃/10a、0.05℃/10a、-0.03℃/10a左右站点分布最广泛,突变后升温最快(0.02~0.16℃/10a),且西北地区对升温贡献最大,变暖停滞后东北地区对降温贡献最大,2时段按平均最低气温、平均最高气温、平均气温顺序升(降)温速率递减.3类气温波动程度减弱,整体随纬度降低.高纬度、高海拔和山地地区突变和变暖停滞较周边地区偏早或偏晚,特征值较大.整个北方地区3类气温突变、变暖停滞、突变与变暖停滞时间及各时段特征值各自具有自身一致性的普遍规律.

2018 Vol. 38 (5): 1601-1615 [摘要] ( 291 ) [HTML 1KB] [ PDF 5561KB] ( 849 )
1616 胡亚男, 马晓燕, 沙桐, 高嵩
不同排放源对华东地区PM2.5影响的数值模拟
使用中尺度气象-化学耦合模式WRF-Chem针对MEIC源清单中五大部门来源(工业源、电力源、民用源、交通源和农业源)对华东地区PM2.5的影响进行了模拟研究,主要得到以下结论:春夏秋季PM2.5约40%~60%来源于工业源,冬季由于采暖供热燃用大量散烧煤,导致民用源对PM2.5的贡献最大,在山东、安徽和江苏省等高值区贡献率超过50%;农业源、电力源和交通源对PM2.5影响的季节差异不大,农业源贡献约20%~30%,交通源和火电源贡献约10%.因此冬季需主要控制民用源排放,春夏秋季主要控制工业源排放,其次是农业源排放.一次PM2.5在工业、电力和民用源贡献的PM2.5中所占比例可达50%~60%;NO3-和NH+4在交通源贡献的PM2.5中总比例可达53%,在农业源中总比例高达93%;由于模式对SO42-模拟偏低,SO42-在工业源和电力源贡献的PM2.5中占比约5%~15%;OC对来自民用源的PM2.5有30%的贡献,BC对来自交通源的PM2.5有15%的贡献;Na+和Cl-对PM2.5的贡献在各大来源中均低于3%.
2018 Vol. 38 (5): 1616-1628 [摘要] ( 230 ) [HTML 1KB] [ PDF 3674KB] ( 972 )
1629 孙永亮, 赵天良, 邱玉珺, 罗磊, 夏俊荣, 陈洪, 谢娜
成都一次霾过程中颗粒物消光作用的垂直变化
基于2017年1月4~7日成都地区一次重霾过程中,颗粒物粒径谱的垂直加密观测和激光雷达同步观测数据,利用Mie散射理论计算颗粒物消光系数并与激光雷达反演结果对比,计算了不同粒径谱颗粒物消光系数以及消光贡献率.分析表明:重霾期间,在不同边界层高度上颗粒物消光系数表现为PM1 > PM2.5~10 > PM1~2.5 > PM > 10,其中PM1的消光贡献率整体上维持在49.5%~69.4%,是本次重霾过程中影响颗粒物消光系数大小的主要因子.在大气边界层内,不同粒径谱颗粒物消光作用呈现出显著垂直变化和昼夜差异,白天在600m以下和700~1100m之间颗粒物消光系数出现高值区;夜间颗粒物消光系数整体上随高度呈现出明显递减趋势,在1100m处出现高值.此外,夜间在200m以下颗粒物消光系数明显大于白天,且PM>1的消光贡献率也明显大于白天.整体上,PM1消光贡献率随高度递增,而PM>1消光贡献率随高度递减.
2018 Vol. 38 (5): 1629-1636 [摘要] ( 233 ) [HTML 1KB] [ PDF 1181KB] ( 685 )
1637 沈之旸, 郑成航, 刘昕涛, 许希, 翁卫国, 王毅, 高翔
高温烟气静电除尘中试试验研究
为了研究在宽间距静电除尘器内部流动的大流量高温烟气中颗粒物的静电捕集特性,基于CFB锅炉中试试验平台设计并搭建了高温静电除尘中试装置.试验了板间距300mm、最高温度达到1020K的实际烟气中颗粒物的静电捕集特性,获得了放电电压、温度和烟气流速等关键因素对颗粒物的静电捕集的影响规律.实验结果表明,高温静电除尘器中烟气流速为0.3m/s,温度为1020K下达到了82.2%的除尘效率,证实了针对实际高温烟气,静电除尘器有较好的颗粒捕集效果.通过对比563K到1020K下的热态试验以及常温下的冷态试验,发现颗粒捕集效率随温度的上升迅速降低,这与高温下流速的上升、放电电压的降低以及气体黏性的增加有关.
2018 Vol. 38 (5): 1637-1645 [摘要] ( 196 ) [HTML 1KB] [ PDF 715KB] ( 1681 )
1646 刘筱冉, 王金艳, 邱继勇, 李全喜, 董继元, 魏林波
沙尘天气对兰州市大气污染物置换和叠加作用
本文分析了2014~2015年兰州市春季沙尘天气期间颗粒污染物PM10、PM2.5及气态污染物SO2、NO2、CO和O3质量浓度的演变规律.结果表明,沙尘天气造成PM10和PM2.5浓度上升,而SO2、NO2和CO浓度表现为降低(置换型)或升高(叠加型),O3浓度受沙尘天气影响不明显.置换型的PM10和PM2.5平均质量浓度分别为1086.9和286μg/m3,SO2、NO2和CO平均质量浓度分别为16.7、41.0和1.02×103μg/m3.叠加型的PM10和PM2.5平均质量浓度分别为383.2和116.2μg/m3,SO2、NO2和CO平均质量浓度分别为24.5、49.1和1.19×103μg/m3.置换型的PM10和PM2.5平均质量浓度分别为叠加型的2.8和2.4倍,叠加型的SO2、NO2和CO平均质量浓度分别为置换型的1.47、1.2和1.17倍.置换型对应的气象条件为近地面东北方向大风、显著降温和高压,即强冷空气活动时,PM10和PM2.5浓度上升,而SO2、NO2和CO浓度显著减小,沙尘源地主要为塔克拉玛干沙漠和青藏高原北部地区,影响气流多为1500~6000m高空西北气流.叠加型则为近地面东北风向弱风,气温和气压无明显波动,即弱冷空气活动时,初期PM10和PM2.5浓度上升,同时SO2、NO2和CO浓度略下降,而后PM10和PM2.5维持高值时SO2、NO2和CO浓度亦上升,沙尘源地主要为巴丹吉林沙漠,影响气流多为1500m以下低空西北气流.
2018 Vol. 38 (5): 1646-1652 [摘要] ( 222 ) [HTML 1KB] [ PDF 581KB] ( 902 )
1653 程丁, 吴晟, 吴兑, 刘建, 宋烺, 孙天林, 毛夏, 江崟, 刘爱明
深圳市城区和郊区黑碳气溶胶对比研究
为了解深圳地区黑碳气溶胶(BC)的污染特征,使用深圳市西涌(XC)站点(郊区)和竹子林(ZZL)站点(城区)2014年1月1日~2015年6月30日测得的BC浓度及常规气象资料,对比研究了深圳地区两个不同代表性站点的BC变化特征.结果表明:在观测期间,郊区XC和城区ZZL站点BC小时平均浓度分别为(1.12±0.90),(2.58±2.00)μg/m3,本底浓度分别为(0.27±1.31),(1.07±0.85)μg/m3,气溶胶吸收系数σabs分别为(5.87±4.81),(13.47±10.50) Mm-1,城区站点值均高于郊区站点.两站点BC浓度分布均为对数正态分布,且都呈现干季高、湿季低的季节变化特点.日变化分析表明ZZL站点BC浓度呈现明显的双峰结构,XC站点日变化不明显.通过计算两地的气溶胶波长吸收指数AAE值,发现两地AAE值均接近1,说明两地BC污染主要来源于化石燃料的燃烧.进一步分析可知XC站点西北方向32km处是世界第三大集装箱码头,当西北风达到一定程度时(10~20m/s),码头排放的污染物将严重影响XC站点的BC浓度.后向轨迹聚类分析结果表明,XC站点主要受中远距离输送影响,ZZL站点主要受周边及本地污染源排放影响.
2018 Vol. 38 (5): 1653-1662 [摘要] ( 288 ) [HTML 1KB] [ PDF 1362KB] ( 908 )
1663 刘超, 张碧辉, 花丛, 张恒德, 吴东丽
风廓线雷达在北京地区一次强沙尘天气分析中的应用
基于北京地区逐小时风廓线雷达数据、大气成分观测数据以及地面常规观测资料对2017年5月3~7日一次沙尘天气过程进行了研究.结果表明:受蒙古气旋影响,全国多地出现空气质量严重污染,其中北京PM10浓度达到严重污染级别时间超过30h.通过对边界层内水平风场、垂直速度以及大气折射率结构常数等要素进行分析,研究发现沙尘爆发前,边界层内出现平均风速达到14.8m/s的西北急流核,该急流核的建立有利于将高层沙尘粒子向近地面传输,而沙尘爆发阶段边界层通风量较前期增加31.6%,中低层的通风量逐渐占据主导地位,使近地面PM10浓度出现爆发性增长.此外,整个沙尘天气过程中,以弱下沉运动为主,垂直速度在1m/s以下,而沙尘天气爆发前,边界层内出现强烈垂直下沉运动,达到5.3m/s.同时,大气折射率结构常数出现1.0×10-16的高值中心.二者均先于地面污染物浓度的变化,预报时间提前量为8~9h,可为今后沙尘预报提供一定参考.
2018 Vol. 38 (5): 1663-1669 [摘要] ( 218 ) [HTML 1KB] [ PDF 1238KB] ( 655 )
1670 刘晶, 熊志波, 周飞, 金晶, 陆威, 张磊
新型铈钨钛复合氧化物催化还原脱硝机理
利用水热共沉淀法制备了铈钨钛复合氧化物催化剂,考察了H2O2络合修饰对其催化脱硝转化频率(TOF)的影响;并借助傅里叶原位红外光谱仪研究了H2O2络合修饰后铈钨钛复合氧化物的催化脱硝机理.结果表明:H2O2络合修饰可增强铈钨钛复合氧化物表面Brønsted酸位强度,提高其表面NH3低温吸附和中低温NH3-SCR脱硝性能,400℃时其NOx催化脱除频率TOF高达0.658s-1;NH3和NOx在H2O2络合修饰后铈钨钛复合氧化物表面存在竞争吸附,其表面催化脱硝反应主要为吸附态NH3、NH2和NH4+与气态NO+O2的反应,其低温NH3-SCR反应机理遵循Eley-Rideal(E-R)机理.
2018 Vol. 38 (5): 1670-1676 [摘要] ( 263 ) [HTML 1KB] [ PDF 619KB] ( 1229 )
1677 谢顺涛, 巨天珍, 葛建团, 马维慧, 张生财
基于卫星遥感中国甲醛的时空分布及影响因子
基于OMIHCHO数据日产品,对2016年全国甲醛柱浓度数据进行了提取分析,并结合全国各省市温度、降雨量、植被覆盖度、人类活动等数据,在空间上与甲醛柱浓度做了相关性分析.结果表明:我国甲醛柱浓度空间分布极不平衡,呈现出东部及东南部地区甲醛柱浓度值普遍较高,而我国的西部及西北部地区表现出较低值;甲醛柱浓度月均值最低为8.31×1015molec/cm2,出现在10月份,最高为11.87×1015molec/cm2,出现在6月份,如果按照季节划分甲醛柱浓度均值,夏季 > 春季 > 冬季 > 秋季;从气象因子与甲醛柱浓度相关性分析结果来看,温度与甲醛柱浓度之间的相关性更为密切,但表现出空间上的差异性,此外,雨水对甲醛有一定的消除作用,但也在空间上有差异;由植被与甲醛柱浓度相关性结果来看,植被主要对东部及东南部地区甲醛柱浓度影响作用明显.甲醛柱浓度与各省市的地区生产总值、各产业增加值、机动车保有量的变化也存在着明显的相关性,而各产业增加值中工业与其相关性最高,说明工业排放和汽车尾气也是甲醛的主要来源.
2018 Vol. 38 (5): 1677-1684 [摘要] ( 264 ) [HTML 1KB] [ PDF 2319KB] ( 824 )
1685 朱松岩, 余超, 李小英, 陈良富, 祝好
紫外大气甲醛卫星遥感反演方法和研究现状
在我国长期稳定的甲醛观测站点十分缺失,卫星平台高时频、大面积覆盖等优势使得通过卫星遥感探测大气甲醛成为了一种重要的研究手段.本文讨论了现有载荷的反演理论和方法,分析了我国大气甲醛的研究现状及不足.简述了从20世纪至今可用于甲醛探测的主要载荷:GOME/ERS-2,SCIAMACHY/ENVISAT,OMI/Aura,GOME-2/MetOp-A(B),OMPS/Suomi-NPP,总结归纳了各个卫星载荷仪器的轨道信息、时间空间分辨率等相关参数,以及各个传感器在大气甲醛遥感反演中的可行性.由于卫星自上而下的观测方式与地基平台不同,其反演方法也有不同之处,因此本文针对卫星平台综合论述了两种甲醛反演算法:传统的差分吸收光谱法(DOAS)和针对于甲醛反演的一系列改进算法以及近几年提出的主成分分析法(PCA);另外,本文针对现有反演算法和时空分布在我国中东部地区的研究现状和不足进行了综合讨论,并给出了一定的改进策略.
2018 Vol. 38 (5): 1685-1694 [摘要] ( 307 ) [HTML 1KB] [ PDF 458KB] ( 1065 )
1695 王炫, 杜风雷, 王德忠, 王一川, 王博
核电厂大型自然通风冷却塔对气载流出物扩散的影响
为深入研究大型自然通风冷却塔及其湿热羽对内陆核电厂气载流出物扩散影响,应用计算流体力学软件STAR-CCM+提供的k-ε湍流模型模拟了单一冷却塔的运行和停机对不同位置、不同释放高度污染物扩散的影响,结果表明:当释放高度为10m,释放点位于停机冷却塔迎风侧时,释放点下风向的地面轴线弥散因子相比于没有冷却塔时普遍降低1/3~1/2.当释放高度为75m,冷却塔运行时,若释放点位于冷却塔迎风侧时,轴线弥散因子相比于没有冷却塔时普遍增大1~2倍;若释放点位于冷却塔背风侧,则相比于没有冷却塔时普遍降低约1/2.当冷却塔停机时,无论75m高度释放点位于迎风侧还是背风侧,其轴线弥散因子均高于没有冷却塔时.当迎风侧释放高度达到150m时,在释放点下风向约800m的范围内,冷却塔湿热羽使得轴线弥散因子显著增大,但到了800m范围以外,冷却塔湿热羽使得轴线弥散因子减小.
2018 Vol. 38 (5): 1695-1703 [摘要] ( 211 ) [HTML 1KB] [ PDF 3091KB] ( 752 )
水污染与控制
1704 刘霞, 樊金红
EDDS强化Fe0-Al0体系降解废水中4-氯酚的性能和机理
采用乙二胺二琥珀酸(EDDS)强化Fe0-Al0体系还原水溶液中的O2产生H2O2和·OH等活性氧(ROS)的绿色高级氧化工艺,以4-氯酚(4-CP)模拟废水为研究对象,考察了溶液的初始pH值、铁铝的质量比、EDDS投加量和4-CP的初始浓度等因素对4-CP降解的影响.采用电子自旋共振(ESR)法、苯甲酸捕捉法以及4-CP的降解产物等证实了ROS的产生及4-CP的降解机制.结果表明:EDDS强化Fe0-Al0/O2体系对4-CP的去除率随溶液初始pH的升高而降低,但在pH=2.5~9范围内,始终具有较好的4-CP去除率;随Fe0:Al0质量比增加4-CP的去除率先增大后减小,最佳质量比为4:1;随EDDS投加量和4-CP初始浓度增加,4-CP的去除率增大;EDDS可使体系的高级氧化能力提高9倍,在初始pH=2.5、Fe0=8g/L、Al0=2g/L、EDDS=1.5mmol/L条件下,反应3h后100mg/L 4-CP的去除率和脱氯率均达到近100%..
2018 Vol. 38 (5): 1704-1711 [摘要] ( 203 ) [HTML 1KB] [ PDF 409KB] ( 720 )
1712 沈建国, 胡春光, 辛言君, 王成显, 张新旺, 丁宁
高锰酸钾对牛粪微生物燃料电池长期产电性能的影响
为探讨KMnO4用作阴极电子受体对牛粪长期发酵产电性能的影响,构建了以牛粪为主要底物的双室微生物燃料电池(Microbial fuel cell,MFC),考察了50,200,800mg/L KMnO4时牛粪MFC开路电势、输出电压、功率密度、有机底物变化及降解情况.结果表明:当KMnO4为800mg/L(MFC-800)时产生的开路电势和输出电压最高,分别达到1148mV和234mV,最大功率密度达177mW/m3,库伦效率和净产能最大,分别为18%和19.5MJ/t;电池运行203d后,MFC-800的COD去除率最高,达68.1%;在电池运行过程中,MFC-800的VFA浓度增加了3.5倍,达388mmol/L;pH值从7.25下降到5.71下降了1.54;产电结束后,阳极发酵固态剩余物的成分符合《有机肥料》(NY525-2012)标准,可用于有机肥料生产.
2018 Vol. 38 (5): 1712-1718 [摘要] ( 196 ) [HTML 1KB] [ PDF 1267KB] ( 750 )
1719 杨远秀, 姚创, 刘晖, 刘建新, 黄弦, 唐源胜
磁性Fen+@GO非均相Fenton催化氧化亚甲基蓝
采用化学共沉淀法制备了磁性Fen+@GO(MFGO)纳米复合材料,并将其用于非均相Fenton催化氧化亚甲基蓝(MB).扫描电镜、透射电镜和光电子能谱分析表明,催化活性粒子(Fen+/铁氧化物)成功负载在GO表面.实验研究了pH值、H2O2初始浓度、催化剂投加量等因素对MB降解效果的影响.结果表明,H2O2、MFGO和H2O2+MFGO体系在反应120min后,MB降解率分别达到7.83%、25.58%和99.19%;在优化条件为H2O2浓度0.79mol/L、MFGO用量0.75g/L、pH值8时,MB降解率可达99.90%;在pH值为3~11范围内,MB降解率均在99%以上;MFGO经过6次重复使用后对MB的降解率仍可达到95.08%,是一种pH值响应宽、可磁分离回收的新型非均相催化剂.
2018 Vol. 38 (5): 1719-1726 [摘要] ( 194 ) [HTML 1KB] [ PDF 558KB] ( 676 )
1727 张向晖, 彭永臻, 贾方旭, 韩金浩, 马斌, 何洋
外源自诱导物对厌氧氨氧化的影响
厌氧氨氧化作为污水生物脱氮新工艺,存在着菌群倍增时间长,一旦随水流失,脱氮性能会急剧下降的问题.N-酰基高丝氨酸内酯(AHLs)作为一类典型的诱发群体感应效应的自诱导物,可能会激活部分基因的表达.有研究表明两种常见的AHLs:C6-HSL和C8-HSL对厌氧氨氧化菌群的成膜机制有促进作用.本试验通过外添加C6-HSL和C8-HSL两种自诱导物,深入探究其对厌氧氨氧化菌群的影响.结果表明浓度为0.5g/L的AHLs会抑制厌氧氨氧化菌群的生长,但能提高其脱氮性能,并显著促进联氨合成酶(hydrazine synthase subunit A,hzsA)基因的表达,但两种AHLs的促进作用有所差别,相同浓度的C8-HSL较C6-HSL对hzsA基因表达的促进作用更为明显.
2018 Vol. 38 (5): 1727-1733 [摘要] ( 205 ) [HTML 1KB] [ PDF 391KB] ( 661 )
1734 白濛雨, 赵世烨, 彭谷雨, 高磊, 李道季
城市污水处理过程中微塑料赋存特征
以上海某污水厂为例,研究了中国沿海城市污水厂进出水、污泥中微塑料的赋存特征及微塑料排放量.结果表明,污水厂进出水中微塑料形态主要为纤维状.进水含量最高的种类依次为人造丝(36.84%)、合成革(21.05%)和聚酯纤维(18.42%),出水中的种类依次为合成革(26.67%)、人造丝(24.44%)、聚酯纤维(17.78%)和聚乙烯(15.56%).微塑料在总进水中的丰度为117n/L(n为微塑料个数),调配水中为90n/L,总出水中为52n/L,污泥中为180n/50g(湿重).该污水厂日出水量为280万m3/d,据此估算微塑料量由总进水中3276亿n/d降至总出水中1456亿n/d,去除率为55.6%.污水厂根据实际进水水质确定剩余污泥量150tDS/d,含有5.4亿个微塑料.此外,根据本研究结果讨论了有关国际刊物中对我国大陆范围内个人护理用品中微塑料入海量的不准确估算.
2018 Vol. 38 (5): 1734-1743 [摘要] ( 407 ) [HTML 1KB] [ PDF 440KB] ( 2151 )
1744 杨唯艺, 李孟, 张倩, 项文琪
K2FeO4氧化降解3,4-二甲基苯胺的机理研究
以3,4-二甲基苯胺为目标污染物,高铁酸钾(K2FeO4)为氧化剂,考察催化氧化过程中的表观动力学及反应机制,确定高铁酸钾降解3,4 -二甲基苯胺的表观动力学方程为:r=0.0043CA0.486CB1.2477,反应级数为1.7337,符合准二级动力学方程.同时通过GC/MS技术,分析降解过程的中间产物,推测在高铁酸钾的作用下,3,4-二甲基苯胺先转变成2,4-二甲基苯胺,然后苯环上的氨基及甲基先后被氧化,生成4-硝基间苯二甲酸,再发生脱羧反应,生成硝基苯,硝基苯被高铁酸钾进一步攻击,生成苯环正离子,其后开环生成一系列小分子烃类物质,这些物质继续被氧化,最终生成二氧化碳与水.推测该氧化还原过程的控制反应为两步:第一步,高铁酸钾攻击3,4-二甲基苯胺苯环上的侧链;第二步为苯环的开环反应.此降解过程主要包括表面络合催化与界面催化两种反应机制.
2018 Vol. 38 (5): 1744-1751 [摘要] ( 184 ) [HTML 1KB] [ PDF 622KB] ( 888 )
1752 陆保松, 马晓雁, 李青松, 骆靖宇, 沈奇奇, 廖杰, 廖文超, 陈国元, 李国新
NaClO、UV及UV/NaClO消毒过程中TCC的去除特性及遗传毒性
采用NaClO、UV和UV/NaClO复合消毒等方式研究了三氯卡班(TCC)在消毒过程中的去除特性,考察了3种消毒方式中TCC溶液的遗传毒性变化,鉴定了TCC的降解产物并探讨了其降解机制,以UV/NaClO复合消毒为研究对象,考察了NaClO投加量、TCC初始浓度、溶液pH值和腐殖酸(HA)等因素对TCC去除的影响.结果表明,3种消毒技术对TCC的去除效果依次为UV/NaClO、UV、NaClO.消毒处理不同程度增加了TCC溶液的遗传毒性.LC-MS鉴定出了8种TCC的降解产物,降解途径主要为脱氯、加氯以及·OH/O·氧化.UV/NaClO复合消毒对TCC的去除率在97%以上;TCC的去除与其初始浓度呈负相关;TCC的去除率随pH值的增大先升高后降低;低浓度的腐殖酸(HA)对TCC的去除有促进作用,高浓度则相反.
2018 Vol. 38 (5): 1752-1759 [摘要] ( 215 ) [HTML 1KB] [ PDF 847KB] ( 973 )
1760 王芳, 李之鹏, 徐仲, 尤宏, 宋伟龙, 肖松阳
AF-MBR处理海水养殖废水性能及膜污染特性
为了考察缺氧滤池-膜生物反应器(AF-MBR)对海水养殖废水的处理效果,在膜生物反应器中投加聚氨酯悬浮性填料,并以独立运行的膜生物反应器作为对照.结果表明,组合反应系统的总氮去除率和总有机碳(TOC)去除率分别为92%和90%,高于对照膜生物反应器的86%和85%.并且,前置缺氧滤池和填料的投加也明显缓解了膜污染.通过对两个反应器提取的溶解性微生物产物(SMP)和细胞胞外聚合物(EPS)进行红外光谱和三维荧光光谱的测定,确定了蛋白质和多糖为主要的膜污染物质,并且膜污染物质的减少缓解了膜污染现象.
2018 Vol. 38 (5): 1760-1766 [摘要] ( 211 ) [HTML 1KB] [ PDF 546KB] ( 684 )
1767 雷佳妮, 李晓良, 袁孟孟, 徐浩, 延卫
脉冲电化学氧化降解亚甲基蓝
为改善传统电化学氧化的缺陷,将脉冲式供电引入到电化学氧化中,利用Ti/PbO2-PVDF电极,对亚甲基蓝(MB)模拟染料废水进行电化学氧化降解处理,分析初始浓度、脉冲电压、脉冲频率、占空比和NaCl浓度等因素对降解效果的影响.结果表明,当MB初始浓度为100mg/L,脉冲电压为5.5V,脉冲频率为1500Hz,占空比为50%,NaCl浓度为0.01mol/L时,降解效果最好.在相同条件下,比较脉冲与直流两种供电模式下的电化学氧化效果.结果表明脉冲模式下,90min内MB脱色率、COD去除率及电流效率分别为100%、94.5%和60.1%,均高于直流模式;脉冲模式下能耗为0.013kWh/gCOD,远小于直流模式的0.107kWh/gCOD.上述结果表明脉冲供电模式相比于直流供电模式具有明显优势.
2018 Vol. 38 (5): 1767-1773 [摘要] ( 229 ) [HTML 1KB] [ PDF 454KB] ( 840 )
1774 森维, 张英杰, 董鹏, 孙红燕
湿法炼锌高盐废水的综合回收实验研究
采用“预处理除杂—蒸发—盐分离结晶”技术对锌烟尘处理厂产出的高盐废水进行了探索实验研究.结果表明:采用该技术处理锌冶炼高盐废水,分别得到合格生产用水、无水硫酸钠和氯化钠,高盐废水实现了资源化回收利用.中和后的浓盐水加热到95~100℃进行高温蒸发浓缩,分离得到结晶盐无水硫酸钠,含量为98.79%,达到Ⅱ类优等品质量标准;蒸发得到的冷凝水电导率≤48μS/cm,水质达到生产用水标准.高温蒸发后期,氯化钠富集在少量的残余液中,保持60℃低温蒸发,分离得到结晶盐氯化钠,其中氯化钠含量为93.82%.
2018 Vol. 38 (5): 1774-1778 [摘要] ( 147 ) [HTML 1KB] [ PDF 326KB] ( 649 )
1779 傅瑛, 张晓东, 孙德帅, 刘馨
氧化亚铜在海水中释放速率研究
氧化亚铜是海洋防污涂料中重要的防污剂,防污剂中Cu2+释放速率将会显著影响其防污效果,同时海水中的Cu2+也影响海洋生物的生长,严格控制防污剂的释放速率对降低海洋生物的风险有重要意义.本研究使用人工海水对新型聚丙烯酸酯防污涂料中氧化亚铜释放速率进行测定,研究涂料构成及海水温度对Cu2+释放速率的影响.结果表明氧化亚铜在实验所用混合丙烯酸酯树脂涂料中能够快速实现稳定释放,达到良好防污效果.涂料中体质颜料用量影响涂料的孔隙,涂料颜料体积浓度(PVC)值介于0.136~0.154时,Cu2+释放速率适中.氧化亚铜在涂料中的Cu2O含量高于26.9%时,有利于Cu2+长期稳定释放.海水温度升高,涂料Cu2+的释放速率将增加数倍.
2018 Vol. 38 (5): 1779-1784 [摘要] ( 301 ) [HTML 1KB] [ PDF 445KB] ( 635 )
固体废物
1785 桂肖山, 徐闯, 王泽茜, 平倩, 李咏梅
CaO2投加量及投加方式对剩余污泥厌氧发酵产生短链脂肪酸的影响
以污水处理厂剩余活性污泥作为研究对象,在中温条件下,按照不同投加量和投加方式投加过氧化钙(CaO2)进行预处理,考察其对污泥发酵产酸和产甲烷的影响,以期确定CaO2最佳投加量和投加方式.结果表明,在(35±1)℃条件下,投加CaO2可提高剩余污泥发酵液pH值,从而促进有机物的快速溶出.在同样投加剂量条件下,一次性投加比多次投加更有利于污泥的溶解以及短链脂肪酸的积累.当一次性投加0.2g CaO2/g VSS时,发酵液中乙酸浓度在第7d达到最高值(169mg COD/g VSS),同时乙酸在6种主要酸中所占比例达到最大(71.0%).与一次性投加方式相比较,多次投加CaO2对产甲烷的抑制作用较小,不利于SCFAs的积累.
2018 Vol. 38 (5): 1785-1791 [摘要] ( 254 ) [HTML 1KB] [ PDF 407KB] ( 774 )
1792 曹云, 黄红英, 孙金金, 吴华山, 段会英, 徐跃定, 靳红梅, 常志州
超高温预处理对猪粪堆肥过程碳氮素转化与损失的影响
以猪粪、砻糠为原料,利用自行设计的超高温预处理装置,开展了为期56d的模拟堆肥试验,比较了超高温预处理好氧堆肥(HPC)和常规高温好氧堆肥(CK)过程中碳、氮素转化及损失.结果表明,CK有机质最大降解度(42.58%)比HPC堆体(49.29%)小,但降解速率常数(0.1d-1)高于HPC(0.07d-1),两种堆肥工艺碳素降解率差异不显著.HPC堆体NH4+-N、TN质量分数平均比CK高143.9%、11.2%,而NO3--N质量分数则比CK低58.8%.HPC堆肥后期胡敏酸含量及腐殖质聚合程度分别比CK高45.2%~56.8%、59.1%~65.3%.在预处理阶段以及后续堆肥阶段,HPC、CK有机碳损失率分别为48%、51%,氮损失率分别为18%、27%.说明超高温预处理不仅有利于堆肥过程的保氮,而且促进富里酸向胡敏酸的转化,提高了堆肥产品腐殖化水平.
2018 Vol. 38 (5): 1792-1800 [摘要] ( 278 ) [HTML 1KB] [ PDF 413KB] ( 1116 )
1801 郭克俭, 何品晶, 邵立明, 吕凡
应用生物炭改善填埋场渗滤液的厌氧消化性能
为了评估填埋场新鲜渗滤液的厌氧消化性能以及探索强化其厌氧消化性能的措施,采用了低、中、高三种食微比(分别为0.49,1.02,1.92g渗滤液COD/g污泥VS),并在高食微比时,比较了分别添加<5μm、75~150μm、2~5mm的木炭以及75~150μm的竹炭对渗滤液厌氧消化过程的影响.结果表明,高食微比时渗滤液的甲烷化启动严重滞后,且运行不稳定.在高食微比时,与未添加生物炭的对照组相比,添加<5μm、75~150μm、2~5mm的木炭组以及75~150μm的竹炭组,最大产甲烷速率分别提高了179%、93%、83%和64%,最终出水溶解性氮分别下降了21%、16%、16%和12%,NH4+-N分别下降了17%、12%、10%和8%;并且<5μm的木炭组的有机物和有机酸降解,尤其是正丁酸和乙酸的降解,显著快于其他粒径的木炭组.这些结果说明生物炭可以提高渗滤液的厌氧消化效率和工艺稳定性,对于木炭,粒径越小,效果越显著.
2018 Vol. 38 (5): 1801-1810 [摘要] ( 197 ) [HTML 1KB] [ PDF 507KB] ( 791 )
土壤污染与控制
1811 李君剑, 杜宏宇, 刘菊, 严俊霞, 李洪建
关帝山不同海拔土壤碳矿化和微生物特征
以山西省关帝山不同海拔的8个样地土壤为研究对象,分析不同海拔土壤碳氮含量、土壤碳矿化和细菌、真菌、放线菌、固氮菌、硝化细菌和反硝化细菌6类微生物量的变化.结果表明,海拔为2163m时,土壤有机碳和活性碳1(LC1)最高,分别为74.41和6.72g/kg,在海拔2700m总氮含量最高为6.54g/kg.土壤碳矿化累积量和碳矿化速率因海拔的升高而显著增加(P<0.05),土壤碳矿化累积量和活性碳2(LC2)之间有显著正相关.土壤细菌、放线菌和固氮菌的数量在海拔为1791m时最高,分别为3.41×106、1.90×106和1.21×106个/g,细菌、真菌、放线菌和固氮菌的数量随着海拔的升高而逐渐下降,与海拔之间呈显著负相关;相反,硝化细菌和反硝化细菌数量却逐渐增加,在海拔为2700m时最高,分别为1.37×104和6.02×103个/g,它们与海拔和总氮之间的关系呈显著正相关(P<0.01).总之,土壤有机碳、总氮、碳矿化累积量、硝化细菌和反硝化细菌随海拔显著增加,而细菌、真菌、放线菌和固氮菌随海拔的变化呈相反的趋势.
2018 Vol. 38 (5): 1811-1817 [摘要] ( 241 ) [HTML 1KB] [ PDF 551KB] ( 786 )
1818 黄敏, 梁荣祥, 尹维文, 刘茜, 蒲昌英, 段军波
典型设施环境条件对土壤活性磷变化的影响
采用室内强化模拟试验,研究了90d培养期内环境温度、土壤酸化和盐渍化3种典型设施环境条件对土壤易解吸磷(CaCl2-P)、有效磷(Olsen-P)、微生物生物量磷(MB-P)以及微生物生物量碳磷比(MB-C/P)等活性磷的影响.结果显示,设施土壤MB-P含量随着环境温度的升高而显著上升;10℃培养结束时土壤CaCl2-P和Olsen-P含量比4℃对照分别提高15.6%和2.7%.酸化促进设施土壤CaCl2-P及Olsen-P含量增加,而使土壤MB-P含量显著下降.培养结束时,与pH值为6.89的对照土壤相比,pH值为6.11和5.30的酸化处理土壤CaCl2-P含量分别提高26.7%和156.1%,其Olsen-P含量分别增加14.1%和91.5%,其MB-P含量的降幅分别为13.3%和16.3%.盐化对土壤CaCl2-P和Olsen-P含量的影响均不显著,土壤MB-P含量在12d后随盐化程度加重而显著下降.培养结束时,与土壤可溶性盐分为1.90g/kg的对照相比,可溶性盐分为3.05g/kg和5.01g/kg的土壤MB-P含量分别下降42.2%和45.8%.另外,设施环境温度提升、酸化和盐化使土壤MB-C/P在40d后整体上均呈下降趋势.综上所述,在4~25℃范围内提升环境温度,减缓土壤pH值从6.89降至5.30的酸化过程,阻控土壤可溶性盐分从1.90g/kg升至5.01g/kg盐化进程,可保证设施土壤磷素供应,降低土壤磷素流失风险,增强微生物调控土壤有效磷库的潜力.
2018 Vol. 38 (5): 1818-1825 [摘要] ( 217 ) [HTML 1KB] [ PDF 488KB] ( 653 )
1826 蒋煜峰, 刘兰兰, 原陇苗, 石磊平, 慕仲锋, 刁静茹, 展惠英, 吴应琴
秸秆焚烧物对黄土吸附五氯酚的影响研究
为研究添加秸秆焚烧物对黄土吸附环境激素的影响,以五氯酚(PCP)为目标污染物,采用批量实验法研究了PCP在黄土与添加秸秆焚烧物黄土上的吸附动力学、吸附热力学以及初始浓度、离子强度、粒径、pH值等影响因素.结果表明:添加秸秆焚烧物促进黄土对PCP的吸附,黄土与添加秸秆焚烧物黄土的动力学均较好的符合准二级动力学模型;其热力学吸附过程均更符合Freundlich吸附模型,且吸附等温线符合C-型;温度在25~45℃时,PCP在黄土与添加秸秆焚烧物黄土上的吸附平均自由能(E)小于8kJ/mol,说明其对PCP的吸附主要以物理吸附为主;PCP的吉布斯自由能ΔGθ、焓变ΔHθ和熵变ΔSθ均小于0,表明该吸附属于自发放热且混乱度减小的过程;当pH值在3~7范围内时,PCP的吸附量随pH值升高而逐渐减小,而pH值在7~10范围内时,其吸附量逐渐增大;黄土对PCP的吸附量随其粒径的减小而增大;离子相同时,其浓度越高越有利于PCP的吸附;离子浓度相同时,黄土对PCP的吸附量随其价态的升高而增加.
2018 Vol. 38 (5): 1826-1836 [摘要] ( 167 ) [HTML 1KB] [ PDF 810KB] ( 521 )
环境微生物
1837 郑莹, 王亚娥, 牟彪
具有铁氧化功能的硝基苯降解菌的筛选及特性
采用硝基苯(NB)模拟废水对生物海绵铁体系进行驯化,筛选出一株具有铁氧化功能的高效硝基苯降解菌Y-9.经鉴定,菌株Y-9为节杆菌属(Arthrobacter sp.).通过平行对比实验,考察了菌株Y-9适宜的生长条件,研究了菌株Y-9介入下的海绵铁体系对NB的强化降解效果及降解机理.结果表明,菌株Y-9在硝基苯初始含量为200mg/L的条件下生长良好,且适宜的温度为25~40℃,适宜的pH值为6~8.此外,菌株Y-9作用下的海绵铁体系较单纯海绵铁体系及介入普通活性污泥的海绵铁体系对硝基苯的降解率分别提高88.6%和32.2%.生物海绵铁体系中Fe2+、H2O2、·OH含量明显高于海绵铁体系,尤其是铁细菌Y-9作用下的生物海绵铁体系,Fe2+、H2O2、·OH含量最高,为体系发生较强类Fenton效应提供了条件.通过对降解产物的定量分析发现,菌株Y-9降解硝基苯的途径遵循部分还原途径.本研究初步揭示了生物海绵铁体系类Fenton效应机理,为经济有效地处理硝基苯废水提供了新思路.
2018 Vol. 38 (5): 1837-1843 [摘要] ( 167 ) [HTML 1KB] [ PDF 378KB] ( 645 )
1844 刘洋, 陈永娟, 王晓燕, 许康利, 杨志伟
水库与河流沉积物中好氧甲烷氧化菌群落差异性研究
甲烷在自然生态系统碳循环过程中起着重要作用,氮素形态的差异影响了甲烷氧化菌的氧化作用.选取北京市密云水库和北运河两类不同污染类型的水体作为研究区域,采用克隆文库分子生物学的方法,探究氮素形态及其来源的差异对MOB细菌群落特征的影响.结果表明:密云水库与北运河沉积物中氮素形态有显著差异,水库中氮素以NO3--N为主,河流中氮素以NH4+-N为主;氮素形态的差异影响了MOB细菌的系统发育,密云水库沉积物中MOB细菌的高同源性菌群主要来自湖泊生态系统,与NO3--N有较强的响应关系,北运河沉积物中MOB细菌高同源性菌群主要来自污水处理厂废水和活性淤泥,与NH4+-N有较强的响应关系,不同环境中氮素对MOB细菌的影响主要依赖于氮素的主要存在形态及其主要来源.北运河等重污染河流中MOB细菌群落的联系更紧密更趋于模块化,对环境变化的敏感程度更高,微生物更脆弱,更容易受到水质变化以及人类活动的干扰.北运河沉积物中NH4+-N对MOB细菌氧化速率的抑制性强于密云水库沉积物中NO3--N对甲烷氧化的抑制作用.重污染的城市河流中高浓度的NH4+-N通过抑制甲烷氧化速率和促进产甲烷产生速率的双重作用影响了河流沉积物中甲烷的产生.
2018 Vol. 38 (5): 1844-1854 [摘要] ( 223 ) [HTML 1KB] [ PDF 1072KB] ( 685 )
环境生态
1855 钱伟, 冯建祥, 宁存鑫, 朱小山, 王秋丽, 蔡中华
近海污染的生态修复技术研究进展
随着现代社会经济的快速发展,近岸海域污染已成为世界性难题,严重影响近海海洋生态系统.如何对受损海洋生态系统进行修复成为当前海洋环境科学的热点问题.本文结合国内外的研究进展,扼要阐述了海洋生态修复的基本原理;并按生态系统不同营养级——生产者(植物)、消费者(动物)和分解者(微生物)梳理了当前主要的近海污染生态修复技术及其研究现状;分析其在修复实践中可能存在的问题并提出进一步的研究方向.本文可为控制海洋污染,保护海洋生态系统,开展海洋生态修复理论与实践研究,以及制定海洋生态保护政策提供有益的参考.
2018 Vol. 38 (5): 1855-1866 [摘要] ( 385 ) [HTML 1KB] [ PDF 532KB] ( 1725 )
1867 付小明, 任景玲, 辛成林, 张桂玲, 刘哲
调水调沙对黄河口颗粒态金属分布的影响
于2009年6~7月黄河调水调沙前、中、后期对黄河口水体悬浮颗粒物进行采样调查,采用ICP-AES测定Al、Fe、Mn、Cr、Cu、Ni、V、Zn的含量,探讨调水调沙对颗粒态重金属分布的影响,初步分析了调水调沙前、中、后期黄河口颗粒态重金属的污染状况.结果表明,调水调沙期间颗粒态重金属的浓度升高,河口区颗粒态重金属的浓度随盐度的升高而降低.以Al为校正因子归一化消除颗粒粒径影响后,重金属的分布差异变小,表明粒径是影响重金属浓度变化的重要因素.富集因子计算结果显示,黄河口Cu、Zn相对富集,且调水调沙后其污染程度加重.在影响颗粒态重金属组成的因素中,颗粒物来源占主导地位,同时受人为活动的影响.
2018 Vol. 38 (5): 1867-1877 [摘要] ( 246 ) [HTML 1KB] [ PDF 820KB] ( 714 )
1878 施芊芸, 钱新, 高海龙, 李慧明
贡湖生态修复区水质净化模拟与净化能力
利用三维水质模型,对藻类生长以及沉水植物(穗花狐尾藻、菹草、苦草)的生长和分布进行模拟,探讨春、夏不同季节情况下,贡湖生态修复区对流域内流入的氮、磷污染负荷的净化效果,旨在进一步定量地揭示沉水植物对富营养化水体净化的重要作用.结果表明贡湖生态修复区夏季(7~9月)出水口IV类水水质达标率略优于春季(3~5月),主要体现在春季氮、磷污染负荷流入,刺激藻类生长,叶绿素a浓度较高;夏季沉水植物生长旺盛,能够与藻类竞争营养盐,从而抑制藻类生长.考虑氮磷污染物流入湖体的后续效应,180d内春季贡湖生态修复区总氮、总磷平均稀释净化效率分别为74.76%和71.00%,180d内夏季贡湖生态修复区总氮、总磷平均稀释净化效率分别为73.20%和64.65%.修复区最大净化能力估算结果为加强生态修复区的管理,保障清水还湖水质提供了参考依据.
2018 Vol. 38 (5): 1878-1885 [摘要] ( 242 ) [HTML 1KB] [ PDF 948KB] ( 853 )
1886 朱国锋, 潘汉雄, 张昱, 何元庆, 郭慧文, 杨玲, 杨建霞, 马惠莹, 黄美华, 向鹃
石羊河流域多水体酸根离子特征及影响因素
2014年7月~2015年6月在石羊河流域采集降水、地表水及地下水样品,使用离子色谱仪分析获取样品主要酸根离子含量,研究石羊河流域不同水体酸根离子特征、季节分异及其影响因素.结果显示:石羊河流域不同水体均呈弱碱性,酸根离子组成以SO42-和HCO3-为优势离子,分别占酸根离子总量的38.68%和33.49%;不同季节水体酸根离子浓度差别较大,春季水体中酸根离子浓度最高,夏季最低,地下水季节变异小于地表水;地表水和地下水的酸根离子浓度都呈现出从上游到下游递增的规律,地表水酸根离子浓度大大低于地下水.碳酸盐的风化及蒸发岩溶解是酸根离子的主要来源,人类活动对石羊河流域水体已造成轻度污染.
2018 Vol. 38 (5): 1886-1892 [摘要] ( 183 ) [HTML 1KB] [ PDF 838KB] ( 697 )
1893 张俊辉, 姜珊, 刘滨, 王彦虎
宝鸡市滨河路不同植被环境污染的磁学响应
为理解城市道路绿化带不同植被叶片附尘对污染的磁学响应,对宝鸡市滨河路不同类型的植被叶片进行系统的环境磁学实验分析.结果表明,植被叶片中磁性矿物含量相对较低,主要的载磁矿物为假单畴和多畴的亚铁磁性矿物,同时含有赤铁矿,灌木植被叶片的磁性矿物浓度与粒径均大于乔木,其中χlf值平均值为6.49×10-8m3/kg,相比较校园清洁区的植被叶片,表现出较高的浓度.滨河路植被叶片的饱和等温剩磁(SIRM)和非磁滞剩磁磁化率(χARM)的变化范围分别为(964~1226)×10-6Am2/kg和(9.9~44.7)×10-8m3/kg,同样也都远高于校园植被叶片(453~771)×10-6Am2/kg和(6.8~15.1)×10-8m3/kg,表明亚铁磁性矿物的相对含量较高.磁学参数表现出一定的空间变化规律,随着高度的增大,植被叶片含有的磁性矿物浓度和粒径逐渐递减.随着高度逐渐递减.同一高度内不同种类植被记录的环境污染各有差异,灌木植被紫金叶女贞的叶片样品中含有较高的磁性矿物浓度,指示其具有更好的滞尘和防治污染的能力.植被叶片的磁性矿物浓度在滨河路东段十字路口与西段路口呈现两个高值中心,指示两个污染相对较为严重的区域.
2018 Vol. 38 (5): 1893-1904 [摘要] ( 214 ) [HTML 1KB] [ PDF 2126KB] ( 545 )
1905 陈守益, 郭学涛, 庞敬文
微塑料对泰乐菌素的吸附动力学与热力学
以泰乐菌素(TYL)为目标有机污染物,系统研究了两种微塑料聚乙烯(PE)和聚氯乙烯(PVC)对泰乐菌素的吸附动力学与热力学.结果表明:PVC对泰乐菌素的吸附大于PE;吸附在36h可完全达到平衡,吸附动力学可以用二级动力学较好的拟合;颗粒扩散模型表明表面吸附和颗粒扩散是PE和PVC对TYL吸附的主要机理;吸附等温线可以用Henry模型较好拟合,说明泰乐菌素在PE和PVC上的吸附存在明显的线性分配规律,吸附热力学表明吸附过程是自发进行的;本研究可以为科学合理的评价微塑料在环境中的行为及其对环境中污染物的迁移转化的影响提供理论依据.
2018 Vol. 38 (5): 1905-1912 [摘要] ( 204 ) [HTML 1KB] [ PDF 739KB] ( 1059 )
1913 李强, 刘云庆, 陈望香, 王兴磊, 周晓花, 冯伟莹
新疆地表水体重金属生态风险评估
系统分析新疆主要地表水体中重金属暴露特征,并基于可利用的毒性数据,采用安全阈值法(MOS10)评价了水体中6种典型重金属对水生生物的生态风险.结果表明:新疆地表水重金属暴露浓度平均顺序为Ni > Zn > Cu > Cr > Cd >Pb,均值都未超过世界卫生组织(WHO)饮用水健康标准.重金属生态风险评价结果表明,短期暴露下,6种重金属的MOS10均大于1,Cr、Cd、Cu、Pb、Ni和Zn暴露浓度超过影响10%的水生生物的概率分别为9.95%、9.40%、9.40%、1.72%、6.08%和0,说明6种重金属对水生生物的短期生态风险较小;长期暴露下,Zn的MOS10大于1,Cr、Cd、Cu、Pb和Ni的MOS10均小于1,Cr、Cd、Cu、Pb、Ni和Zn暴露浓度超过影响10%的水生生物的概率分别为15.40%、12.01%、24.80%、15.70%、98.25%和0,说明Zn的生态风险较低,Cr、Cd、Cu、Pb和Ni对水生生物具有长期潜在的生态风险,且6种重金属对水生生物的生态风险大小依次为Ni > Cu > Pb > Cr > Cd > Zn.
2018 Vol. 38 (5): 1913-1922 [摘要] ( 244 ) [HTML 1KB] [ PDF 567KB] ( 699 )
1923 韩正兵, 孙维萍, 范高晶, 扈传昱, 潘建明, 赵军, 张海峰, 李栋, 张海生
南极普里兹湾夏季冰间湖沉降通量
为研究南大洋的生物泵,利用2009~2010年和2014~2015年中国第26、31次中国南极科学考察期间于普里兹湾冰间湖布放的时间序列沉积物捕获器,获取了夏季沉降颗粒物通量并分析了其组成成分.结果表明:2009~2010年和2014~2015年南极夏季普里兹湾颗粒有机碳平均通量分别为4088.13,508.99μmol/(m2·d),生物硅则分别为7358.91,2034.63μmol/(m2·d),其中生物蛋白石占夏季颗粒物通量均超过70%,表明硅藻是普里兹湾夏季的优势种和沉降通量的主要贡献者.2014~2015年有机碳沉降通量仅为2009~2010年12.5%,主要是由于缺少压舱物无法使上层有机质发生快速沉降,造成异养微生物对上层水柱中有机质降解程度更高,进一步影响有机碳的沉降效率.与非硅藻优势种的海域相比,夏季普里兹湾具有非常高的沉降通量和沉降效率,利用Martin曲线估算夏季普里兹湾的100m深度沉降通量平均为净初级生产力的8.67%,主要归因于硅藻的高沉降效率.为了预测南极海域生物泵的变化,需要重点关注南大洋浮游植物群落结构的组成与变化.
2018 Vol. 38 (5): 1923-1934 [摘要] ( 236 ) [HTML 1KB] [ PDF 878KB] ( 711 )
1935 冯玉雪, 毛缜, 吕蒙蒙
一株DDT降解菌的筛选及其降解特性
以DDT为目标污染物,通过筛选获得了一株效果稳定的DDT降解菌,并对其进行形态学观察,生理生化特性及16S rRNA测序鉴定.经鉴定,该菌株属于甲基菌属(Methylovorus),命名为Methylovorus sp. XLL03.菌株在pH值为7,温度30℃,外加碳源浓度0.5%,初始DDT浓度20mg/L时生长量最大.在pH值为6,温度30℃下,外加碳源(葡萄糖)浓度0.1%,初始DDT浓度20mg/L时对DDT的降解率最大.在优化条件下,4d后菌株XLL03对DDT最高降解率可达50.4%.利用GC-MS对DDT的降解中间产物进行定性分析,初步推断在菌株XLL03中,DDT最初分别通过脱氯和脱氯化氢生成DDD和DDE,随后DDD和DDE进一步脱氯得到DDMU,最终DDMU开环后又经过一系列反应被彻底矿化.在DDT的代谢过程中,未发现代谢中间产物的积累,表明菌株XLL03在修复受DDT污染的水或土壤中具有一定的应用前景.
2018 Vol. 38 (5): 1935-1942 [摘要] ( 197 ) [HTML 1KB] [ PDF 633KB] ( 1005 )
环境毒理与健康
1943 金梦, 王梓, 黎玉清, 潘浪, 贺德春, 赵波, 冯华
石化企业周边儿童多环芳烃内暴露负荷的时间变异性
为了研究空气低质量数多环芳烃污染对儿童内暴露负荷的影响,选取华南地区某石化企业为污染区,上风向15km处为对照区,在污染区和对照区各自选取一所小学中的80名儿童为内暴露采样对象,连续采集3d的尿样.研究石化企业多环芳烃污染对儿童内暴露负荷的影响以及多环芳烃内暴露的时间变异性.结果表明:3d中,污染区儿童羟基多环芳烃(OHPAHs)浓度的几何平均值为0.06~5.09μg/g;对照区儿童OHPAHs浓度几何均值为0.04~4.00μg/g.污染区儿童OHPAHs浓度略高于对照区,并且存在显著影响(P<0.05);除对照区2d以外,污染区与对照区儿童尿液中OHPAHs组成特征均表现出羟基萘 > 羟基菲 > 羟基芴 > 羟基芘的规律;OHPAHs之间的相关性分析表明,只有污染区3d的OHPAHs之间存在显著相关(P<0.01,R2=0.74~0.97),污染区OHPAHs之间的相关性好于对照区;仅在污染区3d的1-羟基芘与其它OHPAHs单体之间均为显著性相关(P<0.01,R2=0.82~0.95).
2018 Vol. 38 (5): 1943-1950 [摘要] ( 204 ) [HTML 1KB] [ PDF 334KB] ( 610 )
1951 张传玲, 江红生, 李长江, 汤棋惠, 王悠, 尹黎燕
纳米银与镉的复合毒性对拟南芥根系形态及叶片生理指标的影响
为研究纳米银(AgNPs)与镉(Cd2+)对拟南芥的复合毒性,本文以不同浓度的PVP coated-AgNPs和Cd2+处理拟南芥幼苗一周后,测定了拟南芥幼苗主根长度,根毛数量,叶片中光合色素和可溶性蛋白含量及抗氧化系统相关酶活性.结果表明,高浓度(5mg/L) Cd2+能显著抑制根长,提高可溶性蛋白含量及SOD(超氧化物歧化酶)和POD(过氧化物酶)的活性.在高浓度Cd2+(5mg/L)中加入AgNPs能显著增强Cd2+对根长的抑制作用,而高浓度的Cd2+能缓解AgNPs对根毛的抑制作用;在低浓度Cd2+(0.1mg/L和1mg/L)中加入AgNPs能显著增强Cd2+对色素含量抑制作用;在含有Cd2+的处理中,SOD和POD在1mg/L AgNPs下活性最高;以上结果说明Cd2+和AgNPs对拟南芥幼苗根系形态及叶片生理指标都存在交互影响.
2018 Vol. 38 (5): 1951-1960 [摘要] ( 288 ) [HTML 1KB] [ PDF 675KB] ( 650 )
1961 宋鹏程, 陆书玉, 魏永杰, 罗丽娟, 陈哓倩
上海市大气颗粒物生物毒性及二噁英呼吸暴露风险评价
使用Vibrio fischeri发光细菌法,评价了工业区和居民区大气颗粒物悬浮液的细菌毒性,并对颗粒物暴露后的老鼠毒性效应进行了分析和讨论;应用HRGC-HRMS研究了工业区大气中二噁英浓度水平及组分特征,并在此基础上开展了二噁英呼吸暴露风险评价.结果显示:工业区大气颗粒物的细菌毒性要明显高于居民区,表明急性毒性结果与局地污染排放密切相关;不同粒径分布的大气颗粒物细菌毒性结果产生显著差异,证明毒性成分主要吸附在较细粒径的颗粒物上.强有力的证据表明,颗粒物暴露后的肺组织病理损伤与氧化性自由基过量产生有关,因此与自由基相关的毒理机制可作为下一步深入研究的路径.4个采样点主动采样、被动采样和大气沉降样品二噁英浓度范围分别为0.034~1.29pg/m3、0.031~0.103pg/m3和0.226~4.67pg/(m2·d),平均值分别为0.366pg/m3、0.063pg/m3和1.82pg/(m2·d);优势组分分别为2,3,4,7,8-PeCDF、2,3,4,6,7,8-HxCDF、1,2,3,6,7,8-HxCDF和1,2,3,4,7,8-HxCDF,2,3,4,7,8-PeCDF、1,2,3,7,8-PeCDD、2,3,7,8-TCDD和2,3,7,8-TCDF,2,3,4,7,8-PeCDF、1,2,3,7,8-PeCDD、2,3,4,6,7,8-HxCDF和1,2,3,6,7,8-HxCDF.成人和儿童呼吸暴露量最大值分别为9.74×10-2pg/(kg·d)和1.28×10-1pg/(kg·d),均低于0.4pg/(kg·d)(呼吸进入人体的每日允许摄入量),表明暴露风险处于可接受水平.
2018 Vol. 38 (5): 1961-1969 [摘要] ( 206 ) [HTML 1KB] [ PDF 481KB] ( 763 )
1970 邓杨, 覃礼堂, 曾鸿鹄, 秦萌, 莫凌云, 梁延鹏, 宋晓红
基于主成分回归的整合模型预测重金属混合物毒性
为解决CA和IA模型预测结果共线性的问题,基于主成分回归改进已有整合加和模型ICIM,建立新的混合物整合模型(PCR-IAM),并预测加和、协同和拮抗相互作用的重金属混合物联合毒性.以混合物实验浓度为因变量,浓度加和与独立作用预测混合物效应浓度的主成分回归为自变量,建立了PCR-IAM模型.以4个二元混合物体系(Ni-Fe、Ni-Pb、Ni-Cd和Ni-Cr)共20条混合物射线的联合毒性(共240个样本点)验证PCR-IAM模型的预测能力.结果表明,所有二元混合物的PCR-IAM模型的决定系数(R2)和留一法(LOO)交叉验证相关系数(Q2)值均大于0.95,表明PCR-IAM模型能够准确预测20条加和效应、协同和拮抗作用混合物的联合毒性.因此,经验数学模型PCR-IAM模型可以准确预测加和效应、协同和拮抗作用混合物毒性,为构建更合理的整合模型及环境混合污染物的风险评估提供可靠的技术手段.
2018 Vol. 38 (5): 1970-1978 [摘要] ( 225 ) [HTML 1KB] [ PDF 671KB] ( 860 )
环境影响评价与管理
1979 庞军, 龚亚珍, 石媛昌, 李梓瑄
中国的能源回弹效应及其对实现“十三五”节能目标的影响
通过构建中国能源经济递推动态CGE模型,分别模拟了改善我国整体经济能效、单独提升不同品种能源利用效率以及仅提升高耗能行业能效的回弹效应,同时模拟了2012~2020年我国能源回弹效应的变化趋势及对我国实现“十三五”节能目标的影响.结果显示:我国存在能源回弹效应,整体经济的能源回弹效应在36%左右;全社会整体能效的提升更有利于我国节能,能效改善有利于我国减少煤炭使用但可能导致部分行业电力消耗的反弹;2012~2020年我国的能源回弹效应呈缓慢上升趋势,如果不配套相关措施我国“十三五”能效改善目标的实现将面临挑战.
2018 Vol. 38 (5): 1979-1989 [摘要] ( 206 ) [HTML 1KB] [ PDF 602KB] ( 775 )
1990 耿润哲, 殷培红, 马茜
以环境质量改善为目标的贵安新区生态安全格局构建虚拟
以贵安新区为例,将水环境安全格局与大气环境安全格局纳入城市综合生态安全格局的评价框架;将GIS空间分析技术、ArcSWAT模型、WRF-Chem空气质量模型等进行耦合,对水环境、大气环境、石漠化、生物多样性、自然人文环境以及基本农田等在内的6项生态安全格局因子进行分析;将贵安新区生态安全格局划分为底线、满意和理想3个不同等级,并在此基础上对贵安新区城市扩展方案进行模拟.结果表明,贵安新区底线级生态安全格局面积为215.6km2,满意级生态安全格局面积为473.9km2,理想级生态安全格局面积为828.4km2,分别占贵安新区总面积的11.3%,24.9%和43.6%.生态宜居的城市建设用地面积为179.8km2,生态经济均衡发展模式下城市建设用地面积为708.9km2,经济优先发展模式下城市建设用地面积为1288.9km2,分别占贵安新区总面积的9.5%,37.3%和67.8%.综合生态安全格局的划定可作为一种有力的空间管控手段,以实现城市生态环境保护与宜居城镇的和谐发展.
2018 Vol. 38 (5): 1990-2000 [摘要] ( 275 ) [HTML 1KB] [ PDF 3343KB] ( 935 )
中国环境科学
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