中国环境科学
 
 
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2019年 39卷 2期
刊出日期 2019-02-20

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
449 彭玏, 赵媛媛, 赵吉麟, 高广磊, 丁国栋
京津冀大气污染传输通道区大气污染时空格局研究

客观理解京津冀大气污染传输通道城市(“2+26”城市)空气污染时空格局对于区域大气污染联合防治具有重要意义.本研究采用遥感数据反演的PM2.5浓度产品,利用趋势分析法和重心分析法,揭示了京津冀城市大气污染传输通道区2000~2015年大气污染时空格局演化特征.结果表明:(1)区域PM2.5平均浓度整体呈现出太行山脉区域较低,太行山脉以东较高的格局,城镇地区明显高于周边地区.(2)2000~2015年区域PM2.5年均浓度总体呈增加趋势,主要表现在2000~2007年,呈显著增加趋势的面积占全区的88.48%,之后呈稳定状态.(3)区域PM2.5污染重心位于衡水、邢台和德州3市交界处,区域北部大气污染较严重.本研究可为京津冀及周边地区大气污染防治政策制定和措施实施提供参考与支持.

2019 Vol. 39 (2): 449-458 [摘要] ( 272 ) [HTML 1KB] [ PDF 2723KB] ( 1163 )
459 王元, 牛生杰, 吕晶晶, 王静, 胡春阳
南京冬季一次强浓雾及超细粒子累积过程分析

课题组于2017年冬季在南京北郊开展了为期45d的雾/霾外场综合观测,并选取12月30~31日一次平流辐射雾过程,分析了气象要素、雾和气溶胶的宏微观特征.结果表明:冷平流与夜间辐射冷却造成的持续性降温为此次雾发展的主要原因,而短波辐射增强则为雾消散的主导因子;此次雾过程存在爆发性增长的特征,表现为17min内含水量的量级由10-4g/m3增加至10-1g/m3,其中雾滴数浓度的增加对其贡献率可达67%;强浓雾微物理量的时间变率波动性强,雾的水平分布存在显著的不均匀性特征;日出后的强浓雾阶段中存在纳米级气溶胶累积现象,空气动力学直径在10~50nm气溶胶的数浓度增加率可达2817cm-3/h,从二次气溶胶生成(SO2的气-粒及气-液转化过程)、输送(人为活动造成的气溶胶累积及雾中垂直向湍流的输送)等方面探讨现象出现的原因.

2019 Vol. 39 (2): 459-468 [摘要] ( 250 ) [HTML 1KB] [ PDF 1164KB] ( 693 )
469 许珊, 邹滨, 宫俊霞
2001~2015年中国城镇化与PM2.5浓度时空关联特征

综合运用时空统计、剪刀差、地理加权回归等手段分5个阶段从人口、土地、经济角度研究了2001~2015年中国大陆地区城镇化水平与PM2.5浓度的时空分布以及相互关联特征.结果表明:2001~2015年,我国3a均人口、土地、经济城镇化水平平均值稳步提高,PM2.5浓度波动上升(44.14~50.89 μg/m3),不同经济区之间时序变化趋势相似但强度存在差异.不同阶段PM2.5浓度空间分布趋势基本一致,京津冀、河南与山东北部、新疆西部等地区始终为高值区,3类城镇化水平高值区域逐步扩大.城镇化水平的时序变化趋势与PM2.5浓度随时间变化的趋势存在差异(切线夹角:15.33°~62.92°),难以解释PM2.5浓度在时间上的突变.城镇化水平与PM2.5浓度空间分布关联特征显著,土地城镇化水平与PM2.5浓度在0.01水平上正相关,其相关系数依次为东北(0.609~0.723) > 中部(0.572~0.631) > 东部(0.218~0.323) > 西部(0.079~0.255),除中、西部地区外,经济城镇化水平对PM2.5浓度正效应明显,东北地区人口城镇化水平与PM2.5浓度负相关,GWR模型调整R2在2001~2003年阶段最高(0.6~0.77),2013~2015年阶段最低(0.08~0.64).

2019 Vol. 39 (2): 469-477 [摘要] ( 238 ) [HTML 1KB] [ PDF 2089KB] ( 853 )
478 郑淑睿, 孔少飞, 严沁, 吴剑, 朱戈昊, 杨国威, 吴方琪, 牛真真, 郑明明, 郑煌, 程溢, 陈楠, 许可, 祁士华
夏收时段农村大气亚微米颗粒物数浓度分布特征

为了从源区的角度研究华北平原夏收时段大气亚微米颗粒物粒径谱分布,采用扫描电迁移率粒径谱仪,于2017年6月对华北平原典型农村点位亚微米颗粒物数浓度进行连续观测.结果表明,观测期间大气亚微米颗粒物粒径分布主要集中在小于300nm处,平均数浓度为28371cm-3.不同模态颗粒物数浓度分布差异明显,核模态(< 20nm)呈线性分布,爱根核模态(20~100nm)呈多项分布,积聚模态(>100nm)呈对数分布.48h后向轨迹聚类结果表明,观测点位气团受其东部的江苏省、山东省和安徽省生物质燃烧传输影响时,颗粒物总数浓度增加66.7%.潜在源贡献因子法和浓度权重轨迹法,表明潜在源区为观测点位以东的区域,且以粒径小于100nm的颗粒物为主.

2019 Vol. 39 (2): 478-486 [摘要] ( 281 ) [HTML 1KB] [ PDF 882KB] ( 858 )
487 田莎莎, 张显, 卞思思, 赵雪艳, 韩斌, 余浩, 殷宝辉, 陈莉, 白志鹏
沈阳市PM2.5污染组分特征及其来源解析

为了解沈阳市空气细颗粒物的污染特征及主要来源,于2015年2月、5月、8月和10月在沈阳市采集PM2.5样品,对PM2.5质量浓度及其化学组分(无机元素、含碳组分和水溶性离子)进行测定.结果显示,采样期间沈阳市PM2.5平均质量浓度为69 μg/m3,是《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)年均二级标准限值(35 μg/m3)的2.0.水溶性离子在PM2.5中的含量最高,其次为碳组分、无机元素.富集因子结果表明:沈阳市富集因子值最高的元素来自于燃煤、交通污染、工业排放等污染源.正交矩阵因子分析(PMF)结果表明:PM2.5结果中燃煤源、二次源、工业源、扬尘源和交通源的贡献比分别为33.4%、27.2%、16.7%、11.5%、11.2%.

2019 Vol. 39 (2): 487-496 [摘要] ( 355 ) [HTML 1KB] [ PDF 709KB] ( 1372 )
497 李雅雯, 陈健, 张海龙, 金双根
基于GOCI数据的霾天气气溶胶辐射强迫的日内变化——以长江三角洲为例

以长江三角洲(以下简称长三角)为研究区,基于2017年10~12月内共16d 94景的晴空静止卫星GOCI L1B图像和6S模型,采用深蓝算法反演长三角地区气溶胶光学厚度(AOD),并利用2个实测站数据进行验证.再通过反演得到的AOD结果进一步模拟计算该区域地表和大气层顶的气溶胶直接辐射效应(ADRE),并结合典型的雾霾天气进行分析.结果表明:利用GOCI数据反演的AOD具有较高拟合精度,北辰楼站点拟合相关性R2为0.68,太湖站点为0.67.空间上,由于气溶胶存在制冷效应,AOD和地表面、大气层顶气溶胶直接辐射强度均呈现出显著的线性关系.时间上,由于气溶胶扩散和风向等因素,早上和下午辐射效应强度较高,中午较低.其中10:00和11:00影像可以较好地模拟日均ADRE的特征,利用ADRE日内变化成功捕捉到一次雾霾爆发并消失的现象,对气象部门监测近地表气温和分析灰霾的形成等具有重要意义.

2019 Vol. 39 (2): 497-505 [摘要] ( 384 ) [HTML 1KB] [ PDF 2158KB] ( 1068 )
506 窦以文, 丹利, 胡保昆, 史君卿
霾天气影响下的京津冀气候变化特征与成因

利用1961~2016年京津冀90个国家级气象站的霾数据集、日平均相对湿度、14:00能见度、日平均气温、日累计降水、日平均风速、辐射等数据,采用MASH方法、线性趋势分析方法、曼-肯德尔(Mann-Kendall)法以及相关分析等方法研究了京津冀地区霾天气影响下的气候变化特征.结果表明:京津冀地区年平均霾日数呈明显的增长趋势,增长率为5d/10a以上,大中城市年平均霾日数明显高于其他地区,霾日数突变增多发生在1992~1993年,在国家大气污染防治专项资金注入以后年平均霾日数增长趋势减缓;京津冀地区霾日和非霾日年平均气温呈上升趋势,年平均能见度呈下降趋势;年平均降水日数总体趋势减少,但是霾日降水日数逐年增加,而非霾日呈现减少趋势,两者呈现对称相反关系;京津冀霾日和非霾日年平均风速均呈逐年下降趋势;霾日数具有随着GDP、能源消耗的增加逐年递增趋势.京津冀地区霾日和非霾日年平均总辐射和散射辐射都是逐年下降,霾日比非霾日下降趋势更加明显,年平均总辐射比散射辐射下降明显;年平均霾日数与年平均总辐射、年平均风速、年平均降水呈负相关,但是与年平均气温、GDP、能源消耗呈正相关.

2019 Vol. 39 (2): 506-513 [摘要] ( 216 ) [HTML 1KB] [ PDF 668KB] ( 648 )
514 伯鑫, 田飞, 唐伟, 李洋, 杜晓惠, 雷勋杰, 李时蓓, 赵晓宏, 孙洪涛, 周北海
重点煤电基地大气污染物扩散对京津冀的影响

基于排放源清单,采用空气质量模式CAMx模拟现状情景下,鄂尔多斯、宁东与锡林格勒排放污染物扩散对京津冀地区的影响.结合3地区已批复环境影响报告、规划环评与战略环评等污染物排放数据,估算未来情景下3地区能源基地污染物排放对京津冀的影响.结果表明:现状情景下,3地区排放的PM2.5、SO2与NOx对京津冀的贡献浓度范围分别为0.079~1.134,0.012~0.633,0.008~0.852μg/m3,冬季对京津冀地区的影响要高于夏季,对京津冀地区冬季的平均贡献浓度值为0.710,0.339与0.413μg/m3,影响较大的京津冀城市为衡水市、石家庄市、邢台市、邯郸市与保定市;未来情景下3地区能源基地排放的PM2.5、SO2与NOx对京津冀城市浓度贡献范围分别为0.049~0.773,0.003~0.176,0.008~0.731μg/m3,冬季平均贡献浓度值为0.475,0.096与0.357μg/m3.

2019 Vol. 39 (2): 514-522 [摘要] ( 248 ) [HTML 1KB] [ PDF 2424KB] ( 746 )
523 胡译文, 臧增亮, 马晓燕, 梁延飞, 赵定池, 尤伟
气象资料同化对PM2.5预报影响的模拟分析

基于GSI(网格点统计插值)同化系统和WRF-Chem模式,利用高分辨率的气象自动站观测资料和天气雷达资料进行同化和模拟预报,针对2017年11月4~5日发生在我国京津冀地区的一次污染过程,对比研究了气象资料同化对PM2.5模拟效果的影响.结果表明,WRF-Chem模式能较为准确地预报出北京-石家庄-邯郸的污染带分布和演变,低层风场辐合是污染带形成的主要气象因素;无同化的控制试验由于地层风场辐合较强,高估了污染带上的PM2.5浓度,同化试验减小了低层的风场辐合,同时增高了地面温度并抬升了边界层高度,从而降低了污染带上PM2.5的浓度;预报检验分析表明,同化试验的预报效果整体好于控制试验,0~36h的平均BIAS(标准偏差)和RMSE(均方根误差)分别降低了7.55和5.42μg/m3,MFB(平均相对偏差)和MFE(平均相对误差)分别降低了28.8%和9.4%,同化试验在预报的第10~30h时段上的改善效果最为显著.

2019 Vol. 39 (2): 523-532 [摘要] ( 337 ) [HTML 1KB] [ PDF 1865KB] ( 1036 )
533 徐俊, 黄明强, 冯状状, 蔡顺有, 赵卫雄, 胡长进, 顾学军, 张为俊
氨与甲苯SOA形成含氮有机物的影响因素研究

利用自制的烟雾腔系统使臭氧光解产生OH自由基,启动甲苯光氧化产生二次有机气溶胶(SOA)粒子,在不同的实验条件下研究甲苯SOA与氨反应形成的含氮有机物,并采用紫外-可见分光光度计测量反应产物溶液在205和270nm处的吸光度,探究光照时间、甲苯、氨、臭氧浓度和相对湿度等环境因素对含氮有机物形成的影响规律.结果表明,有机酸铵和咪唑类产物的生成浓度随着紫外光照时间的延长,甲苯、氨和臭氧的浓度的增加而逐渐增大.但是当臭氧浓度超过一定值后,光解生成的高浓度OH自由基能够使甲苯光氧化产物变成更多的挥发性化合物,从而不利于含氮有机物的生成.水分子的增加会使臭氧光解产生的OH自由基浓度减少,从而导致有机酸铵和咪唑类产物的生成浓度随着相对湿度的增大而降低.这为研究人为源SOA颗粒中含氮有机物棕色碳的形成提供了实验依据.

2019 Vol. 39 (2): 533-541 [摘要] ( 239 ) [HTML 1KB] [ PDF 449KB] ( 702 )
542 陶双成, 邓顺熙, 郝艳召, 高硕晗, 熊新竹, 孔亚平
关中城市群道路移动源气态污染物排放特征

基于MOVES模型对参数进行本地化修正,计算机动车排放的气态污染物排放因子,以2012年为基准年建立关中城市群的道路移动源常规和非常规气态污染物的排放总量清单,并得到不同车型、不同城市区域的机动车污染物排放分担率.结果显示,关中城市群的道路移动源常规气态污染物中一氧化碳(CO)的排放量为45.40万t,氮氧化物(NOx)为8.190万t、二氧化硫(SO2)为0.420万t、氨(NH3)为0.10万t;非常规气态污染物中非甲烷碳氢化合物(NMHC)的排放量为4.168万t,甲醛(HCHO)为0.057万t、乙醛(CH3CHO)为0.027万t、丙烯醛(C3H4O)为0.004万t、1,3-丁二烯(C4H6)为0.012万t、苯为0.090万t、甲烷(CH4)为0.123万t、氧化亚氮(N2O)为0.004万t.此外,各城市按照排放分担率从高至低依次为西安(50%)、渭南(23%)、咸阳(含杨凌)(12%)、宝鸡(10%)和铜川(5%).本研究还发现污染物排放分担率在不同车型中差异显著,其中NOx排放以重型货车(33.85%)和中型货车(21.21%)为主;SO2、醛类物质在重型货车中排放分担率分别为31.31%和30%;而CO、NMHC、C4H6、苯和CH4的排放主要来自小客车(分别为32.86%、17.55%、26.64%、26.45%和38.85%)和摩托车(分别为32.64%、55.21%、43.29%、49.04%和30.97%);NH3的小客车和重型货车排放分担率分别为49.5%和31.31%.

2019 Vol. 39 (2): 542-553 [摘要] ( 247 ) [HTML 1KB] [ PDF 690KB] ( 1261 )
554 张智察, 倪长健, 邓也, 汤津赢, 朱育雷, 杨寅山, 邓佩云
气溶胶等效复折射率反演的免疫进化算法

通过Mie散射理论公式构建目标函数,利用免疫进化算法对气溶胶等效复折射率的实部和虚部进行协同优化,据此创新性地提出了气溶胶等效复折射率反演的新途径.基于成都市2017年9~12月逐时的气溶胶散射系数和吸收系数观测数据以及该时段同时次GRIMM180大气颗粒物监测仪的连续监测资料,研究结果表明,气溶胶等效复折射率反演的免疫进化算法不仅是普适的,而且还具有收敛速度快、计算稳定和求解精度高等特点.通过与其它气溶胶等效复折射率反演方法的对比分析,进一步论证了新方法的优势,这为气溶胶等效复折射率演变机理以及气溶胶吸湿性增长模型的后续研究提供了算法保障.

2019 Vol. 39 (2): 554-559 [摘要] ( 258 ) [HTML 1KB] [ PDF 525KB] ( 822 )
560 周华, 赵宏伟, 吴蒙蒙, 李菁元, 王计广, 冯谦, 龙子昂, 余双雨, 彭皓, 汪行健, 金陶胜
IVE模型中区间划分方法对排放因子估算的影响

利用便携式排放测试系统(Portable Emission Measurement System,简称PEMS)和GPS系统(Global Position System,简称GPS)选取多辆天津市机动车进行了道路测试,并对其排放及行驶数据进行了研究,分析了在IVE(International Vehicle Emissions,简称IVE)模型中不同区间的划分方法下,机动车比功率(Vehicle Specific Power,简称VSP)与排放相关系数的差异.CO、CO2、NOx排放与VSP相关系数在Paps(Preaverage Power Stress,前平均比功率负载,简称Paps)方案下进行划分时的平均值从原有的引擎负载(Engine Stress,简称ES)方案下的0.1以下上升到0.4以上;但是HC排放与VSP相关系数在ES方案下的均值为0.0370,在Paps方案下却为-0.0766.分别计算污染物实测排放因子与IVE模型改进前和改进后的污染物排放因子的比值,发现采用Paps区间划分方法计算得出的排放因子数据比ES区间划分方法得出的数据显著接近于实测排放因子,显示Paps区间划分方法有助于改善机动车排放估算的准确度.

2019 Vol. 39 (2): 560-564 [摘要] ( 298 ) [HTML 1KB] [ PDF 359KB] ( 1053 )
565 朱辉, 杨会, 付海明, 亢燕铭
椭圆纤维过滤压降与惯性捕集效率数值分析

采用数值方法求解了描述椭圆截面纤维绕流特征的Navier-Stokes方程,并计算了椭圆纤维对粒子惯性捕集效率及纤维过滤压降.分析讨论了椭圆纤维迎风角度θ、长短轴比ε和填充率C等参数对惯性粒子过滤性能的影响.结果表明,在大迎风角度时,过滤压降随长短轴比增大而增大,而在小迎风角度下,过滤压降则随长短轴比增大而减小;在相同纤维长短轴比条件下,过滤压降均随迎风角增大而增加.粒子惯性捕集效率计算结果则表明,对于中高惯性粒子捕集,大迎风角度和高长短轴比的椭圆纤维的捕集效率高于圆截面纤维,而对弱惯性粒子,小迎风角度和高长短轴比的椭圆纤维则表现出较高的捕集效率.在椭圆纤维过滤压降和捕集效率计算基础上,采用纤维过滤质量因子(定义为捕集效率比过滤阻力)评价综合过滤性能.结果表明,对于中高惯性粒子过滤,扁长型椭圆纤维(即为高长短轴比ε)在迎风角约为θ=45°时质量因子总体较高,即具有较优的综合过滤性能;而对弱惯性粒子,则扁长型椭圆纤维长轴平行来流方向(θ=0°)时,总体过滤性能较优.

2019 Vol. 39 (2): 565-573 [摘要] ( 195 ) [HTML 1KB] [ PDF 974KB] ( 672 )
574 邢琼予, 戴启立, 毕晓辉, 吴建会, 张裕芬, 田瑛泽, 冯银厂
我国中西部典型城市PM2.5中痕量金属的时空分布特征和健康影响

为研究我国中西部地区大气细颗粒物中的痕量金属区域分布、季节分布特征以及健康风险,在西安、乌鲁木齐、洛阳以及兰州四城市布点采样,利用ICP-AES(电感耦合等离子体原子发射光谱仪)测定了PM2.5中9种痕量金属(V、Cr、Cd、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Pb)的质量分数.结果表明:在痕量金属的时空分布特征方面,各城市主导痕量金属存在差异,西安、乌鲁木齐、洛阳以及兰州的主导痕量金属为Mn、Zn、Pb、Pb,除了主导痕量金属,对于单个金属,其空间分布及季节分布都存在差异;利用分歧系数法分析了城市间颗粒物中痕量金属的组成,洛阳与其他城市颗粒物中痕量金属的CD值在0.4左右,表明洛阳与各城市颗粒物中痕量金属的组成有很大差异,而西安与乌鲁木齐、兰州两个城市的CD值几乎都小于0.2,则他们组成相似;健康风险评结果显示,颗粒物PM2.5中的痕量金属Cr对成年人有着显著的致癌和非致癌风险,而且Cd、As对4个城市居民的致癌风险是显著的,Ni对其致癌风险不显著.长期处于该研究环境,对人体健康存在一定健康威胁.此外痕量金属对人体的健康风险也具有季节性,所有痕量金属ILCR值都高于10-6,尤其是As、Cd、Cr的致癌风险超过了安全水平(10-4),尤其是Cr和As春冬季的致癌风险最高.

2019 Vol. 39 (2): 574-582 [摘要] ( 227 ) [HTML 1KB] [ PDF 1344KB] ( 1015 )
583 方拓拓, 高尔豪, 王亮, 许楠, 王晓祥, 何奕, 潘华, 施耀
1000MW燃煤电厂商业SCR脱硝催化剂的失活

以浙江某燃煤电厂1000MW商业SCR脱硝催化剂为研究对象,通过催化表征和活性评价综合分析该电厂1000MW商业SCR脱硝催化剂的失活原因.研究表明,催化剂的失活是多种因素共同作用的结果,(1) Fe,S,K和As元素中毒,其元素含量较新鲜催化剂分别增加了318.0%,233.3%,199.3%和99.8%;(2)催化剂表面孔道的飞灰堵塞,硫酸盐类沉积以及长时间高温反应造成催化剂的烧结和颗粒物的团聚,导致失活SCR脱硝催化剂比表面积较新鲜催化剂下降了20.3%;(3)活性组分V的价态变化造成V4+/V5+的比值由6.46下降至1.35,以及Lewis酸位点减少了34.2%,从而导致催化剂的失活.

2019 Vol. 39 (2): 583-590 [摘要] ( 206 ) [HTML 1KB] [ PDF 703KB] ( 693 )
水污染与控制
591 郝思宇, 张艾, 刘亚男
臭氧与过氧化钙协同降解甲基红废水

对单独臭氧(O3)、臭氧与过氧化钙(O3/CaO2)联用技术降解甲基红染料废水进行了研究,考察了O3流量、温度、废水初始pH值、CaO2投加量、处理时间以及不同水基质等因素对甲基红降解效果的影响.结果表明,在O3流量为48L/h,温度为26℃,初始pH值为6.2的纯水中降解10min,单独O3处理对甲基红的降解率为86.1%.在此条件下投加CaO2,投加量为6.9mmol/L时,O3/CaO2联用技术对甲基红废水的脱色率可达到94%.水基质中草酸的存在并不会对O3/CaO2联用体系的降解作用造成抑制.O3/CaO2联用体系在多种复杂水基质中都能达到较好的脱色效果.通过对比试验发现,O3/CaO2联用对甲基红的降解起协同作用,CaO2不仅可以产生H2O2促进染料被O3降解,而且CaO2的吸附作用也有利于染料和污染物质的氧化去除.该联用工艺可高效地去除印染废水的色度,达到出水水质处理标准.

2019 Vol. 39 (2): 591-597 [摘要] ( 294 ) [HTML 1KB] [ PDF 513KB] ( 955 )
598 史勤, 常青龙, 谢弘超, 张铃敏, 赵宇豪, 王亚宜
吸附-全程自养脱氮(A-CANON)工艺处理实际市政污水

以上海某污水处理厂市政污水为研究对象,考察市政污水在常温(25℃)条件下先经吸附段(A段)去除回收部分碳源后利用全程自养脱氮(CANON)工艺处理的脱氮效果.A-CANON工艺稳定运行175个周期,A段水力停留时间(HRT)=20min,DO=2mg/L,COD去除率始终高于60%,出水C/N降至1.5左右;CANON段出水中COD及TN浓度分别低于50mg/L和15mg/L,NH4+-N浓度一般低于5mg/L,基本满足城市污水厂一级A排放标准.16S rDNA高通量测序结果显示,采用A-CANON工艺后,CANON系统中的优势厌氧氨氧化菌属为Candidatus_Jettenia和Candidatus_Brocadia.其中,Candidatus_Jettenia的丰度由第85周期的1.79%增加到第175周期的13.51%,较同期丰度降低1.4%的Candidatus_Brocadia表现出更强的环境适应能力.研究结果表明采用A-CANON工艺可有效处理市政污水并回收其中碳源.为该工艺在市政污水处理中的应用提供了理论依据和技术支持,有望实现市政污水碳、氮处理的可持续性.

2019 Vol. 39 (2): 598-603 [摘要] ( 280 ) [HTML 1KB] [ PDF 916KB] ( 880 )
604 程琛, 岳秀萍, 周爱娟, 赵博玮, 汪素芳
磁性LDH/PU材料提取SCFAs作为碳源的性能

以蛋壳为原料采用超声辅助法将超顺磁性铁氧体材料与制备的水滑石(LDH)进行复合改性合成磁性LDH,采用一步发泡法将磁性LDH与聚氨酯(PU)进行复合制备得磁性LDH/PU复合材料,研究以其作为支架从污泥发酵液中吸附提取短链脂肪酸(SCFAs),并将其作为外部碳源用于生物脱氮过程.XRD、SEM和TEM分析显示,所制备的磁性LDH具备典型水滑石层片状结构,所制备的磁性LDH/PU复合材料不仅具备PU泡沫疏松多孔比表面积大的特点,同时将LDH吸附材料均匀分散在整个体系中.结果表明:磁性LDH/PU复合材料对污泥发酵液中SCFAs的提取效率最大达到79.3%,经提取后的磁性LDH/PU-SCFAs作为碳源较葡萄糖作为碳源在反硝化作用中碳源利用率提升了6.7%,并且该碳源具备明显缓释效果,表明磁性LDH/PU-SCFAs可以作为生物脱氮过程中的一种新型高效外加缓释碳源.

2019 Vol. 39 (2): 604-611 [摘要] ( 243 ) [HTML 1KB] [ PDF 816KB] ( 931 )
612 魏小涵, 毕学军, 尹志轩, 周小琳, 徐晨璐, 葛文杰
温度和DO对MBBR系统硝化和反硝化的影响

在缺氧/好氧/好氧串联运行的移动床生物膜反应器(MBBR)系统中考察了温度和好氧反应器中溶解氧(DO)水平对生物膜硝化和反硝化过程氮素去除的影响,并通过高通量测序技术探究温度和DO的变化造成的MBBR系统中脱氮功能菌群结构的差异,从而在微观水平解释硝化和反硝化受温度和DO影响的生物学机理.结果表明,系统温度的升高可以同时强化生物膜硝化和反硝化过程,且好氧反应器中DO水平的提高对硝化过程有利,从而提高系统的脱氮效果.本研究中,在系统连续运行阶段,当系统温度和好氧O1反应器的DO浓度为本研究范围内的最高水平时(即温度=20~22℃、DO=5~8mg O2/L),比硝化负荷可达1.60g NH4+-N/(m2·d)以上,而相同温度范围内比反硝化负荷可高达2.84g NO3--N/(m2·d),从而使MBBR系统在该工况条件下获得了最佳的NH4+-N和TN去除率(分别达到了98.7%和85.7%).温度和DO影响硝化和反硝化的根本原因是温度和DO变化引起了脱氮功能菌群数量和群落结构的改变:当好氧反应器的DO水平下降时,硝化功能细菌的OTUs比例显著降低,尤其是异养硝化细菌的生长受到了严重的抑制;而温度的变化对反硝化细菌的影响主要体现在群落结构的变化.

2019 Vol. 39 (2): 612-618 [摘要] ( 233 ) [HTML 1KB] [ PDF 579KB] ( 1001 )
619 夏晶, 田永静, 王骁, 黄天寅
生物淋滤中硫粉对污泥EPS组分和脱水性的影响

为探讨生物淋滤过程中污泥的脱水性能及其与胞外聚合物(EPS)中蛋白质(PN)、多糖(PS)的关系,以硫粉(S0)作为底物,设计了不同S0投量(0,2,4,6,8g/L)+10%接种物的实验组进行10d淋滤实验.结果表明:溶解态PN、PS含量和污泥比阻(SRF)在淋滤0~2d降低,之后呈上升趋势,结合态PN、PS含量在淋滤0~8d呈下降趋势,之后略微上升,且S0投加量越大,上述变化趋势越明显.统计结果发现,SRF与溶解态PN、PS有显著的正相关性(R=0.861、0.875,P<0.01).说明不同S0投加量导致溶解态PN、PS含量变化从而影响了污泥脱水性能,其中溶解态PS的变化对污泥脱水性能作用更大.S0投量为8g/L、淋滤时间为2d时,污泥脱水效果最佳,S0投量为2g/L、淋滤时间6d效果次之,SRF分别比原污泥降低58%和54%,又由于后者重金属去除率高于前者,推荐S0 2g/L,温度30℃,淋滤时间6d,pH值降至2.66为最适工艺条件.

2019 Vol. 39 (2): 619-624 [摘要] ( 160 ) [HTML 1KB] [ PDF 362KB] ( 660 )
625 肖扬, 罗敏, 马玲玲, 张洋, 徐殿斗, 吴明红, 徐刚
电子束辐照降解水体中的金霉素

应用电子加速器辐照研究了去除水体中金霉素(30mg/L)的过程,初步探索了剂量、不同气氛条件下叔丁醇的存在、pH值、无机阴离子等对去除效率的影响.然后根据实验结果推测了降解机理和降解产物毒性.结果表明:电子束辐照能高效去除水体中的金霉素,且还原性粒子占主导作用;pH值为碱性时利于金霉素的去除;0.005mol/LCO32-、SO42-、NO3-或Cl-的存在能促进其去除.根据超高效液相色谱-质谱(UHPLC-MS)对降解产物的分析,并结合理论计算推测出10种降解产物和相应的降解途径.之后的费氏弧菌毒理实验数据显示:降解后水样的生物毒性随着吸收剂量先增高后缓慢降低,但辐照5.0kGy后毒性依然较大.

2019 Vol. 39 (2): 625-633 [摘要] ( 201 ) [HTML 1KB] [ PDF 514KB] ( 807 )
634 梁东博, 卞伟, 王文啸, 赵青, 孙艺齐, 吴耀东, 侯连刚, 李军
低温条件下好氧颗粒污泥培养及其脱氮性能研究

为研究在低温条件下好氧颗粒污泥(AGS)的形成及其脱氮性能,在序批式反应器(SBR)中15℃条件下60d内培养出了成熟的具有良好短程硝化功能的AGS,稳定运行阶段亚硝酸盐氮积累率(NAR)可以达到90%以上,扫描电镜显示AGS主要由短杆菌和球菌构成.通过批次实验研究了温度在15℃时,粒径为R1(1.0~2.0mm)、R2(2.0~3.0mm)和R3(>3.0mm)的短程硝化AGS的脱氮特性.其中R1亚硝酸盐氮积累效果最差,R2、R3相差不大,其NAR均可达到90%左右,效果较好.AGS粒径的增大会对基质的传质产生影响,这为氨化细菌(AOB)、硝化细菌(NOB)和反硝化细菌的生长提供了适宜的场所,有利于短程硝化的实现.通过微电极测定,在温度为15℃、水中溶解氧(DO)浓度为6~7mg/L时,AGS中氧气的传质深度为600~700μm.

2019 Vol. 39 (2): 634-640 [摘要] ( 218 ) [HTML 1KB] [ PDF 974KB] ( 801 )
641 王维奇, 王秀杰, 李军, 王思宇
部分反硝化耦合厌氧氨氧化脱氮性能研究

在稳定运行的包埋厌氧氨氧化反应器的基础上,经过94d的启动成功耦合部分反硝化,部分反硝化NO2--N积累率高达63.5%,与此同时NO3--N去除率稳定为98.4%.确定了耦合反应最佳COD/NO3--N比值范围为2.3~2.7.将pH值提升至8.0,8.5后发现,耦合性能下降,这与之前很多报道的结果不同.在耦合反应器的基础上添加PCL(聚己内酯)固体碳源进一步成功耦合全程反硝化,使得厌氧氨氧化所产生的NO3--N能够得到全部去除,TN去除率也由原来的79.4%提升至88.3%,同时发现大量反硝化生物膜附着生长于PCL颗粒上.

2019 Vol. 39 (2): 641-647 [摘要] ( 240 ) [HTML 1KB] [ PDF 375KB] ( 871 )
648 李如忠, 许大强, 阙凤翔
源头溪流氮磷耦合吸收效应及动力学模拟

为揭示源头溪流氮磷耦合吸收作用机制,选择NaCl和NaBr为保守型示踪剂、KNO3和KH2PO4为添加营养盐,于2017年10月~2018年3月在合肥城郊的2条源头溪流,开展5次由单、双营养盐添加构成的示踪试验,利用TASCC技术方法,分别以Michaelis-Menten(M-M)方程和双营养耦合吸收曲面模型拟合营养盐吸收动力学过程.结果表明,双添加试验的NO3-N、PO4-P吸收速率均明显高于单添加情形,意味着溪流中NO3-N与PO4-P吸收存在相互促进作用;双营养耦合吸收响应曲面直观展示了氮、磷营养盐不同浓度水平及浓度比情形下吸收速率的演化趋势,诠释了较低浓度水平下溪流NO3-N(或PO4-P)吸收速率随PO4-P(或NO3-N)可利用量增加而增大的作用机制;两种动力学模型在NO3-N、PO4-P最大吸收速率拟合结果上均存在不同程度的偏差,其中M-M方程低估了Umax-NUmax-P,相应幅度分别达3.91%~16.11%、3.23%~23.63%.

2019 Vol. 39 (2): 648-656 [摘要] ( 217 ) [HTML 1KB] [ PDF 768KB] ( 779 )
657 陈如清, 李嘉春, 俞金寿
基于通勤时间距离的LE污水处理过程故障检测方法

污水处理过程的性能监测与故障诊断,对于保障污水处理过程正常运行及保证出水质量达标具有重要意义.针对污水处理过程数据具有非线性、不确定性及且易受随机噪声影响等特征,提出了一种新的基于通勤时间距离的LE流形学习算法实现对复杂过程数据的特征提取.改进算法采用通勤时间距离方式进行样本间的相似度衡量并构造邻域图,理论分析和仿真测试表明改进算法可有效克服基本LE算法的邻域参数敏感问题并提高了算法的鲁棒性.将基于通勤时间距离的LE流形学习算法用于污水处理过程故障检测建模,在低维流形子空间构造综合统计量进行过程监测.应用结果表明,与基于PCA方法和LE方法的故障检测模型相比,基于改进算法的故障检测模型可及时探测故障的发生,具有较低的故障漏报率和故障误报率.为污水处理等复杂工业过程的故障监测提供了一种可行的解决方案.

2019 Vol. 39 (2): 657-665 [摘要] ( 148 ) [HTML 1KB] [ PDF 595KB] ( 1265 )
666 李丹, 王欣泽, 沈剑, 封吉猛, 仝欣楠, 刘德才, 杨明, 字建婷
分流两段式土壤渗滤系统脱氮效果及机理研究

为解决传统土壤渗滤系统占地面积过大的问题,采用多级土壤渗滤系统和地下渗滤系统组合的新型两段式污水处理工艺,研究了在高水力负荷0.3m/d条件下分流比对其脱氮效果的影响,并通过实时定量PCR技术对不同层级的脱氮功能基因数量进行检测,进一步探究该系统中微生物脱氮机理.水质监测结果表明,分流措施可以显著提高两段式土壤渗滤系统在高负荷下的脱氮能力,当分流比为1:2时系统污染物去除能力最佳,对化学需氧量(COD)、总磷(TP)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)的平均去除率分别达到91.16%、96.91%、72.11%和72.27%.脱氮功能基因丰度分析结果表明,多级土壤渗滤系统中的硝化及厌氧氨氧化和地下渗滤系统中的硝化反硝化的耦合作用是该工艺微生物脱氮的主要途径.

2019 Vol. 39 (2): 666-673 [摘要] ( 175 ) [HTML 1KB] [ PDF 644KB] ( 561 )
674 邹文强, 舒庆, 许宝泉
螺旋藻对稀土铒离子的吸附特性研究

以螺旋藻为吸附剂,对模拟矿山废水中的稀土Er3+进行吸附特性研究.研究了被处理液的pH值、螺旋藻的剂量、初始Er3+浓度和吸附时间等因素对吸附过程的影响.通过Freundlich,Langmuir,Redlich-Peterson和Dubinin-Radushkevich等温吸附模型,以及伪一级、伪二级、Elovich方程和颗粒内扩散动力学模型,对该过程的吸附动力学和热力学规律进行探讨,以了解该吸附过程的机理.吸附结果显示:当被处理液的pH值为5、螺旋藻的剂量为2.0g/L、吸附温度为298K、初始Er3+浓度为100mg/L和吸附时间为60min时,螺旋藻对模拟矿山废水中Er3+的吸附去除率为90.73%,通过HNO3解吸附,回收率可达97.12%,表明螺旋藻的吸附速率快、吸附和回收效果较为理想.研究表明:该过程的吸附动力学行为符合伪二级动力学模型(R2>0.99),主要受化学吸附控制,且吸附等温线能较好用Langmuir方程进行模拟(R2>0.9),属于自发吸热的吸附过程.

2019 Vol. 39 (2): 674-683 [摘要] ( 214 ) [HTML 1KB] [ PDF 1032KB] ( 877 )
固体废物
684 郑毅, 夏发发, 林顺洪, 柏继松, 黄仁华, 周海燕, 张美兰, 赵由才
废弃红砖微粉填料制备环保乳胶漆及其性能研究

研究了利用废弃红砖生产环保乳胶漆的制备方法,通过正交试验分析了乳液种类、乳液含量、醇酯十二含量、丙二醇含量和增稠剂含量对环保乳胶漆性能的影响.结果表明,废弃红砖微粉与苯丙乳液有较好的相容性,当乳液含量为25%~30%,醇酯十二0.4%~1.2%,丙二醇3.00%~3.75%,增稠剂1‰~1.5‰时,砖质环保乳胶漆产品低温稳定性良好,可成完全悬浮状态,表干时间小于30min,摆杆阻尼次数可达103次,附着力等级大于5,这为建筑废物资源化提供新的途径.

2019 Vol. 39 (2): 684-690 [摘要] ( 214 ) [HTML 1KB] [ PDF 635KB] ( 761 )
691 刘光富, 田婷婷, 刘嫣然
中国典型社会源危险废物的资源潜力分析

对中国典型社会源危险废物的潜在资源量进行了预测与估算.在界定社会源危险废物概念和构建其物质代谢模型的基础上,根据GM(1,1)灰色预测模型及Weibull寿命分布模型,利用2006~2015年中国典型社会源危险废物原产品消费的时间序列样本数据,模拟了其消费量和报废量的动态变化趋势,进一步建立了潜在资源量预测模型并分析了潜在资源的再利用价值.据预测,2025年中国将产生废旧铅酸电池4.16亿kW·h、节能灯6.34亿支和线路板1.09亿m2,可回收的资源总量达1200万t以上,包括贵金属0.15万t、具有环境危害性的重金属368万t和其它可回收资源879万t.

2019 Vol. 39 (2): 691-697 [摘要] ( 197 ) [HTML 1KB] [ PDF 754KB] ( 786 )
698 李嘉文, 宋小龙, 赵迪
基于LCA的废弃手机资源化有效运输范围量化研究

基于生命周期评价方法(LCA)分析了废弃手机资源化过程的环境效益和跨区域运输过程的环境影响,并在此基础上提出了废弃手机跨区域流动的有效运输范围及其量化方法.通过采用IMPACT 2002+评价模型,从人体健康、生态系统质量、气候变化、资源消耗四方面对当前中国废弃手机两种典型资源化利用方案和运输过程的环境表现进行了评估.结果表明,两种资源化方案均表现出显著环境效益;部件再使用和材料再生过程是废弃手机资源化环境效益的主要贡献来源;综合考虑跨区域运输过程,在满足环境效益为正的前提下,包括部件再使用和不包括部件再使用两种资源化方案的有效运输范围分别为0~3094km与0~1248km.同时,对跨区域运输过程关键参数分析后发现,提高铁路运输占比和降低货车运输空返率可以有效扩大废弃手机跨区域转移的运输范围.

2019 Vol. 39 (2): 698-705 [摘要] ( 211 ) [HTML 1KB] [ PDF 443KB] ( 825 )
706 王野, 李娜, 田书磊, 李松, 平然, 刘宏博, 周秀艳
垃圾焚烧飞灰热处理过程中Zn的挥发机理研究

试验在650~1350℃条件下探讨了温度和时间对飞灰中Zn的挥发率的影响,采用XAFs对飞灰及二次飞灰中Zn的赋存形态进行分析,运用吉布斯自由能理论推导了Zn的氯化反应途径,并开展了验证试验.结果表明:温度是影响Zn挥发的主要因素,其挥发趋势随温度先增加而后降低,在1000℃时挥发率达到最高,而时间对其挥发效果影响较小;Zn主要以氯化物形态挥发,从假设反应途径的吉布斯自由能理论计算及验证试验得出,热处理过程中Zn的氯化反应分两步进行,首先飞灰中氯化物与SiO2反应生成Cl2,而后与ZnO反应生成ZnCl2,而小部分Cl2可能与水蒸气反应形成HCl,再与ZnO反应生成ZnCl2.

2019 Vol. 39 (2): 706-712 [摘要] ( 258 ) [HTML 1KB] [ PDF 486KB] ( 813 )
土壤污染与控制
713 谭学进, 穆兴民, 高鹏, 孙文义, 赵广举, 顾朝军
黄土区植被恢复对土壤物理性质的影响

以黄土区延河流域为研究区域,研究了近40a来植被恢复对土壤容重、孔隙度和饱和导水率等13个土壤物理性质指标的影响.结果表明:随着植被恢复年限增加,土壤容重降低,而土壤孔隙度、>0.25mm团聚体含量、持水性和入渗性能等增大.但在40a内对土壤质地无显著影响.植被恢复对土壤物理性质的影响随恢复年限的增加而增强,随着土层深度的增加而减弱.土壤的容重、>0.25mm团聚体含量和饱和导水率可作为植被恢复生态效应评价的主要物理指标.由于水分等条件的限制,该区柠条林和草地对土壤物理性质的改善优于刺槐林,建议该区植被恢复应以营造次生灌木林和草地为主.

2019 Vol. 39 (2): 713-722 [摘要] ( 249 ) [HTML 1KB] [ PDF 472KB] ( 960 )
723 韩洋, 李平, 齐学斌, 郭魏, 崔丙健, 陆红飞
再生水灌水水平对土壤重金属及致病菌分布的影响

为了探讨再生水不同灌水水平对土壤重金属、活性微生物和典型环境致病菌分布的影响,采用室内土柱灌水实验,研究再生水、自来水不同灌水水平对土壤重金属Cd、Pb、Cu、Zn和土壤细菌、真菌、大肠菌群、大肠埃希氏菌分布的影响.结果表明:相同灌水水平下,与自来水灌溉处理相比,再生水灌溉处理下土壤重金属含量略有提高,但仍远低于《土壤环境质量标准》[GB15618-1995]限值,因此短期再生水灌溉不会造成土壤重金属污染;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌溉相比非充分灌溉提高了表层土壤Cd、Pb含量,Cu、Zn含量无明显差异.此外,相同灌水水平下,再生水灌溉相比自来水显著提高了表层土壤细菌总数和大肠菌群、大肠埃希氏菌数量,对土壤真菌总数影响不大;再生水不同灌水水平对比分析表明,充分灌溉相比非充分灌溉显著提高了表层土壤细菌和真菌总数及大肠菌群、大肠埃希氏菌数量.土壤重金属与土壤活性微生物及典型环境致病菌之间的相关性分析表明,土壤Cd、Pb、Zn含量与土壤细菌、真菌总数及大肠菌群、大肠埃希氏菌数量之间呈正相关性,推断较低含量重金属对土壤活性微生物及典型致病菌的生长繁殖存在一定程度上的刺激作用.因此,再生水灌溉促进了土壤活性微生物的繁衍,并且在一定程度上增加了土壤重金属和环境致病菌的污染风险;合理控制再生水灌水水平可以有效阻控土壤重金属和致病菌含量.

2019 Vol. 39 (2): 723-731 [摘要] ( 244 ) [HTML 1KB] [ PDF 454KB] ( 514 )
732 朱丹丹, 张婧然, 周璇, 王辉, 李先宁
外阻对三室MFC产电性能和Cu迁移特性的影响

构建一种新型的三室微生物燃料电池(microbial fuel cells,MFCs)对重金属Cu污染的土壤进行修复,研究不同外阻条件下MFC的产电性能和土壤中Cu的迁移去除情况.结果表明,当外接电阻从100Ω增大到1000Ω时,三室MFC的输出电压从0.1V提高到0.4V,最大功率密度从1.10W/m3降低到0.71W/m3,且阴极极化现象也随外阻增大而更加显著.装置运行63d后,MFC外接电阻越大,近阳极土壤区的Cu的去除率越高,外阻为1000Ω的MFC近阳极土壤区的Cu去除率达到39.7%.通过改进欧共体标准(BCR)连续提取法分析重金属的形态,发现乙酸可提取态和可还原态为Cu迁移的两种主要形态.此外,土壤的性质也发生变化,pH值呈现由阳极到阴极逐渐升高的趋势,而电导率则相反.阴极电极的扫描电镜(SEM)和X射线衍射(XRD)结果也表明部分迁移到阴极的Cu(Ⅱ)被还原成单质Cu.

2019 Vol. 39 (2): 732-740 [摘要] ( 198 ) [HTML 1KB] [ PDF 853KB] ( 633 )
741 张希, 杨静, 刘敏, 陈星, 吴建
上海交通沿线农田土壤中PAHs分布特征及源解析

为探讨交通干线对周围农田土壤环境中16种优先多环芳烃(PAHs)累积的影响,采集了上海市交通干线旁与道路垂向分布的70个农田土壤表层样品及2个土壤柱样品,系统分析了土壤中16种优控PAHs的含量、组成及来源.结果表明上海交通干线旁农田表层土壤PAHs含量范围为23.16~21250.25ng/g,平均值为928.16ng/g,且随着与防护林距离的增加呈现出先下降后增加而后又下降的趋势,农田土壤柱中PAHs含量则表现出随着距土壤深度的增加而上升的趋势.基于正定矩阵因子分析(PMF)模型及特征因子比值法的来源辨析结果,表明表层土壤和土壤柱中的PAHs均主要来源于煤、生物质的燃烧及交通排放.

2019 Vol. 39 (2): 741-749 [摘要] ( 198 ) [HTML 1KB] [ PDF 716KB] ( 767 )
环境生态
750 卿青平, 王瑛
省域生态环境质量动态评价及差异研究

以2010~2015年30个省域为研究对象,采用“驱动力-压力-状态-影响-响应”框架构建评价指标体系,运用逐层纵横向拉开档次法确定指标权重,运用“时间度”和“熵值”法确定时间权重,构建TOWA-GA混合算子生态环境质量动态评价模型.结果表明:6a来,30个省域生态环境质量总体均值为0.837,整体呈好转趋势,但省域间差异明显.通过Theil指数分析发现,省域间总体差异下降了15.91%,人口密度和人口自然增长率是省域间差异的主要影响因素.

2019 Vol. 39 (2): 750-756 [摘要] ( 241 ) [HTML 1KB] [ PDF 704KB] ( 599 )
757 匡翠萍, 俞露露, 顾杰, 董智超, 宋竑霖, 朱磊
人工岛对金梦海湾水体交换的影响

为研究金梦海湾人工岛的不同布局对周围海域水动力及水体交换的影响,基于MIKE软件建立三维和二维潮流模型以及保守物质输运模型,运用欧拉法计算水体滞留时间,从整体和分区二个方面分析人工岛对水体交换的影响机制.结果表明:海螺岛工程起到分流、导流的作用,提升了金梦海湾的水体交换能力,水体交换率提升10.17%;海螺岛和进岛路的联合作用,使金梦海湾形成一个水体交换能力较差的半封闭式水域,水体交换率下降7.73%;在建设人工岛时保留潮汐通道有助于该区域的水体交换,进岛路的去除为汤河口和金梦海湾近岸增加一条潮汐通道,水体交换能力增加17.90%;在弱潮流地区,需考虑余流的作用.金梦海湾区域的余流小,潮流弱,因此保守物质滞留时间长,水体交换缓慢,水体的自净能力低.

2019 Vol. 39 (2): 757-767 [摘要] ( 245 ) [HTML 1KB] [ PDF 1205KB] ( 994 )
768 赵筱青, 谭琨, 易琦, 李思楠, 苗培培, 普军伟
典型高原湖泊流域生态安全格局构建——以杞麓湖流域为例

以“源”和生态环境保护为目标,引用最小累积阻力模型(MCR)对杞麓湖流域生态安全格局进行定量研究.结果表明:杞麓湖流域平均生态安全指数为2.59,生态安全以较低安全为主,占流域总面积的36.33%,中度安全和不安全次之,分别占流域总面积的23.36%和22.53%,高度安全面积最少,仅占17.77%.较低安全区主要分布在西北部、东南部和西南部,应加强对这些地区的生态环境保护建设.此外,以天然林地、重要水库和湖泊缓冲区100m以内区域作为生态源,选取坡度、海拔、植被覆盖度、土地覆盖类型、距水体距离、距建设用地距离、距居民点距离、距道路距离等8个阻力因子,结合MCR模型与GIS的cost-distance分析模块,生成最小累积耗费距离表面,划分5个阻力等级;依据累积阻力值频率变化特点及生态服务功能,确定了生态缓冲区、生态过渡区、生态边缘区、农业耕作区和人类活动区共5个生态功能区.杞麓湖流域生态源总面积为126.87km2,占流域总面积的35.74%,生态源在面积、数量和空间分布上都存在较大的差异,呈四周连片集中,中部分散破碎的分布格局,生态廊道呈四周连续紧凑,中部分散破碎的空间格局.生态节点的空间阻力值存在较大差异,部分生态节点累积阻力比较大,位于流域景观累计阻力值最大区,对生态流的流通安全性具有较大影响.基于最小累积阻力面,结合GIS的Hydrology模块,构建了由生态源与19个生态节点、23条生态廊道共同组成的具有结构性的流域景观生态安全格局,并提出了相应的建议,对高原湖泊流域研究及生态环境保护具有一定的参考价值.

2019 Vol. 39 (2): 768-777 [摘要] ( 247 ) [HTML 1KB] [ PDF 1390KB] ( 1344 )
778 刘泠昕, 张雷, 肖艳, 李哲
悬浮泥沙对蓝藻光合及细胞化学计量的影响

选取水华微囊藻Microcystis flos-aquae为实验材料,在含不同浓度的悬浮泥沙中培养,测定其光合特性和胞内营养元素含量.结果显示,除低浓度悬浮泥沙组外,水华微囊藻比生长速率和chla浓度均低于对照组,且随着时间的延长,含泥沙组水华微囊藻的光合活性Fv/Fm显著下降.水华微囊藻的最大放氧速率Pm和光饱和点Ik随着泥沙浓度的增加而减小,而暗呼吸速率Rd和光抑制作用β显著升高.此外,随着泥沙浓度的升高,水华微囊藻单位细胞C和P含量显著降低,而单位细胞N含量略微升高;由于胞内P含量变化较大,导致N/P比和C/P比显著升高,而C/chla比值随泥沙浓度的增加呈下降的趋势.由此可见,悬浮泥沙虽然因光衰减效应减少了水华微囊藻胞内C含量以及能量供给,但微囊藻通过调节自身生理机能和代谢策略,优先补给C和提高N的合成,节约P合成的能量,通过调节胞内C:N:P储存的优化分配,以适应含悬浮泥沙的外界环境维持生长.

2019 Vol. 39 (2): 778-784 [摘要] ( 262 ) [HTML 1KB] [ PDF 460KB] ( 681 )
785 余柔柔, 钱佳欢, 朱宜平, 张海平
两种生态净化措施对水源水库光学环境的影响

为了评估生态净化措施对水体光学环境的影响,以上海金泽水库为例,在微纳米曝气复氧和水生植物净化两种生态净化措施前后布设采样点进行了光学衰减系数(水体光合辐照度(PAR)衰减系数)、真光层深度和透明度及相关水质指标的监测和分析.结果表明:水生植物净化和曝气复氧净化措施有利于水体光学环境的改善,经微纳米曝气后,水体透明度增大20%~25%,真光层深度增大2.2%~14.8%,光学衰减系数降低0.4%~4.4%;经水生植物净化后,水体透明度增大20%~29.4%,真光层深度增大6%~20%,光学衰减系数降低17.3%~20.5%.逐步回归结果表明不同生态净化措施的光学环境改善机制不同,微纳米曝气主要通过叶绿素、溶解性有机物、温度、溶解氧影响水体光学环境,水生植物净化主要通过浊度影响水体光学环境.冬季,两种生态净化措施对总氮和溶解性有机物均没有改善效果.

2019 Vol. 39 (2): 785-791 [摘要] ( 220 ) [HTML 1KB] [ PDF 510KB] ( 776 )
792 周妍, 赵巧华, 刘鹏
垂向湍流扩散和光耦合对下沉藻增长的影响——基于内陆混浊湖泊(太湖)分析

在假设温度恒定、弱化营养盐限制作用的条件下,利用太湖背景漫射衰减系数、日变化太阳辐射等数据,通过下沉藻生长与水环境相结合的耦合模型,模拟下沉藻增长过程中垂向湍流扩散和光之间的耦合.结果表明:在相对清洁水体中(背景漫射衰减系数小于1.1/m),下沉藻类无需垂向湍流扩散均可维持增长;混浊水体中(背景漫射衰减系数介于1.1~3.0/m)下沉藻类增长需垂向湍流扩散维持,且最低垂向湍流扩散值随背景漫射衰减系数增大而增大,二者间存在指数函数关系;最低垂向湍流扩散(D)、水深(z)与藻类下沉速度(v)间的佩克莱数应位于0.38~13.89,否则垂向湍流扩散对比其他因素(藻类沉降和光衰减),对水柱中下沉藻类的增长的作用甚小;当背景漫射衰减系数大于3.0/m,水柱平均光能可能难以满足藻类增长,藻类持续消亡.该研究有助于厘清气候变化背景下水生生态系统中的浮游植物种群演替机制.

2019 Vol. 39 (2): 792-801 [摘要] ( 181 ) [HTML 1KB] [ PDF 1077KB] ( 658 )
802 郭西亚, 高敏, 张杰, 张海涛, 朱金格, 邓建才
阳澄湖沉积物重金属空间分布及生物毒害特征

为了解阳澄湖沉积物重金属含量空间分布及污染特征,选取阳澄湖柱状沉积物样为研究对象,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)、原子荧光光谱仪(AFS)和Hydra-c型全自动测汞仪于2018年2月对阳澄湖15个采样点沉积物柱状样中8种重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg进行测定,分析重金属元素含量在水平及垂向的分布特征和污染状况.结果表明,阳澄湖表层沉积物中Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb、Hg平均含量分别为101.28,68.72,66.54,187.33,15.85,0.45,34.02,0.09mg/kg,是各自背景值的1.34,2.09,2.89,2.88,1.69,4.99,1.54,3.00倍.垂向上重金属的含量随着深度的增加呈现出下降的趋势.对8种重金属进行相关分析和聚类分析,除As、Ni和Hg外,不同重金属之间存在着显著相关关系(P<0.05),这说明阳澄湖沉积物重金属之间存在着一定的同源性.采用沉积物质量基准(SQG)对阳澄湖沉积物中重金属生物毒性效应进行了评价,结果表明,阳澄湖沉积物中Ni有75%以上的可能性出现生物毒害效应,Cr、Cu、Zn、As则有10%~75%的可能性产生生物毒害效应,而Cd、Pb和Hg造成的生物毒害效应的可能性较小.ERMQ评价结果表明,阳澄西湖沉积物中重金属造成生物毒害的风险较大,其余湖区发生重金属生物毒害的风险较小.

2019 Vol. 39 (2): 802-811 [摘要] ( 285 ) [HTML 1KB] [ PDF 816KB] ( 973 )
812 李晓虹, 刘宏斌, 雷秋良, 严颢, 翟丽梅, 武淑霞, 王洪媛, 张亦涛, 李影
人类活动净氮输入时空变化特征及其影响因素——以香溪河流域为例

为了阐明人类活动对三峡库区第一大支流香溪河流域氮输入的影响程度,基于人类活动净氮输入(NANI)模型估算了2001~2015年间香溪河流域乡镇水平的人类活动净氮输入,分析了氮输入的主要来源及其动态变化.结果表明:时间尺度上,香溪河流域人类活动净氮输入(NANI)因氮素施用的变化而呈现先上升后下降最后上升的趋势,但2015年相对2001年的NANI下降了143kg N/(km2·a);空间尺度上,香溪河流域NANI整体呈现北低南高的分布格局,其中NANI输入强度差异较大的区域主要有昭君镇、峡口镇和黄粮镇.从人类活动净氮输入的组成上来看,氮肥施用仍然是最主要的来源(40.06%),其次为大气氮沉降(29.98%)和食品/饲料净氮输入(27.75%),作物固氮仅占净氮输入总量的2.21%.香溪河流域的NANI与人口密度和耕地面积比例极显著相关(P<0.001);而NANI与河流氮输出的相关性不显著,香溪河流域河流氮输出占NANI的比例仅为24.28%.因此,可以通过减少氮素施用降低流域尺度氮素净输入量,但该流域NANI与河流氮输出无直接的响应关系.

2019 Vol. 39 (2): 812-817 [摘要] ( 297 ) [HTML 1KB] [ PDF 717KB] ( 1301 )
818 彭馨, 徐鹏飞, 汤宇, 杜浩, 袁露, 孟勇
ESR技术应用于逆胶束酶体系性能的研究

采用鼠李糖脂构建逆胶束体系,并利用电子自旋共振(ESR)技术研究了鼠李糖脂逆胶束及鼠李糖脂逆胶束酶体系的性能.采用ESR光谱技术计算得出逆胶束体系中超精细分裂常数变化,研究表明鼠李糖脂在正己烷中的临界胶度为0.07mmol/L.通过分析ESR光谱中旋转相关时间的变化,探究电子自旋探针在逆胶束中运动受阻和翻转所需时间的情况同时,ESR光谱的峰值体现了样品中自由基含量的多少.通过对比逆胶束体系、逆胶束酶体系以及逆胶束酶-苯酚体系的ESR光谱,结果表明鼠李糖脂逆胶束-苯酚体系的自由基最多.通过研究对16-氮氧自由基硬脂酸对两个体系作用,推测出电子自旋探针自由基团定位于逆胶束水核中,并且推断电子自旋探针位于水核的边缘区域,即结合水水层.该研究为逆胶束酶体系的应用提供了坚实的理论基础.

2019 Vol. 39 (2): 818-822 [摘要] ( 179 ) [HTML 1KB] [ PDF 569KB] ( 593 )
环境微生物
823 郑飞, 朱维晃, 高昊翔
微生物还原石墨烯修饰碳毡电极的电化学特征

本文探讨了腐败希瓦氏菌(Shewanellaputrefaciens ATCC 8071)与生物呼吸驱动下自组装3D-br-GO修饰碳毡电极之间相互作用的电化学特性,并且进一步探究了施加+0.1V(vs.Ag/AgCl)电势于生物电极对其相互作用的影响.X射线衍射检测表明GO在微生物呼吸驱动下生成了还原态氧化石墨烯(br-GO).扫描电镜图像显示GO修饰电极表面有大量的br-GO包裹细菌的复合结构,说明br-GO对微生物具有较好的生物相容性,且由微生物呼吸驱动得到的三维br-GO自组装地修饰到生物电极上增加了其比表面积和细菌负载量.通过生物膜生长过程中的产电监测、循环伏安法测试,结果表明GO的修饰有利于细菌附着于电极形成活性生物膜,促进了微生物与电极之间的电子转移.而施加+0.1V(vs.Ag/AgCl)电势于GO修饰的电极,结果显示电极上仅有少量的细菌负载,没有形成活性生物膜,微生物与电极之间的电子转移行为明显减少,表明施加+0.1V(vs.Ag/AgCl)电势可能对电极上微生物呼吸生长有抑制作用.

2019 Vol. 39 (2): 823-830 [摘要] ( 251 ) [HTML 1KB] [ PDF 823KB] ( 1816 )
831 罗晓, 袁立霞, 张文丽, 钟为章, 蒋永丰, 张迎, 徐东升
制药废水厂抗性基因和微生物群落相关性研究

以2座制药废水厂的生物曝气阶段为例,结合Miseq测序分析技术和荧光定量PCR技术研究活性污泥中微生物群落和β-内酰胺类抗性基因的分布特征、扩增情况及其相关性.结果表明:β-内酰胺类抗性基因OXA-1、OXA-2和OXA-10在2个水厂(J厂和K厂)中均能被检出,OXA型基因丰度在K厂中为5.82×105~3.94×107copies/g(干重),在J厂的丰度范围为4.84×107~1.09×1010copies/g,3种基因丰度在曝气处理中显著扩增.Miseq测序结果表明:K厂中主要优势菌门为Proteobacteria,Planctomycetes,Bacteroidetes,Chloroflexi和Acidobacteria等,总平均相对丰度比例为82.13%;J厂中主要优势菌门Proteobacteria,Bacteroidetes,Verrucomicrobia,Gemmatimonadetes和Thermi,总平均相对丰度比例为85.76%.冗余分析显示:生物群落中Bdellovibrio、KD8-87Paracoccus等菌属可能是OXA-1、OXA-2和OXA-10的主要携带菌属;Hyphomicrobium、ThermomonasComamonadaceae可能是OXA-1的主要携带菌属,CaldilineaceaeMyxococcalesPirellulaceae可能是OXA-10的主要携带菌属.

2019 Vol. 39 (2): 831-838 [摘要] ( 266 ) [HTML 1KB] [ PDF 802KB] ( 1467 )
839 黄薇, 刘兰英, 吴妙鸿, 陈丽华, 吕新, 叶美锋, 林代炎, 宋永康
养殖废水处理系统中微生物菌群结构及动态变化

采用高通量测序技术对养猪场废水处理系统的细菌群落组成进行分析,同时对细菌群落、污水水质和抗生素含量相关性进行分析.研究结果表明,污水各处理单元中的菌群结构存在显著差异,且细菌菌群结构随处理进程逐步改变,其中集污池与厌氧反应器的细菌菌群优势门类为Firmicutes、Bacteroidetes和Proteobacteria,曝气池的细菌菌群优势门类变为Firmicutes、Verrucomicrobia、Bacteroidetes、Proteobacteria和Candidatus Saccharibacteria,氧化塘的细菌菌群优势门类为Firmicutes、Proteobacteria、Chloroflexi、Euryarchaeota和Bacteroidetes.相关性分析结果表明,污水中的细菌群落与水质环境因子之间存在显著相关(P<0.05).其中,种属Acinetobacter、Bacteroides、Prevotella、Lachnospiracea_incertae_sedis与COD、TN、NH4+-N呈显著正相关,Clostridium sensu strict、Methanothrix与TN、NH4+-N呈显著负相关,Petrimonas、Lachnospiracea_incertae_sedis、Clostridium XlVaTissierella与磺胺甲恶唑、磺胺间甲氧嘧啶、强力霉素、土霉素呈极显著正相关,Acinetobacter、Bacteroides、Prevotella与恩诺沙星、四环素呈显著正相关,Prevotella、Lachnospiracea_incertae_sedis与环丙沙星呈显著正相关,Clostridium sensu stricto、Petrimonas与氧氟沙星呈显著正相关.

2019 Vol. 39 (2): 839-848 [摘要] ( 263 ) [HTML 1KB] [ PDF 1544KB] ( 1626 )
849 李明月, 米铁柱, 甄毓, 王勋功
辽河口芦苇湿地细菌和古菌群落周期日变化特征

采用实时荧光定量PCR和Illumina高通量测序技术对秋季辽河口芦苇湿地水体中一昼夜细菌和古菌群落特征进行了研究.测序共获得52802条细菌和106091条古菌高质量序列,以97%的相似性聚类并抽平后共划分了530和979个OTU.结果表明,湿地水体中浮游细菌和古菌群落丰度均在早上达到最高值,夜晚达到最低值.细菌和古菌群落多样性指数均存在周期日变化,不同时间细菌和古菌群落结构和组成具有显著差异.此外,古菌群落组成特征表明辽河口芦苇湿地具有较高的潜在甲烷生成能力.本研究为进一步认识河口湿地细菌和古菌群落特征和功能奠定了基础.

2019 Vol. 39 (2): 849-858 [摘要] ( 270 ) [HTML 1KB] [ PDF 1127KB] ( 778 )
环境影响评价与管理
859 苏凯, 陈毅辉, 范水生, 张明如
市域能源碳排放影响因素分析及减碳机制研究——以福建省为例

选取福建省市域作为研究对象,应用扩展型的STIRPAT-PLS模型对2010~2016年福建省市域碳排放影响因子进行实证分析,探讨驱动福建省市域碳排放量增长的主要影响因素和各因素的影响程度,明确碳排放控制的主要领域.结果表明:总人口、城镇化率、人均GDP、第二产业比重和能源强度对碳排放量增加有正向驱动作用,而第三产业比重对碳排放量增加有负向驱动作用.总人口、城镇化率以及第二产业比重对碳排放量增长的贡献最大.据此,建议福建当前及未来时期减碳重点应是采取优化能源结构和促进产业结构升级,加速发展清洁、再生能源与提高能源效率相并重等策略.

2019 Vol. 39 (2): 859-867 [摘要] ( 287 ) [HTML 1KB] [ PDF 536KB] ( 911 )
868 孙博文, 程志强
市场一体化的工业污染排放机制:长江经济带例证

采用长江经济带2003~2015年105个城市面板数据,利用动态面板系统GMM方法探讨了市场一体化影响长江经济带工业二氧化硫、工业烟尘以及工业废水的实证结果及中间机制.研究表明:长江经济带各类工业污染物排放都具有动态累积效应以及存在路径依赖问题,市场规模加剧了工业污染排放,第三产业结构比例以及技术水平的提升则降低了各类工业污染排放水平,市场一体化存在影响各类工业污染物排放的规模、结构与技术传导路径.具体地,全样本中,市场一体化对各类工业污染排放物都具有技术中介效应,对于除工业烟尘之外的其他工业污染物排放具有市场规模中介效应,但第三产业结构中介效应不显著;分析区域异质性可知,与中下游地区相比,长江经济带上游地区市场一体化水平偏低,导致其对技术进步的促进不显著,缺乏影响各类工业污染物排放的技术中介效应,另外市场一体化对各地区工业烟尘的排放都具有一定的显著中介效应,至少能够从规模、结构以及技术进步层面找到一条显著的传导路径.本文推测,市场一体化对工业污染排放的影响可能受到了经济发展阶段、地区企业所有权属性、产业结构以及交通基础设施建设等潜在因素影响,而且工业烟尘排放量较大的行业是未来降低长江经济带工业污染排放的政策重点.

2019 Vol. 39 (2): 868-878 [摘要] ( 194 ) [HTML 1KB] [ PDF 607KB] ( 606 )
879 曾贤刚, 段存儒, 虞慧怡
社会资本对生态补偿绩效的影响机制研究——以锡林郭勒盟草原生态补偿为例

通过对农户开展的问卷调查分析了锡林郭勒盟草原生态补偿绩效,结果表明生态补偿绩效不容乐观,农户感受到的生态环境状况仅有小幅度的改善,消除经济激励之后农户表现出较低的参与积极性.基于结构方程模型,以农户自我发展能力和生态保护能力为中介,构建社会资本对生态补偿绩效的影响机制模型.结果表明社会资本对经济效应表现出显著负影响;对生态效应表现出显著正影响.社会网络、普遍信任、机构信任、互助倾向和惩罚程度对于经济效应影响系数分别为-0.05、-0.05、-0.01、-0.06和-0.03;对于社会效应影响系数分别为0.11、0.10、0.03、0.12和0.06;对于生态效应影响系数分别为0.36、0.33、0.09、0.38和0.19.在社会资本5项维度中互助倾向反映度最高,机构信任最低,因子载荷分别为0.77和0.19.农户自我发展能力和生态保护能力在社会资本对生态补偿绩效影响中表现出显著中介作用.

2019 Vol. 39 (2): 879-888 [摘要] ( 186 ) [HTML 1KB] [ PDF 608KB] ( 658 )
889 李永源, 张伟, 蒋洪强, 汪峰, 侯丽丽, 王金南
基于MRIO模型的中国对外贸易隐含大气污染转移研究

采用全球多区域投入产出(MRIO)模型耦合二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)、可吸入颗粒物(PM10)、非甲烷挥发性颗粒物(NMVOC)排放清单,定量分析了2012年中国与其他国家贸易过程中隐含的大气污染排放转移.结果显示,中国是隐含SO2、NOx、PM10排放的输出地和隐含NMVOC排放的输入地.欧盟、东亚和美国购买我国商品(如电力燃气和水供应业、重工业和矿采选业)导致的出口隐含大气污染排放量占比约为70%.中国在消耗撒哈拉以南非洲地区、中东&北非、东亚、东南亚和欧盟进口商品过程中,导致上述地区排放NMVOC为3.1×106t,约占我国进口隐含NMVOC排放的69.2%.为了减轻我国对外贸易中承担的环境负担,本文从加强重污染产业管控、发展绿色经济、推进全球绿色供给链等方面提出相关政策建议.

2019 Vol. 39 (2): 889-896 [摘要] ( 307 ) [HTML 1KB] [ PDF 1417KB] ( 1573 )
中国环境科学
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