中国环境科学
 
 
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2021年 41卷 8期
刊出日期 2021-08-20
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
3473 刘湘雪, 蒲维维, 马志强, 林伟立, 韩婷婷, 李颖若, 周礼岩, 石庆峰
北京地区大气氨时空变化特征
在北京城区和上甸子本底地区分别开展了为期3a和1a的NH3在线观测，并结合风向、风速、温度、相对湿度等气象因素的变化特征，分析了北京地区NH3浓度水平、年季特征及影响因素.结果发现，北京城区和本底地区的NH3年均浓度分别为（32.5±20.8）×10-9V/V和（11.6±10.3）×10-9V/V，北京城区的NH3浓度高于大多数国内外主要城市和地区的NH3浓度水平.城区和本底地区NH3浓度年变化特征为夏季高，分别为（34.1±6.8）×10-9V/V和（11.1±2.2）×10-9V/V，冬季低，分别为（19.7±9.3）×10-9V/V和（2.4±0.6）×10-9V/V.NH3的日变化特征受气象因素影响明显，其结果表明，春季城区NH3浓度峰值出现在15：00，而本底地区受西南风影响在20：00达到峰值；夏季城区NH3浓度最高值在7：00出现，本底地区则呈现双峰值（分别在09：00和22：00）；秋季城区和本底地区的日变化规律一致，均在22：00出现峰值；冬季城区的峰值出现时间晚于本底地区，峰值分别出现在23：00和20：00.西南风是造成本底地区NH3浓度升高的主要原因，春季和夏季，随着西南向风速的增大，NH3浓度显著升高.城区的NH3浓度则主要受到局地排放的影响.浓度权重轨迹法的研究结果发现，北京、天津、河北及河南北部地区是影响北京地区大气NH3的主要源区.
2021 Vol. 41 (8): 3473-3483 [摘要] ( 204 ) [HTML 1KB] [ PDF 1648KB] ( 414 )
3484 林理量, 程勇, 曹礼明, 于广河, 黄晓锋
深圳臭氧污染日的VOCs组成与来源特征
由于挥发性有机物（VOCs）是O3生成的关键前体物，因此了解VOCs的污染特征以及主要来源对控制O3污染具有重要的意义.本研究于2019年9~10月在深圳市开展了在线VOCs观测，共计监测104个物种.观测期间，臭氧超标率达17.8%.TVOCs总浓度为38.9×10-9，污染日浓度明显高于非污染日.从大类物种来看，浓度从高到低依次为烷烃>含氧有机物（OVOCs）>卤代烃>芳香烃>烯烃>乙炔>乙腈，臭氧生成潜势（OFP）中芳香烃、OVOCs以及烯烃贡献较大.由PMF源解析模型分析结果可知，VOCs主要来源包括生物质燃烧、汽油挥发、机动车尾气、工业过程以及溶剂使用等，而其中对OFP贡献较大的排放源为溶剂使用（45.8%）、机动车尾气（27.3%）.臭氧污染日发生时，清晨低风速可能导致了机动车尾气与汽油挥发源在交通早高峰快速积累，而当日高温亦会加快汽油源与溶剂源组分挥发并促进光化学反应.
2021 Vol. 41 (8): 3484-3492 [摘要] ( 249 ) [HTML 1KB] [ PDF 900KB] ( 428 )
3493 杨丹丹, 王体健, 李树, 束蕾, 薛志刚, 柴发合
基于空气质量模式和数学规划模型的城市PM2.5达标策略——以临汾为例
为了改善城市空气质量，降低PM2.5浓度，需要制定科学的控制策略，同时兼顾污染物减排量与减排成本效益.本文基于区域大气环境模型RegAEMS与数学规划模型，采用多目标遗传算法，探究城市大气PM2.5污染的最优控制策略，并应用于临汾市（14类行业源、17个区域源）的PM2.5浓度达标规划，实现污染物排放量最大和减排成本最小的双目标优化.结果表明，在PM2.5平均浓度近200 μg/m3的重污染天气条件下，为达到PM2.5浓度目标（75μg/m3），临汾市最大污染物允许排放量为356.7t/d，最小减排成本为3.36亿元.NOx、SO2、NH3、VOCs和一次颗粒物的减排量分别为98.1，49.9，44.3，155.7和105.5t/d，减排成本分别为11.7，6.8，6.2，5.5和3.5千万元.对VOCs、NOx、PM2.5、NH3和SO2减排潜力最大的行业分别为焦化源、移动源、扬尘源、农业源和民用燃烧源，分别占所有行业5种污染物减排量的21.6%、14.1%、11%、8.6%和3.8%.钢铁行业的减排成本最高（39%）；襄汾县的减排量最大，减排成本最高（达7218万元）.
2021 Vol. 41 (8): 3493-3501 [摘要] ( 182 ) [HTML 1KB] [ PDF 1297KB] ( 452 )
3502 耿冰, 孙义博, 曾巧林, 商豪律, 刘霄宇, 单菁菁
基于深度学习方法的PM2.5精细化时空估算模型
提出一种基于深度学习方法的地面PM2.5浓度时空估算模型（PM2.5-DNN），该模型基于葵花-8卫星反演的AOD数据，结合PM2.5监测站和气象站点观测数据对北京市地面PM2.5浓度进行了逐时的高精度模拟，同时将PM2.5-DNN模型的模拟性能与当前的主流方法进行了对比研究.结果表明，使用PM2.5-DNN模型估算的北京地区1km分辨率每小时地面PM2.5浓度与地表监测站观测数据对比的一致性较好，模型估算精度可达到R2=0.88，性能优于当前的主流方法.本文所提出的方法适用于区域尺度PM2.5浓度时空分布细粒度建模与估算，采用端到端的训练方式构建模型，为精细的PM2.5浓度估算提供了一个简便而有效的方法模型.
2021 Vol. 41 (8): 3502-3510 [摘要] ( 234 ) [HTML 1KB] [ PDF 1214KB] ( 413 )
3511 贺沅平, 张云伟, 顾兆林
特强沙尘暴灾害性天气的研究及展望
总结特强沙尘暴天气的研究进展，梳理分析特强沙尘暴天气的基本特征以及动力学触发机制，提出进一步的研究问题，以期加深对特强沙尘暴天气过程机理的认识.分析结果表明特强沙尘暴天气事件的季节性分布特征显著，春季居多，且多发生在下午到傍晚时段，其典型特征为突发性、局地性，持续时间相对较短，对局地的大气环境质量短时产生重大影响.旺盛的地面混合层热对流胞运动和中尺度（反）气旋性涡旋过境是特强沙尘暴天气出现的必要条件.在沙尘源区，由于午后近地层温度升高，热对流加剧，近地层热层结极不稳定，易形成地面混合层热对流胞运动；沙尘源区的热对流胞与混合层上部的中尺度（反）气旋性涡旋耦合作用，涡量通过热对流胞下传促使近地层层结内的热对流胞发展成群发性旋转对流胞，特强沙尘暴天气出现.进一步理解特强沙尘暴的风沙流特征及能量快速耗散机制，提高预测预警能力，需要加强特沙尘暴的气象观测数据积累和多尺度数值模拟.
2021 Vol. 41 (8): 3511-3522 [摘要] ( 224 ) [HTML 1KB] [ PDF 905KB] ( 470 )
3523 高雅文, 韩永翔, 李嘉欣, 陆正奇, 秦沛, 刘唯佳, 梁允
沙漠地区边界层高度的提高与尘卷风起沙量的变化
在YSU（Yonsei University）边界层参数化方案的基础上，采用一种经验修正边界层RYSU（Revised YSU）方案，其模拟的边界层高度与观测相吻合.同时利用尘卷风起沙方案，获得了2019年腾格里沙漠夏季尘卷风起沙量的时空分布，结果表明，在08：00~18：00时，RYSU方案模拟的整点尘卷风瞬时起沙量和起沙范围均高于YSU方案，前者的起沙量和范围最大的时刻是15：00时，较后者迟1h，它与腾格里沙漠观测的尘卷风出现频率更接近.采用RYSU方案6~8月研究区每日的总起沙量几乎是采用YSU方案的3倍左右，RYSU方案估算的最大瞬时起沙量比YSU方案更接近用观测的边界层最大高度计算的值.
2021 Vol. 41 (8): 3523-3528 [摘要] ( 171 ) [HTML 1KB] [ PDF 1536KB] ( 318 )
3529 刘灏, 王颖, 王思潼, 刘扬, 李博
基于HYSPLIT4模式的天水市颗粒物输送路径
首先利用后向轨迹模式（HYSPLIT）模拟了天水市2017~2019年冬季后向轨迹，分析了50，200，500和1000m 4个不同高度以及500m高度不同聚类数量对路径输送聚类统计结果的影响，并以500m高度四个季节的后向轨迹进行聚类分析，进一步运用权重潜在源贡献分析法（WPSCF），探讨了研究期间天水市细颗粒物的潜在源区及不同源区对天水市颗粒物浓度的贡献，结果表明，（1）起始点高度为500m时，颗粒物浓度极值比和极值差均较大，聚类结果最具代表性；（2）不同聚类数量分析结果表明，按照总空间变化（Total spatial variation，TSV）显著增加的原则选取的聚类数量较少，且能反映不同方向的轨迹输送特征；（3）天水市不同季节的轨迹聚类结果表明，冬季来自陕西南部的东南路径是PM2.5污染程度最高的路径，该路径下PM2.5浓度为78.2μg/m3，春季西北路径的颗粒物浓度最高，PM10和PM2.5的平均浓度分别是127.9~129.9和40.6~41.0 μg/m3，夏秋季节不同路径的颗粒物浓度相差不大.
2021 Vol. 41 (8): 3529-3538 [摘要] ( 168 ) [HTML 1KB] [ PDF 1232KB] ( 345 )
3539 吕立群, 尹航, 王军方, 于全顺, 葛蕴珊, 王欣
基于功基窗口法的国六重型柴油车实际道路排放研究
利用便携式排放测试系统（PEMS）对6辆典型国六重型柴油车开展了实际道路排放试验，并利用功基窗口法分析了重型车实际道路CO、NOx和PN排放特性，结果表明：实际行驶过程中重型柴油车排放后处理装置能有效控制CO和PN排放，但NOx排放存在显著不确定性.现行重型国六排放标准规定的功基窗口法在排放评估过程中最高可剔除46.68%的NOx高比排放窗口，大幅低估了实际道路工况尤其是市区拥堵路况下的重型柴油车NOx实际排放量，建议采用更加科学合理的数据处理方法评价重型车实际道路排放.
2021 Vol. 41 (8): 3539-3545 [摘要] ( 251 ) [HTML 1KB] [ PDF 914KB] ( 538 )
3546 张益兰, 肖高飞, 李剑晗, 杜玥莹, 付名利, 胡芸
钒基催化剂同步去除燃煤烟气中甲苯与NOx研究
采用不同工艺制备V2O5-WO3-MoOx/TiO2堇青石整体式催化剂，以甲苯和NO为探针分子，考察了Mo的负载量、涂覆方法、粘结剂的种类等制备工艺对整体式催化剂性能的影响，用XRD、SEM-EDS、FT-IR、BET等技术对催化剂进行了表征分析.结果表明，采用涂敷法，以添加量为1%的甲基纤维素为粘结剂所制备的V1W6Mo3/TiO2堇青石蜂窝陶瓷整体式催化剂具有最优活性和稳定性（T90为307℃，负载率为28.26%，脱落率为6.81%），在燃煤烟气中具有优异的同步去除VOCs与NO性能，甲苯去除率可达99%，NO去除率为100%，N2选择性为99%.XRD、SEM-EDS表明V、W、Mo活性组分分布均匀且高度分散.FT-IR证明添加甲基纤维素的整体式催化剂具有优异的抗硫性能.
2021 Vol. 41 (8): 3546-3554 [摘要] ( 194 ) [HTML 1KB] [ PDF 2474KB] ( 299 )
水污染与控制
3555 郑怀礼, 蒋君怡, 万鑫源, 李宏, 孙永军, 刘霜, 江欣承
磁性纳米材料吸附处理工业废水的研究进展
介绍了磁铁矿、磁赤铁矿、MFe2O4型铁氧体等几种常见的磁性纳米颗粒及其制备和功能化方法，综述了磁性纳米吸附剂在重金属废水、染料废水、含油废水、含酚废水吸附处理中的新研究进展.根据研究过程中所存在的问题总结并展望了磁性纳米吸附材料的未来发展趋势，在今后的研究可从吸附剂的制备优化、吸附机理、实用性和再生回用等方面展开探究，以期发挥其在实际工业废水处理中的应用潜力.
2021 Vol. 41 (8): 3555-3566 [摘要] ( 198 ) [HTML 1KB] [ PDF 628KB] ( 457 )
3567 郑怀礼, 余祉双, 赵瑞, 李宏, 孙强, 胡雅丹, 蒋君怡
阴离子嵌段磁性混凝剂去除低浓度亚甲基蓝
采用模板法合成具有阴离子嵌段结构阴离子聚丙烯酰胺（TAPAM），然后用聚多巴胺（PDA）进行改性，通过螯合作用接枝Fe3O4纳米颗粒，命名为TAPAM-PDA-Fe3O4，并对合成新型磁混凝剂进行多种表征分析.通过与PDA和APAM-Fe3O4对亚甲基蓝的去除效果对比，结果表明，TAPAM-PDA-Fe3O4去除率最高，且在中性/碱性条件下（7.03O4能有效去除低浓度亚甲基蓝，在亚甲基蓝初始浓度为4mg/L，pH值为9时去除效率最大值达到97.5%.
2021 Vol. 41 (8): 3567-3575 [摘要] ( 143 ) [HTML 1KB] [ PDF 2941KB] ( 281 )
3576 徐昊天, 张树军, 杜睿, 彭永臻
利用羟胺实现城市污水短程硝化最优投加点选择
模拟缺氧/好氧（A/O）模式运行的序批式活性污泥法（SBR）处理系统，探究利用羟胺实现城市污水短程硝化的投加点优化.批次实验发现，溶解氧存在会降低羟胺对亚硝酸盐氧化菌（NOB）抑制效果的（20±0.5）%.此外，相较于未经缺氧处理和延长缺氧时间（>15min）处理，缺氧时间为1~5min可提高NOB活性抑制率13%~25%.长期试验表明，在缺氧段末投加羟胺的短程硝化系统维持NO2--N积累率92%以上，而在好氧阶段投加羟胺的系统NO2--N积累率逐渐降低.qPCR分析证明，羟胺投加点为缺氧段末可在充分抑制NOB基础上，降低对氨氧化菌（AOB）的抑制作用，从而有利于AOB成为优势菌群结构.本研究为优化羟胺投加点和稳定维持短程硝化提供理论基础.
2021 Vol. 41 (8): 3576-3583 [摘要] ( 178 ) [HTML 1KB] [ PDF 622KB] ( 328 )
3584 胡瑞柱, 黄廷林, 刘泽男
碳酸钙诱导结晶动力学影响因素研究
碳酸钙诱导结晶速率受到水中多种因素的影响，采用pH-stat法对pH值、过饱和度、钙和镁离子活度和金属离子（铁、锰）等因素对碳酸钙诱导结晶速率的影响进行研究.结果表明，当pH值在8.0~10.0之间，过饱和度在1.4~4.03之间时，碳酸钙诱导结晶速率随着pH值的增大或者过饱和度的增大而增大，当钙离子和镁离子活度在0~1.18之间时，碳酸钙的结晶速率随着镁离子的增多而降低.碳酸钙结晶速率介于1.0×10-10m/s~5.0×10-10m/s.铁离子和锰离子的存在会促进碳酸钙的诱导结晶过程，且铁离子和锰离子同时存在时碳酸钙结晶速率高于其单独存在时碳酸钙的结晶速率.通过深入研究不同因素对碳酸钙诱导结晶动力学的影响，为碳酸钙结晶造粒工艺提供数据支持.
2021 Vol. 41 (8): 3584-3589 [摘要] ( 223 ) [HTML 1KB] [ PDF 1381KB] ( 461 )
3590 王朝朝, 高鹏, 闫立娜, 殷耀兵, 张欢, 武新娟, 殷春雨, 马骏, 李思敏
基于改良ASM1的SNAD工艺启动和优化
采用微氧升流式膜生物反应器（UMSB-MBR）启动同步亚硝化-厌氧氨氧化耦合异养反硝化（SNAD）工艺，拟通过构建数学模型实现工艺启动过程分析及其优化过程预测.结果表明：反应器历经厌氧氨氧化和全程自养脱氮（CANON）工艺后，通过引入有机碳源（C/N比为0.5）启动SNAD工艺（总氮去除率可达87.66%），并运用ASM1模型及实验数据成功建立SNAD工艺启动模型；通过模型分析发现，氮负荷（NLR）的增大（由0.24~1.88kg/（m3·d）），适宜的溶解氧（DO）浓度（0.2~0.4mg/L）均有利于SNAD工艺的快速启动；通过模型预测发现，随着C/N比（由0.5~3.0）增大，反硝化菌（DNB）对厌氧氨氧化菌（AnAOB）活性的抑制程度不断增强，造成脱氮主要途径由厌氧氨氧化向异养反硝化过程转化，综合考虑C/N比为1.5时SNAD工艺效能和微生物菌群配置处于最佳状态.
2021 Vol. 41 (8): 3590-3600 [摘要] ( 189 ) [HTML 1KB] [ PDF 1236KB] ( 344 )
3601 姜伟楠, 隋倩, 吕树光
利用Fe3O4纳米颗粒磁分离去除水中小粒径微塑料
建立了微塑料（Microplastics，MPs）荧光定量分析方法，系统研究了Fe3O4纳米颗粒对水中聚苯乙烯MPs的磁性去除效果.结果表明，MPs浓度在本实验范围内（0.2~10.0mg/L）与荧光强度线性关系良好，相关系数均>0.9990，能准确测定不同粒径（100~1000nm）MPs的浓度.MPs初始浓度与Fe3O4纳米颗粒投加量对MPs去除效果具有影响.增加Fe3O4纳米颗粒的投加量能够有效提升水中MPs的去除率，当Fe3O4投加量为12mg/L时，去除率可达90.8%.在低Fe3O4投加量时，MPs去除率随着MPs初始浓度增加而显著增加，显著性水平为0.015；但在中、高Fe3O4投加量时，初始浓度对去除效果影响很小，显著性水平分别为0.073和0.060.Fe3O4纳米颗粒对MPs的附着过程能够在180min内趋于平衡，整个动力学可通过拟一级或拟二级模型进行拟合.
2021 Vol. 41 (8): 3601-3606 [摘要] ( 176 ) [HTML 1KB] [ PDF 491KB] ( 516 )
3607 李冬, 刘名扬, 任纪元, 张杰, 曾辉平
基于不同污泥量间歇饥饿的CANON工艺启动
为了探究不同污泥量间歇饥饿对于全程自养脱氮（CANON）工艺启动的影响，R1、R2和R3反应器分别采用水力筛分间歇饥饿、部分污泥间歇饥饿和全部污泥间歇饥饿3种不同的方式启动CANON工艺.结果显示，R1、R2和R3反应器分别在第44，66和58d顺利启动，第70d时，其总氮去除率分别达到73.63%、71.56%和67.40%左右，粒径分别达到了404，359和306μm.分析表明，水力筛分间歇饥饿方式可以选择性地针对絮状污泥进行饥饿，避免间歇饥饿对于污泥EPS及粒径的负面影响，在有效抑制NOB菌活性的同时易于保持相关功能菌的活性；部分污泥间歇饥饿的方式在一定程度上避免了AOB和ANAMMOX活性的衰减，但同时NOB的抑制效果也较差；整体间歇饥饿策略对于NOB的抑制效果最好，但同时也不利于CANON工艺相关功能菌的活性保持.
2021 Vol. 41 (8): 3607-3614 [摘要] ( 163 ) [HTML 1KB] [ PDF 1028KB] ( 393 )
3615 石烜, 高歌, 任博, 田嘉盟, 金鑫, 王晓昌, 金鹏康
多点汇流下污水管网污染物迁变规律及其机制
为研究城市污水管网多点汇流条件下污染物的迁变规律及其对微生物繁衍的影响机制，建立一套多汇流点位的污水管道中试系统，探究污水输送过程中碳，氮，硫3类主要污染物质的迁移转化特性.结果表明，汇流点前溶解态化学需氧量（SCOD）和硫酸盐（SO42-）浓度下降，氨氮（NH4+-N）浓度上升，支管汇流使得汇流点3类污染物浓度显著增加.后期水质达到稳定，在保证支管污水的汇入导致各类污染物增加量基本不变的情况下，SCOD浓度由进口的320mg/L左右下降至出口的280mg/L左右，在氨化作用下导致的NH4+-N总增加量在15mg/L左右，高于因汇流产生的增加总量12.5mg/L左右，结果表明汇流管网系统中微生物的消耗代谢作用是碳氮类污染物变化的主导因素，而SO42-后期进出口浓度均在20mg/L左右，说明支管汇流和生化代谢使SO42-的含量维持在动态平衡的状态.此外，对管网中试系统生物相中微生物繁衍过程进行分析可知，发酵菌（FB），产氢产乙酸菌（HPA），硫酸盐还原菌（SRB）的含量随繁衍时间显著增加，并在沿程的不同汇流点处出现丰度升高现象.综上所述，在多点汇流导致污水水质波动的作用下，促进了管网生物相中微生物的繁衍增殖，并增强了其代谢作用在污水管网污染物转化的主导地位，使得污染物在管网输送过程中呈现更为显著的转化现象.
2021 Vol. 41 (8): 3615-3625 [摘要] ( 191 ) [HTML 1KB] [ PDF 946KB] ( 484 )
3626 公绪金, 董玉奇, 李伟光
污泥基活性炭-甲醇工质对吸附/解吸特性
将市政生物污泥资源转化与吸附制冷能效提升相交叉融合，通过炭素前驱体进行复配、KOH催化炭化及磷酸催化活化相结合的压块炭改进工艺对污泥基活性炭的孔结构进行原位调控，制备了4种新型污泥基活性炭（WNC-4/3/2/1）；对比研究了以污泥炭和甲醇制冷剂为工质对的吸附制冷床的吸附/脱附循环、制冷量及制冷功率变化特性.结果表明： KOH和磷酸浸渍过程可分别促进微孔及中孔结构的发育，WNC-4的总孔、微孔及中孔容积分别达到0.6960，0.1641和0.5319cm3/g.比表面积与孔结构容积水平的同步提升与甲醇制冷剂吸附/脱附量呈良好的相关性（R2>0.90）.基于Langmuir吸附等温模型（R2=0.9939）计算的最大吸附量QL*达到（552.67±23.83）mg/g；基于Sokoda-Suzuki方程计算的40min内的平衡吸附量和脱附量分别为（372.94±9.504）和（412.55±8.309）mg/g.脱附温度为100℃时，WNC-4吸附制冷系统的稳定脱附量、制冷量和制冷功率分别达到（328.81±10.74）mg/g，（300.34±9.81）kJ/kg和（600.68±19.62）kJ/（kg·h）.
2021 Vol. 41 (8): 3626-3634 [摘要] ( 174 ) [HTML 1KB] [ PDF 820KB] ( 319 )
3635 路思佳, 郑兴, 李晓良
化学还原氧化石墨烯修饰PbO2电极及催化降解酸性红G
为了提高Ti/PbO2电极的稳定性与催化氧化能力，将化学还原氧化石墨烯（RGO）以共沉积的方法修饰于β-PbO2层.通过扫描电镜（SEM），X射线衍射仪（XRD），循环伏安法（CV），电化学交流阻抗（EIS），产羟基自由基（·OH）能力，强化寿命等测试方法对电极性能进行表征，并以酸性红G（ARG）为目标降解物，评估PbO2-RGO电极的催化效果.结果表明，电极经RGO改性后晶型仍为β-PbO2，析氧过电位由1.60V升至1.83V，膜阻抗由144 Ω/cm2降至16.2 Ω/cm2，强化寿命提升了43.6%.通过ARG降解实验表明，改性后的PbO2-RGO电极催化性能均有所提高，其中PbO2-RGO（0.05）电极具有最优的催化能力，120min内对ARG的脱色率可达到98.5%，同时对COD的去除率可达76.89%.
2021 Vol. 41 (8): 3635-3641 [摘要] ( 147 ) [HTML 1KB] [ PDF 939KB] ( 334 )
3642 仇仕杰, 梁祖雪, 华洁, 刘以凡, 叶晓霞, 刘明华
负载镍锌氧体木质素基活性炭吸附磺胺噻唑
以碱木素为原料热解制备碱木素基活性炭（LAC），在此基础上添加硝酸镍、硝酸锌等，用水热合成法成功制备出负载镍锌氧体的木质素基活性炭（NiZn-DO/LAC）.通过SEM、BET、XRD等仪器对木质素基活性炭性能结构进行表征，并研究其在水溶液中对于磺胺噻唑（ST）的吸附.结果表明，所制得的木质素基活性炭具有明显的三维多孔结构与稳定的晶体结构，其具备较大的比表面积（759.1m2/g）.在吸附ST的过程中，NiZn-DO/LAC表现出较好的吸附性能，最大吸附容量可达328.2mg/g，优于其他报道的吸附剂.在NaOH溶液中，ST易从活性炭材料中脱附，在循环利用4次后，解吸率仍可达79.43%.NiZn-DO/LAC对ST的吸附主要通过静电作用、π-π堆积作用、络合作用、氢键作用及疏水性作用的协同，从而使吸附性能得到很大提高.
2021 Vol. 41 (8): 3642-3652 [摘要] ( 148 ) [HTML 1KB] [ PDF 1156KB] ( 293 )
3653 韩露, 韩芸, 代洋, 张进, 钟晨, 卓杨
污泥热水解滤液作污水反硝化碳源的脱氮性能
以污泥热水解滤液作为外加碳源，通过对SBR反应器脱氮效果、碳氮平衡及活性污泥EPS的分析，探究了污泥热水解滤液的脱氮性能，并与传统碳源乙酸钠进行了比较.结果表明，污泥热水解滤液和乙酸钠作为碳源可将出水TN从27.64mg/L分别降至12.05mg/L和7.98mg/L，说明两种碳源的投加均能强化反硝化过程；通过碳氮平衡分析可以看出，未加入碳源时污水TN去除率只有47.83%，加入热水解滤液后污水的TN去除率达到了81.30%，且滤液增加的氮负荷远远小于滤液作为外加碳源去除污水中TN的量；加入热水解滤液和乙酸钠时，活性污泥的EPS均有增加，但乙酸钠为碳源时的EPS含量更高，而EPS的增加引起了污泥SVI的增大.
2021 Vol. 41 (8): 3653-3659 [摘要] ( 196 ) [HTML 1KB] [ PDF 478KB] ( 356 )
3660 钟兰兰, 袁吉林, 罗宏扬, 向文浩, 李林洋, 肖川宝, 钟年丙
光催化与生物膜直接耦合降解4-氟苯酚废水
为了实现4-氟苯酚（4-FP）废水的快速持续降解，本文构建了光催化与生物膜直接耦合系统.该耦合系统由N掺杂TiO2涂覆光催化光纤束、生物膜、核孔膜和紫外-可见LED光源构成.实验研究了单独光催化、单独微藻生物膜及光催化-生物膜耦合3种体系对4-FP的降解性能.研究发现：光催化系统降解4-FP速率慢、脱氟效率低，12h内降解率为94.3%，脱氟率仅为24.7%.微藻生物膜在第一个周期内对4-FP的降解性能高于单独光催化，10h内降解率达到98.9%，脱氟率达到90.9%，但3个周期后4-FP降解率降低至75.5%，脱氟率降低至69.5%.在耦合系统中，生物膜中微生物种群发生了自适应调整，富集了大量的红球菌、假单胞菌和无色杆菌，导致了光催化、生物降解及光合作用三者亲密协作，实现了4-FP快速持续地降解，运行12个周期后，5h即可将4-FP完全降解，同时溶解有机碳及脱氟率分别达到89.4%和78.3%.
2021 Vol. 41 (8): 3660-3666 [摘要] ( 219 ) [HTML 1KB] [ PDF 701KB] ( 345 )
3667 王帆, 么兴荣, 刘松林, 蒋维卿, 艾胜书, 王喜超, 边德军
有机负荷冲击对微压反应器的影响及调控策略
通过单周期瞬时有机负荷（OLR）冲击试验，探究了OLR冲击对微压内循环反应器（MPR）去除效率的影响，采用提高曝气量的方式应对冲击，确定不同OLR冲击条件下的最适曝气量.结果表明，随着OLR的增加，出水COD低于50mg/L，出水TN低于10mg/L，但NH4+-N和TP的去除效率随负荷增加而降低.OLR增加到0.26gCOD/（gMLSS·d）时出水TP高于0.5mg/L；OLR增加到0.46gCOD/（gMLSS·d）时出水NH4+-N高于5mg/L.OLR分别为0.26，0.34，0.46gCOD/（gMLSS·d）时，相应最适曝气量分别为1.95，2.25，2.45L/min.在单周期OLR冲击下，通过调控曝气量的方式可以有效应对冲击，保证污染物去除效果.
2021 Vol. 41 (8): 3667-3675 [摘要] ( 147 ) [HTML 1KB] [ PDF 527KB] ( 256 )
固体废物
3676 丁超, 张振文, 王陆洋, 张文楠, 余春江
低温热解油厌氧消化产甲烷条件研究
对低温热解油的厌氧消化条件进行研究，包括新鲜接种污泥的驯化，热解油厌氧消化条件的影响因素和生物质热解参数对最终厌氧消化的影响.通过控制不同热解参数及厌氧发酵参数的方法对耦合过程进行研究.结果表明，新鲜接种污泥经过驯化可以显著提升其对热解油中抑制物的耐受性，进而大幅提升热解油厌氧消化的甲烷产量.中温的培养条件更适合浓度为4%的热解油厌氧消化甲烷化，而高温的培养条件更适合浓度为10%的高浓度热解油.此外，0.85mm生物质粒径、300℃热解温度在下游的消化阶段有更高的甲烷产量.
2021 Vol. 41 (8): 3676-3683 [摘要] ( 165 ) [HTML 1KB] [ PDF 576KB] ( 295 )
3684 王倩, 陈钦冬, 章佳文, 吴华南, 徐期勇
海岸线塑料垃圾低温热解及其污染物排放特征
在对典型海岸线实地调研的基础上，模拟不同盐度海岸线环境（10mg/g和35mg/gNaCl含量），并对比现有相关研究（500mg/gNaCl含量），对海岸线塑料垃圾进行低温热解.通过检测其热解固、液、气产物组成，分析了海岸线环境对塑料垃圾低温热解特性和污染物排放的影响.结果表明，在550℃低温热解过程中，砂质和岩基塑料垃圾热解产生的主要气体为CO和CH4，NaCl可以增加热解气体的产量，35mg/g时增加程度最明显，其中砂质塑料热解气体产率从18.97%增加到26.07%，岩基塑料从19.27%增加到30.12%，但NaCl同时会降低气体的释放速率；所有样品的NaCl基本留在了固体残渣中，其他产物中几乎没有检测到含氯物质的存在，且发现NaCl可以减少岩基塑料热解颗粒物的产生.该结果说明海岸线塑料垃圾低温热解处置可以有效控制含氯污染物排放.
2021 Vol. 41 (8): 3684-3692 [摘要] ( 180 ) [HTML 1KB] [ PDF 1322KB] ( 333 )
土壤污染与控制
3693 王乔林, 宋云涛, 王成文, 徐仁廷, 彭敏, 周亚龙, 韩伟
滇西地区土壤重金属来源解析及空间分布
以滇西重金属地质高背景区为研究区，系统采集了4193件表层土壤样品，分析测试了As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn 8种重金属元素的含量，综合运用相关分析、主成分分析和单因素方差分析等经典统计方法探讨了土壤重金属来源和土壤重金属含量与成土母质、土地利用方式之间的关系，并利用地统计方法对重金属的空间分布特征进行了分析.结果表明：①研究区8种重金属含量平均值均超过全国土壤背景值，但是低于农用地污染风险筛选值；与云南省土壤背景值相比，As、Cd、Cu、Ni、Pb和Zn含量平均值与云南省背景值相当，Hg和Cr的平均含量分别是其背景值的2.35和1.60倍，土壤重金属存在不同程度累积现象.②Cr、Cu和Ni主要受成土母质的控制；Cd、Zn和Pb主要受人类活动影响，人为来源主要为铅锌矿开采选冶、交通运输和煤炭燃烧，Cd、Zn在一定程度上受成土母质的影响；As和Hg以人为来源为主，受汞矿采选、农业活动及煤炭燃烧的影响.③不同成土母质和土地利用方式的土壤中重金属含量差异显著.Cd、Cr、Cu、Hg和Ni在沉积岩母质区土壤中平均含量最高；草地中As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Zn平均含量最高.④Cu、Ni、Cr高值区与沉积岩母质区及区内分布的铜矿和铁矿空间耦合性良好；Pb、Cd和Zn的高值区与区内的铅锌矿分布范围基本一致；As和Hg高值区与区内汞矿等热液型金属矿的分布具有较高的空间一致性，在人类活动密集地区也呈高背景分布.
2021 Vol. 41 (8): 3693-3703 [摘要] ( 220 ) [HTML 1KB] [ PDF 3369KB] ( 413 )
3704 陈霈嘉, 王训, 王定勇
典型冰川退缩区铅的来源、累积及历史沉降——以青藏高原海螺沟冰川退缩区为例
为探究青藏高原东部陆地生态系统中铅的来源、累积分配过程及百年来大气铅的沉降状况，以贡嘎山海螺沟冰川退缩区为对象，利用冰川退缩区样地年龄可确定的优势，对160年来完整的植被演替序列进行了系统研究.采用电感耦合等离子体质谱法（ICP-MS）测定了土壤和植物样品中的铅以及其他微量元素的含量，明确了铅在该地区生态系统中的含量和储量变化格局，并采用主成分分析（PCA）解析了土壤铅的潜在来源，评估了历史沉降铅的累积速率.结果表明，森林有机土壤是大气铅的重要汇集区域.大气沉降的铅主要累积于O层中，而C层土壤铅含量相对较低；植物地上部以树枝和树皮铅含量最高，树干铅含量最低.植被序列中不同树种的铅储量变化趋势和植被演替趋势成正相关.在植被生长期，铅储量因生物量增加而不断升高，而随着演替过程中植被的死亡而降低.整个演替系统铅的储量随冰川退缩时间显著增加，至1936年样地的云冷杉顶极群落达到最大值.PCA源解析表明有机土壤中57%左右的铅来自于人为来源铅的大气沉降过程，即外源污染的大气沉降是贡嘎山中铅的主要来源.进一步分析表明，中国西南地区和南亚地区（印度、孟加拉国等）是主要的污染潜在源区.在百年尺度上，大气来源沉降铅在冰川退缩区的平均累积速率为（8.87±3.55） mg/（m2·a）.此研究为探究铅在陆地生态系统中的来源、分配及累积，理解未来全球变化对铅的环境地球化学过程影响提供了经典范例与数据依据.
2021 Vol. 41 (8): 3704-3713 [摘要] ( 175 ) [HTML 1KB] [ PDF 769KB] ( 295 )
3714 李婉秋, 施暖暖, Marios Drosos, 李恋卿, 潘根兴
秸秆生物质炭DOM光谱特征及其与Cu2+的相互作用
通过荧光猝灭滴定法探究玉米秸秆炭（MSB）、水稻秸秆炭（RSB）和花生秸秆炭（PSB）中DOM的光谱特征及其与Cu2+的络合机理.结果表明：三种生物质炭的DOM均具有较高的亲水性和较低的芳香性，其中RSB-DOM的芳香性相对较强、分子量较大，但DOM含量低，PSB-DOM含量最高，芳香结构中含氧官能团较多.MSB和RSB-DOM中均含类富里酸组分C1和类腐殖酸组分C3、C4，RSB-DOM中还有类色氨酸组分C5，PSB-DOM则由两种类富里酸组分C1、C2和较长波长类腐殖酸组分C4组成，3种DOM均以类富里酸组分为主，占比达54.93%~86.29%.Cu2+与类腐殖酸组分的稳定常数（logKM）高于类富里酸组分，且类腐殖酸组分C4的络合能力（f）最强，类腐殖酸组分的logKM和f值总体上表现为：PSB-DOM> MSB-DOM>RSB-DOM.二维相关光谱分析发现，类富里酸组分对Cu2+最敏感，而Cu2+优先与类腐殖酸组分结合.研究结果有助于进一步揭示生物质炭的DOM对Cu2+环境行为的影响机制.
2021 Vol. 41 (8): 3714-3722 [摘要] ( 189 ) [HTML 1KB] [ PDF 2239KB] ( 420 )
环境微生物
3723 周佳敏, 黄廷林, 刘茜, 杨尚业, 寇莉青
低C/N亚铁氧化硝酸盐还原菌群脱氮特性
为削减微污染水库中氮污染负荷，从西安市李家河和黑河水库沉积物中驯化筛分出在低C/N条件下能够高效脱氮的亚铁氧化硝酸盐还原混合菌群，并将其命名为Z13.利用硝酸盐氮为唯一氮源、亚铁与乙酸作为共同电子供体的反硝化基础培养基，研究了亚铁氧化硝酸盐还原混合菌群Z13对氮素、亚铁和有机物等的代谢特征.考察了不同温度、初始pH值、C/N、Fe2+浓度对亚铁氧化硝酸盐还原混合菌群Z13脱氮性能及亚铁氧化的影响.结果表明，低C/N条件下亚铁氧化硝酸盐还原混合菌群Z13在78h时硝酸盐氮去除率为99.85%，总氮去除率为89.91%.Fe2+的总去除率为99.86%，其中生物氧化率为82.70%，无亚硝酸盐氮和氨氮的累积.单因素实验表明，在温度30℃，pH 6.5，C/N 1.821，Fe2+浓度30mg/L时，亚铁氧化硝酸盐还原混合菌群Z13对亚铁氧化和氮素的去除效果最好.亚铁氧化硝酸盐还原混合菌群Z13在微污染水体生物脱氮领域中具有很大的应用潜力.
2021 Vol. 41 (8): 3723-3732 [摘要] ( 148 ) [HTML 1KB] [ PDF 639KB] ( 285 )
3733 孙哲, 孙昕, 李鹏飞, 刘明文, 李盟, 张清宇
基于提高乙醇产率的常压室温等离子体微藻诱变育种
以普通小球藻FACHB-25为研究对象，利用常压室温等离子体在不同功率条件下对其诱变处理，在功率100W、120W条件下筛选出3株优势藻株，依次编号为S100-7、S120-4、S120-9.其中S120-9藻株培养末期生物量增加明显且多糖产量是原始藻株产量的1.34倍，达到237.98mg/L；S120-4碳水化合物含量占比为37.55%，较原始藻株提高了43.48%.对比了各藻株在光合性能、细胞组分以及细胞形态等方面差异.通过同步糖化发酵（SSF），碳水化合物含量最高的S120-4藻株乙醇产量达到1.58g/10g藻，但其生物量积累受到限制.考虑生物量积累情况，推算出S120-9藻株单位体积藻液乙醇产量最高达到0.1033g/L.
2021 Vol. 41 (8): 3733-3739 [摘要] ( 210 ) [HTML 1KB] [ PDF 547KB] ( 323 )
3740 曾鹏, 蒋毅, 辜娇峰, 周航, 刘雅, 廖柏寒
多元复合调理剂对镉砷污染农田土壤微生物群落结构的影响
通过温室盆栽试验，研究多元复合调理剂（石灰石、铁粉、硅肥和钙镁磷肥，简称LISP）对土壤基本理化性质、Cd和As的生物有效性和微生物群落结构的影响.结果表明，LISP可改变土壤基本理化性质，降低土壤有效态Cd和As含量，并改变土壤微生物群落结构.在0.4%的LISP添加下，土壤pH值、有效磷和总磷含量较CK处理分别显著（P< 0.05）提高0.57单位、130.6%和18.38%，同时土壤有效态Cd和As含量较对照分别显著（P< 0.05）降低21.76%和16.39%.高通量测序结果表明，添加LISP可维持污染土壤中正常微生物群落的多样性和丰富度，而显著改变土壤微生物群落的组成和结构，其中厚壁菌门、放线菌门和浮霉菌门等门水平物种的相对丰度增加，而绿弯菌门、酸杆菌门和疣微菌门等门水平物种的相对丰度降低.冗余分析和Mantel检验分析表明，土壤pH值、有效磷以及有效态Cd和As含量是影响土壤微生物群落结构的主要环境因子.上述结果表明，LISP是一种有效的、生态安全的调理剂用于农田土壤Cd和As污染土壤修复.
2021 Vol. 41 (8): 3740-3748 [摘要] ( 197 ) [HTML 1KB] [ PDF 603KB] ( 326 )
环境生态
3749 刘双爽, 袁兴中, 王晓锋, 周李磊
汉丰湖和高阳湖水体氮磷分布及影响因素研究
为了研究三峡水库蓄水及汉丰湖调节坝运行对湖库氮磷营养盐的影响，于2018年11月~2019年10月对汉丰湖和高阳湖进行逐月水样采集.结果表明：汉丰湖TN浓度为0.78~2.38㎎/L，TP浓度为0.03~0.13㎎/L；高阳湖TN浓度为0.57~2.48㎎/L，TP浓度为0.03~0.09㎎/L，两湖库全年易发生富营养化.汉丰湖和高阳湖水体氮素浓度变化趋势一致，水体氮污染主要来自径流污染、城市污水以及淹没土壤的释放；两湖库磷素时空差异显著，高阳湖水体磷浓度随水位的变化波动性显著，说明水位调节对磷循环产生更直接的影响.外源污染的输入、浮游植物生长以及气温变化是影响汉丰湖水体氮磷营养盐浓度的主要因素，而高阳湖水体氮磷浓度主要受水位波动的影响.
2021 Vol. 41 (8): 3749-3757 [摘要] ( 224 ) [HTML 1KB] [ PDF 622KB] ( 341 )
3758 许浩霆, 陈敏, 肖尚斌, 虞之锋, 梁爽, 郑祥旺
喀斯特小流域河流溶存甲烷浓度时空变化特征
以宜昌境内喀斯特河流下牢溪为研究对象，通过对流域内15个采样点为期1a间隔约2周1次的水量、水质及CH4浓度同步监测，探讨河流溶存CH4浓度时空变化规律及影响因素.结果表明：下牢溪溶存CH4浓度变化范围为0.002~1.492μmol/L，全年平均浓度0.133μmol/L，整体表现为大气CH4的源.河流溶存CH4浓度呈现夏秋高、冬春低的变化特征，主要受温度驱动.雨季CH4浓度受温度和降雨共同调控.温度越高，产生流量稀释效应的降雨量阈值也越大.下牢溪CH4浓度空间分异性显著，小型拦水坝前浓度最高，最低值出现在河底坡降较大的天然峡谷型河道.人为活动不同程度的提高了相应河段的CH4浓度水平，是小流域CH4浓度空间分布格局的重要影响因素.流域CH4浓度空间分布无明显时间稳定性特征，这可能与陆源输入及水平、垂向输出等动态因素有关，实施全流域采样监测对小型河流碳排放估算十分必要.
2021 Vol. 41 (8): 3758-3766 [摘要] ( 162 ) [HTML 1KB] [ PDF 547KB] ( 267 )
3767 张金良, 陈凯, 张超, 郭鹏程
基于熵权的黄河流域生态环境演变特征
基于系统论和信息熵理论，对黄河流域1980~2019年重要生态环境指标数据进行熵权分析，结果表明，各项指标的熵权存在随时间序列的动态变化，单一年度的指标权重结构随时间变化不断调整，各项指标在系统中的重要性非恒定.在此基础上，计算得到近40a黄河流域的环境发展指数（EDI），EDI范围为56.64~76.60.1980~2019年黄河流域EDI总体呈现“稳定-增长”的变化趋势，2003年显著增长，之后EDI持续上升.经过多年的保护与治理，黄河流域生态环境负反馈效应正在显现，系统逐步由混乱无序向稳定有序发展，黄河流域生态环境整体向好.
2021 Vol. 41 (8): 3767-3774 [摘要] ( 157 ) [HTML 1KB] [ PDF 1342KB] ( 314 )
3775 豆鹏鹏, 林敦梅, 王芳, 黄屿玥, 高杰, 杨巍, 韦冰, 李伟, 姚婧梅
三峡库区城市富营养化河流凋落物的混合分解效应
以三峡库区重庆市主城段清水溪为典型的城市富营养化河流代表，选取河岸带3种常见凋落叶为分解对象，设计了7种凋落物组合（3个单种和4个混合物种）和3种孔径的分解袋（50μm、250μm和2mm），开展原位实验，探讨混合凋落物的性状、功能多样性与底栖分解者类群及其交互作用对叶片质量损失和混合效应的影响.结果表明，仅有50%的处理表现为显著非加和效应（且均为负值），这与凋落物的性状密切相关.随着混合凋落物功能离散度的增加，尤其组合中含高木质素等难分解物质的凋落物时，分解变慢.微生物在富营养化河流混合凋落物的分解中占主导作用，小型和大型底栖动物均抑制了混合凋落物的分解过程.在富营养化河流的修复过程中，需重视河流凋落物分解功能，注重调整河岸带植物的配置，以及提升底栖动物的生物多样性并恢复底栖动物在凋落物分解中的正面效应.
2021 Vol. 41 (8): 3775-3783 [摘要] ( 180 ) [HTML 1KB] [ PDF 543KB] ( 268 )
3784 纪晓亮, 舒烈琳, 陈铮, 梅琨, 许凤冉, 白音包力皋, Mendes Ana, 张明华, 商栩
楠溪江硝态氮来源定量识别及其不确定性分析
选择温州市楠溪江流域为研究区，通过水化学分析和硝态氮中氮氧稳定同位素示踪技术，对水体硝态氮时空分布特征、迁移转化过程和污染来源进行识别，结合稳定同位素源解析模型（SIAR），定量识别不同污染源的贡献率，并在此基础上应用概率统计方法对模拟结果的不确定性进行分析.结果表明：研究区水体氮素赋存形态以硝态氮为主；硝态氮含量呈现明显的时空变化，时间上，丰水期硝态氮浓度高于枯水期，空间上，支流硝态氮浓度高于主河道；硝化作用主导了流域内硝态氮的转化过程，化肥、土壤有机氮和粪便污水是楠溪江水体硝态氮的主要来源；SIAR模型计算显示大气沉降、化肥、土壤有机氮、粪便污水对枯水期水体硝态氮的贡献率分别为3.0%~12.9%，25.5%~32.7%，28.7%~36.2%和24.7%~37.5%，对丰水期水体硝态氮贡献率为2.5%~14.3%，28.5%~40.0%，28.8%~39.7%和18.9%~29.90%.模拟结果的不确定性分析表明SIAR模拟结果存在一定程度的不确定性，不同污染源贡献率的不确定性从大到小排序为：土壤有机氮>化肥>粪便污水>大气沉降.
2021 Vol. 41 (8): 3784-3791 [摘要] ( 182 ) [HTML 1KB] [ PDF 906KB] ( 293 )
3792 段巍岩, 黄昌
河流湖泊碳循环研究进展
围绕河流湖泊的碳循环，明晰了不同水生生态系统中的颗粒有机碳（POC）、颗粒无机碳（PIC）、溶解有机碳（DOC）等各类碳组分的迁移转化过程，进而梳理了影响河流湖泊碳通量的关键因素，归纳了目前可用于水体碳组分测定的仪器和实验室技术.重点探讨了遥感技术在河湖碳循环组分反演和估算方面的应用，系统归纳了近年来利用遥感数据估算POC、DOC、有色溶解有机物（CDOM）以及叶绿素a（Chla）等河湖碳组分的相关研究进展，并进一步对目前国内外已经建立的内陆水域碳循环模型进行了全面的对比分析.研究发现，不同纬度与类型的河流湖泊碳通量和碳循环的影响因素不同，主要由当地水循环过程以及水-气交换过程决定.传统实验室测定是精确测量水体碳组分的技术手段，卫星遥感则可全方位监测河湖水体中CDOM、DOC、POC以及浮游植物等碳组分，实现大区域的水质和碳循环过程监测.河流湖泊碳循环模型可进一步分析碳组分的来源与特征，准确揭示生物地球化学循环过程，但现有模型的适用性和稳健性仍有待进一步提高.
2021 Vol. 41 (8): 3792-3807 [摘要] ( 700 ) [HTML 1KB] [ PDF 5157KB] ( 520 )
3808 张晗, 陈昱, 吕占禄, 陈辛月, 邹天森, 郭凌川, 张金良
沟塘水质及其周边浅层地下水PAHs的风险评价
为探讨农村居民区沟塘水质对周边浅层地下水的影响，在河南省某县选择典型沟塘，分别在枯水期和丰水期采集沟塘水和周边浅层地下水样品，采用高效液相色谱检测16种多环芳烃（PAHs）的含量，分别描述并比较枯丰水期PAHs的污染特征及其生态与健康风险.结果表明，枯水期沟塘水中BaP含量、∑PAHs、TEQ（BaP）含量和致癌性PAHs占比分别为0.911ng/L、29.3ng/L、1.64ng/L和28.1%，均低于丰水期；浅层地下水中各指标分别为5.37ng/L、291ng/L、12.5ng/L和25.9%，高于丰水期.枯丰水期沟塘水和浅层地下水中PAHs均主要源于生物质和煤炭燃烧.浅层地下水PAHs的含量与沟塘水具有关联性，即距离沟塘越近，PAHs含量越高，枯水期的关联性低于丰水期.饮用浅层地下水致PAHs暴露的累积非致癌风险HQ为2.21x10-3；累积致癌风险R为1.56x10-6，72.0%成人R大于1x10-6，枯水期BaA、BbF和InP对成人致癌风险的贡献分别为72.1%、9.10%和4.80%.枯水期沟塘水PAHs总量为低等生态风险，丰水期为中等风险，不同沟塘其生态风险不同.纳污的C5沟塘水丰水期PAHs为高生态风险水平，BaA的贡献最大（占40.7%）；纳污和养殖的A2枯水期和C3沟塘水丰水期PAHs为中等风险2水平.综上，沟塘水PAHs与周边浅层地下水具有关联性，枯水期沟塘水PAHs总量具有低生态风险，饮用周边浅层地下水的致癌风险高于1x10-6.
2021 Vol. 41 (8): 3808-3815 [摘要] ( 133 ) [HTML 1KB] [ PDF 649KB] ( 407 )
3816 张亚楠, 张莉, 孙清轩, 彭永臻
北运河上覆水DOM组分含量特征及对水质的影响
基于三维荧光光谱，紫外-可见光谱技术，对比分析了汛期非汛期北运河通州区域上覆水中溶解性有机物（DOM）的组成、来源及结构特征，建立了上覆水中N和P的含量与DOM组成之间的关系，确定了反映潜在富营养化生态风险的指标.结果表明，北运河通州地区上覆水中DOM含量在9.17~27.78mg/L之间，总体呈现非汛期>汛期，上游>下游，DOM含量时空特征差异显著.汛期DOM分子量与非汛期相比较小，DOM芳香程度汛期低于非汛期；在上游和下游，汛期上覆水DOM A253/A203大于非汛期.汛期DOM受陆源腐殖质和生物源的共同影响，而非汛期主要受微生物活动的影响.汛期蛋白质类和腐殖质类物质的浓度水平显著低于非汛期，非汛期蛋白质类组分相对占比较多，而汛期腐殖质类组分相对占比较多.在汛期，上覆水DOM中C1、C3、C4组分的最大荧光强度可间接反映北运河富营养化的潜在风险.
2021 Vol. 41 (8): 3816-3824 [摘要] ( 155 ) [HTML 1KB] [ PDF 581KB] ( 321 )
3825 郑磊, 杨文龙, 董亮, 李琳琳, 张依章
扑草净水环境质量基准及风险评估
选择田间使用量大的扑草净为研究对象，分析了扑草净在南四湖流域地表水中的空间分布，推导了扑草净的水质基准，通过定性与定量风险评估方法评估了扑草净的生态风险.结果表明，南四湖流域28个地表水采样点中扑草净浓度为0~667.7ng/L，平均值为69.2ng/L.搜集筛选了15种水生生物慢性毒性数据，利用物种敏感度分布法，推导出扑草净的水质基准为82.4ng/L.使用商值法评估南四湖流域生态风险，结果表明，扑草净生态风险最高区域位于NS09，主要来源是地表径流与雨水冲刷.采用联合概率曲线法进一步分析生态风险，发现南四湖水体中扑草净对1%~5%的水生生物产生危害的概率为11.2%~6.4%.总体来看，南四湖流域扑草净的生态环境风险处于较低水平.
2021 Vol. 41 (8): 3825-3831 [摘要] ( 157 ) [HTML 1KB] [ PDF 670KB] ( 316 )
3832 覃巧婷, 陈建军, 杨艳萍, 赵晓宇, 周国清, 尤号田, 韩小文
黄河源植被时空变化及其对地形和气候的响应
基于2000~2019年MODIS归一化植被指数（NDVI）遥感数据，辅以同期气温、降水和地形数据，通过最大值合成、趋势分析及相关分析法，分析了黄河源区植被的时空变化特征及其对地形和气候变化的响应.结果表明：黄河源区植被NDVI整体处于中高水平，但空间差异显著，呈现由东南向西北递减的空间分布格局；近20a来，植被总体上呈现出变好的趋势.植被对高程和坡度响应明显，随着高程的增加，植被NDVI呈现先增加后减少的趋势，但在3500~4100m区间植被NDVI变化不显著；此外，植被NDVI随着坡度的增大呈现出先增大后减小的变化趋势，且在24~26°坡度带植被NDVI达到最大值.黄河源区植被受气温和降水的共同影响，与降水相比，气温对黄河源区植被变化的影响更为显著.
2021 Vol. 41 (8): 3832-3841 [摘要] ( 213 ) [HTML 1KB] [ PDF 1547KB] ( 352 )
3842 胡李发, 谢元礼, 崔思颖, 周鹏, 李云梅, 孙韶启
关中平原城市群夏季城市热岛特征及驱动力
以2001~2017年夏季长时间序列的MODIS地温产品及相关数据为基础，使用Mann-Kendall非参数检验与Sen’s斜率分析法揭示了关中平原城市群地表热环境的时空变化趋势，利用主成分分析法构建城市热环境指数（UTEI）来表征地区热环境的优劣，借助地理探测器对影响地表温度（LST）的主要因子进行驱动力分析.结果表明，关中平原城市群2001~2017年间夏季白天平均LST为29.3℃，夜晚为18.3℃，白天和夜晚LST的变化率分别为-0.053和0.026℃/a，白天的降温幅度略高于夜间的增温幅度.地表热岛强度（SUHII）在17a间呈上升趋势，白天的增长速率大于夜间，老城区的SUHII大于新建城区.UTEI与LST之间存在显著的负相关，白天（P<0.05，R2=0.850）和夜晚（P<0.05，R2=0.624）都表现为二次曲线关系.因子探测分析表明，地表干度指数（NDBSI）、高程（DEM）与增强植被指数（EVI）是白天LST空间分异的主控因子（q>0.6），夜晚LST受夜间灯光、DEM与气溶胶光学厚度（AOD）的影响更大（q>0.4）.交互探测结果显示，DEM与NDBSI之间的交互效果在白天最好，DEM与夜间灯光之间的交互作用在夜间最大，任意双因子之间的交互作用优于单一因子的作用效果.本研究对于加强关中平原城市群地表热环境的监测与评价具有重要指导意义.
2021 Vol. 41 (8): 3842-3852 [摘要] ( 187 ) [HTML 1KB] [ PDF 2626KB] ( 359 )
3853 聂煜东, 耿媛媛, 张贤明, 蒋光明
产油微藻胁迫培养策略研究综述
围绕微藻的胁迫培养，介绍了不同胁迫手段影响下产油微藻的生长及产油特点，对比了不同胁迫手段下微藻产油效果及各手段优劣势，在此基础上进一步综述了各因素胁迫在微藻油脂合成代谢中的作用机理，并给出了各胁迫手段在实际生产中的选用建议.以期通过该综述，对微藻生物柴油产业化中相关胁迫策略的选择提供借鉴.
2021 Vol. 41 (8): 3853-3866 [摘要] ( 214 ) [HTML 1KB] [ PDF 1355KB] ( 350 )
环境毒理与健康
3867 张彦, 窦明, 邹磊, 李平, 梁志杰, 李桂秋
不同微塑料赋存环境对小麦萌发与幼苗生长影响研究
为揭示不同微塑料赋存环境对小麦（Triticum aestivum L.）种子萌发和幼苗生长的影响，选取聚丙烯（Polypropylene，PP）、高密度聚乙烯（HDPE）和聚乳酸生物可降解塑料（PLA）3种微塑料，并分别设置3种微塑料粒径（150μm、1000μm和4000μm）和质量浓度（0.1g/kg、0.5g/kg和1g/kg）在自然环境条件下开展盆栽试验，通过统计分析和方差分析对不同微塑料组合处理下小麦种子的发芽率、发芽抑制率、生长特征及幼苗生长趋势进行分析.结果表明：不同微塑料胁迫下均降低了小麦种子平均发芽水平，小麦种子平均发芽抑制率呈现出HDPE>PLA>PP；微塑料的粒径和质量浓度处于中粒径和中浓度条件下对小麦种子的平均发芽抑制率最大分别为5.65%和4.55%，而处于低或高粒径和质量浓度条件下微塑料对小麦种子发芽的抑制作用有所减弱；微塑料粒径对小麦种子发芽率的影响作用较大，微塑料类型和质量浓度次之.与对照组相比微塑料HDPE和PLA对小麦种子生长特征指标（发芽势、发芽指数、活力指数和平均发芽时间）的影响作用比微塑料PP的影响作用更加显著，其中小麦种子活力指数受微塑料类型、粒径和质量浓度的影响最为显著.对照组和不同微塑料类型对小麦幼苗平均生长速率呈现出CK>PP>HDPE>PLA，而不同微塑料对小麦幼苗生长的抑制作用呈现为PLA>HDPE>PP，微塑料类型对小麦幼苗生长的影响作用最显著.
2021 Vol. 41 (8): 3867-3877 [摘要] ( 241 ) [HTML 1KB] [ PDF 1320KB] ( 409 )
3878 崔祥芬, 张琴, 田森林, 王晋昆, 黄建洪
中国稻田土壤镉污染及务农性暴露概率风险
为了解中国稻田土壤镉污染时空变异特征及其务农性接触的健康风险，对1991~2017年发表的205篇有关稻田土壤镉调查文献进行系统回顾，并采用USEPA推荐的健康风险评估概率模型对健康风险进行评估.结果表明，全国稻田土壤镉平均浓度[（0.54±1.38）mg/kg]显著高于全国表层土壤镉背景值（0.097mg/kg）.虽未见显著的时间变异（β=-0.002，95%置信区间：-0.025~0.022），但不同地区和不同人为扰动下的稻田土壤镉浓度存在较大异质性：华南[（0.88±1.59）mg/kg]>西南[（0.46±0.85）mg/kg]>华东[（0.44±1.45）mg/kg]>华北[（0.36±1.05）mg/kg]>东北[（0.35±0.83）mg/kg]>西北[（0.01±0.05）mg/kg]和矿冶[（1.77±2.18）mg/kg]>其他工业活动[（0.64±1.22）mg/kg]>电子垃圾拆解[（0.59±0.87）mg/kg]>污灌[（0.57±1.26）mg/kg]>交通[（0.56±0.86）mg/kg]>常规稻田[（0.25±0.34）mg/kg].除西北地区外，各地区稻田土壤镉浓度均出现不同程度的超标现象，尤其华南地区34%条土壤镉浓度数据超过农用地土壤镉污染风险管制值（1.5mg/kg）.土壤镉务农性接触的非致癌风险（HQ<<1）处于可接受水平，其中皮肤接触是主要途径，女性是务农性土壤镉暴露的高风险人群，华南和西南地区是务农性土壤镉暴露的高风险地区.
2021 Vol. 41 (8): 3878-3886 [摘要] ( 207 ) [HTML 1KB] [ PDF 698KB] ( 370 )
3887 张莹, 辛金元, 马盼, 冯鑫媛, 张小玲, 王式功, 张家熙, 冯虹玫, 郑灿军
成都市气温与PM2.5和O3交互作用对疾病死亡人数的影响研究
利用成都市2014~2016年逐日呼吸系统疾病和心脑血管疾病死亡资料、同期气象资料和PM2.5日均浓度和每日臭氧最大8h平均浓度（O3）资料，采用分布滞后模型以及广义相加模型中的独立效应模型、非参数二元响应模型和温度分层模型探究了成都市气温、PM2.5和O3单效应，以及气温与PM2.5（或O3）交互作用对当地呼吸和心脑血管疾病死亡人数的影响.单效应分析结果表明，气温与两种疾病死亡人数的累计暴露-反应关系均呈反“J”型分布，最适温度在22.2℃，该温度对应的疾病死亡人数最少；累积滞后1d的PM2.5（或O3）对应的健康风险最大，此时，PM2.5和O3浓度每升高10μg/m3，呼吸系统疾病死亡风险分别增加0.58%和0.54%，心脑血管疾病死亡风险分别增加0.35%和0.66%.分季节研究结果表明，PM2.5对两种疾病死亡影响的健康风险冬季最高，而O3的健康风险在秋季最显著.交互作用的研究结果表明，高温与高浓度的PM2.5（或O3）对疾病死亡的影响存在协同放大效应，当气温高于22.2℃时，PM2.5和O3浓度每升高10μg/m3，对应的呼吸系统疾病死亡风险分别增加2.30%和1.14%，心脑血管疾病死亡风险分别增加1.09%和1.03%.研究结果提示O3对人群健康的影响也不容忽视，应该引起足够的重视.
2021 Vol. 41 (8): 3887-3895 [摘要] ( 245 ) [HTML 1KB] [ PDF 651KB] ( 368 )
3896 覃一书, 保欣晨, 汪洁, 于淼, 田稳, 张梦研, 向萍
不同饮食习惯下镉摄入对肠道菌群结构的影响
为了探究不同饮食习惯下Cd摄入对肠道菌群结构的影响，将C57BL/6小鼠给予不同的饲养方式（正常饮食（ND）、正常饮食+10 mg/L CdCl2（ND+Cd）、高脂饮食（HFD）、高脂饮食+10 mg/L CdCl2（HFD+Cd））20周后，借助16S rRNA高通量测序技术分析了各组小鼠肠道菌群的组成，并探讨了HFD、ND+Cd、HFD+Cd对小鼠肠道微生物群落结构的影响.结果显示，高脂饮食和Cd摄入，均可引起肠道紊乱.相对于ND组，HFD摄入降低了2.28倍Bacteroidetes丰度，Bifidobacterium数量增长达14.34倍；Cd摄入增加了以Akkermansia为主的Verrucomicrobia丰度，使其约占肠道菌群的4.67%；与HFD组相比，HFD+Cd组Actinobacteria丰度下降了4.57倍， RuminococcaceaeUCG-014、Alistipes、Lachnospiraceae_NK4A136_group、Blautia、Desulfovibrio等成为了优势菌群.研究表明，高脂饮食或/和Cd均可扰乱肠道菌群平衡，不同饮食习惯下的Cd摄入表现出不一样的菌群结构，并且体现在各分类水平上.
2021 Vol. 41 (8): 3896-3905 [摘要] ( 152 ) [HTML 1KB] [ PDF 942KB] ( 666 )
3906 于淼, 马秋红, 朱明月, 张景旺, 王克, 徐起翔, 张瑞芹
农村散煤替代对PM2.5污染影响及健康效益评估——以河南省为例
基于2016年河南省农村污染物排放清单，采用县级优化模型，设置了基准和散煤治理2种情景，评估了2025年1月份河南省农村散煤替代的减排潜力，利用空气质量模型（WRF-CMAQ）模拟其对PM2.5污染改善的贡献，并采取泊松回归模型分析了相应的居民健康效益.结果表明，由于围护结构改造的成本较低及保温效果显著，其与采暖设备的组合技术在河南省农村家庭是最适合推广的采暖技术.在散煤治理情景下，2025年1月河南省农村居民燃烧源的SO2，NOx，CO，PM10，PM2.5，VOCs，NH3排放量与基准情景相比分别下降了98.3%，82.6%，99.8%，99.2%，98.8%，98.2%和99.4%.散煤治理情景下河南省2025年1月PM2.5浓度模拟结果与基准情景相比下降4.1μg/m3，可以避免2220人过早死亡，带来23.5亿元经济效益.
2021 Vol. 41 (8): 3906-3916 [摘要] ( 217 ) [HTML 1KB] [ PDF 2685KB] ( 456 )
环境影响评价与管理
3917 宋国君, 杨啸, 时钰
城市空气质量达标规划的逻辑框架
针对环境空气质量达标规划目前没有明确规划编制的基本要求和主要内容之间的关联原则、未将长期规划方案落实到日常管理方案、过于重视长期空气质量目标与减排情景方案而对污染物减排方案重视不足、未将规划的成本效益分析作为主要方案设计依据等逻辑不清的问题，从人群健康的角度出发，构建达标规划的逻辑框架：提出空气质量目标和人群健康目标相一致的目标体系；设计与空气质量目标一致的污染物减排方案，通过成本效益或成本有效性分析明确优先序，按照重污染日（周）、重污染月、采暖期等优先序实施区域内污染物排放量的绝对减排，并落实到排污许可证中；实施空气质量“日”管理，根据预测模型对未来重污染天气进行污染源排放管理，并对污染源减排方案实施持续动态评估和调整.
2021 Vol. 41 (8): 3917-3926 [摘要] ( 205 ) [HTML 1KB] [ PDF 381KB] ( 294 )
3927 陈雷, 王鹏, 伯鑫, 薛晓达, 王成鑫, 杨朝旭, 贾敏, 刘健佑, 尤倩, 桑敏捷, 淡默
新冠期间河北省典型钢铁企业大气污染影响
基于国家气象局气象预报数据，建立了基于AERMOD的钢铁企业污染预报模型，模拟了新冠疫情管控期（2020年2~3月）及解封后期（2020年4~10月）河北省某钢铁企业对大气污染的影响，并结合空气质量实测数据进行模型验证.结果显示，不利风向条件下，该钢铁厂大气污染物排放对当地3个国控站点SO2、NOx和PM10的平均浓度贡献占比，在疫情管控期分别为20.19%~33.81%，17.49%~23.46%和2.02%~2.69%，在解封后期分别为13.43%~21.01%，11.09%~20.92%和1.20%~2.22%.由于疫情管控期受其他人为源干扰较少，该钢铁厂SO2、NOx和PM10的预报值和三个国控站点实际监测值的相关系数，在新冠疫情管控期（在单个站点中，最高分别为0.43、0.48和0.29）高于解封后期（最高分别为0.42、0.39和0.07）.
2021 Vol. 41 (8): 3927-3933 [摘要] ( 213 ) [HTML 1KB] [ PDF 662KB] ( 313 )
3934 蒯鹏, 时玉勤, 陶爱萍, 吴烈
基于制造业及劳动力异质性的环境规制就业效应
将环境规制的就业影响识别为：劳动投入-污染排放弹性、环境规制的相对成本和环境规制-污染排放弹性，并利用2003~2017年的制造业行业面板数据进行实证检验.结果表明：环境规制对制造业总体就业造成显著负向影响，且该影响主要体现在劳动密集型行业中，其研发和非研发人员均受到显著负向冲击；资本密集型行业受影响不显著；技术密集型行业总体就业和非研发人员就业受到显著正向影响.弹性和相对成本测算表明，劳动密集型行业受到规模（减小）、挤出、技术替代等多效应的负向冲击；技术密集型行业受规模（增大）效应和就业创造效应的正向促进；资本密集型行业中各效应均不明显.建议有关部门通过减排成本补贴、劳动力技能培训、新型环保产业培育等措施减少环境规制的负向就业影响.
2021 Vol. 41 (8): 3934-3943 [摘要] ( 200 ) [HTML 1KB] [ PDF 713KB] ( 235 )
3944 黄显雷, 师博扬, 张英楠, 龙昭宇, 尹昌斌
基于生命周期视角的种养一体化奶牛场环境经济效益评估
准确评估种养一体化奶牛场的经济性能与环境绩效，是相关支持政策制定的基础，也是促进奶业低碳生产的关键.本文基于生命周期视角，对非种养一体化奶牛场（non-IPBS）和种养一体化奶牛场（IPBS）养殖过程中的温室气体排放、能源消耗、水消耗、土地占用等环境成本和经济效益进行评估.结果表明，non-IPBS生产1t标准牛奶（FPCM）的净收益为1427元，而IPBS的实际净收益提高7%，如果青贮玉米自给率从当前的32%提升到100%，则实际净收益将提高19%，同时，该净收益的提高率取决于耕地流转费用，临界点为14695元/hm2；相比non-IPBS，IPBS生产1tFPCM的温室气体排放、能源消耗、水消耗、土地占用分别减少6%、6%、5%、7%，如果青贮玉米自给率提升到100%，则相应减少16%、16%、11%、14%.IPBS在降低青贮玉米种植的化肥施用、解决养殖场粪便污染等方面优势明显，在提升养殖经济效益、降低温室气体排放等方面具有巨大潜力，值得推广.
2021 Vol. 41 (8): 3944-3955 [摘要] ( 177 ) [HTML 1KB] [ PDF 568KB] ( 290 )
3956 陈田田, 彭立, 王强
基于生态系统服务权衡的生态安全多情景决策
聚焦于成渝城市群生态安全格局识别的主题，耦合多源数据，运用相应的模型与算法对区域粮食生产、碳固存、产水、土壤保持、生境质量5类生态系统服务进行估算，在此基础上借助空间统计与分析厘清生态系统服务功能间的权衡/协同关系，并构建不同风险情景，明确未来区域发展的生态安全格局.结果显示，2000~2015年，成渝城市群粮食生产、固碳和产水量这3类服务功能均呈下降趋势，土壤保持、生境质量服务呈上升趋势，且各类服务的空间分异性突出；固碳、产水、土壤保持与生境质量两两之间均表现为协同关系，粮食生产与这4类服务间表现为权衡关系，但这种冲突性在区域发展过程中逐渐呈减弱趋势；在空间分布上，成渝城市群生态系统服务间的权衡/协同关系表现出了一定的集聚特征；不同决策风险下生态系统服务间的权衡值也不同，随着决策风险系数的增加权衡值呈现先上升后下降的趋势；最终确定风险系数α=1.6为最适宜情景，此时权衡值最高、区域生态系统风险适中.将决策者的态度纳入生态安全格局识别过程中，使结果更全面，为城市群生态安全格局评价和管理提供科学支撑.
2021 Vol. 41 (8): 3956-3968 [摘要] ( 266 ) [HTML 1KB] [ PDF 2148KB] ( 407 )
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