中国环境科学
 
 
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2021年 41卷 9期
刊出日期 2021-09-20
环境毒理与健康
生物多样性
碳排放控制
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
3969 王中杰, 霍娟, 杜惠云, 王大玮, 李杰, 张传兵, 张涛, 王威, 王海波, 杨文夷
2015~2019年日照市PM2.5长期变化特征及其潜在源区分析
利用2015~2019年山东省日照市PM2.5质量浓度和气象要素的小时数据，对日照市PM2.5季节污染特征和日照市海陆风特征进行了分析，并基于HYSPLIT模式计算了5年逐日02：00、08：00、14：00和20：00（BTC）的48h后向轨迹，不仅通过轨迹聚类分析和潜在源区分析探讨了日照市不同季节PM2.5主要传输路径和其轨迹污染特征及其潜在源区分布和贡献，也分析了海陆风对日照市污染物的影响.结果表明：日照市PM2.5呈现冬季最高、夏季最低的分布特征，监测站点颗粒物浓度在偏西北风影响下较高.日照市不同季节主要输送路径存在差异：春季主要受到偏东和偏北方向气流影响；夏季在副热带高压影响下主要受到来自海上的较为清洁的偏东气流影响；秋季主要受到西北和偏东气流影响；冬季主要受西北和偏北气流影响.整体而言，不同季节受偏西至偏南气流影响时，日照市对应的PM2.5浓度较高.日照市海陆风春秋季多，夏冬季少；在海陆风影响下，日照市PM2.5污染和臭氧污染呈现不同的分布特征，且在不同PM2.5污染等级下，PM2.5浓度日变化特征也与其在非海陆风日的日变化有所差异.污染潜在源区分析结果表明，日照市最主要的潜在源区位于山东省临沂市、潍坊市、青岛市和江苏省连云港市.
2021 Vol. 41 (9): 3969-3980 [摘要] ( 276 ) [HTML 1KB] [ PDF 2298KB] ( 864 )
3981 罗悦函, 赵天良, 孟凯, 王宏, 龚康佳, 辛雨珊, 卢硕
华北平原和山区城市PM2.5和O3变化关系比较分析
利用2015~2019年环境监测数据，对比分析华北地区平原城市保定市和山区城市张家口市PM2.5和O3变化和相关关系.结果表明：保定市PM2.5夏低冬高，O3夏高冬低，日变化为午后单峰型，而张家口市PM2.5浓度低，日变化幅度较弱，冬季O3日变化为午后峰值和凌晨5：00左右弱峰值双峰型.张家口市冬季全天及春夏秋季夜间O3浓度显著高于保定市，甚至夏季出现夜间O3超标异常，最高浓度达到202μg/m3，反映了平原城市和清洁山区大气物理化学过程变化的影响.PM2.5和O3在4~9月为正相关，11~3月为负相关；保定市PM2.5-O3相关系数日变化呈单峰型，张家口市为双峰型变化，凌晨和午后各有一峰值，华北地区平原污染区和高山相对清洁区，大气复合污染物PM2.5和O3作用关系的日变化及季节特征具有明显差异.
2021 Vol. 41 (9): 3981-3989 [摘要] ( 258 ) [HTML 1KB] [ PDF 1834KB] ( 1024 )
3990 郭春晔, 王颖, 刘灏, 刘扬, 王思潼, 李博
甘肃省区域颗粒物时空分布特征及传输路径
基于甘肃省2018~2019年颗粒物质量浓度监测数据，分析了全省大气颗粒物浓度的时空变化及排放特征，并利用HYSPLIT后向轨迹模式研究了颗粒物传输路径.结果表明：颗粒物（PM10和PM2.5）空间分布呈现区域特征：PM10浓度高值位于河西走廊地区，由北向南呈阶梯式递减；PM2.5以陇中地区为高值中心，向南北两侧递减，陇南地区为全省颗粒物清洁区.不同地区PM10与PM2.5地面浓度季节变化特征存在差异，陇中、陇东和陇南地区PM10和PM2.5浓度变化特征一致，陇中和陇东地区颗粒物（PM10与PM2.5）浓度冬高夏低，陇南地区则为冬高秋低；河西走廊PM10和PM2.5浓度季节变化不同，PM2.5冬高夏低，PM10春高夏低.后向轨迹聚类结果表明全省春季、冬季均受到来自中亚及新疆的偏西气流影响，该路径输送下可吸入颗粒物（PM10）浓度明显高于其他路径，是典型的沙尘输送路径，4大分区受沙尘传输影响程度依次为河西 > 陇中 > 陇东 > 陇南，来自陕西、川渝的偏东路径是陇南地区颗粒物的主要输送路径，该路径下PM2.5/PM10比值大于0.5，明显高于偏西路径，说明偏东路径人为源污染贡献显著.研究结果有助于全面认识全省颗粒物污染特点、为分区制定颗粒物污染防治政策、以及区域污染协同治理提供科学的参考依据.
2021 Vol. 41 (9): 3990-4000 [摘要] ( 216 ) [HTML 1KB] [ PDF 3449KB] ( 517 )
4001 兰紫娟, 江家豪, 林理量, 黄晓锋, 何凌燕
深圳市典型混合功能区PM2.5源解析研究
为精准识别深圳市典型商业、居住与工业混合功能区的PM2.5污染来源，选取深圳市北部地区5个点位于2017年9月~2018年8月全年进行PM2.5的样品采集和组分分析，利用优化的多元线性引擎模型（ME-2）对其主要来源及其时空变化特征进行探索.结果显示，研究区域研究时段的大气PM2.5年均浓度为29.0μg/m3，解析出了SO2二次转化（19.9%）、机动车（15.1%）、生物质燃烧（11.2%）等10种来源，其中SO2二次转化、生物质燃烧、NOx二次转化、VOCs二次转化、工业排放、老化海盐和远洋船舶源具有显著的区域传输特征，而机动车源、燃煤和扬尘具有本地源特征，受到局地排放的影响较大.重污染天气下机动车源、NOx二次转化、工业排放及生物质燃烧源的增加最为显著，加强这些源的控制是此类混合功能区PM2.5污染精细化防治的关键.
2021 Vol. 41 (9): 4001-4008 [摘要] ( 182 ) [HTML 1KB] [ PDF 815KB] ( 611 )
4009 李孟林, 朱乔, 曹礼明, 魏静, 黄晓锋
深圳秋季大气有机气溶胶来源与挥发性研究
使用热扩散管与长飞行时间气溶胶质谱联用系统对2020年深圳市秋季亚微米级气溶胶进行在线测量，获取和分析了气溶胶的化学组成及挥发性特征，并利用正矩阵因子分析法（PMF）对有机气溶胶进行了来源解析.结果显示：观测期间，气溶胶平均质量浓度为（28.3±11.1）μg/m3（9.5~76.8μg/m3），其中，有机物占比最高，为57.9%，其次为硫酸盐（24.7%）.PMF对有机气溶胶解析结果得到四类源，分别为烃类有机气溶胶（HOA）、餐饮源有关的有机气溶胶（COA）、低氧化性的氧化有机气溶胶（LO-OOA）和高氧化性的氧化有机气溶胶（MO-OOA）.HOA、COA、LO-OOA和MO-OOA平均分别占到总有机物的9.1%、27.2%、31.8%和31.9%.进一步采用NO+/NO2+比值法和PMF方法估算有机硝酸酯（ON）浓度，两种方法估算结果相关性良好，ON的平均浓度为0.17~0.25μg/m3，占总有机气溶胶质量的1.5%~9.7%，说明其对深圳大气气溶胶贡献显著.ON与各有机气溶胶因子的相关性比对发现，其与LO-OOA相关性最高（R=0.80），说明其可能来源于新鲜的二次生成反应.挥发性研究结果得出，深圳市气溶胶主要化学组分挥发性顺序为氯盐≈无机硝酸盐 > 铵盐 > 有机物 > 有机硝酸酯 > 硫酸盐，对于有机气溶胶因子，其挥发性排序为LO-OOA > HOA > COA > MO-OOA，除了LO-OOA，其余因子挥发性与其氧化态排序一致，而LO-OOA从50~70℃组分下降最多，说明其所含组分挥发性差异最为明显.
2021 Vol. 41 (9): 4009-4015 [摘要] ( 170 ) [HTML 1KB] [ PDF 1083KB] ( 869 )
4016 康俊锋, 谭建林, 方雷, 肖亚来
XGBoost-LSTM变权组合模型支持下短期PM2.5浓度预测——以上海为例
为进一步提高PM2.5浓度预测的精度，基于XGBoost和LSTM进行改进得到变权组合模型XGBoost-LSTM（Variable）.过对预测因子进行相关性分析，得到其它大气污染物和气象因素对PM2.5浓度的影响，确定最优PM2.5浓度预测因子，再将预处理后数据集输入LSTM模型和XGBoost模型分别进行预测，采用基于残差改进的自适应变权组合方法得到最终预测结果.结果表明，污染物变量的相对重要性高于气象因子变量，其中当前PM2.5和CO浓度的相对重要性较高，而平均风速和相对湿度重要性较低.XGBoost-LSTM（Variable）模型的RMSE、MAE和MAPE值为1.75、1.12和6.06，优于LSTM、XGBoost、SVR、XGBoost-LSTM（Equal）和XGBoost-LSTM（Residual）模型.分季节预测结果表明，XGBoost-LSTM（Variable）模型在春季预测精度最好，而夏季预测精度较差.模型预测精度高的原因在于其不仅考虑了数据的时间序列特征，又兼顾了数据的非线性特征.
2021 Vol. 41 (9): 4016-4025 [摘要] ( 358 ) [HTML 1KB] [ PDF 1868KB] ( 792 )
4026 蔡园青, 徐学哲, 周家成, 刘芊芊, 赵卫雄, 方波, 王朔, 张为俊
黑碳仪测量气溶胶吸收系数的校正算法和影响因素研究进展
黑碳仪作为常用的吸收系数测量方法之一，广泛应用于气溶胶光吸收特性的实验室和外场观测研究.然而，受测量方法的限制，吸收系数测量的准确性受到颗粒物负载效应，以及滤膜和颗粒物的多重散射效应的影响.本文综述了黑碳仪的测量原理及现有校正算法，探究了其吸收系数测量的影响因素，分析了黑碳气溶胶的混合状态对其吸收系数测量偏差（Cref’）的影响，探讨了Cref’与气溶胶单次散射反照率（SSA）的关系以及Cref’的波长依赖关系，并提出了今后相关研究的建议.
2021 Vol. 41 (9): 4026-4035 [摘要] ( 224 ) [HTML 1KB] [ PDF 751KB] ( 768 )
4036 陈瑶, 云龙, 罗遥, 牛英博, 彭杏, 何凌燕, 黄晓锋
深圳冬季大气气态硝酸和硝酸盐气粒分配特征
利用双通道在线气体和气溶胶分析仪（MARGA）在深圳冬季同时观测了PM2.5和PM10中水溶性无机离子及气态前体物浓度变化，以探究气态硝酸（HNO3）和颗粒态硝酸盐（pNO3-）的气粒分配特征.结果表明，气态硝酸和颗粒态硝酸盐总和TNO3（TNO3=HNO3+pNO3-）中，气态HNO3、细颗粒NO3-和粗颗粒NO3-三个部分的占比分别为9.6%、56.8%和33.6%.TNO3浓度日变化呈现双峰特征，上午峰值来自于细颗粒态NO3-增加，由交通早高峰排放NOx转化生成所致；白天光化学反应使TNO3的3个部分浓度均增加，TNO3在下午17：00达到全天峰值.相关分析表明，低温有利于NO3-以NH4NO3存在于细颗粒态；TNO3浓度较高时，细颗粒态NO3-占比亦升高.
2021 Vol. 41 (9): 4036-4042 [摘要] ( 212 ) [HTML 1KB] [ PDF 839KB] ( 945 )
4043 艾文强, 肖红伟, 孙启斌, 张永运, 张泽雨, 李静雯
氮氧同位素示踪南昌秋冬季降水中NO3-来源及其贡献
为确定南昌市秋冬季降水中硝酸盐来源及贡献，于2016年9月1日至2017年2月28日对南昌地区雨水进行采集，分析了其化学组成及NO3-同位素组成并利用贝叶斯混合模型对NO3-四种潜在来源贡献进行计算.结果显示NO3-浓度范围为7.3~99.5μmol/L，平均值为36.1μmol/L；δ15N-NO3-变化范围为-6.0‰~+8.3‰，平均值为-0.8‰，两者均呈现冬季高秋季低的变化趋势.NO3-浓度季节性变化可能是受到降雨量等因素的影响，而δ15N-NO3-变化可能是冬季降水中机动车尾气排放偏高和秋季降水中煤燃烧来源偏高双重因素作用的结果.同位素及贝叶斯混合模型源解析结果表明，南昌市降水中NO3-主要来源于生物质燃烧（32.5%）、机动车尾气排放（30.8%）和煤燃烧（23.1%），三者贡献超过86%；而机动车尾气排放和生物质燃烧释放均超过30%，这可能与近年来机动车快速增加和秋冬季野外生物质大量燃烧有关.煤燃烧虽然也是重要来源，但相对生物质燃烧和机动车尾气排放较小，这可能与近年我国减排措施有关.
2021 Vol. 41 (9): 4043-4050 [摘要] ( 164 ) [HTML 1KB] [ PDF 956KB] ( 465 )
4051 张鸿宇, 王媛, 卢亚灵, 王琰玮, 余超, 王军霞, 曹东, 蒋洪强
我国臭氧污染控制分区及其控制类型识别
基于卫星遥感指示剂法，以2017~2019年为基准年份，通过对比臭氧在线监测数据、VOCs和氮氧化物排放强度数据以及卫星遥感数据，在PM2.5重点监管区域的基础上，重新修订大气污染臭氧重点管控区，将我国臭氧年均浓度超标区（高于160μg/m3）划分为不同重点区域，识别每一个重点区域臭氧前体物敏感类型，即VOCs控制区、NOx控制区以及VOCs和NOx协同控制区，针对每种类型进一步细化为本地污染控制区和联防联控控制区，这种结合地面监测、统计调查数据和遥感观测数据的臭氧分区分类方法可以为大气污染的宏观分区分类管控提供一种新的思路，为国家出台全国层面臭氧污染防治及PM2.5和O3协同控制相关政策提供决策参考.
2021 Vol. 41 (9): 4051-4059 [摘要] ( 217 ) [HTML 1KB] [ PDF 5193KB] ( 1223 )
4060 任俊宇, 朱宽广, 谢旻, 刘巍, 高达, 陈嘉胜, 金宇宁, 赵润琪, 张林涛
咸宁市大气臭氧敏感性和污染来源解析
为掌握咸宁市臭氧（O3）污染状况，基于统计分析方法研究咸宁市2018年O3地面观测数据，发现该年3~10月均有O3浓度超标日发生，其中6、8、9、10月有浓度较高且持续时间较长的严重污染，高浓度时段集中于4~7月的每日12：00~20：00，浓度峰值出现时间约为16：00前后.使用OBM模型模拟，借助EKMA曲线、RIR分析等识别O3敏感性，发现咸宁属于VOCs控制区，O3生成对人为源VOCs中的二甲苯类芳香烃和烯烃类较敏感，这两类物种浓度均削减10%后分别得到RIR值为0.271和0.238.开展离线VOCs监测，经PMF方法解析得到5类源，其中工业排放为O3污染主要贡献源，二甲苯类芳香烃绝大部分来自溶剂使用，烯烃类主要来自燃烧源.当O3超标时，相比于非超标日，植物源、溶剂使用和燃烧源的贡献率均有增加，其中植物源的贡献增量较大，而机动车尾气和工业排放的贡献率却有一定程度的降低.
2021 Vol. 41 (9): 4060-4068 [摘要] ( 230 ) [HTML 1KB] [ PDF 2270KB] ( 683 )
4069 陈雪, 黄晓锋, 朱波, 黄沛荣, 崔卓彦, 何凌燕
深圳市秋季VOCs空间分布特征与关键减排物种
于2019年11月6~9日开展了深圳全市11点位105种VOCs组分的离线观测，评估了深圳市不同区域的臭氧生成潜势（OFP）和二次有机气溶胶生成潜势（SOAFP）的空间分布特征.结果表明：观测期间深圳市总VOCs，总OFP和总SOAFP分别为44.3×10-9，272.6和1.1μg/m3.从空间分布来看，VOCs，OFP与SOAFP具有相似特征，均呈现西高东低，北高南低的趋势，西北部工业区存在较多工业排放源，是削减VOCs的关键区域.从物种组成来看，体积浓度较高的物种有丙酮、二氯甲烷、乙烷；OFP较高的物种有1，3-丁二烯、甲苯、乙醛；SOAFP较高的物种有甲苯和二甲苯；且甲苯/苯比值表明溶剂排放等工业源对VOCs影响显著.从空间分布差异来看，正丁烷、甲苯和2，3-二甲基丁烷区域差异性较大.综合以上分析得出，正丁烷、异丁烷、甲苯、二甲苯和1，3-丁二烯作为化学活性较高且本地排放特征最显著的物种，是深圳市区域性O3和PM2.5协同防治的关键VOCs组分.
2021 Vol. 41 (9): 4069-4076 [摘要] ( 181 ) [HTML 1KB] [ PDF 1706KB] ( 616 )
4077 罗云飞, 王毅璠, 李俊杰, 余正伟, 魏进超, 龙红明
焦煤比对烧结烟气中挥发性有机物排放特性的影响
采用PF-300便携式甲烷、总烃、非甲烷总烃测试仪对烧结杯实验产生的烟气进行挥发性有机物含量分析，研究了烧结燃料焦煤比对烟气挥发性有机物排放特性的影响，结果表明：挥发性有机物在烧结过程中持续释放，其排放趋势与NOx相一致；TVOCs和MHC的生成与煤粉和焦粉的挥发分有显著的相关性，以煤粉为主要燃料时，适当配加焦粉不仅对TVOCs和MHC具有物理减排效应，还存在煤焦混合协同减排的效应.同时对国内某钢铁烧结机进行TVOCs排放浓度及分样组成检测，表明：该钢铁烧结机烟气中挥发性有机物排放浓度较高，其结果与烧结杯实验所得曲线一致；烧结工序VOCs分样检测主要化合物为乳酸乙酯、丙酮、苯、甲苯、正己烷等.
2021 Vol. 41 (9): 4077-4084 [摘要] ( 204 ) [HTML 1KB] [ PDF 561KB] ( 588 )
4085 宁忠瑞, 张建云, 王国庆
1948~2016年全球主要气象要素演变特征
采用M-K趋势检验与R/S分析法，探究了近70a全球全年及各季节的降水、气温、蒸发量的演变特征与空间分布格局.研究发现：（1）1948~2016年间，全球72.7%地区的降水呈现出非显著的上升或下降趋势，全球总降水量呈现上升趋势，趋势率为1.9mm/10a；全球气温呈现显著性、持续的上升趋势，趋势率为0.23℃/10a，1980年后气温上升速率变快；1980~2016年间全球蒸发量在大部分地区呈现上升趋势，总蒸发量的变化趋势率为8.2mm/10a；Hurst指数显示气温与蒸发变化的持续性明显大于降水量的变化；（2）降水量在北半球高纬地区多呈现出非常显著的增加趋势，在低纬度地区多呈现波动或下降趋势，且在12月~次年5月（DJF、MAM）的上升趋势的显著性普遍高于其他两个季节；气温在DJF和MAM的上升趋势相对微弱，中高纬地区呈现非显著性的变化趋势，亚洲中部部分地区在JJA呈现出显著性的下降趋势；蒸发量在沿海湿润地区的上升趋势显著，美洲北部在DJF呈现出显著下降的趋势，格陵兰岛、尼罗河流域在一年四季均为下降趋势；（3）各大洲的气温在1948~2016年均呈现出显著的上升趋势，其中北美洲的平均上升率最高；降水除非洲外均为上升趋势，非洲地区的降水量呈现出下降趋势，南美洲降水呈现出3个阶段的下降趋势；各大洲的蒸发量均呈现上升趋势，其中欧洲的平均上升率最高；除大洋洲外，各大洲降水量的上升速率低于蒸发量的上升速率.
2021 Vol. 41 (9): 4085-4095 [摘要] ( 203 ) [HTML 1KB] [ PDF 4459KB] ( 401 )
4096 陆文涛, 马嫣, 郑军, 蒋友凌
不同污染条件下南京春季CCN活化特征分析
在2018年3~4月对南京北郊地区的气溶胶开展了云凝结核（CCN）特征的外场观测，并结合气象数据、PM2.5浓度和化学组分信息以及光学特性等数据，对观测期间的污染天和清洁天进行了对比，分析了典型污染过程和新粒子生成天的CCN特征.结果表明，本次观测中气溶胶CCN活性总体较高，各过饱和度（SS）下的平均吸湿性参数（κ）为0.30，在最低过饱和度下（SS=0.17%）κ最低，且最大活化率（B）仅为0.72，表明气溶胶中有较多不易活化的物质.污染天κ高于清洁天，但活化率更低且外混程度更高，主要是受交通和工业排放的吸湿性较差的粒子影响，而颗粒物在夜间可迅速老化，使其吸湿性提升，CCN数浓度增加.新粒子生成天的κ受到粒子成核的影响有明显日变化，对总气溶胶数浓度（NCN）和CCN数浓度（NCCN）也有显著贡献.
2021 Vol. 41 (9): 4096-4106 [摘要] ( 161 ) [HTML 1KB] [ PDF 1848KB] ( 484 )
4107 张含, 张小伟, 樊高峰
城市化影响杭州城市热环境的数值模拟研究
通过对城市区域的气候要素进行精细化数值模拟，可以研究城市化对城市热环境的重要影响.利用WRF/UCM模式，以杭州为例，通过采用不同的下垫面土地利用分类数据，分析量化历史城市化进程对月尺度城市热环境的影响，并进一步设计了敏感性模拟试验，研究杭州地区在理想化条件下城区面积增加约2倍时，城市热环境的变化情况.模拟结果表明，杭州地区在2010~2017年的城市化进程中，城区面积约增加了1倍，导致8月热岛强度等级高于”无”（Ht>0.5℃）的区域扩大了91%，且主城区的2m平均气温增加了0.4℃，但中心城区热岛强度等级没有明显提升.杭州城区面积在2017年基础上约增加2倍时，8月热岛强度等级高于”无”的区域扩大157%，1846.4km2的中心城区热岛强度等级由”弱”或”无”（Ht≤1.5℃）提升为”中等”（1.5
2021 Vol. 41 (9): 4107-4119 [摘要] ( 151 ) [HTML 1KB] [ PDF 1977KB] ( 473 )
水污染与控制
4120 李冬梅, 卢文聪, 梁奕聪, 王逸之, 陈海强, 李俊添, 谢震宇
Bi5O7I/g-C3N4Z型异质结的常温沉淀制备及其光催化性能研究
以Bi（NO3）3·5H2O、KI和g-C3N4为前驱体，采用常温沉淀法制备Bi5O7I/g-C3N4Z型异质结复合光催化剂，表征其光吸收性能、微观形貌、光生电子-空穴的分离效率等特性，研究新型光催化剂对RhB的可见光催化降解性能，探讨其可见光催化过程活性基团种类以及作用机理.结果表明：利用沉淀法合成Bi5O7I/g-C3N4的条件为：Bi（NO3）3·5H2O、KI和g-C3N4的投加量分别为4.85g、1.66g和1.61g，乙二醇的用量为50mL，反应液的pH值为12，反应搅拌速度为200r/min，反应温度为25℃.Bi5O7I/g-C3N4异质结无杂相生成且纯度高，异质结复合发生在g-C3N4的（002）晶面和Bi5O7I的（203）晶面，但g-C3N4和Bi5O7I的化学结构未受影响.Bi5O7I/g-C3N4呈三维纳米花瓣形貌结构，为光生电子-空穴的迁移提供了大量的接触位点.Bi5O7I的g-C3N4掺杂改性使其光催化活性显著增强，其光吸收边缘由425nm红移至462nm，Bi5O7I/g-C3N4的能带排列结构与Z型异质结匹配，促进了光生电子-空穴的分离.其光电流密度（11.5mA/cm）约为g-C3N4和Bi5O7I对应值的2.66倍和1.47倍.Bi5O7I/g-C3N4对罗丹明B的可见光催化降解率为93.9%，显著高于g-C3N4（58%）和Bi5O7I（49.7%）的降解效果，其光催化氧化活性主要来自羟基基团、超氧基团和光生空穴等中间态自由基.
2021 Vol. 41 (9): 4120-4126 [摘要] ( 340 ) [HTML 1KB] [ PDF 595KB] ( 691 )
4127 杨柳, 刘丹, 刘世昂, 吴西林, 陈建荣
多活性位点的磁性氮掺杂石墨烯活化过一硫酸盐研究
通过简单的一锅法制备Fe2O3、Fe3N、单原子Fe（SA-Fe）和N掺杂的磁性石墨烯材料（Fe-MNG）应用于催化活化过一硫酸盐（PMS）.结果表明，Fe-MNG/PMS体系可在宽的pH范围（3-10）氧化降解磺胺异恶唑（SIZ），降解率均达到99%以上.经过五次循环使用其对SIZ的降解率仍保持在95%以上.Fe-MNG中的SA-Fe、N等活性位点可高效催化活化PMS产生各种活性氧物种（ROS）.淬灭实验和电子顺磁共振波谱分析表明Fe-MNG/PMS体系中产生多种ROS，包括硫酸根自由基（SO4·-）、羟基自由基（HO·）和单线态氧（1O2），证明存在自由基和非自由基两种氧化过程.此外，Fe-MNG具有大的比表面积（446.18m2/g），能将水中有机微污染物吸附富集到材料表面，同时在Fe-MNG表面催化PMS产生大量ROS，实现对有机微污染物的原位、高效氧化去除.Fe-MNG还具有磁性，易于分离和回收，具有潜在的应用前景.
2021 Vol. 41 (9): 4127-4134 [摘要] ( 118 ) [HTML 1KB] [ PDF 1335KB] ( 561 )
4135 李中浤, 杜彩丽, 陈素华, 张列宇, 李晓光, 黎佳茜, 田振军
一体化A2/O-MBR系统中抗性基因分布及去除效果研究
选取北京市某农村一体化A2/O-MBR污水处理系统，系统研究了系统中抗生素抗性基因（Antibiotic Resistance Genes，ARGs）及病原菌在全流程各个处理单元中的分布特征，基于宏基因组学的高通量测序技术对农村生活污水进水、MBR池中污泥和出水样品中ARGs及病原菌的丰度变化及去除效果进行了系统分析.结果表明：ARGs广泛存在于污水处理系统中，共检测出包括tetracycline类、aminoglycoside类和sulfonamide类在内的19类ARGs，进水中ARGs的相对丰度远远高于其在出水中的浓度，通过污水处理系统后ARGs相对丰度下降了72.25%，而大多数的ARGs在污水处理系统并不能得到完全去除.微生物群落结构变化显示，32种潜在病原体相对丰度下降明显，但大多数病原菌也无法得到完全去除.出水中残留的ARGs和病原菌仍会对受纳水体造成一定的潜在污染风险.
2021 Vol. 41 (9): 4135-4141 [摘要] ( 168 ) [HTML 1KB] [ PDF 861KB] ( 433 )
4142 杜晓丽, 尹子杰, 陈梦瑶, 于振亚
径流溶解性有机物对生物滞留介质去除Cu2+和Pb2+的影响
分别以惰性介质（土、砂）和强化介质（给水厂污泥、铁锰复合氧化物）为研究对象，考察道路径流溶解性有机物（DOM）存在对生物滞留介质吸附去除Cu2+和Pb2+过程的影响，并揭示其主要响应组分及作用机制.结果表明，径流DOM、DOM各分子量组分和各化学组分均可抑制惰性生物滞留介质对Cu2+和Pb2+的吸附去除，促进强化生物滞留介质对两者的吸附去除；其中，径流DOM中<1kDa分子量组分和亲水性组分对惰性介质吸附去除Cu2+和Pb2+的抑制作用最明显、对强化介质吸附去除Cu2+和Pb2+的促进作用也最明显，是影响生物滞留介质对Cu2+和Pb2+吸附过程的关键DOM组分.<1kDa分子量组分存在使砂介质对Cu2+和Pb2+的吸附量减少了62.96%和83.70%，使铁锰复合氧化物介质对Cu2+和Pb2+吸附量增加了81.16%和4.67%；亲水性组分存在使土介质对Cu2+和Pb2+的吸附量最高减少了41.43%和69.12%，使给水厂污泥介质对Cu2+和Pb2+的吸附量最高增加了32.35%和39.06%.
2021 Vol. 41 (9): 4142-4148 [摘要] ( 136 ) [HTML 1KB] [ PDF 589KB] ( 404 )
4149 李冬, 杨敬畏, 李悦, 张杰
连续流好氧颗粒污泥系统的稳定运行——通过调控回流比及有机负荷
室温下接种成熟的好氧颗粒污泥于由独立的厌氧池和好氧池组成的交替厌氧/好氧连续流系统中，成功通过控制混合液回流比和有机负荷实现了连续流好氧颗粒污泥工艺的稳定运行.结果表明，通过调控较低进水有机负荷（300mg/L）及较低回流比（200%）使连续流系统有较好的脱氮除磷性能，出水COD，TN和TP平均浓度分别为18.78，5.79和0.49mg/L，平均去除率分别为93.76%，84.3%和83.12%.在COD浓度为500mg/L时，长期运行的连续流系统缺乏饱食饥饿的环境胁迫，导致丝状菌的生长，系统性能的恶化.用平行因子模型对不同阶段的颗粒污泥和系统出水进行表征，结果表明，有机负荷对外源底物利用相关中间产物的产生有较大影响，进水COD为300mg/L时既能有较好的脱氮除磷性能，亦能有效降低出水中基质代谢中间产物的生成量，避免了为后续消毒工艺产生消毒副产物.因此在实际的城镇污水处理厂应用中，交替厌氧/好氧连续流长期在排放限额的有机浓度（500mg/L）下运行需要增加预处理设施降低进水有机负荷，以实现连续流好氧颗粒污泥的稳定运行.
2021 Vol. 41 (9): 4149-4156 [摘要] ( 166 ) [HTML 1KB] [ PDF 1185KB] ( 465 )
4157 张洛红, 李芮莹, 曹敏, 成晶晶, 王勋涛, 翟迎博, 熊鑫
印染废水活性污泥代谢状态光偏转快速检测法
针对现有活性污泥检测方法过程繁琐、耗时长、检测结果滞后的局限，提出了光偏转快速检测法.在污泥负荷为0.33KgCOD/（kg MLSS·d）、水力停留时间为15h的印染废水完全混合式活性污泥系统中，投放粒径4mm、具有20μm微孔结构的聚乙烯醇（PVA）凝胶小球以负载微生物，并在小球达到稳定状态后，对其表面处因外界溶液与微生物代谢产物交换产生的浓度梯度变化，借助光斑分析仪进行光偏转检测，同时测定与光偏转检测结果相对应的15h后的出水COD及COD去除率.连续10个月的检测发现，小球中富集的主要为细菌，当进水COD由91.95mg/L增至519.4mg/L时，小球的光偏转值从229.51μm增加至299.97μm，COD去除率从16.03%提高至66.99%；当DO浓度为1.5mg/L~5mg/L时，小球光偏转值在DO=4mg/L时增至最大为309.3mg/L，对应状态下COD去除率增至最大为61.18%；在pH值为6~9时，小球光偏转值在pH=7时增至最大为293.96μm，对应状态下COD去除率也达到最大值为64.83%；当重金属Cr3+浓度增至50mg/L时，微生物活性逐渐受到抑制，小球光偏转值在Cr3+浓度为20mg/L时降至269.7μm，随后随着Cr3+浓度的增加，微生物细胞受损，胞内物质溶出，小球光偏转值有所增大，对应状态下COD去除率从52.5%持续降低至25.73%.结果表明：该方法可快速获得活性污泥代谢状态变化信息，且依据特定条件下小球光偏转值变化能够预测随后印染废水COD的去除效果.利用三维荧光光谱初步探究了微生物代谢引发光偏转的机理，发现参与微生物代谢的主要有机物为酪氨酸、芳香类蛋白及色氨酸.
2021 Vol. 41 (9): 4157-4166 [摘要] ( 141 ) [HTML 1KB] [ PDF 1229KB] ( 439 )
固体废物
4167 柯瀚, 徐兴, 胡杰, 张美兰, 兰盛泽, 徐辉, 张晨晟, 肖电坤
垃圾填埋场生化降解指标测试及液气产量评估
以上海某综合垃圾填埋场作为研究对象，钻取不同龄期的生活垃圾测试固液气生化降解指标，并对全场的渗滤液产量以及填埋气产量进行评估.经过测试和计算，该处区域已开始稳定产甲烷，进入慢速降解阶段.其中，固相垃圾样的C/L（纤维素与木质素的比值）大部分集中在0.72~1.53之间；渗滤液pH值介于7.91~8.92，BOD介于1050~5780mg/L，COD介于2640~15200mg/L，NH3-N介于2110~4360mg/L.引入固相、液相以及气相归一化指标β1、β2、β3，用于评估填埋场降解阶段.其中，β1介于0.56~0.83，β2介于0.65~0.76，β3介于0.97~1.02.β1与β2能够作为判定垃圾场降解阶段的指标，但β3只能作为判定垃圾场是否处于稳定产甲烷阶段的指标.另外，建立考虑垃圾压缩-渗流耦合作用的渗滤液产量计算方法，垃圾自身渗滤液产率在70%~80%左右；采用垃圾两阶段降解模型计算填埋气产量，随着垃圾停止入场填埋，填埋气可收集量快速降低，至2025a降至峰值的3.88%，至2040a降至峰值的0.08%.
2021 Vol. 41 (9): 4167-4175 [摘要] ( 162 ) [HTML 1KB] [ PDF 746KB] ( 488 )
4176 朱芬芬, 胡博, 韩媚玲, 张荣岩
金属盐(SO42-/Cl-)固体酸催化剂在污泥制生物柴油中的应用
研究NaHSO4·H2O（布朗斯特酸位为主）和AlCl3·6H2O（路易斯酸位为主）两类金属盐固体酸催化剂在污泥制取生物柴油过程中的催化性能.结果表明，经过130℃脱水的NaHSO4·H2O较AlCl3·6H2O表现更为优异，两种催化剂的最优催化条件为催化剂投加量1.2g/10g冷冻干燥污泥、反应温度130℃、反应时间4h.虽然对粗脂肪的酯化率NaHSO4·H2O低于AlCl3·6H2O，分别为（63.4±2.6）％和（68.9±1.4）％（对应的生物柴油产率分别为9.73%~10.69％和10.80%~11.39％（污泥干基）），但经过GC-MS分析发现NaHSO4·H2O催化的生物柴油纯度更高，品质更好；两种催化剂的重复使用性<3~5次.两种催化剂均可实现低成本、高性能且环境友好的催化污泥制备生物柴油.
2021 Vol. 41 (9): 4176-4183 [摘要] ( 125 ) [HTML 1KB] [ PDF 1623KB] ( 491 )
4184 魏云梅, 姚瑞轩, 陈爽, 周虹励, 刘思捷
生活垃圾焚烧飞灰加速碳酸化深度除氯与水洗除氯对比研究
选取了国内两个典型垃圾焚烧厂飞灰，在对飞灰基本理化特性进行分析的基础上，对比了水洗、加气水洗（通CO2）、加气水洗+加碳酸盐水洗3种预处理方法的脱氯效果.结果表明，2种飞灰中氯含量均较高，分别达16.95%和20.52%.水洗预处理后氯的最高去除率分别达87.54%和90.12%.升高水洗温度对氯的去除贡献不明显.加气水洗可显著提高氯的去除率，2种飞灰氯的去除率分别达93.69%和99.19%，脱氯效果明显高于水洗脱氯.加气水洗虽提高了氯盐的去除率，但液相中依然残留有高浓度钙离子.在加气水洗的基础上，向反应体系中加入碳酸盐，可有效降低溶解性钙离子含量.通过对预处理飞灰进行XRD矿物相分析，发现加气碳酸化水洗较纯水洗过程去除了更多的难溶性氯盐，且处理后飞灰组分以碳酸钙和硫酸钙为主.采用《水泥化学分析方法（GB/T176-2017）》对加气水洗后飞灰进行测定，其氯含量低于1%，满足《生活垃圾焚烧飞灰污染控制技术规范（HJ1134-2020）》中资源化利用标准.
2021 Vol. 41 (9): 4184-4192 [摘要] ( 171 ) [HTML 1KB] [ PDF 636KB] ( 516 )
4193 朱芬芬, 王欢, 徐智敏, 闫法威, 李雪梅, 胡博, 李胜红
有机固废燃烧烟气中PM2.5的过滤比较研究
垃圾焚烧是PM2.5的重要来源之一，目前焚烧烟气系统中无有效去除PM2.5的控制单元.在实验室探究了几种过滤介质对木屑、猪五花肉、污泥这3种有机质固体废物燃烧产生的PM2.5的去除效果.这几种过滤介质包括：涤纶针刺毡、聚四氟乙烯（PTFE）覆膜滤料、偏聚氟乙烯（PVDF）微滤膜、石墨烯及其组合.PTFE覆膜滤料+PVDF微滤膜的组合对木屑燃烧产生的PM2.5的过滤效果最好，可以达到97.45%.双层PVDF微滤膜对猪五花肉和污泥燃烧产生的PM2.5过滤效果都最好，分别为99.39%和98.03%.根据实验结果和SEM-EDS分析，PVDF微滤膜对碳组成的颗粒有较高的选择性截留效果.叠加使用过滤介质可以提高对PM2.5的过滤效率，但双层过滤可能会增加阻力，不利于对大量废气进行除尘处理.
2021 Vol. 41 (9): 4193-4203 [摘要] ( 136 ) [HTML 1KB] [ PDF 1547KB] ( 524 )
土壤污染与控制
4204 刘冰逸, 罗敏, 邵阳, 郑楠, 徐殿斗, 刘志明, 马玲玲
蒙脱土-腐殖酸复合体制备及其对锶的吸附性能研究
为探究土壤胶体对放射性核素锶的吸附机制，选取典型无机矿物蒙脱土和腐殖酸制备有机-无机复合胶体，并研究了其对锶的吸附性能.实验结果表明，人工复合体的腐殖酸负载量可达到2.97%，并且添加腐殖酸会改变蒙脱土的形貌.复合体对锶的吸附量达到6.86mg/g，通过对复合体吸附锶的动力学拟合发现，吸附过程更符合二级动力学模型.吸附过程在10min后到达平衡，低温时去除率更高，15℃时为72.29%.当pH值由5增加到9时，去除率的变化范围在1%~2%之间.而离子强度对吸附有明显的影响，0.1mol/L时去除率较0.001mol/L时的去除率同比下降20%~60%.同时去除率随有机物浓度的增大而提高，从0到60mg/L时去除率快速增长，60mg/L时去除率为75.36%，随后去除率增长进入平缓期.
2021 Vol. 41 (9): 4204-4210 [摘要] ( 169 ) [HTML 1KB] [ PDF 558KB] ( 414 )
4211 王冠, 辛倩, 马丽娟, 王阳阳, 姚文, 朱鑫钰, 任非凡
金川矿区表土金属空间污染特征及磁学响应
采集金川铜镍矿区及周边表层土壤样品26个，基于环境磁学方法对样品开展了金属元素（Cu、Ni、Cr、Fe、Sr、Ti、Pb和Mn）的含量分析及相关分析，采用单因子污染指数和内梅罗污染指数评价方法对研究区域表土金属污染状况进行评价.研究区域表土磁学特征与金属元素含量呈明显空间分布差异，体现为：矿区源地 > 加工区域 > 繁忙路段 > 门岗区域 > 其他区域；受Cu和Ni元素污染的土壤样品为重度污染，Cr、Pb、Ti、Sr等金属为轻度污染和中度污染；χlf、SIRM、χARM和HIRM数值相对较高，表明研究区域亚铁磁性矿物含量较高；研究区表层土壤样品磁晶粒度特征以较粗的假单畴（PSD）和多畴（MD）颗粒为主导；相关分析结果表明Cu、Ni、Cr、Fe、Pb和Mn元素之间皆存在较好的相关性，其中Cu、Ni显著（R=0.91）；χlf和SIRM、χARM与各金属的相关性较为突出（0.52≤R≤0.78），表明磁参数可有效监测城市表土重金属污染状况，快速圈定重金属污染的区域与范围，为城市表土污染监测工作提供快速有效的数据支持.
2021 Vol. 41 (9): 4211-4220 [摘要] ( 174 ) [HTML 1KB] [ PDF 997KB] ( 357 )
4221 王立夫, 赵淑雯, 李杉杉, 秦璐瑶, 孙晓艺, 雷小琴, 陈世宝, 王萌
不同阴离子钠盐对土壤Cd形态与微生物群落的影响
为了探明污染土壤在盐碱胁迫条件下镉（Cd）有效性与微生物群落的响应，采集污灌区Cd污染农田土壤，模拟北方土壤典型盐碱胁迫情景，设置不同阴离子钠盐配置处理，利用微生境培养实验，采用高通量测序技术，结合对土壤性质、土壤Cd形态等的测定.结果表明：施用钠盐可显著提高钠吸附比（SAR）、碱化度（ESP），降低有机碳（SOC）含量、阳离子交换量（CEC）；促进土壤中小粒径团聚体（<0.002mm）的形成，增加了Cd在小颗粒团聚体的质量负载；与对照相比，两种土壤中T1处理（主要阴离子为SO42-、Cl-）均显著（P<0.05）增加交换态Cd含量（27.06%和11.00%）.钠盐的添加降低了土壤中细菌的丰度和多样性，其中T1处理的微生物群落均匀度最低；盐碱胁迫处理改变了土壤细菌的关键类群，如增加了耐盐碱腈基降解菌科、葡萄球菌科、假单胞菌科和耐重金属芽孢杆菌科的菌群丰度，不同处理菌群结构差异与土壤阴离子组成有关，如相比而言，T1处理可增加变形菌门、芽单胞菌门、拟杆菌门的丰度.冗余分析结果表明土壤pH值、交换态Cd含量、SAR和ESP是影响细菌群落组成变化的关键环境因子，拟杆菌门、芽单胞菌门和变形菌门的丰度与pH值呈正相关，而酸杆菌门、绿弯菌门的丰度与交换态Cd含量、SAR呈现显著正相关.可见，盐碱胁迫增加了土壤Cd的有效性，显著改变了土壤微生物群落结构.
2021 Vol. 41 (9): 4221-4230 [摘要] ( 143 ) [HTML 1KB] [ PDF 681KB] ( 464 )
4231 丁豪杰, 苏奇倩, 李林, 李晓锋, 徐其静, Rensing Christopher, 刘雪
土壤农用地膜微生物降解研究进展
地膜可保持土壤湿度，调节土壤温度及限制杂草生长从而促进农作物增产，在现代农业生产中具有不可或缺的作用.然而，地膜主要成分聚乙烯（PE）性质稳定，难以降解，极易在农田土壤中残留并积累.此外，地膜在生产过程中添加邻苯二甲酸酯类（PAEs）作为塑化剂，该类有机物极易在土壤和水体环境中积累和迁移，且生物毒性大，对生态环境、粮食安全和人体健康构成极大威胁.聚乙烯和邻苯二甲酸酯复合污染是土壤有机污染治理的重点和难点.因此，农用地膜污染土壤修复是环境科学研究的重要课题，亦是作物生产安全和人类健康的重要保障.微生物降解的生物修复较物理化学技术具有效率高、无二次污染、成本低、环境扰动小等优点，具有广泛应用前景.由此，本文综述农用地膜使用和土壤残留现状及其生物降解的研究进展，以期为地膜污染农田土壤的生物修复提供基础信息和技术参考.
2021 Vol. 41 (9): 4231-4244 [摘要] ( 247 ) [HTML 1KB] [ PDF 631KB] ( 867 )
环境生态
4245 王新军, 冯星莹, 陈凯莉, 高吉喜
城市公园的冷岛效应研究——以常州市为例
在长江三角洲地区快速城市化的常州市内研究公园组成与冷岛效应的量化关系.基于Landsat 8TIRS和天地图高分辨率遥感影像提取公园指标以及冷岛效应指标.使用辐射传输方程法反演研究区的地表温度，使用ArcGIS的缓冲区分析和分段回归的方法研究每个公园的地表温度、降温范围和降温幅度作为冷岛效应指标；提取公园的周长、面积，并计算融合指数作为公园组成指标，在天地图高清遥感影像中提取公园的绿地覆盖率、水体覆盖率、不透水面覆盖率以及乔木覆盖率作为公园地表覆盖指标.通过相关性分析和回归模型研究，发现公园的面积为26hm2、周长阈值为3600m，公园的面积和周长在阈值范围内能够发挥较强的降温效率，超过阈值则降温效率下降.公园的融合指数与冷岛效应呈线性相关关系，融合指数较小的公园能获得较大的降温幅度.公园的乔木覆盖率、水体覆盖率与公园内部的地表温度呈显著相关关系，不透水面覆盖率、绿地覆盖率与公园内部的地表温度相关性不显著.公园规划设计需要结合公园的面积、周长阈值，融合指数的数值以及乔木、水体的覆盖率，充分发挥公园的冷岛效应.
2021 Vol. 41 (9): 4245-4252 [摘要] ( 180 ) [HTML 1KB] [ PDF 1794KB] ( 448 )
4253 张晶晶, 王以斌, 王英, 王田田, 吕其明, 高彦洁, 吕振波
海洋工程建设对连云港近海环境因子和浮游植物的影响
为了明确海洋工程建设对连云港近海环境因子和浮游植物的影响，于2009年5月（海洋工程建设前）和2016年同期（海洋工程建成后）前后两次对连云港近海叶绿素a（Chl a）含量、浮游植物群落结构和环境因子的空间分布特征进行了综合调查.结果显示，海洋工程建成后，调查海域水环境发生明显变化，近岸海域出现一个明显的高温区，与离岸海域温差达3℃；营养盐浓度明显降低，尤其是可溶性硅（DSi），平均浓度降低了70%.Chl a浓度和浮游植物生物量显著升高，群落结构变化明显，由硅藻占优势转变为硅、甲藻共同占优势.海洋工程建设前优势度较高的星脐圆筛藻（Coscinodiscus asteromphalus）和夜光藻（Noctiluca scientillans）占比明显降低，中肋骨条藻（Skeletonema costatum）优势度明显升高.冗余分析（RDA）分析显示，海洋工程建设前化学需氧量（COD）、可溶性无机氮（DIN）和盐度（负相关）是影响浮游植物群落结构的主要因素；海洋工程建设后温度的影响明显升高；温度、BOD5和DO的增加可能是促使春季浮游植物增加的主要因素.
2021 Vol. 41 (9): 4253-4262 [摘要] ( 178 ) [HTML 1KB] [ PDF 3817KB] ( 436 )
4263 罗珍, 仁增拉姆, 陈虎林, 黄香
西藏巴松措冷季水化学特征及其影响因素
于2018年12月（冷季），结合水体现场理化参数和入湖河流，湖泊表层，湖泊垂直分层及出水口各样点水样分析结果对其水化学组成和分布特征以及影响因素进行了研究.结果表明，冷季巴松措水体呈弱碱性.湖区TDS含量较低，平均值仅达107mg/L.湖区平均水温为5.7℃，在水深45~60m范围内存在温度跃变，但变化梯度较小.空间上，各现场理化参数值从入湖河流到湖泊表层且沿垂直方向至最深处均有一定的变化规律，但是这些变化并无显著性差异（P>0.05）.巴松措湖泊水体溶解相中，Ca2+和HCO3-为主导离子，分别占阳离子和阴离子总量的80.35%和72.95%.各主要离子浓度在平面空间分布上表现为入湖河流高于湖泊表层，汇入湖泊后趋于平稳的趋势.在垂直空间分布上却呈随水深增加而轻微增大的趋势.巴松措水化学类型为HCO3·SO4-Ca型.流域内受岩石风化作用的影响，特别是碳酸盐岩的风化过程是影响巴松措水化学组成和分布特征的主要控制因素.
2021 Vol. 41 (9): 4263-4270 [摘要] ( 188 ) [HTML 1KB] [ PDF 576KB] ( 454 )
4271 张晶晶, 陈娟, 王沛芳, 王超, 高寒, 胡煜
中国典型湖泊四大类抗生素污染特征
基于已有文献资料数据，以中国东部平原湖区（31个），蒙新湖区（4个），二龙湖，青海湖及抚仙湖共38个典型湖泊为研究对象，总结分析四大类常用抗生素（四环素类，磺胺类，喹诺酮类和大环内酯类）在湖泊水体和沉积物中的污染特征.结果表明，四大类抗生素污染在中国典型湖泊中普遍存在，其中水体中抗生素污染水平依次为磺胺类（2147ng/L） > 喹诺酮类（1458ng/L） > 四环素类（481ng/L） > 大环内酯类（205ng/L），沉积物中抗生素的分布具有垂向差异特征，表层沉积物抗生素浓度高于深层沉积物.抗生素检出浓度在不同湖区间存在较大差异，其中东部平原湖区水体和沉积物中抗生素浓度显著高于其他湖区.相比入湖河流，湖区（如太湖贡湖湾和青海湖）水体中抗生素污染相对较高，表明湖区可能作为抗生素的汇集地.湖泊水体中的抗生素浓度分布呈现季节性差异，如太湖水体中抗生素浓度在春，夏及冬季高于秋季，而鄱阳湖，白洋淀和二龙湖在旱季（4月）高于雨季（8月）；而湖泊沉积物中抗生素季节性差异较不明显，这可能与抗生素在沉积物中的迁移性有关.
2021 Vol. 41 (9): 4271-4283 [摘要] ( 222 ) [HTML 1KB] [ PDF 558KB] ( 11013 )
4284 王洪伟, 王少明, 张敏, 胡晓康, 汤梦瑶, 杨凡艳, 钟继承
春季潘家口水库沉积物-水界面氮磷赋存特征及迁移通量
以春季潘家口水库沉积物为研究对象，分析了水库整体营养盐污染现状及内源释放特征.通过高分辨率间隙水采样器（HR-Peeper）获得沉积物间隙水，以此分析营养盐垂向分布特征及空间差异性；以原柱样沉积物静态释放试验获取沉积物-水界面营养盐迁移通量，并分析了潘家口水库内源负荷特征.结果表明：库区沉积物营养盐释放风险较高，TN、TP含量分别为3701.59~8221.28和756.28~1696.15mg/kg.通过C/N比确定2017年以前的网箱养殖残留的饲料和鱼粪是水体富营养化的主因.原柱样静态释放结果表明，NH4+-N、NO3－-N、NO2－-N、SRP交换通量分别为23.71~156.80，-7.37~-161.78，1.64~33.4和0.56~2.86mg/（m2·d），潘家口水库内源负荷相对较高.该结果与水库本身的高有机质及氮磷赋存量、生物分解耗氧及春季逐步提高的水温有关，导致营养盐加速释放进入上覆水柱.潘家口水库的内源负荷能够加速水库的富营养化进程，应采取措施控制潘家口水库内源负荷.
2021 Vol. 41 (9): 4284-4293 [摘要] ( 190 ) [HTML 1KB] [ PDF 642KB] ( 501 )
4294 郭芳, 韦丽琼, 姜光辉
广西典型岩溶水系统环境中222Rn的分布及指示意义
放射性同位素氡222是来源于地层中铀衰变生成的惰性元素.由于其半衰期只有3.82d，且其活度在地下水和地表水中差异显著，近年来氡在水文学中的应用日渐兴起.但222Rn在岩溶环境中的分布和行为特征少有研究.以广西三个典型岩溶水系统为例，研究222Rn在包气带、非饱和带和饱水带中的浓度分布和指示意义.发现222Rn在上部包气带中的活度不足500Bq/m3，但在非饱和带中有局部异常高区，与局部小地质构造的分布有关.在饱水带中，地下水的滞留时间、不同地下水组分的混合和氡运移的距离等是导致222Rn活度差异的原因.管道介质的222Rn活度比裂隙介质的高；含水介质土壤覆盖层大的比土壤浅薄的普遍高.在大型岩溶水系统的排泄区，地下水补给河流，河流也可能短暂反补地下水，由于地下水和河流222Rn的差异显著，222Rn可能成为地下水-地表水相互作用研究的理想示踪剂.
2021 Vol. 41 (9): 4294-4299 [摘要] ( 199 ) [HTML 1KB] [ PDF 435KB] ( 369 )
4300 李亚莉, 杨正健, 田盼, 刘毅, 王从锋, 纪道斌, 刘德富
一种浮游植物快速浓缩及固定方法的可靠性分析
为验证一种浮游植物快速浓缩固定方法——滤膜浓缩法的可靠性，采用“鲁戈氏液固定沉降法”和“滤膜浓缩法”同时鉴定了不同浮游植物浓度梯度水样，并进行了对比分析，结果表明：鲁戈氏液固定沉降法与滤膜浓缩法整体上均鉴定出7门，32属，但不同梯度上滤膜浓缩法鉴定出的浮游植物种类较多.两种方法门水平上除裸藻门（P<0.05）外丰度均无明显差异（P>0.05），属水平上相对丰度99%以内的浮游植物均无明显差异（P>0.05），即无论是门还是属水平上，滤膜浓缩法对浮游植物丰度的鉴定是可行的.采用两种方法得到的不同梯度下藻密度拟合方程斜率差异较小（P>0.05）且相关性显著（R2=0.958，P<0.01），但滤膜浓缩法鉴定出的浮游植物细胞密度更大.整体来看，滤膜浓缩法得到的藻类鉴定结果与鲁戈氏液固定沉降法基本一致.
2021 Vol. 41 (9): 4300-4309 [摘要] ( 186 ) [HTML 1KB] [ PDF 1917KB] ( 635 )
4310 刘琳, 张宝军, 熊东红, 唐永发, 袁勇
雅江河谷防沙治沙工程近地表特性——林下植被特性、生物结皮及土壤养分变化特征
采用对比分析和时空互代法，从植被配置模式（杨树+砂生槐、砂生槐、花棒、藏沙蒿）、工程年限（6，10，30a）2个方面，研究了雅鲁藏布江（简称雅江）河谷防沙治沙生态工程实施过程中林下植被特性、地表生物结皮及土壤养分等变化特征.结果表明，工程年限为10a的乔灌（杨树+砂生槐）、灌木（砂生槐、花棒）型样地较草本（藏沙蒿）更有利于提高林下植物多样性，且杨树+砂生槐样地的林下植被地上生物量、枯落物量、地下生物量、土壤有机质、全氮与全磷含量均显著高于其他3种样地.藏沙蒿样地的生物结皮最为发育，花棒样地次之，杨树+砂生槐样地无结皮.随年限延长，杨树+砂生槐样地林下植物多样性、枯落物量、地下生物量、土壤有机质、全氮及全磷含量呈增加趋势，生物结皮仅在6a样地中有发育；砂生槐样地地上生物量、地下生物量、生物结皮逐渐增加，但植物多样性、全氮含量呈下降趋势，枯落物量、有机碳及全氮含量呈先增加后减小规律.不同配置模式中，杨树+砂生槐乔灌型样地各项指标综合表现最佳，并随工程年限延长，对促进河谷沙地植被演替、提高植被生产力、提升沙地肥力等作用愈强.建议该区防沙治沙工程中应推广杨树+砂生槐乔灌型模式为主.
2021 Vol. 41 (9): 4310-4319 [摘要] ( 163 ) [HTML 1KB] [ PDF 547KB] ( 962 )
4320 朱水, 申泽良, 王媛, 吴浩然, 辛佳
垃圾处理园区周边土壤-地下水重金属分布特征
测定并分析生活垃圾综合处理园区周边剖面土壤-地下水中重金属（Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、As、Cd和Hg）的含量结果表明，在土壤水的对流、扩散作用下重金属在各点位土壤剖面中均存在明显的纵向迁移现象，同时土壤介质的吸附、拦截等阻滞作用导致重金属主要富集于150~200cm中层土壤中.该区域土壤中重金属虽有积累但尚未超标，垃圾焚烧飞灰沉降导致上游点位土壤中重金属含量高于另外两个距离更近的下游点位；而园区邻近地下水中Zn、Ni含量相对其他远距离点位明显增加，且Zn含量超出了地下水质量标准，推测是由垃圾渗滤液下渗的影响所致.借助高通量测序手段分析发现，不同深度土壤及地下水之间的微生物群落结构存在显著差异（p<0.01），由于还存在其他土壤环境要素的作用，土壤中大部分微生物群落受重金属影响较小，而地下水中微生物群落明显受到垃圾渗滤液中重金属Zn、Ni富集的影响.本研究可为垃圾综合处理园区的土壤-地下水系统污染风险评估奠定基础，为其环境安全管理提供科学指导.
2021 Vol. 41 (9): 4320-4332 [摘要] ( 153 ) [HTML 1KB] [ PDF 1664KB] ( 597 )
4333 谢芳芳, 王观石, 罗嗣海, 尹升华, 温腾, 张世良, 刘剑
离子型稀土尾矿残留铵缓释性分析
为探究尾矿残留NH4+的缓释性，以江西信丰离子型稀土矿为研究对象，柱浸制备浸出尾矿，去离子水淋洗尾矿.按照淋洗→封存→再淋洗的步骤，考察了淋洗尾矿不同含水率（1.3%，15%，35%，250%），不同封存时间（15，30，60，120，180，195，210，240d）和不同传质机制（对流、扩散）下NH4+的淋出量.结果表明：尾矿再淋洗仍能淋出NH4+，NH4+淋出量受含水率、封存时间和传质方式影响；含水率≥15%时，NH4+淋出量整体随时间推移而递增；同时间下，NH4+淋出量整体随含水率增大而增大；其他条件相同时，对流传质下NH4+淋出量大于扩散.尾矿再次淋出的NH4+是可交换态NH4+向水溶态NH4+转化的结果.
2021 Vol. 41 (9): 4333-4340 [摘要] ( 113 ) [HTML 1KB] [ PDF 924KB] ( 378 )
环境微生物
4341 李莹, 吴兴杰, 贺治斌, 贝水宽, 马可, 彭静静
宏转录组学在环境微生物生态学中的应用
系统总结了宏转录组学实验操作及数据分析流程，概述了宏转录组学在环境微生物生态学的研究策略和最新进展，并指出其应用前景.宏转录组学在解析环境微生物群落功能上具有广阔的前景，为了解微生物群落的动态演化及其与环境因素和生态系统功能的关系提供了强有力的工具.
2021 Vol. 41 (9): 4341-4348 [摘要] ( 313 ) [HTML 1KB] [ PDF 539KB] ( 1270 )
4349 许殷瑞, 吴蔓莉, 王丽, 高欢, 刘泽梁
陕北石油污染土壤微生物种群变化及影响因素
采集陕北地区10个产油区县的石油污染土壤和洁净土壤，利用化学分析法和分子生物学技术对土壤理化性质和细菌群落结构进行测定，采用Pearson相关性分析和冗余分析研究石油污染对土壤理化性质、微生物种群分布和多样性的影响.结果表明，与未受污染土壤相比，石油污染土壤的NO3--N、总有机碳、全碳、全硫含量和碳氮比增加，pH值减小；土壤细菌群落均匀度明显降低，丰富度无明显变化.不同地区土壤受到石油污染后，一些优势细菌的相对丰度变化明显.变形菌门（Proteobacteria）和绿弯菌门（Chloroflexi）的相对丰度变化与石油烃含量呈显著正相关，Candidatus Saccharibacteria的相对丰度变化与石油烃含量呈极显著负相关.定边、靖边、子长、绥德、吴起、安塞和富县石油污染土壤中假单胞菌属（Pseudomonas）、诺卡氏菌属（Nocardioides）、节杆菌属（Arthrobacter）、不动杆菌属（Acinetobacter）、Alkanindiges、Gaiella和Gp4相对丰度显著增加；定边、靖边、子长和绥德石油污染土壤中Ohtaekwangia、假诺卡氏菌属（Pseudonocardia）、Ramlibacter、Sacchariacteria_genera_incertae_sedis相对丰度显著降低.假单胞菌属（Pseudomonas）、诺卡氏菌属（Nocardioides）、节杆菌属（Arthrobacter）和Alkanindiges为陕北地区石油污染土壤中的主要“嗜油菌”.土壤pH值、含水率、总石油烃和总有机碳等理化性质是影响陕北油田区石油污染土壤微生物种群结构的关键因素.
2021 Vol. 41 (9): 4349-4359 [摘要] ( 176 ) [HTML 1KB] [ PDF 780KB] ( 648 )
4360 过俊俊, 姚雯清, 楼丽丽, 雷兴华, 张昕
哌嗪高效降解菌PIPA-6的分离筛选及降解特性
从制药厂周边土壤分离获得一株哌嗪高效降解菌株PIPA-6，其能在以哌嗪为唯一能量来源的无机培养基中生长，30h对100mg/L的哌嗪降解率达100%.形态学观察、生理生化鉴定和16S rDNA基因序列同源性分析表明，菌株为嗜烟碱类节杆菌（Paenarthrobacter nicotinovorans）.菌株PIPA-6具有广泛的温度（10~40℃）和pH（5~10）适应范围、优良的钠盐耐受性（50g/L）和极强的哌嗪抗性（300mg/L），其最佳降解条件为温度35℃，pH，8.体系中额外添加有机碳能提高菌株的降解效率.降解效应的模拟试验结果表明，菌株PIPA-6能在50L模拟罐中稳定发挥降解作用，制药废水中化学需氧量（COD）和铵态氮含量显著降低（P<0.05），哌嗪降解率在30d达98%.宏基因组测序证实该菌株能在水体中稳定定殖，改变了污水中的微生物群落结构.本研究中所获菌株充实了哌嗪降解菌种资源库，实验结果为菌株的实际开发应用提供了初步理论依据.
2021 Vol. 41 (9): 4360-4366 [摘要] ( 149 ) [HTML 1KB] [ PDF 982KB] ( 471 )
生物多样性
4367 王庆, 李莹, 汪文博, 杨宇峰
广东省蛭态轮虫物种多样性及其系统发育研究
为了解广东省蛭态轮虫物种多样性，采集广东省不同水陆生境样品98份，记录蛭态轮虫3目4科12属66种（含亚种）.陆生环境中鉴定出蛭态轮虫56种，其中苔藓生境42种、落叶生境40种、地衣生境12种，水生生境蛭态轮虫15种，陆生生境的蛭态轮虫种类明显多于水生生境蛭态轮虫.为验证形态鉴定的准确性，获取蛭态轮虫COⅠ基因序列4属16种37条，种间遗传距离8.59%~23.17%，其中楔足盘网轮虫（Adineta cuneata）和迅捷旋轮虫（Philodina rapida）的COⅠ基因序列为全球首次报道.COI基因序列中腺嘌呤（A）与胸腺嘧啶（T）的总含量（71.2%）远大于鸟嘌呤（G）与胞嘧啶（C）（28.8%）的含量.系统发育树的聚类结果与形态学物种鉴定结果一致；同属形态相近的物种，具有较高的同源性.研究结果表明，形态学鉴定与DNA条形码技术相结合，有助于提高蛭态轮虫种类鉴定的准确性和探究蛭态轮虫各属的发育地位，促进蛭态轮虫物种多样性和生态学研究.
2021 Vol. 41 (9): 4367-4377 [摘要] ( 200 ) [HTML 1KB] [ PDF 727KB] ( 610 )
4378 田起隆, 许小明, 吕渡, 王浩嘉, 雷斯越, 易海杰, 贺洁, 何亮, 薛帆, 邹亚东, 王妙倩, 张晓萍
北洛河流域植物多样性地理格局与环境关系
通过野外调查和历史文献及标本统计分析，确定并分析北洛河流域种子植物信息数据.结果表明：该区共有种子植物123科581属1671种，占黄土高原种子植物的83.67%、67.24%、51.83%，集中分布于大型科（>50种）、较大科（21~50种）和单种属（1种）、小型属（2~5种）内.11个干流流经的地理单元植物相似性聚类分为5组，较早分离的是黄龙县，最大类因子午岭山脉连接而包含4个地理单元（富县、合水县、宜君县、黄陵县）.富县、合水县和黄龙县植物丰富度SD值最高，洛川县、华池县和甘泉县SD值最低.该区地理成分在属级水平上有15个分布区类型16个变型，以温带分布及其变型为主（287属，占49.40%），并与热带分布及其变型联系紧密（115属，占19.79%），植物丰富度SD值与温带成分显著正相关；黄陵县、洛川县、黄龙县R/T值最高，热带性质最强，华池县、定边县R/T值最低，热带性质最弱.R/T值受海拔影响，随温度和降水从东南向西北递减.该区植物起源古老，分化程度高，物种多样性丰富，地理成分复杂，是重要的植物种质资源库.植物物种多样性地带性格局过渡性明显，体现出这些类群的生态位需求.需加强保护该区原生环境和植物，合理开发利用，可选择6大优势科（菊科、禾本科、蔷薇科、豆科、唇形科和毛茛科）中适地适树适草的物种（温带性质），进行植被恢复和水土流失治理.
2021 Vol. 41 (9): 4378-4387 [摘要] ( 161 ) [HTML 1KB] [ PDF 936KB] ( 566 )
环境毒理与健康
4388 曾佳敏, 钟仕花, 钱伟, 袁圣武, 朱小山
水环境中有机磷酸酯的污染现状及其生物毒性
为有效评估有机磷酸酯（OPEs）潜在的生态健康风险，综述了OPEs在全球水和沉积物中的污染现状，并重点关注OPEs对水生生物的毒性效应，根据浮游生物、游泳生物和底栖生物等不同生物类群的特点分析其潜在的毒性作用机制，进而展望本领域未来的研究方向和科学问题，以期有效评估OPEs的生态效应和健康风险，推动我国OPEs食品安全监控和生态毒理学研究，为规范其绿色应用提供参考.
2021 Vol. 41 (9): 4388-4401 [摘要] ( 264 ) [HTML 1KB] [ PDF 1014KB] ( 1083 )
4402 李依檬, 刘熙, 吴添舒
零维碳基纳米材料细胞毒性效应的研究进展
介绍了碳基纳米材料进入细胞的主要途径，重点总结分析了几种常见零维碳基纳米材料导致细胞发生不同形式的死亡效应及其可能的毒作用机制，影响纳米材料毒性的各种理化性质也有所阐述.最后在本课题研究成果的基础上对未来碳基纳米材料的毒性研究前景进行了思考和展望，将为碳基纳米材料设计优化和广泛应用提供有价值的参考.
2021 Vol. 41 (9): 4402-4414 [摘要] ( 150 ) [HTML 1KB] [ PDF 1273KB] ( 800 )
4415 欧奕含, 张小玲, 张莹, 康平
西安BC、PM2.5与气温协同对心脑血管疾病死亡的影响
利用西安市2014~2015年BC、PM2.5和气温及心脑血管疾病每日死亡人数等资料，基于时间序列的广义相加模型中的主效应模型、非参数二元响应模型和温度分层模型对其进行研究.结果表明，BC、PM2.5对心脑血管疾病死亡人数的影响存在滞后效应，最佳滞后时间下，BC、PM2.5浓度每增加1个IQR（BC：5.31μg/m3，PM2.5：40.30μg/m3），心脑血管疾病每日死亡人数ER（95% CI）分别为3.53%（95% CI：1.86，5.23）、2.01%（95% CI：1.06，2.97）.气温与心脑血管疾病每日死亡人数的暴露反应关系呈“V”型分布特征，最适温度为26℃.低温和高污染物浓度对心脑血管疾病的影响存在协同放大效应，当气温低于26℃时，BC对人群健康风险比PM2.5更大.对于心脑血管疾病而言，不同人群的易感程度不同，女性群体对BC、PM2.5暴露更为敏感.当BC、PM2.5同时纳入其它一种或几种气态污染物时，对ER值无较大影响.BC仅占PM2.5浓度的一小部分，但健康影响不容忽视，BC可作为评估大气污染物健康风险的重要空气质量指标.
2021 Vol. 41 (9): 4415-4425 [摘要] ( 171 ) [HTML 1KB] [ PDF 745KB] ( 547 )
碳排放控制
4426 李文翔, 李晔, 蔡近近
政府-企业-居民协同共治的道路交通碳交易机制
根据道路交通碳排放的影响机理，提出同时把上游燃料供应企业、中游汽车生产企业、下游汽车使用者同时作为道路交通碳交易的责任主体，设计了政府-企业-居民协同共治的道路交通碳交易机制，包括碳配额总量设定、初始碳配额分配、行业基准设定、履约考核、市场交易以及监测报告核查等制度.通过案例与情景分析揭示了道路交通碳交易的多主体协同作用机理：在政府对于碳配额总量和行业基准的调控下，燃料供应企业将通过改变燃料成分来降低燃料排放因子；汽车生产企业将通过提高汽车燃油经济性和新能源汽车比例来降低汽车能耗强度；汽车使用者将通过减少车辆行驶里程降低交通需求或者购买使用新能源汽车.本文所提出的政府-企业-居民协同共治的道路交通碳交易机制，可以分别从上游、中游、下游促进道路交通碳排放的3个关键影响因素——燃料排放因子、汽车能耗强度、交通活动需求协同优化，能够有效控制道路交通温室气体排放增长，进而加速“碳达峰”的实现和“碳中和”的转型.
2021 Vol. 41 (9): 4426-4438 [摘要] ( 204 ) [HTML 1KB] [ PDF 992KB] ( 705 )
4439 呼永锋, 梁梅, 张永祥, 王坤
A2/O+MBR工艺运行效果与碳排放特征研究
对北京市通州区H再生水厂采用的A2/O+MBR工艺运行效果与不同环节碳排放特征进行研究.结果表明：2018年该再生水厂对BOD5，CODcr，NH4+-N，TN和TP的平均去除率分别为97.3%，94.1%，98.6%，77.0%，96.2%；全厂碳排放总量和吨水碳排放量呈春夏季节逐渐降低，秋冬季节缓慢升高的特征，全厂综合吨水碳排放量约为2.26kgCO2e/t.碳排放总量中能耗碳排放量占主要地位，CH4，N2O和物耗碳排放量占比较小；统计分析显示CH4，能耗和物耗吨水碳排放量与BOD5，TN进水浓度及BOD5去除率显著相关；N2O吨水碳排放量与TN与BOD5进水浓度显著相关；直接，间接吨水碳排放量与水量无显著相关性.
2021 Vol. 41 (9): 4439-4446 [摘要] ( 170 ) [HTML 1KB] [ PDF 853KB] ( 940 )
环境影响评价与管理
4447 裴玮, 杜新忠, 雷秋良, 闫铁柱, 李影, 张天鹏, 陈玫君, 武淑霞, 刘宏斌
河南省人类活动净氮输入量与参数影响研究
为探究平原地区粮食主产区人类活动净氮输入量特征及其参数对估算结果的影响，以河南省为研究区，收集整理1990~2015年县级统计数据及NANI模型参数，对NANI的时空分布特征、变化趋势以及参数对估算结果的影响进行分析.结果表明：（1）时间尺度上看，1990~2015年河南省NANI呈升高趋势，1990、1995、2000、2005、2010、2015年NANI分别为14347、19146、21466、24251、23711、26156kg/（km2·a），化肥施用为主要贡献因子，占比为63.56%，其次是食品/饲料净氮输入量，占比14.81%；空间尺度上看，河南省NANI较高的县市主要分布在中部和东部的平原地区，而西部山地丘陵地区县市NANI较低.（2）NANI模型输入组分中受参数影响最大的是食品/饲料净氮输入量，与选用适宜参数估算结果相比较，该项变化范围在-23.1%~71.3%，作物固氮量变化范围在-31.2%~41.2%，化肥氮输入量变化范围在-2.8%~4.5%.
2021 Vol. 41 (9): 4447-4456 [摘要] ( 184 ) [HTML 1KB] [ PDF 1210KB] ( 556 )
4457 李若楠, 王琦, 刘书明
基于典型相关系数和随机森林的水质预警方法
针对突发水污染事件提出一种高精度的预警方法.首先，通过模拟实验建立包含22种常见污染物的突发水污染事件数据库，然后采用典型相关系数准确揭示污染事件发生后多元水质参数之间的协同反馈规律.最后，基于多参数协同反馈规律构建“典型相关系数-随机森林”水质预警模型.结果表明预警模型对已知和未知污染物的平均准报率分别为96.78%和98.33%，对水质监测基线的平均误报率为0.16%.本研究成果可为降低突发水污染事件损失和保障供水安全提供有效的技术支撑.
2021 Vol. 41 (9): 4457-4464 [摘要] ( 164 ) [HTML 1KB] [ PDF 856KB] ( 471 )
中国环境科学
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