中国环境科学
 
 
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2021年 41卷 12期
刊出日期 2021-12-20

环境毒理与健康
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
5457 李江涛, 安兴琴, 李清勇, 余浩敏, 汪巍, 周心源, 王超, 崔萌
基于XGBoost算法的WRF-Chem模式优化模拟
采用人工智能算法XGBoost结合大气化学模式WRF-Chem,利用北京地区大气污染物的模拟结果及站点监测数据,构建XGBoost统计预报算法模型,并对两种大气污染物(PM2.5和O3)进行优化模拟,同时分析其特征贡献要素.结果表明,该统计预报模型能够很好地优化大气化学模式模拟的大气污染物浓度,降低模拟误差,对于北京地区站点模拟浓度优化呈现出城区>近郊>远郊的优化特点,且算法模型对O3浓度优化程度更高,优化后相关系数提高达128%.此外,通过特征要素的贡献量分析表明,CO是影响O3优化的重要特征变量,城郊区特征贡献得分均高达1000以上,Q2(近地面2m比湿)是影响PM2.5优化的重要气象特征变量,城郊区特征贡献得分分别为950和824.
2021 Vol. 41 (12): 5457-5466 [摘要] ( 221 ) [HTML 1KB] [ PDF 5071KB] ( 428 )
5467 张城语, 倪长健, 佟景哲, 张智察, 安俊岭, 潘子豪
成都地区气溶胶散射吸湿增长因子双变量模型
基于成都市2017年10~12月逐时的“干”气溶胶散射系数和吸收系数观测数据,结合该时段同时次的能见度(V)、相对湿度(RH)以及二氧化氮(NO2)监测资料,利用“光学综合法”计算气溶胶散射吸湿增长因子,并探究了气溶胶散射吸湿增长因子单变量f(RH)模型的适用性及其改进方案.结果表明:幂函数、二次多项式、幂指函数形式的f(RH)模型在低RH条件下(RH<85%)均能很好地模拟气溶胶散射吸湿增长因子随RH的变化特征,但在高RH条件下(RH>85%)的模拟值会出现较大的偏差.黑碳质量浓度(CBC)是影响气溶胶散射吸湿增长因子的另一关键变量,二者之间满足非线性关系.以RH和CBC为自变量构建了气溶胶散射吸湿增长因子双变量f(RH,CBC)模型,模型计算值和实测值之间的决定系数R2为0.763,平均相对误差MRE为14.28%.双变量模型f(RH,CBC)的应用显著改善了气溶胶散射消光系数的模拟效果.
2021 Vol. 41 (12): 5467-5475 [摘要] ( 122 ) [HTML 1KB] [ PDF 698KB] ( 344 )
5476 杨旭, 唐颖潇, 蔡子颖, 韩素芹, 董琪如, 杨健博, 朱玉强, 樊文雁
基于气溶胶三维变分同化天津PM2.5数值预报研究
基于气溶胶三维变分同化技术,建立天津空气质量数值模式气溶胶同化模块,通过天津地区两次重污染过程同化模拟敏感性试验,分析了观测资料范围对同化结果的影响,并结合一个月的滚动预报试验,分析了气溶胶同化对天津地区PM2.5数值预报效果的影响,以期为提升天津空气质量预报能力提供支撑.结果表明:气溶胶同化各控制变量背景误差水平相关系数的衰减尺度约50km,垂直方向上400m高度与模式底层的相关系数衰减至0.6左右;观测资料范围对同化结果影响显著,仅采用天津地区观测数据进行同化,对重污染过程期间天津地区PM2.5浓度模拟的影响时效约12h,采用模拟区域内所有观测数据进行同化影响时效可持续24h以上,且模拟效果更优;采用三维变分同化技术,实现地面PM2.5观测资料同化,天津地区PM2.5数值预报效果显著提升,预报值和实况值之间的相关系数由0.74增加到0.87,均方根误差由32.3μg/m3减小为22.4μg/m3,平均相对误差由39.9%减小为27.1%;同化对模式初始时刻的改进效果最明显,随时间同化效果衰减,14h内改进效果最佳,对24h PM2.5浓度预报也有明显改进.
2021 Vol. 41 (12): 5476-5484 [摘要] ( 160 ) [HTML 1KB] [ PDF 3532KB] ( 353 )
5485 夏玲君, 张根, 陈昆, 占明锦, 孔萍, 李柏贞, 戴志健
江西景德镇站大气CH4和CO季节变化及源解析
基于江西景德镇温室气体站2017年12月~2018年11月筛分获得的CH4及CO大气本底和污染浓度数据,对大气CH4和CO浓度季节变化及其排放源特征进行研究,结果表明:大气CH4和CO本底浓度季节变化特征与浙江临安本底站类似,即夏季低而冬季高,而夏季江西地区水稻田和湿地排放导致CH4污染浓度显著抬升,相比本底浓度抬升幅度可达133.9×10-9,冬季受西北部地区取暖排放的区域输送的影响,1月CO污染平均浓度较本底浓度抬升达227.2×10-9.基于本底数据及污染数据,结合后向轨迹模型分析发现景德镇站大气CO潜在排放源主要分布在湖北东南部(四季)、安徽(秋冬季)、山东中部(秋季)、长江三角洲上海及杭州(夏秋季)、湖南东部和江西地区(冬季)等区域,其中冬季湖南东部和江西地区贡献率达53.7%,CH4排放源主要集中在江西地区(夏季)、长江三角洲杭州、南京及安徽南部覆盖区域(夏季)、湖北东南部(夏秋季)以及安徽(秋季)、山东中部(秋季)等区域,夏季南京、杭州及安徽南部覆盖区域的CH4排放对景德镇站CH4浓度抬升的贡献率达到69.5%.大气CH4及CO呈现较好的相关性,冬季其相关系数可达0.86,受CH4和CO源汇季节变化影响,CH4/CO排放比呈现冬季低值(0.31)、夏季高值(1.06).
2021 Vol. 41 (12): 5485-5494 [摘要] ( 164 ) [HTML 1KB] [ PDF 4308KB] ( 358 )
5495 谭丕强, 段立爽, 楼狄明, 胡志远
柴油机选择性催化还原捕集技术(SDPF)的研究现状与发展趋势
日益严格的柴油机排放法规使得其主要排放污染物氮氧化物(NOx)和颗粒物(PM)限值进一步降低.目前去除NOx的主要机外手段是选择性催化还原(SCR)技术,该技术通常在200℃以上才有良好的NOx转化率,而在柴油机冷起动阶段,SCR入口的排气温度无法达到200℃,NOx排放控制困难.尽管冷起动时间较短,但该阶段的NOx排放量占比很高.在严格的排放法规要求下,冷起动阶段的NOx排放控制日益受到关注.选择性催化还原捕集技术(SDPF)将SCR催化剂涂覆在壁流式颗粒捕集器(DPF)载体上,能够同时去除NOx和PM.与SCR技术相比,SDPF更加靠近柴油机排气门,NOx催化还原反应的温度得到有效提高.因此,SDPF成为了提高低温NOx转化率的关键技术.本文从SDPF结构与原理、载体与催化剂、性能及影响因素、SDPF技术路线等四个方面展开综述.SDPF结构与原理方面,介绍了SDPF的基本结构和化学反应原理,并指出了该技术面临的主要挑战;SDPF载体与催化剂方面,阐述了常见的载体材料、SCR催化剂涂覆、载体结构参数设计和提高载体性能的膜技术,以及钒基、沸石基SCR催化剂的研究进展;SDPF性能及影响因素方面,对SDPF的碳烟氧化性能、NOx还原性能、尿素混合性能和耐久性能进行了分析,需要重点优化碳烟氧化与NOx还原之间的竞争性反应;SDPF技术路线方面,介绍了带有SDPF的后处理系统优化,尿素双喷技术、低温NOx吸附、热管理等技术耦合SDPF能够进一步拓宽后处理系统的温度窗口,是满足未来超低排放法规的后处理技术发展趋势.
2021 Vol. 41 (12): 5495-5511 [摘要] ( 179 ) [HTML 1KB] [ PDF 1108KB] ( 365 )
5512 邓雅元, 赵廷宁, 张艳, 史常青, 岳丽玲, 陈童, 吴红璇, 胡平
基于SEM-EDS的大气降尘特征及来源解析——以荒漠草原区井工开采煤炭基地为例
利用场发射扫描电子显微镜-配能谱分析系统(SEM-EDS)于2019年3~5月对荒漠草原区煤炭基地及其周边5个功能区(煤炭工业区、煤炭运输道路、电力工业区、商住区和沙区)共计23个大气降尘样品的粒径特征、微观形貌、单颗粒能谱图进行检测分析.结果表明,各功能区大气降尘中颗粒物总体形貌基本相似,均包括近球状、类椭球状、颗粒状、块状和柱状/片状颗粒物以及烟尘集合体.此外,煤炭运输道路、电力工业区和商住区还存在球状颗粒物.各功能区大气降尘以>10μm颗粒物为主,其中,电力工业区、商住区、沙区和煤炭工业区大气降尘平均粒径均>100μm,且总量超过65%,煤炭运输道路大气降尘平均粒径为67.59μm,粒径>50μm的颗粒物量占53%.大气降尘主要由细粉砂、粗粉砂和细砂组成.大气降尘中颗粒物的类型包括存在于各功能区中的硅酸盐矿物(石英、钾长石和斜长石)、碳酸盐矿物(方解石和白云石)、硫酸盐矿物(石膏)和高岭石,存在于煤炭运输道路、煤炭工业区和电力工业区中的富铁颗粒,存在于煤炭工业区中的铁镁颗粒,存在于煤炭运输道路、煤炭工业区、电力工业区和商住区中的烟尘集合体和燃煤飞灰.大气降尘来源主要为本地源,包括各功能区中均存在的地表扬尘、工业扬尘、建筑扬尘和大气中二次化学反应产物,煤炭运输道路、煤炭工业区和电力工业区中存在的机动车零件磨损产物,以及煤炭运输道路、煤炭工业区、电力工业区和商住区中存在的机动车尾气排放和燃煤产物.
2021 Vol. 41 (12): 5512-5521 [摘要] ( 140 ) [HTML 1KB] [ PDF 999KB] ( 333 )
5522 张永强, 贾里, 乔晓磊, 郭晋荣, 李泽鹏, 樊保国
腐殖酸定向修饰Ce-Co铁基生物焦汞吸附机理

使用腐殖酸对铁基改性生物焦进行定向修饰,并借助固定床吸附装置考察改性后生物焦汞吸附性能,探究了不同腐殖酸负载量下的铁基改性生物焦的汞吸附能力.采用BET、XPS、FTIR表征手段,考察了定向修饰后生物焦的孔隙结构、表面元素价态及表面功能基团的组成,通过SEM扫描电镜探究生物焦微观形貌,并利用EDS能谱分析生物焦表面活性金属成分分布.结果表明,使用腐殖酸对铁基改性生物焦定向修饰后的生物焦汞脱除性能大幅提高,使用5%质量分数包裹后的生物焦汞脱除性能最高,3h单位累积汞吸附量为18025ng/g,相较于未被修饰的铁基改性生物焦汞吸附性能提高65%;负载腐殖酸后的生物焦以介孔为主,表面活性金属种类丰富,有利于单质汞的氧化;样品表面羧基、醇羟基等含氧官能团数量增加,定向修饰后生物焦表面出现大量氨基等利于重金属吸附的含氮官能团;定向修饰后的生物焦表面出现团聚现象,包裹量过高会将生物焦表面活性位点完全包裹,阻碍了氧化还原反应的进行,不利于汞的进一步氧化;汞在生物焦表面的吸附过程同时存在化学吸附与物理吸附.

2021 Vol. 41 (12): 5522-5530 [摘要] ( 102 ) [HTML 1KB] [ PDF 1039KB] ( 283 )
5531 赵文龙, 张春林, 李云鹏, 杨军, 陈雅秋, 王好, 王瑜, 王少霞, 邵世云, 王伯光
台风持续影响下中山市大气O3污染过程分析
应用三维空气质量模型(Model-3/CMAQ)和积分过程速率(IPR)分析工具对2017年7月22~31日夏季4次台风持续影响下中山市7月首次出现的持续6d的O3污染事件进行了详细分析,识别了O3 8h浓度最大值时段主导的大气物理过程和大气化学过程,并计算了不同源、汇过程对本地O3浓度的贡献.研究结果表明,污染时段化学过程对O3的源贡献高于非污染时段,化学过程贡献增加,说明光化学反应过程更加活跃;台风带来的外来气团经过上风向高污染物排放区域时,化学过程贡献显著上升,与非经过高污染物排放区域相比,污染时段的化学过程对中山市O3源过程的浓度贡献高2.4%~6.5%;污染时段,水平输送对中山市大气O3源过程的浓度贡献在56.6%~92.6%之间.因此,污染期间强化本地排放源的管控,减少O3生成贡献的同时,结合区域气团路径分析,精准识别污染协同管控区域,上风向污染物高排放区域实施协同减排措施,实现区域联防联控.
2021 Vol. 41 (12): 5531-5538 [摘要] ( 167 ) [HTML 1KB] [ PDF 1982KB] ( 386 )
5539 赵德龙, 肖伟, 杨燕, 盛久江, 周嵬, 卢俐, 刘江乐, 张晓玲, 沈玲玲, 宋京京, 黄梦宇, 何晖, 丁德平
北京冬季重污染过程黑碳气溶胶的飞机观测
利用空中国王飞机平台搭载单颗粒黑碳光度计(SP2)针对北京2016年12月冬季一次污染过程进行了连续观测,阐述了污染发生、发展和消散过程中的黑碳(BC)气溶胶质量浓度、粒径分布和混合状态的变化特征.结果表明,此次污染过程是以PM2.5污染为主的霾污染过程,最大值为432μg/m3.NO2、SO2和CO等气态污染物浓度经过3次污染积累阶段,为PM2.5最终爆发增长提供了物质基础.静稳的大气条件为PM2.5爆发增长提供了动力条件.污染发展过程中BC气溶胶先在地面累积增加,然后向高空传输;清除过程则是高空先被移除,低层缓慢降低.污染发展过程中北京地区黑碳气溶胶在边界层(PBL)浓度变化为先升高后减小,平均浓度为3.45μg/m3,质量中值直径(MMD)范围在190~220nm.随着污染过程的发展,气溶胶迅速老化,PBL内的BC老化比例在一天内可从27%增加到了51%,老化过程使得PM2.5质量浓度爆发增长.污染过程中BC在边界层的垂直演变导致大气加热率发生变化,有利于逆温的维持和发展,加剧了污染物过程.
2021 Vol. 41 (12): 5539-5547 [摘要] ( 163 ) [HTML 1KB] [ PDF 1769KB] ( 342 )
5548 楚芳婕, 孙爽, 李令军, 赵文吉
2018~2020年北京市交通监测站点大气污染特征分析
基于北京市34个空气质量监测站点收集的5种主要污染物浓度(NO2、CO、O3、PM2.5、PM10)数据,对2018~2020年北京市5个交通站点污染物浓度进行分析,并与11个城市评价站点及2个背景点(密云水库、定陵)进行对比.结果表明:(1)3a间各污染物浓度年际变化总体呈下降趋势,除PM10外,交通站点各污染物浓度降幅均大于城市评价站点.2020年交通站点NO2降幅最大,比2018年下降了31.37%.除个别时期外,5种污染物浓度在交通站点比城市评价站点普遍高出3%~50%.且以NO2最为突出.(2)2018~2020年各监测站点不同污染物浓度的季节变化特征表现不同.O3夏季高、冬季低,最高值出现在2018年6月;其余4种污染物浓度基本表现为冬季高、夏季低;2018年3月受沙尘及不利气象条件影响,污染物浓度出现了极高值.(3)为研究新冠肺炎疫情对交通污染排放的影响,比较了5种污染物的浓度变化.与2019年同期相比,疫情后三个阶段的NO2下降最为显著.交通站点NO2、CO、PM2.5平均降幅比城市评价站点高出了4.81%、10.21%、4.38%.
2021 Vol. 41 (12): 5548-5560 [摘要] ( 196 ) [HTML 1KB] [ PDF 1159KB] ( 485 )
5561 高文秀, 谢晖, 王文利, 韩源, 韩雅娇
炼化常减压装置挥发性有机物无组织源谱分析
以典型常减压装置中工艺管线无组织逸散VOCs为切入点,选取不同地域的多套常减压装置,参照美国EPA包袋法采样标准,并按照HJ 644-2013标准将气态样品转移到组合三吸附管内,利用气相色谱-质谱仪进行分析检测.结果表明,常减压装置无组织排放的VOCs共含116种物质,以烷烃类、烯烃类和醛酮类物质占主导,其中烷烃类物质占总排放的65%以上.在此基础上,对检出物质占比量进行量化分析,明确了常减压装置VOCs无组织排放因子以2-甲基丁烷、丁烯和苯等物质为主,并检出了微量的萘.相关结论可为炼化企业构建VOCs排放清单提供有力支撑,对于后续精细化管理炼化行业的VOCs排放具有指导意义.
2021 Vol. 41 (12): 5561-5569 [摘要] ( 115 ) [HTML 1KB] [ PDF 697KB] ( 295 )
5570 赵茹涵, 杨庆, 彭赵旭, 徐宗泽, 董余凡, 李沅津
污水处理厂挥发性硫化物释放特征与风险评价
对城市污水处理厂各处理单元释放的挥发性硫化物(VSCs)进行长期监测,评估VSCs带来的感官效应和健康风险.结果表明,从浓度上看,VSCs以H2S为主(监测期间的H2S浓度为N.D.~580μg/m3),而甲硫醇(MT)的浓度占比最少(监测期间MT的浓度为N.D.~4.7μg/m3),同时VSCs的浓度分布具有明显的季节性,即夏季>秋季>冬季.在感官方面,H2S是所有VSCs中气味贡献最大的气体(贡献率为79%~93%),除二沉池外,其在其他处理单元中均为关键性恶臭气体;虽然MT浓度水平低,但是其对气味的贡献不能被忽略;格栅、沉砂池混合气体气味活性值(SOAV)分别为2591.9、5494.8,预处理单元对该厂的气味贡献最大.在健康风险方面,春季和夏季时,格栅和沉砂池中的H2S存在非致癌风险.
2021 Vol. 41 (12): 5570-5577 [摘要] ( 134 ) [HTML 1KB] [ PDF 628KB] ( 296 )
5578 冯婷, 王锋文, 卢培利, 刘莉
重庆典型城区PM2.5生物标志物组分特征及源指示
于2015年10月~2016年8月在重庆大学A区采集秋冬春夏4个季节PM2.5样品(n=77),分析生物标志物(n-alkanes、UCM、藿烷和甾烷)组分特征,探讨季节变化和对来源的指示.结果表明,重庆沙坪坝区PM2.5中Σn-alkanes (C11~C38)和UCM年均浓度分别为328.69ng/m3和2.52μg/m3,均为冬季最高,夏季最低.28n-alkanes PMF源解析识别出4个因子:化石燃料燃烧(23.45%)、化石燃料残留(29.1%)、生物质燃烧(21.35%)和高等植物蜡排放(26.1%).UCM与可分离烷烃组分比例(UR)为1.29~3.33.夏季UR最低,可能是受温度和光照的驱使,微生物和植物的生命活动旺盛所致.藿烷Ts/Tm、C30αβ/C31αβ(22R)和C31αβ(22S)/(22S+22R)的年均值分别为1.15,5.26和0.59,指示以机动车尾气排放为主的高成熟度石油烃输入.甾烷C29αββ/(ααα+αββ)和C29ααα(20S)/(20S+20R)的年均值分别为0.40和0.53,主要指示高成熟度化石燃料残余物输入.PSCF分析表明,Σn-alkanes的潜在源区主要集中在四川东南部和重庆西部及其相接壤附近区域,UCM的潜在源区主要分布在四川东南部.
2021 Vol. 41 (12): 5578-5590 [摘要] ( 125 ) [HTML 1KB] [ PDF 3310KB] ( 307 )
5591 刘美, 姬兴杰, 左璇, 丁亚磊, 朱业玉, 王超杰
1961~2019年黄河流域大气自净能力指数变化特征分析
利用2015~2019年环境空气质量监测数据和黄河流域73个站点1961~2019年的气象观测资料,对11个站点的大气自净能力指数的适用性及其与环境空气质量之间的关联性进行了验证,并分析了黄河流域大气自净能力指数的时空变化特征及影响因子.结果表明,1961~2019年黄河流域大气自净能力指数整体呈下降趋势,下降速率为每10a下降0.18t/(d×km2),平均值为4.44t/(d×km2),且在1969年达到最大值,为5.32t/(d×km2),2011年达到最小值,为3.81t/(d×km2);黄河流域73个站点中有64个站点大气自净能力指数呈下降趋势,50个站点呈显著和极显著下降趋势.从年内变化看出,黄河流域大气自净能力指数最高值出现在4月,为5.30t/(d×km2),最低值出现在1月,为3.48t/(d×km2).在年空间分布上,黄河流域大气自净能力指数分布以青海西南部,山东、四川大部分地区,内蒙古、宁夏以及甘肃少部分地区,陕西西安,山西的五寨和右玉等大气自净能力较好,大气自净能力指数在4.69~7.18t/(d×km2),其余地区大气自净能力相对较差.影响因子中,混合层高度与大气自净能力指数呈极显著正相关,相关系数为0.63(n=4307);小风日数与大气自净能力指数呈极显著负相关,相关系数为-0.78(n=4307),日平均风速32.5m/s的日数及日平均风速35.5m/s的日数与大气自净能力指数均呈极显著正相关,相关系数分别为0.78和0.55(n=4307);降水日数与大气自净能力指数呈极显著正相关,相关系数为0.18(n=4307),中雨及以上日数与大气自净能力指数呈显著正相关,相关系数为0.03(n=4307),黄河流域小雨对大气自净能力的影响明显高于中雨.逐步回归分析显示,大气自净能力指数主要受日平均风速32.5m/s的日数、降水日数和混合层高度的综合影响,其中,日平均风速32.5m/s的日数对大气自净能力指数的贡献率最大,其贡献为正.
2021 Vol. 41 (12): 5591-5601 [摘要] ( 117 ) [HTML 1KB] [ PDF 3692KB] ( 322 )
水污染与控制
5602 桑稳姣, 李强, 贾丹妮, 汪晨, 张倩, 金溪, 张世羊, 李翠华
电磁波加载内回流硝化液对A/A/O缺氧池反硝化功能的影响
为了提升缺氧池的反硝化功能,对A/A/O系统的内回流硝化液进行电磁波加载.考察了加载时间(T)75s,加载功率(P)分别为100和400W的条件下,不同的硝化液加载百分比(L)(5%、10%、20%)对A/A/O系统功能的影响,优选出工况Ⅰ、工况Ⅲ和工况Ⅵ,分析3种工况下缺氧池混合液的微生物特性和群落结构变化.结果表明电磁波加载可致硝化液絮体结构破裂,有机物的溶出为缺氧池补充大量反硝化碳源,促进异养反硝化菌(DechloromonasAzospiraHaliangium)的富集,冗余分析(RDA)结果表明电磁波加载功率增大会使缺氧池中Dechloromonas大量富集.缺氧池的反硝化速率得到较大提高.电磁波加载条件为P=100W,T=75s,L=10%时,池内污泥的比亚硝酸盐还原速率(SNIRR)和比硝酸盐还原速率(SNRR)分别提升至(10.15±1.02)和(14.37±0.63) mg N/(g MLVSS·h),比未加载时分别提高了20.55%和46.63%;当电磁波加载条件为P=400W,T=75s,L=10%时,二者提高至(10.57±0.82)和(12.16±0.74) mg N/(g MLVSS·h),比未加载时分别提高了25.53%和28.03%,表明电磁波加载内回流硝化液能够提高A/A/O缺氧池的反硝化功能.
2021 Vol. 41 (12): 5602-5612 [摘要] ( 136 ) [HTML 1KB] [ PDF 1229KB] ( 272 )
5613 黄晓遇, 储昭瑞, 荣宏伟, 何健峰, 黄丹丹, 王智辉, 赖国旺
低剂量长波紫外胁迫下活性污泥硝化活性及氧化应激响应
选取具备良好硝化能力的活性污泥为试验对象,考察其在不同强度(0,0.15,0.39,0.62和1.16μE/(L·s))及不同时间(0,1,2,3和4h)的长波紫外(UVA)辐照下,氨氧化菌(AOB)及亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性的响应情况.结果显示:UVA辐照强度的增加对NOB活性产生显著性影响(P<0.01),而对AOB活性的影响则微乎其微(P>0.05),且随UVA辐照时间的延长,AOB与NOB之间活性差异越大.动力学拟合结果表明UVA辐照下NOB的衰亡速率(b=0.6938h-1)远大于AOB (b=0.1423h-1),NOB对于UVA辐照的耐受性低于AOB.UVA辐照下AOB与NOB活性差异可能与UVA诱导的氧化应激效应有关,即UVA辐照能够诱导微生物胞内活性氧(ROS)水平的激增,对细胞膜形成氧化性损伤,破坏细胞膜结构完整性,加速微生物走向衰亡.
2021 Vol. 41 (12): 5613-5619 [摘要] ( 132 ) [HTML 1KB] [ PDF 992KB] ( 349 )
5620 刘前进, 刘立凡
苯酚溶液对好氧颗粒污泥储存稳定性的影响
针对好氧颗粒污泥在长期储存过程中易出现的颗粒解体和微生物失活等问题,设置了浓度分别为30,60,100,150,200,300mg/L的苯酚溶液储存好氧颗粒污泥,并以蒸馏水为对照组,在室温下储存150d.考察储存期间各储存溶液中的好氧颗粒污泥特性变化情况.结果表明,储存150d后,60mg/L苯酚溶液中的好氧颗粒污泥具有较好的颗粒状结构和密实性,且其向储存溶液中释放的污染物质较少;200和300mg/L苯酚溶液中的好氧颗粒污泥也具有一定的结构完整性,但其颗粒结构强度较差.好氧颗粒污泥中的优势菌纲(黄杆菌纲、变形菌纲和放线菌纲)丰富度降低,梭状芽孢杆菌纲丰富度增加.60mg/L苯酚溶液中的环二鸟苷酸(c-di-GMP)浓度为14.38μg/gMLSS,与储存前相比下降了36.68%,300mg/L苯酚溶液中的c-di-GMP浓度为1.24μg/gMLSS,下降了94.54%.60mg/L苯酚溶液有利于好氧颗粒污泥中的黄杆菌纲分泌c-di-GMP信号分子,增加颗粒污泥储存稳定性.短期(1~70d)和长期(70~150d)储存好氧颗粒污泥,分别选用30和60mg/L苯酚溶液为储存溶液有利于维持颗粒污泥的微生物活性.
2021 Vol. 41 (12): 5620-5626 [摘要] ( 162 ) [HTML 1KB] [ PDF 1385KB] ( 341 )
5627 刘煜, 李慧莉, 徐慧, 李明霜, 象豫, 吕萍, 王亚博
Nano-TiO2回收过程中SO42-对不同混凝剂混凝过程的影响
为了降低纳米TiO2使用成本,采用不同混凝剂对纳米TiO2悬浊液进行固液分离.通过考察浊度去除率、出水pH值的变化情况,并结合X射线光电子能谱(XPS)、傅里叶红外光谱(FTIR)、固体核磁(NMR)、扫描电镜(SEM)及能谱分析(EDS)表征,探究了纳米TiO2回收过程中SO42-对不同混凝剂混凝过程的影响.结果表明,当使用AlCl3作混凝剂时(0.1mmol/L),SO42-浓度从0.0mmol/L增加到20.0mmol/L,浊度去除率降低了0.80%,絮体粒径从450μm下降到215 μm,而强度因子无明显变化.低聚合态的Ala不与SO42-结合,混凝过程中通过吸附架桥和网捕卷扫的作用形成大量无定形的Al (OH)3.当使用Al13作混凝剂时,再生长后絮体的粒径随着SO42-浓度的增加而下降,S-O峰的红移证明有新的含S聚合物产生,Al 2p的峰均向较高的结合能移动证明生成的絮体不是Al (OH)3.
2021 Vol. 41 (12): 5627-5636 [摘要] ( 94 ) [HTML 1KB] [ PDF 2271KB] ( 288 )
5637 林建宇, 苏雅玲, 韩超, 唐皓, 王兆德, 许笛, 柯凡
骆马湖泥-水界面磷铁硫原位同步变化特征
利用薄膜梯度扩散(DGT)原位采样装置获取了骆马湖全湖8个典型湖区泥-水界面(SWI)活性磷(P)、铁(Fe)、硫(S)垂向分布信息,据此定量估算三者交换通量.结果表明,骆马湖沉积物剖面P、Fe、S浓度范围分别为0~2.05,0~11.10和0.01~0.63mg/L,并在微小尺度呈高度空间异质性.在水平方向上活性P、Fe主要表现为西北湖区高于东南湖区,而活性S则未表现出明显的分布规律;就垂直剖面而言,活性P、Fe、S自界面向下呈升高趋势,并在60mm深度内出现峰值,且活性P和Fe剖面呈明显的同步变化特征;活性P、Fe在多数点位具有显著的正相关性(r>0.65,P<0.01),且各采样点沉积物中的总铁与总磷比值[w(∑Fe)/w(∑P)]均高于15,这表明Fe的地球化学循环过程对于骆马湖内源磷释放起重要控制作用;8个采样点样品中活性P、Fe、S交换通量分别为0.066~0.698,1.671~5.592和0.007~0.071mg/(m2·d),表明P、Fe、S由沉积物向水体释放.西北湖区表现出较高的P通量和活性P浓度,这可能会增加南水北调过程中水质污染的风险,应予以重视.以上结果支持了P、Fe耦合释放机制,明确了骆马湖SWI的活性P、Fe、S迁移特征.
2021 Vol. 41 (12): 5637-5645 [摘要] ( 136 ) [HTML 1KB] [ PDF 929KB] ( 284 )
5646 何丽金, 王少坡, 毕艳孟, 李剑宇, 邱春生, 王栋, 郑胜达, 于静洁
长期饥饿后SPNA微颗粒污泥系统性能恢复
为了确定长期饥饿后连续流一段式部分亚硝化-厌氧氨氧化(SPNA)工艺的性能恢复情况,采用连续流反应器,考察了在室温下(11~23℃)经历161d饥饿期的SPNA系统性能恢复策略的可行性及脱氮性能和菌群结构变化.通过控制DO浓度及进水氨氮负荷,逐渐实现亚硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制和淘汰、氨氧化菌(AOB)和厌氧氨氧化菌(AnAOB)的活性恢复和富集.在68d内系统总氮去除率恢复至72.13%,氨氮去除率恢复至94.75%.微颗粒污泥(3200μm)的占比从42.04%升至60.98%.微生物群落结构分析发现,停止运行161d后系统Candidatus Kuenenia的相对丰度升至25.53%,表现出较强的抵抗饥饿条件的能力,系统恢复后其相对丰度逐渐降低,接近反应器饥饿前水平.AOB的高底物利用能力是系统恢复的前提,AnAOB活性的提高是系统恢复的关键.系统性能的成功恢复表明室温下161d饥饿期对系统造成的影响是可逆的,长期室温下储存SPNA污泥是可行的.
2021 Vol. 41 (12): 5646-5653 [摘要] ( 108 ) [HTML 1KB] [ PDF 961KB] ( 297 )
5654 张怡辉, 胡月敏, 彭兆亮, 胡维平, 崔健, 朱金格
湖底陷阱捕获内污染技术在浅水湖泊的应用
基于研发的湖底陷阱捕获内污染技术,在巢湖进行应用研究.结果表明,湖底陷阱可有效收集叶绿素a、有机质、总氮和总磷等湖底沉积物中内源污染物.不同位置和季节湖底陷阱收集的沉积物厚度差异显著,西巢湖收集的污染物含量最多,湖心区域收集污染物量最少;夏秋季节淤积较快,冬春季节淤积略慢.单位面积(1m2)湖底陷阱年收集叶绿素a、有机质、总氮和总磷可分别达2.37~15.28g、8.96~21.82kg、0.78~1.88kg和0.30~0.93kg.综合考虑湖流场、风浪场、湖底污染物分布及厚度,巢湖湖体内沿湖流汇集区可布置6条11~33km的湖底陷阱,并在7个主要入河口布置湖底陷阱,同时可利用现有航道,进一步加深后形成湖底陷阱,可为巢湖内源控制提供新的治理手段和管理方法.
2021 Vol. 41 (12): 5654-5663 [摘要] ( 150 ) [HTML 1KB] [ PDF 1925KB] ( 288 )
5664 陆勇泽, 朱明超, 李娜
纳米零价铁改性膜强化厌氧生物处理氯酚废水
针对厌氧生物技术处理氯酚废水驯化周期长和纳米零价铁易团聚的问题,采用压滤法制备纳米零价铁改性聚偏氟乙烯膜(nZVI@PVDF),并将其与厌氧生物体系耦合处理氯酚废水,通过序批实验探究nZVI@PVDF对耦合体系脱氯、水解酸化、产甲烷阶段的影响.结果表明,48h内,包含3种不同nZVI负载量(0.075,0.15,0.3g)的nZVI@PVDF膜耦合体系的2-氯酚(2-CP)去除率分别为99%、97.6%和91.8%,而未添加nZVI@PVDF的对照组仅为62.7%;72h内耦合体系的COD去除率分别为88.2%、89.1%、89.4%,而对照组COD去除率为63.6%;耦合体系的顶空甲烷占比分别为25.16%、25.98%、26.80%,而对照组仅为16.82%.投加产甲烷抑制剂的条件下,nZVI@PVDF刺激了脂肪酸的生成.nZVI@PVDF促进了氯酚的脱氯、脂肪酸和甲烷的生成.
2021 Vol. 41 (12): 5664-5672 [摘要] ( 148 ) [HTML 1KB] [ PDF 638KB] ( 610 )
5673 周倩, 张林, 唐溪, 唐崇俭
基于DGAOs富集的内碳源短程硝化反硝化工艺特性
采用序批式生物反应器(SBR),以厌氧-好氧-缺氧的运行方式,研究了低C/N比下内碳源驱动的短程硝化反硝化工艺运行性能.结果表明,反应器内可同时富集反硝化聚糖菌(DGAOs)和氨氧化细菌(AOB).DGAOs可以利用聚-β-羟基脂肪酸酯(PHA)为内碳源进行反硝化,且利用的PHA中PHB (聚-β-羟基丁酸酯)占主要部分.稳定运行后,第39d厌氧末期污泥胞内存储物质在荧光显微镜下清晰可见,内碳源存储的PHA在缺氧阶段净消耗量为2.34mmol C/L,较文献报道值高29%.经过55d的驯化后,SBR系统达到了较为稳定的脱氮效果,平均氨氮去除率为(93.13%±4.91%),内碳源反硝化效率为(49.62%±8.97%).驯化后的污泥淘汰了反硝化聚磷菌(DPAOs)和亚硝酸盐氧化菌(NOB),富集了DGAOs和AOB,其丰度从接种时的0.13%和0.20%分别上升到7.13%和1.11%,实现了低C/N下内碳源驱动短程硝化反硝化.
2021 Vol. 41 (12): 5673-5679 [摘要] ( 138 ) [HTML 1KB] [ PDF 897KB] ( 314 )
5680 周瑶, 孙姣霞, 郑涵月, 樊建新, 胡莺
TPU纳米纤维膜对典型内分泌干扰素的吸附去除
利用静电纺丝技术成功制备了热塑性聚氨酯(TPU)纳米纤维膜(TPU-NFM),通过扫描电镜、傅里叶变换红外光谱对TPU-NFM进行表征,并设置了动力学实验和热力学实验研究TPU-NFM对BPA、EE2的吸附性能及吸附机理,探讨了环境条件对膜吸附的影响.结果表明:静电纺丝TPU纳米纤维光滑纤细、直径均匀、有良好的网状结构以及丰富的表层基团.吸附实验表明TPU-NFM对BPA的吸附过程符合Langmuir模型和准二级动力学模型,吸附过程中单分子层的化学吸附占主导作用,最大吸附容量qmax=45.48mg/g,最大吸附速率k2=0.754g/(mg·h).对EE2的吸附过程符合Langmuir模型和Elovich模型,偏向各吸附机理综合作用的结果,其qmax=38.22mg/g,初始吸附速率a=5.355mg/(g·h).此外,TPU-NFM对环境中盐度以及pH值的敏感度不高.
2021 Vol. 41 (12): 5680-5687 [摘要] ( 101 ) [HTML 1KB] [ PDF 748KB] ( 278 )
5688 余剑, 丁恒, 张智霖, 李燕, 丁磊
改性菱角壳生物炭吸附水中土霉素性能与机理
以菱角壳为原料,乙酸钾为活化剂,通过活化碳化一步法制备了改性生物炭(MBC),对其表面形貌、孔径分布、官能团等表面性能进行了表征,并研究了其对水中盐酸土霉素(OTC)的吸附去除行为.相比于热解生物炭(BC),MBC有更高的比表面积(1147.80m2/g)、更丰富的孔径结构,更多的含氧官能团和更强的亲水性.溶液pH值在3~8时,MBC对OTC保持较高的吸附量(165mg/g).拟二级动力学模型和Langmuir模型可以很好地描述MBC对OTC的吸附行为.热力学分析显示MBC对OTC的吸附是一个自发吸热过程.除氢键作用、π-π键堆积作用和阳离子-π键作用以外,孔填充是MBC吸附去除OTC的主要作用机理.0.5mol/L氢氧化钠溶液可有效再生吸附饱和的MBC.因此,MBC作为一种吸附剂去除水和废水中的土霉素具有较好的潜能.
2021 Vol. 41 (12): 5688-5700 [摘要] ( 126 ) [HTML 1KB] [ PDF 1558KB] ( 301 )
5701 杜恩菊, 李杨, 冯伟, 王雪青, 施羽, 尹梓涵, 仝瑶, 陈碧强, 黄子涵
丝瓜络固定颤藻吸附Pb2+的动力学及机理
选取丝瓜络固定颤藻冻干灭活(Freeze-drying-inactivated Oscillatoria lutea Immobilized,FI)和干热灭活(Hot-air-inactivated Oscillatoria lutea Immobilized,HI)为吸附剂,以游离冻干灭活(Freeze-drying-inactivated Oscillatoria lutea Free,FF)和游离干热灭活颤藻(Hot-air-inactivated Oscillatoria lutea Free,HF)作对照,考察pH值、时间、Pb2+初始浓度和共存离子对吸附剂吸附溶液中Pb2+的影响及机制.结果表明,FI吸附效果优于HI及对照.pH值、时间、Pb2+初始浓度和共存离子对FI吸附性能的影响与对HI及对照的影响变化趋势一致;FI和HI吸附容量依赖pH值而变化,当pH值为5时,达到峰值;Pb2+初始浓度增加,吸附容量也随着增加,吸附平衡浓度分别为80和60mg/L;吸附平衡时间分别为90和60min;共存离子抑制吸附剂对Pb2+吸附,抑制强弱顺序为:Ca2+>Mg2+>K+>Na+.4种吸附剂对Pb2+的吸附符合准二级动力学方程,吸附过程主要受化学吸附速率影响.FI和FF吸附过程拟合适合Langmuir模型和Freundlich模型,而HI对Pb2+的吸附过程符合Langmuir模型,HF对Pb2+的吸附过程符合Freundlich模型.傅里叶红外光谱(FTIR)阐释了FI吸附Pb2+的主要官能团为氨基和羧基,吸附过程中发生了离子交换、静电吸引和络合作用.循环吸附实验显示了FI在工业处理Pb2+中具有很大应用潜力.
2021 Vol. 41 (12): 5701-5709 [摘要] ( 98 ) [HTML 1KB] [ PDF 839KB] ( 414 )
5710 胡小兵, 陈红伟, 聂勇, 李晶晶, 顾娴静, 苏浚文, 胡江楠, 王振振
挂膜方法对生物膜特性及生化尾水深度处理的影响
为探索低浓度生化尾水生物深度处理的快速挂膜方法,采用4种方法(投加壳聚糖法、投加铁离子法、接种排泥法和自然挂膜法)进行挂膜,考察其对生物膜主要特性(生物膜量MLSS、胞外聚合物(EPS))和废水处理效果的影响.结果表明:在挂膜期间,投加壳聚糖法有利于生物膜量、EPS迅速增加,两者平均含量达到4种方法中的最大值,分别为(9.26 ±3.30) mg/cm3和(42.51 ±33.49) mg/(gSS),但其生物膜活性f值最低,污染物的去除效果不是最佳;投加铁离子成膜时,生物膜特性稳定,活性高,污染物去除效果最佳,CODCr、NH4+-N、TP去除率分别较快稳定在(66.13 ±2.30)%、(92.03 ±7.72)%和(62.75 ±4.41)%;接种排泥法的生物膜量、EPS均含量、污染物去除效果比投加壳聚糖、铁离子法稍低;自然挂膜法前期对污染物去除率低,稳定时间较长,除TP外,CODCr、NH4+-N去除率在挂膜后期与投加壳聚糖法、接种排泥法相差不大.综合地看,投加铁离子法,虽然生物膜量、EPS含量略低于投加壳聚糖法,但生物膜活性高、污染去除效果好,是低浓度尾水挂膜的最佳方法.
2021 Vol. 41 (12): 5710-5717 [摘要] ( 135 ) [HTML 1KB] [ PDF 1047KB] ( 298 )
5718 李坡, 蒲思淇, 李劲松, 韩莹, 王明新
过硫酸钠缓释胶囊反应带修复苯胺污染地下水
针对有机污染地下水原位化学氧化修复中普遍存在的氧化剂过量使用、污染物反弹和二次污染问题,以苯胺(AN)为特征污染物,以活化过硫酸盐为氧化剂,采用硬脂酸为胶结剂,制备过硫酸钠(PS)和硫酸亚铁(FeSO4)缓释胶囊,构建基于PS和FeSO4缓释胶囊的可渗透反应屏障(PS-FeSO4-PRB),考查了缓释胶囊组分、地下水流速对PRB中活性物质释放和AN去除的影响.结果表明,当缓释胶囊中活性物质/硬脂酸为1/2,地下水流速为0.1mL/min时,48h后PRB中PS和Fe2+累计释放率分别为43.18%和14.98%.当PRB中FeSO4/PS为1/9时,AN累计去除率达到95.37%,TOC累计去除率为57.07%.采用砂柱模拟AN污染地下水,比较了直接注射PS和FeSO4与PS-FeSO4-PRB两种处理方式的修复性能,4d内两者的AN累计去除率分别为35.22%和69.74%,TOC累计去除率分别为15.83%与14.88%.PS-FeSO4-PRB修复效果明显高于直接注射处理.GC/MS分析表明,处理后产生了对苯醌、偶氮苯以及长链烷烃等产物,导致AN矿化率不高.pH值和Eh连续记录结果表明,PS-FeSO4-PRB处理能够保持反应体系氧化还原电位和酸碱性的相对稳定.相比直接注射氧化剂,基于PS和FeSO4-缓释胶囊的PRB处理中地下水的急性毒性更低,二次污染风险更小.
2021 Vol. 41 (12): 5718-5727 [摘要] ( 167 ) [HTML 1KB] [ PDF 772KB] ( 357 )
5728 罗兴申, 郑凯旋, 许芳铭, 王洪涛
数值模拟减压集流式可渗透反应墙技术修复地下水
使用可渗透反应墙(PRB)技术修复受污染地下水,当地下水污染羽宽度和深度过大时,PRB的开挖、填料与安装成本较高.为打破PRB技术这一局限性,开发了减压集流式可渗透反应墙技术,通过集流井、输水管道和布水廊道的共同作用缩小污染羽范围并将受污染地下水输送至PRB,通过非完整井减压吸水方式捕获较深的受污染地下水.首先采用地下水井流公式计算减压集流井的关键初始参数,随后进行数值模拟优化参数并确定其它重要参数.在MODFLOW中通过改变减压集流井的井径、井数量、井间距及井与PRB的距离等参数,探究不同参数变化对减压集流效果的影响规律.模拟结果表明在合理的减压集流参数设置下,该设施可有效调控PRB上游的地下水流场,缩小污染羽的范围,在设定条件下受污染地下水断面减小了约50%.该技术显著降低了PRB的规模,拓宽了PRB的应用范围,使其可以处理污染羽范围较大、污染深度大的地下水.
2021 Vol. 41 (12): 5728-5735 [摘要] ( 128 ) [HTML 1KB] [ PDF 2256KB] ( 314 )
5736 蒋晖, 刘秀丽, 孙姣霞, 胡莺, 周金山, 刘欣, 陈松, 蔡文全
BPA和EE2在PA微塑料上竞争吸附的位点能量
为研究微塑料上雌激素共存的吸附行为,以17α-乙炔基雌二醇(EE2)和双酚A (BPA)为目标污染物,微塑料聚酰胺(PA)为吸附剂,通过等温吸附实验研究二者在单溶质和双溶质体系下的吸附性能,基于位点能量分布理论进一步剖析二者在PA微塑料上的的吸附特性.同时,采用X射线光谱(XPS)以及傅里叶变换红外光谱(FTIR)对吸附前后的PA微塑料进行表征,探究其可能存在的吸附机理.等温吸附拟合结果及XPS、FTIR的表征结果表明BPA和EE2及二者混合溶液在PA上的吸附属于非均质吸附,疏水分配及氢键作用为主要的吸附机制.位点能量分布分析结果表明,相同浓度(1~4mg/L)条件下,BPA吸附位点主要分布于高能量区;单溶质体系的EE2吸附位点主要集中于低能量区.双溶质体系下,相同浓度的两种物质位点分布函数均随着位点能量的增大而呈指数降低,BPA下降趋势较为平缓,吸附位点分布更集中.两种体系相比较,BPA平均位点能量和位点能量非均质性分别增加了0.749%和2.483%,吸附位点数量减少了10.852%;双溶质体系下EE2平均位点能量降低0.813%,位点能量非均质性增加1.870%,吸附位点数量增加42.429%.双酚A和EE2在PA微塑料上的竞争吸附中,EE2占优势.
2021 Vol. 41 (12): 5736-5746 [摘要] ( 127 ) [HTML 1KB] [ PDF 1101KB] ( 314 )
固体废物
5747 李帅帅, 刘玉玲, 孙瑞浩, 窦川川, 朱妮平, 赵鹏鹤
鼠李糖脂-热对污泥厌氧发酵中脱水性能的影响
为了探究鼠李糖脂以及低温热水解预处理污泥厌氧发酵过程对污泥脱水性能的改变,利用毛细吸水时间(CST)表征脱水性能指标,有机物溶出、粒径分布以及三维荧光光谱分析阐明脱水性能变化机制.研究发现在厌氧发酵之前,预处理后污泥脱水性能均会降低;厌氧发酵之后原污泥脱水性能降低,经过热水解的污泥脱水性能改善;粒径分布变化表明粒径减小是预处理污泥脱水性能变差的部分原因,发酵之后粒径增大对于污泥脱水性能改善不明显.溶解性有机物(SCOD)、溶解性碳水化合物(SC)以及溶解性蛋白质(SP)的溶出情况发现粒径的减小是由于预处理手段对污泥的有效破解.三维荧光平行因子分析(PARAFAC)表明,污泥预处理且厌氧发酵前后溶解性有机质(DOM)均包含类腐殖酸C1(386nm/462nm)和C3(342nm/438nm)、酪氨酸类蛋白C2(278nm/306nm)以及色氨酸类蛋白C4(290nm/358nm).其中,类腐殖酸的增多是热水解污泥脱水性能变差的主要原因,厌氧发酵之后酪氨酸蛋白的积累是原污泥脱水性能变差的原因,类腐殖酸的分解是热水解污泥发酵后改善的原因.
2021 Vol. 41 (12): 5747-5754 [摘要] ( 127 ) [HTML 1KB] [ PDF 507KB] ( 320 )
5755 阳安迪, 肖细元, 郭朝晖, 彭驰, 刘凌青
模拟酸雨下铅锌冶炼废渣重金属的静态释放特征
以株洲某铅锌冶炼废水中和渣为研究对象,开展不同初始pH值(3.0,4.5,5.6和7.0)模拟酸雨静态浸出实验,研究22d浸泡过程中废渣Cd、Cu、Pb和Zn等重金属的动态释放规律及其化学形态变化和矿物相变特征.结果表明,废渣具有较强的酸缓冲潜力,浸出液pH值稳定在6.20~6.66.Cu和Pb在浸泡初期释放较快,Cd和Zn释放相对较慢.浸出液Cd浓度随浸出时间增加而上升,Zn浓度呈波动变化,Cu和Pb浓度变幅较小.提高雨水酸度促进废渣中重金属的释放,浸出液Cd、Cu、Pb和Zn浓度范围分别为1.38~8.70,0~0.02,1.21~2.26和27.2~135mg/L,其中Cd、Pb和Zn浓度分别超过我国《铅、锌工业污染物排放标准》(GB 25466-2010)限值的26.6~173倍、1.42~3.52倍和17.1~89.0倍..重金属BCR顺序提取表明,浸出液中较高Cd和Zn浓度与其赋存高活性态比例一致,且酸雨促使残渣态Cd和Pb向活性态转化.XRD分析显示,pH=3.0酸雨处理22d后原废渣中Cd和Zn的赋存矿物相消失,PbSO4谱峰增强,表明废渣重金属的释放受其赋存矿物相及次生矿物形成的影响.重金属释放率呈现出Cd (2.50%~15.8%)> Zn (0.41%~2.13%)> Pb (0.06%~0.10%)> Cu (0.0003%~0.11%)的趋势.自然堆存酸雨作用下废渣中Cd、Pb和Zn具有较大环境风险,需加强降雨淋滤污染防治管控.
2021 Vol. 41 (12): 5755-5763 [摘要] ( 143 ) [HTML 1KB] [ PDF 1058KB] ( 305 )
5764 方宏萍, 梁文俊, 任思达, 杨岚, 马连刚
改性赤泥催化剂制备及其催化燃烧甲苯性能
以赤泥固废为原料,采用酸溶-碱沉淀耦合焙烧处理方法制备低成本改性赤泥催化材料,通过XRF,BET,H2-TPR,热重分析,FT-IR等手段进行表征测试分析,结果发现,酸溶-碱沉淀法耦合焙烧改性后的赤泥比表面积较原始赤泥提高了约26倍,较原始赤泥的甲苯催化活性大幅度提高.H2-TPR结果表明,改性后赤泥的还原峰温度向低温方向移动,还原峰面积增大,说明改性后的赤泥氧化还原能力增强.在反应温度为300℃时,原始赤泥的甲苯转化率仅为11.6%,改性赤泥的甲苯转化率接近100%.甲苯浓度在1000~4000mg/m3条件下浓度升高,催化甲苯活性降低;空速对甲苯催化活性影响较大.对制备的催化剂进行稳定性测试,研究发现催化剂并无失活或恶化迹象,表明催化剂具有较优良的稳定性.
2021 Vol. 41 (12): 5764-5770 [摘要] ( 133 ) [HTML 1KB] [ PDF 588KB] ( 266 )
土壤污染与控制
5771 朱文会, 王夏晖, 杨欣桐, 何俊, 卢然, 张筝
基于决策树的区域地块风险管控模式预测
针对传统地块风险管控模式确定存在效率低、成本高、缺乏系统性的缺陷,通过构建区域地块风险管控模式决策的特征数据集,并采用卡方自动交叉检验(CHAID)、穷举卡方自动交叉检验(E-CHAID)、分类与回归树(CART)3种决策树(DT),探索不同DT算法应用于区域地块风险管控模式预测的可行性.结果表明,DT应用于区域地块风险管控模式预测是可行的.CART-DT在准确率(ACC)、精度(PRE)、召回率(REC)、F1值方面的性能均显著优于CHAID-DT和E-CHAID-DT.CART的总体优化算法可能更适合区域地块风险管控模式的预测.区域保护目标(RPG)、区域污染物类型(RPT)、区域企业平均生产年限(RAPP)3项输入变量对CART-DT输出的重要性非常高;区域年平均风速(RAAWS)、区域地形地貌(RT)、区域土地增值潜力(RLVP)等11项输入变量对CART-DT输出的重要性较高;区域人口密度(RPD)、区域主导行业风险(RDIS)等6项输入变量对CART-DT的输出也有一定贡献.
2021 Vol. 41 (12): 5771-5778 [摘要] ( 118 ) [HTML 1KB] [ PDF 805KB] ( 341 )
5779 陈阳, 周俊杰, 陈志飞, 简春霞, 赖帅彬, 徐炳成
氮磷添加下黄土丘陵区退耕草地土壤呼吸速率日变化特征
为探究黄土丘陵区退耕草地土壤呼吸及其组分日变化对氮磷添加的响应,采用裂区试验设计,主区施氮[0,50和100kg N/(hm2·a)]和副区施磷[0,40和80kg P2O5/(hm2·a)],于2019年5~8月每月测定各处理下土壤呼吸速率、异养呼吸速率及土壤温度和含水量日变化.结果表明,土壤呼吸速率及其组分日变化均呈单峰曲线,峰值出现在12:00~14:00.与不施肥相比,土壤呼吸、异养呼吸和自养呼吸速率在单施氮下分别增加7.31%~13.13%,1.12%~12.43%和7.64%~46.26%,单施磷下分别增加16.84%~18.42%,11.48%~14.22%和17.15%~29.59%,氮磷配施下分别增加24.17%~27.30%,21.94%~32.43%和34.05%~41.26%.不同氮磷添加下土壤呼吸、异养呼吸和自养呼吸碳排放量昼占比分别为52.68%~61.37%,50.92%~58.70%和51.39%~76.35%.50kg N/(hm2·a)和80kg P2O5/(hm2·a)配施处理的土壤累积CO2排放量(2012g/m2)最高,不施肥处理的土壤累积CO2排放量(1531g/m2)最低.各处理的土壤呼吸,异养呼吸和自养呼吸均与土壤温度呈显著指数正相关关系,其温度敏感性(Q10)变化范围分别为1.19~1.86,1.08~1.81和1.11~3.67,氮磷添加降低异养呼吸的Q10值,但提高自养呼吸的Q10值.总体表明,氮磷添加增加土壤呼吸及其组分速率,降低异养呼吸的温度敏感性,氮磷添加对土壤呼吸及其组分速率的促进效果与氮磷添加量及其配比有关.
2021 Vol. 41 (12): 5779-5792 [摘要] ( 147 ) [HTML 1KB] [ PDF 1586KB] ( 297 )
环境生态
5793 罗赵慧, 朱璐平, 张晓君, 房巧丽, 杨晓, 周丽旋, 于锡军, 梁明易, 陆俊卿
粤港澳大湾区植被CUE变化及与气候变化的关系
基于MOD17数据,采用趋势分析和相关分析法,研究了2000~2019年粤港澳大湾区植被生产力和植被碳利用率(CUE)变化及其与气候变化的关系.结果表明,粤港澳大湾区总初级生产力(GPP)和净初级生产力(NPP)均值分别为1.80和0.89kg·C/m2,呈中部低四周高的空间格局,CUE均值为0.51,呈中部和东南部略高于四周的空间格局;GPP和NPP总体呈增加趋势,其年际变化率均值分别为0.01和0.001kg·C/(m2·a),GPP年增长率远高于NPP年增长率,不同植被类型GPP和NPP也呈增加趋势.植被CUE则呈逐年下降趋势,其年际变化率均值为-0.002a-1,由于气候因子变化对光合作用速率和呼吸作用速率产生的不同程度影响,从未来发展趋势看,68.22%的区域表明CUE仍呈下降趋势,植被碳固定能力减弱;不同植被类型CUE存在差异,其中农田CUE平均值最高,为(0.511±0.014),森林和草地CUE分别为(0.500±0.019)和(0.501±0.020),从变化趋势看,不同植被类型CUE呈极显著下降趋势(P < 0.01);GPP与气温、累积降雨和累积净太阳辐射量总体呈正相关关系,其所占比例分别为94.52%、53.36%和90.58%,NPP与气温、累积降雨和累积净太阳辐射量总体上也表现为正相关关系,其所占比例分别为86.86%、71.10%和85.97%.然而,CUE与气候因子的关系却有所不同.CUE与气温和累积降雨呈正相关关系,但与累积太阳辐射呈负相关关系,不同植被类型GPP、NPP和CUE与气温、累积降雨量呈正相关关系,GPP和NPP与累计净太阳辐射呈正相关关系,但CUE与累积太阳辐射却呈负相关关系.
2021 Vol. 41 (12): 5793-5805 [摘要] ( 161 ) [HTML 1KB] [ PDF 7256KB] ( 362 )
5806 于晓雨, 许刚, 刘樾, 肖锐
长江三角洲地区城市建筑三维形态对地表热环境的影响
以长江三角洲城市群为例,利用2016~2018年夏季Landsat 8影像数据和三维建筑数据,提取地表温度(LST)并计算三维景观指数,分别在200m、400m、600m、800m、1000m、1200m六个基准空间尺度上,利用空间回归模型探索建筑物三维形态对LST的影响.结果表明:所有城市的内部城区热环境较差,超过50%区域为高温区和次高温区;建筑物三维形态对LST的影响存在尺度效应,随着研究尺度的增大,影响力逐渐减弱,在研究的六个基准尺度中,200m是所有城市的研究适宜尺度;对LST影响最大的指数分别是建筑结构指数(BSI)、建筑平均体积(AV)和分布均匀度(BEI),其中BSI、BEI与LST正相关,除上海、苏州和台州,AV也和LST正相关,表明瘦高、体积小、分布均匀的建筑物有助于降低城市LST,改善城市热环境.
2021 Vol. 41 (12): 5806-5816 [摘要] ( 148 ) [HTML 0KB] [ PDF 1002KB] ( 422 )
5817 周俊哲, 陈勇, 周皓, 曾向阳, 徐阳, 刘艳中, 冯博, 王巧稚
矿业城市景观生态安全研究——一种双层复杂网络分析方法
以土地利用变化(LUC)和景观生态安全指标(LESI)分别作为上、下层网络,通过确定LUC和LESI单层网络的节点、节点重要度和节点连接强度,以及LUC与LESI上下层网络之间的节点连接系数,形成LUC-LESI双层复杂网络模型,并构建度中心性、聚类相关性和节点影响强度等3个复杂网络指标,定量分析区域土地利用变化与景观生态安全之间的内在有机联系,为土地利用调控提供指导.大冶市案例研究结果表明,2005~2015年大冶市景观生态安全状况相对稳定,7个乡镇景观生态安全状况得到提高,8个乡镇景观生态安全状况降低,景观生态安全总体处于第4等级;耕地减少和建设用地增加在LUC网络中处于核心位置,是整个网络的骨架,香农多样性指数SHDI在LESI网络中处于核心位置,对区域景观生态安全的影响最大,耕地减少和建设用地增加在区域景观生态安全变化中起主导作用;建设用地扩张主要占用耕地,耕地-建设既有相对集中的大面积开发区,又存在工矿建设的遍地开花,且建设主要沿道路线性展开,导致耕地-建设的平均斑块面积大、斑块聚集度较低、斑块形状指数较高;耕地改种树木现象在各乡镇已较为普遍,单块面积较大且相对集中,而耕地抛荒主要发生在山丘区域,虽集中度高但单块面积较小,耕地改种树木和耕地抛荒多表现为成片进行,导致耕地-林地平均斑块面积较大而耕地-草地平均斑块面积小,两者斑块聚集度均较高,斑块形状指数均较低.LUC-LESI双层复杂网络实现了景观生态安全与土地利用变化之间关系的定量化表达,可以作为区域景观生态安全研究的一种有效分析工具.
2021 Vol. 41 (12): 5817-5826 [摘要] ( 107 ) [HTML 0KB] [ PDF 1345KB] ( 322 )
5827 高俊敏, 舒心, 侯先宇, 王德睿, 郭劲松, 张玲
村镇水土环境中抗生素的污染特征及来源解析
采用固相萃取-高效液相色谱-串联质谱法(SPE-HPLC-MS/MS)测定并分析了辽宁省岫岩县3个典型村镇水土环境中6类34种抗生素的污染水平和分布特征.结果表明,6类抗生素在3个村镇水土环境中部分或全部检出.地表水中34种抗生素总体残留浓度为(0.287~40.675) ng/L,人类活动和村镇畜禽养殖会导致水体中抗生素残留浓度偏高;土壤环境中34种抗生素总体残留浓度为(0.630~115.363) ng/g,不同土地使用类型下抗生素残留浓度规律为:畜禽养殖区>农业种植区>居民居住区>矿业开发区,畜禽粪便是土壤中抗生素污染的主要来源.此外,水土环境中抗生素的残留浓度与多种环境因子相关性明显.
2021 Vol. 41 (12): 5827-5836 [摘要] ( 163 ) [HTML 0KB] [ PDF 1701KB] ( 329 )
5837 官冬杰, 李子辉, 周李磊, 张艳军
生态系统服务约束关系界定及影响机制分析
以长江经济带为研究对象,选择InVEST模型对长江经济带代表性的5种生态系统服务进行评估,根据两两配对关系原理进行约束线提取,并构建生态系统服务约束关系与影响因素相互作用模型,对其作用机制进行探究.结果表明,2000~2015年长江经济带5种生态系统服务两两间共表现出矩形型,对数型,抛物线型和驼峰型4种约束类型;7种影响因素与配对的10对约束关系间均呈弱相关性;影响因子与约束关系作用关系曲线的空间变化呈现较大差异,总体为上下波动的趋势;影响因子对约束关系的贡献程度情况各异.辐射对约束关系的平均贡献率最高,达21.43%,其中对粮食供给-生境质量的贡献率最高,为33.10%;NDVI的平均贡献率最低,为7.55%,其中对粮食供给-生境质量的贡献率最低,为5.70%;各因素间相互作用、彼此制约的关系是生态系统服务约束关系变化的内在机制.
2021 Vol. 41 (12): 5837-5848 [摘要] ( 147 ) [HTML 0KB] [ PDF 2737KB] ( 381 )
5849 侯先宇, 高俊敏, 王德睿, 郭劲松, 张利霞, 朱彤
西藏申扎镇水土环境中抗生素的残留水平与分布特征
利用超声提取-固相萃取-高效液相色谱串联质谱法分析了青藏高原腹地申扎镇周边水土环境中磺胺类(SAs)、喹诺酮类(QNs)、大环内酯类(MLs)、四环素类(TCs)、β-内酰胺类(β-Ls)和氯霉素类(CPs)共6类34种抗生素的赋存特征.结果表明,申扎镇水体、沉积物和土壤中分别检出5、12和10种抗生素,浓度范围分别为0.01~11.27ng/L、0.96~56.38ng/g和0.01~41.04ng/g.水体中的主要抗生素为阿莫西林和磺胺氯哒嗪,土壤和沉积物中均以罗红霉素和诺氟沙星为主.牦牛粪便中检出8种抗生素,浓度范围为0.01~1.03ng/g.城镇和牧区抗生素的赋存特征具有显著差异,浓度水平呈城镇>牧区.生活污水排放和动物排泄分别是城镇和牧区抗生素的主要来源.与国内其它地区相比,申扎镇抗生素的赋存水平均较低,但申扎镇平均海拔>4700m,生态较脆弱,应该关注抗生素等新型污染物对高原生态环境的负面影响.
2021 Vol. 41 (12): 5849-5856 [摘要] ( 119 ) [HTML 0KB] [ PDF 687KB] ( 318 )
5857 郎小平, 何真, 陈岩, 周立敏, 杨桂朋
微塑料对微藻生长及其释放三卤代甲烷的影响
研究了聚苯乙烯微塑料(PS,0.5μm,10~100mg/L)在120h内对三角褐指藻(Phaeodactylum tricornutum)的生长及其释放三卤代甲烷的影响.结果表明,PS显著抑制三角褐指藻的生长.高浓度的PS (100mg/L)条件下,三角褐指藻的细胞生长,叶绿素a含量及光合效率的最大抑制率分别达31.75%,10.38%和8.82%.PS诱导微藻细胞内产生氧化应激,增加细胞内活性氧的含量.培养前期(0~48h),PS引起微藻细胞发生氧化应激,促进三角褐指藻释放3种三卤代甲烷;培养后期(72~120h),PS抑制细胞的生理状态及3种三卤代甲烷的释放.这些结果表明微塑料在一定浓度下会影响藻类细胞生长代谢,三卤甲烷的生产释放是一种通过细胞代谢来抵抗氧化应激的保护机制.
2021 Vol. 41 (12): 5857-5865 [摘要] ( 162 ) [HTML 0KB] [ PDF 583KB] ( 407 )
碳排放控制
5866 魏宁, 刘胜男, 李桂菊, 李小春
CCUS对中国粗钢生产的碳减排潜力评估
在评估2019年277个涉及粗钢生产的钢铁企业和17.6亿tCO2排放量的基础上,采用针对钢铁行业的全流程CCUS系统评价模型(ITEAM-CCUS模型)研究了粗钢生产结合碳捕集利用与封存技术(CCUS)的CO2减排潜力.评估设置了8种情景,初步回答了钢铁行业的粗钢生产通过规模化CCUS的减排规模、成本范围、封存场地、优先企业分布等关键问题.结果显示:粗钢企业开展全流程CCUS项目可以实现大规模的CO2减排.在早期示范机会情景,企业全流程CO2强化深部咸水开采(CO2-EWR)和CO2提高石油采收率技术(CO2-EOR)结合项目增加67~467元/t粗钢的单位成本(60%捕集率的平准化成本低于300元/t)可以年累计减排8.7亿t规模CO2,约占总捕集量的88%;单独EWR项目年累计驱替深部咸水10.5亿t.具有CCUS改造潜力的粗钢企业主要分布于渤海湾盆地、准噶尔盆地、江汉盆地与鄂尔多斯盆地.
2021 Vol. 41 (12): 5866-5874 [摘要] ( 135 ) [HTML 0KB] [ PDF 1780KB] ( 434 )
5875 郝旺林, 夏彬, 许明祥
黄土丘陵区侵蚀坡面CO2通量空间分异格局驱动机制
以黄土丘陵区不同有机碳水平的完整侵蚀坡面为对象,解析了CO2通量的空间分异格局驱动因子及过程机制,并构建了CO2通量的分段测算模型.结果表明:(1)侵蚀导致坡面土壤CO2通量的空间分异格局,具体表现为沉积区(S)>对照区(CK)>侵蚀区(E);有机碳水平的提高可以整体促进各部位CO2通量的增加.(2)侵蚀可导致土壤水分、容重和团聚体稳定性降低,引起土壤养分流失,降低细菌、真菌多样性;沉积则引起相反的现象.侵蚀/沉积过程对土壤温度的影响并不显著.有机碳水平的增加可以有效改善土壤颗粒、土壤水分,增加容重,抑制土壤养分的流失、增加细菌,降低真菌多样性.(3)结构方程模型解析了侵蚀部位、土壤温度、土壤水分、有机碳(SOC)、水溶性碳(DOC)、微生物碳(SMBC)、真菌多样性、细菌多样性对于CO2通量的多因素耦合驱动机制(R2=77%),明确了土壤温度、土壤水分、微生物碳为CO2通量的直接影响因子.在水热双因子模型的基础上,嵌入能够间接表征微生物活性和有效碳底物的C因子,分段(按照坡面侵蚀部位)建立T&M&C模型,可以较为准确地测算侵蚀坡面不同部位CO2通量(R2>67%).
2021 Vol. 41 (12): 5875-5884 [摘要] ( 107 ) [HTML 0KB] [ PDF 686KB] ( 464 )
环境毒理与健康
5885 马晓妍, 陈文凤, 成芳德, 唐磊, 王晓昌, 林雨, 刘孝坤
两种分子量分级下DOM的组分特征及其生物毒性
分别采用超滤离心管和超滤杯两种方式制备不同分子量的溶解性有机物(DOM),探究不同的分子量分级方式对获得的DOM组成成分特征及其生物毒性效应的影响,同时判明各组分联合作用方式.DOM分别来源于城市污水厂出水(EfOM)及商品天然腐植酸(SWR-NOM).结果表明,两种分级方式获得的不同分子量DOM含有相同的荧光峰,腐殖酸类物质是EfOM与SWR-NOM含有的主要荧光类有机质(FDOM),占FDOM的56%~91%.同种DOM不同分子量组分中FDOM组成相对含量一致.采用超滤离心管分级得到的DOM在不同分子量区间内SUVA254和E2/E3的差异较大,而采用超滤杯分级时差异变化较小.对于发光细菌急性毒性,在同一分子量区间内,采用超滤杯分级获得的DOM组分检测到的发光细菌毒性值大于采用超滤离心管分级检测到的结果,但采用超滤杯分级时<1kDa组分的急性毒性效应值低于检测限.利用浓度加和模型(CA)对DOM中各组分的联合作用方式进行判断,发现DOM混合物的联合毒性符合CA模型,预测联合毒性效应占检测到的实际水样毒性的67%~104%.
2021 Vol. 41 (12): 5885-5895 [摘要] ( 124 ) [HTML 0KB] [ PDF 790KB] ( 339 )
5896 卢芬, 汤倩倩, 娄淑芳, 雷炳莉
双酚AF诱导乳腺癌细胞增殖的分子机制
从细胞水平上研究不同浓度双酚AF (BPAF)对MCF-7人乳腺癌细胞系的细胞增殖能力、细胞凋亡、细胞周期等终点的影响;以新型雌激素膜受体GPER1介导的PI3K/Akt和ERK1/2信号通路为靶点,研究低浓度BPAF对该信号通路相关基因表达的影响,以及其在诱导乳腺癌细胞增殖中的作用,评估其增殖效应机制.结果表明,低浓度BPAF (0.001~1μmol/L)能够诱导MCF-7细胞的增殖,使S期细胞比例升高,并且激活雌激素信号通路相关基因mRNA的表达;在较高浓度时(>10μmol/L)能抑制细胞活力,诱导细胞凋亡.通过特异性靶点抑制剂发现GPER1在mRNA层面上激活了PI3K/Akt和ERK1/2信号通路,并且该信号通路的激活可能是BPAF引起MCF-7细胞增殖的关键机制,并且ERα也在其中起到了重要的作用.
2021 Vol. 41 (12): 5896-5903 [摘要] ( 148 ) [HTML 0KB] [ PDF 1361KB] ( 309 )
5904 周骥, 付世华, 彭丽, 杨丹丹, 杨丝絮, 周弋, 许建明, 叶晓芳
臭氧和PM2.5对慢阻肺死亡影响及气温修饰效应
采用广义相加模型评估臭氧和细颗粒物(PM2.5)暴露对2008~2017年上海浦东居民慢性阻塞性肺疾病(COPD)死亡的超额危险度(ER)和寿命损失年(YLL)的影响.结果表明:臭氧污染集中在4~6月,PM2.5污染集中在12月、1~2月,10a间臭氧浓度逐年增加,PM2.5有小幅下降;在最大滞后效应下,臭氧每增加10μg/m3,ER和YLL分别为1.34%(95% CI:0.57%~2.12%)和54.98(95% CI:16.36~106.41)人·a;PM2.5每增加10μg/m3,两者分别为2.66%(95% CI:1.54%~3.79%)和130.92(95% CI:42.47~274.28)人·a;臭氧对男性和<85岁人群影响显著,PM2.5对女性和385岁人群影响显著;暖季时臭氧暴露相关的COPD死亡风险更高,冷季时PM2.5暴露相关的COPD死亡风险更高.臭氧和PM2.5致COPD死亡的影响可能因气温水平而异.
2021 Vol. 41 (12): 5904-5911 [摘要] ( 159 ) [HTML 0KB] [ PDF 573KB] ( 315 )
环境微生物
5912 朱广森, 汪文军, 吴峥, 司友斌
微生物诱导碳酸盐沉积介导的Cd2+固定
实验室条件下,研究了碳酸盐矿化菌施氏假单胞菌(Pseudomonas stutzeri)、枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)和巴氏芽孢杆菌(Bacillus pasteurii)的生长对Cd2+的耐受性和固定效果,以及羟基磷灰石对3种菌固定Cd2+的影响,通过扫描电镜(SEM)、X射线能谱(EDS)、傅里叶红外光谱(FTIR)和X射线衍射(XRD)对碳酸盐矿化菌的诱导矿化产物进行了表征.结果表明,3种菌生长过程中B.pasteurii的脲酶活性最强,是P.stutzeriB.subtilis脲酶活性的10倍左右,且P.stutzeriB.subtilisB.pasteurii产CO32-的最高浓度分别为588.19,661.72,1735.18mg/L,培养体系中pH值均呈现升高的趋势,最高pH值分别为8.23,9.06,9.52;Cd2+浓度在0~10mg/L范围内对P.stutzeri的生长影响较小,而当Cd2+浓度高于1mg/L时则会抑制B.subtilisB.pasteurii的生长.初始Cd2+浓度为0.5mg/L时,培养120h,P.stutzeriB.subtilisB.pasteurii对Cd2+的固定去除率分别为96.37%,99.40%,97.57%;加入羟基磷灰石能够提高碳酸盐矿化菌对Cd2+的去除率.SEM和EDS结果显示,P.stutzeriB.subtilis诱导形成的矿化产物多聚集在菌体周围或附着在菌体表面,呈球状或网状结构,表面疏松多孔,B.pasteurii的矿化产物附着在菌体表面,结构致密,呈不规则的球状;FTIR分析表明矿化产物中存在CO32-,结合XRD结果,证实3种菌诱导沉淀矿化产物主要是CaCO3,而Cd2+与Ca2+会以同晶置换的方式形成CdCO3晶体,B.pasteurii在诱导矿化的过程中可将Cd2+以Ca0.67Cd0.33CO3共沉淀的方式固定.
2021 Vol. 41 (12): 5912-5920 [摘要] ( 164 ) [HTML 0KB] [ PDF 851KB] ( 496 )
5921 刘阳, 王馨悦, 陈拓, 章高森, 武发思, 张威, 刘光琇, 吴玉洁, 徐业腾, 田茂
可培养细菌多样性及抗辐射-抗氧化相关性特征——以库姆塔格沙漠东缘为例
对库姆塔格沙漠东缘可培养细菌进行系统发育学多样性研究的基础上,对菌株的抗辐射和抗氧化能力进行筛选,利用辐射或氧化胁迫后细菌的存活率进行二者耦联关系的研究.研究表明,pH值、TOC和TN是影响库姆塔格沙漠东缘中可培养细菌群落结构的主要因素;分离出的105株细菌分别归属于放线菌门(Actinobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门(Proteobacteria),在可培养细菌数量(9.96×105CFU/g)和物种丰富度(9个属共72株菌)方面放线菌门均为最优势的门;除拟杆菌门以外,归属于放线菌门、厚壁菌门和变形菌门的可培养细菌中都筛选出了兼具抗辐射-抗氧化的菌株.通过抗辐射抗氧化性能研究表明可培养细菌的抗辐射能力与抗氧化能力具有一定的正相关性;UV-C辐照强度的D10(致死率为10%)剂量高于100J/m2的菌株占可培养细菌总数的21.3%,过氧化氢耐受浓度的D10剂量高于10mmol/L的菌株占70.2%,其中放线菌门的3株细菌K4-10、K5-3和K2-40兼具有很强的抗辐射和抗氧化能力.
2021 Vol. 41 (12): 5921-5932 [摘要] ( 174 ) [HTML 0KB] [ PDF 1911KB] ( 337 )
环境影响评价与管理
5933 王月, 王劢博, 杨悦, 吴昌永, 席北斗, 王颖, 李东阳
西北生态脆弱区城市生活垃圾处理厂适用性评价
针对西北生态脆弱区城市生活垃圾处理技术选择、处理厂选址和工程设计中存在的主观性较强、科学性和客观性不足的问题,将生命周期评价法与层次分析法相耦合,综合考虑环境影响、处置技术、地理气候与实际工程4个方面因素建立综合评价体系,并以兰州市城市生活垃圾处理现状为例,分别对9个生活垃圾处理厂进行技术适用性综合评价.结果表明:①兰州市城市生活垃圾处理厂适用性综合得分前3名分别为餐厨垃圾资源化堆肥厂(73.91分)、韩家咀村生活垃圾填埋场(72.93分)、中铺子垃圾焚烧厂(72.44分);②城市生活垃圾处理技术评价体系中,各影响因素权重排序为环境影响因素(0.347)>实际工程因素(0.309)>处置技术因素(0.228)>地理气候因素(0.116);③3种处理技术的环境影响潜值比较结果为:垃圾卫生填埋(0.3872)>垃圾焚烧(0.0330)>垃圾堆肥(0.0242).
2021 Vol. 41 (12): 5933-5942 [摘要] ( 127 ) [HTML 0KB] [ PDF 896KB] ( 377 )
5943 袁旻忞, 李明亮, 刘晓霏
一种基于近距法(CPX)改进的低噪声路面降噪效果预估方法
针对低噪声路面降噪效果,基于近距法(CPX)获得轮胎/路面噪声,结合交通流特性、路面声学性能和使用状态,运用声能叠加原理和户外声空间传播机理,提出一种基于CPX改进的低噪声路面降噪效果评估模型,并以多种路面组合结构试验段为例,验证该改进评估方法的准确性.改进后的路面降噪效果评估方法,可以更为准确地预测低噪声路面对于路侧边界交通噪声和道路边界外35m环境噪声的降噪贡献量.在道路车道处于不同路面结构或者使用状态下,该评估方法可以为预测评估路面的噪声水平提供方法和依据.结果表明,改进后的评估方法对于道路边界交通噪声的预测误差分别从0.8,1.5和1.1dB下降到0.2,0.1和0.2dB;而对于道路边界外35m处的环境噪声,预测误差分别从1.1,1.8和1.1dB下降到0.1,0.2和0.2dB,有效提高了低噪声路面降噪效果预测评估的准确性.
2021 Vol. 41 (12): 5943-5952 [摘要] ( 185 ) [HTML 0KB] [ PDF 1627KB] ( 868 )
中国环境科学
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