中国环境科学
 
 
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关于举办第二届《中国环境科学》青年论坛的通知
关于举办第一届《中国环境科学》青年论坛的通知（第三轮）
关于举办第一届《中国环境科学》青年论坛的通知
回首43载，扬帆再起航——记《中国环境科学》发展历程
《中国环境科学》第七届编辑委员会成立大会暨第一次会议成功举办
《中国环境科学》增设邮箱说明
“固体废物和新污染物治理”专栏征稿启事
“农业农村污染防治”专栏征稿启事
《中国环境科学》2022年入选F5000论文名单
《中国环境科学》2022年度优秀审稿人
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《中国环境科学》2021年度优秀论文公告
喜报：《中国环境科学》1篇论文入选中国科协第七届优秀科技论文遴选计划
最美科技工作者--郝吉明
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“生物多样性”专栏征稿启事
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“温室气体减排与气候变化”专栏征稿启事
《中国环境科学》两篇论文入选“2018中国百篇最具影响国内学术论文”
关于新冠病毒疫情防控期间稿件咨询的公告
“生物多样性”专栏征稿启事
“固体废物、城市矿产与循环经济”专栏征稿启事
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生物气溶胶暨环境与健康专辑征稿启事
土壤污染防治专辑征稿启事
喜报：《中国环境科学》刊发论文获评“第四届中国科协优秀科技论文”
垃圾分类”专栏征稿启事
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“生物多样性”专题征稿启事
“无废城市”专栏征稿启事
“长江经济带生态环境保护”专栏征稿启事
关于稿费审稿费发放方式变更的公告
喜报：《中国环境科学》刊发论文获评“第三届中国科协优秀科技论文”
喜报：《中国环境科学》刊发论文获评“第二届中国科协优秀科技论文”
撤消马钧霆等作者已发表文章公告
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《中国环境科学》继续被Ei收录
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《中国环境科学》2011-2014年发表的论文中有20篇入选 “领跑者5000”提名论文
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《中国环境科学》影响因子学科排名再获第一
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《中国环境科学》2009-2013年发表的论文中有20篇入选 “领跑者5000”提名论文
《中国环境科学》影响因子学科排名蝉联第一
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《中国环境科学》被Ei收录
《中国环境科学》影响因子学科排名第一
《中国环境科学》获评“RCCSE中国权威学术期刊（A+）”
《中国环境科学》获评“2012中国最具国际影响力学术期刊”
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《中国环境科学》 22篇论文入选 “精品期刊顶尖论文平台——领跑者5000”
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中国环境科学2010年度引证指标
中国环境科学再次被评选为精品科技期刊
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2022年 42卷 11期
刊出日期 2022-11-20
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
环境生态
环境影响评价与管理
大气污染与控制
4961 张思蕊, 樊曙先, 王元, 胡春阳, 张鸿伟, 朱丹丹, 葛攀延
南京雾过程对大气气溶胶谱分布及化学组成的影响
为探究南京地区雾过程对气溶胶粒子化学组成和尺度分布的影响,在2017年冬季的雾观测中平行收集了3级分档雾水和分粒径气溶胶样品,并对雾微物理量与气溶胶谱分布、3级分档雾水与雾前、雾中、雾后分粒径气溶胶化学组成对比分析。结果表明,2017年冬季南京第1次雾过程的雾滴液态水含量随粒径分布为不对称“V”型,最低值位于7μm处,第2次雾过程的雾滴液态水含量随粒径分布为3峰型,峰值分别位于5,15,21.5μm处。在雾形成、发展阶段,粒径<0.33μm的气溶胶质量浓度降低,粒径0.38μm气溶胶质量浓度升高,雾成熟阶段,气溶胶粒子质量浓度在全粒径段均达到最低,粒径0.38μm的气溶胶质量浓度大幅降低,与雾前相比,雾后气溶胶质量浓度峰值向大粒径方向移动。雾前,气溶胶水溶性离子组分富集在粒径<0.43μm的小粒子中,随着雾过程进行,成核作用和吸湿增长使得水溶性离子向较大粒径段富集。雾中新生成的气溶胶随着雾滴的蒸发被释放,导致雾后NO3-、SO42-和NH4+浓度升高。较小粒径的气溶胶中和率更高,雾形成初期的新生雾滴酸性较强,随着雾过程的进行逐渐中和,雾水pH值逐渐升高。
2022 Vol. 42 (11): 4961-4973 [摘要] ( 241 ) [HTML 1KB] [ PDF 2271KB] ( 1688 )
4974 王晓宁, 田瑛泽, 薛倩倩
天津市大气颗粒物中有机标识物粒径分布的季节特征
为探讨采暖季和非采暖季大气颗粒物中有机标识组分的粒径分布特征,识别其来源,于2018年5月至2019年4月在天津采集分粒径颗粒物,利用GC-MS对9个粒径段颗粒物中17种多环芳烃(PAHs)、20种正构烷烃(n-Alkanes)和7种藿烷(hopanes)进行分析,并通过有机标识物及特征比值的方法探讨其主要来源。结果表明:非采暖季的四环多环芳烃Pyr、BaA、Chr和五环多环芳烃BbF、BaP呈3峰分布,其余PAHs呈双峰分布,采暖季的低环PAHs呈双峰分布,中高环PAHs近似单峰分布。根据PAHs特征比值发现,非采暖季的燃煤源和交通源是PAHs的主要贡献源,采暖季PAHs受燃煤源的影响更显著。非采暖季的正构烷烃中C29呈单峰分布,C27、C31、C32和C33近似单峰分布,其余正构烷烃呈双峰分布,采暖季的正构烷烃均呈双峰分布。根据正构烷烃碳优势指数(CPI)和主碳峰数(Cmax)发现,人为源是正构烷烃的主要来源,非采暖季受自然源的影响大于采暖季,自然源排放的正构烷烃倾向于富集在粗颗粒物上,人为源排放的正构烷烃则更倾向于富集在细颗粒物上。藿烷在粗粒径段和细粒径段均存在峰值。根据藿烷特征比值发现,非采暖季的藿烷受交通源的影响较大,采暖季的藿烷受燃煤源的影响更显著。
2022 Vol. 42 (11): 4974-4982 [摘要] ( 231 ) [HTML 1KB] [ PDF 439KB] ( 1118 )
4983 刘怡阳, 颉耀文, 郭泽呈
基于Sentinel-5P卫星的中国NO2浓度遥感监测
NO2是重要的痕量气体,对其监测有助于大气污染治理。本文基于Sentinel-5P大气污染监测卫星提供的对流层NO2浓度数据和总NO2浓度数据,借助谷歌地球引擎(google earth engine,GEE)分析了2018~2021年间中国大气NO2浓度时空变化特征,使用OLS模型揭示了中国地区NO2浓度的主要影响因子。结果表明:我国对流层NO2浓度空间分布呈现东高西低的总体格局,东中部城市群对流层NO2柱浓度水平明显呈现冬高夏低、春秋过渡的季节特征,西部大部分城市的四季变化不明显。北京、深圳、上海3所城市NO2柱浓度分布呈现出较为显著的圈层结构。OLS模型结果表明,中国地区NO2浓度变化受到社会经济和自然因素的共同影响,其中城市化程度是影响NO2排放的重要因子。
2022 Vol. 42 (11): 4983-4990 [摘要] ( 426 ) [HTML 1KB] [ PDF 2003KB] ( 2416 )
4991 樊文雁, 蔡子颖, 姚青, 王晓佳, 唐颖潇, 韩素芹
区域输送对天津臭氧污染的影响
采用大气化学模式定量估算2019年4月~9月区域输送对京津冀区域,特别是天津市O3浓度的影响,分析天气形势和气象条件与区域输送的关系。结果显示,京津冀区域13个城市O3以区域输送贡献为主,不同城市O3差异较大,天津本地贡献占比24%,区域输送以京津冀区域其他城市和山东为主,共贡献48.3%。低压、低压前和低压后形势下,O3区域输送占比最高。途径天津偏南区域的气流是造成天津高浓度O3污染的重要因素,也是区域输送的主要路径。随着O3浓度升高,输送贡献占比呈逐步上升趋势,重度污染时本地生成与区域输送贡献相当。一次典型O3污染过程分析表明,高温强辐射天气和有利的天气形势促进O3本地生成,西南气流和弱下沉气流下的区域输送共同维系了这场持续3d的连续污染过程。
2022 Vol. 42 (11): 4991-4999 [摘要] ( 276 ) [HTML 1KB] [ PDF 1674KB] ( 1747 )
5000 陈多宏, 沈劲, 陈瑶瑶, 周炎, 张涛, 廖彤, 廖程浩, 赵文龙, 王伯光, 李婷苑
2020年珠三角O3污染特征及主要成因
采用珠三角常规空气污染物与成分监测数据,通过分析对比2020年不同阶段的污染物浓度与气象等数据,研究了2020年珠三角臭氧污染特征与其主要成因。结果表明,2020年各月珠三角超标天首要污染物是O3,珠三角2020年O3评价浓度为148μg/m3,同比下降16%,AQI达标率同比上升9.5%。2020年O3污染相对严重的月份是4、8~11月,对应的月度O3评价浓度分别达到175,164,166,171,162μg/m3,均超过国家二级标准;其它月份均达标,6~12月O3污染情况同比改善明显,O3污染减轻使AQI达标率同比上升明显。2020年一季度受春节假期和疫情因素等共同影响,大气污染物排放量明显减少,但O3浓度下降不明显,主要由于日照时数同比上升约19%;4月全面复工复产,以及辐射相对较强的气象条件,使O3评价浓度同比上升约58%;5~8月“百日服务”与9~12月“百日行动”采取的污染防治措施有效降低O3前体物排放量,NO2浓度同比下降了22%~23%,VOCs浓度下降了18%~26%,使2个阶段的O3评价浓度均同比下降了20%左右。
2022 Vol. 42 (11): 5000-5007 [摘要] ( 352 ) [HTML 1KB] [ PDF 383KB] ( 3884 )
5008 郎丽君, 崔祥芬, 史建武, 黄建洪, 宁平, 郝吉明
云南边境五城市空气污染物分布特征
利用2015~2021年云南省5个边境城市6种常规大气污染物的质量浓度数据,探究其污染特征、时空变化及空间异质性。结果表明,研究区域污染物年际浓度变化起伏较大,PM10、PM2.5年均浓度分别为(42.6±8.2),(25.4±4.2)µg/m3,均低于中国《环境空气质量标准》(GB 3095-2012)二级浓度限值。PM、NO2和O3-8h月均浓度呈U型变化趋势,其中3月份浓度最高。5个城市PM和NO2浓度季节变化均表现为:春季>冬季>秋季>夏季,O3-8h表现为:春季>夏季>秋季>冬季,而CO冬季污染程度最小,SO2无明显的季节变化规律。根据Sen-MK的逐日浓度趋势分析,污染物总体呈现下降趋势,其中PM10下降速率最高达11×10-3µg/(m3×d),而O3-8h呈现上升趋势。变异系数(COD)表明,污染物的空间分布极不均匀,特别是SO2的COD均大于0.2,春季O3-8h空间分布更加均匀。Person相关分析表明,PM与NO2、CO、O3-8h表现出较强的相关性,且西双版纳(BN)PM与其他大气污染物相关性较其他城市强。
2022 Vol. 42 (11): 5008-5015 [摘要] ( 204 ) [HTML 1KB] [ PDF 2372KB] ( 1162 )
5016 吴进, 李琛, 王志立, 马志强, 李梓铭, 朱晓婉, 韩婷婷, 唐宜西, 马小会
两类污染型下中低空风切变对PM2.5浓度影响
基于2015~2020年京津冀地区生态环境监测数据和多源气象数据,分析了北京地区0~3km中低空垂直风切变在不同PM2.5等级下的演变特征。结果表明,风速日变化特征随着PM2.5浓度升高而逐渐减弱,PM2.56级污染时近地面风速日变化基本消失,甚至反向变化;白天边界层风速增大时段对应10m/(s·km)以下的风切变,20:00后增大至12~14m/(s·km),该现象随着PM2.5污染加重变得更为显著,白天时段近地层垂直风切变较小值(<6m/(s·km))维持,可能是污染严重的信号之一;基于旋转经验正交函数分解法(REOF),将污染日下中低空垂直风切变分为无扰动型和压缩型,压缩型低压强度略强于无扰动型,无扰动型的PM2.5浓度均值、峰值较压缩型更高,逆温强于压缩型,另外,无扰动型PM2.5浓度增长期和边界层高度(PBLH)反向变化,压缩型PM2.5浓度增长期和PBLH同向变化。
2022 Vol. 42 (11): 5016-5022 [摘要] ( 272 ) [HTML 1KB] [ PDF 1736KB] ( 1142 )
5023 刘旭艳, 韩秀珍, 梁林林, 朱琳
2015~2021年景洪市PM2.5的传输路径及潜在源区
分析2015~2021年景洪市大气污染特征,识别日均PM2.5浓度超过国家空气质量二级标准所在月(超标月)。利用混合单粒子拉格朗日积分轨迹模型计算景洪市PM2.5超标月的逐日72h后向轨迹,并结合景洪市PM2.5浓度,通过聚类、潜在源区贡献因子和浓度权重轨迹因子等分析方法,识别景洪市日均PM2.5超标月的主要传输路径和潜在源区。结果表明:景洪市2~5月为日均PM2.5超标月;景洪市2~5月PM2.5的传输主要来自其西向、西南和南向,且中短距离和低空传输对应高PM2.5浓度;景洪市PM2.5源区主要位于缅甸中部、老挝西北部和泰国北部;通过归一化处理浓度权重轨迹因子可知,景洪市2~5月PM2.5传输的源区主要来自缅甸,贡献41%~50%,其次为泰国和老挝,分别为21%~27%和5%~12%。基于2015~2021年2~5月中南半岛火点数分布及与景洪市PM2.5浓度相关性分析,进一步揭示影响景洪市PM2.5的主要排放源为缅甸生物质开放燃烧。研究可为景洪市建立跨境区域联防联控措施以及未来气候变化研究提供指导。
2022 Vol. 42 (11): 5023-5035 [摘要] ( 196 ) [HTML 1KB] [ PDF 4234KB] ( 1080 )
5036 赵倩彪, 胡鸣, 伏晴艳
2016~2020年上海市PM2.5化学组成特征和来源解析
2016~2020年在上海市区和郊区的6个点位开展了颗粒物系统性观测研究,分析了PM2.5的质量浓度以及水溶性离子、有机碳/元素碳、无机元素等化学组分,并利用正矩阵因子分解模型对PM2.5的来源进行了解析。结果表明,上海PM2.5浓度水平呈现下降趋势,年均质量浓度依次为46,43,37,40,39μg/m3,表现为冬高夏低,西高东低的时空分布特征。有机物在PM2.5中占比最高(30%~32%),不同年份和季节间的差异较小。二次无机离子(硫酸盐、硝酸盐和铵盐)的区域性特征明显,其中硝酸盐的占比在5a间升高最多,且在冬季污染过程中起到了关键作用。解析得到PM2.5的来源有9类,分别为二次硝酸盐(30.6%)、二次硫酸盐(20.7%)、机动车(12.6%)、工业(8.0%)、生物质燃烧(7.7%)、扬尘(6.5%)、燃煤(5.8%)、海盐(4.8%)和船舶(3.2%)。机动车和船舶等移动源、秸秆焚烧和烟花爆竹燃放等生物质燃烧源的贡献浓度在研究期间呈现下降趋势,体现了相关治理措施的管控效果。
2022 Vol. 42 (11): 5036-5046 [摘要] ( 521 ) [HTML 1KB] [ PDF 712KB] ( 2119 )
5047 李朋, 周卫青, 徐其春, 宁亮, 吴华成, 周子龙, 丁立萍
民用煤排放PM2.5中碳组分与水溶性离子特征
研究4种典型民用煤燃烧排放PM2.5中的碳组分以及水溶性离子含量特点,并通过PAM-OFR(潜在气溶胶质量-氧化流动反应器)模拟了大气老化过程(2d)对煤球与烟煤燃烧PM2.5中碳组分与水溶性离子含量的变化影响。结果表明,烟煤燃放PM2.5中碳组分含量最高,达到57.96%,其EC含量是其他煤种的4.3~9.6倍。民用煤燃烧产生PM2.5中水溶性离子以Na+与SO42-为主,其在总水溶性离子中占比合计约47%~76%。经历了大气老化试验后,煤球与烟煤燃烧排放PM2.5中NH4+和NO3-离子含量大幅增加,与之相比,TC占PM2.5比例分别下降了12.03%与19.99%。
2022 Vol. 42 (11): 5047-5054 [摘要] ( 216 ) [HTML 1KB] [ PDF 918KB] ( 1454 )
5055 温胜超, 刘兆荣
室内环境嗜松青霉的MVOCs释放特征及影响因素
以嗜松青霉为例,用顶空-固相微萃取-气相色谱-质谱联用仪(HS-SPME-GC-MS)采集分析其代谢挥发性有机物(MVOCs),考察了生长时间、温度、光照、氧含量(通气流量)对MVOCs释放特征的作用,探讨了其对室内VOCs的源贡献。结果表明,共发现6类14种MVOCs,包括浓度较高的乙醇、丙酮、乙酸、乙酸乙酯、异戊醇、苯甲醚,浓度较低的异丁醇、2-甲基丁醇、糠醇、甲苯、间二甲苯、1-辛烯-3-醇、3-辛醇和柠檬烯。氧含量和生长时间对MVOCs影响最明显,氧含量主要影响乙醇和丙酮的竞争代谢,乙酸、乙酸乙酯也在缺氧时产量更多;嗜松青霉在不同的生长阶段的代谢产物种类和产量均不同,总MVOCs量在接种第4~6d达到最大值,除乙酸、柠檬烯外,其他物质均受生长时间的影响;在25℃时能产生最多的MVOCs量,在35℃时产生的MVOCs最少,不同温度下各MVOCs组分也不同;光照对嗜松青霉的MVOCs代谢影响不明显。在有氧有光的3种实验温度下,总MVOCs排放强度在5031~7650ng/(m2×d)之间,各物质室内浓度贡献区间为0.0256~444.0380ng/m3。
2022 Vol. 42 (11): 5055-5062 [摘要] ( 183 ) [HTML 1KB] [ PDF 728KB] ( 1160 )
5063 汪晓伟, 景晓军, 高涛, 李刚, 谷雪景, 张佑源
重型车低负荷运行特征及NOx排放特性
利用远程监控数据分析了北京国六重型柴油城市用车在低负荷运行特征和排放特征,并选取了一台满足国六排放标准的6L柴油机,结合发动机在环方法在发动机台架上开展了国六法规循环(WHTC)和加州低负荷循环(LLC)的排放试验,对比分析了低负荷循环下的氮氧化物(NOx)排放特性。结果表明:国六城市柴油车的低负荷运行时间长,并且低负荷运行阶段NOx排放占比高。加州构建的LLC循环能够能反映长时间运行在低负荷以及长时间怠速造成排温降低导致NOx转化效率降低的实际情况。LLC循环下的NOx排放很高,主要原因是由于排温较低所致。中国也应该根据商用车实际行驶特征,开发低负荷工况来控制低负荷条件下的NOx排放。但由于车辆载荷对NOx转化效率和NOx排放有较大影响,因此开发低负荷工况时,需要考虑载荷设置。
2022 Vol. 42 (11): 5063-5071 [摘要] ( 203 ) [HTML 1KB] [ PDF 537KB] ( 1128 )
5072 徐忠震, 贾亚辉, 高道伟, 赵伟, 陈国柱
富氧空位/梯次结构CeO2的制备及光催化CO2还原
采用Ce-BTC(均苯三甲酸)为模板,通过尿素溶液浸渍合成了具有富氧空位/梯次结构的CeO2催化剂,并用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)和紫外可见漫反射(DRS)等手段对其进行了表征。结果表明,与金属有机框架(MOFs)浸渍尿素高温煅烧可以获得金属氧化物/g-C3N4复合材料不同,Ce-BTC/尿素体系煅烧后产品中未检测到g-C3N4,这可能与CeO2的存在抑制了尿素分解产物的热缩聚过程,影响了g-C3N4的生成有关,但尿素的引入改变了Ce-BTC煅烧产物CeO2的氧空位浓度,且获得梯次结构。将具有富氧空位/梯次结构的CeO2-5用于光催化CO2还原,催化结果表明:反应4h的CO产率可达2.06μmol/g,CH4产率可达1.42μmol/g,性能是Ce-BTC未浸渍尿素溶液直接煅烧得到的CeO2的7倍以上。
2022 Vol. 42 (11): 5072-5079 [摘要] ( 254 ) [HTML 1KB] [ PDF 1683KB] ( 4173 )
5080 石勇, 李橙, 黄磊, 熊巍, 肇启东, 孙健恒, 丁越
Tix-Ni1-x-MOFs的制备及其CO选择性催化还原NOx研究
采用溶剂热法和微波法合成了不同比例的Tix-Ni1-x-MOFs材料,并用于以CO为还原剂的选择性催化脱硝反应。结果表明,双金属Tix-Ni1-x-MOFs的NO还原率显著高于单金属Ni-MOF,且反应温度窗口更宽,其中,Ti0.2-Ni0.8-MOF表现出最佳的脱硝效率,在200~400oC温度范围达到100%的转化率。通过XRD,FT-IR,SEM,TGA,XPS,N2吸脱附等表征手段发现,Ti掺杂Ni-MOF后有利于改善原子分散性,Ti、Ni间金属的相互作用有利于产生丰富的高效Ni-O-Ti位点,加强Ni2++Ti4+↔Ni3++Ti3+氧化还原循环,从而明显提高了NO+CO催化反应性能。与溶剂热法相比,微波法制备Ti0.2-Ni0.8-MOF具有合成效率高、结晶度好、晶粒细小均匀的优势,并进一步提高了其低温脱硝效果。
2022 Vol. 42 (11): 5080-5087 [摘要] ( 212 ) [HTML 1KB] [ PDF 1563KB] ( 1158 )
水污染与控制
5088 周政, 李怀波, 王燕, 王硕, 李激
低碳氮比进水AAO污水处理厂低碳运行
为探明低碳氮比进水条件下AAO污水处理厂的碳排放特征,提出可行的低碳运行策略,基于排放因子法对7座低碳氮比进水AAO污水处理厂(分为AAO组和AAO-MBR组)运行1a产生的碳排放进行核算与评价,对具有显著低碳表现的污水处理厂开展全流程分析剖析其碳减排途径。结果表明,电耗和N2O排放是主要碳排放来源,分别贡献49.43%和25.75%的碳排放。AAO-MBR组以间接碳排放为主,电耗碳排放占至约60%,而AAO组生物作用导致的直接碳排放占主导。AAO组平均吨水比碳排放显著低于AAO-MBR组(0.47和0.79kgCO2eq/m3),更具低碳运行潜力。7座污水处理厂中,WWTP7各项比碳排放评价指标均为最低,意味着其最具低碳运行能力。充分利用进水碳源,多路径协同脱氮除磷同时精准控制溶解氧浓度避免过曝气是其大幅削减能耗和物耗,实现碳减排的关键路径。
2022 Vol. 42 (11): 5088-5099 [摘要] ( 361 ) [HTML 1KB] [ PDF 1177KB] ( 2692 )
5100 任志强, 李冬, 王文强, 张杰
侧流FNA抑制的CANON颗粒-絮体复合系统参数优化
为探究侧流游离亚硝酸(FNA)处理抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)策略相关工艺参数的最佳组合,在颗粒-絮体复合系统的全程自养脱氮(CANON)工艺中,采用批次试验探讨污泥沉降时间、FNA处理浓度及处理时间对相关功能菌活性的影响,针对性抑制NOB活性,降低FNA对功能菌活性影响。结果显示,沉降时间影响处理污泥中功能菌群活性,随着沉降时间的延长,排出污泥中厌氧氨氧化菌(AnAOB)活性逐渐减弱。沉降1min后进行排泥排出了大部分NOB并且反应器内保留了尽可能多的AnAOB,此时排出的污泥中AnAOB、氨氧化菌(AOB)和NOB的相对活性分别为15.79%、54.55%和68.63%。综合FNA对NOB和AOB活性的影响,采用0.6mg/L的FNA抑制12h后AOB活性为38.71%,而NOB活性仅为12.5%。响应曲面分析结果显示,FNA处理时间、处理浓度是影响NOB、AOB活性的关键因素。
2022 Vol. 42 (11): 5100-5107 [摘要] ( 206 ) [HTML 1KB] [ PDF 1020KB] ( 1281 )
5108 赵丹, 韩晓宇, 张树军, 黄京, 焦佳童, 毛华兴, 卢紫欣
PN/A-颗粒污泥工艺处理热水解污泥消化液
本研究构建了基于一体式厌氧氨氧化颗粒污泥及絮体污泥的部分硝化-厌氧氨氧化(PN/A)脱氮处理系统,通过运行参数优化调控实现了热水解污泥消化液的高效脱氮。试验结果表明,通过接种厌氧氨氧化菌(AnAOB)生物膜污泥与普通活性污泥、控制高游离氨(FA)(>20mg/L)和限制曝气(DO≤0.2mg/L)等运行条件,能够快速构建短程硝化-厌氧氨氧化反应,亚硝酸盐积累率可达85%以上,脱氮负荷达到0.60kgN/(m3·d)。稀释后的热水解污泥消化液仍对AnAOB活性具有一定的抑制作用,导致反应器总氮负荷降至0.20kgN/(m3·d)以下;但系统内AnAOB丰度总体呈增加趋势,说明AnAOB的增殖未受到完全抑制。系统内混合污泥的平均中位径由53μm缓慢增长至109μm。定量PCR数据及高通量分析显示,该处理系统富集了较高纯度的AnAOB,最大丰度占比可达8.06%,其优势菌属为Kuenenia菌属。此外,在第93运行周期下Kuenenia菌属在颗粒污泥的丰度占比大于AOB,为5.26%;絮体污泥中具有亚硝化效果的单胞菌属Nitrosomonas的丰度占比为1.64%,大于AnAOB。这展现了AOB和AnAOB丰度不同的空间分布特点。
2022 Vol. 42 (11): 5108-5116 [摘要] ( 206 ) [HTML 1KB] [ PDF 1107KB] ( 1474 )
5117 徐佳杰, 张妮, 谢周云, 徐伊漪, 唐力, 夏静芬, 杨国靖
好氧颗粒污泥耐受PFOS的结构稳定性及微生物响应
以好氧颗粒污泥为接种污泥,通过全氟辛烷磺酸(PFOS)长期驯化实现耐PFOS颗粒的培养,考察不同驯化时期的污泥基本特性,并结合微生物群落演替过程、微生物表型分布以及功能途径的变化情况,以揭示其耐受机制。结果表明,好氧颗粒污泥经历解体、再形成和成熟3个阶段后可在PFOS暴露下稳定维持。驯化成熟后的好氧颗粒污泥表面丝状菌减少,并且被大量胞外聚合物(EPS)所包裹,结构更加致密。驯化期间颗粒污泥中存在大量抗性细菌以及维持颗粒稳定相关细菌,主要包括unclassified_f__Comamonadaceae、Defluviicoccus、Dongia、Rhodoplanes、Flavobacterium、Thauera、Azospira、Candidatus_Competibacter、Azoarcus和norank_f__A4b,且部分菌属间存在显著的正相关性。群体感应途径和细菌趋化途径相关基因丰度在解体期上调,在颗粒形成和成熟期恢复至初始水平,说明细菌的群体感应效应和趋化性能够在颗粒应激过程中起重要作用。因此,好氧颗粒污泥可以通过特定菌群积极响应、促进细菌趋化作用和群体感应作用、提高EPS分泌量、增强系统抗氧化胁迫能力等多种方式耐受PFOS。采用菌胶团型好氧颗粒污泥以及向好氧颗粒污泥系统中投加上述菌剂或添加信号分子有利于处理含PFOS废水。
2022 Vol. 42 (11): 5117-5127 [摘要] ( 249 ) [HTML 1KB] [ PDF 1915KB] ( 1753 )
5128 马凯丽, 王威, 刘雨晴, 严梦怡, 崔延瑞, 康威, 曹治国
Fe3O4对含盐废水厌氧处理系统的影响
通过在固定的水力停留时间下(24h)逐步提升盐度,并设置有无Fe3O4的平行反应器作对照,考察不同盐度水平下Fe3O4对厌氧系统运行效能和厌氧污泥颗粒化进程的影响。结果表明,在0~2%的NaCl盐度水平下,Fe3O4的加入均能有效提升厌氧系统的处理效率并保证其稳定进行。Fe3O4对产甲烷过程的促进作用在不同盐度水平下有所差异,当盐度分别为0,0.5%,1%,2%时,实验组的甲烷产量分别为对照组的1.08,1.36,1.33和1.17倍,低盐环境下的促进效果更为显著。污泥特性和胞外聚合物的分析结果发现,Fe3O4的引入有利于形成结构更为紧密的厌氧颗粒污泥,进而强化厌氧污泥颗粒化进程。微生物群落结构分析结果表明,随着盐度提升,氢型产甲烷菌得以快速富集,同时主要细菌类型和代谢途径均发生了改变。而Fe3O4对厌氧系统中微生物菌群结构和代谢途径的影响在低盐度(0.5%)和较高盐度(1%,2%)下也存在显著差异。
2022 Vol. 42 (11): 5128-5135 [摘要] ( 243 ) [HTML 1KB] [ PDF 992KB] ( 1150 )
5136 刘艳芳, 刘晓帅, 尹思婕, 高玮, 张妙雨, 韩严和, 李再兴
包埋硫铁生物填料的制备及自养反硝化性能
采用包埋固定化技术制备了包埋硫铁生物填料(ESI Filler),基于升流式自养反硝化反应器开展动态实验研究,通过改变水力停留时间(HRT)、pH值、溶解氧(DO)等运行条件,探究ESI Filler反应器的脱氮效果及微生物群落结构组成。结果表明,当进水硝酸盐氮(NO3--N)浓度为30mg/L,HRT为10h时,NO3--N去除率不断上升至99.80%。当HRT缩短为2.5h时,NO3--N去除率降至61.35%。ESI Filler反应器对pH值和DO的改变具有较高的稳定性,NO3--N平去除率可维持在82.5%以上。但对低温的耐受性较差,当温度从35℃降低至15℃时,NO3--N平均去除率由90.12%降低至68.80%。运行164d后,球体未出现破裂散落的现象,表现出较长的使用寿命。通过扫描电镜发现,填料表面疏松多孔,附着大量杆状细菌,已成为微生物的良好载体。高通量测序结果表明,包埋颗粒中优势菌属为典型的自养反硝化功能菌Thiobacillus,丰度为80.79%。
2022 Vol. 42 (11): 5136-5143 [摘要] ( 268 ) [HTML 1KB] [ PDF 838KB] ( 1645 )
5144 甘雨, 宋卫锋, 杨佐毅, 连泽阳, 马双念, 黄祥武, 羊仁高, 温炎标
外源硫诱导下的Desulfovibrio desulfuricans sub sp.EPS特性及对Zn(Ⅱ)的吸附
研究了3种外源硫(Na2SO4、Na2SO3和Na2S2O3·5H2O)对Desulfovibrio desulfuricans sub sp.(D.desulfuricans sp.)的胞外聚合物(EPS)的胁迫/诱导作用。结果表明,在还原性硫源0.50g/L Na2SO3的条件下,EPS产量最高,为2104.39mg/g VSS,蛋白质含量为1888.52mg/g VSS,较胁迫/诱导前均提高了300%以上;其对Zn(Ⅱ)的吸附性能最好,为954.4mg/g EPS,提高了98.17%。三维荧光(3D-EEM)结果表明,胁迫/诱导后EPS中类酪氨酸均大量增加;傅里叶红外光谱(FTIR)结果表明,胁迫后-OH、C=O、C-O-C等官能团均大量增加,在Zn(Ⅱ)的吸附中发挥了重要作用;X光电子能谱(XPS)结果表明,在还原性硫源(Na2SO3和Na2S2O3·5H2O)胁迫/诱导后,EPS中C-O/C-N、C=N和某种含氧基团(X)大量增加,可能是吸附Zn(Ⅱ)的主要基团。
2022 Vol. 42 (11): 5144-5152 [摘要] ( 204 ) [HTML 1KB] [ PDF 830KB] ( 1437 )
5153 王倩, 胡嘉源, 李天皓, 王彩霞, 陈洁, 沈耀良, 刘文如
铁强化厌氧氨氧化脱氮机理研究进展
如何强化厌氧氨氧化细菌生长代谢,提高厌氧氨氧化工艺脱氮效能以及保障工艺长期稳定运行是有关厌氧氨氧化研究的热点之一。铁强化厌氧氨氧化是当前研究最为广泛且最具经济性和实用性的一种措施。本文简述了铁强化厌氧氨氧化技术及其强化脱氮效能;重点从优化厌氧氨氧菌的生长环境、促进胞外聚合物分泌、加速脱氮功能菌群富集、诱导细胞结构演变、调控关键酶和功能基因表达、促进信号分子合成以及强化非生物脱氮反应等方面总结了铁强化厌氧氨氧化菌生长代谢和厌氧氨氧化系统脱氮效能的机理。最后对铁强化厌氧氨氧化技术进行总结展望,并提出废铁屑强化厌氧氨氧化技术的构想。
2022 Vol. 42 (11): 5153-5162 [摘要] ( 241 ) [HTML 1KB] [ PDF 669KB] ( 2994 )
5163 张永祥, 杜伟, 李雅君, 赵崇辉
纳米零价铁在水处理中的应用研究综述
纳米零价铁(nZVI)作为最常用的纳米颗粒之一,在去除环境水体中的污染物方面开展了大量的研究。本篇综述通过系统全面地总结nZVI的相关进展,介绍nZVI的各个方面进而指导其发展方向。其中,研究内容主要包括制备方法、改性方式、去除不同水中污染物的作用机理和催化机理、在场地研究中的应用以及毒性作用机制。本文发现,纳米零价铁仍存在缺少综合评价方法、应用受限、各项研究不同步等问题。nZVI未来的发展,应具备考虑反应性、稳定性、迁移性、毒性的评价方法,避免同一改性材料在不同研究方向的时间差异性,让nZVI的应用更好地适用实地研究
2022 Vol. 42 (11): 5163-5178 [摘要] ( 345 ) [HTML 1KB] [ PDF 1006KB] ( 6494 )
5179 葛渊博, 卢文喜, 白玉堃, 潘紫东
基于SSA-BP与SSA的地下水污染源反演识别
应用基于SSA-BP神经网络替代模型的模拟-优化方法和SSA研究了地下水污染源位置及释放历史的反演识别问题。并在建立地下水水流模型时,应用Cholesky分解方法建立含水层渗透系数连续场,该方法相比于普通的参数分区方法更好地描述了水文地质参数的非均质性。结果表明:SSA-BP神经网络替代模型对模拟模型具有较高的逼近精度,其平均相对误差仅有3.21%。应用SSA求解优化模型,能够快速准确地识别出点污染源的位置及释放历史。SSA对污染源位置的反演识别相对误差在10%左右,对污染源源强的反演识别相对误差不超过4%。因此,本文所提出的方法是一种有效的地下水污染源识别方法,可为污染责任认定及污染修复方案的优化提供参考。
2022 Vol. 42 (11): 5179-5187 [摘要] ( 252 ) [HTML 1KB] [ PDF 1113KB] ( 1265 )
固体废物
5188 陈进, 谢佳辰, 徐俊杰, 夏慧, 黄魁
污泥蚯蚓堆肥过程中胞外聚合物的结构变化
为揭示污泥胞外聚合物(EPS)特征与蚯蚓堆肥产物腐熟的关系,以无蚯蚓为对照组,探究蚯蚓堆肥对污泥EPS结构变化的影响。结果表明,蚯蚓堆肥显著加快了蚯蚓堆肥产物有机质的矿化速率,其电导率和硝酸盐氮含量比对照组产物分别显著提升了0.64和0.22倍(P<0.05)。蚯蚓堆肥产物EPS层中的蛋白质和多糖的总含量比对照组产物分别降低了32.77%和31.54%。三维荧光结果表明,蚯蚓堆肥过程中蛋白质的荧光强度下降速率比对照组更高,其腐殖质在堆肥后期一直处于较高水平。污泥蚯蚓堆肥产物的紧密结合层(TB-EPS)和松散结合层(LB-EPS)中的色氨酸含量比对照组分别减少7.69%和13.62%,而LB-EPS和粘液层(SEPS)中腐殖酸含量比对照组分别增加了25.1%和7.82%。蚯蚓堆肥期间的硝酸盐氮含量和电导率均同SEPS、LB-EPS结构中的DOC、蛋白质和多糖含量呈显著正相关(P<0.05),其总DOC含量与EPS各层中的DOC及多糖含量呈显著相关性(P<0.05)。实验过程中对照组仅有机质和DOC含量同EPS各层多糖含量呈显著相关(P<0.05)。研究表明,蚯蚓堆肥能够破坏污泥EPS结构以促进有机物的分解,加快污泥的腐殖化和稳定化进程,且污泥EPS结构的变化可作为反映污泥蚯蚓堆肥产物腐熟程度的关键指标。
2022 Vol. 42 (11): 5188-5197 [摘要] ( 229 ) [HTML 1KB] [ PDF 808KB] ( 1018 )
5198 孙东霞, 周子安, 冯志合, 胡修玉, 祁光霞, 董黎明
pH值调控柠檬酸污泥厌氧发酵产酸及碳源潜力研究
以柠檬酸废水厌氧颗粒污泥为接种物,在不同pH值调控条件下开展柠檬酸生产废水剩余活性污泥厌氧发酵产酸研究。通过对发酵液挥发性脂肪酸(VFAs)、有机质、氮磷和污泥脱水性能的分析,探讨了柠檬酸污泥厌氧产酸机制。结果表明,pH³10的碱性条件更有利于有机质的溶出从而促进VFAs的产生。三维荧光光谱分析发现在恒定pH值下腐殖酸(HA)和富里酸(FA)会大量溶出降低VFAs的产量。初始pH=10是柠檬酸污泥厌氧产酸的最佳pH值,发酵4d的VFAs浓度最高达(6681.47±126.82)mg COD/L,是文献报道中市政污泥产酸量的近2倍,其中乙酸占比49.8%,发酵后产酸功能菌Chloroflexi、Bacteroidota的相对丰度分别由初始的9.52%、10.87%增至16.84%、14.39%,污泥归一化毛细吸水时间(nCST)为(11.34±0.27)s×L/g,脱水性能良好,发酵液TP浓度为(20.45±0.33)mg/L。研究表明,利用柠檬酸剩余活性污泥碱性厌氧发酵产酸作为污水处理过程中的外加碳源具有较大潜力。
2022 Vol. 42 (11): 5198-5207 [摘要] ( 290 ) [HTML 1KB] [ PDF 1574KB] ( 989 )
5208 公绪金, 王君竹, 郭子瑞, 池日光
铁盐浸渍强化污泥活性炭-甲醇热质传递特性
针对以市政污泥为核心的炭素前驱体开展原位铁盐浸渍磁修饰,通过响应曲面试验设计优化并制备了新型原位浸渍炭IM-WNC;以成品炭的后浸渍磁修饰炭PM-WNC为参比,考察了原位浸渍与后浸渍磁修饰过程对污泥活性炭-甲醇工质对的吸附/解吸速率、吸附等温线、吸附床传热性能、制冷量及制冷功率等方面的影响。结果表明:与后浸渍过程相比,原位铁盐浸渍有利于保持污泥炭总孔容积(0.6608cm3/g)及比表面积(1122m2/g)水平,能显著提升致密化污泥炭IM-WNC的导热系数(600kg/m3,4.586W/(m·K))、甲醇Sokoda&Suzuki平衡吸附量((528.74±15.86)mg/g)和Langmuir最大吸附量((673.99±13.52)mg/g)。升温脱附与冷却吸附循环体系内,IM-WNC致密化吸附床中心温度峰谷差值可达到69.07℃。当循环时间为76min,解吸温度为100℃时,IM-WNC吸附制冷床的制冷量和制冷功率分别达到501.43kJ/kg和799.06kJ/(kg·h),较PM-WNC分别提升了15.61%和18.69%。
2022 Vol. 42 (11): 5208-5219 [摘要] ( 205 ) [HTML 1KB] [ PDF 1555KB] ( 779 )
5220 耿慧, 许颖, 戴晓虎, 杨殿海
离子交换树脂在污泥处理中的应用及展望
离子交换树脂(IER)因其不溶性以及可循环利用性被广泛用于废水处理,但目前仍缺乏其对污泥应用研究的综述。本文汇总了污泥中常见IER类型(阳离子交换树脂、阴离子交换树脂以及螯合树脂),并介绍了树脂的基本特性以及适用的污泥方向,其中阳离子交换树脂,尤其是强酸性苯乙烯系阳离子交换树脂,适用范围最广。IER在污泥中的应用归为4类,分别为去除/回收重金属、回收磷、胞外聚合物提取以及调理污泥,并阐述了基本应用机理以及优缺点。针对IER在污泥中应用的不足,提出未来的研究方向,包括改性或开发新型IER去除/回收污泥中的重金属,优化IER直接回收污泥中磷的方法,改进IER调理污泥的方式以及开发新型分离IER与污泥的手段。本文有助于研究人员更好的了解IER在污水厂污泥中的应用现状,优化IER处理污泥的应用方式以及开发应用于污泥处理的新型IER。
2022 Vol. 42 (11): 5220-5228 [摘要] ( 361 ) [HTML 1KB] [ PDF 334KB] ( 1888 )
土壤污染与控制
5229 杨闻强, 曾熙雯, 吕展, 刘楠涛, 陈霈嘉, 王训, 申鸿, 王定勇
海螺沟冰川退缩区中铬的分布、累积与来源
以青藏高原海螺沟冰川退缩区为研究对象,借助其长达160a的植被演替序列,探讨Cr的时空分布和累积循环特征,并解析其潜在来源。结果表明,退缩区C层土壤Cr含量为(155.17±32.68)mg/kg,显著高于O层(48.23±10.21)mg/kg(P<0.05)。随着植被的演替,O层土壤Cr含量随淋溶作用的增强而逐渐降低。在植被系统中,各演替阶段优势种对Cr均无显著富集特征(ω<1)。此外,土壤是冰川退缩区生态系统的主要Cr库(2269.90±234.57)mg/m2,而各样地O层土壤Cr储量约为植被的9~20倍。随着演替的进行,土壤有机质含量升高而植被的“归还作用”减弱,导致Oi、Oe层土壤Cr储量逐渐减小而Oa层和植物Cr储量逐渐增大。研究发现,“高循环强度-低吸收利用”为冰川退缩区生态系统中Cr的主要循环策略。根据主成分解析结果,贡嘎山土壤Cr以母质土壤风化来源为主(68.89%),而大气沉降对其影响并不显著。
2022 Vol. 42 (11): 5229-5238 [摘要] ( 245 ) [HTML 1KB] [ PDF 1544KB] ( 1450 )
5239 陈红华, 王璐, 余爱华
自适应FCM土壤表层重金属污染评价——以南京市炼油厂及生活区为例
采用自适应模糊C均值聚类(FCM)挖掘土壤重金属的污染程度信息,以实现污染程度分类数的自动获取,确保类别划分的合理性,真实地反映重金属污染的空间聚集特征。以江苏省南京市炼油厂及生活区为研究对象,采集土壤中Cr、Cd、Ni、Pb、Zn、Cu重金属浓度值,首先运用自适应FCM对浓度值进行聚类分析,然后利用地统计学空间插值,揭示污染的空间聚集性。结果表明,研究区存在不同程度的污染,自适应FCM算法比传统聚类算法能更合理地划分重金属污染程度,挖掘出样本潜在的污染信息,可为分析污染成因及土壤环境治理修复提供参考。
2022 Vol. 42 (11): 5239-5245 [摘要] ( 237 ) [HTML 1KB] [ PDF 854KB] ( 1023 )
5246 赵述华, 罗飞, 郗秀平, 杨坤, 廖曼, 赵妍, 吴静雅, 林挺
深圳市土壤重金属背景含量垂向分布与理化特征
为摸清深圳市6种常规重金属(Cd、Hg、Cr、Cu、Zn、Ni)在不同剖面层次的背景含量及垂向分布规律,探究土壤剖面重金属背景含量与理化参数的关系,在全市基本生态控制线区域布设土壤典型剖面样点50个,每个点位按A、B、C3层采集土壤样品共150个。结果表明,土壤剖面不同采样层次重金属背景含量存在显著差异,随着深度增加,Cr、Cu、Zn、Ni的背景含量呈现逐渐增加的规律,Cd和Hg的背景含量呈现先减少后增加的趋势。深圳市土壤剖面中6种重金属的背景含量相对较低,整体上略低于“七五”全国土壤环境背景值。土壤剖面理化参数存在典型的南方土壤特性,土壤pH值呈酸性,随着深度增加,土壤容重、Al2O3和Fe2O3含量逐渐增加,而有机质、CaO含量呈逐渐下降趋势,离子交换量呈先增加后减少趋势;土壤机械组成特征为砂粒最多、粉粒次之、粘粒最少。将土壤剖面重金属背景含量与理化参数进行相关性分析,发现Fe2O3、Al2O3和土壤机械组成与土壤重金属背景含量相关性最为显著。逐步多元线性回归分析表明,影响土壤重金属背景含量的理化参数依次为Fe2O3、Al2O3、机械组成和阳离子交换量。
2022 Vol. 42 (11): 5246-5254 [摘要] ( 288 ) [HTML 1KB] [ PDF 969KB] ( 1005 )
5255 庞中正, 周慧平, 杨松楠, 冯胜
O3纳米气泡强化表面活性剂修复柴油污染土壤
实验将纳米气泡(直径50~270nm)与臭氧相结合,对比臭氧纳米气泡处理后对3种表面活性剂去除土壤中柴油污染物的增效作用,并探讨表面活性剂浓度、土质以及土壤老化时间等不同条件对污染物去除率的影响。对不同方式处理后的土壤样品进行XRD、FTIR表征,采用GC/MS对柴油组分的降解产物进行分析。结果表明,同等条件下3种表面活性剂随着浓度的增加,对柴油的洗脱效率也随之提高,洗脱能力依次为SDS＞SDBS＞TX-100。表面活性剂在搅拌实验30min内对污染物的去除效果增效明显,30~40min增速放缓。臭氧纳米气泡提高表面活性剂对砂土中柴油去除率明显高于壤土,其中砂土和壤土中柴油去除率提高约13%和9%。壤土中污染物的老化时间与去除率成反比,臭氧纳米气泡处理对较长老化时间的壤土中柴油去除率也有显著提高,对老化60天污染壤土提高近8%。FTIR光谱表明含有臭氧纳米气泡的表面活性剂可以减少对土壤中有机质主要官能团的影响。GC/MS图谱分析表明残留污染物组分主要为烷烃,降解难度:烷烃<烯烃<环烷烃<芳香族化合物。
2022 Vol. 42 (11): 5255-5264 [摘要] ( 236 ) [HTML 1KB] [ PDF 1128KB] ( 1490 )
5265 乔斐, 王锦国, 郑诗钰, 卫云波, 庄超, 杨栋
重点区域建设用地污染地块特征分析
以我国工业发展的重点区域京津冀、长三角和珠三角为研究对象,基于2018~2021年纳入《建设用地土壤污染风险管控和修复名录》的共496个污染地块,对其区域分布、土壤和地下水超标污染物特征、污染的行业相关性、场地地质条件等数据进行相关数据统计分析。结果表明:京津冀污染地块主要分布于京津和冀南,长三角污染地块数量最大且分布广,珠三角污染地块则密布于珠江口。整体上土壤污染以重金属-有机复合污染为主(48.43%),地下水则是有机污染占比(42.49%)最大。化学原料及化学品制造业和金属冶炼及延压加工业污染地块风险负荷指数大于0.25,为较高风险;塑料和橡胶制品业、机械制造、金属制品业、电器机械及器材制造业和皮革、皮毛制造业污染地块为中风险,其余行业污染地块为低风险。场地土壤和地下水污染分布与历史行业类型息息相关,如土壤中化学原料及化学品制造业超标污染物种类最复杂,卤代烃(占比12%)和苯系物(占比10.4%)相比其余行业占比更重,地下水中各行业重金属污染和常规指标如氨氮需要关注。土层深度上各类典型污染物最大超标普遍分布在0~5m,整体上重金属最大污染超标深度大于有机污染最大超标深度;土壤性质方面超标污染则更集中于黏性土等低渗透性土层。
2022 Vol. 42 (11): 5265-5275 [摘要] ( 316 ) [HTML 1KB] [ PDF 2432KB] ( 1448 )
5276 王丹羽, 王汶, 赵彦云
基于高光谱遥感的镉污染潜在风险估算
为探究高光谱遥感快速监测镉污染的可行性,本文利用2002年以来农田土壤重金属镉实测数据,镉的标准原子光谱曲线数据,HSI(Hyperspectral Imaging Radiometer)高光谱遥感卫星数据,选取长江流域10个地区作为研究区,基于随机森林法估算镉污染的潜在风险空间分布值。结果表明:通过原子标准光谱曲线选择特征波段是可行的,能够极大简化特征波段选取流程;随机森林法具有估算土壤重金属镉含量的能力,预测准确度较高;长江流域镉污染超标问题普遍存在,大部分研究区超标率高于8%,其中上游地区镉污染较中下游地区更为严重,上游研究区镉污染超标率均大于20%。
2022 Vol. 42 (11): 5276-5284 [摘要] ( 182 ) [HTML 1KB] [ PDF 1469KB] ( 934 )
5285 马欣程, 徐红霞, 孙媛媛, 施小清, 吴吉春
氯代烃污染场地生物自然衰减修复研究进展
随着监测自然衰减技术的不断发展和日趋成熟,其在氯代烃污染场地修复领域中的应用越来越广泛和深入。本文在简要回顾监测自然衰减技术来源和发展的基础上,围绕主导氯代烃去除的生物自然衰减过程,综合探究了影响监测自然衰减效率的污染物、生物和环境因素,概述了评估氯代烃污染场地自然衰减能力的实地监测和数值模拟手段,并基于室内模拟实验和场地实际应用现状,分析了其与强化衰减技术联合应用的发展趋势。今后需要在复合污染体系的自然衰减特征、生物降解调控机理研究、数值模拟及同位素分析等手段的应用等方面进一步深入研究,以期为氯代烃污染场地的绿色修复提供参考。
2022 Vol. 42 (11): 5285-5298 [摘要] ( 376 ) [HTML 1KB] [ PDF 571KB] ( 5191 )
环境生态
5299 孙清轩, 张莉, 杨嘉春
北运河上覆水DOM分子组成和结构特征
利用高分辨傅里叶变换离子回旋共振质谱技术(FT-ICR-MS)及分析手段综合表征了北运河上覆水中DOM分子组成和结构特征,揭示了DOM分子组成的迁移转化规律,并评估了DOM分子组成的潜在环境影响。结果表明:北运河上覆水DOM分子化合物主要由木质素(63.19%)和蛋白质(12.96%)组成。上覆水中稳定DOM分子公式主要由难降解木质素和不断循环且再生的基本代谢物及分泌物组成,独特DOM分子公式的多样性与人为活动强度有关,优先被转化或降解的相同DOM分子公式主要为携带高化学活性羧基和羟基的木质素和不稳定的脂质、蛋白质和碳水化合物。北运河具有外源废水输入量高的特点,致使上覆水具有大量不稳定DOM化合物,增加了河流富营养化的潜在风险。
2022 Vol. 42 (11): 5299-5307 [摘要] ( 202 ) [HTML 1KB] [ PDF 782KB] ( 2088 )
5308 杨梦茹, 徐雄, 王东红, 刘权震, 吕婧, 林利华, 王殿常, 陈永柏, 梁文艳
长江典型江段水体PAHs的分布特征、来源及其生态风险
针对我国长江典型江段丰、平、枯不同时期的地表水,采用了固相萃取—气相色谱质谱联用(GC-MS)的分析技术,调查了16种优先控制多环芳烃(PAHs)的污染状况。研究了长江干流PAHs的污染水平和分布特征,并在定量分析的基础上评估了长江干流PAHs的来源和生态风险。结果显示,Σ16PAHs浓度范围为2.22～1450.91ng/L,均值为107.04ng/L,其中,平水期武汉江段Σ16PAHs浓度最高,均值为1050.64ng/L,长江干流PAHs污染状况与近5a国内其他水体相比处于中等偏低水平。空间分布上长江典型江段地表水中Σ16PAHs从上游攀枝花江段到下游南京江段呈现出先上升后下降的趋势;时间分布上Σ16PAHs的变化趋势为平水期(187.78ng/L)>丰水期(73.30ng/L)>枯水期(38.02ng/L)。由同分异构比值法分析表明:在枯水期和平水期中,煤炭、生物质燃烧和石油源是长江干流PAHs的主要来源,而丰水期PAHs主要源于煤炭、生物质燃烧,其中南京江段PAHs的来源较为复杂。采用物种敏感性分布评估法对PAHs进行生态风险评估,结果显示长江典型江段地表水中PAHs尚未对水生生物造成显著的负面影响,与历史数据比对表明现阶段长江干流PAHs生态风险低于长江大保护政策实施前的生态风险。
2022 Vol. 42 (11): 5308-5317 [摘要] ( 308 ) [HTML 1KB] [ PDF 559KB] ( 1229 )
5318 谢发之, 罗锟, 朱元荣, 李海斌, 李国莲, 刘站, 李婉璐, 蔡格格
南漪湖沉积物磷的赋存形态及对上覆水的影响
以宣城市南漪湖为例,采用改进的无机磷分级提取方法对全湖共39个点位沉积物中磷(P)赋存形态进行系统研究,并分析其与上覆水体、间隙水等相互关系。结果表明,南漪湖水体磷污染水平已经处于高位,沉积物间隙水磷与上覆水体磷空间分布特征具有密切关系。南漪湖沉积物中总磷(TP)含量变化范围为463.3~1016.6mg/kg,其中各形态磷空间分布具有明显的差异性,与外源磷输入等密切相关。赋存形态含量大小、相对比例顺序依次为:钙结合态磷(Ca-P)>铁结合态磷(Fe-P)>铝结合态磷(Al-P)>还原剂可溶性磷(RS-P)>残渣态磷(Res-P)>弱吸附态磷(L-P)。沉积物中TP含量与Fe-P、RS-P、Res-P极显著正相关,与L-P含量显著正相关。外源磷输入和水产养殖对南漪湖沉积物内源磷中Fe-P和RS-P贡献可能较大。南漪湖沉积物内源磷对上覆水体的潜在风险较高,其中生物有效性较高的L-P、Al-P、Fe-P和Rs-P的总和相对比例可达60%左右。沉积物中磷形态与间隙水磷浓度关系较密切,其中Al-P、Ca-P对间隙水中磷迁移转化具有重要影响。南漪湖主要出入湖河口沉积物磷的吸附解吸平衡浓度(EPC0)变化范围为0.009~0.014mg/L,均表现为EPC0<总溶解性活性磷浓度(SRP),主要河口沉积物目前仍为外源磷输入的汇。
2022 Vol. 42 (11): 5318-5327 [摘要] ( 253 ) [HTML 1KB] [ PDF 821KB] ( 1602 )
5328 刘欣雨, 刘琛, 唐翔宇, 张建强
抗生素在紫色土地表径流和地下渗流中的迁移
以川中丘陵区典型石灰性紫色土为对象,在生态养鸡果园管理模式下,探究不同种类粪源抗生素在连续自然降雨事件下随土壤水文过程的迁移浓度、通量及其对降雨的动态响应规律。结果表明,在蓄满产流机制下,连续强降雨导致地表径流和地下渗流中的抗生素浓度急剧增加。降雨过程中,抗生素浓度对降雨强度有明显响应,浓度峰与雨强峰一一对应,地下渗流的响应峰存在15~30min滞后。磺胺类抗生素在地表径流和地下渗流中的平均浓度分别高达1.22,4.07μg/L。在优先流作用下,吸附性较强的喹诺酮类和四环素类抗生素即使在降雨初期也能在地下渗流中被检出。地下渗流也是研究区紫色土中抗生素迁移的重要路径,其迁移总通量比地表径流高2个数量级。此外,鸡粪处理下抗生素迁移浓度和通量显著高于对照,表明粪源基质对污染物具有辅助运移作用。pH值和胶体浓度是主要影响因素,在降雨过程中的变化可引起抗生素形态及其与胶体结合作用改变。相关分析表明,胶体浓度与抗生素都呈正相关,pH值与磺胺类、四环素类抗生素和泰乐菌素呈显著正相关,而与氟苯尼考和喹诺酮类抗生素负相关。
2022 Vol. 42 (11): 5328-5340 [摘要] ( 325 ) [HTML 1KB] [ PDF 2412KB] ( 891 )
5341 熊远康, 范冬林, 何宏昌, 史今科, 张洁, 肖斌, 付波霖
基于Landsat8影像的Himawari-8叶绿素a空间降尺度研究
新型地球静止气象卫星Himawari-8由于空间分辨率较低,其叶绿素a产品难以满足空间异质性高的近岸海域水质监测要求。为了克服这个限制,基于非线性的随机森林算法,利用陆地资源卫星Landsat8的波段反射率数据和Himawari-8的叶绿素a产品,通过构建降尺度模型,以提高Himawari-8的叶绿素a数据的空间分辨率。结果表明,2个秋季模型和2个冬季模型的模型决定系数(R2)分别达到0.6、0.72、0.71和0.85;均方根误差(RMSE)为别为1.47,1.05,1.89,0.76mg/m3。通过实测站点数据对比分析表明,降尺度模型生成的叶绿素a与葵花叶绿素a数据具有较高的一致性,R2达到了0.81,能较好的反映近岸海域叶绿素a浓度的空间变化特征。
2022 Vol. 42 (11): 5341-5350 [摘要] ( 274 ) [HTML 1KB] [ PDF 2018KB] ( 1141 )
5351 雷明, 张灿, 周智杰, 王晓萌, 刘晓星, 杨文超, 程嘉熠, 陈虹
渤海油气区周边海域PFASs的赋存特征与来源
为了解我国海上油田区域附近PFASs(多氟或全氟化合物)污染状况,本文针对我国渤海油田区所在海域采集了92个海水样品,并对其中19种PFASs及其新型替代品的含量进行了分析。结果表明,渤海油气区周边海水中总PFASs浓度范围为9.33~113ng/L,与中国其他海域相比,渤海油田区周边海水中总PFASs含量较高。传统PFASs中,全氟辛酸(PFOA)是大部分样品中的主要PFASs。新型替代品中,六氟环氧丙烷二聚酸(HFPO-DA)的浓度相对较高,浓度中位数为1.82ng/L,而在所有样品中6:2氯代多氟醚磺酸(6:2Cl-PFESA)均未检出。从区域分布来看,总PFASs浓度较高的油田位于渤海西部。总PFASs含量与离岸距离等影响因素相关性分析表明,渤海油气区附近海水中总PFASs含量与离岸距离显著相关,说明陆源是渤海油气区中PFASs污染的主要来源。
2022 Vol. 42 (11): 5351-5357 [摘要] ( 265 ) [HTML 1KB] [ PDF 391KB] ( 1756 )
5358 王晓蕾, 石守海, 陈江朝霞
黄河流域植被覆盖度变化及驱动因素
利用Google Earth Engine(GEE)遥感云计算平台通过像元二分模型反演出1999~2019年植被覆盖度,采用一元线性回归和变异系数法来研究FVC的变化趋势特征及其稳定性,通过地理探测器进行植被变化的驱动分析。结果表明:黄河流域FVC总体上西北低东南高;中高和高被覆盖区分别占研究区总面积的21.74%和17.87%;近20a年黄河流域FVC已有较好改善,流域中部植被改善最明显,改善区域占流域总面积的48.52%;FVC的稳定性以较平稳为主。降水、日照时间及相对湿度三个驱动因子对黄河流域FVC影响力最强。各驱动因子对FVC影响存在交互作用,以双因子增强或者非线性增强为主,双因子交互作用增强了单因子的影响;本研究也揭示了促进植被生长的各因子最适宜范围,有助于更好地理解自然和社会因素对植被覆盖变化的影响及其驱动机制。
2022 Vol. 42 (11): 5358-5368 [摘要] ( 251 ) [HTML 1KB] [ PDF 2262KB] ( 819 )
5369 王志超, 窦雅娇, 康延秋, 周鑫, 杨文焕, 敬双怡, 李卫平
微塑料对结冰过程中环境因子迁移的影响
为探究结冰过程中微塑料赋存对典型环境因子(总氮、总磷、盐度、化学需氧量、悬浮物)等分布及迁移规律的影响,采用室内模拟的方式研究不同条件下(结冰比例、结冰温度及方式、初始浓度)各典型环境因子在冰-水相间的分布及迁移规律,采用物质分配系数(K)表征环境因子的迁移能力。结果表明,结冰过程中冰体对环境因子具有排斥作用,不同条件下微塑料赋存对环境因子的分布规律均有一定程度的影响,由于微塑料自身特性致使原本应迁移至冰下水体中的环境因子部分滞留于冰体中,导致冰体中环境因子浓度的提高,为对照组冰体中环境因子浓度的1.13~1.49倍;同时使冰下水体中环境因子浓度下降,为对照组冰下水体中环境因子浓度的0.73~0.93倍;微塑料的赋存同时导致环境因子分配系数K值提高0.04~0.18,致使环境因子向冰下水体迁移的能力下降,但微塑料的赋存并未改变结冰过程中环境因子由冰体向冰下水体迁移的趋势,微塑料对于环境因子的携带作用小于冰体对环境因子的排斥作用;同时不同条件下结冰过程中微塑料对环境因子分布与迁移机理的影响均可以从结晶学角度与共晶理论得到解释。
2022 Vol. 42 (11): 5369-5377 [摘要] ( 253 ) [HTML 1KB] [ PDF 2112KB] ( 943 )
5378 崔荣阳, 刘刚才, 胡万里, 付斌, 陈安强
水位波动和氮浓度变化对氮转化功能基因丰度的影响
为探索浅层地下水氮浓度及水位波动对土壤剖面中氮转化功能基因丰度的影响,以洱海近岸农田原状土壤剖面为对象,研究了模拟常规氮浓度的浅层地下水进行水位波动(SND)和持续淹水(SNF),以及无氮浓度的浅层地下水位波动(0ND)后土壤剖面氮浓度和氮转化功能基因丰度的变化,探讨了土壤因子与功能基因丰度的关系。结果表明:SNF、SND和0ND处理较试验前土壤剖面中溶解性总氮(TDN)浓度分别降低了44%、21%和30%,NO3−-N浓度分别降低了55%、28%和38%。同时,0ND和SNF处理较SND处理土壤剖面中反硝化功能基因丰度分别降低20%和1%,厌氧氨氧化功能基因丰度则分别增加68%和7%,硝化功能基因丰度分别降低34%和增加23%,土壤含水率(MC)、NH4+-N、NO3−-N和TDN均为功能基因丰度变化的重要驱动因子。土壤剖面持续淹水会显著降低溶解性氮浓度,浅层地下水波动及水中氮浓度引起的土壤剖面干湿交替和氮浓度变化是氮转化功能基因丰度变化的主要驱动力。
2022 Vol. 42 (11): 5378-5386 [摘要] ( 306 ) [HTML 1KB] [ PDF 917KB] ( 1466 )
5387 王明娇, 曹西华, 姜凯钦, 姜文彬, 宋秀贤, 俞志明
高岭土铝活化法制备改性粘土及其除藻机制
以焙烧高岭土为原料,通过酸-碱组合活化、原料复配、控温熟化等连续处理步骤活化高岭土中的铝制备改性粘土(MC)。采用正交试验设计对该方法进行优化,考察了制备条件对获得改性粘土除藻效果的影响规律,探讨了不同制备条件下获得改性粘土除藻效率差异的机制。结果表明,酸-碱组合活化pH值对改性粘土的除藻效率具有显著影响(P<0.05),控制碱中和后的pH£3.6获得改性粘土的除藻效率可达90%以上。通过分析改性粘土的理化特征及絮凝除藻时的絮凝体特征发现,在最佳制备条件下,高岭土矿晶中铝大量被活化,合成改性粘土的片层致密且卷曲、微表面粗糙,分散到海水中时活化单体铝(Ala)、多羟基铝(Alb)含量更高,粘土表面电性由负转为正,絮凝卷扫藻细胞的作用增强,因而合成改性粘土具有更高消除赤潮生物的能力。
2022 Vol. 42 (11): 5387-5394 [摘要] ( 257 ) [HTML 1KB] [ PDF 685KB] ( 1306 )
5395 何强, 颜正, 智悦, 钱深华, 王小铭, 陈一, 刘彩虹, 程呈, 胡学斌
植物对PFAS的富集机制研究进展
本文通过文献梳理,分析了全(多)氟烷基化合物(PFAS)对植物的暴露途径;统计了已发表文献中36种植物对19种PFAS的转运、富集特征;系统地阐释了PFAS从环境介质到植物组织内的迁移、积累机制;讨论了PFAS分子结构(如全氟碳链长度、头部官能团)、植物生理特性、环境因素对该富集过程的影响,并提出了未来有关植物富集PFAS可关注的重点和方向,以期能深入认识PFAS在环境介质-植物根际-植物组织内的赋存与迁移转化特征,更好地管控评估PFAS污染场地并制定植物修复方案,为开展生态与健康风险评价提供参考。
2022 Vol. 42 (11): 5395-5407 [摘要] ( 414 ) [HTML 1KB] [ PDF 955KB] ( 7202 )
环境毒理与健康
5408 刘建超, 胡雍容
聚氯乙烯和橡胶中化学成分的浸出行为及生态毒性
为探究塑料中化学成分的浸出行为及其生态毒性,以环境中广泛存在的聚氯乙烯(PVC)和橡胶(CTR)为研究对象,筛选25种有机塑化剂和15种金属作为目标物质,分析其在PVC和CTR材料中的浸出潜能,利用大型溞的急性致死效应和慢性亚致死效应(心率、胸肢跳动和游泳活性)表征了PVC和CTR浸出液的生态毒性效应。结果表明,PVC和CTR浸出液中共检出21种化学成分,其中邻苯二甲酸二异丁酯(DiBP)、邻苯二甲酸二(2-甲氧基)乙酯(DMEP)、双酚A(BPA)、双酚F(BPF)、Ca和Zn的浸出浓度较高。CTR中浸出的塑化剂和金属总浓度分别是PVC的8.8倍和1.2倍,且CTR中浸出的新型塑化剂BPF浓度达到3.51μg/g,显著高于BPA的浸出浓度。对比不同条件下浸出的物质量差异,发现光照能够加速PVC和CTR中DiBP、Zn和Ca等物质的释放,其赋存状态还受到细菌作用的干扰。CTR浸出液对大型溞的急性致死效应明显,48h半数致死浓度(LC50)为浸出原液的19.1%。慢性暴露条件下,PVC浸出液对大型溞心率、胸肢跳动和游泳活性产生明显抑制作用,并造成大型溞肢体肥大。PVC和CTR等塑料颗粒不断排放,并在环境中累积,其生物毒害效应不容忽视。
2022 Vol. 42 (11): 5408-5417 [摘要] ( 230 ) [HTML 1KB] [ PDF 985KB] ( 1299 )
5418 黄琳, 刘迪, 蔡东杰, 陈素娟, 董航, 林国帧, 王伯光, 杨军
广州市多污染物联合暴露的健康效应评估
本研究应用贝叶斯核机器回归(BKMR)分析了广州市2015~2018年大气主要污染物(SO2、NO2、PM10、PM2.5、CO和O3)与非意外死亡之间的联合健康效应。结果表明,6种污染物对健康结局均存在较大影响。随着其它污染物固定百分位数浓度的增加,SO2、O3或NO2的浓度从第25百分位数变化到第75百分位数导致的效应值的绝对值逐渐升高;相反,PM2.5、CO或PM10的浓度从第25百分位数变化到第75百分位数导致的效应值的绝对值逐渐减少。在累积滞后0~1d时,多种空气污染物的混合暴露对非意外死亡人数的影响效应值为正,与最低浓度相较,当所有污染物的浓度增至第90百分位数时,人数非意外死亡人数将增加21.98%(95%CI:3.04%,44.41%)。通过应用BKMR模型,本研究证实多种污染物的暴露可对广州市人群公共健康造成联合的综合影响。在污染物的防控治理上,不仅需要针对当地主要空气污染物,还需加强对多污染物暴露的防控。
2022 Vol. 42 (11): 5418-5426 [摘要] ( 461 ) [HTML 1KB] [ PDF 1374KB] ( 2207 )
5427 郭建, 罗孝俊, 管克兰, 吕银知, 曾艳红, 麦碧娴
石化工业园员工PAHs的皮肤暴露及健康风险
本文选取典型石化城市茂名市某石化工业园30名员工(男女各15名)进行裸露(额头、手掌)和遮蔽皮肤部位(前臂、小腿)的擦拭采样,通过气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)测定了擦拭样品中15种多环芳烃的浓度(∑15PAHs)并计算了经皮肤暴露和手-口接触的人体暴露剂量。结果表明,皮肤样品中∑15PAHs的浓度范围为21~1.9×104ng/m2,不同部位间PAHs浓度存在显著性差异(P<0.01),表现为额头>手掌>前臂>小腿。PAHs以3~4环PAHs组成为主。男女性别间PAHs组成无显著差异,∑15PAHs女性高于男性,但无统计差异性。经皮肤吸收的PAHs日暴露剂量(DADderm)女性[41ng/(kg×d)]显著高于男性[28ng/(kg×d)]。手-口接触暴露剂量[0.34ng/(kg×d)]相比于皮肤暴露剂量[34ng/(kg×d)]可忽略不计。皮肤暴露剂量主要来自裸露部位皮肤的贡献(88%)。风险评价结果表明,PAHs的皮肤暴露和手-口接触暴露不存在明显的非致癌风险;但约7%员工的皮肤致癌风险高于可接受的水平(10-4),表明存在一定的PAH致癌风险。
2022 Vol. 42 (11): 5427-5435 [摘要] ( 270 ) [HTML 1KB] [ PDF 764KB] ( 1467 )
环境影响评价与管理
5436 张伟广, 冯师钰, 韩超
“十一五”约束性污染控制的企业减排效应
依托2006年“十一五”约束性污染控制政策的实施,基于中国工业企业数据与企业污染排放数据的匹配数据库,探究总量控制与约束性的环境规制政策实施对企业减排的影响效果及其作用机制。研究发现:约束性污染控制政策实施后,受规制强度较高的企业SO2和COD的污染排放量分别下降了12.8%、12.1%,该效应经过一系列稳健性检验依然显著;机制分析发现,约束性污染控制实施后,SO2组样本的洁净能源消费量上升0.12%、技术效率提升53.56%,COD组样本洁净能源消费量上升0.14%、技术效率提升56.60%,企业通过能源消费结构的转变和技术效率的提升实现减排。异质性分析发现,国有企业和非国有企业、大规模企业和小规模企业、重污染行业企业和非重污染行业企业以及东西部地区企业在减排效果上均存在显著差异。企业到地理边界的距离与企业污染排放量存在着局部负相关关系。
2022 Vol. 42 (11): 5436-5446 [摘要] ( 215 ) [HTML 1KB] [ PDF 543KB] ( 1428 )
5447 胡东滨, 林媚, 陈晓红
流域横向生态补偿政策的水环境效益评估
基于2000~2019年浙江和安徽26个地级市的面板数据,使用合成控制法定量分析新安江3轮横向生态补偿试点政策对其水环境效益的总体性和结构性影响结果表明:政策效果在时间上存在异质性。第1、2轮政策试点显著的提升了新安江流域整体的水环境,但第3轮试点对上游水环境的影响是负的。政策效果在空间上存在异质性。流域横向生态补偿政策使下游的生物多样性价值平均提高了0.068亿元，但使上游生物多样性价值平均降低了0.015亿元。政策效果在结构上存在异质性。通过对水环境效益的结构性分解,发现横向生态补偿政策使新安江流域的水质净化能力价值平均提高了31.874亿元，但使其产品供给价值平均下降了13.402亿元。政策效果存在预期效益。流域横向生态补偿的政策效果在政策正式实施前2年已经出现。
2022 Vol. 42 (11): 5447-5456 [摘要] ( 306 ) [HTML 1KB] [ PDF 699KB] ( 1226 )
中国环境科学
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