中国环境科学
 
 
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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
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“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
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《中国环境科学》2022年度优秀审稿人
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最美科技工作者--郝吉明
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“温室气体减排与气候变化”专栏征稿启事
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“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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土壤污染防治专辑征稿启事
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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”
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2023年 43卷 9期
刊出日期 2023-09-20
碳排放控制
新污染物与环境毒理
大气污染与控制
水污染与控制
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
4450 徐冉, 张碧辉, 安林昌, 李雷, 迟茜元, 江琪
2000~2021年中国沙尘传输路径特征及气象成因分析
通过统计中国673个沙尘观测站点的地面资料,并结合气象条件分析,确定了北方地区沙尘天气的演变规律和传输特征,以及气象要素变化影响.结果表明:2000~2021年中国北方沙尘天气过程的发生频次及强度总体呈现下降趋势.春季沙尘事件占比达到77.8%,其中近40%出现在4月,显著高于其它月份.在五种典型沙尘传输路径中,西北路径型、偏西路径型和偏北路型最为主要,其比重分别为38.5%、32.9%和18.2%.同时,春季沙尘的输送路径具有阶段性分布特点,具体表现为2000~2006年以西北路径为主,2007~2013年为过渡期呈现偏西路径增多西北路径减少的态势,直至二者比例相当,2014~2021年则调整为以偏西来向为春季沙尘天气的主要传输路径.此外,气象分析表明,近年来春季气候已转为"暖湿型",东亚沙尘整体趋于减弱.但亚洲极涡中心逐渐西移北抬、移至新地岛以东地区,西北亚与中亚之间存在较强海平面气压差,境内西北地区中东部主要沙源地低层风速持续增大,均有利于偏西路径型沙尘天气的产生.
2023 Vol. 43 (9): 4450-4458 [摘要] ( 569 ) [HTML 1KB] [ PDF 12727KB] ( 2409 )
4459 饶晓琴, 张碧辉, 江琪, 王继康, 迟茜元, 尤媛
东南亚生物质燃烧对云南边境污染传输影响
基于气象地面观测、探空、NCEP再分析资料、大气成分、卫星火点监测等多源数据,对2019年初春中国云南南部空气质量恶化的原因进行分析,并利用WRF-CAMx数值模式和HYSPLIT后向轨迹对污染来源和传输路径进行解析.结果显示:云南边境城市西双版纳在2019年3月24~29日(P1)和3月31日至4月3日(P2)发生2次持续污染过程,PM2.5峰值浓度分别为168和178μg/m3.3月24日~4月3日PM2.5平均浓度达105.4μg/m3,较2015~2018年同期上升116%,而大气扩散和湿清除条件与2015~2018年同期相当或略偏好,说明本地气象条件不是本次空气质量异常偏差的直接原因.污染期间PM2.5和CO浓度呈显著正相关(R2=0.72),具有典型的生物质燃烧特征.聚类分析和源解析模拟表明,来自泰国和缅甸生物质燃烧产生的高浓度污染气团向我国边境输送,是造成云南南部污染激增的重要原因.污染传输路径主要为偏西、西南和偏南方向.P1中缅甸贡献约48%,泰国贡献约39%;P2中泰国贡献占比约50%,缅甸贡献约30%.污染传输高度在1500m以下,导致污染物在云南南部低海拔的山前地区积聚,对云南中北部高海拔地区影响较小.
2023 Vol. 43 (9): 4459-4468 [摘要] ( 180 ) [HTML 1KB] [ PDF 2164KB] ( 2339 )
4469 王恒阳, 李祥琛, 王爽, 唐洪钊
基于蓝天空反照率的气溶胶辐射强迫模拟
利用MODIS短波段黑天空反照率(BSA)和白天空反照率(WSA)数据,结合6S辐射传输模型模拟的天空散射光比例因子计算得到蓝天空反照率,基于包头市Aerosol Robotic Network (AERONET)站点的气溶胶光学厚度(AOD)、粒径分布和复折射系数数据通过6S辐射传输模型模拟2018~2021年地表(SFC)和大气层顶(TOA)ARF,并比较不同类型反照率(BSA和WSA)、不同气溶胶模型ARF与真实ARF的差距.结果表明:TOA ARF均值为(1.54±3.8)W/m2,其值正负与地表反照率和单次散射反照率有关;大陆型和城市型TOA ARF均为正值,约为真实值的2.2和8.6倍;沙漠型TOA ARF大多为负值,在部分反照率较大的月份为正值.SFC ARF均值为(-30.39±9.5)W/m2,夏秋季节绝对值较低;大陆型、城市型和沙漠型SFC ARF约为真实值的1.1、1.76和0.77倍,不同气溶胶模型对SFC ARF影响较小.利用三段法模拟的黑碳(BC)ARF结果表明SFC和TOA BCARF均值分别为(-6.82±4.3)W/m2和(2.23±1.5)W/m2,SFC BCARF占总SFC ARF的7.3%~40.4%,夏季占比普遍较高.
2023 Vol. 43 (9): 4469-4477 [摘要] ( 202 ) [HTML 1KB] [ PDF 989KB] ( 1653 )
4478 刘奎, 张雪婷, 姚达文, 杨鑫茹, 刘永红
基于资料修复的内河船舶动态排放特性研究——以重庆水域为例
面对内河船舶排放清单研究中存在的船舶静态参数和运行轨迹缺失问题,提出基于极致梯度提升(eXtreme Gradient Boosting)算法的船舶静态参数修复方法和基于航道轨迹的长距离轨迹修复方法,并基于修复资料计算了重庆市长江水域的船舶排放清单,并揭示船舶排放的时空特征.研究结果表明,本文提出的方法在内河船舶资料修复方面表现优异,主机额定功率修复R2=0.963,设计航速的修复R2=0.871.同时在轨迹修复上提升了轨迹的完整性并将修复时间大幅度降低,为船舶排放研究提供了资料支撑.而船舶排放结果表明,重庆市内河船舶排放的污染物总排放量为1869.01t,各污染物中NOx的排放占比最高(81.8%),水域内的污染来源主要是干散货船和客船.不同行驶工况下的污染排放顺序为:巡航>停泊>机动操作.客船的排放特征与其它船型不同,客船的排放峰值集中在夜晚,其它船型在白天达到排放峰值.不同船舶的空间排放特征不同,集装箱船和危险品船只在长江干线上产生排放,而客船高排值集中在客流交汇处的客运码头.
2023 Vol. 43 (9): 4478-4489 [摘要] ( 219 ) [HTML 1KB] [ PDF 1265KB] ( 1708 )
4490 孙世达, 王博, 孙露娜, 黄旭, 王星星, 张世达, 薄宇
江苏省高时空分辨率机动车排放清单构建及特征
针对自上而下法建立的机动车排放清单时空分辨率偏低的问题,从月度排放计算、行驶里程权重、交通数据融合等方面系统优化了传统的方法学框架,据此建立了2018年江苏省机动车排放清单,分析了排放的结构层次特征、社会经济关联和时空分布规律.结果表明,2018年江苏省机动车CO、VOCs、NOx和PM2.5的排放量分别为84.00,16.68,61.72和2.11万t.CO和VOCs主要由汽油小型客车贡献,NOx和PM2.5主要由柴油重型货车贡献,国3及以下标准车辆排放贡献高于其保有量占比,冬季机动车排放高于其它季节.在城市尺度上,机动车排放集中在苏州、无锡、南京、徐州、南通、连云港和常州,机动车人均CO和VOCs排放量与道路排放强度的相关性高于NOx和PM2.5,机动车排放与城市GDP以及建成区面积的相关性较为显著.机动车CO和VOCs排放聚集于中心城区,NOx和PM2.5排放呈条带状分布,排放日变化存在着"两峰一谷"的特征.
2023 Vol. 43 (9): 4490-4502 [摘要] ( 195 ) [HTML 1KB] [ PDF 4219KB] ( 1630 )
4503 唐颖潇, 秦明月, 蔡子颖, 杨旭
基于松弛逼近方法的天津PM2.5延伸期数值预报研究
在现有天津延伸期空气质量数值预报系统(CFS/WRF-Chem)的基础上,引入Nudging技术约束模式积分过程,开展Grid Nudging和Spectral Nudging敏感性试验.通过张弛波数、张弛时间、张弛变量等参数的最优化方案测试,提升Nudging技术在天津秋冬季PM2.5延伸期数值预报中的适用性,以期有效提升天津秋冬季10~45d空气质量趋势预测的准确性.研究结果表明:与未采用Nudging技术的延伸期空气质量数值模式预报相比,使用Nudging技术后,无论是Grid Nudging还是Spectral Nudging,延伸期空气质量预报效果均得以提升.逐日预报与实况PM2.5质量浓度的相关系数由未采用Nudging技术的0.1分别提高至Grid Nudging的0.35和Spectral Nudging的0.43,PM2.5等级预报准确率由33%分别提高至47%和44%.相比Grid Nudging和Spectral Nudging方案的选择,张弛波数、截断波长和张弛变量等参数最优配置对Nudging技术运用更为关键. Grid Nudging技术中张弛系数5×10-5,张弛时间尺度6h,张弛变量θ-q-uv为最优;Spectral Nudging技术中张弛波数1,截断波长1800km,张弛变量θ-q-uv最优.即使采用Nudging技术,延伸期PM2.5质量浓度逐日预报仍有很大的不确定性,其更适合趋势(增加或者下降)预测.从候与候之间PM2.5浓度变化趋势结果分析,未采用Nudging技术时,预报准确率为50%,采用Grid Nudging提高至75%,采用Spectral Nudging可提高至88%,Spectral Nudging的预报结果略优,且可以有效支撑延伸期PM2.5候分辨率尺度空气质量趋势预测.
2023 Vol. 43 (9): 4503-4511 [摘要] ( 226 ) [HTML 1KB] [ PDF 1046KB] ( 1329 )
4512 刘诚, 邓力琛, 钱悦, 闫爱军, 方小珍, 潘媛媛, 郭威, 谢亚军
庐山地区黑碳气溶胶变化特征及影响因素分析
利用2018~2020年庐山观测站的黑碳气溶胶(BC)浓度,结合气象数据、污染物数据及后向轨迹模型,对该地区BC变化特征、影响因素和来源进行分析.结果表明,2018~2020年庐山BC平均浓度呈下降趋势,3a BC年平均浓度为(0.606 ±0.474) μg/m3,但BC本底浓度每年增加约0.035 μg/m3.从月变化上来看,BC浓度最小值出现在7月(0.455 ±0.184) μg/m3,最大值出现在1月(0.742 ±0.603) μg/m3.BC浓度日变化呈单峰型分布,在正午及午后出现最大值,各个季节BC浓度在周末均高于工作日,与城市地区结果明显相反.观测期间,BC/PM2.5占比随PM2.5浓度增加而减小(5.2%减少至2.4%),平均占比为3.4%.BC与SO2和NO2的相关系数分别为0.27和0.26,但与CO无显著相关,表明庐山地区局地源排放其自身影响较小,BC主要与区域输送或山下垂直传输等气象过程相关.后向轨迹和PSCF潜在源贡献结果表明庐山BC来源存在季节差异,冬春季主要受来自西北和华北气团影响,潜在贡献源主要在陕西−河南−湖北一带及长三角地区.秋季气团主要来自长三角和华北地区,而夏季气团主要来自东南沿海,对应的潜在源贡献区呈类似分布.
2023 Vol. 43 (9): 4512-4524 [摘要] ( 237 ) [HTML 1KB] [ PDF 4476KB] ( 1594 )
4525 张鹏辉, 胡冬梅, 彭林, 牛伟利, 龚兴晓, 闫雨龙, 牛月圆, 董佳奇
晋城市大气VOCs污染特征及来源解析
采集晋城市环境空气挥发性有机物(VOCs)样品,分析不同风向下VOCs组分特征,运用特征比值法和正定矩阵因子分析模型(PMF)解析VOCs来源,采用混合单颗粒拉格朗日积分轨迹(HYSPLIT)追踪夏季典型污染过程区域VOCs传输贡献.结果表明,偏南风和偏北风主导风向下晋城市大气VOCs浓度分别为(19.4±7.1)和(33.3±17.3)μg/m3,偏北风时浓度约比偏南风时高近70%,北部工业园区对市区VOCs影响较大;各组分按浓度大小排序为烷烃>芳香烃>烯烃>炔烃,偏北风时烷烃和芳香烃浓度显著高于偏南风时,炔烃浓度相仿.偏南风和偏北风时臭氧生成潜势(OFP)分别为(50.5±17.1)和(84.30±44.0)μg/m3;不同风向下各组分贡献均为烯烃>烷烃>芳香烃>炔烃;北风风向下各VOCs组分及OFP小时变化幅度明显高于南风时,尤其早晚间和交通流高峰时段较为显著,北部工业园区和机动车排放源对市区影响突出.偏北风和偏南风时大气VOCs均受老化气团控制,不同风向下OFP及实际O3小时浓度变化呈相反趋势,河南北部接壤区域存在强潜在源区,其对晋城市夏季VOCs贡献率约为25.3%.本地燃烧源、机动车排放源和工业源是晋城市VOCs管控的重点源,尤其要重点加强北部工业企业和机动车排放源管控.
2023 Vol. 43 (9): 4525-4533 [摘要] ( 177 ) [HTML 1KB] [ PDF 1620KB] ( 2039 )
4534 曲宏昌, 马佳凯, 龙超
吸附树脂和活性炭吸附气体中二硫化碳的性能差异及成因研究
采用固定床吸附方法,研究了水分和硫化氢对活性炭和吸附树脂吸附二硫化碳的影响,并探究了产生吸附性能差异的原因.研究结果表明,不论是共吸附还是预吸附的水分,对活性炭吸附二硫化碳的影响远大于吸附树脂,主要是因为活性炭表面含有更多对水分子有强亲和力的含氧基团(羟基和羰基等),水分子占据吸附位点导致活性炭对二硫化碳吸附有更显著下降;预吸附硫化氢的活性炭对二硫化碳吸附量显著下降,而吸附树脂依然保持稳定的吸附能力;孔结构和X射线光电子能谱(XPS)分析结果表明,硫化氢在活性炭表面反应生成单质硫等副产物,堵塞了孔道,导致比表面积和总孔容分别减少了59.6%和57.3%,而预吸附硫化氢对吸附树脂没有影响.此外,采用反相气相色谱法测定了两种吸附剂的表面色散自由能,活性炭具有更高的表面色散自由能,相比于比表面积等孔结构参数,表面色散自由能是更好地解释吸附单一组分二硫化碳时,活性炭吸附量要显著高于W-8树脂的本质原因.
2023 Vol. 43 (9): 4534-4541 [摘要] ( 255 ) [HTML 1KB] [ PDF 1002KB] ( 1942 )
4542 王双喜, 何翔, 吴建军
相对湿度对SO2/NH3在α-Fe2O3表面非均相反应的影响
采用原位漫反射傅里叶变换光谱技术研究SO2/NH3在α-Fe2O3颗粒物表面的非均相反应,探究相对湿度条件对NH3作用下生成硫酸盐颗粒物影响.结果表明,干燥条件下颗粒物表面有硫酸盐(1271,1244,1163,1069cm-1)以及铵盐(1698,1435cm-1)特征峰的生成, NH3能够与SO2协同作用促进硫酸盐颗粒物的生成.随着相对湿度的增大,部分硫酸盐的峰位红移至硫酸氢盐(1239cm-1)处,表明湿润条件下有硫酸氢盐的生成.随着相对湿度从0%上升至78%,颗粒物表面硫酸盐的生成速率由9.38×10-17ions/(g×s)降低至4.33×10-17ions/(g×s),NH3作用下SO2在颗粒物表面的摄取系数(γ)由2.04×10-6降低至9.43×10-7,表明水汽对SO2/NH3在α-Fe2O3颗粒物表面上的非均相反应有抑制作用.
2023 Vol. 43 (9): 4542-4549 [摘要] ( 163 ) [HTML 1KB] [ PDF 662KB] ( 1239 )
4550 郑皓鸣, 朱文富, 罗颖鸿, 王子琨, 刘美茵, 黄皓旻, 叶代启, 李洪祥, 吴军良
掺氮石油焦基活性炭常温催化氧化硫化氢研究
以石油焦为碳源,以三聚氰胺生产中的固体废弃物为氮源,成功制备了一种新型氮掺杂多孔碳,并在室温下表现出优异的H2S催化氧化能力,穿透硫容可达398.4mg/g.制备过程中活化剂用量、氮掺杂温度、氮源用量三个工艺参数分别改变了催化剂的比表面、N构型、N含量.通过优化工艺条件,可使最高的反应活性中心——吡啶N的含量达2.88at.%.与传统材料制备的催化剂相比,实现了废物利用和绿色制备.本文结果可为制备低成本、高突破硫容量的多孔碳材料提供一种新的方法.
2023 Vol. 43 (9): 4550-4560 [摘要] ( 185 ) [HTML 1KB] [ PDF 2529KB] ( 1174 )
4561 赵子恒, 杨自力, 谷雨倩, 马铭, 王昕翊, 闫鸿栩, 刘锋
超声波隔空强化空调除湿溶液灭活黑曲霉
为提高溶液除湿空调对霉菌孢子的杀灭效率,提出一种超声波隔空强化除湿溶液(LiCl溶液)灭活霉菌的新方法.以空调系统中通常被检测到的霉菌污染物——黑曲霉孢子为研究对象,设置不同超声波作用方式(无超声波、隔空式超声波、接触式超声波),通过单因素对照实验、微生物培养、SEM观察等方法研究隔空式超声波对除湿溶液灭活霉菌的强化速率、影响因素及其机理.结果表明:隔空式超声波可显著强化LiCl溶液的灭菌速率,该强化效应随作用时间、LiCl溶液自身浓度的增加而增加,但受作用距离的影响较小;在避免系统中出现溶液结晶的情况下,为获取最佳的强化灭菌效果,推荐36%的LiCl溶液浓度在20cm的作用距离下作用30s,提升后的灭菌效率达80.8%;隔空式超声波的强化灭菌机理为超声空化效应增强菌体细胞膜对溶液离子的通透性所致.与接触式超声波相比,隔空式超声波不改变液相介质温度且功耗仅为(90±5)W,是接触式超声波的16.07%.研究结果可为除湿空调灭菌提供新思路.
2023 Vol. 43 (9): 4561-4567 [摘要] ( 176 ) [HTML 1KB] [ PDF 1857KB] ( 1766 )
水污染与控制
4568 张逊之, 卢金锁, 张志强, 杨静, 庞鹤亮
反向光催化氧化体系构建及效能研究:突破光衰减瓶颈的新途径
针对传统光催化氧化技术应用范围极大地受到水体透光性与光能在水中衰减制约的缺陷,采用液相沉积法以石英为基底制备了高透光性TiO2薄膜,并构建了一种新型的反向光催化氧化体系.以罗丹明B(RhB)为目标物质,以其降解速率反应体系光催化性能,研究了薄膜制备参数和传质效率对体系降解率的影响、正反向光催化体系性能对比、降解的主要贡献者以及薄膜的稳定性.结果表明,反向光催化体系降解10mg/L的RhB过程符合准一级动力学模型.控制沉积温度60℃沉积1.5h,并且在700℃下热处理1h,能够得到光催化性能最佳的薄膜;反向光催化体系同样产生以羟基自由基(·OH)为主的活性物种,并在降解污染物时起主要的贡献作用;相比于传统正向照射光催化体系,在透光液体层较薄时,正向照射的降解速率相对较快,反之当液体层较厚时,反向光催化则更能体现优势;此外,以最适参数制备的TiO2薄膜在反向光催化体系内循环应用时能保持稳定的光催化性能,该体系在透光性较差或光能衰减严重的水体处理领域中具备潜在的研究及应用价值.
2023 Vol. 43 (9): 4568-4577 [摘要] ( 139 ) [HTML 1KB] [ PDF 963KB] ( 1208 )
4578 陈睿鑫, 姜美洋, 王菲
炭铁可渗透反应墙修复氯代烃及淤堵性能研究
通过PRB室内柱实验,对PRB在修复氯代烃污染地下水过程中(24h内的不同时间点)的渗透性能,淤堵程度,修复效果等方面开展相关研究.研究结果发现,24h内炭铁复合材料渗透系数随着时间的增加而增加.PRB模拟柱运行4h时复合材料对三氯乙烯(TCE)的去除率最高为74.23%,在8h时该去除率最低为64.59%.复合材料对TCE去除率的变化是多影响因子多方位综合作用的结果.渗透系数较低时,水流速度较慢,并且系统内不断有(OH)-产生,各种离子沉淀反应稳定发生且反应完全,导致PRB系统淤堵程度不断提高;高渗透性能的条件下,水流速度快,系统内虽有较高浓度(OH)-,该条件沉淀反应不完全,冲刷占主导,导致淤堵程度会降低.
2023 Vol. 43 (9): 4578-4584 [摘要] ( 184 ) [HTML 1KB] [ PDF 434KB] ( 1330 )
4585 周碟, 刘华英, 汪念, 张倓, 屠依娜, 李英杰
UV/PMS体系中CO3-•对磺胺吡啶降解动力学的影响
以污水中检出频率较高的磺胺吡啶(SPD)为目标化合物,探究了HCO3-对紫外/过硫酸盐(UV/PMS)体系中SPD降解的影响,详细探讨了HCO3-浓度､pH值､SPD浓度和溶解有机质(DOM)对SPD降解的影响.通过构建自由基动力学模型,探明不同环境条件下CO3-•对SPD降解的影响及贡献.研究发现, NaHCO3的加入促进了SPD的降解,表观降解速率常数(k)增加了1倍;随着溶液初始pH值增加(5~8), SPD的k值提高了约3倍;随着SPD初始浓度(5~25μmol/L)和HA(0~20mg C/L)的增加, k值分别下降了约81%､84%.构建的自由基动力学模型可较好的预测不同水基质中UV/PMS氧化降解SPD的速率常数,误差范围0.44%~5.53%;该模型表明CO3-•在SPD的UV/PMS氧化降解中起到不可忽视的作用,随着HCO3-浓度和pH值的增加其贡献逐渐增强,最高可达34%;随着SPD初始浓度和HA浓度增加,其贡献由34%分别逐渐下降至9%和17%.
2023 Vol. 43 (9): 4585-4595 [摘要] ( 210 ) [HTML 1KB] [ PDF 1308KB] ( 1427 )
4596 王诗生, 张梦梦, 盛广宏, 田勇攀, 刘轶鋆, 章慧娟, 刘永兴
磁性生物炭吸附水中甲基橙的作用机制——基于密度泛函理论与实验研究
以磁性生物炭(Fe3O4@C-NH2)为吸附剂,甲基橙(MO)为目标污染物,考察了浓度、温度和pH对吸附性能的影响,通过光谱学与密度泛函理论研究MO的去除机制.结果表明,吸附反应符合准二级动力学及Freundlich模型,是自发吸热且熵增的过程.平衡吸附量随着pH(3~10)升高而降低.光谱学分析结果表明,吸附作用力包括氢键、π-π堆积、π-π电子供体-受体(EDA)和静电力.静电势分布与前线轨道理论分析可知,羧基结构与MO分子间的结合能(Eads)与能隙(Egap)分别为-139.08kJ/mol, 3.07eV,吸附能力高于羟基结构(Eads=-94.47kJ/mol, Egap=3.16eV)、氨基结构(Eads=-76.10kJ/mol, Egap=3.17eV)和芳香环结构(Eads=-41.99kJ/mol, Egap=3.18eV).基于赫什菲尔德划分的独立梯度模型-AIM拓扑分析图(IGMH-AIM)结果表明,吸附过程存在疏水作用,且氢键和π-π EDA为主要作用力.
2023 Vol. 43 (9): 4596-4605 [摘要] ( 196 ) [HTML 1KB] [ PDF 2406KB] ( 1998 )
4606 庞族族, 丁宁, 刘宏
银基光催化剂W-Ag3PO4的制备及其可见光降解抗生素左氧氟沙星
采用简易化学沉淀法成功合成了不同钨掺杂比的磷酸银,并研究其对左氧氟沙星的降解效果.利用X-射线衍射、傅里叶红外光谱、扫描电子显微镜、X-射线能谱和紫外可见漫反射光谱对光催化材料的形态、结构和光学性质进行表征,结果显示W6+进入了磷酸银晶格,占据了P5+的位置,提升了材料的结晶度.钨掺杂磷酸银后,其粒径的减小、结晶度的增强及光吸收范围的增大,进一步促进了光生电子-空穴对的分离;光催化降解实验结果表明,在pH值为5时,钨含量为0.5%的W-Ag3PO4在光照90min后对左氧氟沙星的降解率可达到89%;通过进一步分析降解机理,发现h+是光催化过程中主要的氧化物种,而·OH和·O2-只是发挥从属作用.在可见光照射下,与单纯的Ag3PO4相比,改性后W-Ag3PO4对左氧氟沙星展现出了更优越的催化效果.本研究制备的改性银基光催化剂增强了磷酸银的抗光腐蚀性,提高了其稳定性,为高效降解左氧氟沙星提供了新途径.
2023 Vol. 43 (9): 4606-4615 [摘要] ( 223 ) [HTML 1KB] [ PDF 2530KB] ( 1736 )
4616 谢怡漪, 李祥, 袁怡, 许佩玲, 黄勇, 吴鹏
主流条件下间歇曝气抑制NOB与微生物动态响应
在主流条件下,采用不同的接种泥源和间歇曝气过程的停曝比,分析了实现稳定亚硝化过程的关键条件和硝化过程抑制机理.结果表明,仅依靠低溶解氧(DO)和间歇曝气,亚硝化体系难以获得NO2--N的积累. 当耦合厌氧氨氧化工艺后,在保证同等氨氮转化的环境下,出水NO3--N浓度由41.64mg/L降至11.54mg/L,硝化过程获得显著抑制.定量分析结果表明,NOB在低DO耦合间歇曝气环境中适应性较强,运行15d后最大NOB拷贝数增加2.9倍,而在含有厌氧氨氧化菌的混合系统中,最大NOB拷贝数仅增加1.4倍.微生物群落结构变化结果表明,在低DO耦合间歇曝气环境中,接种混合污泥系统中的NOB,其丰度上升速度较硝化污泥系统中的快.因此,本研究揭示强化NO2--N在好氧阶段的利用,降低NO2--N暴露浓度是间歇曝气过程中抑制NOB的关键条件.
2023 Vol. 43 (9): 4616-4625 [摘要] ( 180 ) [HTML 1KB] [ PDF 1144KB] ( 2006 )
4626 韩玉娇, 张伟红, 董军, 莫言阳, 梁雪
SDS原位微乳液对含水层中多氯代烃混合污染物的增溶作用
为制备出适用于含水层中多种氯代烃混合污染物高效增溶的原位微乳液,利用PCE、CT、TCE和CF等混合氯代烃作为油相,选用十二烷基硫酸钠(SDS)、正丁醇以及氯化钾(KCl)的混合溶液作为微乳液前驱液,构建了原位微乳液体系,并探究了含水层温度和无机盐成分对原位微乳液增溶效果的影响,评估了原位微乳液在地下环境的适用性.结果表明,微乳液中正丁醇浓度与混合氯代烃的等效烷基碳数(EACN)存在二次函数关系,可用于混合氯代烃污染场地微乳液前驱液配方参数的确定;微乳液对氯代烃的增溶浓度可达500g/L以上,增溶能力为PCE>CT>TCE>CF;前驱液的粘度小于2cp,在地下环境中有较好的迁移性能;zeta电位为负值,不易被带负电的介质吸附;温度(10~20℃)对微乳液增溶氯代烃的影响不大,低浓度的水化学成分有利于微乳液增溶氯代烃,无机盐阳离子的影响顺序表现为Ca2+>Mg2+>K+>Na+.
2023 Vol. 43 (9): 4626-4631 [摘要] ( 148 ) [HTML 1KB] [ PDF 839KB] ( 1563 )
4632 谷春云, 廖高明, 邓一荣, 马杰
FeS介导下的1,2-二溴乙烷非生物自然衰减
研究了在厌氧环境中FeS(马基诺矿)对1,2-二溴乙烷(EDB)的还原降解.结果显示,在厌氧条件下FeS可有效降解EDB,降解反应符合一级反应动力学,校正后的kobs为(0.065±0.003)d-1(R2=0.91),EDB降解半衰期为11d.综合运用比表面仪(BET),X射线光电子能谱(XPS),X射线衍射(XRD)以及扫描电子显微镜-能谱分析(SEM-EDS)对反应前后的FeS进行了表征,数据显示FeS具有较大的比表面积,为反应提供了较多的活性位点.随着反应的进行FeS会转化为针铁矿(FeO(OH))和硫复铁矿(Fe3S4).EDB的降解速率随着硫化物浓度和FeS含量的增加而增加,且在高pH值条件下EDB降解的更快.另外金属离子Co2+和Cu2+能促进FeS对EDB的降解,而Mn2+则会抑制该反应.综上,含水层介质中的FeS可以实现EDB的非生物自然衰减.
2023 Vol. 43 (9): 4632-4638 [摘要] ( 179 ) [HTML 1KB] [ PDF 1142KB] ( 1050 )
4639 鲁亮, 蒲生彦, 李博文
热强化循环井驱动热量传输及苯胺修复效果
通过耦合原位加热的方法以强化循环井对半挥发性有机污染物的修复效果.重点研究了曝气流量、升温温度以及地下水流速对修复过程中传热规律的影响,并探究了热强化循环井对苯胺污染地下水的修复效果.结果表明:热量的传递主要依靠循环井的水力激发作用并可以用指数函数模拟升温面积随时间的变化规律.在中砂含水层介质中,曝气流量0.3m3/h、升温温度60℃、地下水流速0.2m/d时,传热效果最佳.强化修复苯胺污染地下水过程中,逐渐形成一个以循环井为中心的有机物高效修复区域.累计修复48h后,苯胺的平均浓度由97.95mg/L下降至0.168mg/L.对比单一的循环井技术,修复效果提高了25.8%,有效避免了拖尾现象的发生.
2023 Vol. 43 (9): 4639-4647 [摘要] ( 227 ) [HTML 1KB] [ PDF 1414KB] ( 1524 )
4648 毕豪华, 高春娣, 刘奕伟, 邢一言, 彭永臻
pH值调控方法对剩余污泥厌氧发酵的影响
以城市污水处理厂剩余污泥为研究对象,采用批次试验考察了pH值为5,7,9,10的恒定调节方式和分阶段pH值调节方式对厌氧发酵过程中有机物溶出情况的影响,并利用高通量测序技术分析不同pH值调控方法下的发酵污泥微生物群落结构.结果表明,pH值恒定调节方式下碱性和酸性条件可溶出更多的有机物,积累量在pH=10时达到最大,此时可溶性有机物(SCOD)浓度为323.77mg/gVSS, VFAs产量为183.38mgCOD/gVSS.在发酵初期,以前4d控制pH=10且后续使pH值自然下降的阶段调节方式有利于产酸阶段产出更多的VFAs,其产量最高为208.78mgCOD/gVSS,比pH=10恒定调节下的VFAs总量最大值高出13.90%.采用不同pH值调节方式后微生物丰度在门水平上有显著差异,但主要的优势微生物均为Firmicutes、Proteobacteria、Actinobacteriota和Chloroflexi.对于恒定调节方式,Firmicutes和Actinobacteriota的相对丰度在pH=10的条件下达到最高,为61.14%和15.57%,远高于其他pH值恒定调节下的菌群丰度;对于分阶段pH值调节方式,上述两类微生物较pH=10恒定调节方式的相对丰度又有较大提升,分别提升至68.46%和18.43%.从属水平上来看,与水解酸化有关的菌群(Proteiniclasticum、Bacillus、Acetoanaerobium、Proteocatella和Alkaliphilus等)丰度在pH=10恒定调节中占比为32.38%,在分阶段pH值调节方式中占比为51.62%.分阶段pH值调节方式整体上提高了水解酸化菌的相对丰度,更有利于发酵过程中VFAs的积累.
2023 Vol. 43 (9): 4648-4657 [摘要] ( 335 ) [HTML 1KB] [ PDF 1382KB] ( 1891 )
4658 班巧英, 张思雨, 王洋, 张立国, 闫瑞锋
接种污泥和pH值对CMC-Na厌氧降解的影响及菌群解析
为揭示羧甲基纤维素钠(CMC-Na)的厌氧降解效率,本研究采用间歇培养方式考察了不同类型接种污泥和初始pH值对其厌氧降解的影响,并通过Illumina MiSeq测序揭示了主要功能微生物对初始pH值的响应特征.结果表明,在CMC-Na初始浓度为5g/L条件下,絮状污泥具有较强的水解、发酵产酸能力.但该系统的产氢产乙酸作用和产甲烷作用较差,导致甲烷产率仅为10.0mL/g CMC-Na.相反,颗粒污泥具有较高的甲烷发酵能力,甲烷产率达到了100.2mL/g CMC-Na.初始pH值对CMC-Na厌氧降解影响试验表明,初始pH 4.5和9.5对甲烷生成表现出明显的抑制作用,而在初始pH 7.5和8.5条件下,甲烷产率达到了最大值(123.4和123.2mL/g CMC-Na).Illumina MiSeq测序结果表明,不同初始pH值环境中的微生物组成存在显著差异.在初始pH 7.5条件下, Methanothrix和Methanobacterium为优势产甲烷菌,而Macellibacteroides,Petrimonas,Trichococcus,Anaerofilum和Brooklawnia为优势产酸发酵菌.当初始pH值为4.5和9.5时,Methanosarcina也成为优势产甲烷菌,且主要产酸发酵菌的相对丰度发生了明显变化.
2023 Vol. 43 (9): 4658-4665 [摘要] ( 195 ) [HTML 1KB] [ PDF 668KB] ( 1909 )
4666 陈宁, 刘崇, 李玉光, 张欣, 沈斐, 王硕, 李激
硝化颗粒污泥胞外聚合物及信号分子功能分析
在SBR中以活性污泥为接种污泥培养自养硝化颗粒污泥.结果表明自养硝化颗粒污泥启动时间长,污泥颗粒化进程控制难度较大,但是仍能形成沉降性较好的自养硝化颗粒污泥,氨氮去除率能够达到90%以上.TB-EPS蛋白质和多糖含量占比最高,在第70d时TB-PN为90.69mg/gVSS,TB-PS为53.69mg/gVSS,TB-EPS作为污泥颗粒结构的最核心,在颗粒化过程中发挥重要作用.疏水性的色氨酸和酪氨酸有利于SMP层和LB-EPS增强污泥间的粘附性,从而促进自养硝化颗粒污泥的形成. 8种疏水性氨基酸的相对占比由初始的34%上升到最高66%,也表明疏水性氨基酸在絮状污泥颗粒化的关键时期发挥重要作用.聚合链相对占比的升高可以增强污泥间的结合力,β-折叠能提供较多的疏水位点从而促进硝化污泥的聚集,有利于自养硝化颗粒污泥的形成.C4-HSL浓度达到112.00ng/L,其可与LuxR蛋白结合可促进蛋白酶活性和EPS的产生.C6-HSL和C8-HSL对硝化菌群生物膜的形成具有调节作用, C6-HSL在第30d时达到30 μg/L,其含量最高表明其在自养硝化颗粒污泥的信号传递中占有重要地位.3OC6-HSL和蛋白质类物质呈正相关, 其与SMP-PN和LB-PN的相关性系数为0.77和0.71,可能通过指导蛋白质类物质的合成以增强污泥的粘附性从而有利于污泥微粒的聚集.
2023 Vol. 43 (9): 4666-4675 [摘要] ( 187 ) [HTML 1KB] [ PDF 1635KB] ( 2146 )
4676 程东兴, 胡以松, 屈艺, 刘乐, 王嘉顺
AnMBR处理剩余污泥与厨余共消化的效能研究
构建了高固体厌氧膜生物反应器(AnMBR)工艺,考察了有机负荷(OLR)对AnMBR处理剩余污泥和厨余的影响与作用机制.当OLR为4gCOD/(L·d)时,产甲烷率可达(301.5±4.2) mLCH4/gCODfed,与高水解率(78.8%)和比产甲烷活性有关.OLR为4~8gCOD/(L·d)时,通过调整适宜的出水泵抽停时间比,实现了低膜污染速率(0.3kPa/d)下的稳定长效运行.经过物化清洗后,SEM-EDX分析表明膜基本可恢复初始形态,C、Fe、P等元素的含量显著降低.宏基因测序结果表明,在OLR为4gCOD/(L·d)时,Defluviitoga是优势细菌属,其相对丰度最高((45.1%),Methanosarcina为优势古菌属(76.9%).当OLR提升至8gCOD/(L·d),Methanothrix相对丰度显著增加至50.4%,为该阶段主要优势古菌属,古菌群落受OLR的影响较大;在高OLR条件下(11g COD/(L·d)),Methanoculleus的相对丰度逐步上升(0.7%增加到2.4%).宏基因测序结果表明高负荷下氢营养型产甲烷代谢活性受到抑制可能与K14126(mvhA)、K00205(fwdF,fmd)和K00125(fdhB)代谢通路占比的变化有关.适宜的OLR有利于构建稳定的群落结构和高效的厌氧共消化代谢途径,促进了有机物向甲烷的生物转化.
2023 Vol. 43 (9): 4676-4687 [摘要] ( 155 ) [HTML 1KB] [ PDF 2099KB] ( 1626 )
4688 刘崇, 李玉光, 陈宁, 张欣, 沈斐, 王硕, 李激
自养硝化颗粒污泥培养过程及微观特征
采用SBR以成熟好氧颗粒污泥和絮状活性污泥为接种污泥以期快速培养自养硝化颗粒污泥.实验结果表明,加入成熟好氧颗粒污泥有利于硝化颗粒污泥的快速形成和SBR启动,好氧颗粒污泥可以为硝化细菌提供附着载体,在反应器内快速培养具有良好氨氮转化效果的自养硝化颗粒污泥.EPS对自养硝化颗粒污泥的形成和聚集具有重要作用,TB-EPS蛋白质多糖含量最高,分别达到192.197、59.380mg/g vss,表明自养硝化颗粒污泥最核心的TB-EPS层微生物间交流密集,TB-EPS在自养硝化颗粒污泥形成过程中发挥重要作用.疏水性的色氨酸和酪氨酸达到70%有利于为SMP-EPS和LB-EPS提供较多的疏水性吸附位点,从而增强污泥间的粘附性并促进自养硝化颗粒污泥的形成.TB-EPS中腐殖酸和可溶性微生物代谢物占比增多有利于增强自养硝化颗粒污泥的絮凝能力.谷氨酸作为碳和氮代谢之间的交叉点其占比达到11.18%~13.64%,是生物机体内氮代谢的基本氨基酸,脯氨酸含量的增加有助于维持膜结构的稳定性.自养硝化颗粒污泥酰胺Ⅰ区的蛋白质二级结构α-螺旋、β-转角和反向β-折叠等聚集有利结构远高于聚集不利结构,表明培养过程中自养硝化颗粒污泥的稳定性增强.
2023 Vol. 43 (9): 4688-4696 [摘要] ( 238 ) [HTML 1KB] [ PDF 1340KB] ( 1552 )
4697 朱俊兆, 卓杨, 华飞虎, 周梦雨, 王雪娜, 刘金洋, 韩芸
提高污泥含固率对高温厌氧消化互营产甲烷影响
以常规含固率(2%)剩余污泥高温厌氧消化排泥为接种污泥,分析接种污泥在不同氨浓度下厌氧消化各步骤的动力学速率变化,并以热水解预处理的高含固污泥(10%)为基质进行连续试验,探讨高温厌氧消化条件下基质由常规含固率快速切换至高含固率的产甲烷性能变化.结果表明,随着氨浓度上升,接种污泥对乙酸、丙酸、丁酸和热水解污泥的比产甲烷活性均有所下降,但其氢利用速率和互营乙酸氧化速率未受到显著影响.高温厌氧消化基质含固率由2%切换至10%连续运行试验结果表明,在有机负荷高达14g COD/(L·d)时,虽然系统COD去除率不足(27.99±3.66)%,且存在VFAs积累(10.41±2.25)g COD/L,但pH值仍可稳定在(7.74±0.09),说明该切换策略具有可行性.稳定运行系统中产氢产乙酸和互营乙酸氧化功能菌属以Coprothermobacter(15.29%)、Anaerobaculum(8.89%)、Tepidimicrobium(17.99%)和Syntrophomonas(1.60%)为主,切换后乙酸营养型产甲烷菌Methanothrix被淘汰,而参与互营乙酸氧化过程的Methanosarcina和Methanothermobacter相对丰度显著提高,说明体系通过构建互营乙酸氧化产甲烷途径来抵御高温高氨的环境胁迫.因此,以常规含固率高温厌氧消化污泥作为接种泥是实现由常规含固率切换至高含固热水解-高温厌氧消化的有效策略,并且接种污泥的互营乙酸氧化活性是切换成功的关键因素.
2023 Vol. 43 (9): 4697-4707 [摘要] ( 140 ) [HTML 1KB] [ PDF 1181KB] ( 1956 )
4708 陈越, 郭波, 邢海双, 孟家琪, 曹群
生物纳米铁/铈联用过碳酸钠改善污泥脱水性能
采用葡萄皮渣多酚提取液、亚铁盐和三价铈盐制得生物纳米铁/铈(Fe/Ce-NPs),联用过碳酸钠(SPC)对活性污泥进行调理.优化条件下:铁铈摩尔比4:1、投加30mgFe/Ce-NPs/g·TSS、200mgSPC/g·TSS、pH3、反应30min,污泥比阻(SRF)、过滤时间(TTF)和泥饼含水率(Wc)分别由9.74×1013m/kg、92s和80.5%降至2.67×1013m/kg、42s和71.2%.进一步联用聚丙烯酰胺(PAM), Wc降至65.8%;初始pH6时,调理后的污泥pH7.1(后续可免去pH值调节)且仍保持良好脱水性能.类芬顿(Fe/Ce-NPs+SPC)反应中,铁铈间的电子传递促使×OH产生量大幅提高(比传统芬顿提高0.9倍),Zeta电位绝对值大大降低(由-17.5~-4.6mV).三维荧光光谱(3D-EEM)与FTIR表征分析显示:Fe/Ce-NPs+SPC氧化能够断裂维持α-螺旋的氢键,改变蛋白质二级结构的构象,导致蛋白质结构更加松散,促进污泥中更多结合水的释放.与芬顿法(Fe2+/H2O2)和(Fe2+/SPC)比较,类芬顿体系(Fe/Ce-NPs+SPC)能够显著提高污泥脱水性能,尤其是近中性pH6下调理污泥,可以大大减少酸碱投加量.研究表明类芬顿体系(Fe/Ce-NPs+SPC)是一种新型环境友好的、高效强化污泥脱水的实用技术.
2023 Vol. 43 (9): 4708-4717 [摘要] ( 215 ) [HTML 1KB] [ PDF 1889KB] ( 1831 )
4718 李冬, 柴晨旭, 李帅, 张复旦, 张杰
运行模式对菌藻共生颗粒污泥系统的影响
为探究运行模式对菌藻共生颗粒污泥系统的影响,采用序批式反应器(SBR)和连续流反应器(CSTR)启动菌藻共生颗粒污泥系统,并分析两个系统中藻类含量、污染物去除性能以及微生物的差异.结果表明两种运行模式下的菌藻共生颗粒污泥中藻类空间分布不同,SBR运行模式下藻类充当内核,细菌主要分布在外层,颗粒在外界环境变化时更易解体,而CSTR运行模式下藻类均匀分布在整个颗粒,丝状菌能够作为骨架网捕悬浮藻类和细菌参与造粒过程,有利于富集藻类和污泥的快速颗粒化.两种运行模式下总无机氮(TIN)去除途径有所差异,SBR中主要由功能细菌去除,而CSTR中存在亚硝酸盐氧化菌(NOB)的抑制,藻类的同化作用为主要去除途径,且对TIN的去除性能更好.CSTR运行模式下系统对化学需氧量(COD)、总磷(TP)以及TIN的去除率在实验末期能够达到96%、96%、60%左右.两种运行模式下微生物群落存在差异,CSTR运行模式下系统中藻类种类更多、丰度更高,而SBR运行模式下系统中功能细菌种类更多.
2023 Vol. 43 (9): 4718-4727 [摘要] ( 228 ) [HTML 1KB] [ PDF 1073KB] ( 1458 )
4728 秦永丽, 韦巧艳, 蒋永荣, 陈瑞红, 廖吉庆, 焉佳琦, 吴优
赤泥基生物炭载体对厌氧氨氧化污泥富集的影响研究
为了实现厌氧氨氧化(Anammox)污泥的快速富集,以赤泥为铁源、以斑茅秸秆为生物炭前驱体制备赤泥基生物炭载体,并将其与处理养殖沼液的自然塘污泥混合均匀后,投加至上流式厌氧污泥床(UASB)反应器中,考察了Anammox污泥驯化过程中反应器的脱氮性能、污泥性能、微生物群落结构的变化情况,评估了赤泥基生物炭载体对Anammox污泥富集的影响机理.结果表明:历经59d,添加了赤泥基生物炭载体的R2反应器可成功富集Anammox污泥,其NH4+-N和NO2--N去除速率分别为1.47kg/(m3·d)和1.91kg/(m3·d),而未投加的R1反应器至92d时才成功富集Anammox污泥;污泥驯化过程中,R2污泥的胞外聚合物(EPS)分泌量明显高于R1,且R2污泥颗粒粒径大小和颗粒化程度明显大于R1;至驯化末期,观察到R2中有大量的厌氧氨氧化菌(AnAOB)附着在赤泥基生物炭载体的孔道内,且孔道内的AnAOB周边存在大量的铁元素,而R1的AnAOB则相对较少且分散,R2污泥比厌氧氨氧化活性(SAA)是R1的2.3倍,Anammox基因拷贝数是R1的3.8倍.由此可见,赤泥基生物炭载体可明显加快Anammox污泥的富集,其不仅为AnAOB提供了"房子"以抵御不利环境,"房子"内的赤泥活性组分如铁等可能在AnAOB的代谢和团聚生长方面具有促进作用,且赤泥基生物炭载体采用固体废弃物制成,在实际应用中具有经济有效性.
2023 Vol. 43 (9): 4728-4739 [摘要] ( 212 ) [HTML 1KB] [ PDF 2192KB] ( 1865 )
土壤污染与控制
4740 翟绍晶, 张小林, 张海涛, 伊小伟, 林剑锋, 张伟超, 张佳媚, 张自禄, 党海军
中国大陆地区表层土壤和陆生植物的137Cs水平分析
为评估当前中国地表环境人工放射性水平,用反康普顿HPGe γ能谱无损分析了我国陆地表层土壤和陆生植物中137Cs的含量,采用蒙特卡洛方法对样品几何形状因子和密度差异进行校正.分析结果表明:中国大陆表层土壤人工放射性水平最高的是西北部的哈密地区,137Cs的比活度为29.9Bq/kg,其次为东北部的罕乌拉地区,137Cs的比活度为24.6Bq/kg;高值带是从哈密到罕乌拉的一条长约3000km,宽约200km的区域,与20世纪上风向核试验场的大气层核试验放射性烟云的传输沉降带基本一致,其他地区土壤中137Cs含量较低,但所有样品的137Cs含量均在全球沉降本底范围以内,最可几比活度为1.74Bq/kg;陆生植物样品中137Cs的含量整体上很低,大多数低于1.5Bq/kg的水平,云南和河南两个地区的植物中137Cs出现了一些高值,这与该地区中土壤样品可交换态的137Cs含量较高有可能相关.
2023 Vol. 43 (9): 4740-4749 [摘要] ( 194 ) [HTML 1KB] [ PDF 2301KB] ( 1658 )
4750 石谦, 单慧媚, 刘吉刚, 李哲映, 张进贤
硝酸盐对土壤吸附一硫代砷的影响特征及机理
设计并开展批实验,分析不同浓度NO3-(0~50mg/L)影响下MTA与土壤的相互作用特征,结合XRD、SEM-EDS、XPS等表征测试进一步揭示影响机理.结果发现:(1)土壤对MTA的平衡吸附量(Qe)随着反应体系中NO3-浓度的增加而逐渐增大,当NO3-浓度从0增加至50mg/L时,Qe从27.73mg/kg增加至32.95mg/kg,SEM-EDS测试结果发现随着NO3-初始浓度的增加,反应后土壤表面的砷含量有所增加.证实NO3-的存在能够促进土壤对MTA的固定,且NO3-浓度越高土壤对MTA的固定作用增强.(2)添加NO3-的土壤-MTA反应体系中,反应后溶液中NO3-含量出现不同程度的减小,同时检测到NH4+的生成,而土壤中有含砷、氮的铝氧化物和铁氧化物生成.分析认为:MTA主要被土壤中的铁和铝氧化物吸附,当存在NO3-时,伴随着溶液中NO3-部分发生还原转化成NH4+,土壤表面的Fe(Ⅱ)氧化成Fe(Ⅲ) (氢)氧化物,从而促进了MTA的吸附.
2023 Vol. 43 (9): 4750-4759 [摘要] ( 218 ) [HTML 1KB] [ PDF 1337KB] ( 1329 )
4760 孟豪, 梅丹兵, 邓璟菲, 刘鹏, 董璟琦, 肖萌, 张红振, 李香兰
天津市污染地块土壤与地下水修复实证分析
以天津为研究区域,通过分析修复特征、污染物归趋、技术应用以及修复碳排放揭示了修复行为在区域尺度的影响.结果表明,2015~2021年7a间全市修复工业污染地块44个,修复污染土壤878.81万m3,修复地下水污染地块20个,面积106.64万m2,未来修复体量仍保持上升状态;修复土壤类型以有机污染为主,修复6类典型污染物40270.48t;修复技术呈现异位向原位过渡趋势,其中原位化学氧化、阻隔与抽出处理分别在土壤与地下水修复中应用频次最高.7a间土壤修复碳排放总量与碳排放强度分别为125.39万t和0.14t/m3,地下水也依赖于高碳排放因子修复技术,整体修复可持续度有待加强.本研究测算结果具有一定不确定性,其中土壤中的污染因子平均浓度与修复技术碳排放因子对于物质流和碳排放等结果影响较大.建议加强区域层面污染土壤与地下水绿色可持续修复评估体系研究,提升污染受体物质流动态追踪水平与统筹管理能力,探索滨海相地质条件下可持续风险管控体系.
2023 Vol. 43 (9): 4760-4767 [摘要] ( 224 ) [HTML 1KB] [ PDF 1280KB] ( 1797 )
4768 刘晓雯, 邵明艳, 徐绍辉, 林青
pH值和阳离子对环丙沙星与土壤胶体共运移的影响
采用静态吸附实验和柱实验,分析了不同pH值和阳离子条件下,环丙沙星(CIP)与棕壤胶体共运移的特征.结果表明,棕壤胶体在pH值为4.0时抑制了CIP的运移;而在pH值为7.0和9.0时无显著影响,但部分CIP以胶体的形式迁移.与pH值相比,阳离子(Na+/Ca2+)对CIP与棕壤胶体共运移的影响更为显著.除了低NaCl(0.001mol/L)浓度外,大量棕壤胶体的沉积抑制了CIP的运移;随着离子强度和阳离子价态的增加,棕壤胶体对CIP的吸附能力降低,抑制作用减弱.在0.01mol/L NaCl条件下,溶液离子强度的降低导致CIP随胶体的释放而活化,而在CaCl2条件下则不会,这可用DLVO理论和物理形变效应来解释.此外,CIP的存在增大了胶体表面电荷的不均匀性,促进了胶体的凝聚,故不同pH值和阳离子条件下CIP均抑制了棕壤胶体的运移.简言之,土壤胶体的移动性及其吸附能力共同决定了胶体对CIP运移的影响,在评估抗生素的潜在环境风险时,应慎重考虑CIP的运移形式而不仅仅是总量.
2023 Vol. 43 (9): 4768-4779 [摘要] ( 168 ) [HTML 1KB] [ PDF 1020KB] ( 1582 )
环境生态
4780 李静, 李帅, 张英, 庞嘉诚
2000~2020年黄河流域生物多样性维护功能时空变化及驱动分析
选取生境质量、气候、海拔和生境类型等因子,构建生物多样性维护功能综合评估模型,对黄河流域2000~2020年生物多样性维护功能时空变化特征进行了研究,并利用地理探测器对影响因子进行探测分析.结果表明:构建的评估模型能够较准确地评估黄河流域生物多样性维护功能.黄河流域生物多样性维护功能整体呈东南高,西北低的空间分布特征,高值区主要分布在横断山脉、秦岭山区、子午岭、吕梁山脉、太行山脉和泰沂山脉,低值区则广泛分布在西部荒漠、黄河源区以及城镇建设区.2000~2020年黄河流域整体生物多样性维护功能持续提升,维护功能为强和极强的区域面积占比近20a增加了13.41%.黄河流域生物多样性维护功能在空间上呈现极强的空间自相关,呈现出两极聚集的特征.生境质量是生物多样性维护功能空间分异最重要的影响因子,年降水量、年均温和生境类型3个影响因子对生物多样性空间分异的解释力也较大,研究期间人为因素的解释力逐渐增加. (5)2000~2020年黄河流域生物多样性维护功能变化主要由生境类型和生境质量的变化驱动,其中生境类型变化是生物多样性维护功能下降和明显提升的主要原因.未来要以科学绿化为指导,以宜林则林、宜草则草、宜荒则荒为原则,科学合理地开展造林种草活动,将生境类型从维护功能低的类型向高类型转变,此外对生境类型的质量提升应是未来生态工程实施的重点.
2023 Vol. 43 (9): 4780-4790 [摘要] ( 189 ) [HTML 1KB] [ PDF 3267KB] ( 1625 )
4791 张岩松, 王钦, 张潮, 金昊宇, 高会旺
黄渤海不同水层中浮游植物对灰霾添加的响应
通过在南黄海以及渤海开展船基围隔培养实验,探究了灰霾添加对不同水层中浮游植物的影响.采集了表层、叶绿素最大值层(DCM)海水以及将两者按照1:1混合配置成混合层海水,针对3个水层海水分别开展灰霾添加的船基围隔培养实验.结果表明:灰霾添加可以通过缓解贫营养海域水体中的N限制进而促进浮游植物生长,但当浮游植物生长受到多种环境因素限制时,灰霾添加的影响呈现多样性.在南黄海南部,N营养盐浓度随深度增加,浮游植物对灰霾添加的响应程度为DCM层>混合层≈表层;在南黄海北部,由于表层受Si限制的影响,浮游植物对灰霾添加的响应程度为DCM层>混合层>表层;在渤海南部,由于深水层(DL)受光限制的影响, 浮游植物对灰霾添加的响应程度为表层≈混合层>DL层.灰霾添加在促进浮游植物生长的同时,还会使得浮游植物的群落粒级结构由小粒径向大粒径转移,具体表现为超微型浮游植物占比降低,微型浮游植物占比升高,这是由于灰霾添加使得海水中N/P升高;浮游植物粒径结构整体增大,导致海水中的POC/Chl a值的降低.
2023 Vol. 43 (9): 4791-4800 [摘要] ( 204 ) [HTML 1KB] [ PDF 1055KB] ( 1360 )
4801 尤春赫, 高吉喜, 田美荣, 李菡庭, 朱萨宁, 李涵聪
养分添加对植被生产力与群落结构稳定性影响
以内蒙古锡林郭勒退化草地为研究对象,在试验样地添加氮、磷、钾养分,采用"3414"试验设计,对草地生产力和群落结构稳定性进行评价.结果表明:复合养分在不同配比下对草地群落结构和稳定性的影响不同,在合适的氮、磷、钾配比下,草地生物量显著增加,同时可促进草地优势植被的恢复,提高群落稳定性.综合评价结果表明:在N 4.19g/m2、P 1.85g/m2、K 1.21g/m2配比下,可显著提高优势种羊草的密度、高度和地上生物量(P<0.05),并显著降低退化指示种糙隐子草的密度和生物量(P<0.05),提高草地优势种的重要值,降低退化指示种的重要值.合理的养分调节模式是草地生态修复的重要途径.
2023 Vol. 43 (9): 4801-4809 [摘要] ( 255 ) [HTML 1KB] [ PDF 1768KB] ( 1559 )
4810 芦晓峰, 郭轶男, 王国曦, 姜霞, 王坤
呼伦湖流域磷形态分布及颗粒态磷的溯源
选择呼伦湖研究区23个点位,调查呼伦湖流域水体中不同形态磷的浓度,利用复合指纹识别技术解析沉积物颗粒态磷(PP)来源及不同来源对PP相对贡献.结果表明:呼伦湖流域水体总磷(TP)浓度范围为0.04~0.33mg/L,平均值为0.14mg/L,水体中颗粒态磷(PP)占TP比例范围为45.79%~92.78%.呼伦湖沉积物PP来源主要为退化草地(34.1%~100.0%)、其次为草地(0%~50.7%)和农田(0%~15.2%);乌尔逊河沉积物PP来源主要为退化草地(49.4%~57.1%)和草地(42.9%~50.6%);新开河沉积物PP来源是退化草地(100%);引河济湖(人工河) 沉积物PP来源主要是退化草地(83.6%).本研究为呼伦湖流域磷污染的治理及湖泊水环境的改善提供了理论依据.
2023 Vol. 43 (9): 4810-4818 [摘要] ( 195 ) [HTML 1KB] [ PDF 1040KB] ( 2009 )
4819 杨晨晨, 王卓微, 李睿, 田帝, 伍祺瑞, 杨再智, 梁作兵, 高磊, 连健斌, 陈建耀
蕉门水道沉积物重金属分布特征及定量源解析
为探究珠江口感潮河段蕉门水道沉积物重金属的空间分布特征、污染风险和潜在来源,对沉积物柱状样的基本理化性质、重金属地球化学形态进行分析.结果表明,沉积物重金属(Cd、Cr、Zn、Ni、Cu和Pb)浓度较珠江口背景值更高,其中Cd、Zn、Cu和Pb浓度随盐度的升高呈显著下降趋势(p<0.05),电导率(EC)、pH值和沉积物有机碳(SOC)是影响重金属空间分布格局的主要因素.此外,沉积物重金属的主要形态不一,且酸可溶态Zn、Ni、Cu和Pb随盐度升高大致呈下降趋势,而残渣态则相反.沉积物重金属污染程度和潜在生态风险在盐度梯度上大致呈现下降趋势, Cd是导致高生态风险的主要元素.人类活动是导致沉积物Cd、Cu、Pb、Zn、Fe和Mn富集的主要原因:其中农用化学品施用是沉积物Cd和Cu的主要污染成因, Pb来源于交通运输活动, Zn、Fe和Mn则与工业活动密切相关;其余金属元素(Ti、Ni、Cr和Co)主要源自母质矿物的自然风化.
2023 Vol. 43 (9): 4819-4827 [摘要] ( 188 ) [HTML 1KB] [ PDF 767KB] ( 1530 )
4828 王林, 王祥, 陈艳拢, 高思雯, 曾怡乐, 孟庆辉, 王新新
基于Sentinel-3 OLCI数据的渤海水色状况时空变化特征
采用福莱尔水色计可将自然水体颜色从深蓝到红棕分为21个级别,用来记录全球海洋和内陆水体的颜色.目前,与福莱尔水色计21个级别颜色相对应的FUI(Forel-Ule index)水色指数已有成熟的卫星遥感提取方法.以渤海为研究区,利用Sentinel-3 OLCI卫星数据提取了2018~2022年近5a渤海月度、年度FUI水色指数,研究了水色状况的时空变化特征.结果表明,渤海FUI时空变化特征显著,辽东湾、渤海湾及莱州湾沿岸海域FUI较高,水体浑浊,水色状况较差;而秦皇岛海域及其它离岸海域FUI较低,水体相对清澈,水色状况较好.1~12月,渤海FUI月平均值呈"V"型变化特征,即FUI由大变小再变大,体现出渤海水色状况由浊变清再变浊的过程.2018~2022年,FUI年平均值整体呈现下降趋势,水色状况转好;2018~2019年FUI年平均值的降幅最高,渤海综合治理攻坚战初见成效,2020年降至攻坚战实施期间最低水平,2021年出现小幅回升,2022年FUI年平均值则降至历年最低;与2020年相比,2022年渤海水色状况转好、稳定、变差的海域面积占比分别为36.05%、50.45%、13.50%,达到近5a最佳状态,可见渤海综合治理攻坚战对其生态环境的改善发挥了重要作用.因此,利用遥感技术监测FUI水色指数可有效提升我国海洋生态环境常态化巡查监管能力,具有非常重要的实际应用价值.
2023 Vol. 43 (9): 4828-4836 [摘要] ( 258 ) [HTML 1KB] [ PDF 1370KB] ( 1790 )
4837 邢志林, 石云椿, 苏夏, 苟芳, 赵天涛
微氧环境氯代烃生物降解的研究现状与展望
总结了微氧环境的生物氧化特性,系统调研了微氧环境中氯代烃(CAHs)的污染情况,发现地下水,土壤包气带,河床沉积物和垃圾填埋场等微氧环境场地存在广泛的CAHs污染.此外,研究归纳了氧调控下的CAHs降解途径,系统分析了微氧环境CAHs的转化特性、微生物活性及功能基因表达特征.总结发现微氧条件下氧对CAHs降解有5方面影响,CAHs降解速率甚至比好/厌氧条件下更高;微氧环境中好氧和厌氧降解菌能同时存在,多种微氧环境污染场地能同时检测到好氧功能基因(etnC和etnE)和厌氧功能基因(vcrA和bvcA),进一步表明好氧转化和厌氧脱氯能在同一时空发生.最后从监测装置开发、适应机制、转化机制和微生态演变规律4方面展望了未来的发展方向,结果为微氧环境的污染物转化研究及污染控制策略的制定提供了方向.
2023 Vol. 43 (9): 4837-4848 [摘要] ( 185 ) [HTML 1KB] [ PDF 1303KB] ( 2577 )
4849 阚家薇, 段丽琴, 宋金明, 袁华茂, 李学刚
细菌色素在水体环境中的指示作用与意义
细菌色素(Bchl)作为厌氧光合细菌(APB)的主要色素,其在沉积物中的信息是研究古环境变化的重要生物标志物.系统总结了细菌色素的来源、APB的分布、色素分析测定方法及其在指示古海洋、古湖泊以及现代水生环境的水文条件、极地冰盖变化和水体缺氧事件发生中的应用.细菌色素主要来源于水体化变层处的绿硫细菌(GSB)和紫硫细菌(PSB)等厌氧光合细菌;PSB的碳同位素分馏较GSB的高.因APB独特的生存环境,产生的色素能够指示湖泊的化变层深度变化及半混合历史.目前针对细菌色素的分析方法主要有光谱法、色谱法及色谱-质谱联用法,其中色谱-质谱联用法在色素定性和定量上有绝对优势.细菌色素在水体和沉积物中的保存易受到物理、化学、生物等因素的干扰,其稳定性还存在不确定性,且其分析方法还在摸索中,需进一步深入探究和优化测定方法和降解保存机制,以便将其广泛运用到古环境、古气候研究中.
2023 Vol. 43 (9): 4849-4858 [摘要] ( 186 ) [HTML 1KB] [ PDF 758KB] ( 1833 )
4859 王宇白, 白婷婷, 徐栋, 李明峰, 檀丁
基于系统时间序列的城市绿化冷却效应评估研究
以北京市为例,设计了一种基于系统时间序列观测的通用概念模型,并发布了2001~2018年中国地区首幅城市绿化冷却效应地图.研究表明,城市地表温度与不透水率、城市绿化在时间维度上分别存在显著的正相关和负相关关系.此外,北京市核心区与扩张区的城市绿化冷却效应具有高度的异质性,核心区的冷却效应约为扩张区的2倍.结合观测与模拟的城市地表温度趋势,量化了北京市1.09K的冷却效应,这使北京市城市变暖趋势减缓了43.25%,但北京市的城市地表温度仍上升了1.42K.因此,北京市的城市热环境建设仍然面临较大的挑战.该研究可为缓解未来城市扩张带来的潜在变暖趋势提供借鉴.
2023 Vol. 43 (9): 4859-4867 [摘要] ( 192 ) [HTML 1KB] [ PDF 1583KB] ( 1542 )
4868 陈小锋, 王润竹, 朱诗雅, 陈静
太湖沉积物硝酸盐依赖亚铁氧化性能研究
采集太湖不同区域的沉积物进行厌氧培养,利用高通量测序、同位素示踪等技术手段,对硝酸盐依赖亚铁[Fe(II)]氧化(NDFO)反应是否可以在太湖沉积物中发生、Fe(II)添加能否促进太湖沉积物反硝化脱氮等问题进行了探究.厌氧培养24h后,上覆水中硝酸盐氮(NO3−-N) 和Fe(II)浓度均快速下降,呈现出显著正相关(P<0.01),而Sideroxydans等NDFO功能相关菌属的相对丰度也从厌氧培养前的0.69% ±0.07%提高到4.23% ±0.90%,结合沉积物颜色的变化,可以推断沉积物中发生了NDFO反应.不同Fe(II)添加量的厌氧培养实验中,对照组和Fe(II)添加量最少的处理组中的NO3−-N浓度显著高于其它处理(P<0.05, ANOVA),而亚硝酸盐氮(NO2−-N)浓度随着Fe(II)添加量的增加而显著增加(P<0.01, ANOVA),表明添加一定量的Fe(II)可以促进NO3−快速还原,并造成亚硝酸盐(NO2−)积累.添加少量Fe(II)(约1.9mg/g沉积物)后,太湖不同区域沉积物的潜在反硝化速率达到213~252mg N/(m2·d),说明Fe(II)可能在太湖反硝化脱氮过程中起到重要作用.
2023 Vol. 43 (9): 4868-4875 [摘要] ( 234 ) [HTML 1KB] [ PDF 911KB] ( 1531 )
4876 张艳军, 李子辉, 官冬杰, 李振亮
2000~2020年成渝双城经济圈植被生态质量变化及其对极端气候因子的响应
成渝双城经济圈作为中国经济增长第四极,筑牢长江上游生态屏障对生态环境保护战略意义重大.以2000~2020年植被第一性生产力(NPP)和植被覆盖度(FVC)等多源遥感数据为基础,构建成渝双城经济圈植被生态质量(EQI),并分析了研究区的植被生态质量时空变化特征及极端气候因子的响应.结果表明:(1) 2000~2020年间成渝双城经济圈的植被生态环境质量指数总体呈稳定和升降交替态势,多年平均植被生态环境质量值为63.96;(2)成渝双城经济圈生态环境质量呈中间低四周高的空间分布格局.平均生态环境质量指数高值区域主要集中分布于成渝城市群四周山区,渝东南地区也具有较高平均生态环境质量指数;中部地区平均生态环境质量指数年际间的分布相似,变化较小;(3)2000~2020年成渝双城经济圈生态环境质量斜率趋势整体呈向好发展的趋势.斜率最小等级(-3.17~-0.42)主要分布于成都以及重庆主城周边地区;成渝城市区东部和中部的生态环境质量趋势斜率均表现为增长趋势.(4)成渝双城经济圈植被生态质量与极端气候因子日最高气温>25℃的日数(SU)在0.01水平上显著正相关,与日最高气温高于90%分位数的日数(TX90P)、日最低气温<0℃的日数(FD)因子在0.05水平上正相关,与日最低气温高于90%分位数的日数(TN90P)因子在0.05水平上负相关;研究结果能为成渝双城经济圈植被生态环境质量变化及其对极端气候的响应过程提供依据.
2023 Vol. 43 (9): 4876-4885 [摘要] ( 183 ) [HTML 1KB] [ PDF 1748KB] ( 1845 )
4886 王乙橙, 晏鹏, 陈猷鹏
厌氧氨氧化细菌梯烷脂的研究进展
厌氧氨氧化细菌(AnAOB)在地球氮循环和环境污染治理中扮演着重要角色.AnAOB含有独特的梯烷脂,其核心结构是3或5个线性串联的环丁烷基团.至今尚未发现梯烷脂存在于其他细菌中,而且其生物合成通路和生理功能仍然未知.本文对AnAOB梯烷脂的发现、结构、性质、种类、合成及其应用进行了系统综述,并对梯烷脂的前沿问题和未来研究方向进行了讨论与展望.
2023 Vol. 43 (9): 4886-4895 [摘要] ( 252 ) [HTML 1KB] [ PDF 1387KB] ( 2033 )
4896 刘明辉, 丁陈龙, 朱敏, 李仪, 吴俊康, 荆肇乾, 余冉
温度及外源CaCO3对砂滤微生物氨氮降解的影响特性
本研究考察了在不同温度(10,15,25,37℃),不同氨氮浓度(1和2.5mg-N/L)和外源添加CaCO3条件下水厂砂滤池附着微生物对氨氮污染物的降解性能与群落结构组成变化特性.成功从自来水厂砂滤池中提取出含有硝化菌群的附着物,基于聚合链式反应-电泳技术发现硝化菌群主要包括氨氧化菌,亚硝酸盐氧化菌和完全氨氧化菌.温度影响试验结果表明:温度由25℃降低至10℃时,1和2.5mg-N/L氨氮进水负荷下系统氨氧化速率分别显著降低48.1%和47.3%;低温10℃环境下系统对总氮具有较高的去除能力(~48.1%),但温度降低抑制了系统亚硝酸盐的转化,且氨氮浓度的提高不利于低温条件下氨氮的完全氧化作用;而高温环境(37℃)会使硝化细菌活性丧失.此外,外源添加CaCO3使得系统平均氨氧化速率显著提高90%以上.高通量测序结果显示:低温(10℃和15℃)会显著抑制氨氧化菌属Nitrosospira和Nitrosomonas(相对丰度均<1.0%)的生长,而随着温度的降低,Nitrospira生长竞争超过其他硝化细菌,其相对丰度显著提高63.3%~113.7%;同时,添加CaCO3使得系统Nitrospira相对丰度显著升高约2.5倍,而其他硝化细菌丰度均低于1.0%;故推测低温环境下系统中的完全氨氧化Nitrospira在氨氮降解过程中具有较高的贡献程度.
2023 Vol. 43 (9): 4896-4904 [摘要] ( 159 ) [HTML 1KB] [ PDF 1831KB] ( 1657 )
4905 焦子乐, 李建华, 陈潇晶, 卢晋晶, 郜春花, 徐明岗
风化煤固定化微生物细胞制备及其固定化机制
以改性风化煤为载体,采用吸附固定化法制备固定化微生物细胞,通过PBD(Plackett-Burman)与PBB(Box-Behnken)相结合的方法优化其固定化工艺,实现其钝化铅污染水体能力的最大化,并结合多种表征技术明确微生物与载体的结合特征.结果表明,接菌比、固定化温度和固定化pH值是风化煤固定化微生物过程的关键因素;当接菌比为7、固定化温度31℃、固定化pH=6.5,固定化微生物细胞的单位Pb2+吸附量和去除率可达到313.83mg/g和80.42%,较游离微生物提高了3.8倍,与国内外同类材料相比处于较高的水平;该固定化微生物细胞主要通过表面吸附、孔隙填充、静电引力以及共价键(−OH、−NH2、−CONH2、−COOR)等作用实现固定化.本研究可为风化煤载体制备固定化微生物细胞提供理论支撑.
2023 Vol. 43 (9): 4905-4915 [摘要] ( 201 ) [HTML 1KB] [ PDF 2400KB] ( 1862 )
新污染物与环境毒理
4916 曹艳晓, 陈田甜, 陈诺, 赵梦洁, 李鸿鹄, 宋永伟, 侯静涛, 张敬东
大塑料和微塑料影响土壤性质与镉生物有效性
为探究大塑料(>5mm)和微塑料对土壤重金属形态转化的影响,以镉(Cd)污染农田土壤为对象,模拟不同剂量(0.1%、1%和7%)的大塑料和微塑料污染,开展土壤培养试验,研究其对土壤性质、Cd生物有效性和形态的影响.结果表明,培养120d后,与对照组相比,大塑料和0.1%的微塑料对土壤pH值影响较小,1%和7%的微塑料使土壤pH值分别降低0.13和0.36单位;大塑料使土壤溶解性有机碳(DOC)含量增加6.45%~14.38%,7%的微塑料则使DOC含量减少17.10%.大塑料对Cd生物有效性影响较小;微塑料提高了土壤Cd的生物有效性,且与剂量呈正相关,其中7%的微塑料使土壤Cd的可交换态和碳酸盐结合态总占比增加12.77%,DTPA可提取Cd含量占比增加7.91%.研究结果可为塑料与Cd复合污染的农田土壤污染防治提供理论依据.
2023 Vol. 43 (9): 4916-4925 [摘要] ( 174 ) [HTML 1KB] [ PDF 616KB] ( 1957 )
4926 杨艳艳, 李世平, 谢丹平, 付建平, 丁紫荣, 韩静磊, 张素坤
废塑料再生利用二(口英)污染特征及暴露风险
对我国某省废塑料再生利用企业排放废气和厂区环境空气中二(口英)(PCDD/Fs)污染水平、排放特征及其暴露风险进行了初步研究.结果表明,塑料再生利用行业排放废气中PCDD/Fs毒性当量浓度(以I-TEQ计,下同)为0.0796~0.478ng/m3,均值为0.194ng/m3,总体排放水平高于我国现行标准限值(0.1ng/m3);厂区环境空气中PCDD/Fs毒性当量浓度为0.256~2.15pg/m3,对照点环境空气中PCDD/Fs毒性当量浓度为0.0356~0.178pg/m3.指纹谱图特征显示,所有废气和环境空气样品中PCDD/Fs均以高氯代单体为主,主要为八氯二苯并呋喃(OCDF)、八氯二苯并对二(口英)(OCDD)、七氯二苯并呋喃(1,2,3,4,6,7,8-HpCDF)和七氯二苯并对二(口英)(1,2,3,4,6,7,8-HpCDD),最大毒性贡献单体均为五氯二苯并呋喃(2,3,4,7,8-PeCDF).厂区环境空气中PCDFs浓度高于PCDDs,具有热源影响特征.对废塑料再生利用行业厂区二(口英)呼吸暴露风险研究表明,其总体处于较为安全的水平,部分个体的呼吸暴露贡献率超过了评价限值,应引起重视.
2023 Vol. 43 (9): 4926-4933 [摘要] ( 160 ) [HTML 1KB] [ PDF 556KB] ( 1650 )
4934 鞠营辉, 吴睿, 王梦琳, 高雅, 朱岳
全氟烷基化合物暴露与成年人抑郁症间的关系：基于NHANES 2005~2018
为探讨全氟烷基化合物(PFAS)暴露与成年人抑郁症发生风险的关系,合并2005~2018年美国国家营养与健康调查数据(NHANES),共纳入5424名男性和5438名女性.通过加权logistic回归分析模型和限制性立方样条,研究了全氟辛基羧酸(PFOA)、全氟辛基磺酸(PFOS)、全氟己基磺酸(PFHxS)和全氟壬酸(PFNA) 4种PFAS暴露与成年人抑郁症发生风险的关联,并进一步按性别、年龄亚组分析.在调整所有协变量后,较高的PFOA、PFOS、PFHxS和PFNA暴露可显著降低抑郁发生风险,与Q1相比,PFOA、PFOS、PFHxS和PFNA的最高暴露水平组(Q4)的OR值分别为0.519 (95%CI:0.367~0.735)、0.612 (95%CI:0.422~0.887)、0.608 (95%CI:0.422~0.875)和0.658 (95%CI:0.467~0.927);限制性立方样条分析表明,PFAS暴露与抑郁的患病率均呈负向线性剂量-反应关系.亚组分析发现,PFAS暴露与抑郁的负向关联分别在女性和18~39岁人群中更显著.综上,PFAS暴露与成年人抑郁患病风险呈负向关联,并表现出性别与年龄差异,但仍需进一步研究证实.
2023 Vol. 43 (9): 4934-4941 [摘要] ( 207 ) [HTML 1KB] [ PDF 895KB] ( 4007 )
4942 倪安煜, 李金芸, 方露, 万可维, 陈泱, 王慧利, 闫瑾
生物信息辅助斑马鱼模型揭示EHDPP诱发代谢疾病的机制
通过对CTD和GEO等公共数据库中EHDPP信息的挖掘,发现EHDPP通过调控一系列细胞膜受体介导的生物信号传导过程,促进代谢紊乱和炎症的发展,有诱发相关代谢性疾病的风险.为此,本研究以斑马鱼幼鱼为模型暴露于亚致死剂量的EHDPP中,进一步对该结果进行验证.结果显示,暴露于500μg/L的EHDPP 5天后斑马鱼幼鱼体内的甘油三酯和总胆固醇含量分别上升了53.8%和32.1%.此外,qRT-PCR结果表明Pparγ介导的脂质代谢途径可能是EHDPP在斑马鱼中引起的异常脂质积累的潜在关键机制.
2023 Vol. 43 (9): 4942-4950 [摘要] ( 158 ) [HTML 1KB] [ PDF 1799KB] ( 2319 )
4951 耿一硕, 李赛, 武鹏鹏, 齐玲, 曹素珍, 段小丽
短距离下不同出行方式的空气污染物暴露水平
为探究通勤者短距离下不同交通出行方式的空气污染物暴露水平差异,利用便携式个体空气暴露监测仪在北京某固定路线对公交车、地铁、自行车3种绿色出行方式以及非绿色出行方式小轿车的NO2、CO、O3、PM2.5和PM105种空气污染物进行暴露监测.结果表明,不同出行方式的空气污染物暴露水平存在显著差异,地铁对NO2的暴露浓度最高(46.46μg/m3),公交车对CO的暴露浓度(1334.99μg/m3)略高于其他3种方式,骑行对O3、PM2.5和PM10的暴露浓度最高,平均分别为28.83μg/m3、16.12μg/m3和18.66μg/m3.在考虑旅行时间和吸入率后,自行车的空气污染物暴露剂量均最高,其次是公交车、地铁和小轿车;环境浓度对不同出行方式的个体暴露水平具有显著影响,当环境NO2、CO浓度较低(NO2£18 μg/m3,CO£300μg/m3)而O3浓度较高时(O3>65μg/m3)时,地铁出行对此3种污染物的个体暴露浓度均低于其他方式;当环境NO2、CO浓度较高(NO2>18μg/m3,CO>500μg/m3)而O3浓度较低时,小轿车出行对此3种污染物的暴露浓度较低;当环境中颗粒物浓度较低时(PM2.5£20μg/m3,PM10£30μg/m3),地铁和公交车出行对颗粒物的暴露浓度均较低.通勤者应根据空气污染状况与自身实际情况合理选择出行方式.
2023 Vol. 43 (9): 4951-4960 [摘要] ( 225 ) [HTML 1KB] [ PDF 700KB] ( 1754 )
碳排放控制
4961 秦冰雪, 曾静静
全球温室气体遥感卫星发展现状
相比于受站点分布不均影响的温室气体地基观测网络,高精度、高分辨率的遥感卫星监测作为获取温室气体浓度信息的有效手段得以迅速发展,日本、欧盟、美国、加拿大和中国等在近年来积极部署温室气体遥感卫星发射计划.本文通过梳理主要的温室气体卫星观测技术、部署情况和应用实例等,概述了温室气体遥感卫星发展现状.未来的温室气体遥感卫星部署一方面需要在遥感成像、卫星组网、天地协同观测、数据处理和资金投入等方面进一步突破,另一方面则需要在高精度卫星、数据同化系统、天地协同观测、反演算法和卫星回收技术等方面持续加强,同时,中国温室气体遥感卫星可以在科技创新及战略部署、民营资本投入和国际交流合作等方面积极谋划.
2023 Vol. 43 (9): 4961-4974 [摘要] ( 229 ) [HTML 1KB] [ PDF 919KB] ( 5633 )
4975 张风轩, 贺义雄, 王燕炜, 谢素美, 柳润滋, 徐敏
海洋碳汇对碳排放信息披露的激励效应——博弈视角下考虑购买价格的分析
为充分发挥海洋碳汇的抵消效应,提升高碳排企业碳排放信息披露质量,实现海洋碳汇的价值,先运用演化博弈对比论证政府监管、媒体监督、以及海洋碳汇所带来的净效益对高碳排企业披露真实信息的实际作用与价值,再基于微分博弈探究海洋碳汇的价格形成.结果表明:严格的政府监管与媒体监督易使企业的选择陷入不稳定状态,相较之下,海洋碳汇带来的较高的净效益效果更佳,能够使企业处于稳定的披露真实信息的状态;海洋碳汇在生态价值、经济价值上均具有巨大的潜力,在充分尊重市场的前提下,可通过政府协调、议价努力等方式形成合理的均衡价格;适度的监管、监督与合理的海洋碳汇价格是提升高碳排企业碳信息披露质量的有力保障.
2023 Vol. 43 (9): 4975-4987 [摘要] ( 198 ) [HTML 1KB] [ PDF 2735KB] ( 1865 )
4988 徐勇, 卢云贵, 戴强玉, 赵纯, 黄雯婷, 陈天伟, 张炎
气候变化和土地利用变化对长江中下游地区植被NPP变化相对贡献分析
基于MODIS数据、气象数据和土地利用类型数据,利用Theil-Sen Median趋势分析、Mann-Kendall显著性检验和重标极差(R/S)分析,揭示长江中下游地区植被生态系统NPP时空演变特征和未来变化趋势;并基于情景设置的相对贡献分析,在区域和格网尺度上定量厘定气候变化和土地利用变化对长江中下游地区植被生态系统NPP变化的相对贡献.结果表明,时间上,2000~2021年长江中下游地区植被NPP整体呈波动上升趋势,上升速率为6.99g/(m2·a).林地、草地和耕地生态系统NPP均呈上升趋势,林地生态系统NPP上升速率最高,为9.79g/(m2·a),草地生态系统NPP上升速率次之,为8.84g/(m2·a),耕地生态系统NPP上升速率最低,为2.34g/(m2·a).空间上,长江中下游地区植被NPP变化斜率呈现"南高北低"的空间分布格局.长江中下游地区整体及各植被生态系统NPP呈上升趋势的面积占比均大于呈下降趋势的面积占比,其中,林地和草地生态系统NPP呈上升趋势的面积占比分别为91.43%和91.48%.长江中下游地区植被NPP未来呈上升趋势的面积占比小于呈下降趋势的面积占比.由相对贡献分析结果可知,区域尺度上,气候变化和土地利用变化对长江中下游地区植被生态系统NPP变化的相对贡献分别为85.60%和10.85%.气候变化主导林地和草地生态系统NPP变化,而土地利用变化主导耕地生态系统NPP变化.格网尺度上,长江中下游地区耕地和草地生态系统NPP变化由土地利用变化主导的面积占比最大,分别为54.99%和56.91%.林地生态系统NPP变化由气候变化主导的面积占比最大,为71.96%.剩余因素对耕地生态系统NPP变化的相对贡献高于林地和草地生态系统.
2023 Vol. 43 (9): 4988-5000 [摘要] ( 219 ) [HTML 1KB] [ PDF 5985KB] ( 1996 )
环境影响评价与管理
5001 温宗国, 张佳乐, 费凡, 杜昊焱, 陈燕, 白卫南
城市多源固废协同处置机制及园区化规划研究
针对生活垃圾、餐厨垃圾、危险废物等城市固废理化特性和处置设施的物质代谢特征,提出了3项园区化协同处置机制,梳理了焚烧、填埋、厌氧等8种处置技术的协同共生点,开发了包括固废产排预测、流动模拟和需求分析、技术选择和规模匹配、园区处置效果定量评估的系统规划方法.在成都长安静脉产业园采用园区化协同处置的规划实证分析表明,2025年固废处置量比规划前增加61.3%,全年发电量13.61亿kW×h,CO2年减排量63.98万t,固废减量化率达67.8%,飞灰、炉渣100%安全处置,废水回用率达80.3%,园区总关联度达0.33,成为集固废协同处置、能源供应、建材生产于一体的新型资源循环利用基地.
2023 Vol. 43 (9): 5001-5010 [摘要] ( 385 ) [HTML 1KB] [ PDF 979KB] ( 2439 )
5011 曾贤刚, 段存儒
产权分割对森林生态系统完整性的影响机制研究
过度的产权分割会导致"围栏效应"而降低森林生态系统完整性.基于第6、7、8三次国家森林资源清查数据,以山西省、吉林省和江西省作为研究对象,使用广义渐进双重差分方法分析产权分割对森林生态系统完整性的影响机制.结果表明:各省森林生态系统完整性水平不高,且地区间差异明显.产权分割对森林生态系统完整性有负面作用,会导致群落组成与结构指数的显著下降,但对景观格局则会产生正面影响.生物多样性在产权分割与森林生态系统完整性之间起到中介作用,产权分割对生物多样性有负面影响,并通过改变生物多样性对生态系统完整性产生负面作用.本研究为推动自然资源产权制度的进一步创新提供了现实参考.
2023 Vol. 43 (9): 5011-5019 [摘要] ( 161 ) [HTML 1KB] [ PDF 423KB] ( 1631 )
5020 朱芬芬, 赵冰, 柳晓燕, 王欢, 周湉湉, 王轶钰, 邱煜群
宁波市生活垃圾管理实践改进研究
以中国东南部宁波市作为研究对象,采用参与式观察法和半结构化面对面访谈法全面研究中国城市生活垃圾(MSW)管理情况,然后利用Wasteaware模型对垃圾管理实践排名.结果表明:我国宁波市MSW的回收率、回收质量和治理因素的排名均不高,美国旧金山市计量收费(PAYT)项目、材料回收设施(MRF)和德国明斯特市双轨(DSD)系统值得借鉴,可改善回收流程存在的非正式性,增加居民分类行为和财务的可持续性.宁波市大型多户建筑普遍,统一费率更易实施,实行PAYT需开发可溯源的堆肥袋、垃圾箱,以接受监督并严格执法;MRF与正规人工分类结合能更好的提高回收率;实行DSD会增加塑料企业至少3%~5%的支出,需政府发挥主导作用.将MSW分类行动内化为道德规范甚至社会规范,且地方政府根据居民意愿提供持续性支持,对形成良性循环至关重要.
2023 Vol. 43 (9): 5020-5030 [摘要] ( 192 ) [HTML 1KB] [ PDF 1281KB] ( 1793 )
5031 段海煦, 曾维华, 陈家军
基于可视化分析的“生态、环境、资源”承载力研究
为进一步探析全球"生态、环境、资源"承载力科研水平、研究热点和发展趋势,本文基于Web of Science核心合集数据库,采用CiteSpace和VOSviewer分析软件,以1990~2021年期间文献为信息数据基础,对生态承载力、环境承载力和资源承载力研究进行了可视化分析.结果表明,1990~2021年间,生态承载力、环境承载力和资源承载力领域全球发文量整体呈上升趋势;国家之间合作综合排名第一的是中国,发文量占主导地位的研究机构是中国科学院;该领域主要以水环境承载力、水生态承载力、水资源承载力及其间的关系探析等为研究热点,可持续发展和不同承载力及其间生态关系的辨析是重点研究前沿,生态环境科学是主要研究方向;第一发文量和第一共引频次的作者分别是Shen Liyin和Wackernagel M,期刊《Desalination and Water Treatment》发文量最高,第一高被引论文为《A new scenario framework for climate change research:the concept of shared socioeconomic pathways》.可知,生态承载力、环境承载力和资源承载力领域深受到学者们的关注和重视,相关研究现状与应用动态总结辨析,有利于生态环境资源目标协同思考.
2023 Vol. 43 (9): 5031-5040 [摘要] ( 246 ) [HTML 1KB] [ PDF 1991KB] ( 1854 )
中国环境科学
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