环境科学研究

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2013, 26(1).

摘要(187) PDF(9)

摘要:

王丽婧, 汪星, 刘录三, 郑丙辉, 李利强, 黄代中, 田琪

2013, 26(1): 1-7.

摘要(3333) PDF(946)

摘要:
年1—12月在洞庭湖湖区采集360个水样,测定pH、ρ(DO)、ρ(BOD₅)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)、ρ(TN)、粪大肠菌群及ρ(Chla). 采用主成分分析法对采样断面水质因子进行分析. 结果表明:虞公庙、鹿角断面水质主要影响因子为ρ(DO)、ρ(BOD₅)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)、ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(NH₃-N)及ρ(Chla)；南嘴、目平湖、横岭湖和万子湖断面水质主要影响因子为ρ(TP)；小河嘴断面水质主要影响因子为ρ(TP)、ρ(BOD₅)和ρ(Chla)；东洞庭湖断面水质主要影响因子为ρ(BOD₅)和ρ(Chla)；岳阳楼和洞庭湖出口断面水质主要影响因子为ρ(DO)、ρ(COD_Mn)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)和ρ(TN). 主成分综合得分对各断面水体受污染程度排序为虞公庙>鹿角>东洞庭湖>岳阳楼>洞庭湖出口>南嘴>横岭湖>目平湖>小河嘴>万子湖.

基于环境基尼系数的洞庭湖区水污染总量分配

秦迪岚, 韦安磊, 卢少勇, 罗岳平, 廖岳华, 易敏, 宋冰冰

2013, 26(1): 8-15.

摘要(2669) PDF(738)

摘要:
从社会、经济和自然资源系统的整体效益出发,构建了基于基尼系数的水污染负荷公平分配评价指标体系,并且以贡献系数作为判断不公平因子的依据,结合GIS技术分析洞庭湖区不公平因子分布的空间差异性；利用基尼系数最小化模型,制订了洞庭湖区基于公平性的水污染物总量分配方案. 研究表明:2008年湖区基于GDP和土地面积的总氮、总磷污染负荷基尼系数均大于0.2,超过了基尼系数合理限值,湖区氮磷排放在经济和自然资源方面存在不公平现象；在湖区3个大型污染控制区中,Ⅰ区(中心城市污染控制区)和Ⅲ区(山地丘陵生态保育区)分别具有最小的氮磷土地面积贡献系数和经济贡献系数,是湖区不公平性特征最为显著的2个区域；在优化分配所得的2020年湖区各单位相对于2008年的总氮排放削减方案中,Ⅰ区削减率最高,达8.18％,岳阳市区削减量最大,为865.0 t/a；在相应的总磷排放削减方案中,Ⅱ区(平原农业综合整治区)削减率最高,达9.45％,华容县削减量最大,为78.45 t/a.

洞庭湖水体异味物质及其与藻类和水质的关系

邓绪伟, 陶敏, 张路, 谢平, 陈隽, 张静

2013, 26(1): 16-21.

摘要(2396) PDF(539)

摘要:
以洞庭湖水体中异味物质为研究对象,开展异味物质调查,并结合藻类结构、水质及其营养状况等因素,深入分析洞庭湖异味物质的来源和变化情况. 结果表明,DMS(dimethylsulfide,甲硫醚)、DMTS(dimethyltrisulfide,二甲基三硫醚)、β-cyclocitral(β-环柠檬醛)、MIB(2-methylisoborneol,二甲基异冰片)和GSM(geosmin,土嗅素)在全湖广泛存在,其最高质量浓度分别达到500.80、28.80、21.84、14.50和22.40 ng/L. 结合与藻类生物量的相关分析发现,直链藻、冠盘藻等硅藻可能是洞庭湖中DMS、DMTS和β-cyclocitral的重要来源,湖区土壤、沉积物中的微生物和死亡分解的藻类是MIB和GSM主要来源. 洞庭湖水体绝大部分处于中营养水平,其中东洞庭湖TLI(综合营养状态指数,为48.3)最高,南洞庭湖(为47.3)其次,西洞庭湖(为42.7)最低. 异味物质含量和水质的相关分析发现,异味物质质量浓度与TLI、水温、pH、ρ(DO)、ρ(TN)和ρ(COD_Mn)显著相关,说明水质对异味物质含量有重要影响.

日本沼虾与秀丽白虾的营养生态位

张欢, 谢平, 吴功果, 张培育, 徐军

2013, 26(1): 22-26.

摘要(2311) PDF(516)

摘要:
为科学评估虾类的营养关系及资源的保护,利用稳定同位素技术研究了2种淡水虾类在大型通江湖泊——洞庭湖和鄱阳湖中的营养生态位和生态宽幅大小. 结果表明,日本沼虾与秀丽白虾的δ13C值呈显著差异,而δ15N值无明显差异. 同时,由于营养状况及水文的差异,虾类同位素值的差异在2个湖泊中表现不同. 日本沼虾的δ13C值范围比秀丽白虾大,频率分布相对集中在-25.0‰~-23.0‰区间,表明其摄食的食物来源更广,对某些饵料生物有所偏好. 另外,日本沼虾与秀丽白虾的营养生态位重叠程度较大,表明二者的主要食物来源相同,在食物网中占据的营养级相近,存在着激烈的种间竞争. 在鄱阳湖中,日本沼虾占有的营养生态位和生态宽幅大于秀丽白虾；而在洞庭湖的研究结果则相反,主要是由于采样区域生境的差异及人类活动干扰的程度不同所致.

洞庭湖近20年水质与富营养化状态变化

黄代中, 万群, 李利强, 汪铁, 卢少勇, 欧伏平, 田琪

2013, 26(1): 27-33.

摘要(3397) PDF(657)

摘要:
利用近20年水质监测资料,系统地分析了洞庭湖水质与营养状态的时空变化特征. 结果表明,受流域社会经济发展等因素的综合影响,洞庭湖水质整体呈下降趋势,水体富营养化日趋严重,东洞庭湖的富营养程度稍高于西洞庭湖和南洞庭湖. 洞庭湖水体主要污染物为TN和TP, ρ(TN)、ρ(TP)年均值分别为1.08~1.93和0.026~0.203 mg/L. 洞庭湖水体中ρ(Chla)与ρ(TN)呈显著正相关；浮游植物数量与ρ(TN)、ρ(TP)呈显著正相关,与最大流量呈显著负相关. 2007年洞庭湖流域造纸企业污染整治后,洞庭湖水体中ρ(COD_Cr)降低,但ρ(TN)、ρ(TP)仍呈上升之势,浮游植物数量显著增加. 洞庭湖水体富营养化治理应以控制面源污染为重点.

中国东部春季一次强冷锋活动空气污染输送过程分析

程念亮, 孟凡, 徐峻, 何友江

2013, 26(1): 34-42. doi: 10.1029

摘要(2369) PDF(598)

摘要:
利用CMAQ(4.7.1)和HYSPLIT后向轨迹模式,结合长岛和洪泽湖站点污染物观测数据,对2011年3月31日—4月3日影响我国东北部地区的一次典型强冷锋天气空气污染过程进行模拟分析,验证表明模式能较好地模拟此次强冷锋过程. 由结果可知,此次强冷锋前后污染物浓度呈先升后降又上升的现象. 在冷锋移动过程中,锋前出现一条高浓度污染带,锋面将污染物抬升至800～500 hPa的高度,使污染物在对流层中层快速向西太平洋传输；冷锋对当地污染物的去除不仅有水平方向的推动作用,还会使污染物向高空输送. 锋面过后污染物浓度急剧降低,冷锋对长岛站点SO₂、O₃、NO_x、PM_2.5的清除率分别为90.87%、34.10%、50.56%、72.69%,对洪泽湖站点则分别为82.53%、50.45%、65.11%、36.80%. 锋面过去1~2 d后,高压控制天气形势下污染物再次开始积累、浓度回升. 冷锋前后污染物形成一个“积累—锋前抬升—高空平流输送—锋后大风清除—积累”的循环.

北京夏季典型臭氧污染分布特征及影响因子

严茹莎, 陈敏东, 高庆先, 刘婷, 胡顺星, 高文康

2013, 26(1): 43-49.

摘要(2984) PDF(770)

摘要:
为研究北京地区O₃分布特征及其影响因子,利用AML-3车载式大气环境污染激光雷达系统(下称AML-3)对北京地区2011年5月7日—6月9日的φ(O₃)进行观测. 通过AML-3自带的污染物地面观测系统和差分吸收激光雷达,分析近地面、高空φ(O₃)时空分布特征,并将φ(O₃)与温度、风速及风向3个气象要素进行相关分析. 结果表明:近地面φ(O₃)日变化明显,06:00左右为低谷,下午14:00左右达到峰值. 高空φ(O₃)的空间分布很不均匀,上层气流易使O₃富集层向下输送造成污染,同时稳定边界层对大气扩散的不利影响也是形成O₃污染的重要原因. φ(O₃)的日变化趋势与温度的日变化趋势呈显著正相关,R(相关系数)为0.74；上下层湍流交换使风速与近地面φ(O₃)呈正相关,而水平扩散使二者呈负相关；通过分析风向的分布规律发现,东北风易造成北京地区O₃污染.

气旋活动对福岛核污染物扩散影响的模拟研究

王鹏飞, 费建芳, 程小平, 黄小刚, 王益柏

2013, 26(1): 50-56.

摘要(2072) PDF(625)

摘要:
基于拉格朗日粒子扩散模式FLEXPART-WRF,根据Stohl推导的日本福岛第一核电站核事故(下称福岛核事故)发生后40 d内的¹³⁷Cs排放量数据,对核污染物在中尺度区域的扩散传输进行数值模拟研究,并选取近5年3次典型气旋个例(北方气旋、南方气旋和缓慢移动气旋)进行敏感性试验,以分析不同气旋系统对污染物扩散的影响. 结果表明:福岛核事故发生后,受中纬度西风带影响,核污染物主要向东部太平洋方向扩散；核事故发生后的5 d,受北方气旋和日本南部局地中尺度气旋2次气旋过程的影响,核污染物对日本本土部分地区影响较大,但影响时间不长. 典型气旋个例的敏感性模拟试验结果表明:北方气旋和南方气旋均可使核污染物对日本本土造成一定的影响,但由于气旋移动速度较快,影响日本岛的时间较短,沉降量也较小；当出现缓慢移动气旋影响日本和周边地区时,可致污染物影响日本岛的时间延长,并直接进入东亚大陆.

天津市老年人PM_2.5个体暴露化学组分特征

倪天茹, 韩斌, 李彭辉, 白志鹏

2013, 26(1): 57-63.

摘要(1655) PDF(559)

摘要:
分别于2011年6月13日—7月2日(夏季)和11月30日—12月12日(冬季),采用颗粒物个体暴露采样器对天津市某社区101名老年人(平均年龄67岁)的PM_2.5个体暴露水平进行监测,以探讨PM_2.5个体暴露化学组分的特征. 结果表明,天津市老年人夏、冬季PM_2.5个体暴露浓度分别为(124.2±75.2)和(170.8±126.6)μg/m³. 斯皮尔曼相关分析表明,Si、NH₄⁺和NO₃^-的暴露浓度均与PM_2.5暴露浓度显著相关(P<0.01),R(相关系数)分别为0.61、0.55和0.46. 富集因子分析表明,Cd、Zn和Pb 3种元素高度富集,受人为源的影响强烈. SO₄^2-是水溶性离子中含量最高的组分,其次是NO₃^-和NH₄⁺,在夏、冬季这3种离子暴露浓度之和分别占PM_2.5暴露浓度的34.3%和40.6%. OC是老年人PM_2.5个体暴露的主要成分之一,夏、冬季OC暴露浓度分别占PM_2.5暴露浓度的19.3%和27.4%. 老年人PM_2.5个体暴露化学组分浓度受气象因素、室内源和室外源的共同影响,季节变化明显. 冬季Al、Si、K、Ca和Fe的暴露浓度高于夏季,但大部分微量金属元素(V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Sb和Pb)的冬季暴露浓度却低于夏季. 方差分析表明,冬季SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺、OC和EC的暴露浓度显著高于夏季(P<0.05).

温榆河中硝化和反硝化基因的Real-time PCR定量

张健伟, 孙卫玲, 邵军, 孙海美

2013, 26(1): 64-71.

摘要(2414) PDF(745)

摘要:
以温榆河为研究对象,采用real-time PCR研究了温榆河不同断面水样和沉积物样品中TB(总细菌)、硝化和反硝化(nosZ和narG)基因数量的变化. 水样中TB基因数量在丰水期为1.05×10⁹~7.38×10¹¹ copies/L,枯水期为1.06×10⁹~2.69×10¹² copies/L；氨氧化细菌(AOB)基因数量在丰水期和枯水期分别为nd(未检出)~4.11×10⁸和nd~1.15×10⁹ copies/L. nosZ和narG基因数量在丰水期分别为nd~2.37×10⁸和3.61×10⁸~1.13×10¹⁰ copies/L,枯水期分别为2.0×10⁶~3.04×10⁹和nd~1.39×10¹⁰copies/L. 枯水期沉积物样品中TB基因数量为1.35×10⁹~7.32×10¹⁰ copies/g,nosZ基因数量为nd~1.06×10⁷ copies/g,narG基因数量为1.99×10⁷~1.02×10⁸ copies/g. 枯水期TB基因数量略高于丰水期,枯水期水样中ρ(NH₄⁺-N)较高导致其AOB基因数量要远高于丰水期,nosZ和narG基因数量并没有明显的水期变化. 相关分析表明,沉积物样品中微生物基因数量与水样中微生物基因数量不相关,而是水质变化长期作用的结果. 冗余度分析表明,丰水期和枯水期水样中影响微生物基因数量的主要环境因子不同,丰水期微生物基因数量是温度、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₄⁺-N)、ρ(NO₂^--N)、ρ(NO₃^--N)等共同作用的结果,而温度和ρ(COD_Cr)对枯水期微生物基因数量影响显著.

滇池典型陆生和水生植物溶解性有机质组分的光谱分析

谢理, 杨浩, 渠晓霞, 朱元荣, 张明礼, 吴丰昌

2013, 26(1): 72-79.

摘要(2730) PDF(615)

摘要:
应用紫外-可见光谱、傅里叶红外光谱与三维荧光光谱,对采自滇池外海及湖滨农田的2种典型陆生植物(玉米、紫茎泽兰)和5种水生植物(芦苇、水红花、水葫芦、眼子菜、茭草)所提取的DOM(溶解性有机质)组分进行了光谱分析. 结果表明,陆生与水生植物DOM的紫外-可见光谱曲线基本类似,吸光度均随波长的增加而降低. 陆生植物DOM的SUVA₂₅₄(单位溶解性有机碳浓度下波长254 nm处吸收系数)值大于水生植物,表明滇池外源输入的DOM腐殖化程度大于内源. 植物叶中DOM的A₂₅₀/A₃₆₅(A₂₅₀、A₃₆₅分别为波长250和365 nm处的紫外吸光度比值)小于茎,表明叶中DOM的芳香性和分子量都大于茎. 陆生与水生植物DOM均有相似的红外特征峰带,其中—COO^-、—CH₂、—CO、—OH、—NH₂的特征峰明显,表明它们是构成陆生和水生植物DOM的主要官能团. 三维荧光光谱分析表明,陆生植物茎的DOM中含有类富里酸物质,而叶的DOM中含有类腐殖酸物质. 水生植物除了水葫芦叶的DOM中含有类腐殖酸物质外,其他样品无论茎、叶都含有类富里酸物质. 除水葫芦叶外,同种植物茎的DOM中存在类色氨酸物质,而叶中不存在.

长江流域污染负荷核算及来源分析

乔飞, 孟伟, 郑丙辉, 雷坤, 周刚, 李子成

2013, 26(1): 80-87.

摘要(2317) PDF(696)

摘要:
为研究长江流域污染物输出的时空变化特征和来源,将长江流域划分为114个排污单元,195个纳污河段,应用污染物“产生-排放-入河-消减-输出”模型,结合长江流域2004—2007年的社会经济、水文监测资料,利用朱坨、寸滩、宜昌、大通4个监测断面2004—2007年逐月的水量和水质数据,通过连续演算核算长江流域各河段的污染物输出过程,进行区间污染物输出平衡分析,估算出姚港断面污染物输出过程. 结果表明,各断面计算数据与实测数据相对误差不超过20%,模型及参数组合的可靠性较好. 点源对COD_Mn输出贡献较大,占56.4%；非点源对TN、TP的贡献大,分别占74.3%和92.1%. 从污染物输出分布来看,江西、四川、湖南、湖北四省占流域污染物输出总量的60%以上,贡献率较大,是流域污染物输出的重要区域.

铜陵市惠溪河滨岸带土壤重金属形态分布及风险评估

李如忠, 徐晶晶, 姜艳敏, 陈婧, 丁贵珍

2013, 26(1): 88-96.

摘要(2231) PDF(635)

摘要:
为揭示惠溪河滨岸带土壤重金属(Pb、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd和As)形态分布和生态风险状况,沿河采集12个采样点的土壤样品,采用改进的Tessier五步连续提取法开展形态分析,并以Hkanson潜在生态危害指数法进行生态风险评估. 结果表明:①As和Cr以残渣态占绝对优势,Zn、Pb和Ni以残渣态和Fe-Mn氧化物结合态为主,Cu则以残渣态和有机结合态为主,Cd具有形态多样的分布特征；②7种重金属污染程度排序为As＞Cd＞Zn＞Cu＞Pb＞Ni＞Cr,潜在生态风险大小排序为Cd＞As＞Cu＞Pb＞Ni＞Zn＞Cr,其中Cd和As属极高风险等级,Cu为中等风险等级,其他4种元素则为轻微风险等级；③根据潜在生态风险指数,小倪村、狼尾湖右岸和大倪村采样点属于高风险等级,其他9个采样点均属于很高风险等级；④由综合污染及潜在生态风险贡献率水平,初步判定As和Cd为惠溪河滨岸土壤重金属污染治理和修复的优先控制对象.

天津蓟运河故道消落带土壤种子库特征与土壤理化性质分析

翟付群, 许诺, 莫训强, 李洪远

2013, 26(1): 97-102.

摘要(1927) PDF(594)

摘要:
为确定蓟运河故道消落带土壤种子库特征与土壤理化性质之间的关系,开展土壤萌发试验并测定了土壤理化性质. 结果表明:①土壤物种呈3个聚类组,聚类组1分布在土壤含水率为50%~100%、w(全盐)为0.8~1.4 g/kg的区域,聚类组2分布在土壤含水率为40%~50%、w(全盐)为0.4~0.8 g/kg的区域,聚类组3分布在土壤含水率为25%~40%、w(全盐)为0.2~0.4 g/kg的区域；②土壤w(有机质)、w(全盐)和含水率对土壤种子库物种的分布影响较大,而w(速效K)、w(速效N)、w(速效P)和pH对其影响不大；③随着土壤w(全盐)、含水率的增加及w(有机质)的减少,土壤种子库物种中一年生植物所占比例呈增加趋势,二年生植物比例先减少后增加,多年生植物比例先增加后减少；④随着土壤w(全盐)、含水率的增加以及w(有机质)的减少,消落带土壤种子库的Shannon-Wiener指数和Margalef丰富度指数呈下降趋势,而生态优势度和Pielou均匀度指数随着水位的降低有增大的趋势. 研究得出天津蓟运河故道消落带土壤种子库特征与土壤理化性质有重要关系,适当地进行人为管理和调控对土壤环境的改善及土壤种子库多样性增加有积极作用.

铬污染场地调查数据评估与暴露浓度估计

颜湘华, 王兴润, 李丽, 王琪, 吕诗铭, 孙晓楠

2013, 26(1): 103-108.

摘要(2221) PDF(641)

摘要:
针对某铬污染场地调查采样得到的1 269个土壤w(TCr)和w〔Cr(Ⅵ)〕,分别采用检出限替代法和Walsh''s Test方法分析了未检出值和潜在的异常值.结果表明,异常值的取舍对数据的统计分析结果影响较大,结合该铬污染场地的实际情况和采样记录,最终保留了潜在异常值. 分别采用Q-Q图示法和假设检验方法探讨了该铬污染场地土壤w(TCr)和w〔Cr(Ⅵ)〕的数据分布形态发现,二者均不符合3种常见的分布形态(即正态分布、对数正态分布和Gamma分布),因此,采用基于切比雪夫不等式的非参数方法计算该铬污染场地调查数据的95%UCL(置信区间上限值),确定w(TCr)和w〔Cr(Ⅵ)〕的暴露值分别为0.285 6%和0.022 7%.

基于复杂系统理论的天津市环境与经济关系分析

李倩, 鞠美庭, 邵超峰, 王雁南, 王天天, 任希珍

2013, 26(1): 109-114.

摘要(1794) PDF(652)

摘要:
基于区域环境与经济系统开放复杂性特点,利用最大流原理建立区域环境与经济复杂系统模型分析二者间的关系. 以天津市为研究对象,研究了其环境与经济系统在2001—2010年的发展过程,借助Matlab R2010a求ξ(系统稳定性系数),通过ξ的变化规律分析各组元间的相互作用和系统的整体发展状况. 结果表明:2001—2010年天津市环境与经济系统中各组元间的相互作用逐年增强,ξ逐年上升并在2010年达到最大值(18.615 4),表明该系统中环境与经济各组元间的相互作用逐渐协调,天津市的环境与经济发展呈相互促进的关系.

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2013年第26卷第1期

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