环境科学研究

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2014, 27(1).

摘要(183) PDF(7)

摘要:

储昭升, 叶碧碧, 田桂平, 庞燕, 胡小贞

2014, 27(1): 1-5.

摘要(1688) PDF(507)

摘要:
为研究洱海沉水植物空间分布特征并估算全湖沉水植物的生物量,于2009年8—9月采用回声测深仪和RTK-GPS定位仪测定了洱海沉水植物分布区面积,通过样方调查研究了不同基底高程下沉水植物的平均生物量. 结果表明,洱海沉水植物分布区的面积为19.40km²,占整个湖泊面积的7.7%；其中东区、南区、西区和北区水生植物分布面积分别占25.1%、7.4%、41.0%和26.5%. 沉水植物分布的基底高程范围为1959.0~1965.0m,最深分布线水深的平均值为4.9m,最大值为6.2m. 其中水深2.0~3.0m处平均生物量最大. 从各区域看,北区沉水植物最深分布线水深平均值(5.2m)最大,西区(5.0m)和南区(4.8m)其次,东部(4.6m)最小；沉水植物平均分布宽度表现为北区(399.2m)>南区(213.6m)>西区(175.0m)>东区(86.4m). 沉水植物生物量在8—9月达到最大值,为1.60×10^5t.

洱海沉水植物残体风浪输移量及其时空分布

储昭升, 陈书琴, 王长春, 叶碧碧, 庞燕

2014, 27(1): 6-11.

摘要(1637) PDF(432)

摘要:
为研究洱海沉水植物残体风浪输移特征,掌握由此而引起的N、P变动情况,通过为期1a的野外定点调查,研究了风浪对洱海湖滨带沉水植物作用引起的植物残体向滨岸的输移特征,估算了沉水植物残体带出的N、P质量. 结果表明:①洱海湖滨带有残体输出的沉水植物总计10种,分别为菹草(Potamogeton crispus)、黑藻(Hydrilla verticillata)、轮藻(Eichhornia crassipes)、穿叶眼子菜(P. perfoliatus)、扭叶眼子菜(P. intortifolius)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、马来眼子菜(P. malaianus)、苦草(Vallisneria natans)及微齿眼子菜(P. maackianus)；②沉水植物残体风浪输移量存在明显的时序变化,在4次采样中,2009年12月(冬季)风浪输移量最高；③微齿眼子菜和苦草的风浪输移量最大,植物残体风浪输移量主要受沉水植物的分布和生物量的影响；④单位岸线沉水植物残体风浪输移总量在空间上表现为西部(1.91t/km)>北部(1.73t/km)>南部(1.61t/km)>东部(0.86t/km)；⑤洱海湖滨带沉水植物残体风浪输移总量约为2.27×10^3t/a(以鲜质量计),由此可输出的TN为5.64t,TP为0.85t.

洱海湖滨带不同基底高程下菰出苗及生长特征

贾永见, 储昭升, 叶碧碧, 尹延震, 吴爱平, 程凯

2014, 27(1): 12-17.

摘要(1449) PDF(348)

摘要:
为研究洱海不同类型湖滨带菰(Zizania caduciflora)的出苗及生长的特征,在2010年3月和6月(菰的主要出苗和生长季节)调查洱海湖湾型和非湖湾型湖滨带不同基底高程上菰生物量、密度、植株叶片数、植株高度等的变化,分析洱海水位变化的影响. 结果表明:随着湖滨带基底高程的降低,洱海湖滨带菰的密度、生物量、单株叶片数呈先增高后快速降低趋势,株高则呈增大后基本不变的趋势；从株密度及生物量看,随着3—6月洱海水位的降低,湖湾型和非湖湾型湖滨带菰生长的最适基底高程都随之下降,3月为1964.85m,6月为1964.55m,所对应的水深均为0.3m. 3月和6月湖湾型湖滨带能够出苗良好的基底高程比非湖湾型分别低了0.3和0.6m；随着水位的下降,湖湾型湖滨带菰出苗良好的范围向水下延伸,但在非湖湾型湖滨带,出苗良好的最低高程几乎不变. 湖湾型和非湖湾型湖滨带菰出苗和生长的差异显示出其影响因素不同,在湖湾型湖滨带,水深动态变化是主要影响因子,而在非湖湾型湖滨带,风浪作用和水深动态变化存在共同作用.

北京城市地区CO₂通量特征

窦军霞, 苗世光, 李炬, 李爱国

2014, 27(1): 18-27.

摘要(1879) PDF(606)

摘要:
城市CO₂排放是全球大气CO₂的重要来源. 为探讨不同气象背景条件、土地利用方式和覆盖类型以及能源消耗方式对城市CO₂排放的影响,利用北京325m气象塔(39°58′N、116°22′E)上140m高涡动相关仪监测的湍流数据,对2009年6月26日—2011年12月31日气象塔周边区域共919d CO₂通量的时间变化及方向分布特征进行了研究,并计算了CO₂的年排放量. 结果表明:CO₂通量受交通因素影响明显,各季节CO₂通量日间早、晚峰值出现时间与车流量高峰时间一致,该特征在冬季表现尤为突出. 冬季取暖会显著增加CO₂排放量；受供暖排放和植物休眠的影响,冬季CO₂通量全天均高于其他季节,日均值为30.1μmol/(m²·s),显著高于春、夏、秋三季的15.2、17.9和15.8μmol/(m²·s) (t-test,P<0.001). CO₂通量在不同方向的分布特征表明,其值与源区内人工建筑面积所占比例成正比；而在植被覆盖比例较高的方位,其CO₂通量相应较小. 气象塔周边区域CO₂年均排放量达到30.0kg/(m²·a),但仍小于伦敦的35.5kg/(m²·a).

2010年中国机动车CH₄和N₂O排放清单

何立强, 胡京南, 解淑霞, 宋敬浩, 祖雷, 谢琼

2014, 27(1): 28-35.

摘要(2203) PDF(467)

摘要:
中国大部分机动车温室气体排放研究都集中于CO₂排放,对于CH₄和N₂O等排放的研究鲜见. 以中国机动车污染防治年报(2011年)、中国汽车工业年鉴(2011年)、中国统计年鉴(2011年)以及交通运输部发布的相关信息和数据(2011年)等为基础,结合文献调研和2008─2010年对北京、广州等国内10余座典型城市的实地调查结果,获得2010年我国机动车活动水平及排放特征. 基于上述基础信息,解析得到按不同车型、燃料和车龄分布的机动车保有量、年均行驶里程及排放因子,建立2010年中国机动车CH₄和N₂O排放清单. 结果表明:2010年中国机动车CH₄和N₂O排放量分别为23.90×10⁴和6.01×10^4t,折算成CO₂分别为501.99×10⁴和1862.51×10^4t. 不确定性分析则显示,中国CH₄排放量在18.21×10⁴～27.52×10^4t之间,N₂O排放量在4.32×10⁴～7.62×10^4t之间. 在机动车中,汽车CH₄和N₂O排放量最大,分担率(某车型污染物排放量占机动车排放总量的比例)分别为77.99%和94.22%,而摩托车和农用车排放分担率较小. 在各类汽车中,CH₄排放主要来源于轻型汽油车和天然气出租车,二者的排放分担率分别为47.98%和23.42%；N₂O排放则主要源于轻型汽油车,其分担率为73.09%. 因此,轻型汽油车是削减机动车CH₄和N₂O排放的重点车型,同时天然气出租车也应作为控制CH₄排放的主要车型.

FBC-DPF在柴油机颗粒物控制中的应用研究

冯向宇, 葛蕴珊, 马朝臣, 韩秀坤, 谭建伟, 李加强, 郝春晓

2014, 27(1): 36-42.

摘要(2053) PDF(407)

摘要:
目前针对加装FBC-DPF(燃油添加剂-柴油机颗粒捕集器)后的柴油机放特性研究较少,并且缺乏FBC-DPF对颗粒物中PAHs排放量的影响效果研究. 为全面评估加装FBC-DPF后柴油机颗粒物排放特性和FBC-DPF对柴油机尾气中的颗粒物排放污染控制效果,在发动机台架上对装有FBC-DPF的重型柴油机进行了颗粒物排放特性试验. 利用电子低压撞击仪(ELPI)测量加装FBC-DPF前、后柴油机颗粒物的数浓度与粒径分布,用玻璃纤维滤膜采集加装FBC-DPF前、后尾气中的固相PAHs,利用色谱质谱联用仪对加装FBC-DPF前、后尾气中的固相PAHs进行定量分析. 结果表明:①加装FBC-DPF后柴油机排放的颗粒物数浓度大幅降低,FBC-DPF对尾气中颗粒物的捕集效率平均值在95%左右；②加装FBC-DPF后柴油机固相PAHs总比排放量有所降低,在大负荷区域降幅在25.0%~88.0%之间；③加装FBC-DPF前的颗粒物中位直径为30~89nm,而加装FBC-DPF后的颗粒物中位直径为41~98nm,平均增幅为38.2%. 对于国Ⅳ及未来国Ⅴ柴油机排放法规,FBC-DPF是解决柴油机颗粒物排放的有效手段；此外,FBC-DPF可以大幅降低柴油机尾气中的有毒成分,并且能够适应高含硫量的燃油环境.

崇明东滩芦苇湿地温室气体排放通量及其影响因素

胡泓, 王东启, 李杨杰, 陈振楼, 吴杰, 尹秋晓, 管永健

2014, 27(1): 43-50.

摘要(1828) PDF(403)

摘要:
通过静态箱-气相色谱法对崇明东滩芦苇群落在生长周期内的3种温室气体——CH₄、N₂O和CO₂的排放、吸收特征进行研究. 结果表明:芦苇群落湿地CH₄排放通量受温度影响较大,夏季排放通量明显高于其他季节,年均排放通量为74.46μg/(m²·h)；N₂O年均排放通量为2.22μg/(m²·h),冬季排放通量最大；CO₂的吸收率季节变化明显,年均排放通量为-101.93mg/(m²·h). 温度、芦苇植株光合作用及呼吸作用是影响CH₄产生和排放的主要因素；而沉积物氮素不足和限制,则是促使芦苇群落表现出对N₂O吸收的原因；芦苇的光合作用及土壤呼吸作用随温度和季节的变化是控制芦苇湿地CO₂的排放和吸收的主要因素. 芦苇植株发达的通气组织是CH₄和N₂O由大气向沉积物扩散的通道,同时分子扩散过程也是沉积物产生的CH₄、N₂O和CO₂扩散到大气中的途径和方式.

包头白云鄂博采矿区周边表层土壤中²³²Th的分布特征

李若愚, 李强, 陈胜, 蔡春霞, 吴丰昌, 孙德智, 廖海清

2014, 27(1): 51-56.

摘要(1668) PDF(427)

摘要:
包头白云鄂博矿区进行铁矿、稀土矿开采已近60a,稀土矿中伴生的²³²Th未利用而暴露于环境中,可能引起一定的环境风险,因此对该矿区周边表层土壤中w(²³²Th)及其分布特征进行采样监测.结果表明:土壤中w(²³²Th)为3.43~59.09mg/kg,平均值为12.79mg/kg,高于世界平均值(7.50mg/kg)和我国全国平均值(9.88mg/kg),说明包头白云鄂博矿区周边土壤中²³²Th的分布受到了矿物开采活动的影响；其主要来源是矿区东、西两侧的2个尾矿堆,矿区周边表层土壤中²³²Th的分布主要受风力作用和人为活动等因素的影响. 土壤剖面0~20cm区间w(²³²Th)平均值与五分法土壤表层中的w(²³²Th)接近,矿区南部(16号采样点)和北部(12号采样点)土壤中²³²Th的分布未受白云鄂博矿区的影响,其剖面上w(²³²Th)变化不明显,接近全国平均值；矿区东南部(17号采样点)底层土壤w(²³²Th)较低,表层土壤w(²³²Th)较高,并且在10.5~17.5cm区间出现w(²³²Th)剧增的趋势,w(²³²Th)由14.70mg/kg升至19.54mg/kg,表明土壤中²³²Th的分布明显受白云鄂博矿区的影响.

重庆缙云山针阔混交林地土壤呼吸速率及温度敏感性特征分析

于雷, 王玉杰, 王云琦, 张会兰, 孙素琪, 周彬

2014, 27(1): 57-63.

摘要(1220) PDF(374)

摘要:
以重庆缙云山亚热带针阔混交林为研究区,研究了土壤呼吸及其Q₁₀(温度敏感性系数,指温度增加10℃所造成的呼吸速率改变的商)的时间变异特征,并深入分析二者受土壤温度、湿度变化的影响. 2011年4—12月采用LI-8100二氧化碳通量测量系统观测选取样地的R_S (土壤呼吸速率)、土壤5cm深处的T₅(土壤温度)和W₅(土壤湿度),分析R_S与Q₁₀的变化规律；同时利用单一和二元混合模型探讨T₅和W₅对R_S、Q₁₀的影响. 结果表明:①在观测期内R_S和T₅月均值均呈单峰曲线变化；R_S的变化范围在(1.38±0.15)~(3.94±0.21)μmol/(m²·s)之间,T₅的变化范围在(9.28±0.65)～(22.99±1.14)℃之间；由于受到自然降水影响,W₅的月际变化不规律. ②Q₁₀季节差异明显,最大值(3.31)出现在春季,观测期内的平均值为2.01. ③R_S与T₅之间呈显著正相关(P<0.05),与W₅的关系不明显(P>0.05)；R_S与T₅、W₅的关系模型拟合度分别为87%和26%；T₅与W₅的复合模型对R_S的变化解释能力为89%,高于单一模型. ④影响Q₁₀的主要因素是T₅,其次为W₅.

重庆渝北地区土壤重金属形态特征及其有效性评价

严明书, 李武斌, 杨乐超, 龚媛媛, 张茂忠

2014, 27(1): 64-70.

摘要(1904) PDF(450)

摘要:
结合渝北地区土壤重金属全量及形态分析,对区内主要土壤类型(紫色土、石灰土、黄壤、水稻土)中的As、Cd、Cr、Pb形态构成特征、影响因素及有效性进行研究. 结果表明:不同土壤类型重金属形态构成差异明显,Cr、Pb在各土壤类型中均以残渣态为主；Cd在黄壤、紫色土中以离子态、残渣态为主,其中离子态平均构成在2类土中分别高达37.44%、29.97%. w(可利用态As)和w(可利用态Cr)在紫色土中的平均值分别为0.04和0.96mg/kg,w(可利用态Cd)在水稻土和紫色土中的平均值分别为0.13和0.09mg/kg,w(可利用态Pb)在黄壤中的平均值为1.94mg/kg,表现出较高生物有效性；石灰土中各重金属可利用态总体较低. w(可利用态As)、w(可利用态Cd)分别与As全量(以w计,下同)、Cd全量呈显著正相关；w(可利用态Cd)和w(可利用态Pb)与pH,w(可利用态Cr)与w(有机质)均呈显著负相关. 紫色土中w(可利用态Cd)、w(可利用态Cr)和w(可利用态Pb)与各重金属全量、pH和w(有机质)三者显著服从多元非线性对数回归,通过该回归可对研究区紫色土这3个元素的可利用态含量进行预测.

剩余污泥热水溶性有机物的提取方法优化研究

邵立明, 李天水, 王天烽, 吕凡, 何品晶

2014, 27(1): 71-77.

摘要(1879) PDF(414)

摘要:
热水溶性有机物含量和组成是表征剩余污泥(简称为污泥)中有机质生物可利用性的重要手段.分析了不同热水淬时间(1~24h)和不同ρ(污泥)(0.7~36.0g/L)对热水溶性蛋白质和碳水化合物等溶出的影响,据此对剩余污泥中热水溶性有机物的提取方法进行了优化. 结果表明:污泥在60℃水淬8h时,水溶性蛋白质和碳水化合物的溶出率达到最大,分别为34.6%和36.1%；但是,随着水淬时间的延长,部分蛋白质被转化成氨氮,部分碳水化合物也发生了转化和降解,致使二者的浓度降低. 考虑测试分析的时间效率和溶出率稳定性,污泥热水溶性有机物最优水淬时间建议设置为5h. 研究结果表明,热水溶性有机物的溶出率随ρ(污泥)降低呈升高趋势,当ρ(污泥)为0.7g/L时,热水淬5h后蛋白质和碳水化合物的溶出率最大,二者分别为52.9%和36.6%.

地下水循环井技术对含水层典型NAPL污染物的修复模拟

白静, 孙超, 赵勇胜

2014, 27(1): 78-85.

摘要(2098) PDF(458)

摘要:
采用静态批试验分析苯和萘在均质中砂上的吸附特性,同时利用二维模拟槽分析其在地下水中的迁移特性并采用地下水循环井技术进行修复治理. 结果显示:苯和萘在均质中砂上的吸附符合线性等温吸附,萘的吸附系数为0.0075L/g,明显大于苯(0.0034L/g)；苯在横向和纵向的浓度锋面迁移距离均明显大于萘, 50d后,地下水中ρ(苯)、ρ(萘)的最高值和平均值分别为119.11、14.97mg/L和64.03、5.19mg/L；启动循环井修复,靠近循环井的地下水循环扰动大,气、水两相间的传质作用强,有机物被优先去除,逐渐形成一个以循环井为中心的锥形修复区域；累积曝气14h后,地下水中ρ(苯)趋于检测不出,但ρ(萘)存在明显拖尾现象,拖尾浓度达到1.82mg/L；各列单元苯衰减系数变幅较小,萘的衰减系数则存在两侧低、中间高的趋势,残留的萘基本上集中分布于远离循环井、模拟槽的两侧区域. 可见污染物的挥发性及其在地下水中的迁移性是影响循环井修复效果的主导因素,污染物挥发性越强,其迁移越快,循环井修复的效果越好.

附着物对菹草光合作用速率的抑制效应

张亚娟, 刘存歧, 张晶, 王军霞

2014, 27(1): 86-91.

摘要(1764) PDF(346)

摘要:
年5月对白洋淀不同营养水平的8个区域进行现场调查,研究了菹草(Potamogeton crispus)附着物的生物量(以w计)与营养盐水平的关系及其对菹草光合作用速率的影响. 结果表明,随着ρ(TN)、ρ(TP)的增加,菹草上附着物的生物量、w(Chla)和净初级生产力逐渐升高,在营养盐水平较高的王家寨〔ρ(TN)为6.074mg/L,ρ(TP)为0.161mg/L〕达到高峰,附着物的生物量为0.073~0.384mg/g,w(Chla)为0.019~0.112 mg/g,净初级生产力为0.007~0.154mg/(g·h). 附着物对菹草的光合作用速率产生明显的抑制作用,并且随着附着物生物量的增加,抑制作用明显增强,在营养水平较高的王家寨,抑制率可达72%；南刘庄和端村次之,抑制率分别为64%和55%；而在营养水平较低的光淀,抑制率仅为11%. 初步推测附着物对菹草的光合作用的影响可能源于附着物的遮荫作用.

梧桐叶活性炭对不同极性酚类物质的吸附

刘斌, 顾洁, 屠扬艳, 周建斌

2014, 27(1): 92-98.

摘要(1532) PDF(452)

摘要:
以梧桐枯叶为原料、磷酸为活化剂制备活性炭,研究了不同浸渍比、活化温度、活化时间对活性炭孔结构和表面化学性质的影响. 通过XRD(X射线衍射)、BET比表面积、红外图谱、XPS(X射线光电子能谱)等对梧桐叶活性炭进行表征,并对其表面零电荷点(pH_pzc)进行了测定,从热力学的角度研究了梧桐叶活性炭对水溶液中不同极性酚类物质的吸附行为. 结果表明,梧桐叶活性炭制备的最佳工艺条件为:浸渍比(质量比)为3∶1,活化温度为450℃,活化时间为2.5h. 浸渍比增大、活化温度升高和活化时间的延长,都有利于增加活性炭表面极性；活性炭的极性表面对酚类物质的吸附有重要影响,梧桐叶活性炭对苯酚、邻硝基苯酚和对硝基苯酚的吸附量分别达到79.2、93.9和95.8mg/g. 热力学研究表明,梧桐叶活性炭对不同极性酚类物质的吸附符合Frenundlich等温吸附方程,并且是一个自发的放热过程,其吸附焓变、吸附熵变、吸附自由能变均小于零.

层次分析-灰色关联分析法评价黄姜皂素生产工艺

薛念涛, 张国臣, 陈坚, 纪玉琨, 吕建波, 王凯军

2014, 27(1): 99-105.

摘要(1701) PDF(390)

摘要:
运用层次分析-灰色关联分析法评价了6种黄姜皂素生产工艺. 用层次分析法确定了12项指标〔酸耗系数、水耗系数、能耗系数、单位产品废水COD_Cr产生量、废气产生量、固体废物产生量、污染物处理效果、环保成本(年环境代价/产品年产量)、环境系数(年环境代价/年产值)、成本投资、运行费用和资源综合利用收益)〕的权重,其中水耗系数、废水COD_Cr产生量、酸耗系数的权重分别为0.216、0.189、0.167,排在前三位,对评价结果影响较大. 通过专家打分、构造决策矩阵等步骤计算不同工艺指标列与最优指标集数据列的关联度,得到6种生产工艺的综合排序. 微波破壁-甲醇提取法的关联度为0.879,为最优工艺；直接分离法、直接分离-板框压滤法、糖化-膜分离回收-酸水解法的关联度分别为0.874、0.803、0.701,依次位列微波破壁-甲醇提取法之后. 直接酸水解法、自然发酵-酸水解法的关联度分别为0.530、0.410,排在最后,建议淘汰. 评价结果可望为黄姜皂素行业的健康发展、水污染防治等方面提供一定依据.

FDI对中国环境污染影响的实证研究

阚大学

2014, 27(1): 106-112.

摘要(1922) PDF(383)

摘要:
基于中国期刊全文数据库中的30篇中文社会科学引文索引(CSSCI)的期刊论文,运用Meta方法定量分析FDI(外商直接投资)对中国环境污染的影响. 结果表明:①单一或几个环境污染指标和FDI相对值的回归系数分别为-2.72和-1.83,说明采用二者会降低FDI环境效应显著性,但后者不显著；②面板数据和样本时间跨度的回归系数分别为3.19和1.52,说明采用二者会提高FDI环境效应显著性,并更有可能得到FDI加剧了环境污染的结论；③样本数据平均年限变量的回归系数为-0.90,说明采用2000年后数据会降低FDI环境效应显著性,2000年前FDI对环境污染加剧效应呈下降趋势,此后FDI改善了环境质量；④OLS法和固定效应模型的回归系数分别为2.22和0.78,说明采用二者会提高FDI环境效应显著性,但后者不显著. 综上可知,在纳入部分控制变量前提下,采用环境污染综合指数和FDI水平值,基于1985—2010年面板数据,运用OLS法和固定效应模型实证发现,FDI更有可能显著加剧了环境污染,但这种效应呈下降趋势,以至于2000年后FDI改善了环境质量.

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2014年第27卷第1期

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