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2014年  第27卷  第12期

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2014, 27(12).
摘要(171) PDF(39)
摘要:
大气环境
重庆主城区大气PM10及PM2.5来源解析
任丽红, 周志恩, 赵雪艳, 杨 文, 殷宝辉, 白志鹏, 姬亚芹
2014, 27(12): 1387-1394.
摘要(3209) PDF(2565)
摘要:
为探讨重庆主城区4个季节大气PM10和PM2.5的主要来源,于2012年2—12月在重庆主城区的工业区、文教区和居住区5个环境监测点同步采集PM10及PM2.5样品,分析了无机元素、水溶性离子、有机碳和元素碳含量及其分布特征. 采集了重庆主城区土壤尘、建筑水泥尘、扬尘、移动源(包括机动车、施工机械及船舶)、工业源(包括固定燃烧源及工业工艺过程源)、生物质燃烧源及餐饮源等7类污染源,建立了重庆市本地化的污染源成分谱库. 利用CMB(化学质量平衡)受体模型及二重源解析技术分析了PM10及PM2.5的来源. 结果表明:重庆主城区大气中ρ(PM10)及ρ(PM2.5)的年均值分别为153.2和113.1 μg/m3,超过GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值2倍以上. 大气PM10的主要来源为扬尘、二次粒子和移动源(贡献率分别为23.9%、23.5%和23.4%),大气PM2.5主要来源于二次粒子和移动源(贡献率分别为30.1%和27.9%).PM10和PM2.5的主要源类贡献率差别不大,表明研究区域内大气颗粒物污染控制应采取多源控制原则. 大气PM10来源的季节性变化特征表现为春季和秋季主要以扬尘为主、夏季和冬季主要以二次粒子为主.
重庆主城区春季大气PM10及PM2.5中多环芳烃来源解析
赵雪艳, 任丽红, 姬亚芹, 杨 文, 白志鹏, 周志恩, 翟崇治
2014, 27(12): 1395-1402.
摘要(2814) PDF(2318)
摘要:
于2012年春季采集了重庆主城区和缙云山共6个环境采样点的大气PM10、PM2.5样品,同步采集了燃煤尘、机动车尾气尘、施工机械尾气尘、船舶尾气尘、餐饮油烟尘、生物质燃烧尘及土壤尘等7类污染源,采集到有效受体样品139个、有效源样品233个,使用GC-MS分析样品中18种PAHs的质量浓度(ρ),分析了PM10、PM2.5上载带PAHs的污染特征,并分别运用比值法、主成分分析法及CMB(化学质量平衡)受体模型法对PM10、PM2.5中的PAHs进行来源解析,所得源解析结果较为一致. 结果表明:重庆主城区大气PM10、PM2.5中ρ(PAHs)较低,ρ(PAHs)分别为22.03~31.71、19.02~29.92 ng/m3,其中位于工业区新山村采样点的ρ(PAHs)最高. PM10载带的PAHs有86%~99%集中在PM2.5中,说明PAHs主要富集在PM2.5中. 重庆主城区大气PM10、PM2.5载带的PAHs主要来自机动车尾气尘和燃煤尘的贡献,这2类源对PM10的贡献率分别为25.89%、32.80%;而在PM2.5中,机动车尾气尘的贡献率较高,可达62%左右.
天津某老年社区夏冬季室内与个体暴露PM2.5对比
许 嘉, 倪天茹, 李彭辉, 韩 斌, 白志鹏
2014, 27(12): 1403-1410.
摘要(2221) PDF(2871)
摘要:
于2011年夏季(6月13日—7月2日)和冬季(11月30日—12月12日)在天津市某老年社区采集室内与老年人个体暴露PM2.5样品,分析二者的质量浓度及化学组分特征. 结果表明:夏、冬季室内ρ(PM2.5)分别为(138±103)和(173±136)μg/m3,二者差异显著(P<0.05);冬季室内ρ(PM2.5)、ρ(SO42-)和ρ(OC)显著高于夏季(P<0.05),初步推断是由于冬季燃煤取暖排放的大量颗粒物渗透进入室内所致;冬季室内源(如清扫和吸烟)对某些室内PM2.5组分(Al、Ca和Cd)的贡献较夏季显著. 对个体暴露与室内ρ(PM2.5)的相关性分析发现,二者在夏、冬季均显著相关(P<0.05). 在受试老年人时间活动模式基础上,采用COD(分歧系数)评估室内和个体暴露PM2.5化学组成的相似度,结果显示,室内与个体暴露PM2.5的COD在夏、冬季分别为0.34±0.10和0.37±0.12;冬季受试老年人在交通微环境所处时间较长,致使COD大于0.5的样本数所占比例较夏季高. 室内和老年人个体暴露PM2.5的ρ(OC)/ρ(EC)在夏、冬季均相近,说明二者的碳组分来源相似.
宁波市大气挥发性有机物污染特征及关键活性组分
郑伟巍, 毕晓辉, 吴建会, 冯银厂, 傅晓钦, 翁燕波, 朱艳芳
2014, 27(12): 1411-1419.
摘要(2018) PDF(1821)
摘要:
于2010年冬、春、秋三季,在宁波市3个采样点(市区、镇海站、北仑站)进行大气VOCs(挥发性有机物)样品的采集与分析,并对36种大气VOCs组分进行测量,分析宁波市大气VOCs组分组成及其时空分布特征. 用各组分的·OH反应速率表征其化学反应活性,以识别宁波市大气VOCs的关键活性组分. 结果表明:宁波市ρ(VOCs)(36种大气VOCs组分的平均质量浓度)在3个季节的平均值为198.2 μg/m3,主要成分为烷烃(48.6%)、芳香烃(33.6%)、烯烃(17.8%). ρ(VOCs)的季节变化表现为冬季(298.5 μg/m3)>秋季(174.1 μg/m3)>春季(122.0 μg/m3),空间上表现为市区(161.3 μg/m3)<镇海(225.0 μg/m3)<北仑(208.2 μg/m3). 宁波市大气VOCs的化学组成相对稳定,·OH平均反应速率常数和乙烯相当,总化学反应活性较强;对化学反应活性贡献最大的是烯烃,其体积混合比约占VOCs体积混合比的22%,但对VOCs化学反应活性的贡献达64%以上;关键活性组分为1-丁烯、反-2-丁烯、间,对-二甲苯、乙烯和戊烯.
北京城郊燃煤汞排放及其对当地空气环境的影响
李 珊, 李 洋, 梁汉东, 王志勇, 薛英岚
2014, 27(12): 1420-1425.
摘要(1678) PDF(1615)
摘要:
为了解生活用煤汞含量水平,分析生活燃煤给当地环境空气中ρ(Hg)带来的影响,使用Lumex RA915+/M测汞仪,现场在线监测了北京市大兴区46户居民家庭燃煤炉口上方空气和村庄环境空气中的ρ(Hg),并对民用蜂窝煤及煤渣样品中的w(Hg)进行了实验室分析. 结果表明:燃煤炉口上方25 cm处空气中ρ(Hg)为20.4~4 583.5 ng/m3,平均值为823.9 ng/m3(n=46);村庄环境空气中ρ(Hg)为5~13 ng/m3,高于当地背景值(1~3 ng/m3);民用蜂窝煤样品中w(Hg)的平均值为326.6 ng/g(n=46),显著高于我国工业原煤中w(Hg)平均值(约150 ng/g);生活燃煤汞排放率达到99.76%,高于电厂等工业燃煤汞排放率. 鉴于生活用煤多为富汞的劣质煤,其w(Hg)及汞排放率远高于工业用煤,并且室内空气污染对人体健康的危害更为直接,因此,生活燃煤造成的汞污染问题应得到更大的重视.
大连海域远洋船舶排放清单
谭建伟, 宋亚楠, 葛蕴珊, 李加强, 李 兰
2014, 27(12): 1426-1431.
摘要(2449) PDF(2119)
摘要:
为准确评估船用柴油机实际排放,利用船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)采集远洋船舶的船速、航行时间、地理位置信息等实时航行数据,采用动力法对2012年大连港远洋船舶的排放清单进行计算. 结果表明:2012年大连港远洋船舶PM10、NOx、SOx、CO、HC、CO2总排放量分别为5 785(包括4 628 t PM2.5)、51 451、49 437、4 677、2 010及2 885 388 t. 在4种运行工况中系泊工况排放量最大,受船舶类型和污染物种类影响,系泊工况污染物排放所占比例有所不同,但其分担率均在75.0%左右. 船舶排放污染物的空间分析表明,船舶系泊停靠的港口区域是污染物排放最密集的区域. 从船舶类型来看,散货船、集装箱船、邮轮和油轮是污染物主要排放船型,在整个船舶排放清单中,这4类船舶对DPM(柴油机颗粒物)、NOx、SOx、CO、CO2的排放分担率之和分别为90.9%、91.4%、91.9%、91.5%、91.9%. 在船舶的主机、辅机和锅炉3种排放源中,主机是主要排放源,集装箱船和滚装船的主机分担率为90.0%,货船和邮轮的辅机排放分担率达到40.0%.
南京轿子山生活垃圾填埋场温室气体释放的变化规律
冯 凯, 黄天寅
2014, 27(12): 1432-1439.
摘要(2124) PDF(1667)
摘要:
垃圾填埋场是全球温室气体释放的重要来源. 在南京轿子山生活垃圾填埋场3个具有不同填埋龄(4~13 a)、覆土深度(30~100 cm)和有无填埋气收集系统的平台,采用静态箱气相色谱法对填埋场CH4和N2O的释放规律进行了研究. 结果表明:填埋龄与覆土深度对填埋场CH4和N2O的释放影响显著,与其他2个平台相比,填埋龄(10~15 a)长、覆土深度(80~100 cm)大且无填埋气收集系统的平台1的CH4和N2O四季及昼夜释放通量均相对较小,相差为2个数量级;虽然3个平台温室气体释放通量的昼夜和季节性变化规律并不一致,但在春季均出现最小值,CH4和N2O的最小释放通量分别约为30和186.49 μg/(m2·h). 夏季、秋冬季交替及冬春季交替时期,CH4和N2O的释放通量均出现峰值,晚上的释放量约占全天释放总量的70%左右. 垃圾填埋场是高度异质性体系,相关性分析表明,CH4释放通量与覆土温度、覆土含水率无显著相关性,而N2O释放通量却与这2个指标呈显著相关. CH4释放通量季节和昼夜性变化较稳定,变异系数范围分别为13%~405%和43%~429%. N2O释放通量的季节性和昼夜性变异水平较高,变异系数范围分别为15%~1 005%和17%~1 552%,因此有必要进行全时段监测.
环戊烯臭氧化反应瞬变物种产生机制
杨晓璐, 徐义生, 郭学超, 郭 创, 陈建华, 邓建国
2014, 27(12): 1440-1449.
摘要(2294) PDF(1799)
摘要:
大气中烯烃臭氧化反应产物是二次有机气溶胶(SOA)形成的重要前体物. 运用自行组建的低温基质隔离系统研究环戊烯臭氧化反应的瞬变物种产生机制. 采用程序升温方法,将温度从6 K升至115 K,用傅里叶红外光谱仪检测不同温度下生成的活性中间体,并将试验值与理论计算值、文献报道值进行对比,以确定中间体构型. 结果表明:环戊烯臭氧化反应生成的中间体——POZ(初级臭氧化物)、SOZ(二次臭氧化物)和CI(一分子羰基氧化物和一分子醛或酮)被成功检测到. 其中,POZ的特征吸收峰在705和946 cm-1处,对应O—O—O反对称伸缩振动和环变形振动;SOZ特征吸收峰在939 cm-1处,对应C—O伸缩振动;CI的特征吸收峰在1 733和853 cm-1处,分别对应CO伸缩振动和O—O伸缩振动. 据此,环戊烯臭氧化反应遵循Criegee机制. 采用4种量子化学计算方法——B3LYP/6-311++G(d,2p)、B3LYP/6-311++G(3df,3pd)、MP2/aug-cc-pvdz和PW91PW91/6-311++G(3df,3pd),计算POZ、SOZ和CI特征吸收峰的振动频率,其中POZ在705 cm-1处吸收峰的振动频率计算值分别为725、698、703、680 cm-1;SOZ在1 030 cm-1处吸收峰的振动频率计算值分别为1 017、1 018、1 025和993 cm-1;CI在1 733 cm-1处吸收峰的振动频率计算值分别为1 796、1 803、1 732和1 745 cm-1.表明MP2/aug-cc-pvdz计算的特征振动频率与试验值最接近.
水环境
环太湖主要河流氮素组成特征及来源
韩 梅, 周小平, 程媛华, 潘凤云, 卢少勇
2014, 27(12): 1450-1457.
摘要(2524) PDF(1506)
摘要:
以2012年太湖20条主要环湖河流中氮素的逐月调查数据为依据,探讨了河水中氮素的含量、形态组成和季节性分布规律,旨在为进一步实施入湖河流小流域的污染治理提供依据. 结果表明,太湖20条环湖河流的ρ(TN)平均值为2.53~6.31 mg/L,鉴于太湖水体中ρ(TN)多年来居高难下,水质类别主要由ρ(TN)决定,因此按ρ(TN)年均值,将环湖20条河流分为重度、中度和轻度污染3类. DIN(溶解态无机氮)是氮素的主要存在形式,ρ(DIN)平均占ρ(TN)的72%以上. 其中,重度和中度污染河流中ρ(NH3-N)和ρ(NO3--N)各占ρ(DIN)的约50%,轻度污染河流则以NO3--N为主,ρ(NO3--N)占ρ(DIN)的60%以上. 除个别河流外,重度和中度污染河流水体中非汛期(11月—翌年4月)ρ(TN)、ρ(NH3-N)和ρ(NO3--N)普遍高于汛期(5—10月),并且汛期和非汛期差异显著. 这可能与非汛期的水温较低并且污水处理厂及湿地等生态系统的氮素去除率低于汛期有关,此外,也说明点源污染占主要地位;轻度污染河流中ρ(NH3-N)在汛期和非汛期差异不显著,说明点源和非点源负荷相当. 重度和中度污染河流应重点针对点源污染开展治理;轻度污染河流应将点源、面源污染协同治理,以利于进一步改善水质.
极端暴雨条件下广东北江重金属污染特征
易 雯, 李 彤, 付 青, 李海啸, 刘奕慧, 吴志强, 郑丙辉
2014, 27(12): 1458-1464.
摘要(1661) PDF(1958)
摘要:
以2012年“6.25”暴雨径流过程为对象,研究广东省北江上游高桥断面在极端暴雨条件下水体理化性质与ρ(Pb)、ρ(Cu)、ρ(Zn)、ρ(Cd)(均为溶解态,下同)的变化过程;基于相关分析法,分析北江水质对水文过程的响应关系及各指标间的内联特点. 结果表明:暴雨径流期间,北江水质呈“大流量、高浓度”的特征. 暴雨径流发生前后4个典型阶段中,阶段Ⅰ(局部产流期)ρ(Cd)、ρ(Pb)仅为(0.48±0.09)和(1.91±0.29)μg/L,ρ(Cu)与ρ(Zn)基本未检出;阶段Ⅱ(以地表径流为主的全流域产流期)ρ(Cd)、ρ(Pb)、ρ(Cu)与ρ(Zn)均迅速上升,最高分别达1.80、12.34、6.18、52.57 μg/L;阶段Ⅲ(以浅层地下水径流为主的全流域产流期)重金属质量浓度整体较洪水期有所下降,但ρ(Pb)仍高于阶段Ⅰ正常水平,ρ(Zn)、ρ(Cu)和ρ(Cd)则低于阶段Ⅰ;阶段Ⅳ(深层地下水产流期)ρ(Cu)与ρ(Zn)已回落至未检出水平,ρ(Cd)持续下降,低于阶段Ⅲ和阶段Ⅰ,ρ(Pb)较阶段Ⅲ有所下降,但仍高于阶段Ⅰ. 暴雨径流期间,溶解态重金属质量浓度与流量及浊度间呈显著正相关(P<0.01),ρ(Zn)与ρ(Pb)、ρ(Cd)的相关系数均在0.85以上(P<0.01).
污染治理技术与方法
过渡金属负载γ-Al2O3对HCN催化水解性能的影响
袁 信, 周 键, 田森林, 蒋 明, 宁 平, 张秋林
2014, 27(12): 1465-1471.
摘要(1952) PDF(1372)
摘要:
为高效催化水解净化废气中的HCN,采用等体积浸渍法改性γ-Al2O3制备HCN水解催化剂,考察不同金属组分及其负载量对HCN催化水解效率的影响. 结果表明:不同金属对HCN的催化水解活性依次为Cu>Cr>Fe>Zn>Ni>Co,Cu/γ-Al2O3系催化剂中Cu的最佳负载量为15.0%,添加1.0%的Ni有助于增加该催化剂对HCN的催化水解性能. 空速为18 000 h-1时,Cu/Ni/γ-Al2O3型催化剂在6 h内净化效率均能保持在91%以上,尾气中ρ(NH3)为16.6 mg/m3. 采用X线衍射(XRD)、扫描电镜与能量色谱(SEM/EDS)、N2物理吸附(N2-BET)对Cu/Ni/γ-Al2O3系催化剂表征可知,CuO是Cu/Ni/γ-Al2O3系催化剂的主要活性成分,与未改性γ-Al2O3相比,Cu、Ni改性后催化剂微孔和中孔(孔宽为1.7~15.0 nm)的孔体积有所降低,其中直径较小的中孔对HCN的催化水解起主导作用.
柴油/甲醇燃烧颗粒的碳结构参数分析
赵 洋, 王宇成, 王 忠, 李瑞娜, 李铭迪, 刘 帅
2014, 27(12): 1472-1478.
摘要(1809) PDF(1468)
摘要:
为探讨非道路柴油机燃用柴油/甲醇混合燃料排气颗粒中碳结构的演变规律,降低非道路柴油机的颗粒(PM)排放,采用激光拉曼光谱仪,结合分峰拟合方法,重点针对甲醇掺混比对非道路柴油机燃烧颗粒的碳结构参数和演变规律进行分析,并用颗粒氧化特性试验对拟合分析结果进行验证. 结果表明,随着燃料中甲醇掺混比(以w计)的增加:①NOx、CO、HC比排放呈上升趋势,与柴油相比,甲醇掺混比为15%时,3种污染物比排放分别升高约12%、49%、62%;颗粒比排放降幅明显,约为59%. ②由于颗粒碳原子和碳键的伸缩振动,在1 350和1 590 cm-1附近出现2个较为强烈并有一定重合的拉曼振动峰;颗粒中C—C的伸缩振动以及弯曲振动加剧,在345 cm-1附近出现较为强烈的拉曼振动峰. ③表征颗粒中无定形成分的D3峰的相对强度(R3值)明显升高,表明颗粒中的碳团簇含量增加,石墨晶体结构的无序程度升高;表征颗粒中石墨化程度的D1~D4、G峰的FWHM(半宽度)和D/G相对强度整体呈上升趋势,说明颗粒的石墨化程度降低,颗粒较容易被氧化. ④颗粒的活化能逐渐降低,也说明掺混甲醇后,颗粒具有较好的氧化性能,有利于加速颗粒在缸内的氧化速度,缩短颗粒捕集器中过滤体的再生时间,降低柴油机的颗粒排放.
扬水曝气器类型对分层水库藻类控制效果的影响
孙 昕, 张梦丹, 黄廷林, 刘 伟, 马卫星
2014, 27(12): 1479-1485.
摘要(2056) PDF(1587)
摘要:
为优选扬水曝气器的类型以更经济有效地原位控藻,建立了基于Fluent软件的水库水动力与水质数值模拟方法,在不同温度梯度和水深条件下,预测了淹没式和非淹没式扬水曝气器对分层水库中藻类控制的效果. 以金盆水库扬水曝气水质改善工程为案例,对扬水曝气器外围流场和藻类混合迁移过程进行数值模拟. 结果显示,垂向流速和藻密度的模拟结果与实测数据吻合较好. 在典型的扬水曝气器运行条件下,水深分别为77.25、87.25和97.25 m时,淹没式和非淹没式扬水曝气器的外围流场均以顺时针环流为特征;淹没式扬水曝气器的环流发展较远,表层藻密度分别被削减了86.8%、88.2%、90.6%;扬水曝气器类型对藻密度削减率的影响不大. 采用淹没式扬水曝气器时,77.25、87.25和97.25 m水深下核心控藻区占整个流场区域的比例分别为39.71%、41.14%和42.73%,分别比非淹没式的高14.81%、8.95%和2.69%;藻类完全混合的时间分别为10、12和14 d,分别比非淹没式的少8、7和6 d. 不同季节和水深条件下的模拟结果表明,采用淹没式扬水曝气器,核心控藻区域较大,藻类混合较快.
多壁碳纳米管长期作用对活性污泥系统的影响
王玉琳, 闻 韵, 王晓慧, 杜志泽, 海热提, 李 媛
2014, 27(12): 1486-1492.
摘要(2105) PDF(2023)
摘要:
为研究MWCNTs(multi-walled carbon nanotubes,多壁碳纳米管)对活性污泥长期作用的影响,建立3组(每组包括3个平行反应器)序批式活性污泥反应器,研究了2种质量浓度(1、20 mg/L)的MWCNTs长期(120 d)作用对活性污泥系统废水处理效果的影响,并采用Illumina MiSeq高通量测序技术研究MWCNTs长期作用后活性污泥中细菌群落结构的变化. 结果表明:20 mg/L的MWCNTs对生物脱氮效果存在明显的抑制作用,TN平均去除率由83.4%降至71.7%;1 mg/L的MWCNTs长期作用后TN平均去除率由83.7%降至79.7%. 1和20 mg/L的MWCNTs对磷的去除均有抑制作用,TP平均去除率分别由98.0%和98.2%降至52.0%和34.0%. Illumina MiSeq高通量测序结果表明,不同质量浓度的MWCNTs长期作用后降低了活性污泥中细菌群落的多样性. 同时,活性污泥中细菌群落结构也发生了变化,其中α-Proteobacteria和γ-Proteobacteria的丰度升高,Bacteroidetes的丰度降低. 1 mg/L的MWCNTs长期作用可致以Defluviicoccus和Micropruina为代表的一类聚糖菌(glycogen-accumulating organisms, GAOs)丰度显著升高,20 mg/L的MWCNTs长期作用可致16个核心属的丰度明显降低.
O3预处理耦合微生物降解修复PAHs污染土壤
蔡月华, 张 丹, 姜 林, 钟茂生, 夏天翔, 姚珏君, 彭 超
2014, 27(12): 1493-1498.
摘要(2316) PDF(1688)
摘要:
通过室内批次试验,研究了O3预处理耦合微生物降解技术对北京某焦化厂PAHs(多环芳烃)污染土壤的修复效果. 结果表明:在ρ(O3)为0.79、1.74、4.50 mg/L时,5 min内土壤PAHs迅速降解,去除率分别为11.01%、32.48%、34.65%,但随着降解时间的延长,土壤中PAHs降解逐渐放缓,60 min后土壤PAHs去除率分别为39.58%、52.84%、53.79%,土壤微生物菌落数量由原土的3.07×108 CFU/g分别降至1.73×106、1.02×105、1.49×103 CFU/g. 经ρ(O3)为1.74 mg/L预处理5、10 min,添加LB培养基分别耦合1周微生物降解后,土壤PAHs去除率达68.93%、63.32%,相比单一微生物降解分别提高35.34%、24.33%. 经ρ(O3)为1.74 mg/L预处理5 min,同时添加皂角苷及LB培养基优化降解4周后,土壤PAHs去除率为93.26%,相比仅添加LB培养基优化培养4周提高了7.00%. 研究发现,O3预处理耦合微生物降解技术中ρ(O3)最佳值为1.74 mg/L、最佳预处理时间为5 min,并且O3预处理耦合微生物降解技术降解土壤中PAHs的效率优于单一O3化处理或微生物降解处理.
自养微生物同化碳在土壤腐殖质组分及团聚体中的分配
简 燕, 曾冠军, 周 萍, 袁红朝, 葛体达, 邹冬生, 吴金水
2014, 27(12): 1499-1504.
摘要(1833) PDF(2452)
摘要:
采用14C-CO2(碳同位素)连续标记技术结合室内模拟培养试验,采用土壤有机质的物理、化学分组方法,研究了不同种植方式〔P-R(盘塘水稻土)、P-U(盘塘水旱轮作土)和U-C(盘塘坡旱土)〕下14C-SOC(自养微生物同化碳)在土壤腐殖质组分和团聚体中的分配特征. 结果表明:不同种植方式显著影响自养微生物的固碳能力,P-R的自养微生物固碳能力最强〔w(14C-SOC)为38.32 mg/kg〕,约为P-U和U-C的2倍;P-R和P-U中w(14C-DOC)、w(14C-MBC)显著大于U-C中. 14C-SOC不同程度地进入了土壤的3种腐殖质组分(胡敏素、胡敏酸、富啡酸)中,其中进入胡敏素中的14C-SOC占总量的67.7%. 14C-SOC亦进入了不同粒径的土壤团聚体中,其中主要进入了Ⅲ级(0.020 mm≤粒径<0.200 mm)和Ⅱ级(0.200 mm≤粒径<2.000 mm)粒径的大团聚体中,表现出了碳汇效应;不同种植方式的土壤中,以P-R土壤各粒径土壤团聚体中w(14C-SOC)最高. 相关分析表明,全土中的w(14C-SOC)与各粒径土壤团聚体中w(14C-SOC)和胡敏酸中w(14C-SOC)均呈显著正相关.
Fe3+掺杂纳米管TiO2光催化臭氧化去除水中腐植酸
花 朵, 施春红, 袁蓉芳, 周北海, 彭颖菁
2014, 27(12): 1505-1512.
摘要(2230) PDF(1713)
摘要:
HA(humic acids, 腐植酸)是一种难降解天然有机物,常规饮用水处理工艺很难将其去除. 采用水热合成法制备纳米管TiO2,并通过TEM(透射电镜)、XRD(X射线衍射)、XPS(X射线光电子能谱)和BET比表面积分析对催化剂进行表征,考察纳米管TiO2光催化臭氧化对HA的去除效果. 结果表明:①254 nm紫外光照射下,500 ℃煅烧纳米管TiO2催化臭氧化HA的工艺去除效果最佳,HA去除率可达42.1%,较单独臭氧化工艺提高92.2%. ②采用Fe3+掺杂纳米管TiO2催化臭氧化工艺时,Fe3+掺杂量为1.0%(原子百分含量),煅烧温度为550 ℃时,催化效果最好,HA去除率可达79.5%. ③HA去除率高于TOC,0~10min内该现象更为明显. ④考察陶粒和活性炭负载Fe3+掺杂纳米管TiO2的催化效果及催化次数对催化性能的影响发现,陶粒和活性炭负载Fe3+掺杂纳米管TiO2存在下,HA去除率分别为85.1%和97.7%,使用4次后,HA去除率分别为73.9%和82.8%.
络合萃取法处理金刚烷胺制药废水
宋永会, 魏 健, 马印臣, 曾 萍
2014, 27(12): 1513-1518.
摘要(1993) PDF(1718)
摘要:
采用络合萃取法处理金刚烷胺制药废水,考察了初始pH、络合剂种类、稀释剂配比、油/水相比和反应温度等对废水中金刚烷胺萃取效率的影响,并对萃取剂中金刚烷胺进行了反萃取分离回收. 结果表明:采用V(P204)〔P204为二(2-乙基己基磷酸)〕∶V(正辛醇)为3∶2的复配萃取剂处理金刚烷胺制药废水,在初始pH为8.0、油/水相比为1∶1和温度为25 ℃的条件下,能够去除废水中99.7%以上的金刚烷胺;在反萃取过程中,V(P204)∶V(正辛醇)为1∶4的复配萃取剂可以获得更高的反萃取效率,以1.0 mol/L的HCl溶液为反萃取剂,当油/水相比为1∶1时,可将51.7%的金刚烷胺从萃取剂中反萃分离,回收得到的金刚烷胺盐酸盐溶液可以回用到生产工艺中,P204-正辛醇复配萃取剂可在萃取和反萃取过程中多次重复使用.
不同温度下高温好氧消化工艺的溶氧特性
程洁红, 戴 雅, 孔 峰
2014, 27(12): 1519-1524.
摘要(1957) PDF(1762)
摘要:
为探索ATAD(自热式高温好氧消化)污泥系统中ρ(DO)及其对污泥稳定化的影响,分别考察了在不同消化温度下不同成分污泥(初沉泥、二沉泥和混合泥)的Eh(氧化还原电位)、污泥溶胞效果和污泥稳定化效果. 结果表明:在消化的24 d中,尽管曝气充足,但消化前期Eh仍处于0 mV以下,并且随着消化时间的延长,Eh逐渐升至0 mV以上,说明ATAD工艺系统并不是全程好氧状态,消化前期处于兼氧或厌氧状态,后期才呈好氧状态. 65 ℃下容易使细胞破裂发生分解,污泥上清液中ρ(SCOD)(SCOD为可溶性化学需氧量)和ρ(TP)维持较高值,至消化结束时,ρ(SCOD)仍高达13 708 mg/L,ρ(TP)为126.4 mg/L,ρ(PO43+-P)为106 mg/L. 尽管消化前期Eh较低,但在15 d时VSS去除率仍超过38%,满足US EPA(美国国家环境保护局)A级污泥VSS去除率的标准. 消化初期的兼氧和厌氧状态没有减缓污泥达到稳定化,因此在合适范围内减少曝气量有利于ATAD工艺的工程化应用.
羊角月牙藻在制药废水毒性评价中的应用
杜丽娜, 曹 宇, 穆玉峰, 余若祯, 许秋瑾, 高俊发, 左剑恶
2014, 27(12): 1525-1531.
摘要(2356) PDF(1875)
摘要:
以羊角月牙藻(FACHB-271 Selenastrum capricornutum)作为测试生物,分别采用EC50(半数抑制浓度)、TUa(急性毒性单位)和LID(最低无效应稀释度)指标对某制药厂污水处理站4个工艺节点和总出水排放口的水样进行急性毒性效应评价. 结果表明:地下调节池(工艺节点①)水样EC50为15.12%±3.82%,TUa为6.6,LID为16,为极毒/中毒废水;地上调节池(工艺节点②)水样EC50为15.81%±1.04%,TUa为6.3,LID为16,为极毒/中毒废水;中间沉淀池(工艺节点③)水样EC50为62.12%±3.83%,TUa为1.6,LID为8,为中毒/低毒废水;二级沉淀池(工艺节点④)水样EC50为89.10%±1.43%,TUa为1.1,LID为4,为低毒废水;总出水排放口水样EC50>100%,TUa<1,LID为1,为无毒或微毒废水. 经过各污水处理工艺节点后,制药废水对羊角月牙藻的急性毒性逐级减弱,并且毒性指标与ρ(CODCr)具有较好的线性关系. 研究还发现,采用毒性指标LID表征该制药废水的生物毒性,对废水样品的毒性分辨能力更强.
风险评价与管理
区域地下水环境风险评价技术方法
滕彦国, 左 锐, 苏小四, 王金生, 苏 洁, 李仙波, 张文静
2014, 27(12): 1532-1539.
摘要(2123) PDF(2490)
摘要:
针对我国在地下水环境风险评价技术方法储备不足的问题,提出区域地下水环境风险评价技术方法应遵循逐级筛选、分类分级评价的思路,突出对不同尺度的控制,将区域地下水尺度划分为区域(流域、平原)、局部地区(城市、单元)和场地(水源地、污染场地)3个层次. 通过分析区域地下水环境中风险源—受体—危害分析—生态终点的暴露响应途径,提出适宜大尺度区域地下水环境风险的评价方法;选用区域土地利用类型表征区域污染源,以地下水水质以及供水量变化为生态终点,采用相对风险模型分析大尺度区域环境风险. 针对大尺度区域内高环境风险区,采用源—路径—受体控制模型建立城市区域尺度地下水污染风险评价理论模型,并结合当地污染源特征、水文地质条件及水质现状进行局部地区地下水污染风险评价. 针对局部地区的高污染风险区,基于健康风险评价理论,突出水质安全保障,确定小尺度场地地下水健康风险的内涵与评价方法,提出场地地下水健康风险评价流程采用过程模拟方法确定污染物在包气带—地下水中的迁移转化,定量分析其对人体健康的影响. 下辽河平原区域地下水环境风险评价结果显示,高环境风险区位于沈阳浑河冲洪积扇区域,而细河是区域内地下水高健康风险区,应有针对性地采取保护措施.
台州水系表层沉积物典型POPs污染现状及生态风险
张 烃, 陈社军, 李 楠, 刘爱民, 郑 森, 麦碧娴, 黄业茹
2014, 27(12): 1540-1548.
摘要(2198) PDF(1797)
摘要:
为探讨典型废物拆解地工业结构转型期环境POPs(persistent organic pollutants,持久性有机污染物)污染特征变化情况,使用气相色谱/高分辨质谱法测定了台州水系表层沉积物中PCDD/Fs(二英类)、dl-PCBs(共平面多氯联苯)和PBDEs(多溴联苯醚),并利用主因子分析等手段分析了其来源. 结果表明,台州椒江和金清闸海湾2387-PCDD/Fs毒性当量浓度(以WHO2005-TEQ计,下同)中位值分别为3.18和1.91 ng/kg,dl-PCBs毒性当量浓度分别为0.26和0.62 ng/kg,w(∑PBDEs)分别为22.5和19.7 μg/kg,处于我国和全球河流(海湾)表层沉积物POPs污染的中等水平,低于其他电子废物拆解地等严重污染区. 台州河流(海湾)表层沉积物PCDD/Fs主要来源于燃煤,dl-PCBs主要来源于历史上多氯联苯的使用或电子废物拆解活动,PBDEs主要来源于相关阻燃剂的使用和电子废物拆解活动. 位于化工园区排水口的YTZ采样点PCDD/Fs和dl-PCBs的毒性当量浓度分别达到6.54×104和7.84×103 ng/kg,污染可能来源于化工废料加工和再生金属生产,表明台州在工业结构转型期出现的新POPs污染源,应引起重视. 台州部分表层沉积物样品中的PCDD/Fs和dl-PCBs的总毒性当量浓度超过美国和加拿大的沉积物质量指导值,存在一定的生态风险.
环境健康与风险评价
粗铅冶炼过程铅元素流分析
钟琴道, 乔 琦, 李艳萍, 白 璐, 万 斯
2014, 27(12): 1549-1555.
摘要(2222) PDF(1854)
摘要:
针对粗铅冶炼生产过程中铅金属环境污染问题,应用元素流分析方法,建立了粗铅冶炼过程铅元素流分析框架. 以液态高铅渣直接还原工艺为研究对象,通过监测和分析配料、底吹炉、还原炉、烟化炉等工序含铅样品数据及企业台账数据,对生产过程中铅元素流进行全过程识别和追踪分析. 结果表明:粗铅冶炼系统铅元素平衡系数为98.61%,铅回收率为98.28%,但铅直收率仅为74.39%,与国内外先进水平相比,还有一定提升空间;单位粗铅产品烟尘、铅尘产生量分别为0.636和0.308 t/t;排放量最大的烟囱是还原炉-烟化炉烟囱,其次为岗位环保烟囱和底吹炉制酸烟囱,三者排放量分别占废气铅排放量的69.06%、25.81%、5.13%. 针对粗铅冶炼生产过程中存在的问题,提出了优先提高铅直收率、降低烟尘率、减少无组织粉尘散逸、采用高效脱硫除尘协同防治技术等建议.
以保护地下水为目标的Ag土壤环境基准推导案例
朱菲菲, 侯 红, 赵 龙, 魏 源, 李继宁, 颜增光
2014, 27(12): 1556-1563.
摘要(2501) PDF(1930)
摘要:
土壤环境基准是制订土壤环境质量标准的重要依据. 借鉴国外制订保护地下水的土壤环境基准方法学,以湖南红壤、北京潮土和东北黑土为供试土壤,通过吸附试验获取重金属Ag在3种土壤中的分配系数(Kd),并通过文献调研获取3种土壤及其含水层的相关参数;采用US EPA(美国国家环境保护局)的土壤环境基准技术导则中的SSL(soil screening level)模型,并基于我国饮用水水质标准,对Ag土壤环境基准进行反推. 结果显示:Ag在红壤、黑土和潮土中的分配系数分别为7.10、56.7、132 L/kg,推导出的基于保护地下水的Ag的土壤环境基准值分别为0.440、3.04和7.80 mg/kg. 3种土壤中Ag的基准值均在发达国家或地区保护地下水的土壤环境基准值范围内,与各国基准值的差异主要是由于土壤性质、含水层类型以及Ag在土壤中的分配系数的差异所致.
绿色经济发展总体评价与区域差异分析
曾贤刚, 毕瑞亨
2014, 27(12): 1564-1570.
摘要(2028) PDF(1810)
摘要:
依据联合国环境规划署提出的绿色经济指标框架,即“经济转型有效性”“资源利用绿色度”“进步和福祉实现度”3个方面,结合我国实际情况,建立了一套三级指标体系,并采用主成分分析、聚类分析、多元线性回归等方法,从横向和纵向2个维度分析了我国绿色经济发展状况. 结果表明:①我国30个地区绿色经济发展不均衡,绿色经济综合指标得分最高相差4.52,其中5个发展水平最低的地区均位于西部;②各地区内部3个指标也同样存在不平衡的问题;③1997—2011年,我国绿色经济发展的总体水平呈良好上升态势,绿色经济综合指标的年均增幅为42%,但某些经济总量发展领先的东部地区,在过去的15 a间绿色经济发展甚至出现倒退;④资源利用和环境保护是影响我国绿色经济发展的主要因素,其中“有效灌溉面积占耕地比重”指标的影响最大,其标准回归系数达到0.553.