环境科学研究

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2014, 27(4).

摘要(179) PDF(9)

摘要:

王晓南, 郑欣, 闫振广, 刘征涛

2014, 27(4): 341-348.

摘要(1707) PDF(195)

摘要:
敏感受试生物的筛选是水质基准研究的关键环节,鱼类是水质基准重要的保护对象,各国在水质基准制定中都要求利用鱼类毒性数据. 依据地理分布及毒性数据丰度,筛选出我国以鲤科鱼类为主的17种本土代表性鱼类. 参照美国水质基准数据筛选原则,从ECOTOX等数据库中搜集相关毒性数据,筛选出对本土代表性鱼类毒性最大的污染物,主要包括重金属、氯酚类、分子氨及农药等,并分析污染物的物种敏感度分布,依据累积概率对鱼类的物种敏感性(累积概率<15%)进行分类. 结果表明:有10种本土代表性鱼类对污染物敏感,包括鲤科的鲤鱼(其对氰戊菊酯、福美双敏感,对二者的累积概率分别为12.50%、14.29%,下同)、草鱼(三唑磷,9.09%)、鲢鱼(甲氰菊酯,12.50%)、鳙鱼(镉,7.14%；敌敌畏,13.63%)和鲫鱼(无机汞,11.76%),以及非鲤科的泥鳅(敌敌畏,9.09%)、黄颡鱼(敌敌畏,4.55%；氧化乐果,14.29%)、黄鳝(氯氰菊酯,8.33%)、鲻鱼(硫丹,8.33%；氰戊菊酯,6.25%)和鳜鱼(分子氨,9.09%). 上述物种可作为相应污染物水质基准研究的本土敏感受试鱼类.

水质基准两栖类受试生物筛选

蔡靳, 闫振广, 何丽, 王伟莉, 刘征涛

2014, 27(4): 349-355.

摘要(2008) PDF(151)

摘要:
两栖动物是水生生态系统的重要生物群落,是水生生物基准的重要保护对象. 参照美国水生生物基准技术指南,搜集、筛选了12种本土代表性两栖动物的生物毒性数据,通过毒性数据分析,筛选出对两栖动物毒性最大的污染物,主要包括农药、重金属和杀虫剂三大类,以及4属基准研究受试生物. 在4属(5种)受试生物中,黑眶蟾蜍对硝酸银的累积概率为15%,六趾蛙对马拉硫磷的累积概率为1%,牛蛙对五氯酚的累积概率为8%,棘胸蛙对丙溴磷的累积概率为27%,虎纹蛙对硫丹的累积概率为29%. 结果表明:蛙属(六趾蛙)对农药、蛙属(牛蛙)对杀虫剂、蟾蜍属(黑框蟾蜍)对重金属均为敏感物种,虎纹蛙属(虎纹蛙)对农药、棘蛙属(棘胸蛙)对杀虫剂均为较敏感物种. 这4属(5种)两栖动物可以作为相关污染物的水质基准研究的受试物种.

水质基准甲壳类受试生物筛选

郑欣, 闫振广, 王晓南, 刘征涛

2014, 27(4): 356-364.

摘要(1822) PDF(150)

摘要:
为筛选我国甲壳类基准受试生物, 依据其分布范围、生态学意义等选出具有代表性的本土甲壳类生物, 从ECOTOX数据库及公开发表的文献中搜集其毒性数据, 采用物种敏感度分布法分别对浮游甲壳类和底栖甲壳类的物种毒性数据进行敏感性分析. 结果表明: 溞科的溞属(大型溞、蚤状溞、僧帽溞和透明溞)、低额溞属(锯顶低额溞)和网纹溞属(模糊网纹溞)可作为浮游甲壳类基准受试生物；钩虾科的钩虾属(蚤状钩虾和淡水钩虾)、长臂虾科的沼虾属〔日本沼虾(青虾)〕和方蟹科的绒螯蟹属(中华绒螯蟹)可作为底栖甲壳类基准受试生物. 此外, 由于甲壳类生物对不同污染物的敏感性排序存在差异, 溞属(大型溞、蚤状溞、僧帽溞和透明溞)、低额溞属(锯顶低额溞)、钩虾属(蚤状钩虾)和沼虾属(日本沼虾)适用于推导重金属污染物的水生生物基准；溞属(蚤状溞)、网纹溞属(模糊网纹溞)、钩虾属(蚤状钩虾和淡水钩虾)、绒螯蟹属(中华绒螯蟹)适用于推导各种有机污染物和氨氮的水生生物基准.

水质基准本土环节动物与水生昆虫受试生物筛选

王伟莉, 闫振广, 刘征涛, 郑欣

2014, 27(4): 365-372.

摘要(1510) PDF(156)

摘要:
作为水环境质量评价体系中重要的指示生物类别,水生环节动物和水生昆虫是水生生物基准研究中不可或缺的基准受试生物.参照美国水生生物基准技术指南, 选择我国广泛分布的10种本土环节动物和水生昆虫,搜集、筛选对各水生物种毒性最大的3种污染物,并进行水生生物敏感性分析. 在污染物毒性数据的物种敏感度分布中,若物种的累积概率小于30%则为较敏感,该物种可作为基准研究受试生物. 结果表明:不同生物对污染物敏感性存在差异,颤蚓对有机锡化合物、重金属,苏氏尾鳃蚓对重金属均较敏感；仙女虫、黄翅蜻、四节蜉、扁蜉对各类农药均较敏感；尾盘虫能够在一定程度上指示表面活性剂污染状况. 因此,环节动物颤蚓属、尾鳃蚓属、尾盘虫属、仙女虫属,水生昆虫黄翅蜻属、四节蜉属及扁蜉属均可作为水质基准研究中的受试生物.

杭州市灰霾与非灰霾日不同粒径大气颗粒物来源解析

吴琳, 沈建东, 冯银厂, 毕晓辉, 焦荔, 刘双喜

2014, 27(4): 373-381.

摘要(1949) PDF(277)

摘要:
在2011年典型灰霾和非灰霾天气下,采集了杭州市不同粒径的大气颗粒物样品,测定并分析各粒径段颗粒物的质量浓度及其化学成分；同时采集并分析了主要污染源排放的颗粒物样品,通过CMB(化学质量平衡)模型进行源解析. 结果表明:灰霾天气下,二次粒子是杭州市各粒径段颗粒物的首要贡献源,其对≤1.1、>1.1~3.3、>3.3~5.8和>5.8~10μm粒径段的颗粒物贡献率分别为60.4%、62.2%、54.8%和46.5%. 在一次排放源中,机动车尾气是≤1.1和>1.1~3.3μm粒径段颗粒物的重要来源,贡献率分别为13.8%和12.2%；城市扬尘是>3.3~5.8μm粒径段颗粒物的重要来源,贡献率达到16.0%;而建筑施工尘是>5.8~10μm粒径段颗粒物的重要来源,贡献率为14.2%. 非灰霾天气下,随着颗粒物粒径的增加,二次粒子的贡献率显著下降,对≤1.1μm粒径段颗粒物的贡献率为42.7%,而对>5.8~10μm粒径段颗粒物的贡献率仅为15.5%；机动车是各粒径段颗粒物的重要贡献源,贡献率均在20%以上；煤烟尘是≤3.3μm细粒径段颗粒物的重要贡献源类,贡献率为22.0%；城市扬尘是>3.3~5.8μm粒径段颗粒物的重要来源,贡献率为18.3%；建筑施工尘依然是>5.8~10μm粒径段颗粒物的重要来源,贡献率为21.4%.

兰州市大气颗粒物中化学特征污染物的筛选

于云江, 李良忠, 杨林, 王琼, 向明灯, 林海鹏, 孙朋

2014, 27(4): 382-389.

摘要(1883) PDF(190)

摘要:
采用综合评分法对兰州市大气颗粒物中化学特征污染物进行筛选. 综合评分法的指标体系主要由环境检出率、潜在危害指数和环境影响度等9项指标组成,综合分值总分为280分. 筛选结果表明:苯并芘(综合评分为272,下同)、Pb(262)、Cr(262)、Ni(262)、Cd(262)、Cu(246)、苯并蒽(230)、二苯并[a,h]蒽(215)、Zn(214)、苯并荧蒽(212)10种化学污染物得分较高,为兰州市大气颗粒物中重点关注的化学污染物. 而Hasse图解法筛选结果表明,苯并芘、Pb、Cr、二苯并[a,h]蒽、Ni、Cd、Cu、Zn、苯并蒽9种化学污染物的危害性排序靠前. 在综合评分法的基础上利用Hasse图解法对化学特征污染物进行筛选,按照危害性大小,兰州市大气颗粒物中化学特征污染物可分为5个层次,依次为:①苯并芘、Pb和Cr；②Ni、二苯并[a,h]蒽；③Cu、Cd；④苯并蒽、Zn；⑤苯并荧蒽. 综合评分法和Hasse图解法的结合应用既简化了单一Hasse图解法筛选化学特征污染物的繁琐过程,又可实现对污染物危害性的较全面认识.

排水综合评价中的生物毒性测试技术

余若祯, 穆玉峰, 王海燕, 许秋瑾, 高俊发, 杜丽娜, 孟伟

2014, 27(4): 390-397.

摘要(1658) PDF(162)

摘要:
随着工业化和城市化的发展,工业废水和城市污水成为环境水体的主要污染源. 发达国家在实施基于BAT(the best applicable technology,最佳可行技术)的排放政策后,针对成分复杂的有毒排放废水,以排水生物毒性测试为基础,分别建立了WET(whole effluent toxicity,排水综合毒性)评价技术体系,将生态毒理学测试和毒性指标应用于排放废水的管理. 各国和区域组织选用的排放废水生物毒性测试方法存在较大差异: 美国、加拿大和澳大利亚国土面积大、气候类型复杂、生物物种差异大,开发了许多本土生物的毒性测试方法；德国、OSPAR(欧洲大陆国家组织《保护东北大西洋海洋环境公约》15国)和COHIBA(波罗的海有害物质控制项目8国)则重视开发标准受试生物的测试方法,并且开发了遗传毒性和内分泌干扰性等新型测试方法,便于不同国家采用统一测试方法和排放限值；英国和新西兰是岛国,河流较短,更加关注海岸带生态系统. 我国从20世纪80年代开始开展排水生物毒性测试技术研究,相关测试标准门类和数量不足,应充分借鉴发达国家的经验,分步、分区建立排水综合毒性测试标准体系.

流域人类活动对鄱阳湖生态安全演变的驱动

席海燕, 王圣瑞, 郑丙辉, 刘志刚, 杨常青, 冯明雷, 张莉

2014, 27(4): 398-405.

摘要(1661) PDF(184)

摘要:
分析了20世纪80年代到2008年鄱阳湖生态安全演变趋势及其阶段性特征,深入研究了流域人类活动与鄱阳湖生态安全之间的相关性及鄱阳湖生态安全演变的主要驱动因素. 结果表明,鄱阳湖生态安全状况经历了3个演变阶段,总体呈下降趋势:①其中20世纪80—90年代为快速下降阶段,由很安全状态下降为安全状态；流域社会经济不合理的发展模式,尤其是20世纪50—80年代大规模围垦等人类不合理开发活动,导致该阶段鄱阳湖生态安全状况快速下降. ②20世纪90年代到2002年为缓慢下降阶段,总体处于“安全”水平；伴随着1992年鄱阳湖被列入国际重要湿地以及1998年“退田还湖、移民建镇”等保护措施的实施,使该阶段鄱阳湖生态安全状况下降速度有所减缓. ③2003—2008年为反弹下滑期,总体已接近“一般安全”水平；随着2003年三峡工程试运行以来,鄱阳湖与长江江湖关系发生了较大变化,这一阶段鄱阳湖流域进入了新的发展阶段,致使其生态安全状况进一步下降. 流域社会经济不合理发展模式是鄱阳湖生态安全状况下降的重要原因,对鄱阳湖的过度无序利用直接驱动了其生态安全状况的恶化,湖区人口增长与其生态安全状况下降之间有着很好的相关性,维护鄱阳湖生态系统处于“安全”以上水平,湖区人口密度应控制在350人/km²以内. 按照保护优先的思路,坚持人湖和谐的流域可持续发展模式是保障鄱阳湖生态安全的关键.

基于污染场地土壤中重金属人体可给性的健康风险评价

姜林, 彭超, 钟茂生, 姚珏君, 夏天翔, 贾晓洋, 韩丹

2014, 27(4): 406-414.

摘要(2055) PDF(205)

摘要:
模拟测试土壤中重金属在人体胃肠系统中的溶解量(即人体可给量),并以此作为暴露剂量进行健康风险评估,能在一定程度上克服基于总量评估导致结果过于保守的问题. 该文综述了国内外目前已有的可给性测试方法,着重介绍了PBET(physiologically based extraction test)、SBET(simplified bioaccessibility extraction test)、RIVM(rijksinstituut voor volksgezondheid en milieu)及UBM(the unified bioaccessibility method)这4种常用方法的原理及主要参数取值；对目前测试方法在参数(pH、提取时间、提取液组分)取值、模拟过程与环境(消化过程、模拟环境、食物、微生物)存在的问题进行了分析；进一步介绍了基于重金属人体可给性的健康风险评估方法. 建议应在以下4个方面进一步开展研究:①基于我国人体胃肠生理特征建立土壤中重金属可给性的标准测试方法；②研究影响重金属可给性的关键因素并建立经验预测模型；③结合in vivo测试,验证方法的准确性,耦合结肠癌细胞跨膜转运测试模型,研究测试重金属的人体有效性的标准方法；④建立基于重金属可给性的层次化风险评估方法,完善现有风险评估技术导则.

黄土丘陵区不同土地利用类型下生物土壤结皮的入渗效应

余韵, 卫伟, 吴南生, 陈瑾

2014, 27(4): 415-421.

摘要(1859) PDF(134)

摘要:
为揭示黄土丘陵区BSCs(生物土壤结皮)的入渗特征,以甘肃省定西市安家沟小流域为例,选择荒草地、沙棘灌丛和油松林3种典型土地利用类型进行采样,采用环刀模拟法研究不同土地利用类型下苔藓结皮和地衣结皮对水分入渗的影响. 结果表明:①不同土地利用类型下的2种BSCs均明显减少初渗速率和达到稳渗所需时间,初渗速率降幅最小值、最大值分别出现在油松林、荒草地下地衣结皮；荒草地、沙棘灌丛苔藓结皮稳渗速率相对裸土分别增加2.4%、10.0%,而二者地衣结皮明显降低稳渗速率,降幅分别为45.2%和55.0%,油松林下苔藓结皮和地衣结皮稳渗速率均增幅为18.2%. ②苔藓结皮在3种土地利用类型下均促进土壤水分入渗,其入渗量调控率在荒草地、沙棘灌丛和油松林下分别是1.0%、10.0%和0.7%；而地衣结皮在荒草地和沙棘灌丛下明显阻碍水分入渗,其入渗量调控率的绝对值分别为43.9%和50.0%,在油松林下的入渗量调控率则为16.5%. ③Horton模型对生物土壤结皮入渗过程拟合效果最好,较适于描述本区具有生物结皮覆盖的土壤入渗特征.

氯消毒和紫外消毒对城市污水处理厂二沉池出水中粪大肠菌群耐药性的影响

张崇淼, 苗艳辉, 张庆珮, 徐欢

2014, 27(4): 422-428.

摘要(1936) PDF(172)

摘要:
为考察城市污水处理厂消毒方式对出水中细菌耐药性的影响,使用二沉池出水进行氯消毒和紫外消毒试验. 选择AMP(氨苄西林)、TET(盐酸四环素)、CIP(环丙沙星)和CHL(氯霉素)作为典型的抗生素,研究消毒前后粪大肠菌群耐药率的变化. 结果表明:当水中ρ(有效氯)在0~1.0mg/L范围内增加时,粪大肠菌群对AMP和CIP的耐药率都有所升高,而对TET的耐药率却呈下降趋势. 当使用1.0mg/L氯消毒之后,粪大肠菌群对AMP、TET、CIP、CHL的耐药率分别为35.1%、5.6%、62.3%、0. 粪大肠菌群对AMP、TET和CIP的耐药性在氯消毒后会逐渐恢复. 氯消毒后48h,粪大肠菌群对AMP、TET和CIP的耐药率均高于消毒前. 在较低的紫外辐照剂量 (约16mJ/cm²以下)范围内,随着紫外辐照剂量的升高,粪大肠菌群对多种抗生素的耐药率均有降低,而较高的紫外辐照剂量则可能导致粪大肠菌群耐药率升高.

臭氧投加量对臭氧生物活性炭工艺处理水库水影响的中试

邬晓东, 周北海, 袁蓉芳, 张磊, 顾军农

2014, 27(4): 427-433.

摘要(1455) PDF(146)

摘要:
臭氧投加量是O₃/BAC(臭氧/生物活性炭)工艺中的重要参数,直接影响净水效果和处理费用. 试验分别采用预臭氧+常规工艺+生物活性炭工艺(下称工艺Ⅰ)和常规工艺+主臭氧+生物活性炭工艺(下称工艺Ⅱ),以COD_Mn和浊度的去除率、UV₂₅₄降幅为评价指标,确定了O₃/BAC工艺中最佳预臭氧投加量和最佳主臭氧投加量,并分别对比了臭氧投加前后工艺Ⅰ和工艺Ⅱ对污染物的去除效果. 结果表明:工艺Ⅰ中,最佳预臭氧投加量为0.78mg/L,该预臭氧投加量下COD_Mn去除率和UV₂₅₄降幅分别较无预臭氧工艺提高28.8%和43.7%；工艺Ⅱ中,最佳主臭氧投加量为1.20mg/L,该主臭氧投加量下COD_Mn去除率和UV₂₅₄降幅分别较无主臭氧工艺提高44.8%和73.3%. 可见,在合适的臭氧投加量下,O₃/BAC工艺能够高效去除丹江口水库水中的有机污染物,使水质得到显著改善,投加主臭氧的工艺Ⅱ对污染物的去除效果比投加预臭氧的工艺Ⅰ更好.

超声灭活水中隐孢子虫影响因素及机制

李绍峰, 冉治霖, 胡健龙, 张朝升

2014, 27(4): 434-440.

摘要(1152) PDF(126)

摘要:
采用超声灭活隐孢子虫卵囊,超声频率为19.8kHz,功率为151W,温度控制在(20±1)℃, 探讨了浊度、ρ(腐殖酸)及无机离子质量浓度对超声灭活隐孢子虫的影响,并通过扫描电镜观察及动力学分析探究了超声灭活隐孢子虫的机制. 结果表明:在浊度为0~21.46NTU范围内,隐孢子虫的灭活率先升后降,浊度为1.13NTU时灭活率最高,为94.7%；隐孢子虫灭活率随ρ(腐殖酸)的增加而降低,当ρ(腐殖酸)为50.0mg/L时灭活率降至78.4%. Cu²⁺、Mn²⁺和SO₄^2-对灭活率影响较小,当ρ(Cu²⁺)为0.5mg/L时,隐孢子虫灭活率(93.2%)比未添加Cu²⁺时增加了0.7%；ρ(CO₃^2-)增加,隐孢子虫灭活率下降,当ρ(CO₃^2-)为150mg/L时灭活率降至82.5%. 扫描电镜形态学观察表明,超声可破坏隐孢子虫细胞结构；动力学分析表明,自由基氧化作用对灭活率的贡献为15.6%,说明超声灭活隐孢子虫的主要机制为空化作用产生的机械剪切作用.

聚己内酯淀粉共混物和砾石系统反硝化特性

刘佳, 沈志强, 周岳溪, 曹蓉, 李元志

2014, 27(4): 441-446.

摘要(1309) PDF(131)

摘要:
在序批试验中以PCL(聚己内酯)/淀粉共混物为碳源,研究其和砾石系统的反硝化特性,并对水中DOC(溶解性有机碳)组分进行了解析.结果表明,PCL/淀粉共混物可作为反硝化固体碳源去除低C/N水体中的NO₃^--N,并且不会造成NO₂^--N的积累. ρ(NO₃^--N)大于2mg/L时,试验组(PCL/淀粉共混物和砾石)和对照组(PCL/淀粉共混物)的反硝化均为零级反应. 试验组的平均反硝化速率为7.214mg/(L·h),高于对照组〔7.152mg/(L·h)〕,反硝化反应主要发生在固体碳源表面的生物膜中,砾石表面的生物膜也可利用水中的DOC实现反硝化；反硝化反应结束时,砾石表面的微生物也会分泌胞外酶参与PCL/淀粉共混物碳源的降解,导致试验组的ρ(DOC)升至74.50mg/L,高于对照组(40.75mg/L). 试验组和对照组的pH先升后降,是固体碳源降解过程产生的酸性物质与反硝化产生的碱度综合作用的结果. 试验组和对照组的DOC中均发现有还原糖、蛋白类和溶解性微生物产物.

填埋场渗漏风险评估的三级PRA模型及案例研究

徐亚, 刘玉强, 刘景财, 能昌信, 董路, 黄泽春

2014, 27(4): 447-454.

摘要(1755) PDF(183)

摘要:
在对填埋场渗滤液渗漏的环境风险进行系统分析的基础上,基于层次化风险评价,构建了填埋场渗漏风险评估的三级PRA模型,其中第1级概率风险评价模型(PRA)评价填埋场渗漏风险,第2级PRA评价地下水污染风险,第3级PRA评价人体健康风险.为定量研究不确定性因素对风险评价结果的影响,采用Monte Carlo方法研究三级PRA模型中参数的不确定性;采用事故树方法研究防渗层破损事故的不确定性.应用三级PRA模型评价了西南地区某危险废物填埋场渗滤液渗漏的环境风险,通过与实测数据和EPACMTP模型的比较,验证了该模型模拟结果的准确性. 第1级PRA评价结果显示,该填埋场渗漏量大于可接受渗漏量的概率为0.85,表明渗漏风险较大；第2级PRA评价结果指出,自第28年起渗滤液污染地下水的概率逐渐增大,在第47年污染概率等于1.00,主要污染物为Ni和Pb；第3级PRA评价结果表明,被污染的地下水将对填埋场周边居民构成健康危害,主要危害物为Pb,正常情况下其非致癌危害商为1.05；在不利条件下(降水量大、漏洞多、水文地质条件利于污染物扩散),非致癌危害商为1.34.

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2014年第27卷第4期

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