环境科学研究

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2015, 28(2).

摘要(184) PDF(39)

摘要:

2014年10月北京市4次典型空气重污染过程成因分析

程念亮, 李云婷, 张大伟, 陈添, 徐文帅, 孙峰, 董欣

2015, 28(2): 163-170.

摘要(3395) PDF(2108)

摘要:
采用数值模拟与观测资料相结合的方式,对2014年10月北京市4次典型空气重污染过程的大气环境背景、气象条件和形成原因进行了分析. 结果表明,京津冀区域稳定的气象条件是形成空气重污染的主要原因,4次重污染过程大气条件均不利于污染物扩散,表现为大气层结稳定,近地层逆温(平均逆温强度为2.26 ℃/100 m)明显,风速(平均值为1.52 m/s)小,相对湿度(平均值为80.75%)大. 在4次重污染过程中8—11日污染最重,ρ(PM_2.5)日均值平均为264 μg/m³,并且区域输送对北京贡献率最大,平均值为63.75%；24—25日污染程度次之,逆温最强,逆温强度达5.94 ℃/100 m；18—20日重污染中北京ρ(PM_2.5)高值(＞200 μg/m³)区主要集中在该市西北部地区；30—31日污染相对较轻,ρ(PM_2.5)日均值最高只有154 μg/m³. 数值模拟表明,在4次典型重污染过程中,来自南方(包括河北、河南和山西西部等地)的外来污染物输送对北京PM_2.5贡献较大,外来贡献率分别在42.36%~69.12%之间,同时北京本地也存在较强的二次无机盐及有机物转化过程.

论湖滨带的结构与生态功能

叶春, 李春华, 邓婷婷

2015, 28(2): 171-181.

摘要(2579) PDF(1788)

摘要:
湖滨带作为陆地和湖泊之间的过渡带,是健康湖泊生态系统不可缺少的有机组成部分,属于生态交错带的一种. 明晰湖滨带的结构与生态功能对湖滨带及湖泊的水环境改善与生态修复十分重要. 随着水环境因子的梯度变化,湖滨带的空间结构在横向、纵向和轴向分布上都表现出明显的圈层结构特点. 横向结构由陆向辐射带、水位变幅带和水向辐射带组成；纵向结构由空气、水体、底泥构成；轴向结构则是不同岸段湖滨带的景观变化和层次结构,体现整个湖滨带的全貌和湖滨带类型的组合. 湖滨带的时间结构体现在湖滨带生物及其生境条件随着时间推移的演化规律上,并在“时-空结构”中和人的积极存在紧密联系在一起. 影响时间结构的因素包括生物节律、气候因子、水动力等. 湖滨带在生态环境方面的功能可归纳为6项:污染物截留与净化、捕集和抑制藻类、提高湖滨带的生物多样性、提供野生动植物栖息地、控制沉积和侵蚀、调蓄洪水.

天然有机质与重金属相互作用的分析方法进展

李璐, 王震宇, 林道辉, 吴丰昌

2015, 28(2): 182-189.

摘要(2263) PDF(1948)

摘要:
由于NOM(natural organic matter,天然有机质)种类及来源的多样性及其结构和性质的复杂性,导致NOM与重金属之间的相互作用存在一定的不确定性. 针对NOM与重金属之间相互作用的一系列分析方法,重点阐述了谱学分析有关分析方法、等温滴定微量热法、溶出伏安法、zeta电位变化分析以及高效体积排阻色谱法等,这些方法从NOM的谱学特征、zeta电位、分子量、热力学参数及电化学性质等方面对二者之间的相互作用进行深入研究,取得了一定进展,但也存在不足. 针对各分析方法的特点及其局限性,建议今后联合使用多种方法分析NOM与重金属之间的相互作用机制；通过确定不同影响因素对二者结合作用的大小和权重,建立多因素影响下二者相互作用的模型,以定性、定量分析天然水体中NOM与重金属的相互作用.

河北省气溶胶标高时空变化及其成因

成贺玺, 王卫, 杜玮璐, 邸兰杰, 牛子宁, 王京涛

2015, 28(2): 190-197.

摘要(2618) PDF(2048)

摘要:
以2012年河北省20个监测站的MODIS AOD(气溶胶光学厚度)和近地面水平能见度数据为基础,应用Peterson 模型和高斯模型,计算气溶胶标高月均值年内变化模型系数；应用全微分近似计算原理,构建了气溶胶标高时空变化的成因模型.结果表明:①全省平均气溶胶标高以夏季最高,为3.298 km；春、秋季次之,分别为2.864和2.284 km；冬季最低,为1.597 km. 全省气溶胶标高空间分布以夏季地域差异最显著,最大值为3.193 km；冬季地域差异最小,最大值为1.487 km. ②在全省尺度上,大气颗粒物排放强度和大气边界层高度每变化1%时,将会引致气溶胶标高分别变化0.577%和0.143%,二者对气溶胶标高变化的贡献率分别为80.1%和19.9%；在省内6个次级区域尺度上,大气颗粒物排放强度越大的区域,大气边界层高度对气溶胶标高的贡献率越大,如冀中南平原、沧州沿海平原和冀东平原的贡献率分别达到63.7%、57.8%、54.2%；反之则贡献率较低,如冀中平原、冀西北山区和冀东北山区的贡献率则分别仅为45.4%、32.6%、8.6%.

广州城区夏季大气颗粒物数浓度谱分布特征

韩冰雪, 张国华, 毕新慧, 王新明, 盛国英, 傅家谟

2015, 28(2): 198-204.

摘要(2006) PDF(1859)

摘要:
于2013年6月2日—7月15日,利用扫描迁移性粒谱仪(SMPS)对广州城区大气17～800 nm的粒子谱进行了连续观测,同时结合在线小时ρ(PM_2.5)及气象数据,对颗粒物污染特征进行了分析. 结果表明:观测期间,凝结核模态粒子、爱根核模态粒子、积聚模态粒子的数浓度范围分别为68～7 687、1 009～47 724、238～14 781 cm^-3.平均数浓度谱及体积谱均呈单峰分布,峰值分别出现在50和300 nm左右. 根据双模态对数正态分布模型对平均数浓度谱拟合的结果可知,爱根核模态粒子和积聚核模态粒子的几何平均粒径分别为48和144 nm. 颗粒物数浓度及其谱分布日变化特征明显,在交通高峰及太阳辐射较强的时间段均出现峰值. 在观测阶段,粒子增长现象频繁发生,推测大气光化学反应引起的气-粒转化是广州城区夏季大气颗粒物的重要来源. 7月12—13日广州城区发生了一次典型的大气污染过程,ρ(PM_2.5)由18 μg/m³增至112 μg/m³,能见度降至8 km. 在该时间段,积聚模态粒子体积分数与ρ(PM_2.5)变化一致,R²(相关系数)达到了0.85. 后向轨迹分析表明,污染气团主要来自于西南方向,在陆地停留时间较长.

生活污水为主要补给源的城郊排水沟渠氮磷滞留特征

钱靖, 李如忠, 唐文坤, 董玉红, 杨继伟

2015, 28(2): 205-212.

摘要(2509) PDF(1700)

摘要:
为揭示生活污水补给影响下排水沟渠氮、磷滞留特征,以合肥市城郊结合部的关镇河支渠为对象,以NH₄Cl和KH₂PO₄为添加营养盐,以NaCl为保守型示踪剂,开展5次现场示踪试验. 在此基础上,利用OTIS(one-dimensional transport with inflow and storage)模型估算D(扩散系数)、A(渠道过水断面面积)、A_s(暂态存储区断面面积)、α(暂态存储交换系数)、λ(主流区溶质一阶吸收系数)和λ_s(暂态存储区吸收系数)；并利用营养螺旋原理,计算营养盐的S_w(吸收长度)、V_f(吸收速度)和U(吸收速率)等. 结果表明:①A_s/A具有随流量减小而增大的变化特征,平均值为0.35；5次试验得到的α均处在10^-3数量级水平,平均值为2.49×10^-3 s^-1. ②S_w-NH₄和S_w-PO₄(分别表示NH₄-N和PO₄-P的S_w,下同)均较大,最大值分别达934 020、47 518 m,意味着关镇河支渠已基本不具备氮、磷滞留能力；而S_w-NH₄和S_w-PO₄均不同程度地出现负值,表明该支渠还具有“源”的作用. ③V_f-NH₄与河水平均深度、渠道流量均呈显著负相关,V_f-PO₄和U-PO₄与渠道水面宽度均呈显著正相关. ④NH₄-N和PO₄-P的营养螺旋指标与其相应质量浓度背景值无明显相关性.

入洱海河流临湖段底泥氮的分布

张闻涛, 邢奕, 卢少勇, 薛巍, 蔡珉敏, 曲洁婷

2015, 28(2): 213-218.

摘要(2112) PDF(1740)

摘要:
于2013年7月在洱海流域采集了17条主要入洱海河流临湖段的底泥和上覆水样品,测定分析样品中TN、NH₃-N和NO₃^--N的含量,揭示底泥中氮素的分布特征,并探讨底泥与上覆水中氮素含量的相关性. 结果表明:①17条入洱海河流临湖段底泥中w(TN)为23.10～310.60 mg/kg,平均值为141.66 mg/kg. ②对w(TN)有显著性差异的河流进行分组,并按照w(TN)由低到高排序为清碧溪、双鸳溪<白石溪<灵泉溪、龙溪、阳溪<桃溪、梅溪、隐仙溪、弥苴河<莫残溪、波罗江<永安江<锦溪<中和溪、罗时江、白鹤溪. 其中,各组之内河流间w(TN)无显著差异,而各组之间w(TN)差异显著(P=0.05). ③底泥中w(NH₃-N)、w(ON)与w(TN)呈极显著正相关,氮存在形态以ON为主. 其中,“北三江”临湖段底泥的厌/缺氧程度高,底泥中w(NO₃^--N)占w(TN)的比例明显低于西部入洱海河流；上覆水中ρ(TN)与底泥中w(TN)、w(ON)呈极显著正相关.

磷对四尾栅藻代谢有机物生成规律的影响

韩林林, 徐冰冰, 饶杰, 齐飞

2015, 28(2): 219-227.

摘要(2584) PDF(1489)

摘要:
通过改变培养基中ρ(TP),并结合TOC(总有机碳)分析、考马斯亮蓝法、蒽酮硫酸法和茚三酮法研究不同ρ(TP)对水华中常见绿藻——四尾栅藻的生长规律及其IOMs(胞内有机物)和EOMs(胞外有机物)中TOC、蛋白质、碳水化合物和氨基酸代谢规律的影响. 结果表明,随着ρ(TP)的增加,四尾栅藻生长的指数期变长. ρ(TP)为0.01 mg/L时有利于四尾栅藻EOMs中碳水化合物的形成与积累,ρ(碳水化合物)在指数期达到最大,为89.25 mg/L；ρ(TP)为0.20 mg/L时则有利于四尾栅藻EOMs中氨基酸的形成,并且ρ(氨基酸)在稳定期达到最大,为13.72 mg/L. ρ(TP)为0.01 mg/L时有利于四尾栅藻IOMs中氨基酸的形成,ρ(氨基酸)在指数期达到最大值(21.85 mg/L). 利用EEM(三维荧光)对四尾栅藻的EOMs和IOMs进行表征发现,ρ(TP)的改变会对四尾栅藻IOMs和EOMs中不同物质的峰强产生影响；同时,随着藻细胞的生长,ρ(TP)也会影响四尾栅藻EOMs中的物质组成.

氮磷限制条件下螺旋鱼腥藻伪空胞合成及其浮力特征

王宁, 储昭升, 代然, 孔祥云, 施春红

2015, 28(2): 228-233.

摘要(2419) PDF(1631)

摘要:
伪空胞的合成与破裂是蓝藻浮力调节的主要方式. 为研究固氮蓝藻浮力的形成及其调节能力,以螺旋鱼腥藻为代表,在外压作用下将螺旋鱼腥藻伪空胞压破,分别在氮限制〔ρ(TN)为1.65 mg/L,ρ(TP)为1.780 mg/L〕、磷限制〔ρ(TN)为16.50 mg/L,ρ(TP)为0.178 mg/L〕条件下研究伪空胞的合成、藻细胞垂向迁移及漂浮特性. 结果表明:螺旋鱼腥藻的伪空胞完全破裂后,在氮限制条件下,藻细胞恢复浮力(漂浮率>50%)需56 h,伪空胞含量恢复到初始水平(2.47×10-7 μL/cell)需要72 h；而在磷限制条件下伪空胞含量无法恢复到初始水平；氮限制和磷限制条件下螺旋鱼腥藻最大垂向迁移速率分别为1.4和0.8 m/d,磷限制条件对螺旋鱼腥藻伪空胞的合成及恢复更为不利.

太湖中颗粒有机碳对水体固有光学特性的影响

姜广甲, 苏文, 马荣华, 段洪涛, 蔡伟叙, 黄楚光

2015, 28(2): 234-241.

摘要(2309) PDF(1890)

摘要:
利用2011年5期太湖现场测量数据和室内分析数据,通过建立ρ(POC)(POC为颗粒有机碳)与a_p(λ)(颗粒物吸收系数)、b_bp(510)(总颗粒物的后向散射系数)的相关关系,评价了POC对水体固有光学特性的影响. 结果表明,太湖水体ρ(POC)时空变化显著,各期样品平均值在1 558.06~5 281.09 mg/m³之间变化. ρ(POC)与a_p(λ)具有较好的相关关系,特别是在浮游植物色素强烈吸收的波段(605~700 nm),各期数据的相关系数均在0.9以上；但ρ(POC)与b_bp(510)的相关性较差(R²=0.04, P=0.02). 进一步分析ρ(POC)对颗粒物的色素部分和非色素部分的影响发现,ρ(POC)与色素颗粒物吸收系数〔a_ph(665)〕的相关性很好(R²=0.82),而与非色素颗粒物吸收系数相关性较差. ρ(NPOC)(NPOC为非有机碳颗粒物)与b_bp(510)的相关性较好(R²>0.60),说明太湖水体POC对浮游植物色素的吸光特性有重要影响,而NPOC影响了水体的后向散射特性.

水利工程对南四湖现代沉积速率的影响

丁兆运, 杨浩, 谢标, 张明礼, 王小雷

2015, 28(2): 242-249.

摘要(2193) PDF(1781)

摘要:
利用放射性同位素(¹³⁷Cs、²¹⁰Pb)测年法计算山东省南四湖的沉积速率,采用高纯锗γ谱仪(美国EG&G ORTEC公司)对南四湖上级湖、下级湖的沉积岩柱(DS2和WS2)样品进行¹³⁷Cs、²¹⁰Pb放射性活度测试,分析水利工程建设对湖泊沉积影响的程度与后果. 结果表明:上级湖、下级湖¹³⁷Cs总蓄积量之比为9.7,说明在二级坝水利工程影响下,流域内侵蚀泥沙及其所吸附的¹³⁷Cs主要沉积于上级湖；¹³⁷Cs在湖泊沉积物中的剖面分布与¹³⁷Cs大气沉降时序的分布模式相背离,故¹³⁷Cs蓄积峰不具备时标意义. 利用²¹⁰Pb计年的CRS(恒定补给速率)模式分析2个沉积岩柱不同质量深度所对应的年代,结果显示,150多年来南四湖上级湖、下级湖的沉积速率不稳定,以1960年为界划分为两大时段:沉积岩柱底部所对应的年代至1960年,上级湖、下级湖沉积速率平均值分别为0.069、0.160 g/(cm²·a)；1960—2010年,二者沉积速率平均值分别为0.218、0.072 g/(cm²·a). 可见,二级坝水利工程对南四湖沉积速率产生了重要影响,²¹⁰Pb计年的CRS模式分析结果可靠.

重庆市重要生态功能区生态系统服务动态变化

邓伟, 刘红, 李世龙, 袁兴中, 张跃伟, 李波, 齐静

2015, 28(2): 250-258.

摘要(2208) PDF(1515)

摘要:
借助遥感数据和GIS空间分析技术,选取生物多样性维持、土壤保持、水源涵养和固碳4种生态系统服务建立评估模型,对2000—2010年重庆市域内3个重要生态功能区——三峡库区水源涵养重要区(下称三峡重要区)、秦巴山区水源涵养重要区(下称秦巴重要区)和都市区“四山”生态屏障重要区(下称“四山”重要区)生态系统服务的时空变异特征进行综合研究. 结果表明:①2000—2010年,三峡重要区4种生态系统服务均呈增强趋势. ②秦巴重要区内,生物多样性维持和水源涵养功能总体较好,并且持续增强；固碳功能有所减弱,该时段内固碳功能高等级面积减少了931.90 km². ③“四山”重要区土壤保持和水源涵养功能有所增强,生物多样性维持和固碳功能略有减弱. ④重庆市重要生态功能区生态系统服务以中和较高等级分布为主,空间差异较大,异质性明显. 生态系统服务较好区域主要分布在渝东北秦巴山区以及中西部植被覆盖较好的山脊；市域中部长寿、垫江、涪陵等区县生态系统服务相对较弱. 10 a间,重庆市重要生态功能区生态系统服务总体呈变好趋势,但局部地区有所减弱,主要表现为秦巴和“四山”重要区固碳功能的降低.

调水调沙对黄河口海域大型底栖动物群落的影响

李少文, 张莹, 李凡, 吕振波

2015, 28(2): 259-266.

摘要(2097) PDF(1823)

摘要:
于2013年调水调沙前(未开始)、中、后(结束)分别对黄河口海域18个监测站进行了3个航次的大型底栖动物调查,对调水调沙期间大型底栖动物与环境因子的关系进行了研究. 结果表明:3次调查共发现大型底栖动物118种,生物量在调水调沙前、中、后分别为(4.31±1.43)、(5.57±3.85)和(4.04±1.38)g/m²,栖息密度分别为(241±59)、(173±44)和(199±40)ind/m²,并且3次调查期间的生物量和栖息密度均无显著差异(P>0.05)；调水调沙期间优势种更替不明显；Shannon-Wiener多样性指数等级在调水调沙前、后均评价为“好”,调水调沙期间为“中等”. 冗余分析表明,除少数机会种和污染指示种外,多数大型底栖动物对环境因子的生态需求为深水、高pH、高盐度和高ρ(DO)(DO为溶解氧). 调水调沙影响范围为调查扇面的东北及河口海域,出现软体动物死亡、多毛类机会种等数量大幅增加的现象. BOPA(底栖动物多毛类机会种和端足目动物)指数和环境因子统计分析显示,调水调沙期间大部分站位环境质量良好,河口污染有加重趋势.

老化土壤中As的人体可给性控制因素及健康风险

钟茂生, 彭超, 姜林, 张丽娜, 韩丹, 姚珏君, 夏天翔

2015, 28(2): 267-274.

摘要(2108) PDF(1471)

摘要:
采用UBM(unified bioaccessibility model)模拟胃肠消化的方法测试了来自湖南省、广西壮族自治区和大连市的13个不同理化参数污染土壤中As的人体可给性,分析了考虑As人体可给性对风险评估结果的影响. 结果表明:①供试土壤样品模拟胃提取阶段As的人体可给性因子为3.9%~49.5%,平均值为19.6%；模拟肠提取阶段的人体可给性因子为1.2%~10.8%,平均值为6.0%,前者是后者的1.2~9.1倍. ②影响供试土壤样品胃提取阶段As人体可给性浓度的最显著性因素是w(TAs)(R²=0.94,P<0.01,n=13),其次为w(TP)(R²=0.82,P<0.01,n=13)和w(TMn)(R²=0.79,P<0.01,n=13)；影响肠提取阶段As人体可给性浓度的显著因素依次为土壤w(TAs)(R²=0.83,P<0.01,n=13)、w(TP)(R²=0.80,P<0.01,n=13)、胃提取阶段As的人体可给性浓度(R²=0.76,P<0.01,n=13)、pH(R²=0.74,P<0.01,n=13)、w(TMn)(R²=0.65,P<0.02,n=13)以及w(TOM)(TOM为有机质)(R²=0.59,P<0.04,n=13). ③基于土壤w(TAs)和w(黏粒)构建的模型能较好地预测As在胃提取阶段的人体可给性浓度,预测值与实测值的R²达到0.97,ME(平均误差)、RMSE(均方根误差)、r_p²(可决系数)分别为0.02、0.17、0.95；仅基于土壤w(TAs)构建的模型能较好地预测As在肠提取阶段的人体可给性浓度,R²达到0.90,ME、RMSE、r_p²分别为-0.03、0.26、0.80. ④以供试土壤样品中w(TAs)为暴露浓度计算的健康风险分别是考虑As在胃及肠提取阶段人体可给性因子的2.0~15.0和7.3~81.0倍. 可见,基于土壤w(TAs)所制定的风险管理对策可能过于保守.

久效磷对秀丽隐杆线虫运动、学习和觅食行为的影响

田雨, 汝少国, 王蔚, 田华

2015, 28(2): 275-282.

摘要(2863) PDF(1914)

摘要:
久效磷(MCP)是一种广谱类内吸附性有机磷农药和潜在的神经毒剂,能够对非靶生物产生神经毒性作用,而行为毒性是神经毒性的主要表现形式. 以运动、学习与觅食行为、乙酰胆碱酯酶活性为指标,研究了久效磷对非靶生物——秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans,下称线虫)行为的影响. 结果显示:经0.5、5.0和50.0 mg/L久效磷暴露后,各暴露组线虫头部摆动和身体弯曲频率均极显著降低,0.5 mg/L暴露组线虫向前摆动频率显著减少,5.0和50.0 mg/L暴露组线虫向前摆动频率极显著减少；5.0和50.0 mg/L暴露组线虫在NaCl存在和缺少食物条件下,对NaCl的趋向性极显著升高；与对照组相比,50.0 mg/L暴露组线虫菌落接触率在2、4、6、8 h时均显著降低,在24 h时极显著降低；各暴露组线虫的乙酰胆碱酯酶活性均受到极显著抑制. 表明久效磷能够导致线虫运动、学习与觅食行为的严重缺陷,乙酰胆碱酯酶活性抑制与久效磷对线虫运动行为的影响呈正相关,与其学习行为的影响呈负相关.

报废CRT中废铅回收的环境效益

田西, 吴玉锋, 顾一帆, 殷晓飞, 李明博

2015, 28(2): 283-290.

摘要(2970) PDF(1802)

摘要:
为研究报废CRT(阴极射线管)中废铅回收的环境效益,基于治理成本法,从实际治理成本与虚拟治理成本两方面,分别对比研究了废铅单向流动模式与循环利用模式的环境影响. 废铅单向流动模式的环境影响被划分为铅矿开采的污染与生态破坏、粗铅冶炼污染、废铅掺混入建材后的污染,该模式中对废铅的实际治理成本与虚拟治理成本分别为329.20与1 322.56元/t,后者是前者的4倍；在废铅循环利用模式的2种典型工艺中,火法回收工艺对废铅的实际治理成本与虚拟治理成本分别为37.80与3.73元/t,湿法回收工艺的实际治理成本与虚拟治理成本分别为135.10与15.06元/t. 与湿法回收工艺对比,火法回收工艺的治理成本更低、环境效益更好,但其需要在粗铅冶炼阶段中将报废CRT锥玻璃与铅精矿按1∶4(质量比)进行搭配回收. 以典型火法回收与湿法回收工艺治理成本的平均值作为循环利用模式的环境治理成本,与单向流动模式相比,其实际治理成本与虚拟治理成本可分别节省242.75与1 313.16元/t,共节省废铅单向流动模式94.2%的环境治理总成本. 铅矿开采固体废物治理成本、铅矿开采生态破坏治理成本与废铅掺混入建材后产生的地下水污染的治理成本位居前三,三者分别占到了废铅单向流动模式环境治理总成本的47%、19%与17%.

太阳能级多晶硅生命周期环境影响评价

谢明辉, 阮久莉, 白璐, 乔琦, 刘秀琼, 杨德仁, 杨黎飞

2015, 28(2): 291-296.

摘要(2477) PDF(2828)

摘要:
采用生命周期评价法对太阳能级多晶硅生产过程的环境影响进行评价. 基于Eco-Indicator99,建立了适用于我国的终点破坏类影响评价模型(Chinese endpoint damage model,CEDM). 对影响评价模型的资源属性参数进行了本地化研究,核算出以2010年为基准年、以我国为基准区域的资源属性本地化人均年度基准值(4.33×10⁵ MJ). 采用现场和问卷调研的方式获得太阳能级多晶硅所有生命周期阶段的能量物质的输入、输出和环境外排数据,调研样本总产量达到2012年全国产量的80%. 结果表明:从环境影响的最终破坏受体来看,太阳能级多晶硅生命周期环境影响主要集中在对人体健康损害方面,占其整个环境影响的72.31%；其次是对资源衰竭方面的影响,占24.23%；对生态系统的损害最小,仅占3.46%. 在所有环境要素中,电的环境影响最高,占79.48%；其次是蒸汽消耗、工业硅原料,二者分别占13.18%、5.97%. 我国太阳能级多晶硅生命周期环境影响是欧洲平均水平的2倍多,主要是受电力结构所致,但在技术先进性和污染防治水平方面要优于欧洲平均水平.

基于投入产出生命周期模型的建筑业能耗及敏感性分析

关军, 储成龙, 张智慧

2015, 28(2): 297-303.

摘要(2738) PDF(1873)

摘要:
建设活动消耗了大量能源,研究建筑业能耗测算方法并分析其影响因素有助于建筑业的节能减排. 采用投入产出生命周期评价模型测算建筑业能耗,分析建筑业能耗对部门间联系、部门能源强度和建筑业规模等因素变化的敏感性,提出部门对建筑业能耗的技术责任系数和结构责任系数,以判断部门在降低建筑业能耗中的责任. 结果表明,2010年我国建筑业能耗为1.07×10⁹ t(以标准煤计)；技术责任系数最大的部门是黑色金属冶炼及延压(0.489 8),其次是非金属矿物制品(0.479 8)和化工(0.211 8)等；除建筑业外,结构责任系数较大的部门包括非金属矿物制品(0.276 4)和黑色金属冶炼及延压(0.246 0)等；建筑业能耗对黑色金属冶炼及延压(0.243 8)和非金属矿物制品(0.203 4)等部门能源强度的变化最敏感. 降低建筑业能耗应注重促进高能耗建材生产节能、强化建设活动科学管理、推广高性能低能耗材料应用、提高基础设施建设水平和深化住房市场化改革等方面.

氢基质生物膜反应器去除对氯硝基苯的影响因素分析

李海翔, 林华, 游少鸿, 徐晓茵, 夏四清

2015, 28(2): 304-309.

摘要(2151) PDF(1706)

摘要:
基于MBfR(氢基质生物膜反应器)研究进水中ρ(p-CNB)(p-CNB为对氯硝基苯)和氢气压力对氢基质自养微生物还原降解p-CNB的影响,同时分析在ρ(p-CNB)和氢气压力影响下生物膜内电子受体生物还原的当量电子通量和还原动力学. 结果表明:提高进水中的ρ(p-CNB),p-CNB、p-CAN(对氯苯胺)的去除通量分别由0.014、0.011 g/(m²·d)升至0.099、0.060 g/(m²·d),但p-CNB的去除率由95.9%降至68.4%；提高氢气压力,p-CNB、p-CAN的去除通量分别由0.027、0.019 g/(m²·d)升至0.028、0.022 g/(m²·d),p-CNB去除率由93.1%升至95.1%,升幅均不大,说明进水ρ(p-CNB)比氢气压力更能直接影响p-CNB和p-CAN的去除通量及p-CNB去除率. 当量电子通量分配和还原动力学结果表明,p-CNB和p-CAN的还原对氢气压力升高的敏感性不强烈,进一步揭示降低进水中ρ(p-CNB)比提高氢气压力更能明显地促进微生物对p-CNB和p-CAN的去除效果. 氢气压力变化对硫酸盐还原和反硝化的影响程度高于p-CNB或p-CAN的还原,当氢气可利用率受限时,p-CNB或p-CAN的还原会由于电子供体的竞争而受到抑制.

3DBER-S反硝化脱氮性能及其菌群特征

王建超, 郝瑞霞, 孟成成, 任晓克

2015, 28(2): 310-317.

摘要(2419) PDF(1788)

摘要:
针对污水处理厂尾水TN去除问题,采用16S rDNA克隆文库法,探究了3DBER-S(三维电极生物膜耦合硫自养脱氮工艺)的强化脱氮机制及其菌群特征. 结果表明,I(电流)和HRT(水力停留时间)对3DEBR-S中氢自养和硫自养反硝化作用所占比例的影响较大,但对脱氮效率影响不显著. 当进水C/N〔ρ(COD_Cr)/ρ(TN)〕为1、ρ(NO₃^--N)为35 mg/L、I为300 mA、HRT为4 h时,NO₃^--N和TN去除率可分别稳定在80%和74%以上. 16S rDNA克隆文库结果显示,反应器中β变形菌纲为优势菌群,占47.89%〔以OUT(操作单元)计〕. 在β变形菌纲中,与具有反硝化功能的陶厄氏菌属(Thauera)相似的细菌所占比例最大,为52.94%；与可分别利用硫和氢为电子供体进行反硝化脱氮的硫杆菌属(Thiobacillus)和食酸菌属(Acidovorax)相似的细菌分别占17.65%和14.71%. 3DBER-S中存在异养联合氢自养和硫自养反硝化协同去除硝酸盐氮的作用,可为反硝化脱氮提供充足的电子供体,节约了有机碳源消耗,并保证了稳定高效的脱氮效果.

淹水对菖蒲(Acorus calamus)根际氧环境的影响

王文林, 韩睿明, 王国祥, 唐晓燕, 夏劲, 梁斌, 李维新

2015, 28(2): 318-325.

摘要(2120) PDF(1519)

摘要:
为研究淹水对湿地植物根际氧环境的影响,选择典型湿地植物菖蒲幼苗(株高约15 cm、根长约6 cm)和成株(株高约40 cm、根长约11 cm)在沉积物中培养并完全淹没,利用微型电机控制氧气微光极对菖蒲根中部根际氧浓度及组织内部氧浓度原位测定3周. 结果表明:短期(7 d) 淹水,菖蒲幼苗及成株根际氧扩散层厚度及氧浓度比对照组均显著下降；在淹水第14天,在幼苗根际未检出氧扩散层；在淹水第21天,成株根际氧扩散层厚度及平均氧浓度仍分别为0.34 mm和11.18%,并保持至淹水试验结束. 淹水组菖蒲的根际氧扩散层厚度、平均氧浓度均随根组织内部氧浓度的下降而降低,其中幼苗3个指标分别由初始的0.22 mm、1.4%和50.3%降至0 mm、0%和32.9%,成株分别由0.64 mm、19.3%和64.6%降至0.34 mm、11.2%和55.3%,表明前2个指标的下降程度显著超过后者；淹水组菖蒲幼苗、成株根组织内部氧浓度主要受植株光合作用的影响,而对照组则受光合作用及气体交换作用的共同影响,淹水能在短期(7 d)内促进菖蒲成株根通气组织的发育,使其孔隙率从28.45%升至32.44%,并有助于维持根组织内的氧浓度水平,根组织内部氧浓度淹水组(65.6%)与对照组(67.1%)无显著差异. 研究表明,淹水胁迫下,根组织内部氧浓度水平是影响菖蒲根氧扩散的核心因素,其中幼苗根组织内部氧浓度显著下降并威胁到自身存活时,其已无氧扩散效应,而成株根组织内部较高的氧浓度使其仍能保持一定程度的氧扩散.

细微泥沙对活性污泥系统的影响及其恢复特征

吉芳英, 周卫威, 裴玲, 何莉

2015, 28(2): 326-332.

摘要(1802) PDF(1906)

摘要:
不同地区、排水体制和季节下,我国城市污水厂进水中细微泥沙含量〔以ρ(ISS)/ρ(COD_Cr)表征,ISS为无机悬浮固体〕差异较大,细微泥沙进入生化处理单元将会对活性污泥系统的正常运行产生一定影响. 考察在不同进水细微泥沙浓度下,活性污泥系统各运行参数的变化及系统恢复情况,结果表明:①随着进水中细微泥沙浓度的增大,活性污泥系统ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)、SOUR′(单位质量污泥活性)、CST(污泥毛细吸水时间)和SVI(污泥容积指数)降低；在影响期,ρ(MLVSS)/ρ(MLSS)最小值、SOUR′平均值、CST平均值与细微泥沙浓度均呈良好的线性关系,R²(相关系数)分别为0.963 7、0.979 9和0.786 5；系统恢复所需时间与进水细微泥沙浓度呈正相关. ②污泥中细微泥沙浓度的增加导致SOUR′下降,使得ρ(MLSS)和剩余污泥量增加,不利于污水厂的节能减排. 可见进水中细微泥沙浓度的增大不利于污水厂的稳定高效运行.

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2015年第28卷第2期

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