环境科学研究

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2016, 29(12).

摘要(154) PDF(23)

摘要:

徐钢, 王春兰, 许诚, 白璞

2016, 29(12): 1735-1742.

摘要(2978) PDF(1958)

摘要:
散烧煤供暖是一种污染物排放量大、一次能源利用效率低的供暖方式,亟需寻找一种新的供暖方式替代散烧煤供暖.在对比评估散烧煤与电煤各种主要污染物排放量的基础上,提出直接电采暖和低温空气源热泵两种替代散烧煤供暖方案,以缓解京津冀地区大气污染,并对改造前后的污染物排放量和技术经济性进行分析；从区域污染物综合减排的战略角度提出对京津冀地区原散烧煤采暖用户进行低温空气源热泵供暖改造和燃煤电厂执行“超净排放”改造两种方案,并对两种方案的污染物减排效果进行了对比.结果表明:单位散烧煤的污染物排放量远高于电煤,其中散烧煤的SO₂、NO_x、烟尘和综合PM_2.5排放因子分别为17.12、2.80、6.37和9.80 g/kg,电煤的SO₂、NO_x、烟尘和综合PM_2.5排放因子分别为0.43、0.85、0.17和0.47 g/kg,散烧煤对综合PM_2.5的贡献是电煤的20.9倍；直接电采暖和低温空气源热泵供暖均能有效减少污染物排放量,其中直接电采暖可使每户每年采暖期的SO₂、NO_x、烟尘和综合PM_2.5分别减排66.38、7.15、24.79和36.96 kg,而采用低温空气源热泵的减排量分别为67.79、9.97、25.35和38.52 kg,但直接电采暖方式的一次能源利用效率(仅为33.7%)极低,因此不适合大面积推广；京津冀地区原散烧煤采暖用户在进行低温空气源热泵供暖改造后,其SO₂、NO_x、烟尘和综合PM_2.5年减排量分别为24.47×10⁴、3.60×10⁴、9.15×10⁴和13.91×10⁴ t,燃煤电厂执行“超净排放”改造后相应年减排量分别为1.28×10⁴、4.25×10⁴、1.30×10⁴和2.31×10⁴ t,其中低温空气源热泵供暖改造后的综合PM_2.5减排量达到燃煤电厂改造的6.0倍,并且年投资也较燃煤电厂改造低约4×10⁸元.研究显示,采用低温空气源热泵供暖在污染物减排量、技术经济性和实施可行性等方面均具有优势.

北京降尘重金属污染水平及其空间变异特征

熊秋林, 赵文吉, 束同同, 陈凡涛, 郑晓霞, 潘月鹏

2016, 29(12): 1743-1750.

摘要(3069) PDF(1445)

摘要:
为了研究北京大气降尘中重金属污染水平及其空间变异特征,分别于2013年6—10月(非采暖期)、2013年11月—2014年3月(采暖期)收集了北京大气降尘样品66份,采用Elan DRC Ⅱ型电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)测试了样品中的37种重金属质量分数.结果表明:非采暖期北京大气降尘中Cd、Zn、Pb 3种重金属污染最严重,三者质量分数分别为5.3、822.0、177.2 mg/kg,分别超出各自北京背景值的1 065.0%、516.2%和403.1%；采暖期北京大气降尘中Mo、Cd、Bi、Zn 4种重金属污染最严重,四者质量分数分别为8.7、2.7、3.0、660.5 mg/kg,分别超出各自北京背景值的656.9%、495.8%、457.5%和395.2%；与非采暖期相比,采暖期大气降尘重金属中除Zn、Pb、Cd质量分数分别降低了19.6%、25.3%和48.9%外,其余元素的质量分数却有不同程度的升高,其中Sr、Ba、Ce、Cu、Cr、W、La、Ni、Mo、Co等10种重金属质量分数升高了53.2%～176.7%.ArcGIS地统计插值研究表明,非采暖期主要重金属(Cr、Cu、Zn、Zr、Ba和Pb)空间分布呈现出较强的变异性；采暖期降尘中主要重金属存在不同程度的空间变异,Ba和Zn的空间变异较强,二者高值区和低值区相互交错分布；Cu和Pb的空间变异相对较弱,二者高值区和低值区分布均呈规律性分布.元素示踪分析表明,无论是采暖期还是非采暖期,北京降尘重金属污染均主要来源于机动车尾气和垃圾焚烧.

基于WRF模型与气溶胶光学厚度的PM_2.5近地面浓度卫星反演

薛文博, 武卫玲, 许艳玲, 易爱华, 任阵海, 王金南

2016, 29(12): 1751-1758.

摘要(2660) PDF(1432)

摘要:
为了反演高分辨率的PM_2.5近地面浓度,利用WRF(中尺度气象模型)模拟的大气相对湿度、风速、边界层高度等气象因子对AOD(气溶胶光学厚度)分别进行订正,以逐步提高AOD与近地面ρ(PM_2.5)间的相关性；分析不同反演模型的统计学特征,优选反演模型,并利用最优模型反演中国中东部地区2014年年均ρ(PM_2.5)的空间分布特征.结果表明:AOD经相对湿度订正后,其与近地面ρ(PM_2.5)的相关性显著提高,相关系数达到0.77；同时引入相对湿度、风速2个气象因子,AOD与近地面ρ(PM_2.5)的相关系数升至0.79(n=145,P<0.01)；同时引入相对湿度、风速和边界层高度3个气象因子,AOD与近地面ρ(PM_2.5)的相关系数进一步升至0.80(n=145,P<0.01).模型反演表明,研究区域内ρ(PM_2.5)年均值大于35 μg/m³的面积高达334.49×10⁴ km²,占研究区域面积的83.2%,并且高污染地区与人口密度高度重合.分析表明,北京、天津、河北、山东及河南等典型重污染省、直辖市分别有96.30%、100%、78.16%、98.86%、100%面积的ρ(PM_2.5)超标,分别约有99.97%、100%、96.41%、98.88%、100%人口生活在空气质量超标地区.

西安市地表灰尘中PAHs健康风险特征

王丽, 王利军, 史兴民, 卢新卫, 张文娟

2016, 29(12): 1759-1765.

摘要(1994) PDF(1796)

摘要:
为揭示人群暴露地表灰尘中PAHs的健康风险,在西安市采集58个地表灰尘样品,分析其中16种优控PAHs质量分数,并根据美国能源部风险评估信息系统中的暴露方法对其健康风险进行评价.结果表明:西安市地表灰尘中w(∑₁₆PAHs)(16种PAHs总量)范围为5.04～47.74 mg/kg,平均值为13.85 mg/kg.人群暴露地表灰尘中PAHs的主要途径是经口摄入,并且不同途径下儿童的暴露剂量均高于成人.地表灰尘中PAHs对人群没有明显的非致癌健康危害,但对儿童的非致癌危害高于成人,其中Nap、Phe、Fla、Pyr和BghiP对人群的非致癌风险明显高于Acy、Ace、Flu和Ant.7种致癌PAHs的致癌风险大小顺序为BaP>DBA>BbF>InP>BaA>BkF>Chy,致癌风险总和为2.51×10^-5,其中BaA、BbF、BaP、InP和DBA致癌风险在1.07×10^-6～9.56×10^-6之间.研究显示,西安市地表灰尘中16种PAHs对人群的健康危害相对较低.

上覆水环境因子对滨海水库沉积物氮磷释放的影响

代政, 祁艳丽, 唐永杰, 左九龙, 孙红文, 刘春光

2016, 29(12): 1766-1772.

摘要(2034) PDF(1642)

摘要:
为了解我国滨海水库富营养化过程,以北大港水库沉积物为研究对象,通过室内模拟试验,考察上覆水环境因子〔扰动、ρ(Cl^-)、pH、温度、ρ(DO)〕对滨海水库沉积物氮、磷释放的影响.结果表明:①扰动促进氮、磷的释放,ρ(NH₃-N)、ρ(NO₃^--N)、ρ(TN)和ρ(TP)增加了54.4%～230.8%,扰动对滨海水库沉积物TN、TP释放通量的促进作用比淡水沉积物强；②ρ(Cl^-)升高促进氮、磷释放,ρ(Cl^-)越高,促进效果越强,ρ(Cl^-)为1 000和5 000 mg/L时,ρ(NH₃-N)、ρ(NO₃^--N)、ρ(TN)和ρ(TP)分别增加了4.2%、3.2%、35.0%、11.9%和8.4%、4.8%、44.7%、23.8%；③与pH为7.0时相比,pH为8.5和10.0时,ρ(TP)增加了21.3%～42.6%,ρ(NH₃-N)降低了14.9%～18.6%,ρ(NO₃^--N)和ρ(TN)基本没有变化,但NO₃^--N释放通量增加了5.2%～10.3%,TN的释放通量降低了7.1%～21.5%；④温度升高促进了NH₃-N、TN和TP释放,抑制了NO₃^--N释放,滨海水库沉积物中较高的盐度减弱了温度对TP释放的促进作用,25 ℃时,ρ(NH₃-N)、ρ(TN)和ρ(TP)比5 ℃时增加了37.3%～71.0%,ρ(NO₃^--N)降低了34.0%；⑤好氧条件抑制了NH₃-N、TN和TP释放,促进了NO₃^--N释放,好氧条件下ρ(NH₃-N)、ρ(TN)和ρ(TP)降低了54.2%～85.6%,ρ(NO₃^--N)增加了20.5%.研究显示,上覆水环境因子会影响滨海水库沉积物氮、磷释放,其中以扰动、温度和ρ(DO)影响较大.

阿什河流域地下水脆弱性分区

林茂, 纪丹凤, 崔驰飞, 孙源媛, 苏婧, 席北斗, Erik Nixdorf

2016, 29(12): 1773-1781.

摘要(2386) PDF(1246)

摘要:
为识别阿什河流域地下水易污区,基于DRASTIC模型,结合研究区水文地质特点和地下水源地特质,舍弃土壤类型和水力传导系数指标,新增抽水井群影响范围评价指标,得到适用于阿什河流域的DRATIE脆弱性评价体系.借助OpenGeoSys(OGS)软件,模拟研究区抽水与不抽水时的地下水流场,圈划出抽水时流场的变化区域,划分抽水井群影响范围.运用DRATIE模型对研究区进行脆弱性评价,绘制研究区地下水脆弱性分区图,并根据用水趋势进行脆弱性情景分析.结果表明:研究区地下水脆弱性主要为较低、中、较高3个级别；河漫滩和阶地区域较易受到污染,抽水井群影响范围内脆弱性为中等,1号井群每口井抽水量不宜超过3.23×10-2 m³/s,2号井群每口井抽水量不宜超过4.00×10-2 m³/s；其余地区较不易受到污染.研究显示,应严格控制水源地抽水量,以防阿什河水体倒灌；合理分配1、2号井群抽水量,可减小水源地脆弱性范围和等级.

我国典型陆地生态系统固碳重要区范围界定

刘军会, 高吉喜, 王文杰, 马苏, 刘洋

2016, 29(12): 1782-1789.

摘要(1988) PDF(1328)

摘要:

全球变暖已成为当今最主要的全球性环境问题之一,建立固碳重要区也是应对全球气候变化的重要途径之一.根据我国陆地生态系统现状以及固碳相关的最新研究结果和政府文件,以森林、草地生态系统为主要研究对象,采用GIS空间叠置分析方法,界定我国典型陆地生态系统固碳重要区(注:涉及“全国”的各要素范围均未包含港澳台地区)的空间范围.研究结果:固碳重要区评价指标体系包括生态系统碳储量、碳汇和固碳潜力3个核心因子,界定过程包括界定范围选择、固碳高值区识别、固碳重要区范围确定和分区命名等步骤.在全国尺度界定了森林、草地两大类共计20个固碳重要区,总面积285.6×10⁴ km².其中,森林生态系统固碳重要区主要分布在我国东北部、西南部的深山区和东南部的山地丘陵,草地生态系统固碳重要区主要分布在内蒙古高原中东部、新疆西北部山地和青藏高原东南部.固碳重要区面积占全国国土总面积的29.8%,所提供的NPP(净初级生产力)量占全国NPP总量的40.7%,固碳能力是全国平均水平的1.37倍.固碳重要区范围界定结果符合“以较小面积获取较大服务”原则,适于作为我国实现碳减排目标的优先保护区域.

甲醛和甲醇染毒对小鼠造血组织的毒性作用

蔡洁, 陆林洁, 曹凤华, 赵云, 李潇潇, 郭晴, 丁书茂

2016, 29(12): 1790-1798.

摘要(2088) PDF(1402)

摘要:
为了探究甲醛(Formaldehyde,FA)对造血组织的毒性,分析甲醛的毒性是否与中间代谢产物——甲醇(Methanol,MeOH)的毒性一致,以72只昆明小鼠为受试动物,随机分为6组〔①对照组,仅灌服生理盐水；②FA₄₀组,单独灌服甲醛(FA),w(FA)为40 mg/kg；③ MeOH₄₀组,单独灌服甲醇(MeOH),w(MeOH)为40 mg/kg；④FA₁₀+MeOH₃₀组,同时灌服甲醛和甲醇,w(FA)为10 mg/kg、w(MeOH)为30 mg/kg；⑤FA₂₀+MeOH₂₀组,同时灌服甲醛和甲醇,w(FA)为20 mg/kg、w(MeOH)为20 mg/kg；⑥FA₃₀+MeOH₁₀组〕,同时灌服甲醛和甲醇,w(FA)为30 mg/kg、w(MeOH)为10 mg/kg,连续灌胃7 d,检测小鼠的肝脏氧化损伤程度、血液和骨髓内甲醛含量以及甲醛脱氢酶的相对表达量,比较甲醇和甲醛毒性的差异性.结果表明:与对照组相比,各染毒组小鼠肝脏内ROS(reactive oxygen,活性氧)含量极显著增加(P<0.01),FA₃₀+MeOH₁₀组的ROS含量显著上升(P<0.05)；肝脏内MDA(malondialdehyde,丙二醛)含量极显著下降(P<0.01),GSH(glutathione,谷胱甘肽)含量极显著升高(P<0.01)；在甲醛和甲醇联合染毒组中,随着甲醛含量的增加和甲醇含量的减少,氧化损伤程度呈上升趋势.AHMT(4-amino-3-hydrazine-5-mercapto-1,2,4-triazole)法测定结果显示,各染毒组小鼠血液和骨髓中甲醛含量与对照组相比均无显著差异；RT-PCR法测定结果显示,各染毒组小鼠中甲醛脱氢酶的相对表达量较对照组显著增加；FA₄₀组与MeOH₄₀组甲醛脱氢酶的相对表达量差异显著(P<0.01)；与FA₃₀+MeOH₁₀组相比,FA₁₀+MeOH₃₀组中甲醛脱氢酶的相对表达量极显著增加(P<0.01),甲醛和甲醇联合染毒组中甲醛脱氢酶的相对表达量随着甲醛含量的增加和甲醇含量的减少呈上升趋势.研究显示,甲醛和甲醇的毒性不一致,甲醛对造血组织的毒性可能存在其他方式.

我国土壤环境保护标准体系优化研究与建议

李敏, 李琴, 赵丽娜, 王宏洋, 蔡木林, 朱静, 王海燕

2016, 29(12): 1799-1810.

摘要(2092) PDF(1583)

摘要:
我国现行土壤环境保护标准体系是在以GB 15618—1995《土壤环境质量标准》为核心标准的基础上逐步形成的,是根据当时我国土壤环境研究水平并结合土壤环境管理要求而制定,在一定历史时期对我国土壤污染防治和环境管理具有重要作用.但是,随着我国经济社会发展和土壤环境问题日益复杂化,该标准逐渐暴露出土壤类型和污染物控制项目覆盖面不全,与其他相关标准有部分重复、衔接性差,以及在实际工作中适用性差等问题.因而,以该标准为核心的整个土壤环境保护标准体系在完整性、系统性、协调性和适用性等方面存在不足.在系统梳理我国现行土壤环境保护标准体系构成及存在问题,分析其他国家和地方土壤环境管理制度、制订方法和相关标准的基础上,结合我国土壤环境特点和土壤环境管理需求,提出进一步完善我国土壤环境保护标准体系的框架结构优化方案,主要由土壤环境质量标准体系(土壤环境背景值、土壤污染风险筛选值、土壤修复目标值和耕地质量等级划分)、土壤环境污染防控标准体系、土壤相关配套标准体系和土壤环境基础标准体系四大类标准体系组成.此外,基于人体健康和生态安全的污染物土壤环境基准是土壤环境风险评价系列标准制订的基础.作为环境管理的基础手段,优化的土壤环境保护标准体系可为《土壤污染防治行动计划》的实施和《土壤环境保护法》的制订提供有力的技术支持.根据土壤环境具有地域性强、差异性大的特点,建议尽快出台《土壤环境保护法》,明确国家标准与地方标准各自的定位与关联,推动制订地方土壤环境保护标准,国家则应集中开展土壤环境基准、标准制订技术规范等相关研究,为土壤环境保护标准体系的完善提供基础技术支撑.

混合基质添加对土壤种子库萌发特征的影响

赵娜, 贺梦璇, 李洪远

2016, 29(12): 1811-1818.

摘要(1870) PDF(1392)

摘要:
为了探究基质添加在土壤种子库用于植被恢复方面的可行性,参考日本种子库应用的实践经验,以草炭与珍珠岩、稻壳炭与蛭石为混合基质,探究混合基质间体积比、混合基质与表土配比等因素对土壤种子库萌发特征的影响,并利用冗余分析法(RDA)分析基质添加后土壤环境因子与植物种类、基质配方的关系.结果表明:①混合基质的添加对土壤种子库密度以及Shannon-Wiener多样性指数有显著促进作用,并且草炭与珍珠岩混合基质在较大程度上促进了多年生草本植物的生长,更有利于植被恢复的进行,尤其是当草炭与珍珠岩体积比为1∶1并与表土配比为30%时,土壤种子库密度达到最大值(36.3×10⁵粒/m²),其多年生草本植物的数量比对照组增加了73.15%；②土壤环境因子与植物种类的冗余分析中,土壤含水率和w(TC)(TC为全碳)对植物种类的影响有显著性解释作用(占全部变量解释方差的72.34%),并且植物物种对土壤环境因子有明显偏好；③土壤环境因子与基质配方的冗余分析中,稻壳炭与蛭石混合基质能更好地改善土壤含水率、w(TC)、w(AP)(AP为速效磷)、w(AK)(AK为速效钾)等土壤环境因子.研究显示,混合基质的添加可有效改善土壤理化性质,促进目标物种的萌发.

黄土台塬不同土地利用方式下土壤呼吸季节性变化及影响因素

刘丽雯, 刘梦云, 吴健利, 赵国庆, 刘欢, 张杰, 张萌萌

2016, 29(12): 1819-1828.

摘要(1773) PDF(1618)

摘要:
为探讨土壤呼吸对植被类型及不同季节环境因素的响应机制,以黄土高原渭北台塬马莲滩林场为研究区,于2015年5月—2016年4月,采用静态箱-气象色谱法逐月测定不同土地利用方式下的土壤呼吸速率(R_s),分析其干、湿季差异及与土壤温度(T)、土壤含水量(W)之间的关系.结果表明:①不同土地利用方式下土壤呼吸速率的季节性变化趋势相一致,最大值出现在6—8月,最小值出现在12月—翌年2月,土壤呼吸速率年均值表现为天然草地>灌木林地>乔木林地>乔灌混交林地>耕地>果园.②不同土地利用方式下土壤呼吸速率与土壤温度均呈正相关,与土壤含水量的关系在湿季(5—10月)呈正相关,在干季(11月—翌年4月)呈负相关,土壤呼吸速率的单因素模型中以指数函数(R_s=ae^bx)的拟合效果更优.③与单因素模型相比,土壤温度、土壤含水量的双因素模型(R_s=aT^bW^c和R_s=ae^bTW^c)能更好地解释除耕地外的其他5种土地利用方式下土壤呼吸速率的变化特征,对土壤呼吸速率的解释率在60.0%～82.3%之间,其中R_s=aT^bW^c对耕地、灌木林地、果园土壤呼吸速率与土壤温度、土壤含水量间关系的拟合效果较好,天然草地、乔木林地、乔灌混交林地则采用R_s=ae^bTW^c的拟合效果较好.研究显示,研究区不同土地利用方式下土壤呼吸速率存在明显的季节性差异,耕地退耕还林后土壤有机碳及活性有机碳含量增加,温度敏感性(Q₁₀)降低,土壤呼吸速率增大,评价退耕还林效益时应综合考虑区域地理气候特点,进一步量化碳的输入/输出过程.

贵州某典型汞矿区流域水稻中总汞和甲基汞含量及暴露风险

李瑞阳, 徐晓航, 许志东, 敖明, 商立海, 仇广乐, 汤顺林

2016, 29(12): 1829-1839.

摘要(2559) PDF(1647)

摘要:
鉴于流域尺度内水稻植株不同组织中总汞和甲基汞含量及人群进食稻米的汞暴露风险研究较少,系统采集了贵州省铜仁市受万山废弃汞矿影响的瓦屋河流域内水稻植株及对应根际土壤样品,分析水稻植株不同组织中的w(总汞)、w(甲基汞)及其影响因素,以及流域内人群食用稻米的汞暴露风险.结果表明:瓦屋河流域水稻精米中w(总汞)平均值为(14.2±7.0)μg/kg(范围为4.1～34.0 μg/kg,n=24),精米中w(甲基汞)平均值为(7.229±3.957)μg/kg(范围为1.974～17.364 μg/kg,n=24).精米中w(总汞)与水稻茎、叶中w(总汞)均呈较显著正相关(R=0.531,P＜0.01；R=0.499,P＜0.05),精米中w(甲基汞)与水稻根、茎中w(甲基汞)也均呈显著正相关(R=0.525,P＜0.01；R=0.612,P＜0.01)；w(总汞)、w(甲基汞)均与土壤理化参数存在一定正相关关系,并均与距污染源距离呈负相关.根据精米中w(甲基汞)平均值,并按照US EPA(美国国家环境保护局)推荐的甲基汞日暴露量(ID)和危害指数(HI)的评估方法计算的瓦屋河流域居民甲基汞日暴露量为(0.075±0.041)μg/(kg·d),低于较为严厉的US EPA推荐的甲基汞日安全摄入量(RfD),危害指数为0.75.从平均状况来看,人体摄入该地区生产的精米相对较为安全.

面向水质安全预警的流域产业化和城镇化压力源评估方法

李虹, 王丽婧, 秦延文, 方喻弘

2016, 29(12): 1840-1846.

摘要(2026) PDF(1384)

摘要:
为适应水环境风险管理中对压力源的快速评判需求,构建了流域产业化、城镇化压力源评估方法,并开展其应用研究.从压力源危险性及受体易损性着眼,提出了压力源结构风险和布局风险双重控制思路；围绕警示性评估的定位,针对单项及综合风险分析,阐明了评估指标选取、风险指数计算和预警级别划分等步骤,并以三峡库区为案例进行了评估.结果显示,三峡库区产业化、城镇化压力源综合评估Ⅰ级(重警)区主要集中在重庆市主城区附近的8个区县,其结构风险指数值(0.375 6～0.624 6)和布局风险指数值(0.598 7～0.967 8)均较高；Ⅱ级(中警)区域包括江北区、北碚区、巴南区、大渡口区和巫山县,呈现布局风险指数值(0.820 7～1.000 0)较高、结构风险指数值(0.258 4～0.355 5)相对低的特征；Ⅲ级(轻警)区域包括渝东南和渝东北的5个区县和渝中区.其中,渝中区结构风险指数值(0.135 6)小,但因其布局风险指数值(0.960 7)较大而使得综合评估结果为轻警状态.

FeⅡEDTA络合-Na₂SO₃还原吸收NO性能

张先龙, 孟凡跃, 吴琼, 吴雪平, 郭亚晴

2016, 29(12): 1847-1856.

摘要(1838) PDF(1419)

摘要:
为研究FeⅡEDTA络合-Na₂SO₃还原吸收NO性能,对制备参数〔pH、V(FeⅡEDTA)(FeⅡEDTA溶液用量)、初始c(FeⅡEDTA)、n(FeⅡ)∶n(EDTA)〕和操作条件〔温度、φ(O₂)、烟气流量、入口ρ(NO)〕及SO₃^2-〔以c(Na₂SO₃)计〕进行了考察,并采用FT-IR(傅里叶红外光谱仪)和Raman(拉曼光谱仪)等表征手段对吸收体系进行表征.结果表明:①pH和初始c(FeⅡEDTA)对NO络合吸收量影响较显著,V(FeⅡEDTA)和n(FeⅡ)∶n(EDTA)次之.在pH为3～9的范围内,NO络合吸收量先增加后降低,pH为7时达到最大(0.502 mol/mol)；初始c(FeⅡEDTA)由0.005 mol/L增至0.025 mol/L,NO络合吸收量随之增加了0.198 mol/mol.②温度和φ (O₂)的升高不利于NO吸收,当温度由30 ℃升至60 ℃、φ (O₂)从0%增至6%,NO络合吸收量却分别降低了71.69%、63.3%；此外,烟气流量和入口ρ (NO)的增加对NO络合吸收量也无显著影响.③SO₃^2-的存在显著提高了FeⅡEDTA高效络合NO吸收时间.结合试验结果确定最佳反应条件:pH为7、V(FeⅡEDTA)为550 mL、初始c(FeⅡEDTA)为0.020 mol/L、n(FeⅡ)∶n(EDTA)为1∶1.0、温度为30 ℃、烟气流量为900 mL/min、无氧、c(Na₂SO₃)为0.20 mol/L,此时,NO络合吸收量为1.099 mol/mol,NO最大脱除率达到96.98%.研究显示,溶液中n(FeⅡEDTA)∶n(NO)对络合吸收NO起到主导作用,同时SO₃^2-对FeⅡEDTA(NO)还原作用是促进NO吸收的重要机制.

微囊藻吸附剂对Sb(Ⅲ)的生物吸附特征

孙福红, 扈学文, 郭飞, 吴丰昌

2016, 29(12): 1857-1864.

摘要(1659) PDF(1492)

摘要:
为去除锑矿山废水中Sb(Ⅲ)污染,采用静态吸附试验,调查了湖泊水华主要藻种——微囊藻(Microcystis)对Sb(Ⅲ)的生物吸附特征及机理,并推断其反应方程式.结果表明:微囊藻吸附剂对Sb(Ⅲ)的吸附作用受生物量、pH、离子强度和吸附时间影响.最佳微囊藻吸附剂投加量为0.50 g,pH为4.0,吸附时间为60 min,室温条件,此时Sb(Ⅲ)的吸附量最大,为5.67 mg/g；微囊藻吸附剂对Sb(Ⅲ)的吸附速率非常快,遵循假二级动力学模型；pH对Sb(Ⅲ)吸附的影响与Sb形态以及吸附剂表面官能团质子化作用密切相关.阳离子(Na⁺和Ca²⁺)对Sb(Ⅲ)生物吸附效率的抑制作用随离子强度增加而加强,阴离子(NO₃^-、Cl^-和SO₄^2-)未对其吸附产生影响.研究显示,微囊藻吸附剂对Sb(Ⅲ)的生物吸附以化学吸附为主.羧基和羟基为主要吸附位点,通过表面络合作用与Sb(OH)₃相结合形成内源络合物.

两种含氨基β-环糊精衍生物对萘和蒽的光催化降解作用

杨成建, 陈兴都, 张璐, 李超, 郑直, 周晨

2016, 29(12): 1865-1871.

摘要(1820) PDF(1424)

摘要:
为进一步探讨含氨基β-CD(β-环糊精)衍生物对PAHs(多环芳烃)的光催化降解机理,合成了两种含氨基β-CD衍生物——ACD(氨基-β-CD)和EDCD(乙二胺-β-CD),并研究了其对溶液中萘和蒽的包合作用及光催化降解作用.结果表明:β-CD、ACD、EDCD对萘和蒽的包合能力分别为76.3和251 L/mol、111和394 L/mol、191和427 L/mol,由于β-CD亲水外缘极性基团的引入,使得其疏水空腔内部的水分子具有更高的能量,易移出,易被PAHs分子取代,因此ACD和EDCD的包合能力有所增强；对萘和蒽光敏化作用的大小表现为ACD＞EDCD＞β-CD,在溶液中分别加入3 g/L的β-CD、ACD和EDCD后,萘和蒽的光解率分别提高了40.0%～50.9%和44.3%～104%.研究显示:由于光解过程中含氨基β-CD疏水空腔对三重态PAHs起到了包合保护作用,导致三重态PAHs与三重态氧分子碰撞及产生高活性单重态氧的几率增加,包合作用越大光催化降解能力越强；但是ACD和EDCD的氨基会对三重态氧分子进攻三重态PAHs产生阻碍作用,导致光催化降解效率降低.

北京地区再生水补给型河湖水质改善工程案例分析与问题诊断

张瑞, 刘操, 孙德智, 齐飞

2016, 29(12): 1872-1881.

摘要(2442) PDF(1580)

摘要:
由于北京地区水资源严重紧缺,再生水作为补给城市河湖景观水体的重要水源,用量逐年加大,随之带来的水环境问题也引起关注,往往需要采用适宜的技术和工程改善水质.通过对北京城市部分再生水补给型河湖现有水质改善工程的调研,分析与评估北京市再生水补给城市河湖景观水体生态修复技术工程建设与运行效果,并与国内外河流、湖泊生态修复经典案例进行了对比分析.结果表明,修复工程受运行时间、季节及后续维护的影响,其运行效果不稳定且逐渐下降.受汛期降水充沛及水量人为调控影响,城市河湖6—9月水质较好；水质恶化时ρ(COD_Cr)为40～50 mg/L,ρ(NH₃-N)为2～5 mg/L,ρ(TN)为10～15 mg/L,ρ(TP)为0.4～1.0 mg/L.水力流动循环、循环过滤、化学除藻和生物调控等单项及相应组合技术是当前北京市再生水补给型河湖水质改善的主要手段.对于水质要求较高的再生水补给型河湖,可以考虑辅膜生物反应器或生物滤池等旁路生化组合工艺.与国外的整流域近自然水生态系统修复相比,我国河湖水生态修复更注重区域水质的改善,以控制水体富营养化为主；对流域生态系统修复的整体性与长效性关注不够,缺乏与园林景观的融合.为更好地发挥河湖水体生态修复工程效果,未来应在政策法规、协调管理及投融资机制等方面加大投入力度.

可降解三乙胺的赤红球菌S6-2的筛选与鉴定及降解特性

孙磊, 宋彤彤, 朱珍妮, 李丹阳, 刘存歧

2016, 29(12): 1882-1886.

摘要(1732) PDF(1431)

摘要:
为治理制药废水中残留的难降解有机污染物TEA(triethylamine,三乙胺),以石家庄某污水处理厂的活性污泥为材料,采用富集培养和选择培养,分离筛选到1株能以TEA为唯一碳源和氮源生长代谢的降解菌——S6-2.通过测定形态特征、生理生化特性、G+C(碱基对)摩尔百分比及16S rRNA基因序列系统发育分析,该菌株被鉴定为赤红球菌(Rhodococcus ruber).采用单一影响因素试验分析菌株S6-2对TEA的降解特性,结果表明:菌株S6-2具有较强的TEA降解能力及降解稳定性；其最适降解温度为32 ℃,最适降解pH为8.0.菌株S6-2可耐受较高浓度TEA,在ρ(TEA)为900 mg/L的培养基中仍能生长；在最适条件下,菌株S6-2对TEA的降解率为70.7%±1.8%.该株菌在含TEA的无机盐平板上传代培养15代后,对TEA的降解率为69.3%±2.5%,说明菌株S6-2对TEA的降解具有稳定性.研究显示,菌株S6-2可作为TEA污染水体生物修复的潜在资源.

接种抗酸化复合菌对餐厨废弃物堆肥酸化缓解及腐殖化的影响

丁杰, 郝艳, 侯佳奇, 刘东明, 席北斗, 李鸣晓, 吴明红

2016, 29(12): 1887-1894.

摘要(2294) PDF(1542)

摘要:
为研究接种抗酸化复合菌(包括假单胞菌、芽孢杆菌、唾液乳杆菌、Dysgonomonas、Aeribacillus pallidus)对餐厨废弃物堆肥过程中有机酸降解、腐殖化进程的影响.以餐厨废弃物和稻壳为堆肥原料,抗酸化复合菌为接种菌,设置T1(接种抗酸化复合菌)和CK(对照)2个试验组,对堆肥温度、pH、DOM(水溶性有机物)、有机酸代谢酶等指标进行了分析.结果表明:抗酸化复合菌能有效缓解堆肥初期酸化抑制作用,使堆肥快速进入高温期且持续时间可达7 d,T1组高温期峰值温度为64 ℃,而CK组仅为59 ℃且高温时间不能持续；堆肥1 d后,CK组pH由初始的5.68迅速降至4.42,下降了22%,T1组pH变化不明显；从蛋白酶种类来看,CK组仅检测到与丙酸、乙酸代谢相关的丙酮酸脱氢酶、乌头酸水合酶,而T1组除上述两种酶外,还检测到乙醛脱氢酶、乙酰辅酶A合成酶和苹果酸合成酶,接种抗酸化复合菌增加了有机酸代谢相关酶种类,并有效缓解了堆肥初期酸化的问题.研究显示,堆肥结束时,T1、CK组DOM中代表胡敏酸类物质的积分标准体积占总积分标准体积的比例分别为57.8%、44.0%,接种抗酸化复合菌系使DOM中腐殖酸比例增加了31.4%,促进了DOM腐殖化,T1组堆肥腐殖质碳相比CK组提高了66.67%,促进了腐殖质合成.

醋渣和糠醛渣对赤泥中金属稳定性的影响

任杰, 刘继东, 陈娟, 刘小莲, 李发生, 杜平

2016, 29(12): 1895-1903.

摘要(1638) PDF(1374)

摘要:
赤泥中和是实现堆场植被复垦的必要途径,而醋渣和糠醛渣是赤泥降碱和改良效果较好的2种生物质材料.针对赤泥碱性降低过程中理化性质的改变,根据MEP(多级提取程序)毒性溶出以及BCR形态分级试验,对醋渣和糠醛渣对赤泥中金属行为的影响进行了研究.结果表明:添加20%的醋渣和糠醛渣后,赤泥pH从10.60分别降至9.61和8.96,w(TOC)从8.04 g/kg分别增至35.11和38.62 g/kg,赤泥比表面积从10.18 m²/g分别降至7.36和8.57 m²/g,CEC(阳离子交换量)从106.28 cmol/kg分别增至127.19和161.59 cmol/kg；赤泥中Mo的最低浸出浓度为0.37 mg/L,超过GB/T 14848—1993《地下水质量标准》中Mo的Ⅲ类标准限值(0.1 mg/L)；醋渣和糠醛渣可有效抑制赤泥中Al、V、Pb的浸出,但却可促进Cu、Mn、Ni和Mo的浸出,四者的最高浸出浓度分别可达64.45、17.64、12.09 μg/L和29.37 mg/L；醋渣和糠醛渣的添加可导致Al、V和Pb向稳定性较高的残渣态转化,Ni则向稳定性较低的酸可提取态转化.研究显示,糠醛渣比醋渣有更强的中和能力,对赤泥中金属稳定性影响较小.赤泥中金属元素具有潜在的长期浸出性且环境风险较高.

农药污染土壤中DDTs的电动力学迁移去除特性

李娜, 倪茂飞, 俞哲彬, 孟棒棒, 黄启飞, 田书磊

2016, 29(12): 1904-1912.

摘要(1475) PDF(1315)

摘要:
为研究土壤中DDTs(滴滴涕)的电动迁移去除特性,以重庆市某废弃DDTs生产企业污染土壤为研究对象,采用GC-ECD分析了该土壤中DDTs的质量分数、电动迁移效果、电动去除率及试验过程中土壤理化性质改变等.结果表明:该污染场地土壤中w(p,p′-DDT)最高,w(o,p′-DDE)和w(p,p′-DDD)次之,三者分别占w(DDTs)的53.02%、23.46%和12.77%；DDTs迁移效果在192 h时基本稳定,并在3 V/cm电压梯度时迁移效果最佳,其中DDT和DDD向阳极迁移而DDE向阴极迁移,o,p′-DDE富集量最大,其c/c₀〔标准化浓度,c₀、c分别为电动试验前、后污染土壤中w(DDTs)〕为4.70；DDTs去除率在电动时间为192 h、电压梯度为3 V/cm时达到相对稳定,其中p,p′-DDT去除率较高,为49.7%；阴极土壤pH随电动试验时间的增加而增大,其最大值为11.63,阳极土壤表现相反,其最小值为-1.71；电流和土壤温度随电动试验时间的增加呈先增后减的趋势,其峰值均出现在第8小时.研究显示,不同DDTs异构体在电动力学作用下的迁移去除效果存在差异,并且电动过程会引起土壤理化性质改变.

通风管道内负离子传输的数值模拟及试验验证

杨艺, 周沛, 赖志强

2016, 29(12): 1913-1920.

摘要(1508) PDF(1446)

摘要:
为能有效去除通风管道系统内颗粒及气溶胶微生物,解决通风空调系统因长期使用而缺少维护和清洁,造成气溶胶微生物在系统里滋生进而形成对人体有害的生物气溶胶病原体细菌等问题,采用欧拉方法建立模拟通风管道内负离子输运过程及分布的数值模型.通过数值模拟和试验测量VI-2500型负离子发生器安装在0.2 m×0.2 m通风管道内送风速度为3～6 m/s时的负离子浓度,验证数值模型的准确性并分析负离子在通风管道内的分布规律.结果表明,负离子的模拟预测值与试验测量值误差很小.送风速度为3 m/s时,风管内负离子浓度的最低值和平均值分别为9.15×10⁹和2.39×10⁹ ions/m³,送风速度为6 m/s时,相应为2.37×10¹⁰和6.83×10⁹ ions/m³.通风管道内负离子浓度随送风速度的增加而升高,送风速度一定时,通风管道内负离子浓度沿风速方向逐渐降低.当送风速度低至3 m/s时,风管内负离子浓度最低或平均值仍然可以达到有效净化细菌的负离子浓度最低数量级的推荐值(10⁸～10¹⁰ ions/m³).研究显示,负离子数值模型能准确预测VI-2500型负离子发生器在0.2 m×0.2 m风管中产生的负离子浓度,并且发生器产生的负离子浓度能满足4.5 m长风管的净化要求.

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2016年第29卷第12期

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