环境科学研究

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2016, 29(3).

摘要(155) PDF(24)

摘要:

高吉喜, 范小杉, 李慧敏, 田美荣

2016, 29(3): 315-322.

摘要(2924) PDF(3006)

摘要:
构建生态保护市场体系是我国生态文明制度建设和环境保护体制改革的重要目标. 生态资产资本化运营是利用市场经济手段保护生态资源、改善生态环境质量,并直接或者间接创造利润的生态经济运作模式,与我国生态文明制度建设和环境保护体制改革目标具有高度统一性. 为推进生态资产资本化运营进程,通过全面分析、归纳、总结国内外生态资产资本化运营理论研究和案例实践成果,深入剖析了社会主体、生态客体、市场平台、技术动力和制度保障五大构成要素在生态资产资本化运作体系中的地位和作用；以此为前提,依据生态资产资本化运营的客体类型,探讨了深度开发生态产品增殖、优化配置生态资产共生增殖、交易生态资产权属、交易生态服务、产业化运营五大生态资产资本化模式,并结合我国生态环境状况与经济社会发展形势,从构建激励保障机制、建立监管约束制度和提升科技支撑能力三方面提出推进我国生态资产资本化运营的政策需求,以规避生态资产“过度资本化”的生态风险,实现经济社会与生态环境保护可持续、协同发展的目标.

河北省边界层气象要素与PM_2.5关系的统计特征

尚可, 杨晓亮, 张叶, 孙卓, 李江波, 赵煊, 刘娜静

2016, 29(3): 323-333.

摘要(2400) PDF(1905)

摘要:
为了研究河北省边界层气象要素与PM_2.5的关系,综合利用常规气象探测资料、逐小时地面自动站气象观测资料、环境监测站逐小时AQI及ρ(PM_2.5)资料等进行了统计分析.结果表明:①冬季海平面气压低于1 030 hPa、24 h变压为-3.0~-2.0 hPa、地面相对湿度高于60%、露点温度高于-10 ℃时发生全省性重污染天气的可能性较大；而海平面气压高于1 040 hPa、24 h变压在4.0 hPa以上、地面相对湿度低于40%、露点温度低于-10 ℃时,有利于清洁天气的出现.清洁天气下边界层的盛行风向多与冷空气活动有关；污染天气下盛行风向有区域性差别,边界层小风(<3.0 m/s)的风速频率高于90%. ②过程雨量达到中雨及以上量级的降水对PM_2.5具有较明显的清除作用,中雨量级降水对PM_2.5清除速率约为2 h,但优良空气质量持续时间短,平均为15 h；大雨及以上量级的降水对PM_2.5清除率达67.8%,并且优良空气质量可以持续27 h. ③与降水相比,风对PM_2.5的清除作用更为显著.较强偏南风对空气质量有一定改善,但优良空气质量仅持续16 h；大于3.0 m/s的系统性偏北风对PM_2.5清除率高达85.1%,优良空气质量持续长达32 h,空气质量的改善最为彻底.研究显示,PM_2.5与边界层气象要素关系紧密,不同级别的风和降水对PM_2.5的清除程度存在显著差异.

大气中过氧化氢的生成、污染特征及其影响因素

陈炫, 杨加赢, 张安平, 刘厚凤, 孙建强, 刘姣玉, 孟凡

2016, 29(3): 334-342.

摘要(2739) PDF(3201)

摘要:
过氧化氢(H₂O₂)是自由基的源和汇,是对流层大气中重要的氧化剂. 采用文献研究法对1990年以来H₂O₂的文献进行搜集整理,对其生成途径、污染特征及其影响因素进行了研究. 结果表明:H₂O₂在大气、云水和颗粒物中均有存在,大气中的H₂O₂主要通过O₃和甲醛光解、VOC同OH·/O₃等反应生成. 大气中φ(H₂O₂)一般在nd～8×10^-9内波动,晴天φ(H₂O₂)呈早晚低、午后高的日变化特征；φ(H₂O₂)随φ(O₃)、太阳辐射和气温的增加而升高,随φ(NO_x)、φ(VOCs)和相对湿度的升高而降低；H₂O₂氧化SO₂为SO₄^2-是液相化学中最重要的反应,可以导致酸沉降以及二次气溶胶浓度的升高. 在气相光化学反应中,H₂O₂/HNO₃(体积分数比)可以指示O₃生成是VOCs控制还是NO_x控制. 今后需对OH·浓度、NO₂和O₃的光解速率等影响H₂O₂关键因素开展监测研究,此外,还需对我国特殊大气环境下H₂O₂对SO₄^2-生成的贡献、不同地区H₂O₂/HNO₃指示O₃生成对NO_x或VOCs敏感性等方面开展更多的研究.

浑太河流域鱼类生物完整性指数构建与应用

刘猛, 渠晓东, 彭文启, 周怀东

2016, 29(3): 343-352.

摘要(2579) PDF(1871)

摘要:
为了解决在不同区域和不同河流类型间等大尺度范围内F-IBI(鱼类生物完整性指数)评价方法体系的建立问题,以浑河-太子河(下称浑太河)流域为研究区域,构建符合区域性特征的生物完整性评价体系并进行应用研究. 于2014年5月对浑太河流域32个采样点的鱼类进行采样调查,根据鱼类群落特征的空间差异和浑太河流域水生态分区,将采样点分为中上游和下游区域两种类型. 通过综合栖息地和水质的标准化方法确定参照点和受损点,依据候选指标分布范围检验、敏感性分析和相关性检验,筛选出浑太河流域中上游F-IBI核心指标包括总物种数、Shannon-Wiener多样性指数、鲤形目鱼类物种数百分比、雅罗鱼亚科个体数百分比、鳅科鱼类物种数百分比、鲈形目鱼类物种数百分比、杂食性鱼类物种数百分比、肉食性鱼类物种数百分比、敏感性鱼类个体数百分比等9个指标；下游筛选出F-IBI核心指标包括总物种数、Shannon-Wiener多样性指数、鮈亚科鱼类物种数百分比、鲈形目鱼类物种数百分比、虾虎鱼科鱼类物种数百分比、中上层鱼类物种数百分比、东北特有鱼类物种数百分比、无脊椎动物食性鱼类物种数百分比、耐受性鱼类个体数百分比等9个指标. 分别提出了浑太河流域中上游和下游的参数标准化公式和健康评价标准,依此将浑太河流域健康状态划分为极好、好、一般、差和极差5个健康等级. 评价结果表明,浑太河流域健康状况整体偏差,在32个采样点中,健康状况处于差和极差的采样点占采样点总数的37.5%,一般的采样点占21.88%,仅有6.25%的采样点处于极好状态. Pearson相关性分析结果显示,F-IBI分值与电导率、ρ(BOD₅)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)和ρ(TN)均呈显著负相关,而与栖息地综合指数呈显著正相关,表明F-IBI可有效评估浑太河流域的健康状况.

三峡水库正常蓄水后支流沉积物的污染特征

封丽, 李崇明, 胡必琴, 张韵, 黄健盛, 张君

2016, 29(3): 353-359.

摘要(2662) PDF(1966)

摘要:
为研究三峡水库不同时期沉积物污染变化规律,采集三峡库区175 m正常蓄水后7条支流表层沉积物样品,分析营养盐、重金属含量和污染特征,结果表明:7条支流表层沉积物均存在营养盐含量超标现象,但仍处于多数底栖生物可承受水平,其中龙溪河21号断面w(TN)和19号断面w(TP)最高,分别为1.97、2.03 g/kg；采用EF(富集因子)和RI(潜在生态风险指数)评价了重金属富集程度和污染水平,重金属EF表现为Hg>As>Cd>Pb>Cu>Zn>Mn>Cr,仅Mn和Cr的EF小于1,未受污染；RI平均值为160±35,处于中度生态风险. 沉积物中TN、TP来源以农业面源污染为主,TOM主要来源于浮游动物和浮游植物；重金属污染则以流域工业污水排放和农业活动为主. 研究显示,三峡库区蓄水后沉积物中营养盐和重金属含量总体呈上升趋势,建议划分优先控制区域,重点解决农业面源污染,强化农村生活污水治理,并以严格的环境准入制度防控和削减流域工业污染.

铜绿微囊藻培养过程中氨基酸的释放特征及其对水体有机质的贡献

于茜, 朱元荣, 王焕华, 汤智, 宫蓓蓓, 谭伟强

2016, 29(3): 360-367.

摘要(2009) PDF(1782)

摘要:
为深入分析铜绿微囊藻水华暴发对水体有机质、氨基酸含量及组成的影响,进一步揭示蓝藻水华暴发对湖泊内源氨基酸和有机质的贡献及养分循环机制,采集太湖北部富营养化区域梅梁湾中的水样,用于在室内培养太湖蓝藻水华优势种——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa),采用邻苯二甲醛(OPA)柱前衍生-反相高效液相色谱法(HPLC)分析铜绿微囊藻生长、衰亡过程中氨基酸的摩尔浓度及其组成特征的变化,探讨藻类产生的氨基酸和有机质对湖泊水体中有机质、TC(总碳)及DTN(溶解性总氮)的贡献. 结果表明:铜绿微囊藻在生长过程中产生的氨基酸对水体中TC、DTN、TOC(总有机碳)的贡献率分别为23%~37%、46%~93%和46%~83%；在衰亡期,水体中难降解氨基酸(如甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸和赖氨酸)的摩尔浓度(c)为60.4 μmol/L,显著高于同时期易降解氨基酸(如酪氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸和精氨酸)的摩尔浓度(40.9 μmol/L)；c(D-氨基酸)/c(L-氨基酸)由初始的0.28降至0.09,表明在铜绿微囊藻对数生长至衰亡期间,水体中有机质的降解程度逐渐降低. 研究显示,在水体有机质降解程度降低的同时,氨基酸摩尔浓度逐步增加,因此大量未降解的氨基酸沉积下来成为水体有机质来源之一.

Zn²⁺和Cd²⁺对萼花臂尾轮虫种群增长的单一和联合毒性效应

徐晓平, 席贻龙, 黄林

2016, 29(3): 368-375.

摘要(1761) PDF(1565)

摘要:
为探究Zn²⁺和Cd²⁺对轮虫种群增长的单一和联合毒性效应,在不同温度(15、20和25 ℃)和斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)不同密度(0.5×10⁶、1.0×10⁶和2.0×10⁶ mL-1)下,以萼花臂尾轮虫(Brachionus calyciflorus)为受试生物,采用3 d种群累积培养方法,研究了不同 Zn²⁺污染处理组〔ρ(Zn²⁺)分别为0.315、0.630和1.260 mg/L〕、Cd²⁺污染处理组〔ρ(Cd²⁺)分别为0.073、0.145和0.289 mg/L〕、Zn²⁺-Cd²⁺复合污染处理组〔ρ(Zn²⁺)、ρ(Cd²⁺)分别为0.315、0.073 mg/L,0.630、0.145 mg/L和1.260、0.289 mg/L〕对轮虫种群增长率和混交雌体百分率的影响. 结果表明:当藻密度为0.5×10⁶和2.0×10⁶ mL-1时,与对照组相比,随着温度上升,对轮虫种群增长率产生抑制作用的处理组数明显增加,高温(25 ℃)下,所有处理组均显著降低轮虫种群增长率. 15和20 ℃下,与较低、中等藻密度(0.5×10⁶、1.0×10⁶ mL-1)相比,较高藻密度(2.0×10⁶ mL-1)下轮虫种群受到毒性影响的处理组数明显减少；25 ℃下,各处理组轮虫种群增长率均随藻密度的升高而增加. 在温度为15和20 ℃、藻密度为0.5×10⁶ mL-1条件下,Zn²⁺-Cd²⁺复合污染处理〔当ρ(Zn²⁺)、ρ(Cd²⁺)分别为1.260、0.289 mg/L时〕的轮虫种群增长率明显低于ρ(Zn²⁺)为1.260 mg/L和ρ(Cd²⁺)为0.289 mg/L时的轮虫种群增长率；温度为25 ℃、藻密度为2.0×10⁶ mL-1条件下,Zn²⁺-Cd²⁺复合污染处理〔当ρ(Zn²⁺)、ρ(Cd²⁺)分别为0.630、0.145 mg/L时〕的轮虫种群增长率明显低于ρ(Zn²⁺)为0.630 mg/L和ρ(Cd²⁺)为0.145 mg/L时的轮虫种群增长率. 研究显示,温度、藻密度和重金属质量浓度之间的交互作用对轮虫种群增长率的影响大于其对混交雌体百分率的影响,随着温度的升高和藻密度的降低,Zn²⁺、Cd²⁺对轮虫的单一和联合毒性效应增加.

利用CXTFIT-VZCOMML模型推导基于保护地下水的Sb的土壤环境基准

秦晓鹏, 上官宇先, 赵龙, 侯红

2016, 29(3): 376-381.

摘要(2864) PDF(2072)

摘要:
土壤环境基准是制订土壤质量标准和进行土壤质量评价的重要依据,对保护地下水起着非常重要的作用. 通过柱试验研究了Sb(锑)在北京潮土中的迁移行为,利用嵌套有CXTFIT 2.1程序的STANMOD软件对非平衡两区模型进行计算,获得Sb在潮土中迁移的阻滞因子,同时利用VZCOMML(vadose zone contaminant migration multi-layered model)模型反推保护地下水的Sb的土壤环境基准值. 结果表明:非平衡两区模型可较好地模拟Sb在潮土中的迁移过程(r²>0.97)；Sb在潮土中的迁移阻滞因子为5.82,远小于批试验得到的阻滞因子(49.3). 基于GB 5749—2006《生活饮用水卫生标准》中ρ(Sb)的标准限值(0.005 mg/L),推导出基于保护地下水的Sb的土壤环境基准值为0.64 mg/kg,该值比一些国家或地区的土壤基准或标准值(3.1～41 mg/kg)小1～2个数量级,可能是由于Sb在潮土中的阻滞因子或分配系数(K_d)较小、稀释系数较小、地下水或饮用水标准(C_gw)偏低、土壤pH不同所致. 未来应使用多种不同类型且具有代表性的土壤,以获得更准确的、适合我国实际情况的土壤环境基准值. 初步推导出Sb的土壤环境基准值(0.64 mg/kg)可为制订国家相关标准和地下水源保护区污染控制措施提供依据.

我国东北黑土丘陵区小流域土壤有机质空间分布模拟

马泉来, 高凤杰, 张志民, 单培明, 韩文文, 周军, 曲茉莉

2016, 29(3): 382-390.

摘要(1945) PDF(1583)

摘要:
为探索小流域w(SOM)(SOM为土壤有机质)空间分布模拟的最佳方法,以我国东北黑土丘陵区海沟河小流域为例,借助地统计学和3S技术提取与w(SOM)显著相关的地形及环境因子,对海沟河小流域表层(0~20 cm)w(SOM)分别进行协同克里格插值、回归克里格插值和地理加权回归克里格空间插值模拟,并进行精度验证. 结果表明:我国东北黑土丘陵区海沟河小流域表层w(SOM)平均值为12.96 g/kg,空间变异程度为中等. 海拔、距水系距离均与w(SOM)显著相关,能够用来辅助w(SOM)的空间分布插值；与协同克里格插值结果相比,回归克里格对w(SOM)的插值精度提高了56.09%；地理加权回归克里格插值精度提高了90.87%；对地理加权回归克里格插值所产生的残差进行二次统计分析及合理插值,能够进一步提高插值模拟精度；将人类干扰因素纳入插值模型,是未来提高w(SOM)空间分布模拟精度的关键. 研究显示,地理加权回归克里格插值有效提高了w(SOM)空间插值模拟的精度,并且存在改进和提高的空间.

三峡库区水环境风险评估与预警平台总体设计与应用

张艳军, 秦延文, 张云怀, 曾咺, 王丽婧

2016, 29(3): 391-396.

摘要(1935) PDF(1772)

摘要:
为保障三峡库区水环境安全,提高环保部门的环境预警和应急科学处置能力,根据“平战结合”的平台建设思路,提出了基于面向服务(SOA)可扩展的架构、Webservice数据服务调用模式和模块化功能的平台构建技术,集成了地方环保业务系统的成果,设计和实施了一个体系、一张网、一张图、一张表、一个流程的“五个一”平台工程,研发了集污染源风险识别、环境预警监控、模拟预测、应急评估处置和信息发布5项功能为一体的三峡水环境风险评估与预警平台,并在重庆市环保部门实现了业务化运行应用. 平台研究成果可支撑应急管理和日常管理,并在一系列突发性事件中得到业务应用验证和应用,环境应急响应时间从1~2 h缩短至10~20 min,应急处置时间从原来的1~2 d缩短至1~2 h,显著提高了三峡库区水环境风险评估、预警和防范能力.

过渡金属元素掺杂改性SCR对零价汞的催化氧化性能

马步宇, 黄文君, 瞿赞, 晏乃强

2016, 29(3): 397-403.

摘要(1902) PDF(1810)

摘要:
为提高商用SCR催化剂对Hg⁰(零价汞)的催化氧化活性,研究了过渡金属对其进行掺杂改性的方法,并利用固定床反应平台考察了不同试验条件下改性催化剂对Hg⁰的氧化效率. 结果表明:Y、Zn、Ni和Zr等过渡金属的掺杂可明显抑制SCR催化剂的催化活性,而Fe、Cu掺杂改性SCR催化剂对Hg⁰的催化氧化性能有显著提升. 在反应温度为350 ℃、空速比为370 000 h-1、φ(HCl)为1×10-5的条件下,Fe、Cu掺杂改性的SCR催化剂对Hg⁰的氧化效率均能达到90%以上,并且Fe掺杂改性后的SCR催化剂的脱硝性能也未受到明显影响. 借助XRD和XPS等表征手段,对反应前后Fe掺杂改性SCR催化剂进行了研究,表明Fe改性SCR催化剂遵循Mars-Maessen和Langmuir-Hinshelwood机制,可明显提高对Hg⁰的催化氧化效率,因此,应用前景较好.

强化除磷曝气生物滤池反冲洗优化及其污泥特性

郭明昆, 吴昌永, 周岳溪, 王群, 徐敏

2016, 29(3): 404-410.

摘要(1963) PDF(1840)

摘要:
为探讨BAF(曝气生物滤池)最佳反冲洗强度及其选择依据,以某处理石化二级出水的强化除磷BAF为研究对象,采取不同的反冲洗强度进行气-水联合反冲洗,探讨反冲洗过程中出水污泥量峰值出现时间、污泥的SOUR(比好氧呼吸速率)变化、反冲洗前后微生物量和微生物脱氢酶活性(DHA)的变化以及反冲洗后的恢复效果,并对反冲洗强度参数的选择进行了优化. 结果表明:在该研究条件下,采用气洗〔强度为12 L/(m²·s)〕4 min,气-水联合洗〔气洗强度为12 L/(m²·s),水洗强度为6 L/(m²·s)〕5 min,最后用清水漂洗9 min的反冲洗方式,排水中污泥的ρ(SS)可在最短时间(3 min)达到峰值；反冲洗排水中污泥的SOUR较低,平均值为0.5 mg/(mg·h)；距离底端进水口1.3和2.2 m处的滤料层微生物的量损失较小,分别为4.4%和5.3%,其相应微生物的活性有所增加. 研究显示,该条件下反冲洗可有效清除滤料颗粒间所截留及滤料表面脱落的老化生物膜,并可保留适量活性较高的生物膜,强化了传质条件,反冲洗后对污染物的处理能力能恢复迅速.

晚期垃圾渗滤液厌氧氨氧化脱氮性能及其污泥特性

李芸, 李军, 陈刚, 熊向阳, 张彦灼, 白志远, 苏翌

2016, 29(3): 411-418.

摘要(1975) PDF(1749)

摘要:
为研究ANAMMOX(厌氧氨氧化)工艺处理晚期垃圾渗滤液过程中氮转化途径的变化及颗粒污泥特性,采用2套ANAMMOX-UASB生物膜反应器(1#系统和2#系统)分别处理晚期垃圾渗滤液和无机配水,考察两种水质条件下ANAMMOX系统的脱氮性能,并对稳定运行时期两个系统颗粒污泥中ANAMMOX菌活性、硝化活性、反硝化活性及其污泥理化特性进行对比. 结果表明:1#系统经过连续培养逐渐适应了晚期垃圾渗滤液,实现了ANAMMOX耦合异养反硝化高效脱氮；稳定期1#系统和2#系统中TN的平均去除率分别为86.66%和76.77%. 1#系统和2#系统的颗粒污泥均具有ANAMMOX活性、硝化活性和反硝化活性,1#系统中颗粒污泥ANAMMOX活性和硝化活性较2#系统略有降低,而反硝化活性则大有提高；两个系统中ANAMMOX过程对TN去除速率分别为0.286和0.301 g/(g·d). 1#系统中颗粒污泥呈红褐色,2#系统中颗粒污泥呈砖红色,两个系统中粒径>1.5~2.5 mm的颗粒污泥所占比例分别为66.10%和50.67%,基本处于传质作用最佳的区间.

饥饿对两级SBR反应器内活性污泥的影响

李波茵, 周北海, 马方曙, 施春红

2016, 29(3): 419-426.

摘要(2300) PDF(1666)

摘要:
为探究饥饿期内活性污泥中微生物活性的衰减速率、物理性质的变化及恢复情况,研究了好氧〔ρ(DO)=5.50 mg/L〕/缺氧〔ρ(DO)≤0.03 mg/L〕饥饿期对稳定运行的两级SBR反应器内污泥活性的影响,同时考察了污泥的恢复能力及理化性质的变化. 结果表明:30 d的饥饿使COD_Cr去除率下降了20.8%,r_COD(异养菌活性)由111.8 mg/(L·h)降至59.2 mg/(L·h)；NH₄⁺-N去除率下降了59.2%；COD_Cr去除率、r_COD、NH₄⁺-N去除率分别在94、97、95 d时恢复. 饥饿期内AOB(氨氧化细菌)的衰减速率(k_AOB)为0.029 d^-1,NOB(亚硝酸盐氧化细菌)的衰减速率(k_NOB)为0.021 d^-1. 恢复初期AOB的恢复速率(k_AOB′=0.125 d^-1)大于NOB的恢复速率(k_NOB′=0.069 d^-1),导致NO₂^--N的累积. 此外,饥饿期ρ(MLSS)下降了42.6%；SVI(污泥指数)由71.2 mL/g升至135.1 mL/g；w(EPS)(EPS为胞外聚合物)由37.9 mg/g(以VSS计)降至18.5 mg/g,其中主要由w(PN)(PN为蛋白质)的减少所致；各物理指标的变化均可在恢复期内恢复.

咪唑类季铵盐阳离子絮凝剂的制备及其在炼油厂废水中的应用

耿仁勇, 吕雪川, 李国轲, 焦玉娟, 高肖汉, 李法云

2016, 29(3): 427-433.

摘要(2120) PDF(1857)

摘要:
为提高环氧氯丙烷胺类絮凝剂的絮凝性能,以2-甲基咪唑为交联剂,以环氧氯丙烷、二甲胺为原料,制备了新型季铵盐阳离子絮凝剂——MZO,并对其进行红外、核磁表征. 采用MZO对抚顺炼油厂废水进行絮凝除浊试验,并与其他6种改性絮凝剂〔交联剂分别为HMTA(六次甲基四胺)、DET(二乙烯三胺)、TER(三乙烯四胺)、ED(乙二胺)、TE(三乙胺)、DAA(二烯丙基胺)〕进行了对比. 通过单因素试验研究MZO投加量、絮凝温度及其与PFC(聚合氯化铁)复配使用等因素对絮凝性能的影响,通过正交试验确定了其最佳使用条件. 结果表明:①MZO的阳离子度为41.1%,并非最高,但MZO对炼油废水的除浊率能达到98.8%,比其他6种改性絮凝剂提高了1.2%~20.0%不等；②单因素试验确定MZO的最佳絮凝温度为60 ℃,最佳投加量为30 mg/L,MZO与PFC的最佳复配比(质量比)为1∶40；③结合正交试验结果、生产及经济因素确定其最佳使用条件:絮凝温度为55 ℃,投加量为25 mg/L,复配比(质量比)为1∶20,在此条件下,复配后絮凝剂的除浊率达到98.2%.

电化学氧化与生物法联合降解木质素

崔晓敏, 王一平, 梁继东

2016, 29(3): 434-441.

摘要(1920) PDF(1353)

摘要:
为开发经济和环境安全的木质素降解技术,采用ECO-BD(electrochemical oxidation and biodegradation, 电化学氧化与生物降解)工艺联合降解木质素,以Ti/Sn-SbO₂电极为阳极,无水Na₂SO₄为电解质,在恒电流条件下,应用响应面法得到ECO-BD联合降解木质素的最佳电化学条件:电流密度为8.64 mA/cm²,电量为20.00 kC,c(Na₂SO₄)为0.15 mol/L. 在该条件下,ECO-BD对1 g/L木质素溶液的COD_Cr去除率为59.31%,单位能耗为28.87 kW·h/kg. 采用傅里叶变换红外光谱及气相色谱-质谱对ECO-BD联合降解木质素过程中的降解产物进行分析发现,ECO能有效地破坏木质素的酚羟基结构及发色基团,木质素多聚体的醚键先被断裂形成单体,随后芳环结构被氧化生成醌类化合物,再进一步开环和裂解生成小分子酸类或被矿化成CO₂和H₂O；电解后溶液生化可降解性由0.20~0.25升至0.31~0.37,缩短了后续生物降解时间. 研究显示,ECO能先行打断抵御微生物攻击的木质素顽固键合结构,有利于后续BD消除残余碎片,实现木质素的ECO-BD高效低成本降解.

膨润土对鸡粪序批式厌氧消化特性的影响

马俊怡, 潘君廷, 郜天磊, 邱凌, 刘宏斌

2016, 29(3): 442-448.

摘要(2071) PDF(1558)

摘要:
为考察外源添加物——膨润土对鸡粪厌氧消化特性的影响,在中温〔(35±1)℃〕条件下,采用L₈(2³)正交试验设计,考察了膨润土添加量(w,以干基计,下同)、鸡粪VS(挥发性固体)添加量、厌氧消化污泥接种量对鸡粪厌氧消化过程中产气、pH、氨氮形态、EC(电导率)等的影响. 结果表明:添加1.5%和3.0%的膨润土均能显著提高鸡粪VS产CH₄量,并且在高鸡粪添加量情况下达到极显著水平(P<0.01)；当膨润土添加量为3.0%、厌氧消化污泥接种量为20%时,VS累积产CH₄量达到301.92 mL/g,比对照组(160.76 mL/g)提高了87.80%；当鸡粪VS添加量相同时,添加1.5%和3.0%的膨润土均能极显著地降低消化料液的ρ(TAN)(TAN为总氨氮)(P<0.01),并且可以减少鸡粪厌氧消化过程中ρ(FAN)(FAN为游离氨)的剧烈变化；添加膨润土还能极显著地降低鸡粪厌氧消化料液的EC. 研究显示,添加膨润土有利于缓解鸡粪厌氧消化过程中氨氮抑制,提高系统稳定性,并可显著改善厌氧消化整体性能.

面向流域水质安全预警的土地开发压力源评估方法及其应用

方喻弘, 王丽婧, 韩梅, 李虹, 胡波, 刘德富

2016, 29(3): 449-456.

摘要(1747) PDF(1733)

摘要:
为适应水环境风险管理中压力源风险的快速识别需求,构建了土地开发压力源评估方法,并以三峡库区为案例区进行应用研究. 土地开发压力源评估方法首先是基于不同土地利用类型的排污参数来确定敏感土地利用类型和不利转移方向,再采用状态和趋势兼顾的原则筛选流域内敏感单元,然后根据各单元的实际特征逐一确定预警指标,以进行压力源评估和预警级别划分. 案例研究结果表明:重庆市辖区控制单元、涪陵区万州区控制单元和澎溪河开县控制单元是库区水质安全预警的3个敏感单元；其中,重庆市辖区控制单元和涪陵区万州区控制单元的预警指标均为敏感土地类型面积比例和发生不利转移的土地面积比例,其中重庆市辖区控制单元的2个预警指标值分别为42.17%、3.43%；涪陵区万州区控制单元分别为32.86%、1.74%；而澎溪河开县控制单元的预警指标仅为敏感土地类型面积比例,其值为32.31%. ③重庆市辖区控制单元、涪陵区万州区控制单元和澎溪河开县控制单元的预警指标最大超标率分别为163%、33%和19%,相应各单元土地开发压力分别为红色预警(重警)、橙色预警(中警)和黄色预警(轻警)级别. 从管理意义上,重庆市辖区控制单元和涪陵区万州区控制单元未来需要从优化当前土地利用方式、合理控制未来土地开发的双重角度来降低压力；澎溪河开县控制单元未来应重点关注和降低当前土地利用状况对水质安全的压力. 研究认为,所提出的面向流域水质安全预警的土地开发压力源评估方法具有可操作性,其案例研究结果可为三峡库区案例区水环境风险管理提供决策支撑.

太湖流域农田生产-畜禽养殖系统氮素流动特征

王丹, 王延华, 杨浩, 蔡祖聪, 颜晓元

2016, 29(3): 457-464.

摘要(1911) PDF(1879)

摘要:
为应对太湖严峻的水体富营养化现状,从源头上降低面源污染负荷,基于物质流分析法与质量守恒原理,研究了常熟市辛庄镇农田生产-畜禽养殖系统的氮素流动通量、流动效率及环境负荷,并用实测值进行了参数校正. 结果表明:2000—2012年,辛庄镇农田生产子系统的单位面积氮素流动通量呈下降趋势,而畜禽养殖子系统的单位面积氮素流动通量则在42.5~50.9 kg/hm²范围内持续波动. 氮素利用率与氮素循环利用率均较低,氮素环境损失率较高,系统损失的氮素中有54.5%进入周围水体. 2000年以来,作物种植与畜禽养殖对辛庄镇环境氮负荷的贡献率分别在38.8%~50.2%与25.4%~35.8%之间波动. 辛庄镇农田施氮量为310.8 kg/hm²,人畜排泄氮量为61.1 kg/hm²,分别远高于全国平均值(197.2和18.6 kg/hm²). 过量施用化学氮肥与畜禽粪便的大量排放是辛庄镇环境氮负荷加重的主要原因. 辛庄镇高投入高产出的农业生产方式加大了太湖水环境修复的难度. 建议调整作物种植与畜禽养殖结构,推广科学施肥与生态养殖,将农田生产与畜禽养殖结合形成产业链,以此减轻氮素环境负荷.

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2016年第29卷第3期

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