环境科学研究

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2016, 29(6).

摘要(128) PDF(21)

摘要:

2007—2014年北京地区PM_2.5质量浓度变化特征

王浩, 高健, 李慧, 王涵, 李轶, 王淑兰, 柴发合

2016, 29(6): 783-790.

摘要(2429) PDF(1883)

摘要:
为更好地解析北京地区ρ(PM_2.5)的长期变化特征及气流轨迹聚类分析结果,对2007年8月—2014年7月在中国环境科学研究院实测的ρ(PM_2.5)数据进行了统计分析,分析其年际、季节和月际变化特征；通过计算PM_2.5的AQI分指数,分析了污染等级的时间变化特征；结合后向气流轨迹,对ρ(PM_2.5)年际、季节变化与气团来源的关系进行了分析.结果表明:北京地区2008—2013年ρ(PM_2.5)年均值分别为111.5、95.8、94.8、80.5、75.2、81.3 μg/m³,整体呈逐年下降趋势,但污染水平依然较高；ρ(PM_2.5)由高到低的季节次序为秋季、冬季、春季、夏季,平均值分别为111.6、94.8、77.2、70.5 μg/m³,PM_2.5重污染时段主要出现在秋冬季节,并且冬季ρ(PM_2.5)近年来逐渐呈上升趋势；ρ(PM_2.5)月均值呈单峰型变化,11月最高(为125.3 μg/m³),7月最低(为76.4 μg/m³)；轨迹聚类分析发现,途经山西省北部和河北省南部的气流轨迹中ρ(PM_2.5)较高,而来自北方及西北方向的气团相对较清洁,ρ(PM_2.5)较低.北京地区近些年实施的大气污染减排措施对于控制PM_2.5污染取得了一定效果,但针对秋冬季节重污染过程的控制力度仍需要加强,同时也要注意区域污染传输对北京地区ρ(PM_2.5)的影响.

气象条件对河北廊坊城市空气质量的影响

何建军, 吴琳, 毛洪钧, 李瑞芃

2016, 29(6): 791-799.

摘要(2435) PDF(1637)

摘要:
气象条件是影响大气污染的重要因子.利用2013年3月—2014年2月廊坊颗粒物质量浓度监测资料、自动气象站观测资料和欧洲中期天气预报中心再分析资料,采用多种统计方法分析气象与污染的关系,量化天气形势和局地气象条件对城市颗粒物质量浓度变化的贡献.结果表明:天气形势是决定局地气象要素和城市空气质量的重要因子.当廊坊位于高压中心或高压后部时,大气层结稳定,易造成重污染；当廊坊位于高压前部(气压梯度较大)时,大气层结不稳定,易于污染物输送和扩散.利用客观天气分型结合污染物质量浓度统计分析方法,可以量化天气形势对城市空气质量的影响.在局地气象要素中,能见度与ρ(PM_2.5)、ρ(PM₁₀)相关性最高(相关系数分别为-0.75和-0.53,下同),其次依次为风速(-0.45和-0.31)、相对湿度(0.41和0.25)和温度(-0.15和-0.06).通过污染物浓度与局地风场关系分析发现,廊坊颗粒物质量浓度受天津市、河北省南部区域输送的影响明显,受北京区域输送的影响相对较弱.研究显示,气象条件可以解释廊坊ρ(PM_2.5)和ρ(PM₁₀)日均值变化的56%和49%,其在冬季对颗粒物质量浓度影响最为显著,春秋季次之,夏季影响最小.

广州城区近地面层大气污染物垂直分布特征

王宇骏, 黄祖照, 张金谱, 梁桂雄, 陈彦宁, 邝俊侠, 裴成磊

2016, 29(6): 800-809.

摘要(2268) PDF(2018)

摘要:
为更好地了解广州城区近地面层大气污染物的扩散与输送过程,利用广州塔4层大气污染物垂直梯度观测平台(高度分别为地面、118、168和488 m)于2014年1月—2015年12月对多种大气污染物进行连续观测,分析了广州城区近地面层大气污染物的垂直分布特征.结果表明:①ρ(PM₁₀)、ρ(PM_2.5)、ρ(PM₁)、ρ(NO₂)和ρ(NO)随高度的上升而降低,其中ρ(PM₁₀)、ρ(PM_2.5)和ρ(PM₁)在低层(地面点位)—高层(488 m点位)的递减率分别为35%、30%和26%,ρ(NO₂)和ρ(NO)分别为75%和84%；ρ(O₃)随高度上升而增加,其低层—高层的增长率为135%；ρ(SO₂)和ρ(CO)则随高度上升先增后减.②除ρ(O₃)外,其余污染物浓度均符合“冬强夏弱”的季节特征,ρ(O₃)则在夏秋季较高,春冬季较低.冬季ρ(PM₁₀)、ρ(PM_2.5)、ρ(NO₂)和ρ(NO)高、低层间差异为全年各季最大,分别为38.6、18.5、49.4和31.9 μg/m³.③各污染物小时浓度日变化特征均不同程度地受混合层发展过程的影响,各高度污染物浓度在一天中混合层高度最高的时段(12:00—17:00)最接近,而在其余时段分层较明显.除O₃外,其余污染物质量浓度在中、低层大致呈早晚双峰分布,而在高层大致呈单峰分布.ρ(O₃)则在各层均保持单峰分布,峰值一致出现在14:00.④对一次典型污染过程分析发现,不同高度的ρ(PM_2.5)和ρ(NO₂)最大差值分别可达183.0和148.0 μg/m³,ρ(PM_2.5)显著地受到本地近地面污染源的影响,污染物高浓度区域主要集中在488 m以下.

广东省火电污染物排放特征及其对大气环境的影响

朱文波, 李楠, 黄志炯, 殷晓鸿, 黄晓波, 覃芸, 郑君瑜

2016, 29(6): 810-818.

摘要(2784) PDF(1702)

摘要:
采用物料衡算及排放因子法建立了2012年广东省火电大气污染物排放(下称火电排放)清单,并运用WRF/SMOKE/CAMx模型分析火电排放对大气环境质量的影响. 结果表明:SO₂、NO_x、CO、PM₁₀、PM_2.5、VOCs和NH₃排放量分别为269 408、539 565、301 257、135 920、65 050、18 790、1 949 t. 300 MW以上的机组对火电排放的贡献较大,但125 MW以下的机组单位煤耗污染物排放较高. 春季、夏季、秋季、冬季火电排放所占比例分别为27.1%、25.4%、24.0%和23.5%,24 h排放呈“三峰三谷”特征；排放量较大的城市为广州、佛山、东莞、江门、汕头、潮州和梅州,不同区域火电排放贡献率顺序为珠三角 (46.2%~52.3%)>广东省东部(26.9%~34.3%)>广东省西部(11.9%~14.4%)>广东省北部(5.5%~10.0%). 8月火电排放对珠三角城市ρ(SO₂)、ρ(NO₂)月均值的贡献率较高,分别为17.0%、11.1%,其次为10月、4月、1月,其影响集中于火电厂所在城市及下风向区域,对不同城市的贡献差异性较大,具有局地特征；火电排放10月对ρ(PM₁₀)、ρ(PM_2.5)月均值贡献率(9.1%、10.6%)较高,其次为8月、4月和1月,影响区域更广,对不同城市的贡献差异较小,呈现区域性特征.

不同大型底栖动物快速生物评价指数对河流水质指示比较

冷龙龙, 渠晓东, 张海萍, 刘晓波, 张敏, 李天科, 李伟

2016, 29(6): 819-828.

摘要(2906) PDF(1639)

摘要:
大型底栖动物是河流健康评价中最常用的生物类群,鉴于在大区域/流域进行大量生物样品采集与生物评价时需要消耗大量的野外调查时间、实验室内鉴定时间等时间成本的问题,基于浑太河流域98个采样点的大型底栖动物数据(如物种、丰度、敏感值等)和环境因子〔ρ(COD_Mn)、ρ(NH₃-N)、ρ(TN)、EC(电导率)等〕,选择比较常用的5种大型底栖动物快速生物评价指数〔SIGNAL指数(stream invertebrate grade number-average level)、EPT-Fa指数(Ephemeroptera, Plecoptera, Trichoptera)、BMWP指数(biological monitoring working party)、ASPT指数(average score per taxon)和BP指数(Berger-Parker index)〕和1项生物完整性指数(benthic index of biotic integrity,B-IBI)进行比较. 通过Spearman秩相关性分析、主成分分析、线性拟合回归分析等方法比较6种生物评价指数的相关性,构建水环境污染梯度,识别出主要的水环境影响因子,并探讨5种大型底栖动物快速生物评价指数对主要水环境影响因子指示程度的差异性. 结果表明:①5种快速生物评价指数以及B-IBI指数之间均呈两两显著相关(|R|为0.35~0.94, P<0.01),说明它们在评估河流健康状况时具有较高的一致性. ②主成分分析结果显示,轴1的解释率为59.14%,可以有效表征主要的压力梯度,并且5种快速生物评价指数与轴1的线性拟合度均较高(R2为0.23~0.31, P<0.01). ③各快速生物评价指数与不同水质指标的线性拟合结果差异性较高,其中BMWP、EPT-Fa、SIGNAL和ASPT指数对ρ(COD_Mn)的线性拟合度均较高,BMWP指数对ρ(COD_Mn) (R2=0.47, P＜0.01)、ρ(NH₃-N) (R2=0.31, P＜0.01)、ρ(TN) (R2=0.27, P＜0.01)的线性拟合度较高,BP指数对ρ(BOD₅) (R2=0.22, P＜0.01)、EC (R2=0.24, P＜0.01)的线性拟合度较高. ④BMWP指数与B-IBI指数的相关性最为显著,并且二者对水质健康评价的结果最为接近；在浑太河流域河流水质状况评估中,BMWP指数应当作为首选快速生物评价指数.

滇池河流氮入湖负荷时空变化及形态组成贡献

李乐, 王海芳, 王圣瑞, 张蕊, 焦立新, 丁帅, 余佑金

2016, 29(6): 829-836.

摘要(2131) PDF(1789)

摘要:
为给进一步实施滇池入湖污染控制及小流域污染治理提供依据,以滇池环湖28条河流入湖水量及水体中不同形态氮的质量浓度逐月调查数据为基础,研究了滇池河流不同形态氮的入湖浓度(ρ)和入湖负荷的时空变化,并探讨了不同形态氮的入湖负荷贡献. 结果表明:①滇池河流入湖ρ(TN)在2.91～94.01 mg/L之间,以ρ(DIN)(DIN为溶解性无机氮)最高,而ρ(DON)(DON为溶解性有机氮)和ρ(PN)(PN为颗粒态氮)均较低. ②滇池河流氮入湖负荷总量为6 908.47 t/a,绝大多数河流以DIN负荷为主,平均贡献为67.15%；DON和PN入湖负荷贡献相近,平均分别为17.86%和14.99%. ③不同形态氮入湖负荷贡献的季节性差异明显,DIN入湖负荷较高值出现在春夏季(3—9月),平均贡献达74.01%；DON入湖负荷较高值则出现在秋冬季(9月—翌年1月),平均贡献达33.42%；PN入湖负荷贡献月份变化差异较小,最高值出现在2月,贡献为40.19%. ④滇池河流氮入湖负荷不仅要考虑DIN的贡献,也应重视DON和PN负荷,控制滇池河流氮入湖负荷需要考虑不同河流不同形态氮负荷组成及其季节性差异,有针对性地采取相应措施.

溪流生态系统次生盐化的生态学研究进展

丁森, 赵茜, 张远

2016, 29(6): 837-844.

摘要(2499) PDF(1523)

摘要:
溪流次生盐化是人类活动干扰导致可溶性盐向水体迁移从而造成盐浓度异常增高的现象,由于干扰类型(如农业生产、河岸带植被破坏、采矿废水与污水排放等)的不同,溪流次生盐化呈现出溶解性无机离子组成复杂、盐浓度间歇性波动等特点. 已有研究发现:①溪流次生盐化会造成藻类、底栖动物和鱼类的群落结构产生变化,主要包括物种丰度、生物量、生物多样性、功能摄食类群等方面；②高盐环境对非耐盐物种产生胁迫从而降低其出现频率,敏感底栖动物会增加漂移行为以选择低盐环境,而敏感鱼类则消失；③耐盐物种应对高盐胁迫有不同策略,如卵胎生的产卵方式以减少在高盐环境中的时间,或拥有较强的渗透调节能力维持体内渗透平衡. 主要问题:①影响水生生物的可能是单一离子又或是离子组合,不同盐化水体所增加的离子类型及浓度都有很大差别,而要逐一探明单一离子及离子组合的影响需要巨大的工作量；②野外研究常以电导率或ρ(TDS)(TDS为总溶解性固体)表征盐化程度,而电导率或ρ(TDS)会改变有机污染物、重金属的生物毒性,也会与营养盐、悬浮物等因子产生交互作用,难以确定盐化对水生生物的独立影响. 因此,今后需关注全球变暖背景下次生盐化与营养盐、重金属的耦合作用,注重我国本土水生生物的耐受性及其适应调节机制,并重视基于野外调查与室内试验两类不同数据所获得水生生物适盐范围的对比验证；同时为满足水生生物健康保护,应加强对溪流次生盐化有指示作用的水质监测指标的开发及阈值的制订.

北京市城市河流中精神活性物质的污染水平及环境风险

张艳, 张婷婷, 郭昌胜, 花镇东, 张远, 徐建

2016, 29(6): 845-853.

摘要(2407) PDF(1947)

摘要:
为评价北京市城市河流地表水体中5种精神活性物质〔METH(甲基苯丙胺)、AMP(苯丙胺)、KET(氯胺酮)、EPH(麻黄碱)和HA(羟亚胺)〕的环境风险,通过对固相萃取柱(Oasis HLB、Oasis MCX、Oasis WAX和Oasis PRiME HLB)类型、水样酸化、洗脱剂类型及体积等条件的确定,建立了同时测定水环境中精神活性物质的固相萃取-液相色谱-质谱(SPE-LC-MS/MS)联用方法,并对北京市城市河流地表水体中5种精神活性物质的质量浓度水平进行了调查,采用RQ(风险熵)法进行了风险评价. 结果表明,在水样未酸化条件下,Oasis MCX柱对精神活性物质的回收率最高,使用含5%(V/V)氨水的甲醇作为洗脱液,5种精神活性物质的回收率可以达到81.8%~91.1%. 地表水水体基质加标结果表明,5种精神活性物质的加标回收率均大于75.5%,相对标准偏差均小于10.0%. 方法检出限为0.30~0.80 ng/L,定量限为1.00~2.68 ng/L. 北京市7条城市河流中5种精神活性物质的质量浓度在1.00~99.51 ng/L之间. EPH在所有采样点均被检出且质量浓度较高,ρ(EPH)平均值为22.79 ng/L；ρ(AMP)相对较低,在1.54~11.23 ng/L之间,但AMP检出率为97.06%；ρ(METH)较高,平均值为14.63 ng/L,最高值(99.51 ng/L)出现在坝河. 研究显示,北京市地表水中5种精神活性物质的RQ均小于0.1,表明其可能的环境风险较低,但由于精神活性物质本身具有生物活性,它们对城市河流水生生态系统产生的潜在危害不容忽视.

滹沱河冲洪积扇地下水中挥发性有机物的分布特征与健康风险

昌盛, 赵兴茹, 刘琰, 耿梦娇, 王山军

2016, 29(6): 854-862.

摘要(1651) PDF(1202)

摘要:
为研究滹沱河冲洪积扇地下水中VOCs(volatile organic compounds,挥发性有机物)的污染现状,于2014年9月在滹沱河冲洪积扇地区采集44个地下水样品,采用吹扫捕集-气相色谱-质谱法分析了25种VOCs的质量浓度,并对其分布特征和健康风险进行了讨论. 结果表明,研究区44个采样点均有VOCs检出,其中氯仿、二氯甲烷检出率为100%. 检出的VOCs中,ρ(氯仿)平均值最高,范围为15.4~52 195.9 ng/L；其次为ρ(四氯化碳)(nd~17 145.8 ng/L). VOCs的分布与工业布局密切相关,受制药企业排污影响,ρ(氯仿)、ρ(苯乙烯)、ρ(苯)、ρ(甲苯)、ρ(乙苯)、ρ(二甲苯)等均在G2-1采样点最高；而在石家庄石化炼制产业密集区域,地下水中检出的VOCs种类、检出频次及含量均较高. 研究显示,研究区地下水VOCs的非致癌风险指数介于1.8×10-5~4.7×10-2之间,均远小于1；G2-22采样点地下水VOCs的致癌风险指数最高,为1.1×10-5,处于可接受水平,但四氯化碳的污染现状值得关注.

改性活性炭对硫氰酸钠膜分离浓水脱杂过程的影响因素

刘建波, 张盼月, 曾光明, 宋永会, 田智勇

2016, 29(6): 863-869.

摘要(1758) PDF(1452)

摘要:
为解决东北某湿法腈纶生产厂中回收NaSCN(硫氰酸钠)效果欠佳的现状,采用不同改性方法制备了10%-H-GAC(氧化改性活性炭)、1M-Na-GAC(还原改性活性炭)和600-N₂-GAC(高温改性活性炭),并探讨了改性方法、吸附时间、投加量以及初始pH对NaSCN膜分离浓水脱杂过程的影响. 结果表明:10%-H-GAC较其他改性活性炭对浓水中NH₃-N、COD_Cr、TOC和盐度的去除率要好. 以10%-H-GAC为吸附剂,吸附时间为180 min,投加量为12.0 g/L,初始pH为6.0时,NH₃-N、COD_Cr、TOC和盐度去除率分别可达35.1%、32.3%、34.9%、25.4%,表明该处理技术能很好地去除硫氰酸钠膜分离浓水中的污染物. 采用Fruendlich吸附等温模型对10%-H-GAC的吸附行为进行拟合,得到的NH₃-N、COD_Cr、TOC及盐度拟合方程的相关系数均在0.92以上. 准二级动力学方程能更好地描述废水中杂质在活性炭上的吸附行为,反映吸附过程. 研究显示,10%-H-GAC能有效去除硫氰酸钠膜分离浓水中的杂质,达到回收硫氰酸钠的目的.

腐殖酸强化六氯苯厌氧降解规律及其中间产物

李东阳, 杨天学, 吴明红, 席北斗, 吴俊秋, 李国文, 李曹乐

2016, 29(6): 870-876.

摘要(2130) PDF(1489)

摘要:
为探索厌氧条件下HA(腐殖酸)对HCB(六氯苯)降解的影响,通过构建ρ(HA)为0(HA₀)、120(HA₁₂₀)及200(HA₂₀₀)mg/L厌氧发酵体系,利用气相色谱-电子捕获检测器(GC-ECD)对ρ(HCB)及中间产物进行测定. 结果表明:发酵系统运行72 h后,HA₀、HA₁₂₀、HA₂₀₀处理中HCB降解率分别为13.0％、16.5％和17.4％,表明HA可以促进HCB的降解,并且随ρ(HA)的增加,降解效果越好,但降解效率增幅降低. 对HCB脱氯中间产物的分析发现,PeCB(五氯苯)、TeCB(四氯苯)、TCB(三氯苯)和DCB(二氯苯)均有检出；在发酵的前12 h,ρ(DCB)快速增加,发酵72 h后HA₀、HA₁₂₀、HA₂₀₀处理中ρ(DCB)分别为50.6、51.0和57.6 μg/L,明显高于其他中间产物,表明DCB是HCB脱氯的限速中间体；对DCB进行同分异构体分析表明,DCB的同分异构体有1,2-DCB、1,3-DCB和1,4-DCB三种,发酵结束后HA₀、HA₁₂₀和HA₂₀₀处理中ρ(1,4-DCB)最高,分别为22.0、17.2和18.7 μg/L,1,4-DCB为HCB降解的主要中间产物. 研究显示,通过调控厌氧发酵体系内HA的含量可达到强化HCB脱氯的目的.

温度对城市污水厂尾水反硝化MBBR深度脱氮的影响

刘凯, 王海燕, 马名杰, 张传祥, 苑泉, 杭前宇, 李春梅

2016, 29(6): 877-886.

摘要(1901) PDF(1222)

摘要:
为解决城市污水厂尾水再生利用时ρ(TN)高的问题,采用反硝化MBBR(移动床生物膜反应器)对城市污水厂尾水进行反硝化脱氮,并重点研究不同温度下分别以聚乙烯和聚丙烯为填料的反硝化MBBR的运行效果. 结果表明:在HRT(水力停留时间)为12 h、温度分别为13、19、25和30 ℃时,NO₃^--N去除率和反硝化能力变化不大,聚乙烯和聚丙烯反硝化MBBR的NO₃^--N去除率分别为80.1%～85.0%和78.2%～84.0%,二者的反硝化能力分别为6.7～7.1和6.5～7.0 mg/(L·h)；较长的HRT弥补了低温时反硝化速率低的不足；随温度增加,生物量逐渐增加,但COD_Cr和DOM(溶解性有机物)的去除率变化不明显. 三维荧光图谱表明,出水中主要的DOM(溶解性有机质)为类色氨酸和类富里酸,聚乙烯和聚丙烯反硝化MBBR对DOM总荧光强度的去除率分别为47.6%～52.5%和24.1%～35.8%. 填料上的微生物以杆菌、丝状菌和球菌为主. 综合考虑脱氮效能和有机物污染物去除效能,聚乙烯和聚丙烯反硝化MBBR深度脱氮的最佳温度均为25 ℃.

丁苯橡胶生产废水的生物降解特性

尚海英, 席宏波, 周岳溪, 王亚娥, 李杰

2016, 29(6): 887-893.

摘要(2394) PDF(1303)

摘要:
为研究丁苯橡胶生产废水的好氧生物降解特性,对某石化企业丁苯橡胶生产装置的生产废水进行好氧处理,并采用液液萃取-气相色谱/质谱、三维荧光光谱、紫外吸收光谱等手段对水质指标进行表征. 结果表明:经好氧生物降解后,丁苯橡胶废水中ρ(COD_Cr)和ρ(DOC)分别降至155和76 mg/L,COD_Cr和DOC去除率分别为76.07%和70.08%；废水中二苄胺、苯乙烯和十二烷基二甲基叔胺等9种主要特征有机物19 d内可被完全降解. 丁苯橡胶生产废水在λ_Ex/λ_Em(激发波长/发射波长)为225 nm/340 nm、215 nm/290 nm,275 nm/340 nm处有3个荧光峰,分别由二苄胺、十二烷基二甲基叔胺、苯乙烯、甲苯和苯甲醛等胺类、苯乙烯和芳香族化合物等有机物产生,好氧生物降解能去除废水中的绝大部分荧光物质,荧光峰强度的总去除率达到93.87%；废水中二苄胺、十二烷基二甲基叔胺、4-甲基环己酮、苯甲醛,苯乙烯、甲苯等有机物使丁苯橡胶生产废水分别在波长190~230、230~250、250~400 nm处有紫外吸收,好氧生物降解对UV₂₅₄的去除率达到52%. 研究显示,丁苯橡胶废水经单独好氧生物处理不能达到GB 31572—2015《合成树脂工业污染物排放标准》的要求,需结合其他方式进行联合处理.

响应曲面法优化镍转炉渣氧压选择性浸出工艺

黄斐荣, 廖亚龙, 王祎洋, 曹磊

2016, 29(6): 894-899.

摘要(1715) PDF(1607)

摘要:
为了优化镍转炉渣加压条件下H₂SO₄选择性浸出Co、Ni、Cu,抑制Fe浸出的工艺,采用响应曲面法的中心组合设计原理,建立影响选择性浸出率的二次多项式数学模型,研究浸出温度、c(H₂SO₄)及液固比及上述因素两两交互作用对提高Co、Ni、Cu浸出率及减少Fe浸出率的影响规律. 结果表明:浸出温度和c(H₂SO₄)对浸出率影响最显著,液固比次之. c(H₂SO₄)越高,Co、Ni、Cu和Fe的浸出率越高,而提高浸出温度有利于降低Fe浸出率. 响应曲面法优化获得的最佳工艺条件:浸出温度为210 ℃、c(H₂SO₄)为0.38 mol/L、液固比为4.25 mL/g,在该条件下,Co和Ni的浸出率均大于98%,Cu浸出率大于96%,Fe浸出率小于0.4%. 浸出控制参数优化后提高了有价金属的浸出率,同时也降低了Fe浸出率,实现了镍转炉渣中有价金属的回收及其与Fe的高效分离.

柴油/碳酸二甲酯燃烧颗粒的微观结构和分形特征

李铭迪, 赵琛, 许广举, 王忠, 陈庆樟, 焦洪宇

2016, 29(6): 900-906.

摘要(2228) PDF(1264)

摘要:
为降低柴油机颗粒物排放,探讨了柴油机燃用柴油/碳酸二甲酯混合燃料燃烧颗粒微观结构和分形特征的变化规律. 采用扫描电镜、透射电镜和SAXS(同步辐射小角X射线散射)相结合的方法,针对DMC(碳酸二甲酯)添加量(以w计)对柴油机燃烧颗粒微观结构和分形特征参数的影响规律进行了研究. 结果表明:与柴油燃烧颗粒相比,D10〔w(DMC)为10%〕、D20〔w(DMC)为10%〕燃烧颗粒的碳粒子平均层面间距分别增加了5.3%、15.1%,弯曲度平均值分别增加了4.0%和10.3%,表明燃烧颗粒的氧化活性增加；与柴油相比,D10、D20燃烧颗粒的质量分形维数分别增加了0.44和0.52,下限均升高了0.2,SAXS与电镜图像对燃烧颗粒的质量分形维数的分析结果相一致,即质量分形维数随DMC添加量的增加而升高,表明燃烧颗粒的团聚程度提高；与柴油燃烧颗粒相比,D10、D20燃烧颗粒表面分形维数的下限分别升高了0.1和0.2,表明其燃烧颗粒表面的粗糙程度和不规则程度提高；与柴油燃烧颗粒相比,D10、D20燃烧颗粒的活化能分别降低了3.9和7.9 kJ/mol,表明燃烧颗粒的氧化活性随着DMC添加量的增加而增强,验证了燃烧颗粒微观尺寸结构和分形特征的研究结果. 研究显示,柴油中添加DMC能够提高燃烧颗粒的氧化活性,燃烧颗粒的氧化活性越强,其在后处理过程中就越易被氧化,有助于降低柴油机的颗粒物排放.

含四环素沼肥对蔬菜品质及抗性基因的影响

李盼盼, 宋雯, 谷洁, 张凯煜, 张社奇, 王小娟, 高华

2016, 29(6): 907-915.

摘要(2144) PDF(1537)

摘要:
为探讨含四环素沼肥的生态毒性,采用盆栽试验研究了含四环素沼肥对小白菜品质、土壤微生物群落代谢功能多样性及抗性基因的影响. 结果表明:与CK相比,添加高浓度(15 mg/kg)四环素沼肥处理下,小白菜鲜质量和w(维生素C)分别降低了5.7%和16.7%,w(硝酸盐)增加了34.3%. Biolog微平板分析显示,添加高浓度四环素的沼肥显著提高了土壤微生物群落碳源利用多样性和物种丰富度. 实时荧光定量PCR分析发现,在小白菜幼苗期,添加高浓度四环素的沼肥处理下,土壤中四环素类抗性基因相对丰度比CK高出0.69~4.03倍. 无论沼肥中是否添加四环素,施肥后小白菜内生菌中均存在抗性基因,并且小白菜内生菌抗性基因相对丰度均以CK最高,比其他处理高出0.55~325.72倍. 研究显示,添加四环素的沼肥改变了小白菜品质和产量以及土壤微生物群落碳源利用多样性和物种丰富度,增加了土壤中四环素类抗性基因丰度,降低了小白菜内生菌的抗性基因水平.

煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用:模型·实证

万伦来, 刘福, 郭文慧

2016, 29(6): 916-924.

摘要(1964) PDF(1820)

摘要:
为研究煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用,基于系统动力学原理构建一般情况下煤炭开采对生态系统功能胁迫作用的系统动力学模型,分析不同情境下煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用特征,并以淮河流域典型煤炭资源型城市——淮南市为例进行实证研究. 结果表明:煤炭开采对生态系统功能有胁迫作用,政府是重要影响因素；不同情境下煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用不同,表现为情境一(理想状态)<情境二(良性状态)<情境三(一般状态)<情境四(停滞状态)<情境五(糟糕状态)；生态治理投资系数和煤炭开采技术投资系数的比值越大,则煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用越小. 实证结果通过有效性检验,表明该研究建立的系统动力学模型具有可靠性. 当前淮南市生态治理投资和煤炭开采技术投资的比值为0.511,表明淮南市生态系统功能系统和煤炭开采系统处于一般状态. 研究显示,政府在维持生态系统功能稳态中发挥着一定作用. 煤炭开采对生态系统功能的胁迫作用特征:当生态治理投资系数和煤炭开采技术投资系数的比值为0时,生态系统功能系统和煤炭开采系统处于糟糕状态；当比值为(0,1)时,处于一般状态；当比值为1时,处于良性状态；当比值大于1时,两大系统进入理想状态.

中原经济区城市资源环境绩效指标体系构建与实证

许亚宣, 赵玉婷, 李小敏, 于华通, 李娟, 邹广迅, 赵娟

2016, 29(6): 925-935.

摘要(1921) PDF(1800)

摘要:
为了识别城市或“相似群体”最重要的资源环境“短板”问题,以中原经济区31个城市为研究区域,选择水土资源、能源、环境质量和污染物排放及治理水平等4个方面共计33项指标,利用层次分析修正法确定指标权重,采用正向指标极大化、负向指标极小化、适中指标平均化的标准化方法对研究区域内各市资源环境绩效进行测算. 研究表明:①从资源环境绩效角度来看,中原经济区城市可分为“双高”超载型、农业型、“双低”超载型、资源型四大类. ②占中原经济区城市总数2/5的资源型城市,由于过度强调资源产出、忽视环境保护而成为经济区环境问题高发、资源环境矛盾较为突出的集中区域. ③在对4个Ⅰ级指标(资源利用效率、能源利用效率、环境质量指数、污染物排放及治理水平)设定均衡权重情况下,15个城市的能源利用效率居末位,10个城市的资源利用效率居末位,表明中原经济区提高资源环境绩效应率先在能源、资源利用效率领域实现突破. 所构建的资源环境绩效评估指标体系仍有待进一步优化,今后应加大对可再生资源能源利用、农村生态环境特别是农村土地重金属及有机物污染等问题的关注.

基于层次分析法的中原经济区流域水系统健康评价

赵义, 曹娜, 王园园, 孙文超

2016, 29(6): 936-944.

摘要(1720) PDF(1329)

摘要:
为了在水资源与水环境双重制约下制订人水和谐发展的政策提供决策支持,以我国中原经济区这一重点开发区域为例,基于层次分析法构建了以水系统自然条件、水系统服务功能及人类活动影响三要素(共计20项指标)为基础的流域水系统健康评价体系,并以2011年作为评价年,将中原经济区的水资源二级区作为基本流域单元对水系统健康状况进行评价. 结果表明:中原经济区9个水资源二级区中,除了淮河上游水资源二级区(3.20分,完全健康状态为5.00分)为基本健康状态、汉江水资源二级区(2.77分)和三门峡至花园口水资源二级区(2.18分)为亚健康状态以外,其余水资源二级区(0.55~1.77分)均为不健康及极不健康状态. 分析显示,人类活动影响是影响中原经济区内各流域水系统健康状况的主要原因,人口众多、工农业开发活动强度大使得其对水资源需求巨大. 部分水资源二级区对地下水资源依赖程度较高,造成不同程度的地下水超采现象. 伴随着高强度水资源利用的是水污染物的高强度排放,部分河流水污染状况严重,甚至在局部地区造成了地下水污染. 这种不健康的状态在中原经济区内由南向北随着水系统自然条件和水系统服务功能的降低呈加重趋势.

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2016年第29卷第6期

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