环境科学研究

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2017, 30(12).

摘要(172) PDF(57)

摘要:

李林子, 傅泽强, 王艳华, 王阳

2017, 30(12): 1813-1821. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.09

摘要(1531) HTML (47) PDF(1321)

摘要:
为评价京津冀产业转移的时空格局变化及其对区域环境产生的影响，建立区际产业转移测度模型和环境影响评估模型，实证分析2003—2014年京津冀制造业的转移与环境污染影响.产业转移测度模型借鉴偏离-份额法和增量分解思想，可用于分析区际产业转移的趋势和规模；环境影响评估模型采用纳入产业转移、经济发展和环境管制水平等因素的计量经济模型，利用面板数据和固定效应估计方法，可用于分析区际产业转移带来的区域环境污染格局变化.实证研究结果表明：京津冀地区1%规模的资本密集型制造业发生转移，会使转入地（转出地）的工业SO₂和工业烟（粉）尘排放量分别增长（减少）3.4%和2.6%.“十一五”以来京津冀地区间的制造业转移已经颇具规模，然而京津冀制造业的空间重构已经对区域环境污染格局产生了影响，并且产生明显不利影响的主要是资本密集型制造业的转移，而技术密集型制造业转移的环境积极效应尚不明显，京津冀环境污染在跨过EKC（环境库兹涅茨曲线）拐点后，环境污染与经济增长的反向关系可能并不能持续，更有效的环境规制或者更清洁的生产技术可以明显改善当地的环境状况.

杭州G20峰会空气污染控制状况评估

毛敏娟, 胡德云

2017, 30(12): 1822-1831. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.15

摘要(1876) HTML (31) PDF(1936)

摘要:
为了实现杭州G20峰会（二十国集团财长和央行行长会议）期间的环境空气质量目标，2016年初开始长江三角洲地区尤其是浙江省加快推进大气污染防治行动，分区分时间节点实施多种污染控制措施.为了评估这些措施实施成效，利用WRF-Chem（Weather Research and Forecasting Model Coupled to Chemistry）模式对2015—2016年浙江省AQI（air quality index）、PM_2.5、SO₂等污染物浓度观测资料进行了模拟计算及分析.结果表明：①模拟计算显示，G20峰会期间各污控措施减排效果明显，核心区减排比例最大，严控区次之，管控区最小，4种污染物浓度减排比例从大到小顺序依次是SO₂、PM_2.5、NO_x和VOCs.②观测资料分析显示，G20峰会期间浙江省环境空气质量明显改善，但不同控制区改善状况不尽相同.与2015年9月、2016年8月相比，2016年9月核心区月均AQI的降幅约为35和25；严控区次之，AQI降幅约为20和15；管控区最弱，AQI降幅约为8和5.ρ（PM_2.5）情况与AQI相似，观测结果与模拟计算一致.③G20峰会期间日均AQI及各种污染物浓度振荡下降，9月5日降至最低值.9月4—5日杭州市和浙江省日均AQI分别为90、62和77、51，均在GB 3095—2012《环境空气质量标准》的二级标准限值以下；日均ρ（PM_2.5）分别为37、35 μg/m³和20、21 μg/m³，优于GB 3095—2012二级标准.④污控措施改变了大气中的首要污染物.以杭州市为例，2016年6—8月没有出现以PM_2.5为首要污染物的污染天气情况；7—9月没有出现以NO₂为首要污染物的污染天气情况，2015仅8月出现这种情况，10月出现跃升，日数占比高达60%左右；从4月开始以O₃为首要污染物的日数占比较往年呈更快的增长状态，7月出现最大值，并呈现与往年双峰型不同的单峰型结构.研究显示，除有利气象条件外，对污染源所采取的严格控制措施是杭州G20峰会取得良好效果的主要原因.

2015年10月南京霾污染过程分析

康娜, 胡康, KanikeRaghavendra Kumar, 曹晓云, 邓发荣

2017, 30(12): 1832-1840. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.42

摘要(1694) HTML (40) PDF(1181)

摘要:
为探讨南京秋季霾污染过程发生的主要影响因素，利用南京信息工程大学太阳光度计观测霾污染发生天气下AOD（aerosol optical depth，气溶胶光学厚度）数据，计算AE_440-1020（Ångström Exponent，波长指数）以及a₂（光谱曲率），结合CALIPSO（Cloud-Aerosol Lidar and Infrared Pathfinder Satellite Observations）卫星气溶胶组分分析以及MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）火点数据，对2015年10月南京霾污染过程进行分析.结果表明：2015年10月出现的两次霾污染过程期间南京地区AE_440-1020均高于1.0并且a₂呈负值，其中10月16日AQI达到峰值（201），AOD₅₀₀达1.51，AE_440-1020达1.37，a₂达-0.77；这两次较为严重的霾污染过程均主要由人为因素（工业污染、城市建设、生物质燃烧、汽车尾气排放等）产生的细粒子所致.后向轨迹分析发现，2015年10月16日南京地区霾污染天气发生的主要原因是区域型污染，同时受长距离输送影响，大量携带人为因素产生的细粒子以及少量沙尘等污染物的空气团途经内蒙古、山东等地到达南京，加剧了当日的污染程度；2015年10月23日南京地区霾污染天气的发生则主要受长距离输送影响，同时也受到区域型污染影响，加剧了当日的污染程度.研究显示，在稳定的气象条件下，较高的相对湿度、较低的地表风速、低混合层高度以及贴地逆温的出现是诱发霾污染天气产生的有利气象条件.

南昌市大气降水化学特征及来源分析

孙启斌, 肖红伟, 肖化云, 张忠义

2017, 30(12): 1841-1848. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.38

摘要(1896) HTML (81) PDF(1479)

摘要:
为分析南昌市大气降水离子来源和源区，对南昌市2016年4—9月大气降水样品主要阴阳离子的组成进行了测定分析，并运用PMF（正定矩阵因子分解）模型分析来源和TrajStat软件模拟后向轨迹.结果表明：NH₄⁺和Ca²⁺是南昌市大气降水中的主要阳离子，加权平均浓度为65.3和23.9 μmol/L，分别占阳离子总量的57%和21%；SO₄^2-和NO₃^-是主要阴离子，加权平均浓度为60.4和25.3 μmol/L，分别占阴离子总量的56%和23%.c（NH₄⁺）、c（Ca²⁺）、c（K⁺）、c（Mg²⁺）、c（Na⁺）、c（Cl^-）、c（NO₃^-）之间均存在着较为显著的相关性，说明它们之间可能有相似的来源或形成化合物共同存在.结合PMF模型分析结果表明，Na⁺、Cl^-很明显受到了海盐的影响，也部分受土壤和二次污染影响；K⁺、Mg²⁺、Ca²⁺大部分来自于土壤，海盐、二次污染也贡献了一部分的K⁺；SO₄^2-、NH₄⁺和NO₃^-是组成大气二次颗粒物的主要成分，主要由二次污染源贡献；煤燃烧贡献了主要的F^-和部分SO₄^2-.后向轨迹模型分析表明，南昌市大气降水主要受局地降雨气团影响，5月、8月、9月受陆源及人为影响较大，海源性离子经过内陆上空时被稀释或沉降，导致6月、7月来自于海洋上空的降雨气团对南昌影响不大.研究显示，SO₄^2-对南昌市大气降水的影响逐渐增大导致降雨类型逐渐由混合型向硫酸型转化，人为影响是造成大气污染的主要原因.

菏泽市PM_2.5源方向解析研究

王露, 毕晓辉, 刘保双, 吴建会, 张裕芬, 冯银厂, 张勤勋

2017, 30(12): 1849-1858. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.14

摘要(1837) HTML (57) PDF(1000)

摘要:
为了定量解析环境受体中不同方向PM_2.5的源贡献水平，利用“源方向解析”（source directional apportionment，SDA）法〔综合PMF（positive matrix factorization，正定矩阵因子）方法和后向轨迹模型〕对京津冀大气污染传输通道上某典型城市——菏泽市环境受体中PM_2.5进行来源解析，并分析不同方向的源贡献.结果表明，菏泽市环境受体中ρ（PM_2.5）变化范围为42.73~191.72 μg/m³，平均值为92.54 μg/m³.SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺是菏泽市环境受体中PM_2.5的主要化学组分；ρ（SO₄^2-）、ρ（NO₃^-）和ρ（NH₄⁺）的平均值分别为29.78、22.11和7.91 μg/m³，三者之和占ρ（PM_2.5）的63.54%.PMF的计算结果显示，二次无机盐、机动车排放、扬尘、煤烟尘和建筑水泥尘是菏泽市环境受体中PM_2.5的贡献源类，分担率分别为32.61%、22.60%、19.54%、16.25%和9.00%.利用后向轨迹模型识别出PM_2.5贡献源类的4个潜在方向，分别为东南、正西、西北和正东.二次无机盐在4个方向的贡献分别为8.49%、5.01%、6.65%和12.88%；机动车排放分别为1.39%、4.44%、7.47%和8.22%；扬尘分别为4.95%、3.65%、4.12%和6.92%；煤烟尘分别为4.56%、1.93%、2.16%和7.28%；建筑水泥尘分别为2.22%、1.88%、1.27%和3.56%.研究显示，菏泽市PM_2.5污染较为严重，其中二次源、机动车和扬尘源是其主要贡献源类，并且来自菏泽市东部的各源类贡献均较高.

我国典型燃煤源和工业过程源排放PM_2.5成分谱特征

刘亚勇, 张文杰, 白志鹏, 杨文, 赵雪艳, 韩斌, 王歆华

2017, 30(12): 1859-1868. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.34

摘要(2208) HTML (70) PDF(1248)

摘要:
鉴于我国本地化源谱（源成分谱）数量不足的现状，采用稀释通道系统对燃煤源和工业过程源进行采样，建立了4类燃煤锅炉（链条炉、流化床、往复炉和煤粉炉）和6类工业过程源（炼铁、铝焙烧、铝煅烧、砖瓦炉、水泥窑头和窑尾）的PM_2.5成分谱，并对源谱特征进行研究.结果表明：① 不同源谱组分特征差异明显.水泥窑炉排放的PM_2.5中，w（Ca）、w（Si）、w（OC）、w（SO₄^2-）较高，分别为8.51%~14.18%、5.69%~11.80%、3.47%~15.56%、8.67%~16.85%；燃煤锅炉中Al（4.50%~8.67%，质量分数，余同）、OC（6.44%~15.33%）、SO₄^2-（9.85%~22.87%）组分贡献较大；炼铁和铝冶炼工艺源谱中主导化学组分分别为Fe（8.57%~9.88%）和Al（11.81%~16.58%）；砖瓦炉颗粒物源谱中主要组分为SO₄^2-、NH₄⁺、Si等.② 不同污染源PM_2.5成分谱的分歧系数结果显示，流化床和煤粉炉、水泥窑头和窑尾源谱较为相似，其分歧系数分别为0.26和0.28，其余源谱间均存在一定差异.进一步计算组分差异权重（R/U）发现，往复炉源谱中组分Zn、Sn与其他3类锅炉有明显不同.流化床/煤粉炉源谱中的Si、Ni，窑头/窑尾源谱中的K、Mn、OC组分差异显著，可以作为区分相似源谱的标识组分.与其他研究建立的源谱相比，燃煤源谱中w（EC）和w（SO₄^2-）偏高.钢铁源谱中w（EC）和w（NH₄⁺）较其他地区偏高，w（Pb）偏低；工业过程源谱中，w（Cl^-）较SPECIATE相关源谱偏低，而w（Ⅴ）和w（Cr）偏高.鉴于颗粒物源谱受到不同燃料种类、燃烧方式和烟气控制设施等影响而存在差异，源谱的准确性和代表性还需进一步测试和验证.

生态承载力环评:研究进展·存在问题·修正对策

范小杉, 何萍

2017, 30(12): 1869-1879. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.53

摘要(1381) HTML (49) PDF(1408)

摘要:
环评技术标准的科学性和完备性是决定环评文件质量及应用价值的关键，但长期以来生态承载力环评技术一直是环评标准体系中最薄弱的环节.通过回顾国内外生态承载力研究发展历程，解析生态承载力概念和内涵，介绍自然植被净第一性生产力评估法、生态足迹法、资源供需平衡法与综合指数法等常用生态承载力评估方法的评价原理、技术流程，指明上述各类方法片面注重“承载力”极值的量化或超载与否的评估，但却忽视人类经济社会发展产生压力指标与区域自然承载能力对应关键指标在指标类型、大小及空间上的矛盾对立性研究，以致评价过程不清晰、评估成果对于优化区域人地关系的参考价值十分有限.在此基础上结合我国生态承载力环评制度、技术导向及研究实践状况论述，指出现有生态承载力环评技术标准存在技术方案不完整、评价内容项目针对性弱、评价空间尺度与项目影响范围不匹配等问题，以此为前提，提出重新界定规划环评领域生态承载力概念，以提升科学性与实用性为目标革新生态承载力环评技术框架体系，针对项目生态压力类型及空间格局确立生态承载力评价内容，充分利用3S等新技术开展生态承载力定量化评估等修正对策建议.研究旨在为开展生态承载力评估技术革新与探索研究提供借鉴.

新疆干旱区水资源生态足迹与承载力的动态特征与预测

张振龙, 孙慧, 苏洋

2017, 30(12): 1880-1888. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.32

摘要(1296) HTML (51) PDF(1052)

摘要:
为实现新疆水资源与社会、经济和生态环境的协调发展，在测算了新疆2000—2015年水资源生态足迹、承载力和水资源负载动态特征的基础上，利用ARIMA模型对2020年新疆水资源生态足迹、承载力及赤字情况进行预测.结果表明：① 2000—2015年，新疆总水资源生态足迹总体略有下降，但波动剧烈；用水结构中存在着其他用水部门侵占生态用水现象；2016—2020年，新疆水资源生态足迹总体呈“W”型波动下降趋势.② 新疆水资源生态承载力不断下降，由2000年的0.13×10⁴ hm²降至2014年的0.07×10⁴ hm²，降幅达46.15%，处于非常严峻的生态赤字状态，赤字率达99%以上；2016—2017年，新疆水资源生态承载力继续波动下降，降幅超过生态足迹.③ 2000—2015年，新疆水资源负载指数大幅上升，水资源负载级别从Ⅳ级变为Ⅱ级，水资源利用程度提高，开发潜力下降；2016—2020年，新疆水资源负载指数从5.54快速升至6.50，负载级别虽仍为Ⅱ级，但未来潜力不断下降，开发条件愈加困难.研究显示，新疆水资源生态赤字程度已远远超过水资源承载能力，采取有效措施实现水资源对经济社会发展的有效支撑和持续利用是当务之急.

基于多层感知器模型的MODIS地表温度降尺度研究

李双成, 王晓玥, 谢爱丽, 马冰滢

2017, 30(12): 1889-1897. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.30

摘要(1276) HTML (33) PDF(904)

摘要:
LST（land surface temperature，地表温度）是一个极为重要的自然地理参数，能够表征地球表层系统的多个自然地理过程，同时与人类生产生活密切关联.为解决LST获取中时空分辨率不能自动互补的问题，以北京市为研究案例区，构建MLP（multilayer perceptron，多层感知器）模型，对MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）1 km LST数据进行降尺度研究.结果表明：预测白天LST的MLP模型的训练、测试和整体决定系数分别为0.810、0.796和0.807，预测夜间LST的MLP模型的训练、测试和整体决定系数分别为0.702、0.705和0.701，预测残差值均服从正态分布，构建的模型可靠性较高.与回归模型和支撑向量机等模型相比，MLP模型具有拟合优度高、误差小等优点，此外，MLP模型测试数据集的拟合度也较高，说明模型的泛化推广能力较强.MLP模型的LST降尺度结果能够清晰地反映下垫面地表热环境的空间异质性和昼夜差异.平原地区的建设用地区为LST的高值区，山区远郊县为LST的低值区，白天LST显著高于夜间LST.将TM影像反演的LST的空间分辨率聚合到250 m，使之与MLP模型的LST降尺度结果的空间分辨率相同，并通过随机采50 000个样点比较TM影像反演的LST和MLP模型的LST降尺度结果.检验结果表明，尽管二者在具体数值上有些差异，但其空间结构高度相似，协方差为正，相关系数可达0.730，误差呈现正态分布.研究显示，人工神经网络模型在LST降尺度方面具有较大的应用前景.

散射辐射对青藏高原高寒草地总初级生产力模拟的影响

任小丽, 何洪林, 张黎, 葛蓉, 曾纳, 李攀, 于贵瑞

2017, 30(12): 1898-1907. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.23

摘要(1184) HTML (52) PDF(864)

摘要:
太阳辐射的散射组分能够增强植被冠层LUE（light use efficiency，光能利用率），因此需要在生产力模型中显式地加入散射辐射的影响，从而更准确地模拟植被冠层光合作用.以青藏高原高寒草地为研究对象，改进光能利用率模型，增加散射辐射模块，利用站点通量观测数据估计模型关键参数；结合区域尺度气象数据和遥感数据，模拟了2003—2008年青藏高原高寒草地区域尺度GPP（gross primary production，总初级生产力），并量化了GPP模拟的不确定性，进而通过分析模型改进前后GPP空间分布及其不确定性的差异量化了散射辐射的作用.结果表明：考虑散射辐射对LUE的影响后，模型参数优化效果明显提升，青藏高原高寒草地GPP的模拟效果得到提升；2003—2008年青藏高原高寒草地GPP模拟值呈现东南部较大，西北部较小的空间格局，与不考虑散射辐射的结果一致，但GPP平均值由312.3 g/（m²·a）增至341.7 g/（m²·a），增幅约9.4%，说明不考虑散射辐射会低估青藏高原高寒草地GPP；GPP模拟值不确定性的空间分布与不考虑散射辐射的结果一致，但是平均不确定性大小有所降低，从9.15%降至8.66%.研究显示，若在青藏高原高寒草地的GPP模拟中不考虑散射辐射，虽不会影响其空间格局，但会低估GPP模拟值的大小，同时增加其不确定性.

高温干旱对髯毛箬竹的叶和细根的生理生态影响

李伟成, 盛海燕, 高贵宾, 温星, 田新立

2017, 30(12): 1908-1918. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.57

摘要(1357) HTML (37) PDF(1201)

摘要:
为了解全球变暖及其导致的高温干旱气候对地被竹生长产生的影响，通过模拟自然高温干旱条件，以髯毛箬竹为研究对象，分析其叶片气体交换、细根和叶片水势、抗氧化酶等生理生态反应过程与高温干旱的关系.结果表明：①不同高温干旱条件对髯毛箬竹的影响不同，对照组中常温条件下植株的光合速率为（7.141±0.072）μmol/（m²·s），高温可明显提升蒸腾速率和气孔导度，极端高温条件下表现为非气孔限制因素导致光合速率〔（4.898±0.395）μmol/（m²·s）下降〕，并且收窄光合日进程的变幅；②中度干旱、高温+中度干旱、极端高温+中度干旱的条件下，光合速率的降低是由气孔限制因素导致；③重度干旱、高温+重度干旱、极端高温+重度干旱的环境将严重影响植株生理进程，高温加剧这一进程，具体表现为蒸腾速率、光合速率、气孔导度和水分利用效率显著下降；④对照组、高温组和极端高温组的细根水势谷值下降范围分别为（-0.111±0.033）~（-0.961±0.086）、（-0.173±0.060）~（-0.970±0.072）和（-0.304±0.061）~（-1.225±0.166）MPa，降幅比成熟叶片强烈；⑤高温和干旱对细根、成熟叶片3种抗氧化酶活性的影响一致，细根SOD活性大于成熟叶片，而CAT和POD活性则相反，因此，细根是髯毛箬竹适应高温干旱环境的重要器官，水分吸收器官比蒸腾器官敏感.研究显示，髯毛箬竹具有较好的抗高温和抗旱能力，一定范围内的高温和干旱能提升其叶片、细根的生理生态适应能力，特别是复合条件下，高温与干旱对其生长表现出协同作用，极端高温+中度干旱并不威胁其生存，高温、中度干旱及高温+中度干旱有利于驯化栽培，甚至在一定程度上能促进其生长；重度干旱则使植株叶片气体交换、叶片和细根的水分生理进程受损，不适宜长期重度干旱的环境，高温使这种损伤更加严重.

紫色土坡耕地裂隙潜流的产流机理与胶体颗粒迁移

张维, 唐翔宇, 鲜青松

2017, 30(12): 1919-1926. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.37

摘要(1105) HTML (43) PDF(1152)

摘要:
土壤胶体是坡耕地农化物质迁移的主要载体.借助¹⁸O（氧同位素）示踪技术，探索了2014年8月29日和9月10日两场降雨下大型紫色土坡耕地（1 500 m²）裂隙潜流产流的水源来源及过程特征，并耦合了胶体颗粒释放与迁移机理的研究.结果表明，裂隙潜流及胶体迁移的水文过程线均总体呈快速上升和长拖尾的特征.随裂隙潜流产流开始，雨水对潜流的贡献逐渐增大，并在流量快速上升段支配裂隙潜流产流，而潜流流量峰值前及退水阶段，土壤前期可动水是潜流的主要产流来源.两场降雨下裂隙潜流中胶体颗粒浓度介于0.60~6.85 mg/L之间，平均值分别为1.58和2.31 mg/L，水浴超声后胶体颗粒浓度平均值分别为原样的2.15和1.81倍.胶体颗粒迁移速率比产流速率快（>30 min），表明胶体辅助坡地农化物质迁移的潜力较大.对于长历时小降雨事件，潜流中胶体的迁移动态受潜流水化学因素〔如ρ（DOC）、ρ（Mg²⁺）和EC（电导率）〕支配，而强降雨事件下，潜流中胶体颗粒浓度还与潜流流量呈极显著负相关（R² > 0.5）.此外，坡地内部产流方式（横向及垂向）对裂隙潜流中胶体颗粒的迁移通量有重要影响.研究显示，裂隙潜流产流过程线结合土水势、¹⁸O及水化学指标的动态变化，能够全面揭示裂隙潜流产流的阶段特征以及胶体颗粒释放与迁移的机理，对于进一步研究胶体对磷、有机农药等憎水性农化物的辅助运移特征有重要意义.

北方典型设施菜地土壤CO₂排放特征

陶宝先

2017, 30(12): 1927-1933. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.56

摘要(1240) HTML (41) PDF(1009)

摘要:
为研究我国北方典型设施菜地的土壤CO₂排放特征及其影响因素，通过原位监测手段，研究山东省寿光市农田转变为不同种植年限（6、12 a）设施菜地及设施菜地荒废12 a后土壤CO₂排放规律及影响因素.结果表明：①种植6 a设施菜地较农田具有较高的土壤CO₂排放量，可能是由于设施菜地种植过程中大量施加有机肥造成的，并且设施菜地土壤温度及含水率较高，增加了土壤蔗糖酶活性，加剧土壤CO₂排放.②当种植年限超过10 a，设施菜地施肥量减少，降低了土壤微生物可利用底物的供应.因此，种植12 a设施菜地土壤CO₂排放量降至农田水平.③种植6 a设施菜地土壤的w（DOC）（DOC表示水溶性有机碳）比农田较高.④土壤CO₂排放年内分配不均匀，表现为农田及荒废设施菜地土壤CO₂排放主要集中在5—8月，其排放量占全年的75.09%、87.02%，峰值出现在7月.种植6 a设施菜地土壤CO₂排放主要集中在5—8月和11月—翌年2月，两阶段排放量分别占全年的48.48%、42.34%，峰值分别出现在7月、12月.研究显示，农田转变为设施菜地短期（种植6 a）内可显著促进土壤CO₂排放及DOC的输出，但随着种植年限延长至12 a，土壤CO₂排放降至农田水平.

基于CFD方法的燃煤电厂烟气排放数值模拟

杨光俊, 丁力, 郭照冰

2017, 30(12): 1934-1943. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.51

摘要(1409) HTML (56) PDF(1461)

摘要:
为研究燃煤电厂的烟气扩散，采用计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）方法对燃煤电厂烟气排放中污染物（包含气态污染物和固态颗粒物）的扩散形态进行模拟.燃煤电厂的排烟方式主要有烟塔合一和烟囱两种，根据几何参数建立烟塔合一及烟囱的数值模型，采用纳维-斯托克斯方程（Navier-Stokes equations，N-S equations）求解流场及气态污染物浓度场，采用离散相模型（Discrete Phase Model，DPM）计算固态颗粒污染物运动轨迹.结果表明：对于气态污染物，由于冷却塔下游漩涡的卷吸作用，采用烟塔合一排放的烟气最大浓度和超标范围随环境风速的增加逐渐增大，不利于烟气扩散.但随着环境风速的增加，空气的对流作用逐渐增强，从而加速了烟气的扩散.在漩涡和环境风的综合作用下，烟气的最大浓度和超标范围在环境风速为6 m/s时达到最大值，随后随着环境风速增加而减小.采用烟囱排放的烟气由于漩涡作用很小，因此其最大浓度及超标范围随风速的增加呈递减趋势.得益于烟气在冷却塔内的预扩散，采用烟塔合一排放的烟气最大浓度比采用烟囱排放的烟气最大浓度低将近1个数量级，但这种优势会随着环境风速的增加而减小.对于固态污染物，冷却塔后方的漩涡会加速颗粒物的扩散，因此采用烟塔合一排放的颗粒物的扩散状态远优于采用烟囱排放的颗粒物的扩散状态.

恶臭污染排放源指纹谱编制及初步应用

王亘, 翟增秀, 韩萌, 荆博宇, 鲁富蕾, 孟洁

2017, 30(12): 1944-1953. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.43

摘要(1811) HTML (102) PDF(1188)

摘要:
为了识别恶臭污染源排放特征以及了解不同行业恶臭物质排放差异，对恶臭污染排放源指纹谱指标物质进行了筛选，并依据筛选结果对6家典型恶臭排放企业进行样品采集及分析，绘制了各家企业的指纹谱图.结果表明：①通过物质嗅觉阈值与AMGE（ambient multimedia environmental goals，周围环境目标值）和RfC（reference concentration，健康风险参考浓度）对比以及结合国内外恶臭标准受控物质和现有的标准检测方法，最终确定了包括三甲胺、硫化氢、甲硫醇等典型恶臭物质在内的19种物质作为指纹谱指标物质.②依据我国现行的标准监测分析方法对19种恶臭指标物进行检测，初步得到了各家企业的恶臭物质指纹谱数据，绘制了各家企业的指纹谱图.③指纹谱成分分析结果显示，污水处理厂主要的恶臭物质是硫化氢，ρ（硫化氢）为44.566 mg/m³；涂料企业ρ（甲基乙基酮）、ρ（丁醛）和ρ（乙酸乙酯）较高，分别为39.037、28.757、27.840 mg/m³；制药企业ρ（丙醛）较高，为4.791 mg/m³；汽车和家具制造企业ρ（二甲苯）较高，分别为15.209和2.081 mg/m³.④应用分歧系数法分析不同企业指纹谱之间的相似程度，分析结果显示，分歧系数在0.331~0.809之间，不同企业之间指纹谱存在较大差异.研究显示，建立恶臭污染排放源指纹谱可进行恶臭源排放特征识别，为恶臭污染溯源提供基础数据和科学依据.

废气再循环系统参数对柴油机燃烧特征的影响

许广举, 赵洋, 李铭迪, 陈庆樟, 李广华

2017, 30(12): 1954-1960. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.44

摘要(1656) HTML (78) PDF(1251)

摘要:
为进一步优化柴油机燃烧过程，减少燃烧污染物排放.围绕EGR（exhaust gas recirculation，废气再循环技术）废气组分和废气温度等系统参数对柴油机燃烧特征的影响机制，采用试验与模拟相结合方法，分别研究了通入废气、N₂、CO₂时以及不同EGR废气温度时对柴油机燃烧过程的影响，阐明了燃烧关键中间产物的生成规律.结果表明，①通入CO₂时，柴油机的缸内最大爆发压力和放热率峰值最低，滞燃期最长，燃烧持续期最短，·OH、H₂O₂、CH₂O·和CO等关键中间组分的生成规律与通入N₂时相反.②通入N₂时，柴油机的缸内最大爆发压力和放热率峰值最高，滞燃期最短，燃烧持续期最长并；并且通入N₂时，·OH的峰值最高，形成时刻最早，H₂O₂、CH₂O·以及CO的峰值均有所降低且形成时刻提前.③随着废气温度增加，缸内最大爆发压力降低，放热率曲线由单峰向双峰分布发展，放热率峰值有较大幅度的降低，滞燃期缩短，燃烧持续延长，缸内·OH、H₂O₂、CH₂O·以及CO的峰值均有所降低，并且生成的区域范围变窄.④废气成分中，CO₂对燃烧过程和关键中间产物的影响最大，是阻滞燃烧反应的主要气体成分，通过控制EGR废气成分和温度可以有效改善柴油机燃烧过程，拓宽EGR技术的工况使用范围.研究显示，EGR废气成分对燃烧中间产物的自由基衍化历程影响较大，有必要进一步开展EGR废气成分预处理研究，精确控制EGR废气温度，有助于改善燃烧过程，控制排放污染物中间产物的生成历程和排放量.

Fe₂O₃/TiO₂负载膨胀珍珠岩光催化降解罗丹明B

周颜霞, 甘小蓉, 薛红波, 韩书文, 侯建华, 封克, 王小治

2017, 30(12): 1961-1969. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.29

摘要(1491) HTML (27) PDF(939)

摘要:
为获得高效催化活性的光催化材料，研究不同煅烧氛围对材料在可见光下催化性能的影响，以膨胀珍珠岩（EP）为载体，采用溶胶-凝胶法，在不同煅烧氛围（O₂和/或NH₃）下制备Fe₂O₃/TiO₂负载EP的光催化复合材料〔Fe₂O₃-TEP（O₂）、Fe₂O₃-TEP（NH₃）、Fe₂O₃-TEP（O₂，NH₃）、Fe₂O₃-TEP（NH₃，O₂）〕，采用EDS（X-射线色散能谱）、BET（比表面积及孔径分析）、XRD（X射线衍射）、SEM（扫描电子显微镜）、XPS（X射线光电子能谱）等对复合材料进行表征，并研究了其在可见光下对罗丹明B的光催化降解效果.结果表明：①复合材料成功负载了Ti、Fe元素，负载的TiO₂以锐钛矿型存在，Fe₂O₃的掺杂增强了TiO₂对可见光的响应能力；②不同的煅烧氛围明显影响复合材料的晶粒尺寸、比表面积和光催化性能，其中，Fe₂O₃-TEP（O₂，NH₃）的光催化性能最好，4 h后罗丹明B降解率达到87.59%，Fe₂O₃-TEP（NH₃，O₂）、Fe₂O₃-TEP（O₂）和Fe₂O₃-TEP（NH₃）4 h后对罗丹明B的降解率则分别为65.02%、62.48%和47.48%；③在试验条件下，复合材料的光催化反应符合一阶反应动力学方程，Fe₂O₃-TEP（O₂，NH₃）、Fe₂O₃-TEP（NH₃，O₂）、Fe₂O₃-TEP（O₂）和Fe₂O₃-TEP（NH₃）相应的降解速率常数分别为0.008 3、0.004 3、0.004 3和0.002 7 min^-1.研究显示，通过溶胶-凝胶法所制备的复合材料（Fe₂O₃-TEP）经煅烧后所得矿相均一；Fe₂O₃掺杂TiO₂可形成Ti—O—Fe键，减小TiO₂固有的禁带宽度；复合材料光催化性能也受到煅烧氛围的影响，先O₂后NH₃煅烧条件下所得材料的光催化性能最佳.

以晶体硅太阳能电池产业为例的产业生命周期评价初探

谢明辉, 白璐, 阮久莉, 乔琦, 江乐勇

2017, 30(12): 1970-1978. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.45

摘要(1367) HTML (79) PDF(1466)

摘要:
面对日益复杂的环境问题和精细化环境管理需求，为了将生命周期评价在产业结构调整、发展方式转变中更好地发挥作用，对在产业层面开展生命周期评价的方法进行了探索研究.产业生命周期评价是在产品生命周期评价的基础上增加了：①基于“可拆解可组合”生态设计理念的功能单位和系统边界确定；②质量评估和数据整合的数据收集过程；③以不确定性分析来验证数据的合理性.选择晶体硅太阳能电池产业进行了产业生命周期评价的案例应用.结果表明：晶体硅太阳能电池产业可分为4个产品单元和11个工艺单元.基于上述产品单元和工艺单元的资源能源投入和污染物排放数据进行收集，在数据质量评估之后通过数据整合形成了产业生命周期数据清单.产业生命周期环境影响主要集中在呼吸系统影响（41.94%）、化石燃料（25.20%）、致癌（14.89%）和气候变化（8.80%）4个环境影响类别；减少环境影响的精准化途径是减少高纯多晶硅、硅片、电池片产品的电耗，组件产品中焊带消耗，硅片产品中的砂浆消耗和组件产品的铝合金边框消耗.蒙特卡洛分析结果显示，高纯多晶硅生命周期评价结果不确定性较高，与数据质量评估的结果较为一致.案例应用结果说明，产品生命周期评价可将生命周期评价从产品层面提升到产业层面，可为国家产业发展提供科学支撑.

典型钢铁企业VOCs污染特征及SOA生成潜势估算

盛涛, 高松, 段玉森, 欧阳静静, 崔虎雄, 伏晴艳, 陆闻玺

2017, 30(12): 1979-1988. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.28

摘要(1603) HTML (40) PDF(924)

摘要:
为了解钢铁企业的大气污染特征，使用在线监测仪器于2016年7月对某典型钢铁企业VOCs（挥发性有机化合物）、PM_2.5和NMHC（非甲烷烃）等污染物进行观测，同时基于FAC（气溶胶生成系数）估算了该区域的SOA（二次有机气溶胶）生成潜势.结果表明：观测期间ρ（总VOCs）为（106.08±63.81）μg/m³，与ρ（NMHC）（以C计）的相关系数（R²）达到了0.8（P < 0.05）以上；VOCs中主要类别为烷烃和芳烃；ρ（O₃）超标期间的ρ（苯）和ρ（甲苯）分别比ρ（O₃）未超标时间段高47.0%和37.2%，并且高ρ（总VOCs）期间芳烃占比高达46.0%，这可能与钢铁企业在炼焦时苯系物（苯、甲苯和二甲苯）排放有关.ρ（总VOCs）、ρ（NMHC）、ρ（烷烃）、ρ（芳烃）和ρ（乙炔）均呈早晚高峰值的日变化特征，而ρ（烯烃）由于异戊二烯受天然源排放影响，呈午间单峰值的特征.观测期间的SOA生成潜势为2.54 μg/m³，较城区高出76.4%，显示钢铁企业SOA对PM_2.5具有一定贡献；其中芳烃对SOA生成贡献高达97.2%，主要贡献组分包括苯、间/对-二甲苯、乙苯、苯、邻-二甲苯.研究显示，钢铁企业VOCs污染治理应重点控制苯系物，同时烷烃的排放也不容忽视.

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2017年第30卷第12期

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