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2018年  第31卷  第10期

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2018, 31(10).
摘要(185) PDF(48)
摘要:
专论
对首要污染物所揭示的京津冀环境空气质量状况的认识启迪与对策建议
郦嘉诚, 高庆先, 李亮, 郑有飞, 高文康
2018, 31(10): 1651-1661. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.07.07
摘要(1736) HTML (60) PDF(772)
摘要:
利用中国环境监测总站发布的实时大气环境监测资料,选择京津冀地区8个城市(北京市、天津市、石家庄市、保定市、唐山市、邢台市、邯郸市和秦皇岛市)57个站点为研究对象,对2015年该地区AQI(环境空气质量指数)及其首要污染物日报和实时报特征进行综合分析与评估.结果表明:①京津冀地区8个城市空气质量等级日报的首要污染物主要是PM2.5,其中邯郸市以PM2.5为首要污染物日数占比(即出现日数占全年总天数的比例)最高,为90%;北京市最小,为50%;其余城市在70%左右.以O3为首要污染物日数占比较高的是北京市和保定市,超过20%;秦皇岛市最小,为2.8%.以NO2为首要污染物日数占比较高的是秦皇岛市,为10.6%.②京津冀地区8个城市AQI实时报中以O3为首要污染物的情况最多不超过10%,几乎没有以NO2为首要污染物的情况;但在AQI日报中,以O3为首要污染物的日数占比最高的可达26%,以NO2为首要污染物的日数占比高达11%.③以2015年北京市奥体中心站点为例,当AQI日报仅以NO2为首要污染物时(23 d),空气质量等级日报均为良的情况主要发生在1-3月和10-12月;然而同期AQI实时报白天(08:00-16:00)空气质量等级均呈现优、良,而夜晚(16:00以后)ρ(PM2.5)为中度和重度污染等级;当AQI日报仅以O3为首要污染物时(55 d),空气质量等级日报均为良的情况主要发生在4月和7-8月;同期,尽管AQI实时报中ρ(PM2.5)日变化差异不明显,但ρ(PM2.5)达到中度和重度污染等级的时段明显增多,且峰值多出现在10:00左右.④导致AQI日报和实时报结果差异的主要原因是在计算实时AQI时颗粒物质量浓度标准仅参考ρ(PM2.5)和ρ(PM10)24 h限值,这将会导致不确定性及滞后性.研究显示,在全国已有5 a长时间监测数据的基础上,有必要对AQI等内容开展深入研究,以加强对标准及其相关指南和规定的修改与完善工作.
东北及黄淮海平原农产品产地土壤污染风险及防控对策
宋赛虎, 孟繁华, 郝艳, 李鸣晓, 姜玉, 师荣光, 李瑞
2018, 31(10): 1662-1668. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.13
摘要(1163) HTML (29) PDF(623)
摘要:
为调查北方主要农产品产地(东北)及黄泛平原、淮海平原、淮北平原(简称"黄淮海平原")土壤重金属污染风险空间分布规律及其污染成因,收集了东北及黄淮海平原农产品产地土壤的重金属数据,通过基于ArcGIS的克里金插值法,绘制了北方主要农产品产地污染风险等级分区控制图,采用多指标综合评价法及卫星地图数据检索方法,追溯统计了土壤重金属超标点位附近的潜在污染源,分析了环境问题成因.结果表明:Cd高等污染风险区域主要集中分布在辽河平原东部、海河平原的天津市以及黄泛平原西南部;Hg高等污染风险区域集中分布在海河平原的天津市、北京市.Cd高等污染风险区域面积在辽河平原、黄泛平原、海河平原、三江平原分别占4.26%、0.18%、0.16%、0.25%;Hg高等污染风险区域面积在海河平原、辽河平原占比分别为1.93%、1.42%.化工行业、畜禽养殖业、金属冶炼加工业为土壤重金属主要潜在污染源.研究显示,东北及黄淮海平原土壤重金属Cd、Hg污染风险不容忽视,建议应以"坚守生态红线、强化风险管控"为准则,以"以奖促治"为动力,以"预防为主、综合治理"为基础,制订"一区一策"的东北及黄淮海平原农产品产地环境污染综合防治对策.
展望
氧化还原电位对土壤中重金属环境行为的影响研究进展
毛凌晨, 叶华
2018, 31(10): 1669-1676. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.07.19
摘要(2007) HTML (426) PDF(1078)
摘要:
Eh(redox potential,氧化还原电位)代表土壤氧化性和还原性的相对程度,是以电位反映土壤所处氧化还原状态的指标.由于重金属易与对Eh敏感的组分发生吸附、络合、沉淀等化学反应,因此Eh的变化会直接/间接影响重金属形态从而决定其毒性和活性.Eh变化对重金属活性往往存在双向影响:①淹水环境使Eh降低,引发反硝化反应、铁锰氧化物和硫酸盐还原,使pH向中性靠拢,从而间接导致酸性土壤中游离态重金属沉淀或碱性土壤中吸附态重金属释放.②厌氧条件在使Eh发生变化的同时,会引起铁锰氧化物、有机质、硫化物的形态或含量发生改变,如铁锰氧化物还原、大分子有机质分解,分解产物与重金属离子结合增加了可溶性重金属的浓度,但厌氧条件也可以使重金属离子和硫化物产生沉淀,且还原Cr、Hg等元素,降低毒性;在氧化条件下,硫化物氧化形成硫酸盐促进了重金属释放;但铁锰离子沉淀及其氧化物形态变化形成的具有强吸附力的无定形铁锰氧化物可重新吸附游离态金属离子.这些复杂的化学变化对定量化研究Eh对重金属的影响造成困难,从而降低了Eh波动环境(水稻土、周期性覆水潮滩沉积物等)中重金属污染风险评价的准确性,也限制了通过改变Eh来原位修复重金属污染土壤的方法实施.因此,需进一步对Eh诱导下土壤颗粒界面上发生的与重金属行为相关的反应进行深入研究,并开发检测分析技术,如无损伤的物理探测方法或同位素稀释技术等,建立不同土壤中Eh与重金属形态、活性的定量关系,以揭示Eh对重金属形态的影响机制.
研究
长江流域干旱时空变化特征及演变趋势
黄涛, 徐力刚, 范宏翔, 孟元可
2018, 31(10): 1677-1684. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.22
摘要(1864) HTML (211) PDF(703)
摘要:
干旱通常被认为是我国最严重的自然灾害之一,其造成的经济损失十分巨大.长江流域作为典型的湿润-半湿润区,干湿交替明显,干旱事件时空分布特征较为复杂.为了深入认识和理解长江流域气象干旱现状及其特征,探究干旱事件发生规律,采用长江流域1951-2015年PDSI(Palmer drought severity index,帕尔默干旱指数,运用Mann-Kendall检验、EEMD(ensemble empirical mode decomposition,集合经验模分解)、REOF(rotation empirical orthogonal function,旋转经验正交函数分解)、森斜率估算等分析方法,探讨长江流域干旱面积时间变化特征、干湿情景时空分布特征以及变化趋势.结果表明:1951-2015年,长江流域发生季节性干旱的面积整体呈扩大趋势,2000年后该趋势有所减缓.流域内呈现6个明显的干湿空间分布型,2000年后流域的东南部呈变旱态势,整体而言,流域内"南涝北旱"特征十分明显.未来,长江流域整体有变湿的趋势,西北部更旱,东北部变湿,南部以及东南部PDSI上升趋势明显,有发生旱涝急转的可能.
城市公园不同植被结构绿地削减空气颗粒物浓度研究
邱玲, 刘芳, 张祥, 高天
2018, 31(10): 1685-1694. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.06.29
摘要(1064) HTML (43) PDF(649)
摘要:
随着城市化和工业化进程的加快,空气颗粒物污染成为城市最为严峻的环境问题之一.依据植被的横向结构、竖向结构及植被类型3个因子对宝鸡市公园绿地进行划分,并选取11种不同植被结构的绿地,在分析地点、时间、风速、温度、相对湿度、绿地面积等环境因子对绿地内空气中ρ(PM2.5)和ρ(PM10)"本底效应"影响的基础上,探究不同植被结构绿地对空气颗粒物质量浓度削减作用的差异.结果表明:①在不同监测地点和监测时段内,ρ(PM2.5)和ρ(PM10)有极显著差异,植物养护管理程度较高的城市公园绿地对空气颗粒物质量浓度削减作用较为明显,一天中空气颗粒物质量浓度呈现出早晚高、中午低的变化趋势;②风速、温度、相对湿度对ρ(PM2.5)和ρ(PM10)有极显著影响,在晴朗、无风或微风天气条件下,ρ(PM2.5)和ρ(PM10)随风速的增大、温度的减小、相对湿度的增大而增大,且ρ(PM10)变化范围大于ρ(PM2.5);③1 hm2以下绿地面积的变化对ρ(PM2.5)和ρ(PM10)无显著影响;④不同植被结构绿地内ρ(PM2.5)无显著差异,但ρ(PM10)有极显著差异,其中开敞式以灌木为主的绿地中ρ(PM10)最低,多层闭合式阔叶林中ρ(PM10)最高,其余9种植被结构绿地削减作用居中且相近.研究显示,不同植被结构的城市公园绿地对ρ(PM2.5)和ρ(PM10)的削减作用存在一定的差异且受多种环境因素的共同制约,可为优化城市绿地植被结构进而有效改善空气质量提供依据.
我国东部沿海三大城市群热岛变化及其与城市群发展的关系
林中立, 徐涵秋, 陈弘
2018, 31(10): 1695-1704. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.03.31
摘要(1176) HTML (67) PDF(553)
摘要:
随着城市化进程的快速推进,城市群已经成为区域空间的重要组织形式.为揭示我国东部沿海京津唐、长三角和珠三角三大城市群热岛变化与城市群发展的关系,利用MODIS地表温度产品数据和DMSP/OLS夜间灯光数据,对2001-2013年这3个城市群的热岛效应与区域发展二者之间的关系进行研究.结果表明:2001-2013年,3个城市群的热岛斑块面积均有较大幅度的增加,并且在空间上逐渐相连接,形成热岛城市带;RHⅡ(区域热岛指数)不断升高,京津唐城市群、长三角城市群、珠三角城市群分别升高0.051、0.070、0.101,其热岛状况不断加剧.随着城市群的发展,城区对周边区域的辐射作用不断加强,建成区边缘的城郊过渡带是地表温度增加最为显著的区域.总体而言,城市群的扩展是其区域热岛效应的主要成因,表征城市扩展变化的夜间灯光亮度平均值差值与表征热岛变化的地表温度平均值差值之间存在对数关系,表现出先快后慢的趋势.
挥发性环甲基硅氧烷的长距离迁移及总持久性模拟
赵梦可, 胡建信
2018, 31(10): 1705-1711. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.06.07
摘要(1300) HTML (41) PDF(577)
摘要:
cVMS(挥发性环甲基硅氧烷)的环境和健康效应近年来受到广泛关注.运用TaPL3模型探究了D4(八甲基环四硅氧烷)、D5(十甲基环五硅氧烷)和D6(十二甲基环六硅氧烷)3种cVMS在哈尔滨市、天津市和广州市3个城市环境下的长距离迁移性和持久性,并分别用CTD(特征迁移距离)和Pov(总持久性)表征;同时,通过灵敏度分析筛选模型中的关键参数.结果表明:①D4~D6的CTDair(大气中CDT)范围为359~998 km,随cVMS分子量的增大而减小;Povwater(水体中Pov)范围为10~34 d,区域和物质差异均不大.CTDwater(水体中CDT)的范围为328~4 383 km且D4 < D5 < D6;Povwater(水体中Pov)的范围为276~44 802 d,随分子量增加而增大.②从区域来看,除CTDair表现为天津市>哈尔滨市>广州市外,其余各值均为哈尔滨市>天津市>广州市,体现出环境参数对于模拟结果具有一定的影响;而CTD与Pov之间并无直接关系.③对于排放到大气的cVMS而言,对CTDair影响最大的参数是空气中的半衰期和风速,对Povair影响最大的是空气中的半衰期;对于排放到水体的cVMS而言,对CTDwater影响最大的是lg KOW(辛醇-水分配系数的对数),而对Povwater(水体中Pov)影响最大的是环境温度.④对于同一物质在不同环境中的模拟,其结果可能存在一定差异,因此在进行决策时要考虑环境因素.研究显示,cVMS具有中等的长距离迁移潜力,其全球尺度环境风险值得引起关注.
聊城市冬季PM2.5及水溶性离子污染特征及来源分析
张敬巧, 王淑兰, 罗达通, 陈振兴, 王涵, 张萌, 胡君
2018, 31(10): 1712-1718. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.22
摘要(1553) HTML (88) PDF(840)
摘要:
为研究聊城市冬季PM2.5污染特征,于2016年1月7-29日在聊城市区对PM2.5样品进行了采集,并对其水溶性离子(包括F-、Cl-、NO3-、SO42-、NH4+、Ca2+、Na+、Mg2+、K+)进行了分析.结果显示:观测期间聊城市ρ(PM2.5)平均值为(192.4±88.9)μg/m3,超过GB 3095-2012《环境空气质量标准》日均二级标准限值的1.6倍.水溶性离子质量浓度为(77.4±46.9)μg/m3,占ρ(PM2.5)的40.2%,其中SNA(NO3-、SO42-和NH4+)为主要离子,占水溶性离子比例达82.5%.轻度、中度、重度及严重污染时PM2.5中水溶性离子质量浓度分别为(32.49±3.67)(46.26±17.66)(77.11±11.64)和(139.21±51.71)μg/m3,SNA分别占ρ(PM2.5)的24.4%、26.7%、30.4%和39.0%,随着污染程度加重,SNA比例升高.观测期间SOR(硫转化率)与NOR(氮转化率)的平均值分别为0.18和0.20,随着ρ(PM2.5)升高,SOR及NOR明显上升,表明冬季PM2.5污染越严重时SO2与NO2的转化速率越强,二次无机污染严重.主成分分析结果表明,二次转化、扬尘源及工业生产为水溶性离子的主要来源.后向气流轨迹结果显示,观测期间污染气团主要来源于西北方向,受内蒙古及河北城市影响较大,但当污染气团来源于周边城市且天气静稳时,颗粒物浓度最高.研究显示,聊城市冬季PM2.5污染较为严重.
福建沿海海岛大气颗粒物中有机氯农药的区域背景及污染特征
劳齐斌, 卜德志, 张可欣, 陈法锦, 陈立奇, 矫立萍
2018, 31(10): 1719-1727. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.07.01
摘要(1309) HTML (47) PDF(563)
摘要:
为了研究沿海海岛背景区大气OCPs(有机氯农药)污染特征,于福建东山岛采集大气颗粒物样品,分析其中20种OCP化合物的质量浓度及可能来源.结果表明:东山岛大气颗粒物中ρ(总OCPs)为0.05~13.24 pg/m3,平均值为(3.21±2.78)pg/m3.其中,ρ(HCH)(HCH为六六六)最高,占ρ(总OCPs)的50.2%,其次是ρ(甲氧DDT)(甲氧DDT为甲氧滴滴涕)、ρ(DDT)(DDT为滴滴涕)和ρ(异狄氏剂),而ρ(氯丹)、ρ(硫丹)、ρ(艾氏剂)和ρ(狄氏剂)均较低.ρ(总OCPs)季节性变化特征明显,表现为春季>冬季>夏季.OCPs分子标志分析显示,冬季和春季东山岛存在林丹新源的输入,夏季存在DDT新源的输入,而氯丹和硫丹主要以历史残留为主.与其他区域相比,东山岛大气颗粒物中ρ(总OCPs)明显低于城市、工业、农业、郊区、陆地背景区以及欧洲沿海背景区,总体处于较低水平.按功能区分化,OCPs的污染特征表现为城市、工业和农业区域>郊区、陆地背景区>海洋背景区.气团后向轨迹分析显示,春季ρ(总OCPs)较高可能受到北方陆地污染气团来源的影响,而夏季ρ(总OCPs)较低主要受到洁净海洋气团来源的影响.研究显示,福建沿海海岛背景区域大气中OCPs受污染源影响较小,其赋存状态处于较低水平.
人工模拟降雨条件下黄土坡面水-沙-氮磷流失特征
乔闪闪, 吴磊, 彭梦玲
2018, 31(10): 1728-1735. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.05
摘要(1358) HTML (105) PDF(583)
摘要:
黄土坡沟水沙及养分流失严重,不仅造成土地生产力下降,对水环境也存在潜在威胁.为探索黄绵土坡面水沙氮磷流失相关关系,采用人工模拟降雨试验,研究不同雨强(45、60、75、90、105、120 mm/h)、不同坡度(5°、10°、15°、20°、25°)下黄土裸地水沙氮磷的流失规律.结果表明:①产流量可用坡度的二次多项式表达,确定系数(R2)达0.83以上,产沙量随雨强变化规律不明显,但随坡度增加呈显著增加趋势.②各雨强下,25°与5°坡面的ρ(TN)比值范围为1.63~5.42,波动较大,而ρ(TP)随坡度的增加基本呈增加趋势,但整体数值低于ρ(TN).③各雨强下ρ(吸附态氮)随降雨历时的延长呈剧烈起伏变化;大雨强(105和120 mm/h)下ρ(吸附态磷)随降雨历时的延长逐渐减少至稳定值,其他雨强下ρ(吸附态磷)随降雨历时的延长呈现波动增加.各雨强与坡度下,ρ(吸附态氮)与ρ(吸附态磷)分别占ρ(TN)、ρ(TP)的60.66%、96.62%,是黄土裸坡氮磷的主要流失形式.④随水沙流失的氮磷中,TN占主要部分,其流失量是TP流失量的1.43~22.46倍,径流量增加时TN流失量显著增加,而产沙量增加时TP流失量显著增加.研究显示,雨强和坡度变化对水沙氮磷流失影响各异,吸附态氮磷是黄土养分流失的主要途径,可为黄土坡耕地水土流失治理提供科学依据.
南京市大气PM2.5无机组分及对A549细胞的毒性效应
刘慧灵, 毋赟, 陈敏东, 聂东阳, 李文婧, 张凯, 葛鹏翔
2018, 31(10): 1736-1742. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.16
摘要(1000) HTML (32) PDF(610)
摘要:
为研究不同来源的大气颗粒物中PM2.5对人体的健康毒性效应,于2016年1-3月在南京市交通源区、化工园区、生活区等代表性站点分别采集PM2.5样品,分析其水溶性离子和金属元素含量,并以PM2.5对人体肺上皮细胞A549染毒24 h,研究暴露于不同来源颗粒物后的细胞活性和氧化损伤程度.结果表明:交通源区和化工园区日均ρ(PM2.5)远高于生活区,3个区域均含有大量二次污染物,其中SO42-、NO3-和NH4+占PM2.5总离子质量的80.6%~85.0%.交通源区PM2.5w(Zn)较高,主要来源于燃料燃烧和柴油发动机排放;而化工园区PM2.5w(Cu)、w(Pb)和w(Mn)均高于其他站点.将PM2.5染毒剂量设定为50、100、200、400 μg/mL,各站点颗粒物均显著抑制A549细胞的存活率,并呈剂量-效应关系,化工园区对细胞存活率的半抑制浓度(IC50=229.1 μg/mL)最低,而在高暴露浓度(200 μg/mL)下化工园区诱导产生的活性氧(ROS)最少.因此,南京地区主要受二次污染影响,机动车污染正在加剧;化工园区的颗粒物具有较大的细胞毒性,而较低的氧化损伤程度可能与该站点颗粒物中较低的w(Zn)以及测试暴露时间有关.
地下水污染修复技术验证评价方法研究
廉新颖, 杨昱, 席北斗, 贾永锋, 夏甫, 马志飞, 姜永海
2018, 31(10): 1743-1750. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.07.02
摘要(1188) HTML (54) PDF(753)
摘要:
随着工业生产的飞速发展,我国地下水污染问题日益突出,亟需大量高效的修复技术以提高对地下水污染的治理效果.然而,现有的专家评估体系难以客观、科学地反映技术的真实性能,也很难促进其推广应用,因此亟需加快ETV(environmental technology verification,环境技术验证评价)研究,创建客观、公正和科学的地下水污染修复技术验证评价体系.基于此,采用层次分析法建立了由目标污染物去除效果、副产物情况、固体废物、废水、废气、噪音、自动化水平、故障情况、适用场地类型、基建费用、药剂投加量、能源消耗和资源回收利用共13个指标组成的地下水污染修复技术验证评价指标体系.依据相关技术规范和专家咨询意见,制定了指标评价标准和方法;基于聚类分析方法,以25个地下水污染修复技术为研究对象,对分类评价和综合评价进行评价结果分级.按照由优到差的级别,分类评价结果分为优秀、合格、不合格3个等级,综合评价结果分为优秀、良好、合格、基本合格和不合格5个等级,由此构成了地下水污染修复技术验证评价方法.为了验证该评价方法的科学性和可行性,利用该方法对某项地下水污染修复技术进行了案例分析.研究显示,所构建的地下水污染修复技术验证评价方法可客观有效地评价地下水修复技术的先进性和适用性,并能够提供改进技术性能的进一步建议.
象山近海表层沉积物重金属分布特征和生态风险评价
李金铎, 虞理鹏, 贺智能, 余海俊
2018, 31(10): 1751-1760. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.03.40
摘要(1192) HTML (49) PDF(461)
摘要:
浙江省象山东部的开阔海域接纳沉积了长江和浙北沿岸经济发达地区包括重金属污染物在内的入海物质.为全面了解象山近海沉积物重金属污染状况,基于2017年夏季54个采样点表层沉积物测试资料,分析其中Cr、Cu、Zn、Pb、Hg、As、Cd等7种重金属元素的分布特征、影响因素和主要来源,并应用地质累积指数法和潜在生态风险指数法对重金属元素进行污染状况和生态风险评价.结果表明:研究区Cr、Cu、Zn、Pb、Hg、As、Cd平均质量分数分别为89.860、36.890、108.740、32.150、0.041、6.090和0.134 μg/g,研究区中部和韭山西北侧海域表层沉积物中的重金属含量较高,近岸区域和东南部外海区域含量较低.Cr、Cu、Zn、Pb、Cd受控于粒度和有机质分布,均以陆源输入为主;Hg、As以其他物质来源为主.主成分分析法将全部因子概括为3个主成分.地累积指数评价结果表明,象山近海表层沉积物中Cu和Cd属轻度污染;研究区中部大片区域具有中等潜在生态风险,主要生态风险因子为Hg和Cd.研究显示,象山近海仍以陆源输入型重金属污染物为主,同时受到海洋水动力、理化条件以及人类用海活动的影响.
基于Logistic方程描述的鱼食和阿特拉津共同作用对铜绿微囊藻生长的影响
黄岁樑, 孔文文
2018, 31(10): 1761-1770. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.06.28
摘要(1193) HTML (71) PDF(611)
摘要:
在养殖水域中地表径流等可引起水域中除草剂浓度升高,威胁养殖水环境的生态平衡.为评价阿特拉津和鱼食在水环境中的生态风险,以ρ(阿特拉津)(0、5、10、20和40 μg/L)及鱼食(鱼食为MⅡ培养基中的氮、磷营养源)投加量(0.05、0.20 g;d < 0.85 mm)为变量,基于Logistic方程探讨阿特拉津和鱼食共同作用下铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的生长,并研究藻类生长对鱼食营养盐的利用.结果表明:在ρ(阿特拉津)为0~40 μg/L范围内,铜绿微囊藻生长曲线均可用Logistic方程描述(R2=0.975~0.996);一般情况下,基于Logistic方程得到的比生长速率、增殖速率和抑制率拟合公式均可描述相应实测值的变化,相关性分析得到的拟合值与实测值相关系数(R2)分别为0.861~0.992、0.381~0.839和0.621~0.839.相同ρ(阿特拉津)下,鱼食投加量对藻细胞密度有显著影响(P < 0.05),Logistic方程拟合得到的理论最大藻细胞密度(K)随鱼食投加量的增加而增大.相同鱼食投加量下,ρ(阿特拉津)为5~40 μg/L时对藻类生长有抑制作用,随ρ(阿特拉津)增加,抑制强度逐渐升高,藻细胞密度越低,最大藻细胞密度随ρ(阿特拉津)的增加而减小.藻细胞密度与PO43--P利用量之间关系可用方程N=a×△cb描述,R2为0.23~0.99;藻细胞密度与NH4+-N利用量之间关系可用方程N=a+b×△c描述,R2为0.04~0.99;藻细胞密度与TN/TP、NH4+-N/TN和PO43--P/TP的关系均可用幂函数方程N=a"xb'描述,R2分别为0.72~0.78、0.66~0.83和0.55~0.56.研究显示,Logistic方程可用于分析阿特拉津和鱼食对铜绿微囊藻生长的影响,且藻类生长与营养盐质量浓度之间存在一定的定量关系.
基于积分响应模型的气溶胶静电分级器设计与粒径分布测量
罗子芳, 王文誉, 桂华侨, 余同柱, 杨义新, 张礁石, 刘建国
2018, 31(10): 1771-1778. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.04
摘要(1056) HTML (50) PDF(693)
摘要:
为改善气溶胶静电分级器分级测量性能,建立了其传递函数和积分响应理论模型.通过对关键参数理论模拟,设置了静电分级器样气流速、鞘气和样气流速比例等关键参数,并且通过试验对理论模型进行了验证,评价了该静电分级器分级测量性能.模拟结果表明,提高气流流速可以改善静电分级器的分级性能,而鞘气和样气流速比例过大会降低其传输效率,过小则会影响分辨率,流速比例可以设定为5~25.试验结果表明,积分响应理论计算的粒子数浓度与该静电分级器试验测量结果呈线性相关(R2=0.98).研究显示,该静电分级器测量粒径与预测粒径的误差在5.0%以内,线性相关(R2=0.99),且测量多个单分散和多分散粒径浓度谱型与商业化SMPS(scanning mobility particle sizer,扫描电迁移颗粒物粒径谱仪)基本一致,该传递函数和积分响应模型显著提高了静电分级器分级测量性能.
典型农药废盐热处理特性及适用性
李唯实, 徐亚, 雷国元, 黄泽春, 刘玉强, 黄启飞, 郑淑芳
2018, 31(10): 1779-1786. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.03.09
摘要(1379) HTML (48) PDF(915)
摘要:
随着我国农药行业的迅速发展,农药废盐的管理和无害化处置已经成为亟待解决的环境问题.为了解决农药废盐热处理适用性的问题,推进废盐热处理工业化进程,选择盐城某企业典型农药废盐开展热重试验和动力学模型研究,分析废盐的热处理特性;基于热重试验和动力模型获取的优化参数,进一步利用管式炉模拟试验研究循环流化床焚烧炉处置废盐的可行性.结果表明:该农药废盐热解和燃烧的失重过程相似,在升温过程中一直处于缓慢失重状态,但均只有一个明显的失重阶段.其中,热解的失重阶段为170~298℃,700℃时减重率达到84.08%,燃烧的失重阶段为194~315℃,700℃时减重率达到81.45%,为了使废盐充分反应,根据热重结果确定热处理温度为350℃.热处理动力学分析表明,燃烧和热解在失重阶段反应机理相同,氧气的存在可以促进废盐的热处理过程,确定了热处理的组分为空气组分,该农药废盐属于低热值成分复杂的固体废物.在上述条件下,利用管式炉模拟试验进一步优化了废盐的热处理条件为温度350℃、停留时间45 min、空气组分、空气流量40 mL/min.对热处理后的残留物及烟气进行GC/MS分析发现,热处理法可有效降低废盐中有机污染物含量,烟气中有害物质以苯系物为主,含有少量氯苯及氯代烃类有机物.研究显示,经过管式炉热处理试验后,废盐中有机污染物的去除率达82.93%,可以有效降低有机污染物含量,从而验证了该类废盐热处理的适用性.
硅基多孔材料的表征及其对SO2的吸附性能
王峰, 张永锋, 张印民, 孟军
2018, 31(10): 1787-1794. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.06.18
摘要(1137) HTML (54) PDF(779)
摘要:
为增强火山灰反应的强度,提高对SO2的脱除性能,以粉煤灰为原料采用两步水热合成法制备硅基多孔材料,并对制备的材料进行表征.结果表明:硅基多孔材料整体呈无序形态,主要成分为水化硅酸钙和CaCO3,属于无定型的非晶相物质;由C、O、Si、Na、Ca等元素构成,主要以SiO32-、CO32-的形式存在;呈蜂窝和玻璃纤维的网状结构,内部空隙发达,比表面积较大,且存在有大量的吸附水和结合水.利用固定床反应器测定了硅基多孔材料对SO2的吸附性能,在入口ρ(SO2)为1 200 mg/m3、吸附温度为50℃、SO2含氧量为9%、粒度为200目(0.075 mm)的条件下,SO2的吸附量可达24.87 mg/g,脱硫率可达100%,与钙基吸附剂相比吸附量提高了74%;将吸附SO2后的硅基多孔材料在700℃下焙烧3 h,可以继续吸附SO2,重复使用率可达72.24%.由于SO2在脱除过程中存在一定的化学反应,含氧量的增加能够提高其对SO2的吸附量.研究显示,硅基多孔材料脱除SO2的过程是由物理吸附和化学反应相结合的结果,其中由于制备的硅基多孔材料具有较大的比表面积和较为丰富的孔结构,有利于物理吸附;同时,在两步法制备硅基多孔材料的过程中使火山灰反应得到增强也同样提高了SO2与硅基多孔材料的化学反应,进而增强了化学吸附的效果.
Cu2+存在下腐殖酸对磺胺嘧啶吸附解吸的影响
王玉环, 林青, 徐绍辉
2018, 31(10): 1795-1802. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.06.19
摘要(1027) HTML (66) PDF(670)
摘要:
为探究重金属与抗生素共存时不同条件下土壤有机组分对抗生素吸附解吸的影响,通过批量静态吸附试验方法,研究了不同污染物浓度、初始pH、离子强度及阳离子类型下腐殖酸对磺胺嘧啶(sulfadiazine)和重金属Cu共存时吸附解吸行为及其交互作用,并做了显著性差异分析;采用Freundlich、Langmuir等温吸附模型和线性等温吸附模型对试验数据进行拟合,对吸附前后的样品进行红外光谱扫描分析.结果表明:①不同w(Cu2+)对腐殖酸吸附磺胺嘧啶的状况不同,当w(Cu2+)为1、10、100 mg/kg时,Cu2+的存在起促进吸附的作用;当w(Cu2+)为300 mg/kg时,Cu2+的存在起抑制吸附的作用;随着初始pH的增大,吸附量变化不明显,但略有减小;高离子强度促进吸附,低离子强度抑制吸附;高价态阳离子的存在抑制腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附.②显著性差异分析显示,P均小于0.05,说明w(Cu2+)、pH、离子强度及阳离子类型对吸附量均有显著影响.③运用Freundlich、Langmuir等温吸附模型和线性等温吸附模型对不同条件下的吸附特征进行拟合,其拟合效果均较好,R2均大于0.952,其中线性等温吸附模型拟合效果最好;HI(滞后系数)在0.995~1.120之间,接近于1,表明腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附解吸过程中不存在滞后现象.△G(吉布斯自由能变化量)在18.921~20.412 kJ/mol之间,均小于40 kJ/mol,属于物理吸附.④红外光谱分析表明,腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附机制主要是形成氢键或发生络合反应.研究显示,不同条件下腐殖酸对磺胺嘧啶吸附解吸的影响不同,w(Cu2+)、初始pH、离子强度及阳离子类型的改变,均会导致腐殖酸对磺胺嘧啶的吸附情况有所差异.
城市垃圾填埋场地下渗滤液迁移模拟及电性响应
何思远, 郑军, 金琳, 陈晴, 韦林, 李伟, 李永涛
2018, 31(10): 1803-1810. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.06.26
摘要(1215) HTML (58) PDF(513)
摘要:
城市垃圾填埋后,降水或地下水往往对垃圾产生淋滤作用,使得垃圾中的污染物溶解或悬浮于渗滤液中,易造成二次污染,因此,检测渗滤液污染范围成为了亟需解决的问题.以武汉市长山口垃圾填埋场渗滤液为研究对象,基于地下介质的物理和化学性质变化特征,采用高密度电阻率测深法监测受污染区域范围及扩散规律,利用化学元素分析方法探究产生电性差异的原因,开展不同时空的渗滤液迁移监测物理模拟研究.结果表明:①同体积的不同液体(填埋场渗滤液、自来水)在迁移过程中,在同一时刻相同位置渗滤液污染的土壤视电阻率明显比自来水浸入的小得多,其量值为自来水的1/5左右.②通过对渗滤液样品的导电粒子分析发现,污染土壤出现的较低电阻率主要是渗滤液中存在的多种导电粒子所引起.③渗滤液扩散过程可以分为2个阶段.渗漏初期,污染液主要是作横向迁移,此时采用电阻率测深法可有利于快速检测出渗漏点位置并加以防治,从而减少损失;渗漏中后期,渗漏点周围土壤含水饱和,渗滤液加速向下迁移并扩散至深部原始地层.研究显示,电阻率测深法可有效地监测渗滤液迁移、划分和评价土壤污染程度.
建筑装修施工过程环境污染特征
李小月, 张慧, 段华波, 雷国元, 霍培书, 于丹凤, 魏惠强
2018, 31(10): 1811-1818. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.19
摘要(1380) HTML (39) PDF(1205)
摘要:
为系统探明装修施工过程存在的环境污染问题及其潜在人体健康影响,以深圳市典型装修项目为例,研究了不同装修装饰工序中噪声污染及室内典型空气污染物浓度水平,同时展开了装修过程废物产生特性及其重金属污染特征和潜在的健康风险方面的研究.结果表明:①拆改、木工与金属切割作业会产生较为严重的噪声污染,其严重影响了周边居民的正常生活与装修工人的职业健康,其中金属切割过程噪声最为严重,平均强度是GB 3096-2008《声环境质量标准》昼间2类限值的1.6倍;②拆除工程产生的粉尘污染(PM2.5)、涂饰作业产生的甲醛以及油漆作业产生的TVOC(总挥发性有机物)严重超标,其中,ρ(PM2.5)是GB 3095-2012二级标准24 h平均浓度限值的2.1倍,ρ(甲醛)和ρ(TVOC)分别是GB/T 18883-2002标准值的2.6、2.5倍;③装修垃圾中不同重金属元素的污染水平表现为Cd > Zn > Pb > Cu > Ni > Cr > As > Hg,Pb是产生健康风险的主要污染物,其中塑料中w(Cd)、瓷砖中w(Zn)、PVC线管中w(Pb)与玻璃中w(Cr)平均值分别为1.5、432.2、6 026.0和288.0 mg/kg,分别是广东省土壤背景值的11.5、5.6、104.6与3.3倍.研究显示,PVC线管中的Pb是产生健康风险的主要污染物,应加强环境管理.