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2018年  第31卷  第3期

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2018, 31(3).
摘要(188) PDF(59)
摘要:
专论
地下水型水源地水质安全预警技术体系研究
左锐, 石榕涛, 王膑, 孟利, 滕彦国, 王金生, 翟远征
2018, 31(3): 409-418. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.90
摘要(1876) HTML (98) PDF(1309)
摘要:
地下水型水源地水质安全预警是城镇集中供水的地下水资源保护和管理的重要依据.为了提高地下水型水源地水质安全预警功能,提出了包括基于水质长序列监测预警、基于污染动态模拟预警及基于区域污染风险评价预警的技术体系.其中,基于水质长序列监测的预警是通过因子分析筛选水源地特征污染物,分析水质数据变幅以确定水源地水质的预警级别,可实现针对水源井的开关控制作用;基于污染动态模拟的预警是在水源地外围污染源特征基础上,模拟其动态迁移过程,进而确定其影响水源地水质的预警级别,可实现对水源地水质变化趋势的预判;基于区域污染风险评价的预警着重于水源地受区域污染风险控制与水源地保护区的耦合效应,同时结合其他预警影响因子作用以确定预警级别,可实现对水源地所在区域的宏观管控.该技术在哈尔滨市利民水源地进行了综合应用,结果显示,基于水质长序列监测预警中,CODMn及NH4+的最大变幅指数均在1~2之间,预警级别确定为一级;根据污染动态模拟的结果得知,位于水源地开采井流场上游较高ρ(NH4+)的范围在迁移20 a后,污染晕前段尚未到达水源地,确定预警级别为零级;基于区域污染风险评价的预警确定水源地所在区域为零级预警区,综合分析可以确定利民水源地地下水水质存在污染风险,应采取相应的管控措施.
基于空间聚类分析的中国旅游业碳排放效率
王凯, 夏莉惠, 陈勤昌, 刘浩龙
2018, 31(3): 419-427. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.02
摘要(1883) HTML (57) PDF(1081)
摘要:
旅游业碳排放效率是考量旅游经济增长与生态环境关系的重要指标,对旅游业碳排放效率的有效测度和分析是实现旅游业节能减排与可持续发展的基础支撑.采用“自下而上”法核算2001—2015年我国旅游业能源消耗量与碳排放量(不含港澳台及西藏自治区数据,下同);继而运用非期望产出SBM模型对旅游业碳排放效率进行测度,并通过空间自相关分析揭示其空间特征;最后采用Malmquist指数(MI)评估旅游业碳排放效率的动态趋势.结果表明:①研究期内我国旅游业总体碳排放效率较低,平均水平为60%;各年度达到最佳生产前沿面(旅游业碳排放效率值为1)的省(市、自治区)(简称“省区”)数量较少,绝大多数省区的碳排放效率具有较大改善空间;旅游业碳排放效率水平存在明显的省际差异;东、中、西部地区的效率存在梯度差,形成“东高西低”的空间格局.②Moran's I指数和LISA聚类图显示,各省区旅游业碳排放效率存在明显的正向空间相关性,在空间分布上呈现出显著的地理聚集特征,形成“高—高”型与“低—低”型聚集区,空间联动格局尚未形成.③2001—2015年MI均在1以上(2004年除外),且总体平均值高达1.195,体现出持续改善的态势;各省区碳排放效率的提升来源于技术进步与技术效率双重贡献,其中,技术进步是促进旅游业碳排放效率提升的主要贡献因素.研究显示,我国旅游业碳排放效率的空间分布不均衡,但整体呈现持续上升的态势,各省区在依赖技术进步提高碳排放效率的同时,要注重全局空间联动格局的形成,最终实现低碳旅游业的协调发展.
展望
恶臭污染精准模拟的峰/均值因子研究进展
张妍, 荆博宇, 王亘, 邹克华, 李伟芳, 韩萌
2018, 31(3): 428-434. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.01.17
摘要(1751) HTML (86) PDF(1375)
摘要:
大气扩散模型是进行恶臭污染管理的有效工具,它可以评估恶臭污染的影响范围和影响程度.然而,由于恶臭污染的特殊性,通常使用的大气扩散模型模拟结果是小时均值浓度,不能满足恶臭污染评估对瞬时最大值的需求,所以,需要引入峰/均值因子,将扩散模型计算结果从均值浓度(如1 h均值)转换到短时间峰值浓度(如1 s峰值).通过研究国内外峰/均值因子相关文献,以及国内外恶臭标准、评估技术中峰/均值因子的相关规定,对峰/均值因子的研究理论、影响因素和计算方法进行系统地分析、总结和评述.现阶段的研究表明,峰/均值因子受大气稳定度、距离、地形、污染源类型等多种因素的影响.然而,由于影响峰/均值因子的因素较多,大部分国家和地区只能在其恶臭环境影响评价导则中将峰/均值因子设置为一个或一组固定值,与实际情况不符,因此具有一定的局限性.结合我国的恶臭污染评价现状,建议将峰/均值因子理论引入我国,综合考虑我国的恶臭污染特点、气象特征、地形等,探讨建立适用于我国的不同地区不同污染源类型的峰/均值因子.峰/均值因子的研究可为我国恶臭污染的精准模拟、恶臭防护距离的制订、恶臭暴露-效应关系的研究提供基本理论与技术支持.
研究
成都市PM10中碳质气溶胶长期来源特点
关辽, 杨卓然, 马彤, 宋丹林, 田瑛泽, 冯银厂
2018, 31(3): 435-441. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.93
摘要(1853) HTML (44) PDF(1318)
摘要:
大气颗粒物中包含多种组分的气溶胶,其中碳质气溶胶由于对人体健康、能见度有较大影响,已受到越来越多的关注.为研究碳质气溶胶的长期变化规律,采集了成都市2009—2013年的PM10样品,对其中所含的无机元素、水溶性离子及碳组分分别进行测定,并使用“PMF(正定矩阵因子分解法)-比值”模型分别对PM10和所含的碳质气溶胶的来源进行分析.结果表明,1月、2月、5月和12月的碳质气溶胶浓度较高,其中1月、2月和12月的OC/EC(有机碳与元素碳质量浓度之比)较高,并且PMF-比值模型计算结果也显示冬季SOC增多,表明冬季可能有更多的二次有机碳(SOC)生成;5月的char-EC/soot-EC(二者质量浓度之比,其中char-EC=EC1-OP,soot-EC=EC2+EC3,它们可更好地区分源类)较高,K含量也较高,表明可能有更多的生物质燃烧排放.PM10解析共发现6类源,依次为地壳扬尘(26.5%)、二次硫酸盐(25.1%)、燃煤&生物质燃烧混合源(17.3%)、二次硝酸盐&二次有机碳混合源(12.3%)、机动车源(11.8%)和水泥尘源(7.0%);碳质气溶胶解析发现,OC主要来源依次为机动车源(38.2%)、燃煤&生物质燃烧混合源(33.1%)和二次有机碳(25.3%),char-EC的主要来源是燃煤&生物质燃烧混合源和机动车源,分别占50.5%和45.4%,soot-EC则主要受机动车影响(达73.2%).研究显示,成都市PM10主要来自于地壳扬尘、二次生成和燃煤&生物质燃烧,而碳质气溶胶主要来自于机动车、燃煤&生物质燃烧.
天津冬季一次污染过程中NOx和O3的立体分布特征
袁建昭, 赵若杰, 殷宝辉, 王歆华, 韩斌, 杨文, 白志鹏
2018, 31(3): 442-449. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.19
摘要(1541) HTML (63) PDF(1142)
摘要:
由于大气是一个复杂介质,低层大气中湍流的存在使物质和能量的交换很剧烈,污染物的扩散传输现象明显.对不同高度不同区域的低层大气做立体观测,获取气态污染物浓度分布最直接的资料很有必要.综合利用地面观测站点、系留气球和飞机平台,于2016年11月25—26日在天津武清高村一次污染天气条件下对NOx和O3进行立体观测,得到了污染物的地面、垂直和低空区域分布特征,并结合气象因子进行分析研究.观测结果表明,地面$\varphi $(NOx)水平较高,日均值为230×10-9,超过了GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准的限值,反映了高村冬季较高的污染水平,主要受当地交通源排放的影响.$\varphi $(NOx)随高度的上升呈下降趋势,受风速的影响明显,主要积聚在逆温层以下.低空$\varphi $(NOx)市区高于郊区,而处于更远郊区的高村$\varphi $(NOx)与市区相当,也反映了高村本地较高的NOx污染.高村地面$\varphi $(O3)低,日最大8 h平均值为8×10-9,反映了冬季低温辐射弱、光化学反应强度低的特点.随高度增加$\varphi $(O3)呈上升趋势,垂直分布特征主要与温度层结有关.低空$\varphi $(O3)呈郊区高于市区,高村(远郊区)高于近郊区的特征.研究显示,$\varphi $(NOx)的升高导致$\varphi $(O3)下降,这可能与高村冬季的$\varphi $(VOCs)/$\varphi $(NOx)偏低有关,需要结合VOCs观测数据做进一步分析.
河谷型城市风场及污染物扩散的CFD数值仿真
孔佑花, 张金贵, 张少伟, 蒋友严, 姜云超, 王博
2018, 31(3): 450-456. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.91
摘要(1720) HTML (133) PDF(1161)
摘要:
为研究河谷型城市地形及其引起的风场和污染物扩散的复杂问题,利用CFD(计算流体力学)方法和复杂地形网格生成技术,建立河谷型城市风场及大气污染分布的数值仿真模型,实现CFD方法在复杂地形空气运动和污染物扩散方面的应用.分别使用LES(large eddy simulation)模型和mixture模型研究兰州市地面风场特征和污染物扩散形态,计算得到的污染物分布结果与实测结果分布一致.结果表明:复杂地形对空气运动的影响很大,如风速因山体屏障作用会呈现带状分布特征,山体后侧易出现弱风区域;同时,风场会密切影响污染物扩散,决定了污染物扩散形态,如幅散能够影响污染物扩散范围及污染水平.而给定西北风条件下,如地面以上10 m、风速为5 m/s、不受地形阻挡情况下,工业区污染物浓度被稀释10倍,约扩散2.2 km;山体阻挡会抑制污染物纵向扩散,表现在山体阻挡情况下污染物稀释100倍时的扩散长度约为相对平坦区域的1/3.此外,不同的入口风向会引起空气运动与山体相互作用发生变化,进而会使得地面风速、局部风场存在差异,造成污染物扩散及分布形态差异.研究显示,CFD方法可行,模型可靠,可以用来研究地形对风场和污染物扩散的影响.
北京冬春和夏初季节大气O3浓度的垂直分布特征
谷雨, 高庆先, 马占云, 张艳艳, 刘婷, 郑有飞
2018, 31(3): 457-464. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.16
摘要(1716) HTML (34) PDF(1229)
摘要:
为探究北京地区不同季节大气O3浓度垂直分布特征,于2010年12月1日—2011年3月31日(冬春季)和2011年5月7日—6月9日(夏初),在北京北部地区的中国环境科学研究院内,利用第三代移动式大气环境激光雷达系统,对$\varphi $(SO2)、$\varphi $(NO2)以及$\varphi $(O3)和气溶胶后向散射系数垂直方向和垂直剖面进行试验观测,并结合天气要素的变化进行了分析研究.结果表明:①$\varphi $(O3)存在明显的季节变化,表现为夏季>春季>冬季,同时晴天、微风、逆温条件等气象背景是O3污染过程出现的主要气象因素,在微风和南风的情况下,会出现高$\varphi $(O3)带,在北风影响情况下,$\varphi $(O3)相对较低,雨水冲洗的作用对$\varphi $(O3)分布也有明显的影响;②$\varphi $(O3)的日变化曲线呈单峰单谷型,$\varphi $(O3)峰值一般出现在14:00—18:00之间,谷值则出现在22:00—翌日09:00之间;③$\varphi $(O3)垂直分布呈现单峰、双峰、多峰型分布等多种垂直分布特征,10 km以上高空这3种分布特征均有出现,但是在5 km以下的近地面$\varphi $(O3)垂直和斜程分布基本呈现多峰型,斜程方向上$\varphi $(O3)的高低与下垫面及其所排放的O3前体物有密切的关系;④$\varphi $(O3)垂直分布呈现一定的不均匀性,其数值范围浮动比较小,最大值之间相差30×10-9.研究显示,$\varphi $(O3)垂直规律主要表现出两种分布特征,一种是在3~5 km处有高浓度的堆积区,另一种则没有明显高值堆积区.
广西PM2.5时空分布特征及污染天气类型
潘润西, 陈蓓, 莫雨淳, 付洁, 和凌红, 周文强, 陆晓艳
2018, 31(3): 465-474. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.85
摘要(1731) HTML (58) PDF(1267)
摘要:
研究区域ρ(PM2.5)的时空分布特征和污染天气类型的关系是开展大气污染防治和空气质量预报预警的关键支撑技术之一.基于2015—2016年广西14个城市环境空气质量日监测数据和相关气象资料,分析了2015—2016年广西空气质量概况和污染的基本特征,采用EOF(经验正交函数)分析和后向轨迹聚类分析方法表征了广西ρ(PM2.5)时空分布模态,统计了广西两年间24次区域范围(3个及以上连片城市)大气轻度及以上污染过程,分析了不同污染过程的天气类型和空气质量变化特点.结果表明:PM2.5是广西大气污染首要污染物,ρ(PM2.5)年均值呈北高南低的区域特征,月际变化基本呈正V字型分布;EOF分析和后向轨迹聚类分析显示,广西ρ(PM2.5)的时空结构主要有3种模态,其方差贡献率分别为78.9%、5.7%和3.7%,基本反映了广西ρ(PM2.5)变化的时空模态的主要特征,桂林和玉林两年间的后向轨迹聚类很好地解释了第二和第三模态的南北浓度和东西浓度异常反相位分布特征;广西14个城市两年间PM2.5区域性污染天气类型主要有10种,其中污染天气类型中占比较大的是弱冷高压脊型(24.4%)、均压场型(20.2%)、高压后部型(16.1%)和高压后部配合西南暖低压型(8.5%),是引发广西大范围大气污染的典型天气类型.研究显示,广西大气污染具有地域性、季节性和南北输送特征,污染过程的天气形势变化具有一定规律性.
彭佳屿岛春季TSP中痕量金属组成及其来源解析
罗笠, 肖化云, 许世杰, 肖红伟, 王燕丽, 李嘉伟, 高树基
2018, 31(3): 475-486. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.86
摘要(2037) HTML (83) PDF(1026)
摘要:
通过大气环流向海洋大气边界层传输的人为源和陆源物质,明显改变了海洋气溶胶中痕量金属的组成.但基于开阔海域岛屿连续观测研究海洋气溶胶中痕量金属元素组成及其来源的研究较少.2010年3—5月在我国台湾北部东海海域彭佳屿岛采集了60个TSP(总悬浮颗粒物)样品,采用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)分析了19种痕量金属(Al、Fe、Ti、Y、Mn、Ba、Sr、Co、Cr、V、Ni、Tl、Zn、Sn、Pb、As、Cd、Sb、Se)的质量浓度.基于TSP中Al浓度、气团后向轨迹分析和美国国家宇航局CALIPSO卫星星载激光雷达扫描图像,将采集的TSP分为非沙尘TSP(不受沙尘影响的TSP)和沙尘TSP(受沙尘影响的TSP).沙尘TSP中所有痕量金属的浓度都高于非沙尘TSP,表明沙尘对彭佳屿岛TSP中痕量金属有贡献.结合富集因子、相关性分析和PMF模型研究结果表明,彭佳屿岛春季非沙尘TSP中Al、Fe、Ti和Y主要来源于地壳矿物,Mn、Ba、Sr、Co和Cr同时受地壳矿物和人为源的影响;沙尘TSP中Al、Fe、Ti、Y、Mn、Ba、Sr、Co和Cr主要来源于地壳矿物.V和Ni在彭佳屿岛春季非沙尘TSP中主要来源于燃料油燃烧,而在沙尘TSP中同时受燃料油燃烧和地壳矿物的影响.非沙尘TSP和沙尘TSP中,Tl、Zn、As、Sn、Pb、Cd、Sb和Se的来源相似.Tl主要源于交通和煤燃烧,Zn、Sn、Pb、Cd和Sb同时来源于交通、煤和燃料油燃烧,As主要来源于煤燃烧,Se则主要来源于煤和燃料油燃烧.研究显示,人为源释放到大气中的Tl、Zn、As、Sn、Pb、Cd、Sb和Se可以通过大气环流长距离传输至开阔海域.
常州市冬季大气污染特征及潜在源区分析
何涛, 彭燕, 乔利平, 滕加泉, 薛银刚
2018, 31(3): 487-495. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.74
摘要(1881) HTML (74) PDF(1383)
摘要:
为了解常州市冬季大气污染特征,对2013—2015年常州市冬季PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO数据进行分析,并结合HYSPLIT 4.9模式研究不同气团来源对常州市各污染物浓度的影响及潜在污染源区分布特征.结果表明,常州市冬季以PM2.5污染为主,其占冬季首要污染物的90%以上,冬季PM2.5小时浓度对应的空气质量级别以良和轻度污染出现频次最多,冬季的ρ(PM2.5)对ρ(PM2.5)年均值的贡献率高达37.4%,不完全燃烧是颗粒物的一个重要来源.冬季ρ(PM2.5)、ρ(PM10)、ρ(SO2)、ρ(NO2)和ρ(CO)的日变化均呈双峰分布,两个峰值分别出现在交通的早高峰和晚高峰附近.ρ(NO2)在晚高峰明显大于早高峰,而ρ(SO2)和ρ(CO)表现为早高峰大于晚高峰.常州市CO/NOx和SO2/NOx的分析结果表明,常州市交通源的贡献明显,点源对常州市的空气质量的影响也较大.1和6 h的ρ(PM2.5)梯度变化可判识细颗粒物的爆发性增长.冬季常州市受到西北、西和西南等地区的大陆性气流影响较大,其对应的ρ(PM2.5)、ρ(PM10)、ρ(SO2)、ρ(NO2)和ρ(CO)平均值相对较高,且对应的污染轨迹出现概率较大.偏东方向的气流由于移动速度慢,不利于污染物扩散易造成污染累积,导致ρ(PM2.5)、ρ(SO2)和ρ(NO2)相对较高.WPSCF(源区分布概率)高值区(>0.5)集中于从芜湖至上海的长江中下游区域和杭州湾区域.PM2.5、PM10、SO2、NO2和CO潜在源区存在较大差异性,NO2、SO2和CO本地化的潜在贡献较PM2.5和PM10更明显.此外,受船舶等影响海洋源区对NO2、SO2和CO的潜在贡献较大.研究显示,长三角区域的大气污染物以本地污染为主,但远距离污染输送贡献也不容忽视.
饮马河流域水环境综合风险时空分布
邸惠, 刘兴朋, 张继权, 曲蛟, 马齐云
2018, 31(3): 496-506. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.88
摘要(1420) HTML (63) PDF(1143)
摘要:
为评价饮马河流域水环境综合风险,从水环境风险的危险性、暴露性、脆弱性及区域治理能力4个方面构建了饮马河流域水环境综合风险评估体系.选取2000年、2005年、2010年和2015年的水环境数据进行分析,采用水环境污染风险指数法和层次分析法对饮马河流域水环境综合风险进行评估,并绘制了各年度饮马河流域的风险空间分布图,分析了饮马河流域水环境风险空间变化特征.结果表明:2000—2015年,各危险性指标的量化值不断减小;暴露性指标中,耕地面积不断扩大,工业企业个数不断增加,人口密度变化不明显;各脆弱性指标的量化值不断减小;水环境区域治理能力各指标的量化值不断增大.研究显示,2000—2015年,流域内水环境危险性和脆弱性不断降低,暴露性和区域治理能力逐渐升高,水环境风险逐渐降低;其中,长春市一直处于水环境高风险水平,伊通县一直处于低风险水平.
松花江哈尔滨段水环境质量评价及污染源解析
郑倩玉, 刘硕, 万鲁河, 李潇屹, 齐少群
2018, 31(3): 507-513. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.87
摘要(2218) HTML (120) PDF(1324)
摘要:
为全面了解松花江流域哈尔滨段的水质污染状况,根据2015年松花江流域哈尔滨段丰水期、平水期和枯水期的水质监测数据,采用主成分分析(PCA)对水质污染现状进行综合评价,并根据主成分分析计算得到的相关数据进行APCS-MLR(绝对主成分多元线性回归分析),量化主成分对各污染物的贡献率.在评价过程中,充分利用ArcGIS软件对不同断面水质状况进行可视化表征,展现水环境质量的空间特征,更加直观地表达水质的区域差异性.结果表明:松花江哈尔滨段水体的主要污染物包括CODCr、TN和NH3-N,丰水期第1主成分对其贡献率分别为69.97%、69.18%、74.23%,平水期为22.91%、22.21%、37.57%,枯水期为83.77%、83.60%、83.09%;6个断面中,朱顺屯断面的水质优于其他断面的水质,上游水质优于下游水质;研究水体水质总体上表现为丰水期优于枯水期.研究表明,污染物主要受到生活污水和该江段沿岸石化、汽车和造纸企业工业废水排放的影响.污染物主要来源于阿什河口内和呼兰河口内断面,干流水体水质优于支流水体.
垃圾填埋场地下水污染风险分级评价
张可心, 纪丹凤, 苏婧, 杨延梅, 孙源媛, 崔驰飞
2018, 31(3): 514-520. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.17
摘要(2003) HTML (206) PDF(2030)
摘要:
为了更有针对性地解决垃圾填埋场造成的地下水污染问题,有利于分级管理及合理安排资源,构建包括垃圾填埋场特征、含水层脆弱性和受体暴露情况的风险评价指标体系,使用AHP(层次分析法)确定各指标的权重,采用加权求和的方法计算垃圾填埋场地下水污染风险指数,并将垃圾填埋场的地下水风险分为“低”“中”“高”三级,针对不同风险等级提出相应的管理建议.以北天堂垃圾填埋场的4个填埋地块为例,运用所构建的风险评价模型对其进行风险评价.结果表明:4个填埋地块的风险指数分别为5.307、5.845、7.001和7.413.位于东北部和北部的填埋地块1和2风险等级为“中”,位于西北部和南部的地块3和4风险等级为“高”.研究显示,通过垃圾填埋场地下水污染风险评价体系,可以识别出填埋场污染的关键环节,对风险等级为高、已经造成污染的填埋场污染提出有针对性的治理和修复措施,对风险等级为低和中的填埋场,制订相应的监测和管理方案,防止污染发生.
东北土著白腐真菌处理玉米秸秆纤维素乙醇废水的可行性探讨
李佳谣, 王伟华, 高大文
2018, 31(3): 521-527. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.84
摘要(1668) HTML (51) PDF(1183)
摘要:
青顶拟多孔菌是一种可以降解木质素的白腐真菌,也是具有较高的产漆酶能力的生产者.选择青顶拟多孔菌处理玉米秸秆纤维素乙醇废水,于液体培养青顶拟多孔菌中的锥形瓶中添加不同体积的废水,考察其对不同稀释比玉米秸秆纤维素乙醇废水的处理效果,并通过研究废水投加时间的调控,获得具有高木质素降解率且相对最短降解时间的工艺条件.结果表明:青顶拟多孔菌可从废水中去除50%以上的CODCr和23.8%的木质素.对不同稀释比例(1%~20%)玉米秸秆纤维素乙醇废水中木质素具有较好的去除效果,其中稀释6%废水的体系中降解木质素效果最好,在第10天木质素降解率达到73.5%.不同废水投加时间对青顶拟多孔菌处理稀释20%废水体系中木质素的降解效果影响较大,第5天投加废水可获得理想的木质素降解效果,在试验进行的第19天降解率达到68.4%;在投加废水时间不同的情况下,经青顶拟多孔菌处理后的各体系中BOD5/CODCr均有所提升,并且都提升至0.58以上,其中第9天投加废水体系经处理后BOD5/CODCr最大,达到0.64.研究结果可为青顶拟多孔菌处理玉米秸秆纤维素乙醇废水的实际应用提供参考.
FeCl3改性MOFs在低温下对Hg0的吸附性能
周琪琪, 王学谦, 宁平, 黄红旗, 陶雷
2018, 31(3): 528-536. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.24
摘要(1631) HTML (38) PDF(1168)
摘要:
为提高吸附剂对Hg0(零价汞)的吸附效率,利用MOFs(金属有机框架)材料发达的孔隙结构和高比表面积(1 997.010 0 m2/g),采用FeCl3溶液浸渍改性,制备了吸附剂FeCl3@MIL-101(Cr)用于脱除Hg0.在小型固定床反应器上考察了浸渍浓度、反应温度、氧含量等对Hg0去除的影响.结果表明:FeCl3@MIL-101(Cr)在进口ρ(Hg0)为2×10-3 mg/L,c(FeCl3)为0.2 mol/L,反应温度60℃,气体流速400 mL/min,φ(O2)为1%的条件下,吸附穿透时间长达62 h,相应的吸附容量为14.27 mg/g.在此基础上,进一步利用BET(比表面积测试)、SEM(扫描电镜)-EDX(能量色散X射线光谱)、XRD(X射线衍射)、XPS(X射线光电子能谱)等常用表征手段研究了改性前后吸附剂的物理化学特性,证明了吸附剂FeCl3@MIL-101(Cr)吸附零价汞是物理吸附与化学吸附共同作用的结果,含氯官能团在吸附Hg0过程中也发挥了相当大的作用,并且氧气可促进其吸附效果.最后,分析了其吸附机理.研究显示,该种吸附剂在低温条件下具有较为优良的脱汞性能,应用前景良好.
太湖西部流域滨岸带土壤磷形态空间分布与影响因素比较
于辉辉, 袁旭音, 韩磊, 周睿, 章琪, 唐豆豆
2018, 31(3): 537-546. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.01
摘要(1431) HTML (32) PDF(1352)
摘要:
为了揭示不同流域滨岸带的生态功能,于2015年夏季采集太湖西部苕溪流域和天目湖流域不同滨岸带(林地、耕地、草地、荒地)土壤,利用连续顺序提取法获得无机磷形态,分析土壤磷形态的空间分布特征、影响因素以及土壤磷形态与地下水中TDP(总溶解性磷)的联系.结果表明:苕溪滨岸带的磷形态含量总体上高于天目湖滨岸带,但组成方面有所差异.滨岸带土壤的NH4Cl-P(弱吸附态磷)、BD-P(还原态磷)、NaOH-P(金属氧化物结合态磷)含量随土壤深度的增加而降低,HCl-P(钙结合态磷)含量随土壤深度的增加而增加,耕地表现得最为明显.从高地到滨水带,草地和荒地的磷形态含量有略微增加的趋势,而林地和耕地的磷形态含量均降低,耕地同样表现得最为明显.苕溪滨岸带磷形态含量的水平变幅大于天目湖滨岸带.相关性分析表明,土壤NaOH-P对地下水中TDP的贡献较大,有机质、黏土矿物和碳酸盐对磷形态有明显的影响;苕溪滨岸带土壤性质对其磷形态的影响较弱,而天目湖滨岸带比较明显.因此,苕溪和天目湖流域不同滨岸带土壤磷形态的空间分布存在差异,影响因素也不同;土壤磷形态与地下水中TDP有明显关系,尤其是NaOH-P.
烟气脱硫石膏对滨海盐渍土的改良效果
贺坤, 李小平, 徐晨, 张志国, 周纯亮, 吴威
2018, 31(3): 547-554. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.03
摘要(1351) HTML (53) PDF(1358)
摘要:
为研究烟气脱硫石膏对滨海盐渍土的改良效果,选取上海南汇东滩的滩涂盐渍土为研究对象,开展了两年的烟气脱硫石膏修复试验,研究不同施用量(0、15、30、45和60 t/hm2)烟气脱硫石膏对滨海盐渍土化学性质的改良效果和对绿化乔木生长特性的影响,以及烟气脱硫石膏作为滨海盐渍土改良剂的重金属安全性.结果表明:施加适量烟气脱硫石膏显著降低了滨海盐渍土的pH和ESP(碱化度),增加了对植物生长有利的Ca2+和SO42-含量,减少盐渍土中对植物生长有害的Na+和Cl-含量,降低了土壤速效磷和速效钾含量,增加了植物的株高和胸径.与对照处理相比,烟气脱硫石膏处理的土壤pH和ESP分别降低了5.7%~14.4%和16.7%~59.4%;土壤水溶性Na+和Cl-的含量降低了25.8%~64.4%和16.7%~59.5%,而土壤水溶性Ca2+和SO42-含量分别增加了4.08~31.30倍和9.83~23.33倍.施用烟气脱硫石膏2 a后,土壤速效氮与对照处理相比无显著差异,但土壤速效磷和速效钾含量分别较对照处理下降了35.6%~41.1%和21.9%~48.5%.烟气脱硫石膏施用量为60 t/hm2时,银杏和紫薇的株高分别增长了25.1%和34.7%,胸径分别增加了64.5%和35.2%.施用烟气脱硫石膏不会造成土壤重金属污染,不同处理下的土壤重金属含量均小于GB 15618—1995《土壤环境质量标准》二级标准.研究显示,烟气脱硫石膏应用于滨海盐渍土的改良,可以有效改善土壤质量和生态环境,为滨海城市贡献绿色耕地或绿化用地.
生物质炭对Cd污染土壤根际微团聚体Cd形态转化的影响
赵青青, 王海波, 史静
2018, 31(3): 555-561. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.89
摘要(1472) HTML (63) PDF(1340)
摘要:
为明确生物质炭对土壤Cd形态分布的团聚体机制,采用盆栽试验,以秸秆生物质炭为试验材料,研究了秸秆生物质炭对Cd在不同粒级微团聚体中的富集以及根际、非根际微团聚体Cd形态转化的影响.结果表明:外源Cd进入土壤后,主要分布于土壤不同粒级微团聚体中且随粒级减小而增加,富集顺序由大到小为 < 0.01、0.05~0.01、0.25~0.05、 > 2 mm.添加生物质炭后显著降低了Cd在不同粒级微团聚体中的富集系数(P < 0.05).与对照相比, > 2、0.25~0.05、0.05~0.01、 < 0.01 mm粒级微团聚体土壤对Cd的富集系数分别降低了0.04~0.16、0.04~0.15、0.07~0.17、0.06~0.21.不同处理下,根际、非根际土壤不同粒级微团聚体中Cd主要以残渣态为主且向小粒级团聚体(< 0.01 mm)富集,其中可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态和有机物结合态Cd的含量(以质量分数计)及占比均有不同程度的下降.对于根际、非根际不同粒级微团聚体各形态中有机结合态Cd,与对照相比,在Cd1B10处理下,分别于 < 0.01、0.05~0.01 mm微团聚体中的降幅最高,达49.5%、62.3%;对于残渣态Cd,在Cd1B10处理下,分别于0.25~0.05、0.05~0.01 mm微团聚体中的降幅最高,达19.8%、20.5%,但各处理下残渣态Cd占比趋于上升,最高占比分别达74.0%、78.2%.表明Cd进入土壤后主要转化成了残渣态,土壤中Cd的生物有效性降低,其中,当Cd污染程度(1 mg/kg)较低、生物质炭施用量(10 g/kg)最高时,该效果达显著水平.研究显示,施用高量(10 g/kg)生物质炭能够降低土壤不同粒级微团聚体中各形态Cd的含量,并且Cd污染程度越低、粒级越小,降低效果越显著.
遵义市湘江河表层沉积物中重金属赋存形态及潜在生态风险
蔡深文, 刘斌, 高智席, 罗扬, 谢飞
2018, 31(3): 562-568. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.98
摘要(1529) HTML (83) PDF(1331)
摘要:
遵义市湘江河流经主城区,沿岸人口密度大,流域内生活污水和工农业活动产生的重金属汇入湘江河,为了解该河段的重金属污染分布特征及评价潜在生态风险,采用改进的BCR连续提取法提取并分析遵义市主城区湘江河8个表层沉积物样本中9种重金属元素的赋存形态,分别使用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)、w(Cd)、w(Cr)、w(Mn)和w(Ni),原子荧光光度法测定w(As)和w(Hg).结果表明:①w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)、w(Cd)、w(Cr)、w(Mn)、w(Ni)、w(As)和w(Hg)的平均值分别为64.89、313.75、75.93、1.44、93.95、1507.98、33.74、13.50和0.68 mg/kg,除w(As)外,其他重金属的平均值均高于贵州沉积物重金属背景值.②w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)、w(Cd)、w(Mn)和w(Hg)在不同采样点间的变异系数分别为54.91%、93.33%、78.73%、85.00%、106.46%和93.44%,受人为活动的干扰较大.Cu与Cr、Zn与Pb、Cd与Pb之间存在极显著正相关关系(P < 0.01),其污染来源可能具有同源性.③重金属的赋存形态在不同采样点间的空间分布差异较大,Cu、Pb、Cr、Ni、As和Hg的主要赋存形态为残渣态,占比分别为52.72%、59.31%、84.39%、79.09%、89.14%和99.87%;Mn以酸提取态为主,占比为61.58%;Cd以可氧化态为主,占比为50.19%.次生相与原生相分布比值法(RSP)评价结果显示,Cr、Ni、As和Hg对湘江河水环境产生潜在生态危害的风险较低,Mn和Cd的生态危害风险较高.
不同活化条件下粉煤灰中锂的酸碱溶出特性
赵泽森, 高建明, 郭彦霞, 陈荣峰, 程芳琴
2018, 31(3): 569-576. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.70
摘要(1602) HTML (74) PDF(1287)
摘要:
粉煤灰提取氧化铝作为其资源高值利用的重要途径之一引起广泛关注.由于粉煤灰中还含有一定丰度Li(锂)元素,在提取氧化铝的同时实现Li的协同提取对于进一步提高粉煤灰的资源利用效益意义重大.为认识粉煤灰中Li的溶出特性,分别考察了原粉煤灰、CaO煅烧活化粉煤灰和Na2CO3煅烧活化粉煤灰中Li在酸性溶液和碱性溶液中的溶出特性,并采用XRD(X-射线衍射)分析了粉煤灰浸取前后的物相变化,结合Li溶出率的变化,阐释了Li在不同浸出条件下溶出率差异的原因.结果表明:在相同浸出温度(100℃)下粉煤灰直接在酸性溶液和碱性溶液中的溶出率相对较低,分别仅为28%和36%;而经CaO和Na2CO3活化后粉煤灰中Li的溶出率显著提高,活化后粉煤灰中Li在酸性溶液中的溶出率可达到98%和86%,均高于碱性溶液中Li的溶出率(86%和67%).XRD的分析结果进一步表明,部分Li可能赋存于非晶相或晶相表面,这部分Li易于被酸或碱直接浸出;部分Li可能镶嵌在莫来石、石英等晶相内部,不易被溶出,经CaO和Na2CO3助剂活化后,部分Li又重新嵌入到钙黄长石、霞石等新生成物相的晶格中,而这些物相更易于与酸反应,因而酸性溶液中Li的溶出率普遍高于碱性溶液中的结果.
3种水稻种植模式的减氮效应和经济性评估
胡梦甜, 韩永伟, 尚洪磊, 赵欣月, 高馨婷, 熊向艳
2018, 31(3): 577-584. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.97
摘要(1703) HTML (136) PDF(1184)
摘要:
为探讨不同种植模式对水稻田氮素污染流失的影响和经济效益差异,于2016年4—10月在盘锦市鼎翔米业幸福农场内布设试验样地,采用对比试验、费用效益分析、情景分析等方法,开展了常规种植、低化学品和有机生态3种水稻种植模式的减氮效应和经济性评估.结果表明:①3种模式中有机生态种植模式的农田排水总氮含量最低,为1.94 kg/hm2,低化学品种植模式次之,为3.67 kg/hm2,常规种植模式最高,为5.87 kg/hm2.②有机生态种植模式单位面积经济净现值及经济净现值率最高,分别为23 302.53元/hm2和1.13;低化学品种植模式次之,分别为15 310.42元/hm2和1.06;常规种植模式最低,分别为14 855.92元/hm2和0.93.③在水稻价格上浮5%时,有机生态种植模式的经济净现值和净现值率最高,分别为21 218.14元/hm2和0.86,分别比低化学品种植模式及常规种植模式高7 425.26元/hm2和0.07及7 972.01元/hm2和0.17.④在水稻价格下调5%时,有机生态种植模式的经济净现值和净现值率依然最高,分别为16 872.82元/hm2和0.68,分别比低化学品种植模式和常规种植模式高6 030.87元/hm2、0.06和6 715.17元/hm2、0.15.研究显示,有机生态种植模式的减氮效应和经济效益明显高于低化学品种植模式和常规种植模式.
基于AGA-PP的农村公共安全综合风险评价方法
黄星
2018, 31(3): 585-592. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.96
摘要(1458) HTML (63) PDF(1537)
摘要:
为了构建一套有效评价农村公共安全风险的指标体系和评价方法,考虑农村环境承载力影响因素对农村公共安全的制约,围绕农村生态承载力、基础设施承载力、社会承载力和人口承载力4个维度,提出能够全面评价农村公共安全风险的指标体系和基于PP(projection pursuit,投影寻踪)模型的风险评价方法.在风险评价方法构建上,采用AGA(accelerated genetic algorithm,加速遗传算法)对PP模型进行改进,实现投影指标函数的快速优化,在此基础上,采用回归分析方法,将时间序列与一维投影值进行拟合,求得一维投影值的预测曲线,通过对一维投影值的预测,利用信息扩散理论将投影值所携带的风险信息扩散至设定的4个风险等级上,用风险熵计算农村环境承载力发展趋势,并借以评价农村公共安全的风险大小.结果表明:基于AGA-PP的评价方法能够最大限度暴露多维指标数据的结构特征.依据最佳投影方向获得的一维投影值与时间序列拟合后,其拟合精度达到0.027 1,较高的拟合精度保证了后续农村环境承载力风险熵值的可信度,这在一定程度上保证了农村公共安全风险评价的可靠性.研究显示,从农村环境承载力的视角评价农村公共安全风险能够很好地反映农村公共安全风险的现实状况和发展趋势.基于AGA-PP的农村公共安全评价方法简单有效,具有评价精度高且与实际吻合度高的特征,能够为公共安全管理部门提供决策依据和方法参考.