环境科学研究

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2018, 31(7).

摘要(184) PDF(50)

摘要:

胡洪营, 杜烨, 吴乾元, 陈卓, 杨宏伟, 陆韻, 李魁晓

2018, 31(7): 1163-1173. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.01

摘要(1424) HTML (48) PDF(750)

摘要:
再生水是就地可取、稳定可靠的城市第二水源.再生水饮用回用（补充水源）技术经济性可行，是解决城市缺水问题的重要途径和构建可持续水循环系统的重要组成部分.作为具有复杂系统特征的非传统供水工程，再生水饮用回用的关键是保障水质安全稳定和系统可靠高效运行，因此需要构建包括水质安全管理、健康风险评价和多重屏障工程措施在内的安全保障体系.水质安全管理方面需建设包括制订科学的饮用回用水质标准和再生水处理工艺要求，建立针对再生水处理工艺和饮用回用全系统的危害分析关键控制点管理（HACCP）体系，并加强水质安全监管和认证.健康风险评价方面需开展全方位、统筹性和持续性的化学污染物和微生物风险评价方法.工程措施方面需建设包括源头控制、再生水厂净化、环境缓冲和饮用水厂净化在内的多重屏障系统，以确保水质安全.在多重屏障系统中，再生水厂是保障饮用回用水质安全的核心环节，“反渗透-高级氧化”和“臭氧-生物活性炭”是再生水处理的可行工艺.今后需深入、持续开展新兴高风险污染物控制技术、再生水环境储存和饮用回用模式等方面的研究.

新加坡固体废物循环利用于填海造地技术的研究进展

武冬青, 郭琳

2018, 31(7): 1174-1181. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.06

摘要(1919) HTML (59) PDF(1123)

摘要:
近年来，经济快速发展使得包括新加坡在内的许多沿海国家和地区土地需求量增多，每年的填海规模不断增大，传统的砂石填料已无法满足需求.与此同时，城市固体废物也随着城市化发展而大量产生，其中以生活垃圾焚烧后残留的底渣、海洋淤泥以及建筑工程废土数量尤为庞大.针对世界各国（如丹麦、德国、荷兰等）对固体废物的处置和循环利用以及相关环境标准进行比较说明，并以此为基础介绍采用“化学物理复合法（CPCM）”将新加坡淤泥和垃圾焚烧底渣转化为“淤泥-底渣垃圾材料矩阵（MC-IBA Matrix）”来进行填海造地的“新生土”技术.对化学处理后的新加坡海洋淤泥和生活垃圾焚烧底渣混合物，采用室内三维真空预压和逐级堆载两种不同物理方法来进行加固处理，然后对生成的矩阵材料进行工程测试并依照欧盟与美国的标准进行重金属浸出试验.结果表明：生成的材料矩阵其地基允许承载力在4~6个月内可达15 t/m²，高于一般港口要求（8~12 t/m²）.与丹麦No.1662法令和LAGA德国道路工程材料质量标准比较，此材料的重金属浸出值符合其工程材料标准；与荷兰土壤质量法令中工业土壤质量标准相比，此材料符合工业用土标准.工程及环境试验结果均表明了“新生土”作为填海材料的可行性和优越性.从环保角度而言，“新生土”技术中潜在的重金属污染可控，又可缓解日益紧张的填埋场地；从工程角度来看，在较短时间内产生较高地基允许承载力，减少了传统高价砂石的使用，降低工程的时间和成本.因此，对土地有限的国家和地区来说，该绿色技术可解决缺少填埋场用地和填海材料的双重难题.

生物矿化在重金属污染治理领域的研究进展

党政, 代群威, 赵玉连, 邓远明, 董发勤

2018, 31(7): 1182-1192. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.02

摘要(1840) HTML (108) PDF(1145)

摘要:
生物矿化通过生物代谢影响金属及类金属物质的形态分布，进而改变金属及类金属物质的生物有效性及毒性，在环境污染治理领域成为研究热点.文献计量学结果显示，2007—2017年生物矿化研究以微生物为主要对象，在纳米颗粒物和矿区修复等方面形成热点，并在环境学、生物学、化学和工程学等领域形成交叉学科.结合典型矿化菌与重金属间的矿化关联规律和微界面反应对微生物矿化中重金属的钝化机制进行归纳：①依据矿化菌与矿化产物的关联性对矿化菌进行分类，从碳酸盐、铁锰氧化物、硫化物和磷酸盐4类矿化产物角度汇总了碳酸盐矿化菌、铁锰氧化菌、硫酸盐还原菌及磷酸盐溶解菌的代表微生物；②矿化菌通过诱导矿化的方式固定重金属离子，其中碳酸盐矿化菌、硫酸盐还原菌及磷酸盐溶解菌可以直接促进金属矿物的形成，铁锰氧化菌生成的矿物间接吸附金属离子；③微生物矿化是由外及内的过程，细胞壁及胞外多聚物具有丰富基团，在矿化初期提供吸附和成核位点，原生质体也可以提供矿化场所，在矿化中后期继续固定游离离子.但是，由于微生物复杂的细胞结构及独特的生理习性，矿化过程的微界面反应机制研究尚显不足，需要利用生物学、矿物学、环境科学等领域的先进技术进一步的探索；同时也应开展宏观生态水平的生物矿化研究，并结合实际问题完善生物矿化在环境污染治理中的理论，为重金属污染地区的治理提供新的思路和技术.

大气汞监测技术进展

李震, 陈扬, 冯钦忠, 刘俐媛, 王睿, 魏石豪

2018, 31(7): 1193-1200. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.12

摘要(1180) HTML (110) PDF(1083)

摘要:
为了切实履行《关于汞的水俣公约》，落实美丽中国建设战略，我国亟待加强对大气环境及各涉汞行业的监管.采用文献调研、分类梳理的方法，系统地分析和总结了近年来国内外常用的大气汞监测技术现状与问题，并探讨了未来技术发展方向.结果表明：为了满足大气环境中低浓度多形态汞的监测需求，越来越多功能的大气汞监测技术被研发，当前基于AFS（原子荧光光谱）和AAS（原子吸收光谱）等方法的监测技术对Hg⁰（元素汞）可实现ng/m³的检出限，对Hg²⁺（氧化态汞）和Hg^p（颗粒态汞）有着低至pg/m³的检出限.自动化采样监测技术是未来汞监测的发展趋势，当前技术对大气中Hg⁰有着2.5~5.0 min水平的时间分辨率，对大气中Hg^p可达到1~2 h的时间分辨率，同时可实现远程传输数据.人工采样监测和被动采样监测技术虽然时间分辨率较差，但在Hg²⁺和Hg^p的监测方面有着一定优势.研究显示，完善大气汞监测管理体系，除了需要研发更强大的Hg²⁺和Hg^p测定技术用于理解相关迁移转化过程，还亟待在相应的标定方法上实现技术革新，并应用这些技术组建地区和全球大气汞监测网络.

乌鲁木齐道路扬尘PM_2.5粒度乘数特征

王士宝, 姬亚芹, 张伟, 张蕾, 赵静琦, 李越洋

2018, 31(7): 1201-1206. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.11

摘要(1680) HTML (111) PDF(744)

摘要:
粒度乘数用来表征道路扬尘中不同粒径颗粒物的分布情况，是构建道路扬尘排放清单的一个重要参数，直接影响排放清单的不确定性.2016年5—6月采用样方吸尘法采集乌鲁木齐市不同区域、不同类型道路积尘样品，通过再悬浮和便携式气溶胶粒径谱仪（Grimm1.109）分析得到样品的粒径数据，并利用校正公式计算得到道路扬尘K_2.5（PM_2.5粒度乘数）.结果显示：快车道K_2.5中位值为0.079 g/VKT，略大于慢车道（0.074 g/VKT），非参数检验结果P=0.56（>0.05），表明两种车道之间K_2.5差异无统计学意义；次干道、高速路、支路、主干道、快速路、环线、省道、县道和国道的道路扬尘K_2.5范围分别为0.083~0.112、0.063~0.093、0.055~0.154、0.047~0.107、0.065~0.090、0.697~0.090、0.060~0.080、0.046~0.118和0.051~0.069 g/VKT，这与车流量、车速和平均车质量等因素有关；K_2.5中位值存在区域差异，天山区最大（0.091 g/VKT），其次是米东区（0.083 g/VKT）、水磨沟区（0.082 g/VKT）和头屯河区（0.081 g/VKT），乌鲁木齐县最小（0.064 g/VKT），利用单因素方差分析对其差异显著性进行检验，结果为P=0.107（>0.05），表明不同区域间K_2.5中位值无显著性差异.乌鲁木齐市各地区道路扬尘K_2.5中位值（0.064~0.091 g/VKT）小于美国AP-42中推荐的经验参数（0.15 g/VKT）.研究显示，在建立乌鲁木齐市道路扬尘排放清单时，若直接采用美国AP-42推荐值，会加大排放清单的不确定性，因此需要通过校正公式对道路扬尘K_2.5进行校正，获得本地化粒度乘数值.

太原市PM_2.5预报统计修正模型及其应用检验

张岳军, 张怀德, 朱凌云, 何俊琦, 韩照宇, 冯坤

2018, 31(7): 1207-1213. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.03.16

摘要(1392) HTML (57) PDF(826)

摘要:
为提高太原市PM_2.5预报准确率，更好地服务于空气质量预报预警工作，在华北区域BREMPS（环境气象数值预报系统）预报结果的基础上，结合MR（多元线性回归）、BP（BP神经网络）和MLR（多层递阶）建立10 d的滚动修正模型，并对太原市2017年1月15日—4月15日ρ（PM_2.5）进行了修正.结果表明：3种修正模型对BREMPS预报的ρ（PM_2.5）小时值和日均值均有不同程度的改善，尤其是MLR修正结果在多项评价指标上明显优于MR和BP，其小时值的RMSE（均方根误差）由原来的42.46 μg/m³降至26.74 μg/m³，重污染和非重污染时段日均值的RMSE分别由未修正前的63.78、43.68 μg/m³降至28.52、21.27 μg/m³，日均值修正结果的基础评分从0.65升至0.88，预报准确率由原来的66.18%升至86.74%.从3种修正模型的构建来看，MR和BP方法对系统平稳状态的修正具有一定的优势，而对系统大幅变化的识别能力较弱，所以在天气变化时临界状态的修正结果误差较大，模型的稳定性较差.研究显示，MLR方法本身具有一定的自适应能力，稳定性和修正结果的整体趋势明显优于MR和BP方法，对太原市空气质量预报改进、重污染天气预警和大气污染防治等方面具有较大的应用价值.

宁夏近10年甲醛柱浓度时空分布及其影响因素

张江峪, 巨天珍, 陈雪萍, 刘宏庆, 裴洁, 咸龙, 王培玉

2018, 31(7): 1214-1222. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.15

摘要(1236) HTML (51) PDF(717)

摘要:
为明确宁夏回族自治区（简称“宁夏”）大气中甲醛的含量及分布，基于OMI遥感反演数据，分析了2006—2015年宁夏甲醛柱浓度的时空分布，同时选取工业产值、机动车保有量、煤炭消耗量以及气温、地形地貌和风向等人为和自然因素进行相关性分析.结果表明：研究区内2006—2015年甲醛柱浓度整体呈上升趋势，年均增速为1.078×10¹⁵ molec/（cm²·a），其中2006—2011年逐年增大，2012—2015年呈波动上升趋势，并于2015年达到近10年的最高值；甲醛柱浓度季节性特征为夏季>冬季>秋季>春季；宁夏甲醛柱浓度月均值变化趋势整体上呈“W”型.空间上甲醛柱浓度高值区主要分布在宁夏中东部及南部地区，而北部及西部地区甲醛柱浓度相对较低.在人为因素中煤炭消耗量与甲醛柱浓度的相关性最高，相关系数达到0.88；在自然因素中甲醛柱浓度与气温相关系数达到0.63，地形地貌和风向对甲醛污染区域的分布有一定影响.研究显示，人为因素是影响宁夏甲醛柱浓度的主要因素.

2016年12月江苏省两次连续污染过程气象条件对比分析

顾沛澍, 刘端阳, 陈鹏, 孙燕, 彭小燕, 张琪, 张树民

2018, 31(7): 1223-1232. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.10

摘要(1272) HTML (25) PDF(688)

摘要:
利用地面常规气象观测资料、NCEP（National Centers for Environmental Prediction）再分析资料、AQI（空气质量指数）、ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）等大气环境监测数据，对2016年12月江苏省连续出现的两次大范围大气污染过程进行了对比分析.结果表明：这两次连续污染天气过程可分为颗粒物积聚-清除-再积聚-彻底清除4个阶段，相应地，地面形势表现为均压场-低压倒槽-西路冷空气-东路冷空气.第1次污染天气形成和维持主要是长时间受均压场控制、近地层逆温和高相对湿度有利于颗粒物积聚；第2次污染天气形成和维持主要是因西路冷空气南下、上游重污染地区颗粒物随冷空气向江苏省输送.持续降水和持续2.0 m/s以上偏东风对大气中颗粒物有较明显的清除作用.淮北西部垂直、水平扩散条件差、降水清除时间短，导致该地区在全省污染等级最严重、持续时间最长.西路冷空气影响期间，各站颗粒物质量浓度转为快速上升，东部地区在偏西风持续49~58 h后空气质量改善为良，中西部地区无法得到有效改善；东路冷空气影响7~22 h后，中西部地区空气质量转为良，高压底部持续偏东风使全省颗粒物得到彻底清除，连续污染天气结束.研究显示，西路弱冷空气的输送会加剧江苏省的污染程度，持续较长时间的东路冷空气则可以改善江苏省的空气质量.

杭州校园中不同植被对PM_2.5的吸附能力

黄伟伟, 杨勇, 陈丰农

2018, 31(7): 1233-1240. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.08

摘要(1286) HTML (27) PDF(929)

摘要:
为合理安排绿地配置，极大发挥植物改善生态环境的功能，为城市系统绿化的功能化规范化经济化提供更加合理的理论支持，通过获取杭州电子科技大学校园内现有的4种植被的不同时间段和不同离地高度的ρ（PM_2.5），用统计学的t检验方法研究了ρ（PM_2.5）的变化规律.以一天当中不同时间空地的ρ（PM_2.5）作为参照，分别对相同时间、不同植被区域、不同高度和不同时间、相同植被区域、相同高度的ρ（PM_2.5）作对比.结果表明：①早晨水杉林、松树林、混合林的PM_2.5吸附能力相似，与空地的平均差值分别为14.36、12.00和12.79 μg/m³；草地的PM_2.5吸附能力较差，与空地的平均差值仅为4.75 μg/m³.中午时，水杉林的PM_2.5吸附能力最强，与空地ρ（PM_2.5）平均差值为10.87 μg/m³，其次为混合林（8.18 μg/m³），草地ρ（PM_2.5）反而比空地高14.90 μg/m³.下午水杉林与混合林的PM_2.5吸附能力与中午相比略微减弱.晚上，除混合林外，其他3种绿地均与空地无显著差异.②对比距地面0.1与1.5 m高的空气中ρ（PM_2.5）的差异发现，一般情况下树林中0.1 m处ρ（PM_2.5）大于1.5 m处，空地0.1 m处ρ（PM_2.5）小于1.5 m处.研究显示，大部分植被在早晨吸附能力最强、晚上最弱，不同植被对于PM_2.5的吸附能力也有所不同.由此，在所统计的植被中，水杉林对空气中PM_2.5的吸附能力最强，在以后的绿地规划中，可考虑多增加水杉林的种植面积；但在增加城市林地面积减少空气中PM_2.5的同时，还应考虑到植物自身生理能否带来一些城市负面影响，从面得出最优种植方案.

福建省4种主要乔木枝叶燃烧含碳物质排放特性分析

鞠园华, 杨夏捷, 彭徐剑, 马远帆, 郭林飞, 蔡奇均, 郭福涛

2018, 31(7): 1241-1249. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.03.15

摘要(1353) HTML (34) PDF(718)

摘要:
森林可燃物燃烧释放的大量含碳物质对大气环境和生态系统碳平衡具有重要影响，揭示森林可燃物燃烧的含碳物质排放特性具有重要的科学意义.运用自主设计的生物质燃烧系统，模拟福建省4种主要乔木树种——马尾松、杉木、樟树、桉树的枝、叶燃烧，分析其在不同燃烧状态（阴燃、明燃）下含碳气体（CO、CO₂、C_xH_y）和PM_2.5的排放因子（分别以EF_CO2、EF_CO、EF_CxHy、EF_PM2.5表示）及PM_2.5中的碳质组分之间的差异性.结果表明，马尾松、杉木、樟树、桉树燃烧排放的含碳气体、PM_2.5的排放因子及PM_2.5的碳质组分在不同燃烧状态下差异较大，阴燃时EF_CO2、EF_CO、EF_CxHy、EF_PM2.5平均值在分别为（1 400.7±76.5）（297.6±16.2）（25.2±3.9）（23.9±4.3）g/kg，明燃时分别为（1 582.8±73.2）（253.6±16.1）（17.2±3.7）（8.4±2.8）g/kg，除CO₂外其他多为阴燃显著高于明燃.针叶树种（杉木、马尾松）枝、叶在阴燃时EF_PM2.5高于阔叶树种（樟树、桉树），而明燃时差异相对较小.PM_2.5中OC（有机碳）、EC（元素碳）、TC（OC+EC）的质量分数阴燃时分别为45.6%、12.0%、57.6%，明燃时分别为42.9%、17.6%、60.5%.EF_OC/EF_PM2.5、EF_EC/EF_PM2.5、EF_OC/EF_EC在两种燃烧状态下具有不同的特征，其特征值可作为区分不同燃烧源或不同燃烧状态的指标；EF_OC/EF_PM2.5在明燃和阴燃时差异不大，平均值分别为0.49、0.46；EF_EC/EF_PM2.5明燃显著高于阴燃，平均值分别为0.18、0.12；4种乔木的枝、叶燃烧的EF_OC/EF_EC明燃低于阴燃，平均值分别为2.59和4.01.在两种燃烧状态下OC与PM_2.5的排放因子均呈显著相关.研究显示，不同燃烧条件以及不同燃料燃烧对排放含碳物质具有显著影响.

藻华高风险期微囊藻在洱海中的垂直分布特征及其影响因素

汪偲, 侯泽英, 储昭升, 王鹏飞, 曹晶, 杨永哲

2018, 31(7): 1250-1257. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.01.14

摘要(1200) HTML (42) PDF(850)

摘要:
大量微囊藻浮力调节及其垂向迁移是形成蓝藻水华的重要机制之一.为研究微囊藻的垂直分布特征及影响因素，以洱海北部湖心为监测点位，采用野外采样室内分析的方法，于2016年9—12月对微囊藻生物量、伪空胞体积、粒径等指标进行了测定.结果表明：9—11月微囊藻生物量逐月增长并于11月达到峰值（1.77 mg/L），在12月出现下降（月均值为0.34 mg/L）；9月、11月微囊藻伪空胞体积（18.0~22.6 μm³/cell）较高，10月、12月较低（10.2~17.3 μm³/cell）；9—11月微囊藻的垂向迁移速率（5.4~14.5 m/d）、漂浮百分率（57%~96%）及群体粒径（91~305 μm）逐渐增大，12月明显减小.微囊藻生物量、伪空胞体积及群体粒径的垂直分布规律均表现为表层最高，中层次之，底层最低.9—11月，微囊藻在洱海中出现垂直分层现象，伪空胞提供的浮力作用和藻群体粒径作用大于风力扰动作用，促使微囊藻在水柱中主动迁移并聚集在水面；而在12月，风力扰动对微囊藻垂直分布的影响远超过浮力及粒径的作用，微囊藻在水柱中趋于均匀分布.研究显示，藻华高风险期微囊藻在洱海呈弱分层分布，且浮力及群体粒径是影响其垂直分布的主要因子.

宜昌市天福庙水库沉积物磷形态分布特征及其释放通量估算

刘明盟, 李永福, 葛继稳, 赵增辉, 郑伟, 包宇飞

2018, 31(7): 1258-1265. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.18

摘要(1652) HTML (117) PDF(911)

摘要:
为揭示天福庙水库沉积物中磷的形态及空间分布特征，探讨沉积物-水界面磷的释放通量及其主要影响因素，在天福庙水库库区内设立了6个采样点，采用SMT（磷形态标准测试程序）法测量其沉积物中磷的形态组成，对沉积物磷空间分布、间隙水及上覆水PO₄^3-质量浓度变化特征进行了分析，估算了磷释放通量.结果表明：①库区沉积物中TP主要由Ca-P（钙磷）构成，TP在水库库尾和支流入库处具有较高的质量分数，分别为4 904.6、5 015.2 mg/kg.TP、IP（无机磷）、Ca-P时空动态具有一致性，磷矿石灰污染是重要原因.②孔隙水中PO₄^3-质量浓度在沉积物表层1~3 cm内存在很高的峰值，达11.3 mg/L，各采样点均高于上覆水中PO₄^3-质量浓度，存在向上覆水释放PO₄^3-的风险，孔隙水中PO₄^3-质量浓度与TP质量分数及磷形态相关.③采用孔隙水扩散模型法估算PO₄^3-在沉积物-上覆水界面上的释放通量，库区沉积物磷释放通量范围为0.13~3.08 mg/（m²·d），平均值为1.03 mg/（m²·d），处于较高水平.研究显示，磷矿开采是干流沉积物磷来源和形态组成的重要原因，库区磷释放通量与水流扰动密切相关，坝前、支流交汇处、库尾是库区内源磷污染的主要区域.

贵州百花水库浮游藻类功能群时空分布特征及影响因子分析

陈倩, 李秋华, 胡月敏, 朱冲冲, 何应, 张华俊

2018, 31(7): 1266-1274. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.19

摘要(1480) HTML (94) PDF(748)

摘要:
为了探究百花水库浮游藻类功能群时空分布特征及其环境影响因子，于2012年11月（枯水期）、2013年4月（平水期）和2013年7月（丰水期）对浮游藻类群落结构与水环境理化指标进行采样分析.基于浮游藻类功能群、综合营养状态指数、Shannon-Wiener指数、RDA（冗余分析）等方法，分析浮游藻类功能群的群落组成和时空分布特征.结果表明：①共鉴定浮游藻类7门67属58种，其可划分为21个功能群.浮游藻类丰度从枯水期→平水期→丰水期递增，分别为131.99×10⁴、592.27×10⁴、53 140.81×10⁴ L^-1.②根据浮游藻类丰度，B功能群小环藻（Cyclotella sp.），J功能群栅藻（Scenedesmus sp.）、盘星藻（Pediastrum sp.）、空星藻（Coelastrum sp.），P功能群颗粒直链藻（Melosira granulate）、鼓藻（Penium sp.），S1功能群湖泊假鱼腥藻（Pseudanabaena limnetica）、湖丝藻（Limnothrix sp.）为优势功能群；浮游藻类功能群季节变化明显，其时空分布特征（枯水期→平水期→丰水期，下同）为P+B+J→J+P→S1.在垂直层面上，枯水期以硅藻组成的P、B功能群在各采样点底层藻类丰度达到最大，中层和底层丰度远高于表层，与P、B类群耐受低光的因素有关；平水期以绿藻组成的J功能群在各采样点15 m藻类丰度达到峰值，与J类群耐受低光的因素有关；丰水期以蓝藻组成的S1功能群在各水层表层藻类丰度达到最大，与S1适宜较高水温的因素有关.③RDA分析结果表明，WT（水温）是影响百花水库浮游藻类时空分布的主要环境因子.研究显示，根据浮游藻类绝对优势功能群（P、B、J、S1）以及不同季节生长策略（R/CR/CR→CR/R→R）可以判定百花水库处于中-富营养化状态.

北京森林土壤富里酸亚组分的表征及荧光指标分析

栗婷婷, 宋凡浩, 冯伟莹, 郭飞, 王凯, 白英臣, 吴丰昌

2018, 31(7): 1275-1281. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.03.47

摘要(1238) HTML (61) PDF(675)

摘要:
为探究土壤FA（富里酸）的结构组成及其腐殖化和芳香性特征，采用SFS（同步荧光光谱）技术结合FRI（荧光区域积分）、DSFS（导数荧光光谱）及PCA（主成分分析）对土壤FA亚组分的荧光光谱特征及荧光指标间的相关性进行了分析.利用XAD-8吸附树脂结合初始pH为3、5、7、9和13的Na₄P₂O₇（焦磷酸钠）缓冲溶液逐步洗脱技术将土壤FA分别分级得5种亚组分（FA₃、FA₅、FA₇、FA₉和FA₁₃）.结果表明：①FA₃-FA₁₃的SFS体现3类荧光峰，分别代表类蛋白、类富里酸和类腐殖酸物质.FA₃和FA₅含有含量相近的类蛋白、类富里酸和类腐殖酸物质，而FA₇-FA₁₃含有的主要成分是类蛋白物质；同时，FA₇-FA₁₃的类富里酸和类腐殖酸较FA₃和FA₅更为复杂，且FA₇-FA₁₃含有更多易降解的单环芳香族化合物.②FA₃和FA₅的类酪氨酸和类色氨酸物质被识别，且FA₇-FA₁₃的类色氨酸含量明显大于类富里酸和类腐殖酸含量.③FA₃-FA₁₃光谱荧光强度指标（I₂₄₀/I₃₄₀、I₂₄₀/I₄₅₀、I₃₄₀/I₂₇₀、I₄₅₀/I₂₇₀和I₄₅₀/I₃₄₀）的对比分析表明，FA₃和FA₅的腐殖化程度和芳香性均大于FA₇-FA₁₃.④荧光指标A_FLR/A、A_HLR/A、S_270-340、S_270-450、A₂/A₁和A₃/A₁可作为指示亚组分芳香性的优化指标，且A_HLR/A、A₂/A₁和A₃/A₁可作为最佳指标反映亚组分的腐殖化程度.研究显示，土壤FA亚组分的结构表征及荧光指标分析为后续FA亚组分与环境污染物相互机理研究提供依据，为探究有机质的结构特性和环境行为提供理论支撑.

稻田土壤β-1, 4-葡萄糖苷酶活性对温度变化的响应特征

周璞, 魏亮, 魏晓梦, 祝贞科, 袁红朝, 李巧云, 吴金水

2018, 31(7): 1282-1288. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.01.13

摘要(1965) HTML (155) PDF(812)

摘要:
温度是土壤酶活性的关键非生物影响因子，调控着土壤物质周转过程.为了探究温度变化对稻田土壤有机质周转及其关键胞外酶活性的影响，设计室内培养试验，分别在5、15、25和35℃下测定亚热带稻田土壤BG（β-1，4-葡萄糖苷酶）活性，探究温度对土壤胞外酶活性及其与碳氮转化过程的影响特征.结果表明：稻田土壤中w（DOC）（DOC为可利用态碳）、w（NH₄⁺-N）和w（MBC）（MBC为微生物生物量碳）在5~25℃下随着培养时间的增加而降低.在第15天时BG活性达到306.57~437.75 nmol/（g·h），并随温度的增加表现为先增后减，在第3、75天时，25℃下BG活性为184.46~207.60 nmol/（g·h）.土壤酶活性的Q₁₀（温度敏感性）在15℃升至25℃时表现出正响应（Q₁₀=1.5），而在5~15℃和25~35℃时Q₁₀ < 1，表现为消除效应.土壤酶活性的变化是多因素共同影响的结果，温度作为关键影响因子，升温显著改变了土壤中w（DOC）、w（NH₄⁺-N）、w（MBC）、w（MBN）（MBN为微生物生物量氮），进而影响土壤BG活性；土壤中w（MBC）对BG活性具有直接的显著负影响作用.研究显示，对参与稻田土壤碳转化BG酶活性的温度敏感性及其与土壤关键理化因子之间的耦合关系进行量化，有助于深入开展水稻土碳循环及其调控机制研究.

不同钝化剂对Cd污染农田土壤生态安全的影响

韩雷, 陈娟, 杜平, 秦晓鹏, 任杰, 吴明红, 徐刚

2018, 31(7): 1289-1295. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.03.06

摘要(1158) HTML (60) PDF(859)

摘要:
为研究Cd污染土壤的钝化修复技术，同时探讨不同钝化剂对土壤生态安全性的影响，选取钙镁磷肥、石灰、牛粪和赤泥4种常用的钝化材料，开展Cd污染农田土壤的钝化修复试验.通过浸出试验评估其钝化修复效果，并从农田土壤功能角度出发，探讨不同钝化材料对土壤w（有机质）、w（碱解氮）、w（有效磷）、w（速效钾）和土壤脲酶等指标的影响.结果表明，采用钝化剂处理污染土壤后，Cd的浸出浓度明显下降，钙镁磷肥、石灰、牛粪和赤泥对Cd的钝化率达85.0%以上，钙镁磷肥和石灰在为期1 a的养护时间中持续保持较好的钝化效果.不同钝化处理后，土壤pH均有所增加，增幅在2.36~7.51之间，其中石灰的影响最大.与钝化处理前相比，添加牛粪后土壤w（有机质）增加了71.0%，添加其他钝化剂后w（有机质）无明显变化，另外，添加牛粪后，w（碱解氮）、w（有效磷）、w（速效钾）等肥力指标和土壤脲酶活性均显著增加.因此，有机材料能显著提升土壤养分指标等级，而无机材料对土壤养分等级影响不大.研究显示，钙镁磷肥、牛粪和赤泥既能达到较好的修复效果，也在一定程度上维持和提升了土壤的种植功能，满足了农田土壤生态安全的要求，在农田土壤修复领域具有较好的应用前景.

藻菌生物膜胞外聚合物与铅锌尾矿重金属的络合配位作用

马艳, 宋文娟, 赵晨曦

2018, 31(7): 1296-1302. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.03.27

摘要(1195) HTML (39) PDF(761)

摘要:
矿产资源开采冶炼产生大量尾矿渣，其中富含的可溶性重金属引发的生态环境问题日益突显.铅锌矿是我国重要的矿产资源，尾矿露天堆放使得其富含的可溶性重金属淋溶迁移，对矿区周边地表环境造成严重污染.为探明自然水体环境中的藻菌生物膜与重金属的作用机理，采用三维荧光光谱技术研究干旱区天然湖泊中的藻菌生物膜EPS（胞外聚合物）与铅锌尾矿渣中5种重金属离子的络合配位作用.结果表明：①从藻菌生物膜EPS荧光光谱图中可检测出两个荧光峰，均来源于芳香类蛋白酪氨酸物质；②铅锌尾矿淋滤液中的重金属元素主要包括Pb、Co、Ni、Zn和Cd，且这5种金属离子均能有效淬灭EPS的荧光强度；③荧光淬灭滴定试验得出，Pb²⁺与EPS的络合能力最强，最大络合常数为4.523 1，最大结合位点数为1.177 5；Cd²⁺与EPS的络合能力最弱，最大络合常数为1.957 1，最大结合位点数为0.684 8；Co²⁺、Ni²⁺和Zn²⁺与EPS的络合能力相似.研究显示，藻菌生物膜EPS中含有的荧光基团与重金属离子的作用强度与金属离子的类型相关，二者的络合配位作用可能会影响重金属在水环境中的化学形态、迁移、生物有效性和生态毒性.

桉树遗态Fe/C复合材料对水中Cr(Ⅵ)的动态吸附探讨

陈海儿, 朱宗强, 朱义年, 闵彬彬, 李超, 李艳红, 冯国杰

2018, 31(7): 1303-1309. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.02

摘要(1263) HTML (63) PDF(845)

摘要:
为研究桉树遗态Fe/C复合材料（PBGC-Fe/C）对水中Cr（Ⅵ）的净化能力及其动态吸附过程，以PBGC-Fe/C吸附剂为固定床，选择溶液初始pH、进水流速、溶液初始浓度、吸附剂投加量和环境温度为影响因素开展动态吸附试验分析.结果表明：在溶液初始pH为2，进水流速为5.14 mL/min，吸附剂投加量为2 g和环境温度为35℃的条件下，PBGC-Fe/C对水中Cr（Ⅵ）的最佳平衡吸附容量达到10.72 mg/g；提高溶液初始pH、进水流速和溶液初始质量浓度或降低吸附剂投加量均可缩短反应穿透时间和衰竭时间；Thomas和Yoon-Nelson模型均能较好地描述PBGC-Fe/C对水中Cr（Ⅵ）的动态吸附过程，说明该吸附过程中内部扩散和外部扩散均为非限速步骤，吸附速率常数（k_Th）随着进水流速的增大从1.3×10^-3 mL/（min·mg）升至2.6×10^-3 mL/（min·mg），随着溶液初始质量浓度的增大从2.7×10^-3 mL/（min·mg）降至1.4×10^-3 mL/（min·mg）.研究显示，PBGC-Fe/C对水中Cr（Ⅵ）具有较好的动态吸附能力，具有较好的市场应用前景.

处理秸秆纤维素乙醇废水的东北土著白腐真菌筛选及特性研究

刘丽荣, 梁红, 高大文

2018, 31(7): 1310-1315. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.03.26

摘要(1163) HTML (35) PDF(748)

摘要:
为了提高秸秆纤维素乙醇废水的处理效果，选择6种东北土著白腐真菌，对2%的秸秆纤维素乙醇废水中木质素进行降解处理.采用正交试验法对筛选出的高效降解菌进行产漆酶培养基的优化.结果表明：6种白腐真菌最高酶活大小顺序为青顶拟多孔菌>血红密孔菌>糙皮侧耳菌>彩绒革盖菌>烟色烟管菌>灵芝；血红密孔菌、糙皮侧耳菌、彩绒革盖菌、青顶拟多孔菌、灵芝、烟色烟管菌在第0天起始质量浓度为640.9~716.6 mg/L，在第14天木质素的质量浓度分别为434.0、411.2、441.8、441.7、533.3、503.5 mg/L，对木质素的去除率分别为37.1%、37.0%、31.8%、31.7%、25.6%、21.4%，并分别在第12、12、4、4、2、6天木质素降解趋于平稳，表明降解效果最好的菌种为血红密孔菌.血红密孔菌产漆酶培养基最优组合方案：最佳碳源为锯末，质量浓度为35 g/L；最佳氮源为蛋白胨，质量浓度为4 g/L；最佳pH为5.极差分析表明，各因素对血红密孔菌产漆酶的影响顺序为碳源>氮源> pH >氮源质量浓度>碳源质量浓度.在最佳培养基条件下，废水中木质素降解率达41.1%.研究显示，血红密孔菌可以作为生物法处理秸秆纤维素乙醇废水的菌种资源，也可为今后的进一步应用研究提供科学依据.

氮磷营养盐水平对灰化薹草浸泡液化感抑藻的影响

陆琴, 李林, 舒长莉, 荆晓玲

2018, 31(7): 1316-1321. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.03.46

摘要(1433) HTML (53) PDF(588)

摘要:
为了解不同氮、磷营养盐水平下植物化感作用对铜绿微囊藻生长的影响，以鄱阳湖洲滩优势植物灰化薹草为研究对象，在室内控温、控光无菌条件下，采用锥形瓶批式培养法，分别观测3组氮、磷营养盐水平〔5.0、0.5 mg/L（超富营养）；2.0、0.2 mg/L（富营养）；1.0、0.1 mg/L（中营养）〕条件下，灰化薹草质量浓度（以干质量计）为0（对照组）、0.05、0.1、1.5、3和6 g/L时，培养液中铜绿微囊藻细胞密度.通过对比分析铜绿微囊藻的生长曲线、最大比增长率和抑制率得到不同培养条件下铜绿微囊藻生长特征的差异.结果表明：在超富营养和富营养水平下，灰化薹草浸泡液对铜绿微囊藻的生长均呈现“低促高抑”现象，抑制率分别在-23.3%~26.1%和-10%~76.5%之间，由促转抑时灰化薹草质量浓度分别为3和1.5 g/L；而在中营养水平下抑制铜绿微囊藻生长，抑制率在1.6%~85.6%之间.铜绿微囊藻最大比增长速率随氮、磷营养盐水平表现为超富营养（0.81~0.88 d^-1）>富营养（0.55~0.80 d^-1）>中营养（0.40~0.76 d^-1）.相同灰化薹草质量浓度对铜绿微囊藻的化感抑制作用，随氮、磷营养盐水平的增加而降低.3组氮、磷营养盐水平间最大比增长速率的差值，随灰化薹草质量浓度的增加而增大.研究显示，水体氮、磷营养盐对植物化感抑藻起着重要作用，因此利用植物化感控藻效果需综合考虑水体氮、磷质量浓度.

珠江口湾区靠港船舶转用低硫油的成本与环境效益

田玉军, 赫伟建, 彭传圣, 马国霞

2018, 31(7): 1322-1328. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.01

摘要(1180) HTML (29) PDF(1307)

摘要:
船舶对区域大气污染的贡献备受关注.为控制船舶大气污染物排放，推进我国靠港船舶转用低硫油，以珠江口湾区为案例区，在利用统计分析法确定船舶辅机功率、靠港时间等关键参数的基础上，采用燃料动力法估算靠港船舶转用低硫油的经济成本与环境效益.结果表明：①珠江口湾区靠港船舶燃油消耗量大，2015年珠江口湾区船舶在靠港期间的总耗油量达31.35×10⁴ t.②珠江口湾区靠港船舶转用低硫油的环境效益显著.2015年珠江口湾区大于3 000 DWT（载重吨）的靠港船舶转用w（S）（硫含量）为0.5%的燃油时，PM₁₀、PM_2.5、NO_x、SO_x排放量分别减少792.8、729.1、566.3、6 979.9 t；转用w（S）为0.1%的燃油时，PM₁₀、PM_2.5、NO_x、SO_x排放量分别减少835.3、792.8、1769.7、8 155.0 t.③靠港船舶转用低硫油会增加船东的成本.2015年珠江口湾区大于3 000 DWT靠港船舶都转用w（S）为0.1%的燃料油，因燃油价格差导致的额外成本为2.29×10⁸元.在目前航运经济不景气的背景下，可通过财政补贴方式鼓励船东转用低硫油.参照深圳对靠港船舶转用低硫油的补贴政策，2015年大于3 000 DWT靠港船舶转用w（S）为0.5%的燃油时需补贴资金1.71×10⁸元，转用w（S）为0.1%的燃油时需补贴资金2.29×10⁸元.研究显示，靠港船舶转用低硫油能显著降低大气污染物排放，但转用低硫油需要船东承担一定的经济成本，政府应通过补贴等激励方式，逐步推进靠港船舶转用低硫油.

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2018年第31卷第7期

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