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2019年  第32卷  第12期

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封面+目录
2019, 32(12): .
摘要(539) PDF(327)
摘要:
专论
辽东湾河口区海洋垃圾赋存特征及管理对策
陈熙, 高翊尧, 凌玮, 柳青, 沈茜, 安立会, 王琛
2019, 32(12): 1959-1965. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.09.27
摘要(906) HTML (51) PDF(412)
摘要:
海洋垃圾已引起国际社会的广泛关注,是当前环境领域热点问题之一.为揭示我国渤海近岸海域海洋垃圾的赋存特征及其分布规律,于2018年丰水期(8月)在辽东湾河口区海域布设6个长度为5~10 km的调查断面,利用拖网同时采集海面漂浮垃圾与海底垃圾,初步调查辽东湾近岸海域海洋垃圾分布和组成特征,并对海洋垃圾来源进行了分析.结果表明:①辽东湾海面漂浮垃圾数量密度为67个/km2,质量密度为741 g/km2;海底垃圾数量密度为19个/km2,质量密度为2 544 g/km2.②在所收集的各类海洋垃圾中,塑料类垃圾数量占比约为50.9%,其中海底塑料类垃圾数量占比(62.1%)明显高于海面漂浮塑料垃圾数量占比(37.5%).③由塑料垃圾形态特征和表面带有的标识判断,辽东湾近岸海域塑料垃圾主要是来源于生活塑料垃圾(84.9%)和渔业垃圾(15.1%).在此基础上,建议加强源头管理以减少塑料垃圾进入海洋,主要包括完善当前海洋垃圾分类方法、加强渔业塑料垃圾回收、提升公民保护海洋环境意识和制定国家海洋塑料垃圾行动计划等.
《大气污染防治行动计划》实施效果评估及其对我国人均预期寿命的影响
马国霞, 於方, 张衍燊, 彭菲
2019, 32(12): 1966-1972. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.07.22
摘要(1333) HTML (64) PDF(559)
摘要:
2017年是我国实施《大气污染防治行动计划》(简称"《大气十条》")的收官之年.为评估我国《大气十条》的环境效益,对中国环境监测总站提供的2013-2017年国家大气环境监测数据进行统计,分析可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)质量浓度的变化情况,并利用疾病负担法定量分析《大气十条》实施对人均预期寿命的影响.结果表明:①《大气十条》自2013年实施以来,我国大气环境质量明显改善,2017年全国338个地级及以上城市的ρ(PM10)较2013年下降了22.7%,74个重点城市的ρ(PM2.5)从2013年的72.2 μg/m3降至2017年的47.4 μg/m3.②疾病负担法分析结果显示,《大气十条》实施后,大气污染导致的人体健康损失有所降低,城市地区因PM10或PM2.5污染导致的过早死亡人数从2013年的52.1×104人降至2017年的43.9×104人.③基于2013-2017年大气污染导致的过早死亡人数分析结果,利用城市居民简略寿命表得出,《大气十条》促使我国城市地区人均预期寿命有一定增加,2017年比2013年增加0.16 a.④从数据准确性、方法科学性和结果合理性等方面,对芝加哥大学得出我国《大气十条》实施的人均预期寿命2017年比2013年增加2.4 a的结论进行了分析,认为其结果高估了大气污染对人均预期寿命的影响,夸大了大气污染对人体健康的影响程度.研究显示,我国《大气十条》实施的环境效益显著,对人均预期寿命有一定的正向效益.
展望
四溴乙基环己烷(TBECH)立体异构体的分析方法与环境行为及毒性效应研究进展
王丹, 黄红林, 吕丽丽, 李浩楠, 温蓓
2019, 32(12): 1973-1983. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.07
摘要(1489) HTML (81) PDF(671)
摘要:
1,2-二溴-4-(1,2-二溴乙基)-环己烷,又名TBECH(tetrabromoethylcyclohexane,四溴乙基环己烷),是一种添加型的新型溴代阻燃剂.TBECH的立体结构复杂,具有4个异构体,每个异构体又均含有一对对映体.随着传统溴代阻燃剂的禁止生产或限制使用,TBECH作为替代品之一被广泛用于建筑业、纺织业和电子等各行业.TBECH具有长距离迁移性、生物累积性和潜在毒性,被认为是一种可能的持久性有机污染物.通过对TBECH立体异构体的分析方法、环境行为和毒性效应研究的最新进展进行综述发现,TBECH的检测通常采用气相色谱质谱联用法,但仅集中于对环境样品中TBECH非对映异构体的分离分析,对映体水平的检测将成为未来TBECH立体异构体分析的发展方向.TBECH已在大气、水体、沉积物、土壤等环境介质和生物体中被陆续检出,并对生物体产生内分泌干扰、生殖发育等毒性效应,其各立体异构体具有特异的环境行为,表现出选择性的生物累积、转化和毒性效应.鉴于目前TBECH环境行为的研究主要关注水生生态系统,而从立体异构体水平出发的研究还很欠缺,建议今后加强对陆生生态系统中TBECH污染状况、分布特征以及环境行为的研究,进一步从异构体和对映体水平深入探讨TBECH的环境过程和生物效应,全面认识环境中TBECH的迁移转化规律及最终归趋.
自然生境中厌氧氨氧化功能微生物生态学研究进展
侯俊青, 赵吉, 李佳, 赵子闻, 赵曼平, 武琳慧
2019, 32(12): 1984-1992. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.23
摘要(1173) HTML (35) PDF(470)
摘要:
自然生境中发生的厌氧氨氧化过程是继反硝化和好氧氨氧化后的又一条氮损失途径,对全球生态系统氮循环具有重要意义,但不同自然生态系统中存在不同种类的厌氧氨氧化微生物.通过阐述厌氧氨氧化反应发生的生理机制,并对不同自然环境中发现的厌氧氨氧化功能微生物进行梳理,分析了厌氧氨氧化菌分布的空间异质性成因.结果表明,适量的无机氮可以促进厌氧氨氧化的发生,有机碳含量低和低氧条件更有利于厌氧氨氧化菌的生存且厌氧氨氧化的活性较高,这与厌氧氨氧化菌的化能自养代谢途径有着紧密的联系,低养分条件下反硝化菌的活性受到短暂抑制,促进了厌氧氨氧化的发生.同时,适当的高盐环境会提高厌氧氨氧化活性并促进厌氧氨氧化菌群落结构转变,高盐度环境下Scalindua属占优势,低盐度环境下Brocadia属更占优势.厌氧氨氧化菌对温度变化有很好的适应性,大部分厌氧氨氧化菌(如Scalindua属、Kuenenia属和Brocadia属)对于极端环境均有较强的环境适应性;此外,悬浮颗粒物浓度、含水量等因素也会影响厌氧氨氧化菌的分布及其代谢活性.建议今后从基因组学、蛋白组学和转录组学相结合的角度对自然环境中的厌氧氨氧化菌开展生理生态机理的研究,并探明厌氧条件下Fe3+、Mn4+、SO42-等电子受体与厌氧氨氧化过程的生物化学联系,以更好地应用于工程技术研究,并为生态环境修复提供理论依据.
螯合剂修复重金属污染土壤联合技术研究进展
李晓宝, 董焕焕, 任丽霞, 曾波, 廖祖文
2019, 32(12): 1993-2000. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.04.16
摘要(1121) HTML (40) PDF(436)
摘要:
螯合剂作为螯合剂被广泛应用到土壤修复中,但存在修复效率不高及二次污染的问题.为提高螯合剂对土壤重金属污染的修复效率,多种螯合剂联合技术被研究.相比单一螯合剂修复技术,联合修复技术可显著提高重金属污染土壤的修复效率.分析了螯合剂联合修复技术(螯合剂与电动修复技术、螯合剂与植物修复技术、螯合剂与淋洗剂修复技术)及新型联合修复技术(螯合剂与可渗透反应格栅联合技术、螯合剂与超声波联合技术及螯合剂与真菌联合技术),并阐述了各技术的修复原理及影响因素.结果表明,联合修复技术能够有效活化土壤中的重金属,提高修复效率,具有良好的发展前景,但在实际推广应用中仍面临一些挑战:①联合修复过程中影响因素较多,主要包括螯合剂添加方式、土壤酸碱性、复配浓度及淋洗时间等.②联合技术与土壤组分及污染物发生了一系列的物化反应,对重金属的活化与重金属形态之间的机理反应还需进一步明确.③螯合剂的添加可能会增大对植物的毒害效应及重金属向地下渗滤的风险,造成二次污染.④新型联合修复技术目前只应用于实验室内.为使螯合剂充分发挥其最大的实用性,建议未来在以下几方面开展深入研究:进一步开展联合技术的微观机理研究;加大对螯合剂与其他技术的联合修复技术的研究,寻求联合技术的最佳耦合点;研发可生物降解的螯合剂;寻找更加经济有效的方法回收螯合剂.
生态系统价值核算专题
厦门市森林生态系统固碳服务评估
高艳妮, 王维, 刘鑫, 张林波, 邓富亮, 杨春艳, 孙倩莹
2019, 32(12): 2001-2007. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.12.05
摘要(747) HTML (59) PDF(356)
摘要:
生态系统固碳服务是生态系统服务评估的重要指标之一,也是区域碳循环研究的重要组成部分,可以为减缓气候变化的区域碳管理提供决策依据.以厦门市森林生态系统为研究对象,选取VPM(Vegetation Photosynthesis Model)和ReRSM(Remote Sensing Model for Ecosystem Respiration)评估其2015年的固碳服务,并阐明其固碳服务的时空变异.结果表明:2015年厦门市森林生态系统固碳量(以C计)为31.36×104 t/a,平均固碳量为644.86 g/(m2·a),其时间动态总体呈单峰曲线分布,但受台风影响该曲线波动较大.厦门市森林生态系统固碳量空间格局总体表现为西北边缘地区较高、其他地区相对较低,与DEM的空间分布较为相似,且绝大部分区域为碳汇区.厦门市分区统计显示,同安区森林生态系统面积和固碳量均最大,分别占厦门市总量的52.58%和57.10%,其与翔安区、集美区的固碳量之和占厦门市总量的88.27%,是厦门市森林生态系统固碳的主体;湖里区固碳量最少,平均固碳量仅为14.25 g/(m2·a),几乎为碳中性.研究显示,厦门市森林生态系统具有较好的固碳能力.
厦门市生态系统供水服务量化与价值评估
刘尹, 李春明, 孙倩莹, 张林波, 高艳妮, 谢文玲
2019, 32(12): 2008-2014. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.02.14
摘要(871) HTML (66) PDF(326)
摘要:
突出的水污染问题严重影响生态系统供水服务,针对现有研究对水质影响和供水价值的评估考虑不足,尚无法将水质、供水服务及其价值与管理措施相联系,难以满足水资源和水环境管理的决策需求等问题,综合考虑水资源和水环境,建立了水质水量-供水服务-供水价值的联系,应用于厦门市生态系统供水服务评估并提出管理建议.采用SWAT(Soil and Water Assessment Tool)模型模拟水量,引入主要污染物超标当量和水质当量的概念评估水质,采用市场价值法和环境恢复成本法评估其价值.结果表明:2015年厦门市生态系统供水量为9.26×108 m3,供水价值量为14.82×108元,比2010年分别增加了1.77×108 m3和2.60×108元.2015年和2010年厦门市水质恶化导致供水价值量分别损失0.31×108和0.27×108元.厦门市供水服务具有较强的时空异质性和水体差异性,发掘潜力较大,受到总体下降的水质影响,建议从提升水源涵养能力和改善水质这两方面入手开展研究,以提升供水服务.该研究方法操作简单,评估结果易于比较和被决策者理解,但对经济发展程度的影响和水质定价考虑不足,在今后研究中应将地方经济发展程度纳入评估体系,并修正水污染处理成本.
厦门市陆地生态系统空气负离子服务能力评估
杨春艳, 马雯思, 张林波, 高艳妮, 贾振宇, 李付杰
2019, 32(12): 2015-2021. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.06.02
摘要(787) HTML (31) PDF(309)
摘要:
为探讨厦门市陆地生态系统负离子的服务能力及其影响因素,以生态系统产生的有益于人类身心健康的空气负离子个数为表征指标,改进了空气负离子服务评估方法,基于空气负离子监测数据计算了厦门市空气负离子服务功能量,并分析了厦门市空气负离子的时空变化规律及其影响因子.结果表明:厦门市2015年空气负离子服务功能量为1.37×1025个,单位面积负离子服务功能量为0.8×1016个/m2.从行政分区来看,同安区空气负离子服务功能量最大,约占厦门市总量的56.5%;从生态系统类型上看,森林生态系统空气负离子服务功能量最大,约占厦门市总量的86.6%.厦门市空气负离子日浓度存在明显的"波峰"与"波谷",波峰主要分布01:00-07:00之间,波谷主要分布在12:00左右;厦门市空气负离子浓度存在明显的季节性变化特征,夏季生态系统空气负离子平均浓度为2 437个/cm3,约为春季的2倍;不同生态系统空气负离子浓度存在明显差异,如森林远大于草地、耕地等生态系统;对于大多数生态系统类型而言,空气负离子浓度主要受到温度和湿度的影响,表现为随着温度的升高而降低、随着湿度的升高而增加.研究显示,厦门市森林生态系统的空气负离子服务能力最强,乔木绿地空气负离子服务能力大于灌木、草本绿地,城市森林、乔木绿地面积越大,为人类提供的空气负离子服务越大.
京津冀
“2+26”城市一次多因素叠加重污染过程的特征分析
殷丽娜, 褚旸晰, 段菁春, 胡京南, 谭吉华
2019, 32(12): 2022-2030. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.07.19
摘要(1173) HTML (54) PDF(490)
摘要:
2018年11月23日-12月4日,京津冀及周边地区"2+26"城市出现了一次长时间、大范围、高强度的复合型大气重污染过程,为揭示区域性重污染过程中多因素的综合作用,利用气象资料、空气质量监测等多源数据以及区域污染特征雷达图,对京津冀及周边地区"2+26"城市此次重污染特征和成因进行分析.结果表明:根据PM2.5/PM10[ρ(PM2.5)/ρ(PM10),下同]可将此次重污染过程划分为4个阶段.第一阶段(2018年11月23-26日)PM2.5/PM10在0.5~1.0内波动,"2+26"城市大气扩散条件转差,一次污染物局地积累及SO2、NOx、NH3等气态污染物在高湿条件下二次转化是污染形成并发展的主要原因;第二阶段(11月27日)PM2.5/PM10突降至0.2左右,"2+26"城市北部受形成于蒙古国的沙尘影响,短时ρ(PM10)快速升高(峰值为818 μg/m3),中南部受形成于内蒙古自治区阿拉善盟的沙尘及上风向PM2.5污染的传输影响,ρ(PM2.5)和ρ(PM10)均较高,维持日均重度污染水平(参照GB 3095-2012《环境空气质量标准》和HJ 633-2012《环境空气质量指数(AQI)技术规定(试行)》);第三阶段(11月28日-12月2日)PM2.5/PM10由0.3逐渐升至0.8,在静稳、高湿的不利气象条件下,一次污染物积累并二次转化,第二阶段残留沙尘中的矿物质对硫酸盐起到催化作用,导致ρ(PM2.5)快速上升,"2+26"城市大部分达日均重度及以上污染;第四阶段(12月3-4日)与第二阶段类似,PM2.5/PM10突降至0.2,"2+26"城市再次受到沙尘天气和区域传输的共同影响,因冷空气持续时间较长,污染被有效清除.研究显示,此次污染过程是气象条件、污染物一次排放和二次转化、区域传输、沙尘天气等多因素综合作用的结果.当静稳、高湿等不利气象条件或沙尘天气出现时,区域应加强对各类污染物排放的管控力度,以降低污染物的一次排放、二次转化以及沙尘和区域传输的共同影响,进而削弱污染严重程度.
基于CMAQ空气质量模型研究机动车对济南市空气质量的影响
周成, 李少洛, 孙友敏, 张桂芹, 李思逺, 朱丽
2019, 32(12): 2031-2039. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.08.07
摘要(1033) HTML (83) PDF(462)
摘要:
为研究济南市机动车排气对城市区域空气质量的影响,利用环境空气质量监测站点(简称"1号站点")和路边机动车尾气监测站点(简称"2号站点")的在线数据,以及基于4种模拟情景的CMAQ空气质量模型预测数据,研究了济南市城市区域大气污染物质量浓度变化规律及不同机动车车型对6种常规大气污染物的贡献.结果表明:①在采暖季,1号站点ρ(PM2.5)、ρ(PM10)、ρ(NO2)、ρ(CO)、ρ(O3)和ρ(SO2)月均值分别为435 μg/m3、702 μg/m3、84.2 μg/m3、6.8 mg/m3、4.5 μg/m3和92 μg/m3.②2015年12月24日(灰霾天),1号站点ρ(CO)、ρ(PM2.5)和ρ(PM10)均明显升高,ρ(SO2)、ρ(O3)和ρ(NO2)均变化不明显.2个监测站点中ρ(NO2)和ρ(PM10)均呈双峰趋势,2个峰值出现的时间与上、下班高峰期基本一致.除ρ(O3)和ρ(SO2)达GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准外,其他污染物均超过GB 3095-2012二级标准限值,采暖季大气污染特征为颗粒物型污染.③机动车对研究区域NO2和PM10贡献率较大,其中,小型车对CO、NO2、PM10和PM2.5贡献率最大,其贡献率分别为85.7%、50.1%、53.4%和52.8%.机动车排放源能降低空气中ρ(O3),其总贡献率为-25.5%,其中大型车、中型车、小型车对O3的贡献率分别为-8.8%、-2.7%和-8.9%.灰霾天下不同机动车车型对空气中污染物质量浓度的总贡献率均比采暖季大.研究显示,济南市采暖季大气污染特征为颗粒物型污染,机动车排放源对空气中NO2和PM2.5有较大贡献.
长江经济带
三岔湖沉积物中葡萄糖脱氢酶gcd基因的多样性及其与环境因子的关系
李勇, 张建强, 付文丽, 吴东明
2019, 32(12): 2040-2047. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.06
摘要(909) HTML (67) PDF(410)
摘要:
为了研究沉积物中葡萄糖脱氢酶gcd基因多样性及其与环境因子的关系,揭示对水体富营养化有重要影响的微生物类群,分别于2017年的春季和秋季对三岔湖沉积物及其表层上覆水采样,对沉积物基因组DNA的gcd基因进行高通量测序,分析gcd基因多样性和群落结构特征,探讨其与环境因子之间的关系.结果表明:①12个样品共得到219 778条有效序列,分属于6门、9纲、15目、29科、46属、610个OTUs,主要来源于变形菌门(25.10%~98.85%)、酸杆菌门(0~3.99%).②gcd基因序列系统发育树分为两支,四亚支,基因序列主要归属于根瘤菌目、伯克氏菌目、海洋螺菌目、假单胞菌目、酸杆菌目.③gcd基因的生物多样性大小为春季>秋季,湖中心>湖坝>湖尾;在gcd基因细菌群落组成上,季节性变化对L1、L2、L3、L5采样点影响较小,而对L4和L6采样点影响较大.④gcd基因的生物多样性与ρ(DO)、w(TP)、w(HCl-P)、ρ(DTP)显著相关,gcd基因的OTU组成和分布与ρ(DO)、ρ(DTP)显著相关.研究显示,三岔湖水体沉积物中的gcd基因具有较高的生物多样性,组成和分布呈现异质性,对ρ(DTP)具有重要影响作用.
淮北市煤炭开采与生态系统服务耦合度研究
娜仁, 李康玮, 万伦来, 杨峻
2019, 32(12): 2048-2056. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.24
摘要(801) HTML (34) PDF(351)
摘要:
为研究煤炭资源型城市煤炭开采与生态系统服务的耦合协调发展态势,以我国高潜水位煤炭资源型城市——淮北市为研究对象,在分析煤炭开采与生态系统服务耦合作用机理的基础上,采用基于灰色关联分析的关联度模型和耦合度模型,揭示了1990-2016年该地区煤炭开采与生态系统服务耦合度的时序变化规律.结果表明:①淮北市煤炭开采与生态系统服务两个系统指标间的关联度均在0.447 5~0.553 4之间,其中,煤炭开采对生态系统服务的胁迫作用主要是水资源破坏,而生态系统服务对煤炭开采的约束作用主要来自调节服务.②淮北市煤炭开采与生态系统服务耦合度表现为1990-1999年逐渐降低、2000-2008年不断升高、2009年之后又呈下降趋势,反映了该地区煤炭开采与生态系统之间的矛盾趋于缓和,出现了统筹协调发展的大好形势.研究显示,1990-2016年淮北市煤炭开采与生态系统服务总体上呈中等耦合态势,耦合度时序变化总体上呈"倒N"型变化特征,今后需继续推进资源型城市转型建设,加大生态治理力度,以保持统筹协调发展态势.
近30年来高邮湖(含邵伯湖)自然水域面积变化及其影响因素
管玉莹, 虞功亮, 韩睿明, 许君利, 霍达, 王巧佳
2019, 32(12): 2057-2064. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.06.27
摘要(1046) HTML (212) PDF(484)
摘要:
湖泊水域面积变化特征反映气候与人类活动对湖泊生态系统结构与功能的影响,对湖泊健康评价与水生态修复有重要指导价值.以1988-2015年8期Landsat TM/ETM+遥感影像为数据源,综合运用目视解译法与比值阈值法提取了研究区高邮湖(含邵伯湖)及其围网养殖区的边界信息,分析了研究区水域面积变化特征及其影响因素.结果表明:①1988-2015年研究区自然水域面积呈现前期持续缩小、近期部分恢复的阶段性变化趋势.其中,1988-2000年自然水域面积缓慢缩减,平均减小速率为4.08 km2/a;2000-2011年迅速缩减,平均减小速率为12 km2/a;2011-2015年迅速增长,自然水域面积增加108 km2;1988年自然水域面积最大(716 km2),2011年最小(535 km2),2015年部分恢复(643 km2).②1988-2015年流域内年均降水量先减后增,年均气温逐渐升高.年均气温升高与自然水域面积变化具有相关性(R2=0.472);年均降水量则与自然水域面积变化无明显关联(R2=0.118).③1988年和1992年研究区内未见明显的围网养殖,2000年围网养殖区面积仅为45 km2,2011年最大,达199 km2.2000-2009年和2009-2015年围网养殖区面积平均增长速率分别为15.56和9.00 km2/a;北部湖区围网养殖集中,自然水域面积变化最为显著,东西湖区次之.研究显示,1988年以来,年均气温和围网养殖对高邮湖自然水域产生了显著影响,湖区北部湿地侵占严重,湿地生态屏障功能下降.
一带一路
陕甘宁地区城市空气质量特征及影响因素分析
刘昕, 辛存林
2019, 32(12): 2065-2074. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.16
摘要(1091) HTML (91) PDF(391)
摘要:
利用历史观测数据来探究短时间内AQI(空气质量指数)的起伏变化,有助于制定空气污染防治措施,对区域环境经济的协调发展具有重要意义.为研究陕西省、甘肃省和宁夏回族自治区(简称"陕甘宁地区")2015-2017年空气质量特征,对3 a的AQI及评价体系中6项污染物(PM2.5、PM10、O3、NO2、SO2、CO)质量浓度特征进行研究.通过数理统计对29个监测站点32 910个样本数据进行整理,采用克里金法分析AQI及6项污染物质量浓度的时空变化特征.结果表明:①空间上,陕甘宁地区西南部污染较轻,陕西省中部关中平原、宁夏回族自治区北部及甘肃省河西走廊西北部污染较严重.ρ(O3)高值集中分布在研究区西北部地区,ρ(CO)、ρ(NO2)高值集中分布在东部地区,ρ(PM2.5)、ρ(PM10)分布特征与AQI分布特征相似,ρ(SO2)高值集中分布在北部地区.②时间上,3 a的AQI平均值为88,AQI季节性变化呈冬季(108)>春季(88)>秋季(78)>夏季(74)的规律.③通过数理统计对污染物质量浓度月变化特征分析发现,ρ(O3)夏季最高,峰值为140.3 μg/m3,春秋次之,冬季最低;ρ(PM2.5)、ρ(PM10)、ρ(SO2)、ρ(NO2)和ρ(CO)均为冬季最高,其最高值分别为83.7 μg/m3、155.9 μg/m3、72.6 μg/m3、52.1 μg/m3、2.04 mg/m3.④相关性分析表明,AQI与自然因素中的平均气温、平均降水量和气压的相关系数分别为-0.859、-0.903和0.620,平均气温、平均降水量与AQI均呈极显著负相关(P < 0.01),气压与AQI呈显著正相关(P < 0.05).DEM(数字高程模型)地形起伏度分析发现,地形起伏度级别越大,AQI越小.社会经济因素中,AQI受工业企业数的影响最大,相关系数为0.634.研究显示,自然因素对陕甘宁地区空气质量的影响大于社会经济因素的影响,气象条件对空气污染的扩散起重要作用.
兰州市大气臭氧与其前体物及气象因子相关性研究
陈雪萍, 巨天珍, 张江峪, 咸龙, 王培玉, 张生财
2019, 32(12): 2075-2083. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.06.01
摘要(1075) HTML (62) PDF(425)
摘要:
兰州市在"一带一路"建设中发挥着重要的战略支点作用.基于OMI(ozone monitoring instrument,臭氧层监测仪)数据产品,对2006-2015年兰州市对流层O3柱浓度与前体物及气象因子的相关性进行研究.结果表明:2006-2015年兰州市对流层O3柱浓度值与HCHO总柱浓度值均随时间的变化呈先增后减的趋势,对流层NO2柱浓度值呈逐年递减的趋势;相关性分析得出,对流层O3柱浓度与HCHO总柱浓度、对流层NO2柱浓度相关性较高的地区范围呈先增后减的趋势.在敏感控制区上,2006-2015年VOCs敏感控制区从有到无,VOCs-NOx协同敏感控制区范围逐渐缩小,NOx敏感控制区范围逐渐扩大;在气象因子上,对流层O3柱浓度与气温、日照时间呈显著正相关,与气压、降水量呈显著负相关.在偏北风向上,风速为1.7~1.9 m/s时,兰州市大气对流层O3柱浓度相对较高.研究显示,NOx排放量的减少能有效降低兰州市对流层O3柱浓度.
乌鲁木齐市大气颗粒物中重金属的污染特征及风险水平评价
杨鹏月, 帕丽达·牙合甫
2019, 32(12): 2084-2090. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.06.08
摘要(994) HTML (59) PDF(470)
摘要:
为了解乌鲁木齐市新疆农业大学大气颗粒物(TSP、PM10、PM5、PM2.5)中Cu、Mn、Zn、Pb、Cr、Cd 6种重金属元素的分布特征及其经呼吸摄入方式带来的健康风险,采用崂应2050型大气综合采样器于2018年春季、夏季、秋季、冬季分别进行样品采集,使用TAS-990原子吸收分光光度计测定颗粒物中的重金属元素.结果表明:①新疆农业大学2018年四季ρ(TSP)、ρ(PM10)、ρ(PM5)、ρ(PM2.5)范围分别为93.17~257.14、70.57~202.29、57.58~147.96、48.71~147.46 μg/m3.②各季节重金属平均质量浓度在不同大气颗粒物中均呈ρ(Zn)> ρ(Cu)> ρ(Pb)> ρ(Cr)> ρ(Mn)> ρ(Cd)的趋势.③不同大气颗粒物中重金属非致癌总风险均呈儿童高于成人的特点,HI(非致癌风险总值)均小于限值(1),Cd、Cr经呼吸途径产生的ILCR(终身增量致癌风险)为3.07×10-6~2.36×10-5.④Igeo(地累积指数)结果表明,大气颗粒物中Mn的Igeo平均值为-2.43,表现为无污染;Cr的Igeo平均值为0.78,表现为无-中污染;Cu和Pb的Igeo平均值分别为4.53、4.33,表现为重-极重污染;Zn和Cd的Igeo平均值分别为5.68、7.18,表现为极重污染.研究显示,新疆农业大学大气颗粒物中Cd、Cr对人体无致癌风险,但Zn与Cd的污染较重,应及时对乌鲁木齐市实施相应管控措施.
研究
炼焦过程及周边环境颗粒物中水溶性无机离子特征
魏凤华, 刘效峰, 武慧, 王志磊, 牟玲
2019, 32(12): 2091-2097. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.06.28
摘要(774) HTML (49) PDF(344)
摘要:
为明确炼焦过程排放颗粒物及周边环境颗粒物中水溶性无机离子的污染特征,于2012年5月利用改良的标准大体积总悬浮颗粒采样器采集燃烧室废气烟囱排放、焦炉顶无组织排放及焦炉周边环境空气TSP(total suspended particulates,总悬浮颗粒物)样品,使用Staplex234大流量采样器采集焦炉顶无组织排放及焦炉周边环境空气PM1.4样品,采用ICS-90离子色谱仪测试样品中SO42-、NH4+、Ca2+、Cl-、NO3-、F-、Mg2+、K+、Na+共9种水溶性无机离子.结果表明:SO42-为炼焦过程排放的特征离子.炼焦过程燃烧室废气烟囱排放的TSP中总水溶性无机离子质量浓度最高,为(5 493±901)μg/m3;其次为焦炉顶无组织排放的TSP,其总水溶性无机离子质量浓度为(902±222)μg/m3;焦炉周边环境空气的TSP中总水溶性无机离子质量浓度最低,为(712±288)μg/m3.SO42-为燃烧室废气烟囱排放TSP与燃煤锅炉烟气排放颗粒物中共有的主要特征离子,但与燃煤锅炉烟气相比,燃烧室废气烟囱排放的w(SO42-)略低,w(F-)则相反.NH4+较易富集于焦炉顶无组织排放的细颗粒物中,而SO42-则较易富集于粗颗粒物中.研究显示,炼焦过程及焦炉周边环境空气颗粒物中9种水溶性无机离子分布特征不同,SO42-是燃烧室废气烟囱排放、焦炉顶无组织排放的TSP中质量浓度最高的水溶性无机离子.
云水和云下冲刷颗粒物与气态污染物对降水中硫酸盐和硝酸盐的贡献
谭叶玲, 邹长伟, 黄虹, 魏宸
2019, 32(12): 2098-2107. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.02
摘要(695) HTML (46) PDF(357)
摘要:
为定量云水和云下冲刷分别对降水中SO42-、NO3-的贡献,并进一步解析云下冲刷颗粒相和气相物质分别对降水样品中SO42-、NO3-的贡献,于2016年4月-2017年2月采用APS-3A型降水自动采样仪对降水进行分段采集.采用离子色谱检测分段降水样品的ρ(SO42-)、ρ(NO3-),分析其变化规律;在降水前、降水中及降水后同步采集并检测大气颗粒相ρ(SO42-)、ρ(NO3-)和气相ρ(SO2)、ρ(NO2),分析颗粒相中ρ(SO42-)、ρ(NO3-)和气相中ρ(SO2)、ρ(NO2)的变化与分布.结果表明:①ρ(SO42-)、ρ(NO3-)在同一场降水的分段样品中呈逐渐降低至后期趋于平稳的趋势,说明降水对空气中污染物的冲刷使空气逐渐清洁,后期冲刷作用有限使得降水中离子质量浓度趋稳.②颗粒相中ρ(SO42-)、ρ(NO3-)与气相中ρ(SO2)、ρ(NO2)在降水前较高,在降水中减小,并在降水后回升,说明降水对颗粒相SO42-、NO3-和气相SO2、NO2均有清除作用,降水结束后无云下冲刷作用,污染物质量浓度逐步回升.③云水对降水中ρ(SO42-)、ρ(NO3-)的贡献率分别为22%~56%(平均值为35%)、9%~49%(平均值为29%),云下冲刷颗粒相SO42-、NO3-对降水中ρ(SO42-)、ρ(NO3-)的贡献率分别为39%~69%(平均值为55%)、43%~73%(平均值为56%),云下冲刷气相SO2、NO2对降水中ρ(SO42-)、ρ(NO3-)的贡献率分别为5%~17%(平均值为10%)、5%~19%(平均值为15%).研究显示,降水中SO42-、NO3-主要来源于云水和云下冲刷颗粒相SO42-、NO3-,而来源于云下冲刷气相SO2、NO2较少.
挺水植物对城市河流中典型污水印记药物的去除
周海东, 刘晓静, 陈晓萌, 王瑾雅丹
2019, 32(12): 2108-2116. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.10
摘要(823) HTML (64) PDF(283)
摘要:
以AZM(阿奇霉素)、STZ(磺胺噻唑)、IBU(布洛芬)、DCF(双氯芬酸)、PRC(扑热息痛)、ATL(阿替洛尔)、CLF(氯贝酸)、CBM(卡马西平)和CAF(咖啡因)共9种WWMPs(wastewater-marking pharmaceuticals,污水印记药物)为目标物,采用HPLC-MS/MS检测方法,通过室内河流模拟系统,研究3种挺水植物组合(旱伞草+灯芯草、菖蒲+灯芯草、旱伞草+菖蒲)的人工生态系统在不同介质(水相、泥相、水生植物)中WWMPs的变化特性及对常规污染物(如CODCr、NH3-N、TP、TN)的去除效果,并运用物料衡算等手段计算目标物的实际去除率.结果表明:3种挺水植物组合的人工生态系统对4种常规污染物的去除效果较为明显,CODCr、NH3-N、TP、TN去除率范围分别为39.7%~47.8%、88.2%~99.4%、39.1%~58.1%和49.1%~58.5%;与无植物系统相比,挺水植物组合的人工生态系统对水相中药物有明显的去除效果,尤其是对CBM、IBU和DCF,最大去除率均在54.0%以上;旱伞草+菖蒲组合的人工生态系统对水相中CAF、CBM、CLF、DCF、IBU和STZ的去除效果较好,去除率为51.6%~87.7%;3种挺水植物组合的人工生态系统对泥相中WWMPs的去除效果大小依次为菖蒲+灯芯草>旱伞草+菖蒲>旱伞草+灯芯草;不同挺水植物组合的人工生态系统对WWMPs的富集特性不同,9种WWMPs吸收效果大小依次为CBM > CLF > CAF > IBU > DCF > ATL > PRC > AZM > STZ;3种挺水植物组合的人工生态系统对WWMPs的实际总去除率大小依次为菖蒲+灯芯草>旱伞草+菖蒲>旱伞草+灯芯草.研究显示,挺水植物组合的人工生态系统可以有效地去除城市河流中WWMPs及常规污染物,能作为净化水质、改善城市河流水环境的一种有效手段.
表面改性非烧结生态砖材料对模拟城市暴雨径流中低浓度磷的吸附特性
唐海燕, 孟宪林, 高大文
2019, 32(12): 2117-2123. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.04.09
摘要(680) HTML (29) PDF(484)
摘要:
为了寻求城市暴雨后地表径流中低浓度磷的去除方法,考察了粉煤灰、活性炭、沸石等材料对低浓度磷的吸附特性,进而利用筛选出的吸附材料对河岸护坡砖表面进行改性,制成非烧结生态砖材料,系统地研究了吸附材料添加量、磷酸盐浓度、反应时间等对生态砖材料吸附磷酸盐效率的影响,并探究了紫花苜蓿对生态砖表面磷酸盐的吸收能力.结果表明:①在3种吸附材料中,粉煤灰对磷酸盐的吸附效果最佳,3 h内其对磷酸盐的去除率分别比沸石、活性炭提高了54%、67%.②当生态砖表面搭载36 mg/cm2粉煤灰时,生态砖材料表现出最佳的磷酸盐吸附性能,比未搭载粉煤灰的生态砖材料对磷酸盐的去除率提高了14%.③生态砖材料对磷酸盐的吸附符合Freundlich吸附等温方程和颗粒内扩散方程,其对磷酸盐的吸附机理是由颗粒内扩散起主导作用的物理吸附.④在缺磷胁迫环境下,紫花苜蓿根系分泌出的柠檬酸将生态砖表面的磷酸钙晶体溶解,进而将其吸收进植物体内,15 d对生态砖表面磷的脱附比例为38.40%±0.37%.研究显示,粉煤灰改性的非烧结生态砖材料对磷酸盐具有较好的吸附效果,并且吸附的磷酸盐能够被植物所吸收可实现生态砖材料的天然再生.
某生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中PAHs生态安全评价
张晗, 陆少游, 刘凯, 邹天森, 吕占禄, 王慢想, 张金良
2019, 32(12): 2124-2131. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.13
摘要(963) HTML (51) PDF(335)
摘要:
为了解淮北平原某生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中PAHs(polycyclic aromatic hydrocarbons,多环芳烃)的污染状况及生态风险,按照点源扇形布点原则,在运行1 a的该生活垃圾焚烧发电厂周边不同风向2 km范围内布点,在距离电厂10 km以上的常年主导风向的上风向设置对照点,参照HJ/T 166-2004《土壤环境监测技术规范》共采集21个农田土壤样品.采用HPLC法测定样品中15种PAHs的含量,分析PAHs的空间分布特征和组分特征,在根据荷兰土壤环境质量标准评价土壤PAHs污染程度的同时,将其与国内其他相似污染源周边农田土壤中PAHs比对,进行生态安全评价.结果表明:该生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中w(BaP)平均值为9.40 μg/kg(0.663~96.2 μg/kg),∑15PAHs(15种PAHs的质量分数)平均值为174 μg/kg(37.5~1 382 μg/kg),TEQ(BaP)15(15种PAHs的毒性当量)平均值为14.6 μg/kg(1.92~135 μg/kg),三者明显高于对照区的0.795 μg/kg(0.412~1.57 μg/kg)、52.6 μg/kg(27.2~68.8 μg/kg)和1.96 μg/kg(1.05~2.84 μg/kg);下风向w(BaP)、∑15PAHs和TEQ(BaP)15基本均高于上风向和对照区,最大值均位于距电厂1 km处.该生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中高环PAHs组分含量为52.5%,高于对照区的35.3%;7种致癌性PAHs在∑15PAHs中的贡献率达43.0%,远高于对照区的22.2%.运行1 a的该生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中个别采样点PAHs处于严重污染水平,w(BaP)、∑15PAHs和TEQ(BaP)15均高于国内相似污染源且增长迅猛,存在不容忽视的生态安全风险.研究显示,该生活垃圾焚烧发电厂周边农田土壤中的PAHs累积速度快,高环PAHs特别是BaP明显高于对照区,建议加强对生活垃圾焚烧发电厂PAHs排放及周边环境影响的监控,在环境影响评价时充分考虑PAHs污染.
叶面喷施硫对镉污染土壤中水稻累积镉的机制研究
刘家豪, 赵龙, 孙在金, 侯红, 李华
2019, 32(12): 2132-2138. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.10.07
摘要(912) HTML (42) PDF(585)
摘要:
Cd(镉)污染稻田已成为影响全球农田土壤环境安全的重要问题,叶面喷施技术可以提高水稻对Cd的抗性,减少其对Cd的累积,保证农产品质量安全、维护土壤生态功能、防范环境和人体健康风险.通过两年四季的湖南省长沙县田间试验,探索叶面喷施S(以Na2S计)在中轻度Cd污染稻田中的降镉、增产效果及其可推广性,进而设计水培试验,探究相关机制.结果表明:田间试验中,叶面喷施S可以将水稻产量提高6%~30%,水稻籽粒w(Cd)降低28%~50%.叶面喷施S能够增加水稻叶片的捕光能力和电子传递速率,与对照组相比,净光合速率提高2%~25%、气孔导度提高7%~25%、胞间CO2浓度提高2%~10%、蒸腾速率提高1%~11%;实际光化学效率提升3%~21%,也可在一定程度上减缓光合系统结构和功能受到的损伤,同时提高光合作用碳同化的效率,提高水稻产量.傅里叶变换红外光谱图显示,叶面喷施S通过增强有机大分子类物质(如有机酸、多肽类等)的生成,可能直接与Cd发生螯合,区隔在细胞壁或者液泡上,降低Cd的侵害.研究显示,叶面喷施S在Cd胁迫水稻中积极参与生化过程的特定光合作用和蛋白质合成的调节,减轻了水稻Cd胁迫,可以尝试在同类型重金属污染农田土壤中推广.
安徽铜陵矿区不同功能区域土壤中重金属对微生物及酶活性的影响
赵兴青, 朱旭炎, 黄兴, 孙雨, 侯颖
2019, 32(12): 2139-2147. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.02.16
摘要(839) HTML (63) PDF(370)
摘要:
为揭示土壤微生物及酶活性与重金属污染的内在关系,并建立土壤重金属污染水平的酶活性及生物学参数表征体系,以安徽铜陵狮子山矿区周边土壤为研究对象,测定矿区内不同功能区域(采矿区、选矿区、堆矿区、尾矿库以及菜园)土壤中w(Cu)、w(Zn)、w(Cd)、w(Pb)和基础呼吸、微生物量碳含量、代谢熵等理化性质以及6种土壤酶(脲酶、蔗糖酶、纤维素酶、过氧化氢酶、中性磷酸酶和碱性磷酸酶)的活性.结果表明,所选矿区不同功能区域的内梅罗综合污染指数(PN)依次为堆矿区(10.77)>采矿区(4.38)>选矿区(4.06)>尾矿库(2.55)>菜园(1.35);4种重金属(Cu、Zn、Cd和Pb)的单因子指数(Pi)依次为Cd > Cu > Zn > Pb.不同功能区域内6种土壤酶活性之间有显著差异并呈不同程度变化,且均以菜园土壤酶活性为最大,其中,过氧化氢酶、中性磷酸酶和蔗糖酶活性均可以有效地表征w(Cu)、w(Zn)、w(Cd)和w(Pb)的水平.与基础呼吸或者微生物量碳含量指标相比,代谢熵能更好地表征土壤环境污染状况.研究显示,土壤酶活性、代谢熵与Cu、Zn、Cd、Pb这4种重金属含量均呈极显著相关,因此可通过测定土壤酶活性和代谢熵等生物学参数为矿区土壤环境质量评价及生态修复提供参考依据.
典型岩溶区水环境中全氟化合物分布特征及风险评价
乔肖翠, 赵兴茹, 郭睿, 汪星, 郝姝然, 李雪, 刘琰
2019, 32(12): 2148-2156. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.05
摘要(894) HTML (57) PDF(413)
摘要:
为探究典型岩溶区PFASs(per-and polyfluoroalkyl substances,全氟化合物)分布特征及生态环境与健康风险,采用超高相液相色谱串联质谱对都安县地下水、地表水及污染源中PFASs进行分析测试.结果表明:①PFPeA(Perfluoropentanoic acid,全氟戊酸)是该地区检出率最高的PFASs污染物,检出率为100%,ρ(PFPeA)检出范围为0.067~1.021 ng/L.ρ(PFASs)平均检出情况满足污染源(2.592 ng/L)>地表水(0.737 ng/L)>地下水(0.340 ng/L),污染物检出种类的平均值满足污染源(7.1个)>地表水(4.4个)>地下水(2.9个).②研究区内仅有G2、S9、S13、P3采样点ρ(PFASs)可能受点源类污染源的影响较大,整个研究区PFASs分布特征及质量浓度受大气沉降影响较小.地表水及地下水ρ(PFASs)较高的采样点基本集中在人类活动聚集区;由于岩溶作用影响,东南部地下水中ρ(PFASs)相对较低.③地下水、地表水及污染源中PFASs的来源均可以分为两类,一类是以PFOS(perfluorooctane sulfonate,全氟辛烷磺酸)为主产物的五金电镀、消防、采矿、电子等行业,另一类可能主要与农业活动相关,来源于农用塑料品及其降解产物.④在利用当前已有参数进行评价时,都安县水环境中ρ(PFOA)(perfluorooctane acid,全氟辛酸)和ρ(PFOS)尚未达到对生态环境和人体健康具有风险的水平.研究显示,西南岩溶区水环境中ρ(PFOA)和ρ(PFOS)尚未达到对环境及人体健康具有风险的水平,但鉴于岩溶区特殊的水文地质条件,仍需加强产氟工矿企业的控制.
酸热活化对海泡石吸附水溶液中Cd的影响机制
张悦, 王欣, 林治家, 彭渤, 谭长银, 章新平
2019, 32(12): 2157-2167. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.28
摘要(1011) HTML (50) PDF(295)
摘要:
为增加SP(海泡石)的比表面积并提高其对水溶液中Cd的去除效率,采用HCl对SP进行酸热活化,探索制备HHSP(酸热活化海泡石)最佳的c(HCl)、酸改性时间和热活化温度,并比较SP和HHSP对Cd的吸附动力学和等温吸附特征,通过对吸附前后的SP和HHSP进行SEM-EDS(扫描电镜)、XRD(X射线衍射)和XPS(X射线光电子能谱)分析,以阐明HHSP吸附Cd的微观反应机理.结果表明:0.9 mol/L的HCl改性24 h后,500℃下热活化1 h制备的HHSP吸附性能最佳.准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型均能够很好地描述SP和HHSP对Cd的吸附特征.SP和HHSP对初始质量浓度为50 mg/L的溶液中Cd的去除率在2 h内分别达73.13%和85.96%,在24 h内达到吸附平衡.HHSP的最大饱和吸附量(qmax)为22.147 mg/g,比SP(4.200 mg/g)增加了4.23倍.酸热处理降低了SP的pH和pHpzc(零电荷点),表明在SP表面吸附活性中心增多.SEM-EDS显示,酸热活化未改变SP的纤维状结构,Cd吸附量由SP的1.57%增至HHSP的2.13%.XPS分析表明,SP和HHSP对Cd的吸附作用包括了表面羟基(-OH)络合作用以及产生CdCO3、CdCl2、CdO和Cd(OH)2沉淀.XRD分析表明,酸改性通过清除SP的CaCO3成分,比表面积增加,从而增加了HHSP对Cd的吸附量.研究显示,酸热活化可增加HHSP对Cd的吸附效能,为利用HHSP有效控制稻田土壤Cd生物有效性提供了有益途径.
SRIS对垃圾渗滤液中氨氮去除效能及微生态分析
宿程远, 朱孝文, 农志文, 黄智, 方奕涛, 谢颖, 郭媛媛
2019, 32(12): 2168-2176. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.04
摘要(768) HTML (47) PDF(355)
摘要:
针对垃圾渗滤液中ρ(NH3-N)较高、可生化性较差、处理困难的问题,以老龄垃圾渗滤液为研究对象,探讨了改良SRIS(土地快速渗滤系统)对NH3-N的处理效果与最高处理负荷量,同时分析了系统不同深度的ρ(NH3-N)的变化,并利用高通量测序技术分析了进水前、后系统中的微生物群落演替情况.结果表明:①在进水ρ(NH3-N)为125 mg/L左右、水力负荷为0.11 m3/(m2·d)、进水频率为1次/d下,垃圾渗滤液经改良SRIS的一级、二级渗滤柱处理后出水ρ(NH3-N)平均值为3 mg/L,NH3-N去除率在97.5%以上;提高水力负荷为0.22 m3/(m2·d)后,NH3-N去除率为87.27%;进水频率改为2次/d,NH3-N去除率达到96.17%.②改良SRIS的一级、二级渗滤柱所能处理的最高NH3-N去除量分别为200和110 mg/L,并且主要在下层和底层部分发生去除.③改良SRIS中下层微生物群落多样性最为丰富,微生物群落以变形菌门(Proteobacteria)为主,在属水平下微小杆菌属(Exiguobacterium)相对丰度最高,同时还存在多种有利于NH3-N去除的硝化、反硝化细菌以及浮霉菌,为NH3-N的去除提供了保障.研究显示,改良SRIS对垃圾渗滤液中NH3-N具有良好的去除效果,可为老龄垃圾渗滤液的有效处理提供借鉴.