环境科学研究

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2019, 32(4): .

摘要(969) PDF(449)

摘要:

王雅楠, 谢艳琦, 谢丽琴, 陈伟

2019, 32(4): 539-546. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.19

摘要(1649) HTML (66) PDF(835)

摘要:
为研究城镇居民生活碳排放特征及影响因素，基于LMDI模型从全国和省级层面研究了我国30个省、自治区、直辖市（不含港澳台及西藏自治区）2006-2015年的城镇生活碳排放，将城镇生活碳排放分解为生活能源消费结构效应、生活能源强度效应、消费倾向效应、人均可支配收入效应和城镇人口规模效应，分析各效应逐年和累积效应贡献度以及区域差异，并基于LMDI模型的计算结果对我国30个省、自治区、直辖市进行Q型聚类分析.结果表明：①从全国层面看，人均可支配收入、城镇人口规模是刺激因素，其中，人均可支配收入的影响效应最为显著，而消费倾向、生活能源消费结构、生活能源强度抑制了生活碳排放的增长.②从省级层面看，人均可支配收入、城镇人口规模的累积效应均为正，而消费倾向、生活能源消费结构、生活能源强度对各省、自治区、直辖市生活碳排放的影响效应有正有负，显示出显著差异.因此，政府应引导城镇人口合理增长，并积极制定相应政策优化居民生活能源消费结构.在制定碳减排战略时，要将省级生活碳排放的表面特征与其潜在驱动力相结合，根据不同区域有针对性地实施碳减排政策，同时应及时作出调整，以应对不同的发展阶段.

1980-2015年京津冀地区雁鸭类潜在栖息地连接度变化及驱动因素

杨丹, 王文杰

2019, 32(4): 547-556. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.06.24

摘要(1045) HTML (45) PDF(543)

摘要:
近几十年来，京津冀地区湿地面积萎缩，生态功能下降，严重影响了湿地水鸟的栖息地质量及栖息地间的连接，对水鸟类的迁徙、繁殖产生较大干扰，为了从整体上定量分析近几十年来湿地栖息地质量及连接度的变化，采用MaxEnt模型（maximum entropy model，最大熵模型），基于京津冀地区雁鸭类的出现点和环境因子反演其潜在栖息地，并根据图论法原理，利用ECA指数（equivalent connected area，等效连接指数），度量1980-2015年潜在栖息地连接度的变化.结果表明：①1980-2015年京津冀雁鸭类潜在栖息地面积总体呈下降趋势，由1980年的6 898 km²减至2015年的3 764 km²，减少了45.0%，其中，低适宜区面积降幅最为明显，为50.5%；2009-2015年高适宜区有增加趋势.②1980-2015年雁鸭类潜在栖息地连接度呈持续下降趋势，2000年以后的连接度下降速率大于2000年以前；潜在栖息地连接结构的空间分布有向环渤海地区转移的趋势，连接结构变化最为明显的区域为京津冀中部平原地区.研究显示，区域气候趋暖变干、水资源的供需失衡、水利工程设施建设以及人口增加与经济发展带来的土地利用变化是潜在栖息地面积与连接度下降的主要影响因子，而近些年保护区的建立及生态补水措施等生态保护政策对高适宜区的退化有一定缓解作用.

南京市水环境承载力动态变化研究

徐志青, 刘雪瑜, 袁鹏, 张茉莉, 肖书虎, 廖纯刚

2019, 32(4): 557-564. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.12.16

摘要(1301) HTML (75) PDF(650)

摘要:
为揭示区域水环境承载力动态变化特征，以南京市为例，从社会经济、水资源和水生态环境3个子系统选取18个指标，构建水环境承载力评价指标体系并确定各指标权重，利用模糊综合评价模型对水环境承载力进行评价，并通过障碍度模型诊断影响水环境承载力的障碍因素.结果表明：①2006-2016年南京市水环境承载力综合评分值从0.345 0增至0.470 0，整体呈上升趋势.②子系统评分值差异较大.水生态环境子系统评分值波动起伏但总体水平较高，年均评分值为0.615 1；社会经济子系统评分值从0.427 6逐年增至0.635 6.二者为承载力的提升奠定了基础.水资源子系统评分值低于0.200 0，极大地制约了南京市水环境承载力的发展水平.③从障碍度分析来看，人口密度、水资源开发利用率、人均水资源量及水功能区水质达标率是水环境承载力的主要障碍因素；就子系统而言，水资源子系统的障碍作用最为显著.研究显示，人口密度偏大、水资源供需矛盾及水功能区水质达标率偏低等是制约南京市水环境承载力的关键因素，也是提升南京市水环境承载力的重点.

植物及土壤碳同位素组成对环境变化响应研究进展

周咏春, 张文博, 程希雷, 徐新阳

2019, 32(4): 565-572. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.17

摘要(1309) HTML (48) PDF(640)

摘要:
植物和土壤的δ¹³C（碳同位素组成）能可靠记录环境信息，综合反映植物的生理生态特征以及碳循环过程中的生物化学过程，为人们理解生态系统碳循环提供有用信息.因此，研究植物和土壤的δ¹³C与环境因子的关系可以揭示生态系统碳循环的格局及其控制因子，进而有效预测全球变化及其对生态系统的影响.对植物和土壤的δ¹³C以及二者的差值（Δδ¹³C）与气候因子（如温度、降水量、大气压强等）、土壤因子（如C/N、土壤质地、土壤pH等）的关系进行了综述.现有研究表明：C₃植物的δ¹³C与降水量、大气压强均呈负相关，与温度的关系非常复杂，而针对C₄植物和在群落水平上开展的研究还较少；土壤δ¹³C与降水量、土壤C/N、土壤w（粉粒）及w（黏粒）均呈负相关，与温度、土壤pH、土壤w（砂粒）均呈正相关，然而环境因素间的耦合作用使得情况复杂化，多种环境因素的匹配关系究竟如何影响土壤δ¹³C的机制问题仍有待深入研究；Δδ¹³C能够更加全面准确地反映土壤碳循环信息，但对其与环境因子关系的研究较少，并且影响Δδ¹³C的驱动因子及机制也不明确.因此，在土壤-植物体系内，同时在物种和群落水平上，进行植物和土壤δ¹³C特别是Δδ¹³C与环境因子关系的研究，能够更加准确地预测和揭示环境变化对生态系统碳循环的影响，这也将是今后该领域的研究重点.

天津春节期间烟花爆竹燃放对空气质量的影响

郝天依, 韩素芹, 蔡子颖, 孟丽红, 王彦

2019, 32(4): 573-583. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.12.17

摘要(1283) HTML (36) PDF(576)

摘要:
为明晰春节期间烟花爆竹燃放对大气环境的影响，利用天津地区2016年和2017年春节期间（除夕至农历十五，公历2016年2月7-22日、2017年1月27日-2月11日）大气污染物质量浓度的监测数据和气象观测资料，对这一时期大气污染物质量浓度的变化规律进行分析.结果表明：天津春节期间大气颗粒物质量浓度峰值均出现在初一的00：00-01：00.烟花爆竹燃放对ρ（PM₁₀）、ρ（PM_2.5）和ρ（SO₂）影响较大，尤其是对地面污染物质量浓度影响最大，并且对ρ（PM_2.5）和ρ（PM₁₀）的影响高度相对增高，但对ρ（NO₂）的实时影响最小.初一00：00-00：01，ρ（PM₁₀）、ρ（PM_2.5）、ρ（SO₂）和ρ（NO₂）分别增加了305、178、80和7 μg/m³.烟花爆竹燃放使ρ（PM_2.5）和ρ（PM₁₀）的日变化曲线较非春节期间波动性增强，主峰值区（20：00-翌日01：00）污染物质量浓度升高和出现的时间延后；ρ（SO₂）主峰值出现时段由09：00-10：00变为00：00左右，并且其峰值剧增.烟花爆竹燃放使夜间空气中ρ（PM_2.5）上升，导致ρ（PM_2.5）在ρ（PM₁₀）的占比显著升高.2016年和2017年春节期间，PM_2.5、PM₁₀和SO₂的最大小时质量浓度及其变化率均高于春节前后（除夕前15 d和农历十五后15 d），而NO₂和CO的最大小时质量浓度及其变化率则低于春节前后.2016年和2017年除夕ρ（PM_2.5）的半衰期分别为4.7和3.6 h.研究显示，即使在有利于扩散的气象条件下，烟花爆竹燃放仍可使天津地区ρ（PM₁₀）、ρ（PM_2.5）和ρ（SO₂）短时迅速增大，污染物质量浓度主峰值均出现在夜间，ρ（PM_2.5）的半衰期介于3~5 h.

济南市夏季环境空气中PBDEs的浓度分布及潜在风险分析

张桂芹, 丁椿, 朱丽, 姜晓婧, 李少洛, 孙友敏

2019, 32(4): 584-592. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.13

摘要(963) HTML (39) PDF(515)

摘要:
为准确评估济南市夏季环境空气中PBDEs（多溴联苯醚）的污染情况，利用气相色谱-负化学离子源-质谱（GC-NCI-MS）方法，对采集到的大气颗粒物滤膜和气相样品进行了分析，得到不同粒径颗粒相和气相PBDEs在济南市夏季环境空气中的质量浓度.结果表明：观测期间，济南市环境空气中TSP（总悬浮颗粒物）、PM₁₀和PM_2.5中的ρ（PBDEs）分别为（224.1±14.0）（156.5±43.7）（110.2±27.4）pg/m³，质量浓度较高的3种PBDEs单体分别为BDE209、BDE99、BDE183；气相中ρ（PBDEs）为（54.8±13.2）pg/m³，其中，质量浓度较高的单体分别为BDE209、BDE47、BDE99.通过主因子分析发现，不同粒径颗粒物上吸附的PBDEs特征单体不同，TSP中以五溴联苯醚为主，PM₁₀中以八溴联苯醚和五溴联苯醚为主，PM_2.5中则以五溴联苯醚、八溴联苯醚、十溴联苯醚为主.通过将2种模型的预测值和实测值进行比较发现，稳衡态模型比K_OA（辛醇-空气分配系数）模型更好地模拟了PBDEs的气-粒分配情况.在稳衡态模型下，PBDEs在气-粒分配中接近于平衡状态.高溴代PBDEs主要分布于颗粒相中，而低溴代PBDEs的真实情况不同于理论预测结果，BDE99及BDE47在颗粒相的分配比高于50%，说明济南市低溴代PBDEs也容易吸附在颗粒相中.根据计算的PBDEs呼吸暴露水平可知，PM_2.5上PBDEs呼吸暴露量占TSP呼吸暴露量的49.1%，儿童约是成人的1.5倍.济南市普通儿童和成人对BDE99最高总摄入量分别为234.78和169.57 pg/（kg·d），均低于BDE99最大允许摄入量260 pg/（kg·d）.根据US EPA（美国环境保护局）发布的PBDEs健康风险评价方法（EPA/540/R/070/002），利用国内外相关参数分别计算空气吸入致癌风险指数发现，济南市夏季环境空气中PBDEs的致癌风险处于较低水平.研究显示，济南市夏季环境空气中不同粒径颗粒物PBDEs的质量浓度处于较低污染水平，其产生的潜在健康风险也较低.

昆明松华坝水库沉积物中PAHs垂直分布特征及其来源

成淑妍, 马晓华, 万宏滨, 黄昌春, 黄涛, 杨浩, 高超

2019, 32(4): 593-600. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.07

摘要(1111) HTML (47) PDF(582)

摘要:
为揭示昆明松华坝水库人类活动对PAHs（多环芳烃）的影响程度及其污染历史，研究了松华坝水库2根沉积柱（包括集水区人口较密集的1号柱和以山地为主的2号柱）中16种PAHs的垂直分布特征及其来源.结果表明：1号、2号柱中∑₁₆PAHs（16种PAHs总量）分布范围分别为155.9~471.3和100.7~316.3 ng/g，但1号柱污染程度高于2号柱，可能与其集水区较高的人为排放有关.1号柱中∑₁₆PAHs整体随采样深度的下降而降低，2号柱则随采样深度的下降而增长；这2根柱子PAHs的组成相似，沉积物中PAHs均以2环的Nap（萘）和3环的Phe（菲）为主（二者占比高于50%），高致癌性的4~6环PAHs也有较大占比.分子比值法和正定矩阵因子分解法结果显示，1号柱中PAHs主要来源顺序为生物质燃烧源（38.8%）>石油源（34.7%）>煤炭燃烧源（13.4%）>石化燃料燃烧源（13.1%），2号柱主要来源为石油源（44.4%）>生物质燃烧源（26.2%）>煤炭燃烧源（15.3%）>石化燃料燃烧源（14.1%），反映了集水区人类活动方式与强度对沉积物中PAHs的控制作用.

香溪河大型底栖动物24 h漂流规律研究

杜颖, 张宇航, 朱翔, 张敏, 杨国范, 渠晓东

2019, 32(4): 601-608. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.07.13

摘要(1024) HTML (34) PDF(624)

摘要:
漂流行为是大型底栖动物适应河流水文过程的重要生物行为，也是研究河流底栖动物时空分布过程的重要依据，研究底栖动物的漂流规律对了解河流生态系统纵向格局的形成过程和演变机制具有重要意义.2017年8月选择湖北省香溪河的2条支流（九冲河与高岚河）研究大型底栖动物的漂流种类、昼夜节律和功能摄食类群构成.结果表明：①九冲河与高岚河漂流底栖动物均以蜉蝣目（Ephemeroptera）占绝对优势，相对丰度分别为76.9%、96.1%.九冲河的漂流物种数（35种）远高于高岚河（14种）.②优势物种分析表明，九冲河的优势物种为高翔蜉（Epeorus sp.）、弯握蜉（Drunella sp.）、四节蜉（Baetis sp.）、花翅蜉（Baetiella sp.）、扁蚴蜉（Ecdyonurus sp.）、沼石蛾（Limnophilidae sp.）、等翅石蛾（Philopotamidae sp.）和蚋（Simulium sp.），高岚河的优势物种为花翅蜉和高翔蜉.③2条河流大型底栖动物的漂流均为显著的夜漂流类型，且漂流高峰期均出现在06：00.九冲河的夜漂者以襀翅目（Plecoptera）为主，高岚河以蜉蝣目为主.不同物种漂流的昼夜节律不同，高翔蜉、弯握蜉、扁蚴蜉、沼石蛾、等翅石蛾和蚋的第1个漂流密度高峰期均出现在20：00-22：00；四节蜉的第1个漂流密度高峰期出现在04：00-06：00；而花翅蜉的第1个漂流密度高峰期在九冲河出现的时间为04：00-06：00，在高岚河为02：00-04：00.④昼夜间漂流底栖动物的功能摄食类群和生活类型群落组成也有一定差异，但总体来看，漂流者的功能摄食类群均以收集者为主，以游泳生活者占主要优势.研究显示，九冲河与高岚河底栖动物的漂流节律表现出明显的差异性，其人为活动强度的差异是造成漂流规律差异的主要原因.

底泥翻耕对巢湖西部聚藻区黑臭风险的预控效果

周麒麟, 何宇虹, 程寒飞, 范成新

2019, 32(4): 609-618. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.13

摘要(943) HTML (27) PDF(585)

摘要:
聚藻区高有机负荷表层底泥已被证实是西巢湖黑臭频发的主要因素，但能否借鉴像控制湖泊内源污染的翻耕方式对黑臭进行预控，则有待于与过程有关的试验研究.基于湖泊底泥再悬浮特征和耕作性能设计的底泥翻耕措施，借助能够模拟湖泊风浪与沉积物再悬浮的大型装置，通过藻体堆积诱发试验，研究黑臭诱发过程中上覆水水色，ρ（Fe²⁺）、ρ（S^2-）的动态，新生沉积物-水界面底泥关键物化指标以及底泥间隙水Fe、S变化对底泥翻耕的响应过程.结果表明：①翻耕深度对黑臭影响较大，PT15（15 cm深度的翻耕处理组）达到了对湖泛黑臭的控制，当第8~14天PT2、PT5、PT10（2、5和10 cm翻耕处理组），CK（对照组）和Blank（空白组）相继发生黑臭时，PT15上覆水主要致黑物质为Fe²⁺和S^2-，其质量浓度分别为PT2、PT5、PT10、CK和Blank的68.6%、79.5%、48.1%、46.7%、51.3%和75.2%、65.7%、57.1%、74.5%、75.0%.②PT15可明显提升新生泥-水界面对蓝藻堆积及缺氧环境的耐受力，黑臭诱导模拟后，其底部水体及泥-水界面的ρ（DO）、E_h和pH均远高于发生湖泛黑臭处理组，ρ（∑H₂S）却明显低于发生湖泛黑臭处理组，表层底泥间隙水中ρ（Fe²⁺）为0.54 mg/L，仅为发生湖泛黑臭处理组的25.3%~33.7%，ρ（Fe²⁺）占ρ（TFe）的比例为25.2%，远低于发生湖泛黑臭处理组（约40.0%），表层底泥中w（AVS）（AVS表示酸可挥发性硫化物）为0.51 μg/g，仅为发生湖泛黑臭处理组的14.6%~17.2%.研究显示，底泥翻耕作为一种底泥物理改良方式，对于聚藻区内底泥，因其将有机污染负荷较重的表层翻转至了下层，阻隔了表层污染底泥中物质迁移供给和对厌氧微生物参与的控制，在藻体大量聚集和死亡的水柱环境中可较好地阻止致黑致臭物的形成，有效控制了湖泛黑臭的发生.

成都市2017年夏季大气VOCs污染特征、臭氧生成潜势及来源分析

徐晨曦, 陈军辉, 韩丽, 王波, 王继钦

2019, 32(4): 619-626. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.25

摘要(1713) HTML (83) PDF(1044)

摘要:
为评估成都市2017年夏季（6-8月）开展的臭氧防治行动措施对空气质量的改善效果，采用在线监测系统对成都市环境空气中VOCs物种进行监测，对比分析VOCs污染特征、OFP（臭氧生成潜势），并利用PMF（正矩阵因子法）模型对VOCs主要来源进行解析.结果表明：2017年8月$φ$（VOCs）平均值为31.85×10^-9，比2016年同期下降了32%，其中，$φ$（芳香烃）和$φ$（卤代烃）平均值下降最为明显.$φ$（VOCs）日变化呈双峰型，分别在每日09：00和23：00左右达峰值，臭氧防治行动期间$φ$（VOCs）月均小时值低于2016年同期.VOCs的OFP敏感性物种以烯烃为主，占总VOCs OFP贡献的48%.2017年8月成都市OFP为61.89×10^-9，比2016年同期下降44%.VOCs源解析结果发现，2017年8月油气挥发源、有机溶剂使用源、工业源、生物质燃烧源等排放占比均有所下降，而机动车排放源和天然源的排放占比增加.研究显示，成都市2017年夏季臭氧防治行动对成都市大气VOCs排放有明显的控制效果.

基于遥感数据的秸秆焚烧源排放清单及时空分布特征

张思, 刘志红, 佟洪金, 马思源, 王楚钦

2019, 32(4): 627-635. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.24

摘要(1230) HTML (58) PDF(760)

摘要:
分析秸秆焚烧事件引起的空气污染状况，常使用CMAQ、NAQPMS、WRF-CHEM等模型进行空气质量模拟，而污染源排放清单是模拟模型的关键输入.为满足模型清单输入要求，以2014年5月7日四川盆地内发生的一次由油菜秸秆焚烧引起的重污染事件为例，采用排放因子法进行污染物年排放量估算，结合卫星火点数据、土地利用数据对其进行空间特征分析，并使用Bluesky CONSUME模型估算了污染物的烟羽抬升，结合激光雷达获取了气溶胶消光系数以分析其时间特征.结果表明：以2013年为基准年，全年区域内CO、NO_x、SO₂、PM_2.5、PM₁₀及NMVOC（非甲烷挥发性有机化合物）的年排放量分别为5 791.022、193.842、43.268、574.602、1 495.350和1 495.350 t，成都市、德阳市、绵阳市、眉山市、资阳市各污染物排放量占比分别为13.90%、22.39%、31.81%、12.11%、19.79%.各污染物排放量均在地面层呈3个大值中心、2个空值带的分布趋势.采用环境1B卫星和MODIS火点数据结合提取焚烧火点分析发现，5月7日四川盆地内5个城市均存在不同程度的秸秆焚烧情况.经空间分配后发现，此次排放的重点在德阳市及绵阳市南部，污染物排放量最大值出现在德阳市中部，成都市秸秆焚烧火点最少，污染物排放量也最小.受当天大气边界层高度的影响，污染物垂直分布主要集中在35 m以下，并在30 m左右形成污染物极大层.另外，受秸秆焚烧管制影响，在16：00-翌日04：00排放量呈逐渐上升趋势，09：00-16：00排放量较少.研究显示，秸秆焚烧源排放清单与前人研究结果较为一致，排放清单的烟羽抬升结果与气溶胶消光系数的垂直分布较为吻合.

秋冬交替季节白洋淀沉积物有机质特性研究

胡晓明, 崔骏, 裴元生

2019, 32(4): 636-646. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.08.12

摘要(1189) HTML (54) PDF(505)

摘要:
为了研究白洋淀沉积物中有机质释放对秋冬交替季节淀区水环境的影响.将白洋淀分为自然保护区、旅游区、村落密集区、淀中村区和出淀口区五部分，在20个代表性采样点采集沉积物样品，采用光谱学方法表征样品中有机质特性，并研究氮、磷的溶解释放特征.结果表明：①在自然保护区、淀中村区和出淀口区，沉积物中有机质的腐殖化和芳香化程度较高，主要为陆源可见光类腐殖酸组分（C1）、海源可见光类腐殖酸组分（C3）和紫外光类腐殖酸组分（C4）；而在旅游区和村落密集区，有机质的腐殖化和芳香化程度较低，主要为类色氨酸组分（C2），表明这些区域受人为活动影响大.②紫外吸收光谱和荧光光谱参数具有很好的相关性，可用于表征沉积物中有机质特征；类色氨酸组分的荧光强度与沉积物中w（TN）和w（TP）具有良好的正相关关系，显示出同源性特征.③与以类腐殖酸为主要成分的沉积物样品相比，氮、磷更易从以类蛋白为主要成分的沉积物中释放.研究显示，秋冬交替季节白洋淀沉积物中有机质以类蛋白和类腐殖酸为主，且类蛋白具有促进共存氮、磷溶解释放的作用.

闽江下游不同碳组分及其通量特征

钱伟, 陈莹, 杨柳明, 彭园珍, 张莉, 李天洋, 江淼华

2019, 32(4): 647-653. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.14

摘要(1134) HTML (46) PDF(531)

摘要:
河流连接着地表主要碳库，在全球碳循环中发挥着重要作用.河流水体中不同碳组分的水平输送、水-气界面通量及其比例对认识河流在区域碳循环的作用具有重要意义.2013年11月-2014年10月在闽江下游竹岐水文站连续进行采样，分析水样中c（DIC）（dissolved inorganic carbon，溶解性无机碳）、c（DOC）（dissolved organic carbon，溶解性有机碳）和c（POC）（particulate organic carbon，颗粒性有机碳），并结合相关参数估算闽江不同碳组分的水平及垂直通量.结果表明：① c（DIC）、c（DOC）、c（POC）分别为230~892、112~209、14~183 μmol/L.②调查期间闽江总碳水平通量达46×10¹⁰ g/a，其中，DIC水平通量为29×10¹⁰ g/a，占总碳水平通量的63%；POC水平通量为6×10¹⁰ g/a，相当于DOC水平通量（11×10¹⁰ g/a）的55%.③不同组分的季节变化特征不同，c（DIC）在丰水期较低、枯水期升高，表明DIC输出受流域生态系统的供应限制；各月c（DOC）变化不大，表明流域DOC输出潜力较大；c（POC）在丰水期明显升高，枯水季较低；溶解态碳是河水碳组分的主要部分；年内各月DIC水平通量分配较均匀，有机碳水平通量集中在丰水期.④闽江竹岐水体pCO₂（二氧化碳分压）为1 500~6 400 μatm（1 atm=101 325 Pa），是大气CO₂的"源"，闽江下游水-气界面CO₂垂直通量约为DIC水平通量的2%，闽江下游河流DIC输出以水平输出为主.建议今后进一步开展闽江中典型流域和水域的碳组分调查，加强闽江碳组分输出的控制机制研究.

WLTC循环下汽油车氨排放影响因素分析

韩亚欣, 谭建伟, 杨佳, 杨正军, 葛蕴珊, 罗佳鑫, 郝利君

2019, 32(4): 654-661. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.17

摘要(1246) HTML (62) PDF(671)

摘要:
为研究WLTC（worldwide light-duty test cycle，全球轻型汽车驾驶循环）循环下常规污染物和行驶工况对汽油车NH₃排放的影响，选定一辆满足国Ⅴ排放标准、配备TWC（three way catalyst，三元催化器）尾气后处理装置的轻型汽油车，测定其在WLTC循环下CO₂、CO、NO_x和NH₃的摩尔排放量.结果表明：CO、NO_x与NH₃排放的线性相关系数分别为0.626和0.321.NH₃高排放的出现除了伴有CO的高排放外，还需车辆具有高速和持续的正向加速度.用配备TWC尾气后处理装置前、后NO_x排放量的差值表示NO_x的转化量发现，NO_x的高转化量并不一定对应NH₃的高排放量，在循环后期大量产生的NO_x会抑制NH₃的排放.由于VSP（vehicle specific power，比功率）能综合反映行驶工况，研究行驶工况对NH₃排放的影响时主要分析VSP与NH₃之间的关系，通过VSP聚类方法将VSP划分为不同区间，得出当VSP Bin（vehicle specific power bin，比功率区间）大于0时，基于CO₂的NH₃排放基本呈随VSP Bin增大而增加的规律，并且基于CO₂的NH₃排放量最大值对应的VSP Bin为持续正向加速工况.研究显示，常规污染物中CO和NO_x对NH₃的排放会产生不同程度的影响，加速度作为行驶工况的表征参数之一会直接或通过影响CO和NO_x的排放间接影响NH₃的生成.

新疆喀纳斯景区道路沿线表土环境磁学特征

邓海英, 陈学刚

2019, 32(4): 662-670. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.03

摘要(970) HTML (30) PDF(444)

摘要:
为验证环境磁学方法监测旅游景区道路沿线土壤污染的可行性，分别采集新疆喀纳斯旅游景区道路沿线区（距离道路 < 0.5 m）、远离道路区（距离道路>30 m）以及远离旅游活动区（作为对照区）的表土样品，利用磁测、扫描电子显微镜和能谱仪方法对其磁学性质、空间分布及其成因进行研究.结果表明：①道路沿线区表土样品χ_LF（低频磁化率）、SIRM（饱和等温剩磁）平均值分别为194.24×10^-8 m³/kg和2 288.62×10^-5 Am²/kg，显著高于远离道路区和对照区.②道路沿线表土样品SOFT（软剩磁）、HIRM（硬剩磁）及S_-ratio（300 mT反向磁场测试的等温剩磁与SIRM比值的相反数）平均值分别是对照区的4.35、3.66、0.99倍，S_-ratio平均值接近于1，SIRM/χ_LF平均值小于20 kA/m，χ_FD（百分频率磁化率）平均值为2.04%，IRM（等温剩磁）获得曲线呈先快后慢的上升趋势.③道路沿线区表土样品的χ_LF、IRM_{20 mT}（20 mT正向磁场测试的等温剩磁）、SIRM相互之间以及三者与SOFT之间均呈显著正相关.χ_LF与χ_FD、SIRM/χ_LF均呈显著负相关，χ_FD与SIRM/χ_LF呈显著正相关，S_-ratio与SOFT呈显著正相关、与HIRM呈显著负相关.④道路沿线区和远离道路区表土样品的磁性矿物均存在光滑完整的球粒状、不规则或片状颗粒，其元素组成主要是C、O、Si、Al、Fe等，并含有微量的Ni、Cr、Mn等重金属元素.研究显示，新疆喀纳斯旅游景区道路沿线表土样品磁性矿物含量较高，载磁矿物以多畴、假单畴粗颗粒的亚铁磁性矿物为主导，χ_LF、SIRM、SOFT的空间变化趋势类似，均在通往湖口的道路处出现高值区，并且磁性颗粒较粗，形成潜在土壤污染区.道路沿线区表土样品磁性增强可能与旅游交通活动产生的磁性颗粒外源输入有关.因此，环境磁学方法具有大范围监测景区土壤环境、判别污染物来源和圈定旅游交通土壤污染范围的能力.

蚯蚓对植物修复石油烃污染土壤的影响

李彤, 李翔, 李绍康, 杨津津, 余红, 席北斗

2019, 32(4): 671-676. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.02.07

摘要(1318) HTML (48) PDF(579)

摘要:
石油使用量的增大导致石油污染量的增加.为经济有效地修复低污染浓度的石油烃污染土壤，了解蚯蚓对植物去除土壤石油烃的影响，探讨蚯蚓对土壤石油烃污染的修复效应，通过人工制备石油烃污染土壤，采用植物[紫茉莉（Mirabilis jalapa L.）、凤仙花（Impatiens balsamina L.）、西伯利亚鸢尾（Iris sibirica L.）]以及植物-蚯蚓[赤子爱胜蚓（Eisenia foetda）]两种处理模式进行60 d的盆栽试验，通过测定土壤中w（石油烃）、过氧化氢酶和多酚氧化酶的活性变化来解析蚯蚓对植物修复土壤石油烃效率的影响.结果表明：相同处理条件下，凤仙花、紫茉莉与西伯利亚鸢尾土壤中石油烃去除率分别为36.32%、32.70%、29.82%，凤仙花的土壤修复效果最佳.添加蚯蚓后，对应凤仙花、紫茉莉与西伯利亚鸢尾土壤中石油烃的去除率分别为40.73%、36.10%、32.80%，显著高于未添加蚯蚓土壤，表明添加蚯蚓能够促进植物对土壤中石油烃的修复效果.土壤修复过程中过氧化氢酶与多酚氧化酶活性总体呈上升趋势，添加蚯蚓对土壤酶活性具有刺激作用.土壤中过氧化氢酶、多酚氧化酶活性均与w（石油烃）呈显著负相关（相关系数分别为-0.79和-0.90，P均小于0.05），说明土壤中过氧化氢酶与多酚氧化酶可能参与了土壤中石油烃的降解过程.研究显示，蚯蚓能够强化植物对石油污染土壤的修复效果，为植物/蚯蚓联合修复石油污染土壤提供了技术依据.

水氮管理对设施番茄根系生长的影响

梁斌, 王群艳, 董静, 张峻伟, 李俊良

2019, 32(4): 677-682. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.04

摘要(969) HTML (40) PDF(574)

摘要:
为研究高盐分累积设施土壤（电导率为1 106 μS/cm）中水氮管理对设施番茄根系生长的影响，采用二因素随机区组设计，利用盆栽试验研究了设施土壤中不同水分和氮肥处理对番茄生长和养分吸收的影响.结果表明：与适宜灌溉[浇水量为2.1 L/（盆·次）]相比，水分胁迫处理[浇水量为1.5 L/（盆·次）]显著抑制番茄根系、株高和生物量的增加，番茄总根长、根总表面积、根尖数分别平均减少16.6%、24.4%、14.3%，养分吸收量平均减少21.7%；高量灌溉[浇水量为2.7 L/（盆·次）]可增加番茄果期生物量，增幅达35.5%，但氮素吸收量有所降低.与传统施肥相比，减氮施肥可显著促进番茄植株、根系的生长，从而增加养分吸收量；番茄总根长、根总表面积、根尖数分别增加2.9%~55.3%、10.8%~55.5%、4.9%~62.7%，株高平均增加12.7%，养分吸收量平均增加38.5%，氮肥利用率从9.1%增至30.8%.研究显示，在高盐分累积的设施土壤中，氮肥减施可促进作物根系生长，同时提高氮肥利用率.

CO₂倍增和施氮对水稻不同生长期土壤反硝化细菌丰度的影响

陈娜, 刘毅, 肖谋良, 袁红朝, 葛体达, 徐华勤, 唐启源

2019, 32(4): 683-691. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.05

摘要(941) HTML (37) PDF(555)

摘要:
随着全球气候变化的不断加剧，大气CO₂浓度呈明显增加趋势，这将间接影响土壤-植物-微生物系统的氮循环过程.为研究典型水稻土壤反硝化细菌对CO₂浓度升高的响应规律和机制，借助水稻密闭培养箱，运用实时荧光定量聚合酶链式反应（Real-Time qPCR）分子技术，设置不施氮（0 mg/kg）和常规施氮（100 mg/kg）2个处理，研究CO₂倍增对水稻不同生长期土壤关键反硝化功能细菌（narG、nirK和nirS型）丰度的影响.结果表明：①在2种施氮水平，CO₂倍增显著促进了水稻分蘖期、孕穗期、扬花期和成熟期水稻根系生长（增幅为2.96%~28.4%）、地上部生物量增加（增幅为7.1%~107.3%）以及成熟期籽粒干质量的增加（增幅为19.5%和38.0%），具有显著的增产效应.②反硝化细菌丰度对CO₂倍增的响应与生育期及施氮水平有关，CO₂倍增在2个施氮水平均抑制分蘖期反硝化细菌的繁殖，显著增加孕穗期反硝化细菌数量；在水稻扬花期，CO₂倍增促进了施氮处理narG和nirS型反硝化细菌数量的增加，在成熟期抑制未施氮处理下narG、nirK和nirS型反硝化细菌的生长.另外，narG、nirK、nirS型反硝化细菌丰度整体表现为narG > nirS > nirK，且随水稻的生长，其在成熟期的丰度均呈降低趋势.nirK和nirS基因同属亚硝酸还原酶，但nirS基因丰度高于nirK，且对CO₂倍增和施氮的响应有所差异.研究显示，CO₂倍增可显著增加水稻生长和产量，不同施氮水平对稻田土壤反硝化细菌丰度的影响存在差异.

O₃/UV反应体系的有机物消解动力学模型

穆瑞, 杨慧中

2019, 32(4): 692-699. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.13

摘要(1232) HTML (47) PDF(637)

摘要:
为了提高O₃/UV（臭氧协同紫外）反应体系对有机物的消解效率，降低能源消耗，基于O₃分解的SHB机理和O₃、有机物在紫外辐射下的光解机理，并考虑该反应体系中存在的3种可能的有机物消解途径和反应器出口处O₃气体浓度变化，建立了O₃/UV反应体系的动力学模型.将该模型用于消解过程中有机物消解率变化规律的研究，进一步优化消解工艺参数.结果表明：使用苯酚和乙酸作为目标有机物，以该模型进行仿真，从理论上验证了O₃气体浓度与紫外辐射间存在协同作用和不同工艺参数下所建立模型的灵敏性；将该模型与其他模型、试验测量值进行对比，验证了其优越性和准确性；对比不同pH下的3种消解途径各自贡献率的仿真结果，发现O₃/UV反应体系的pH对其消解有机物效率具有重要影响.研究显示：在O₃/UV反应体系中，紫外辐射强度和投加的O₃气体浓度二者间具有协同作用，同时调节可获得更好的消解效果；在酸性条件下有机物消解以O₃直接氧化为主，碱性条件下则以自由基间接氧化为主.

微生物对饮用水典型消毒副产物前体物的降解效能及其群落特征

张瑞华, 纪桂霞, 楚文海

2019, 32(4): 700-708. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.05

摘要(1376) HTML (76) PDF(583)

摘要:
相对于CF（氯仿）等C-DBPs（含碳消毒副产物），DCAN（二氯乙腈）等N-DBPs（含氮消毒副产物）具有更高的毒性.控制DBPs（消毒副产物）的前体物是抑制DBPs产生的最有效方法之一.为考察微生物降解DBPs前体物对生成DBPs的影响，分别选取C-DBPs和N-DBPs的典型代表物CF和DCAN及其相应的典型前体物Tyr（酪氨酸）和Asp（天冬氨酸）为研究对象，采用微生物培养前体物的方式，探究微生物对典型前体物Tyr和Asp的降解效果及其对生成CF和DCAN的控制效果.结果表明：①Tyr和Asp两种前体物经微生物降解后，DOC（溶解性有机碳）的去除率分别为94.0%和85.6%，DON（溶解性有机氮）的去除率分别为69.0%和81.0%.②在前体物经微生物降解后的水样中，氯化或氯胺化消毒后生成CF和DCAN的量较降解前均大大减少.以Tyr为前体物，水样经微生物降解、氯化消毒后生成CF和DCAN的量分别降低了56.1%和89.5%，氯胺化消毒后生成CF的量降低了68.5%；以Asp为前体物，水样经微生物降解、氯化消毒后生成DCAN的量最高可降低99.9%，经微生物降解、氯胺化消毒后生成的CF可降低50.7%.③对水样中微生物菌群分析发现，在门水平上的菌群主要有变形菌门（Proteobacteria）、放线菌门（Actinobacteria）和拟杆菌门（Bacteroidetes），在属水平上的菌属主要有伯克氏菌属（Burkholderia-paraburkholderia）、半角藻属（Haliangium）、分枝杆菌属（Mycobacterium）、沉积小杆菌属（Sediminibacterium）、norank_f_Chitinophagaceae和动胶菌属（Zoogloea）.研究显示，微生物降解对DBPs典型前体物Tyr和Asp的去除，以及对生成CF和DCAN的控制具有较大的潜力，变形菌和放线菌在降解DBPs前体物中起到了重要作用.

响应曲面分析优化改性粉煤灰漂珠对水中氟的吸附性能及机理研究

严博文, 叶长文, 龚锐, 黄艳采, 谢燕华

2019, 32(4): 709-717. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.20

摘要(1020) HTML (40) PDF(488)

摘要:
为提升粉煤灰漂珠对水溶液中氟的吸附性能，以氧化钙为原料，采用煅烧法制备钙改性粉煤灰漂珠吸附材料.通过响应曲面分析中的Box-Behnken设计吸附氟试验，探讨各吸附因数及其交互作用对吸附效果的影响，确定最佳吸附条件.利用SEM（扫描电镜）、EDS（能量散射光谱）、XRD（X射线衍射）以及BET比表面积等手段对吸附材料进行表征，并结合吸附动力学、吸附等温试验探讨钙改性粉煤灰漂珠吸附剂的除氟机制.结果表明：①初始ρ（F^-）和吸附温度对改性粉煤灰漂珠吸附水中F^-的去除率有显著影响，当pH为5.0、初始ρ（F^-）为125 mg/L、吸附温度为40℃时，改性粉煤灰漂珠对水中F^-的吸附效果最佳.②动力学试验显示，改性粉煤灰漂珠对水中F^-的吸附过程符合准二级动力学模型，说明该吸附过程主要以化学吸附为主；与Langmuir和Freundlich吸附等温模型相比，Temkin吸附等温模型更适合于描述该吸附平衡过程.③SEM、EDS和BET比表面积分析显示，改性后的粉煤灰漂珠内部生成了具有不规则表面和多孔结构的含钙团簇物质，从而增加了BET比表面积，改善了孔隙结构.XRD分析显示，钙改性粉煤灰漂珠主要通过离子交换作用吸附去除水中的F^-.研究显示，以工业废物为原料制备的钙改性粉煤灰漂珠吸附剂的最大除氟率为93.59%，是一种具有应用潜力的低成本吸附材料.

混凝沉淀-UF工艺去除二级出水中ARGs效能研究

张启伟, 孙丽华, 史鹏飞, 张雅君

2019, 32(4): 718-724. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.25

摘要(1225) HTML (42) PDF(437)

摘要:
为了研究混凝沉淀-UF工艺对城市污水处理厂二级出水中ARGs（抗生素抗性基因）去除的影响，以PACl（聚合氯化铝）和PFS（聚合硫酸铁）作为混凝剂，采用qPCR（实时荧光定量聚合酶链式反应）和EEM（三维荧光光谱）等分析混凝沉淀-UF工艺对ARGs的削减及其影响因素.结果表明：① PACl、PFS投加量（分别以Al、Fe计，下同）分别为0.85、0.50 mmol/L时，与直接UF工艺相比，混凝沉淀-UF工艺对水中各类ARGs的去除量高2~3个数量级，其中PACl-UF工艺的效果更好，去除量为2.51~3.52个数量级；对水中DOC（溶解性有机碳）、富里酸类及溶解性微生物代谢产物的去除效果更好，DOC去除率由18%升至36%.②直接UF、PACl-UF、PFS-UF 3种工艺膜进、出水的线性拟合结果显示，ARGs浓度与ρ（DOC）、16S rDNA浓度均呈显著正相关.研究显示，混凝沉淀-UF工艺可以有效去除二级出水中的ARGs，且有机物、16S rDNA的去除有助于ARGs的削减.

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2019年第32卷第4期

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