环境科学研究

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2019, 32(8): .

摘要(874) PDF(598)

摘要:

刘伟玮, 全占军, 罗建武, 朱彦鹏

2019, 32(8): 1259-1263. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.06.07

摘要(1271) HTML (52) PDF(706)

摘要:
2018年中共中央印发的《深化党和国家机构改革方案》对自然生态系统的保护修复和监管进行了部门划分，但由于生态系统结构、过程和功能的复杂性和多样性，在涉及生态保护修复具体工作时，依然面临着生态监管的职能边界不清晰、制度体系不健全等问题.以习近平生态文明思想为指引，借助于生物多样性和生态系统服务科学-政策平台（IPBES）概念框架，明晰了新时期生态环境部门生态监管职能的内涵，即从维护国家和区域生态安全的角度，通过监测、评估、监督、执法和考核等手段，对有关部门和地方政府所开展的生态保护修复工作进行行政监督和执法.解析了生态环境部门与自然资源部门（包括国家林草部门）在生态保护修复领域的职责关系，主要包括三方面：①二者分别通过间接与直接途径实现促进生态系统服务和产品供给提升的目标.②二者定位分别是外部“专职”监管和中央与地方、上级与下级的内部监督.③二者监督对象分别是督政与督事.针对新时期生态监管制度体系的构建，建议健全生态保护防控制度、建立“1+N”生态监测制度、构建生态评估及预警制度、健全生态保护执法制度、完善考核督察问责制度、健全公众参与监督制度和构建生态监管保障制度等，以进一步提升生态监管效能，推动生态保护修复成效提升，从而为人民群众提供更多更好的生态产品.

差异化碳减排目标对区域产业部门经济与碳减排的影响

翁智雄, 马忠玉, 葛察忠, 程翠云, 杜艳春

2019, 32(8): 1264-1274. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.25

摘要(1079) HTML (55) PDF(654)

摘要:

碳减排目标是实现减排任务的重要保障.为探讨差异化减排目标对区域产业部门经济与碳减排的影响，以在我国具有特定区位条件（“21世纪海上丝绸之路”的重要节点）和经济发展现状（相对较为落后）的广西壮族自治区为主要研究区域，构建包括广西壮族自治区和我国其他地区〔除广西壮族自治区以外的其他省（自治区、直辖市），但不含港澳台地区，下同〕在内的可计算的一般均衡模型，设定P55C65、P75C65、P65C55、P65C65、P65C75（“P”表示广西壮族自治区，“C”表示我国其他地区，“55”“65”“75”分别表示碳减排目标依次为55%、65%、75%）和基准情景（无减排目标），研究区域间宏观经济和微观产业部门指标之间的相互影响.结果表明：①无差异情景（P65C65）下，广西壮族自治区农林牧渔业2030年的产值为741.17×10⁸元，比基准情景下降0.19%；我国其他地区电子设备制造业的产值为33 457.49×10⁸元，比基准情景下降2.00%.对广西壮族自治区碳排放贡献较大的产业部门主要为食品制造业、金属冶炼及压延业和服务业，而我国其他地区碳排放主要受电力热力生产的影响.②差异化情景下，这两个区域的金属冶炼及压延部门受减排约束影响均较明显.相比无差异情景，P75C65情景下，广西壮族自治区2030年金属冶炼及压延部门的出口总值和省际输出分别降至17.55×10⁸和186.32×10⁸元，分别下降了6.80%和1.65%；本地供应和产出分别降至358.72×10⁸和562.59×10⁸元，分别下降了1.85%和1.95%；金属冶炼及压延部门碳排放降至4 997×10⁴ t，下降了12.79%.而我国其他地区2030年P75C65情景下，金属冶炼及压延部门的出口总值、省际输出、本地供应和产出则分别上升了0.05%、2.06%、0.06%和0.06%，分别增至1 283.24×10⁸、28.25×10⁸、26 598.95×10⁸和27 910.43×10⁸元，该部门的碳排放上升了0.05%，增至82 927×10⁴ t.尽管碳减排目标能有效降低广西壮族自治区的碳排放，但也会给其产业部门带来一定的经济损失，该区域的出口、省际输出、本地供应和产出不仅受自身减排目标的影响，也受到我国其他地区减排目标的约束.建议在落实各省（自治区、直辖市）减排任务时，也要实施差异化减排目标，发展当地的优势产业.

基于“生态水位-水质-水源地”协同作用的地下水环境风险评价方法研究

左锐, 陈敏华, 李仙波, 薛镇坤, 王膑, 滕彦国, 王金生

2019, 32(8): 1275-1283. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.19

摘要(1366) HTML (89) PDF(649)

摘要:
地下水生态水位、地下水水质和地下水水源地是地下水环境的关键敏感属性，而现有关于地下水环境保护的研究多侧重于污染风险评价，常忽视地下水生态水位作为环境要素综合风险的重要性.为突破以往地下水风险评价中以污染要素为主的现状，在区域尺度针对地下水污染及地下水水位变化导致地下水系统生态服务功能失衡等问题，提出以地下水生态水位、地下水水质和地下水水源地作为风险受体，综合研究地下水系统对地下水风险源的暴露途径及响应关系，采用地下水防污性能指数指征地下水环境的空间差异性，构建了基于“生态水位-水质-水源地”协同作用的GERRM模型（地下水环境相对风险模型，groundwater environmental relative risk model），定量描述地下水污染和地下水水位突变耦合的地下水环境风险，并将建立的方法在下辽河平原进行案例研究.结果表明：①Ⅳ、Ⅴ级风险区主要位于化工企业、危险废物填埋场周围一定范围区域及沈阳市地下水水源地保护区和生态水位敏感性较高区，面积为2 107.33 km²，占总面积的8.93%.②Ⅰ、Ⅱ级风险区主要为农田种植区、林地种植区和农业城镇建设区，面积为17 704.51 km²，占总面积的75.01%.研究显示，GERRM模型适用于区域地下水环境风险评价，下辽河平原区化工企业、危废填埋场周围一定范围区域以及沈阳地下水水源地保护区相对风险最高，需采取相应的管理保护措施.

化工企业废水污染源在线监控预警阈值确定方法研究

曹伟, 秦延文, 张雷, 赵艳民, 马迎群, 杨晨晨

2019, 32(8): 1284-1293. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.01

摘要(1114) HTML (41) PDF(609)

摘要:
为解决我国污染源在线监控数据缺乏深层次利用、监测数据对污染源不能有效预警的状况，对企业日常污水排放的污染物进行监控预警，综合运用层次分析法和频次分析法，分别确立了在线监控预警的指标体系和污水排放不同警情的阈值范围，并以某化工厂12个月的在线监测数据为案例对方法进行了验证.分析结果表明，某化工厂污染源废水中ρ（氰化物）在0~0.50 mg/L之间，其中88.54%的监控数据分布范围为0~0.20 mg/L，均未超过GB 8978—1996《污水综合排放标准》Ⅱ级标准限值；ρ（COD_Cr）在3.51~499.17 mg/L之间，其中51.74%的数据分布在>300~400 mg/L之间，接近GB 8978—1996 Ⅲ级标准限值，出水ρ（COD_Cr）偏高；ρ（NH₄⁺-N）在0~45 mg/L之间，均未超过GB 8978—1996 Ⅱ级标准限值，其中91.13%的数据低于30 mg/L，出水ρ（NH₄⁺-N）较低.对确定的预警阈值方法验证结果表明：①依据权重值的大小最终筛选出氰化物、COD_Cr及NH₄⁺-N为预警指标.②某化工厂氰化物在排放正常、一般、不正常及极不正常状态对应的阈值范围分别可设为40%频次、30%频次、5%频次及超过5%频次所对应的浓度范围；COD_Cr和NH₄⁺-N各状态对应阈值浓度范围一致，均为50%频次、40%频次、5%频次及超过5%频次对应的数值.研究显示，基于在线监测数据并结合相关标准、化工企业排污风险特征和化工厂的生产特征及工艺等基本条件，提出利用频次分析法确定化工厂各采样时刻不同警情阈值的方法较为科学合理.

植物基因工程修复土壤重金属污染研究进展

杨茹月, 李彤彤, 杨天华, 李艳平, 刘慧, 王雷, 吕宁磬

2019, 32(8): 1294-1303. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.19

摘要(1268) HTML (70) PDF(774)

摘要:
土壤重金属污染植物修复技术应用广泛，但超富集植物的寻找耗时费力，现存超富集植物通常生长缓慢、生物量低、地域限制较大，导致植物修复效果不能达到预期.基因工程在植物修复中的应用，为提高植物修复土壤重金属污染的效率提供了新的思路.通过综述基因工程强化植物修复土壤重金属污染的研究进展，着重关注植物修复关于重金属转运、储存、解毒过程的调控过程，主要包括：①控制植物体内重金属由胞外运移至胞内的关键基因，主要有锌铁调控蛋白、黄色条纹样蛋白、天然抗性相关巨噬细胞蛋白，作为载体参与重金属在植物体内的不同组织的转运.②改变重金属在细胞内储存位置、提高植物耐受能力的关键基因，主要调控ATP结合盒转运器、阳离子扩散促进器和P_1B型ATPases，通过增强植物对重金属的区隔化能力来实现储存功能.③降低重金属对植物毒害作用的关键基因，主要调控植物体内植物络合素、金属硫蛋白的大量合成，并络合重金属形成螯合物.根据植物基因对重金属超耐性和超富集的作用机制，建议后续研究可利用基因工程向目标植物导入相关功能基因，使其在目标植物中高效表达，并在实际环境中进行植物生长测试应答机制，最终更好地调控植物体内重金属含量平衡关系，以克服超富集植物与环境适配性差的缺陷.

有色金属尾矿库土地复垦与环境治理效益估算研究进展

靳文娟, 魏忠义

2019, 32(8): 1304-1313. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.17

摘要(1195) HTML (59) PDF(730)

摘要:
有色金属矿山选矿形成的尾矿库是潜在的高风险重金属污染源，闭库后应及时进行土地复垦与环境治理.有色金属尾矿库的综合整治效果如何，可以通过合理的效益估算来分析，有效的效益估算往往涉及多学科领域的专业知识.在归纳总结国内外有色金属尾矿库复垦治理效益相关研究的基础上，系统地阐述了复垦治理经济效益、社会效益和生态环境效益的概念、内容及其估算方法.对已有有色金属尾矿库复垦治理效益估算的研究表明：尾矿库复垦的直接经济效益较小，主要是估算复垦区内植物的经济收益以及采用收益还原法估算复垦土地的增值收益；社会效益主要是采用价值法和替代法针对增加就业和社会保障进行估算，较少关注复垦治理对社会其他方面的贡献；生态环境效益估算方法主要包括污染损失率法、生态服务价值法及环境价值法等，但与复垦治理技术措施结合较少，效益估算对复垦治理措施优化的作用较弱.总体来看，有色金属尾矿库复垦治理效益估算的内容涵盖不够全面，尚未形成适合重度重金属污染尾矿库特点的效益估算体系，效益估算准确性较低.因此，合理确定尾矿库复垦治理效益估算的内容、完善效益估算方法及其数学模型、合理确定模型参数，是有色金属闭库尾矿库土地复垦与环境治理效益估算进一步研究的重点内容.有效的效益估算可为优化有色金属尾矿库复垦治理措施、寻求最佳复垦治理模式及确定复垦治理的资金投入提供依据.

利用黑碳仪获取北京市冬季气溶胶吸光系数的方法研究

张宇哲, 支国瑞, 靳文静, 张洋, 程苗苗, 李术元, 张红亮

2019, 32(8): 1314-1323. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.12.07

摘要(1311) HTML (57) PDF(620)

摘要:
黑碳仪是最常用的气溶胶吸光碳测试仪器，但其测得的吸光性能受到滤膜多重散射效应、颗粒物散射效应、颗粒物遮蔽效应的影响，只能算是b_ATN（光衰减系数），而不是b_in-situ（原位吸光系数）.虽然已有学者提出几种将b_ATN转换为b_cor（校正后吸光系数）的算法，但多是基于实验室模拟或高海拔地区气溶胶而开展的，与我国城市的气溶胶在理化性质方面有明显差别.为探索我国城市气溶胶将b_ATN转换为b_cor的问题，于2016—2017年冬季在北京市城区使用黑碳仪及光声消光仪分别测量b_ATN和b_in-situ，在分析多种算法的基础上，提出了面向城市气溶胶的校正方法.结果显示：在我国北方城市（以北京市为例），适应城市气溶胶的f值（遮蔽因子，为计算遮蔽校正系数的一个参数）为1.13，C（综合散射效应系数）为5.44；使用这些校正系数，将观测点由黑碳仪获取的b_ATN转换为b_cor.与光声消光仪测定的b_in-situ对比发现，无论是滤膜样点周期内还是长期观测时间内，b_cor与b_in-situ均呈一致性，其中，长期观测时间内二者的相关性表达为y=0.954x+0.829（r²为0.996），证明了校正方法的有效性和可信性.研究显示，b_cor与b_in-situ整体相关性较高，并且获得了本地化的校正因子，实现了仅通过黑碳仪获取准确颗粒物吸光系数的目的.

天津市典型区域PM_2.5中水溶性离子污染特征

肖致美, 徐虹, 李鹏, 杨宁, 邓小文, 陈魁, 杨文

2019, 32(8): 1324-1332. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.12.11

摘要(1245) HTML (58) PDF(567)

摘要:
为了解天津市不同区域PM_2.5中水溶性离子污染特征，于2015年7月、10月及2016年1月、4月，在天津市南开区（简称“市区”）及武清区采集PM_2.5样品，结合气象因素、气态污染物研究，分析了样品中水溶性离子污染特征及来源.结果表明：①天津市市区及武清区PM_2.5中水溶性离子组分主要为二次离子（SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺）；不同区域PM_2.5中二次离子各季节占比略有不同，市区为夏季（54.0%）>秋季（42.5%）>春季（41.3%）>冬季（40.7%），武清区为夏季（53.0%）>春季（44.6%）>秋季（43.4%）>冬季（33.2%）.②冬季市区、武清区PM_2.5中水溶性离子组成差异较大，其他季节水溶性离子组成相似；夏季市区及武清区颗粒物呈酸性，其他季节均呈碱性，冬季武清区颗粒物碱性强于市区.③不同季节市区及武清区PM_2.5中SO₄^2-均以（NH₄）₂SO₄形式存在，NO₃^-冬季以NH₄NO₃形式存在，其他季节NO₃^-主要以NH₄NO₃和HNO₃形式共存；市区Cl^-主要以NH₄Cl、KCl和NaCl形式存在，武清区Cl^-主要以NH₄Cl、KCl形式存在.④对市区及武清区来说，均相反应和非均相反应是SO₄^2-重要生成途径，均相反应是生成NO₃^-的主要途径.研究显示，代表一次排放的机动车源、燃煤源和二次无机粒子混合源对天津市PM_2.5中水溶性离子贡献率最高，工业源和扬尘源对市区的影响较大，农业源对武清区的影响较大.

烟台市典型工业排放PM_2.5源成分谱特征研究

温杰, 李博, 张秀丽, 田瑛泽, 黄渤, 朱红霞, 冯银厂

2019, 32(8): 1333-1339. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.04.06

摘要(1444) HTML (38) PDF(589)

摘要:
鉴于烟台市本地化源成分谱研究缺乏的现状，以及颗粒物精细化来源解析及环境管理的需求，采用NK-ZXF颗粒物再悬浮采样器，对6家烟台市典型工业下载灰源样品进行再悬浮采样，构建6类〔燃煤电厂、供热锅炉、生物质锅炉、钢铁（烧结）行业、玻璃行业和垃圾处理行业〕PM_2.5源成分谱，并对PM_2.5源成分谱特征及其排放颗粒物携带重金属特征进行评估.结果表明：①燃煤电厂PM_2.5源成分谱的标识组分包括Si、Cl^-和SO₄^2-，其质量分数分别为15.2%、9.3%和7.8%；与燃煤电厂相比，供热锅炉排放的PM_2.5中w（OC）偏高、w（SO₄^2-）偏低；生物质锅炉排放的主要组分有K、Cl^-和OC等，其质量分数分别为7.4%、13.3%和8.6%；钢铁（烧结）行业PM_2.5源成分谱中w（Ca）、w（Fe）和w（Cl^-）较高；SO₄^2-和Ca为玻璃行业PM_2.5源成分谱的主要组分，其质量分数分别为20.6%、8.2%；垃圾处理行业重金属质量分数最高，其主要组分为Cl^-和SO₄^2-.②CD（coefficient of divergence，分歧系数）计算结果表明，各源成分谱有一定相异性（CD范围为0.53~0.70），其中生物质锅炉与垃圾处理行业PM_2.5源成分谱差异（CD为0.70）最大.③各典型工业排放PM_2.5所携带重金属特征显示，垃圾处理行业排放PM_2.5中的重金属质量分数（2.3%）最高，燃煤电厂、供热锅炉、生物质锅炉和玻璃行业排放的重金属中Cr、Ni和Cu相对质量分数较高，钢铁行业和垃圾处理行业排放的重金属中Pb相对质量分数较高.研究显示，所构建的烟台市各典型工业排放PM_2.5源成分谱特征鲜明，能够反映各行业PM_2.5排放特征.

莆田市O₃污染来源解析模拟研究

郑印, 周广柱, 李洋, 唐伟, 杜晓惠, 高锐, 孟凡

2019, 32(8): 1340-1347. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.04.21

摘要(1413) HTML (67) PDF(566)

摘要:
福建省莆田市作为典型的海滨城市，自2015年以来以O₃为首要污染物的天数逐年增加.为了制定科学有效的减排措施，减轻莆田市的O₃污染，以2016年莆田市O₃污染高发的7—9月为研究时段，通过观测数据分析、空气质量模型敏感性分析和O₃来源追踪方法分析了莆田市近地面O₃生成控制区，以及O₃及其生成前体物NO_x与VOCs的区域和行业来源.结果表明：①莆田市西部地区为NO_x控制区，而东部沿海地区则为VOCs控制区.②莆田市ρ（NO_x）与ρ（VOCs）主要来自本地排放贡献，二者本地排放的贡献率分别为69.4%与64.2%，而本地排放对莆田市ρ（O₃）的贡献率仅为21.0%，福建省福州市和泉州市对莆田市ρ（O₃）的贡献率之和为37.6%，外来输送贡献率较大的为浙江省，其贡献率为11.6%.莆田市O₃的外来输送不仅发生在ρ（O₃）较高的时段，在ρ（O₃）较低的时段也占了很大的比例.③莆田市工业源对本地排放ρ（O₃）贡献率最大，达57%，其次是机动车源.④通过敏感性时间序列分析得出，同时削减10%的NO_x和VOCs排放，能使莆田市国控点位平均ρ（O₃）峰值下降约5 μg/m³.研究显示，莆田市NO_x与VOCs主要来自本地排放，O₃受外来输送影响较大，推进本地工业NO_x和VOCs污染的治理与加强机动车尾气的污染控制是减轻本地O₃污染的有效方法.

临沂市冬季环境空气PM_2.5中水溶性离子污染特征及来源分析

杜青清, 吴丽萍, 赵雪艳, 王静, 欧盛菊, 孟凡胜, 张霞

2019, 32(8): 1348-1357. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.12.01

摘要(1549) HTML (51) PDF(588)

摘要:
为探究临沂市冬季环境空气PM_2.5中水溶性离子污染特征及来源，于2016年12月11日—2017年1月9日在临沂大学、兰山区政府、高新区翠湖嘉园、汤庄办事处、河东区政府、临沂开发区6个采样点开展样品采集.结果表明：①采样期间全市ρ（PM_2.5）日均值的平均值为144.86 μg/m³，ρ（PM_2.5）日均值在2016年12月20日和2017年1月4日出现峰值，分别为304.46和341.65 μg/m³.②水溶性离子日均质量浓度大小顺序依次为ρ（NO₃^-）> ρ（SO₄^2-）> ρ（NH₄⁺）> ρ（Cl^-）> ρ（K⁺）> ρ（Ca²⁺）> ρ（Na⁺）> ρ（F^-）> ρ（Mg²⁺）> ρ（NO₂^-），其中，在PM_2.5中w（NO₃^-）、w（SO₄^2-）、w（NH₄⁺）分别为22.33%、16.57%、13.62%，说明NO₃^-、SO₄^2-和NH₄⁺是临沂市PM_2.5的主要组成部分.③临沂市污染天和非污染天ρ（PM_2.5）日均值分别为164.00和56.86 μg/m³.随污染水平增加，PM_2.5中w（NO₃^-）明显增高，w（SO₄^2-）和w（NH₄⁺）基本不变，说明w（NO₃^-）的增加导致ρ（PM_2.5）的升高.污染天和非污染天的NOR（氮氧化率）分别为0.28和0.11，SOR（硫氧化率）分别为0.34和0.28，说明污染越重，NOR和SOR越高，并且NO_x的气-粒转化速率较SO₂慢.污染天ρ（Cl^-）和ρ（K⁺）分别为7.22和1.77 μg/m³，分别是非污染天的2.5和3.0倍.④采样期间非污染天和污染天的N/S〔ρ（NO₃^-）/ρ（SO₄^2-）〕分别为0.85和1.39，说明非污染天时固定源对PM_2.5的贡献相对较大，而污染天时移动源对PM_2.5的贡献相对较大.⑤通过PMF模型法解析出3个因子.因子1对PM_2.5中水溶性离子的贡献率为56.13%，代表二次源和生物质燃烧源；因子2的贡献率为25.22%，代表工业源和垃圾焚烧源；因子3的贡献率为18.65%，代表扬尘源.研究显示，临沂市冬季PM_2.5污染严重，水溶性离子来源复杂，应采取多源控制的污染防治对策.

汽车零配件涂装过程VOCs排放特征与案例分析

邹文君, 修光利, 鲍仙华, 席雪飞, 陈佳慧, 闫磊, 王震东

2019, 32(8): 1358-1364. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.09

摘要(1327) HTML (66) PDF(653)

摘要:
VOCs（挥发性有机物）现已被列为我国大气环境领域的核心污染物.随着汽车零配件制造行业减排要求的提出，于2018年6月选取典型汽车零配件制造企业，采用美国TO-15方法分析VOCs物种，采用FID（氢离子火焰检测器）对NMHC（非甲烷总烃）进行实测，分析汽车零配件涂装过程的VOCs排放特征.结果表明：①由于分析方式的不同，有组织排放的ρ（NMHC）比ρ（VOCs）高1.3~1.9倍，其中末端未安装VOCs处理设施的排气筒排放的ρ（NMHC）最高.②汽车零配件涂装过程排放的主要VOCs物种质量浓度占比范围分别为46.72%~98.33%（芳香烃）、1.20%~52.90%（含氧VOCs），其中ρ（二甲苯）、ρ（苯系物）超标（DB 31/933—2015《大气污染物综合排放标准》）情况较为严重.③未进入VOCs处理装置前的VOCs物种组成与原辅料中VOCs物种组成一致，二者主要VOCs物种的质量分数大致相同，说明生产工艺的不同对VOCs的排放组成影响较小.④比较RTO（蓄热式热力燃烧装置）和活性炭吸附装置处理VOCs前、后废气组成的差异发现，活性炭吸附装置处理对VOCs排放的组成基本无影响，经RTO处理后排放物种以芳香烃和含氧VOCs为主，但是w（芳香烃）和w（含氧VOCs）变化不一致，说明RTO对芳香烃和含氧VOCs处理效率不同.研究显示，为满足国家对汽车零配件制造行业VOCs的减排要求，源头使用高固分涂料或水性涂料替代溶剂型涂料，优化过程收集系统，增强末端处理技术的净化效果、安全性和稳定性，是实现汽车零配件制造行业全过程减排的重要手段.

基于贝叶斯最大熵的黑土区小流域土壤有机质空间分布预测

高凤杰, 吴啸, 师华定, 鞠铁男, 王鑫, 高东晶, 刘媚媚

2019, 32(8): 1365-1373. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.16

摘要(1253) HTML (87) PDF(504)

摘要:
进行w（SOM）空间预测研究，对掌握区域w（SOM）空间分布现状、实施精准农业以及保护区域生态环境都有着重要意义.以土地利用类型为辅助变量，将不同土地利用类型所对应w（SOM）的概率分布作为“软数据”，采用BME（贝叶斯最大熵）方法对我国东北黑土丘陵区海沟河小流域表层w（SOM）的分布情况进行空间预测，并与以w（TN）和土地利用类型为辅助变量的CK（协同克里格）方法进行比较，探讨两种方法的可行性与精度.结果表明：我国东北黑土丘陵区海沟河小流域表层w（SOM）平均值为24.04 g/kg，空间变异程度为中等.w（SOM）与w（TN）呈极显著正相关，与土地利用类型存在较强的相关性，不同土地利用类型w（SOM）差异明显，w（TN）与土地利用类型能够用来辅助w（SOM）的空间分布插值.相较于CK方法，BME方法能更好地利用“软数据”进行空间插值，使对w（SOM）预测结果的平均误差（ME）、平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）均有所降低，精度大幅提高，空间插值效果明显优于CK方法.研究显示，研究区w（SOM）以阶梯状自东向西依次递减分布，在南北方向上变化不大，空间变化特征较为明显，BME方法利用“软数据”插值后的结果能较好地反映研究区w（SOM）空间分布的实际情况.

秦岭中段北坡不同海拔土壤中细菌群落的分布特征及区域差异比较

贺婧, 闫冰, 李俊生, 付刚, 齐月, 马艺文, 乔梦萍

2019, 32(8): 1374-1383. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.12

摘要(1152) HTML (70) PDF(558)

摘要:
为深入理解土壤细菌群落沿海拔梯度的分布特征，以秦岭山脉中段的朱雀国家森林公园朱雀山北坡（简称“朱雀北坡”）与太白山自然保护区太白山北坡（简称“太白山北坡”）为研究区域，海拔梯度上每隔400 m设置采样点，通过高通量测序研究土壤细菌群落的海拔变化规律及其关键影响因素.结果表明：研究区域内，随海拔升高，土壤pH趋于降低（太白山北坡不明显），w（TC）、w（TN）、w（TOC）均显著升高，w（TP）也趋于升高（朱雀北坡不明显）.两个区域土壤细菌中相对丰度最高的均为变形菌门和酸杆菌门，朱雀北坡随海拔梯度变化显著的细菌主要包括变形菌门、硝化螺旋菌门、浮霉状菌门、酸杆菌门、放线菌门，其中，硝化螺旋菌门相对丰度与海拔呈正相关，放线菌门相对丰度与海拔呈负相关；太白山北坡随海拔梯度变化显著的细菌主要包括放线菌门、疣微菌门、浮霉状菌门、绿弯菌门，其中，放线菌门相对丰度与海拔呈负相关，其余三者相对丰度与海拔呈正相关.两个区域土壤细菌多样性指数（如Shannon-Wiener指数、Chao1指数、observed-species指数、PD_whole_tree指数等）沿海拔梯度均无明显变化规律，但太白山北坡数值整体上高于朱雀北坡.典范对应分析（canonical correlation analysis，CCA）结果显示，影响朱雀北坡和太白山北坡土壤细菌群落结构的主要因素均为pH和w（TOC）.研究显示，不同海拔梯度也是导致秦岭中段北坡土壤细菌群落差异的重要因素.

基于鱼类和底栖动物生物完整性指数的济南市水体健康评价

刘麟菲, 徐宗学, 殷旭旺, 李福林, 王汨

2019, 32(8): 1384-1394. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.08

摘要(1224) HTML (47) PDF(599)

摘要:
F-IBI（fish index of biological integrity，鱼类生物完整性指数）和B-IBI（benthic-macroinvertebrate index of biological integrity，底栖动物生物完整性指数）在大尺度流域范围内应用较广，但在城市水体中的应用研究较少.为了解F-IBI和B-IBI在城市水体中的适用性，分别于2014年和2015年的5月、8月和10月分6次对济南市水体进行野外采样调查，共设46个采样点（其中，12个采样点位于水库，34个采样点位于河流），采集底栖动物和鱼类，并测定了23个水环境因子.依据生物物种丰富度、种类个体数量比例、敏感性和耐受性、营养结构、繁殖共位群、物种多样性等功能属性，共计算底栖动物生物参数27个、鱼类生物参数22个.采用箱体图法和累计系数法，分别对河流型水体和水库型水体的生物参数进行筛选.根据百分位数法，共划分健康、较好、一般、较差、极差5个等级.通过Pearson相关性检验法判定鱼类和底栖动物评价结果的一致性.结果表明：①底栖动物总分类单元数、BMWP指数、鱼类物种数、鱼类个体数为河流型水体和水库型水体共同核心参数.②鱼类评价结果显示，健康样点6个、较好样点7个、一般样点9个、较差样点12个、极差样点12个，底栖动物依次分别为6、6、8、17、9个.③F-IBI和B-IBI相关系数为0.56，相关性较为显著.研究显示，济南市南部黄河区、小清河区东部生物完整性较高，城区东部及北部徒骇马颊河区生物完整性较差，鱼类和底栖动物评价结果具有较强的一致性.

磷输入对湖滨底泥砷形态转化及生态风险的影响

赵蓉, 王妍, 杨桂英, 赵立君, 任伟, 齐丹卉, 徐鸣洲

2019, 32(8): 1395-1401. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.06.14

摘要(865) HTML (27) PDF(491)

摘要:
为探究底泥As（砷）形态转化与磷（P）的内在关联，揭示湖滨底泥中As形态和磷形态转化带来的生态风险，选取云南阳宗海湖滨湿地底泥为研究对象，通过设置上覆水不同水平磷（K₂HPO₄，以P计）输入〔ρ（P）分别为0、1、5、10、20、60 mg/L〕的短期（1~72 h）和长期（7~30 d）扰动室内模拟试验，基于底泥对磷的等温吸附模型拟合结果，探究底泥中As释放及As与磷形态转化的规律.结果表明：①短期试验中，磷输入量为0~5 mg/L时，底泥As释放量为0.004~0.009 mg/L；磷输入量≥10 mg/L时，底泥As释放量为0.052~0.120 mg/L.②长期试验中，第7、15、30天底泥中w（TAs）平均值分别为（13.31±1.87）（10.39±0.74）（17.88±0.65）mg/kg，呈先降后升的趋势.③随着磷输入量的升高，底泥中As和磷的形态均表现为由非活性态向活性态（弱酸提取态As和磷酸二钙）转化，As和磷的生物可利用性增加.研究显示，磷输入能促进底泥中As和磷由非活性态向活性态转化，增加其生物可利用性，生态风险相应增加.

迁安市污水收集与处理效能定量评估

侯晓姝, 许申来, 周方, 于若男, 丁枫, 李淼, 刘翔

2019, 32(8): 1402-1410. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.10

摘要(1157) HTML (39) PDF(510)

摘要:
污水收集与处理效能直接影响合流制排水体制下的水安全和水环境，是海绵城市建设中需要解析评估的重要内容.以迁安市为例，建立覆盖“污染源—管网关键节点—污水处理厂”的监测网络，基于同步水量、水质监测结果，定量解析生活污水污染物排放系数和污水处理系统收集与处理效能，并定位问题管段具体位置和主要问题.结果表明：①合流制小区COD_Cr、NH₃-N排放系数分别为43.4、13.3 g/（人·d），分流制小区COD_Cr、NH₃-N排放系数略高，分别为53.1、14.5 g/（人·d）.②受地下水、河水入渗的双重影响，生活污水从进入市政管网后污染物质量浓度大幅下降，保守估计下入渗率约为32.5%，合流制管网截污干管至污水处理厂地下水、河水入渗量达到了14 471 m³/d，分流制干管至污水处理厂地下水入渗量约为19 777 m³/d.③污水处理厂进水水质指标均远小于设计进水水质，还存在C源不足、一部分比例的污水可生化性较差的特征，进水BOD₅/TN〔ρ（BOD₅）/ρ（TN）〕变化范围为0.47~4.32，平均值仅为1.68.研究显示，地下水/河水入渗严重降低污水收集处理效能，建议海绵城市建设中重视对于污水收集处理效能的摸底评估，并从污水处理系统设计和管网缺陷修复上大力整改.

CO₂代替硫酸中和印染废水对厌氧处理的影响

操家顺, 钱唐健, 李超, 赵建军, 胡健, 孙琦

2019, 32(8): 1411-1418. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.18

摘要(1243) HTML (74) PDF(610)

摘要:
高碱性印染废水在生化处理前需进行中和处理降低pH，而通常所采用的硫酸会对厌氧处理产生抑制效应，因此分别使用CO₂和硫酸中和印染废水，并采用UASB反应器进行厌氧处理，对比分析反应器的处理效果与微生物群落结构.结果表明：采用CO₂代替硫酸中和印染废水的UASB-2反应器内ρ（SO₄^2-）显著降低，ρ（COD_Cr）/ρ（SO₄^2-）由2~3升至6~8，COD_Cr去除率和氨化率分别升高了46.8%和42.2%；在进水采用硫酸中和的UASB-1反应器内，产酸菌与SRB（sulfate reducing bacteria，硫酸盐还原菌）丰度的增加导致反应器处理效率不佳，而UASB-2反应器内微生物多样性提高，绿弯菌门（Chloroflexi）、热孢菌门（Thermotogae）及Thermovirga属等优势菌群有利于提高厌氧污泥处理能力；进一步将CO₂中和工艺代替硫酸中和工艺应用到实际工程，发现生化处理系统COD_Cr、TP、TN污染物去除率由原来的91%、82%和52%分别升至95%、89%和60%，每年可减少印染废水处理成本165×10⁴元，减排CO₂气体3 150 t.研究显示，CO₂中和工艺在印染废水处理中有一定的推广应用价值.

响应面法优化Fenton预处理精细化工废水

谢慧娜, 嵇斌, 李杰, 王亚娥, 赵炜

2019, 32(8): 1419-1426. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.20

摘要(974) HTML (28) PDF(650)

摘要:
甘肃省某精细化工企业实际生产废水成分复杂、有机物含量高、可生化性差，为满足后续生化工艺需求，急需开展适宜的预处理技术研究.采用Fenton氧化工艺对该企业废水进行预处理，在单因素试验基础上，以初始pH、H₂O₂投加量、n（H₂O₂）：n（Fe²⁺）、反应时间为考察因素，COD_Cr去除效果为响应值，构建响应曲面模型，分析4个独立因素及各因素之间的交互作用对COD_Cr去除效果的影响；同时，对反应过程进行表观反应动力学分析，采用紫外光谱及傅立叶变换红外光谱分析废水有机物结构变化，探究该反应过程机理.结果表明：①废水预处理的最佳工艺条件为初始pH 4、H₂O₂投加量8 mL/L、n（H₂O₂）：n（Fe²⁺）12、反应时间88 min，废水COD_Cr去除率达30.15%；模型的实际运行结果与预测值接近，模型可靠.②Fenton氧化降解该精细化工废水中有机物途径复杂，难以通过单一的底物模型进行拟合.③Fenton氧化能有效降解废水中不饱和有机物，但出水中仍含有酰胺类、不饱和醛类和芳香类化合物.研究显示，Fenton预处理能有效降解废水中难降解有机物，但出水仍未达到后续生化处理要求，还需进一步优化或与其他预处理工艺组合.

AOA-SBR系统运行效能及高效聚磷菌的特性研究

刘旭, 王继华, 车琦, 任氢欣

2019, 32(8): 1427-1436. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.24

摘要(1089) HTML (72) PDF(506)

摘要:
为获得聚磷能力突出且抗逆性强的菌株，进一步扩大生物除磷的应用范围，在实验室条件下完成AOA-SBR反应器的启动及运行，基于Illumina Miseq高通量测序技术对反应器各运行阶段样品中的细菌群落结构进行解析，从稳定运行的SBR反应器中分离得到聚磷菌，分别进行菌株的鉴定及其生长聚磷特性研究.结果表明：①反应器的启动及运行后期，各项出水水质指标均达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A水平，系统的除磷率稳定在95%以上.②反应器对于除磷微生物的定向富集作用较强，变形菌门中的不动杆菌属为优势菌群.③共分离得到5株高效聚磷菌，暂命名为LXP1~LXP5，经鉴定分别为假单孢菌属（Pseudomonas）、不动杆菌属（Acinetobacter）、红球菌属（Rhodococcus）、大头茶属（Gordonia）及脂肪杆菌属（Pimelobacter）.④LXP1~LXP5都具有典型的生长曲线和较短的生长周期，生长周期范围为24~36 h；各菌株在好氧条件下的吸磷量均在10 mg/L以上，最大可达30 mg/L.研究显示，实验室条件下AOA-SBR反应器的启动及运行可较好地实现对活性污泥中的除磷微生物定向富集的目的，该试验分离得到5株高效聚磷菌并经鉴定分属5种不同的菌属范畴，其中Rhodococcus、Gordonia及Pimelobacter的菌株为近年来鲜有的从活性污泥中筛选得到的具有较好聚磷特性的菌株.

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2019年第32卷第8期

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