环境科学研究

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2019, 32(9): .

摘要(769) PDF(784)

摘要:

朱莹, 曹淼, 罗景阳, 章钦, 操家顺

2019, 32(9): 1437-1447. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.07.04

摘要(1773) HTML (389) PDF(1434)

摘要:
微塑料是一种存在于不同环境介质中的新兴污染物，因其分布范围广、潜在环境危害大，近年来逐渐引起人们的广泛关注.主要分析了微塑料的环境影响行为及机制，以及微塑料在我国污水处理厂、土壤、地表水和海洋等环境介质中的分布特征及影响因素.结果表明，微塑料可通过物理、化学、载体等多重作用危害生态环境健康，甚至微塑料会随着食物链由低营养级向高营养级传递，对人类食品安全造成潜在威胁.我国污水处理系统、土壤及不同水体环境（河流、湖泊、海洋及饮用水等）均受到不同程度的微塑料污染，并且其污染水平总体高于国外，这可能与我国较大的人口密度相关.进一步分析发现，我国环境中微塑料的分布呈现一定的地域差异性，其分布特征不仅与人类活动、地区经济、工业结构与发展水平等因素密切相关，同时污水处理厂的处理处置工艺、环境容量也会影响环境中微塑料的污染水平.针对我国微塑料污染研究现状，建议后续从微塑料的生物毒性效应、时空分布特征及其在环境介质中的迁移转化规律等方面进一步深入研究，以便更加全面地了解我国微塑料污染现状及其潜在的环境生态风险，并为微塑料的污染防控提供指导.

根据SSD推导PFOS沉积物质量基准及其在生态风险评估中的应用

吴自豪, 张彦峰, 陈心悦, 祝凌燕

2019, 32(9): 1448-1455. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.23

摘要(1028) HTML (66) PDF(887)

摘要:
沉积物中蓄积的PFOS（perfluorooctane sulfonate，全氟辛烷磺酸）对水体生态环境具有潜在的危害.为了合理评估沉积物中PFOS的危害，探究了沉积物中PFOS对摇蚊（Chironomus kiiensis）、钩虾（Hyalella azteca）、霍甫水丝蚓（Limnodrilus hoffmeisteri）等底栖生物的毒性效应；同时，以毒性试验结果和搜集的PFOS相关毒性数据为基础，利用SSD（species sensitivity distributions，物种敏感度分布法）推导PFOS沉积物质量基准；最后，将基准值与从文献中搜集得到的我国七大水系沉积物中w（PFOS）进行比较，以评估PFOS风险.结果表明：①沉积物中PFOS对摇蚊的毒性效应最为显著，其96 h、10 d、21 d毒性试验中LC₅₀分别为0.894、0.770和0.536 μg/g（以干质量计，下同）；10 d毒性试验中w（PFOS）最高值为156.5 μg/g时，钩虾未出现显著死亡，21 d毒性试验中LC₅₀为70.5 μg/g；在w（PFOS）最高值分别为112.4和76.4 μg/g的10和21 d毒性试验中，霍甫水丝蚓均未出现显著死亡.②沉积物中PFOS的CMC_sed（急性基准值）为28.6 μg/g，CCC_sed（慢性基准值）为0.060 μg/g.③我国七大水系96.0%的沉积物中w（PFOS）低于CCC_sed；其余的沉积物中w（PFOS）高于CCC_sed但低于CMC_sed，这些采样点主要分布在黄河中下游和长江下游.研究显示，我国七大水系沉积物中PFOS总体风险较低，但黄河中下游和长江下游沉积物中蓄积的PFOS可能具有潜在的风险，需要给予更多的关注.

国内外石化行业火炬污染排放控制标准与规范研究

王震东, 沈晓波, 修光利, 陈佳慧, 闫磊, 邹文君

2019, 32(9): 1456-1463. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.02

摘要(1567) HTML (58) PDF(1858)

摘要:
火炬系统是石油化工、冶金等行业为处理生产工艺中产生的或剩余的易燃有害气体的控制措施，是保证工艺设备安全运行的重要保障，同时也是降低环境污染的重要措施.火炬燃烧排放的CO₂、NO_x及未完全燃烧的VOCs（挥发性有机物）是造成环境污染的重要原因，而目前国内仍没有较为成熟的控制火炬排放的标准，因此形成火炬排放与控制的标准规范已成为绿色生态建设的重要环节.通过对火炬分类及系统组成、燃烧气体的流量和热值控制、引燃火焰及燃烧火焰的检测和监控、系统排放的检测和监控等方面的分析，以及对国外[如US EPA（美国环境保护局）、美国南加州、欧盟等地区]的火炬标准与国内的火炬标准规范进行对比，并以上海市火炬的统计结果为基础，提出了对于上海市火炬排放控制标准与规范的基本框架建议.框架内容主要包括4个方面：①监测泄放气的流量、压力，控制泄放气与辅助气的比例，使燃烧气体的热值达到完全燃烧的范围；②监测引燃火焰和燃烧火焰，保证火炬的运行；③监测火炬的可见排放；④加强火炬的监管力度，定时检维修.

独流减河流域绿色基础设施空间格局与景观连通性分析的尺度效应

陈晨, 徐威杰, 张彦, 周滨, 柴曼, 刘晗, 冯宇

2019, 32(9): 1464-1474. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.18

摘要(875) HTML (47) PDF(800)

摘要:
尺度效应是景观生态学研究的核心问题之一，是正确理解和感知景观格局与生态过程相互作用及其动态变化特征的基础.针对GI（绿色基础设施）进行空间格局与景观连通性分析具有强烈的尺度依赖性的问题，以天津市独流减河流域为例，利用ArcGIS 10.1、ENVI 5.3和eCognition 8.9软件进行面向对象土地利用分类，基于MSPA（形态学空间格局分析）方法和景观连通性分析方法，借助GuidosToolbox 2.6和Conefor 2.6软件，通过设置不同的粒度、边缘宽度和扩散距离，对2016年研究区GI的粒度效应、边缘效应和距离效应进行定量分析和评价.结果表明：①MSP（形态学空间格局）类型具有明显的粒度效应和边缘效应，较小的粒度和边缘宽度会得到更为详细的空间格局信息.②粒度效应改变GI像元的空间分布，会导致GI空间信息的丢失或增加，直接影响MSP类型的空间配置和量化关系；而边缘效应不会改变GI像元的空间分布，使得GI空间信息不发生改变，但对MSP类型的影响更为显著.③景观连通性与扩散距离具有直接关系，扩散距离越大，GI核心区景观连通性越高，当扩散距离增至一定程度时，所有核心区会连接成一个网络整体，景观连通性达到最大，研究区GI核心区的扩散距离关键值在2.5~4.5 km之间.研究显示，独流减河流域GI要素尺度效应明显但机理不同，基于MSPA和景观连通性分析方法能够更加直观地反映各景观类型和网络组分的空间变化特征和数值变化规律.

自然保护地生态系统服务价值评估研究进展

杜金鸿, 刘方正, 周越, 张立博, 冯春婷, 王伟

2019, 32(9): 1475-1482. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.22

摘要(1284) HTML (90) PDF(1061)

摘要:
自然保护地具有重大的生态效益和经济效益，近年来自然保护地生态系统服务价值评估已成为当前生态学和环境经济学的研究热点.通过系统地回顾自然保护地生态系统服务价值评估的历史沿革，从空间尺度、研究对象、评估方法、评估指标等方面综述了相关的研究进展.总体来看，国内外相关案例已基本覆盖了国家、行政区域、自然地理单元和单个自然保护地等不同空间尺度；分别以森林、湿地、草地和荒漠等代表性生态系统类型自然保护地开展了研究；多采用价值系数与物质量评估两种方法；同时，不同自然保护地在供给、支持、调节、文化等四大类服务的指标选择上各有不同.自然保护地生态系统服务价值评估工作仍存在标准体系不完善、时空动态研究不足、未充分考虑利益相关方等问题，建议未来我国自然保护地生态系统服务价值评估从以下几个方面加强研究：①加强基础性研究，探索自然保护地生态系统服务的生态学机制；②开展各指标的长期动态监测，建立健全不同类型自然保护地生态系统服务价值评估指标体系和技术方法；③加强时空动态分析及影响因素分析，运用动态模拟模型预测价值的变化；④充分考虑不同利益相关方之间的权衡，使其在生态补偿研究中发挥重要作用；⑤加强评估结果在自然保护地规划、建设、管理、保护等各方面的应用研究.

天津城区大气气溶胶复折射指数的反演及消光贡献分析

张敏, 崔振雷, 韩素芹, 蔡子颖, 姚青

2019, 32(9): 1483-1491. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.14

摘要(817) HTML (90) PDF(892)

摘要:
气溶胶的复折射指数是直接影响其散射特性和吸收特性的基本物理量之一.为深入研究城市大气气溶胶的复折射指数特征，引入一种具有高时间分辨率优点的反演方法来反演气溶胶复折射指数.依据辐射传输理论，将天津大气边界层观测站观测到的高精度散射系数、吸收系数和数浓度谱分布数据利用查表法代入Mie理论气溶胶粒子群消光计算公式，对大气气溶胶复折射指数进行反演.结果表明：①天津城区2011年4月观测地点0.55 μm波长处的气溶胶复折射指数实部平均值为1.64，虚部平均值为0.015.②气溶胶复折射指数实部和虚部均有明显日变化规律，实部和虚部均与相对湿度呈正相关，与风速呈负相关.③利用反演得到的复折射指数对不同粒径大气气溶胶的消光特性进行计算发现，对散射特性而言，>0.25~1.00 μm粒子对散射系数的贡献率达86%；对吸收特性而言，>0.25~2.50 μm粒子对吸收系数的贡献率为53%，>2.50~32.00 μm粒子对吸收系数的贡献率为47%.研究显示，>0.25~1.00和>1.00~32.00 μm的粒子对吸收系数的贡献率均较高，但对散射系数而言，>0.25~1.00 μm的粒子贡献率较高，因此综合考虑气溶胶散射系数、吸收系数和消光系数，控制>0.25~1.00 μm的气溶胶粒子数浓度可有效改善大气能见度.

2018年3月两会期间北京重污染过程边界层气象的演变分析

赵妤希, 陈义珍, 杨欣, 胡京南, 柴发合, 易鹏, 毋振海

2019, 32(9): 1492-1499. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.11

摘要(928) HTML (35) PDF(864)

摘要:
为研究北京冬季重污染过程的污染特征及成因，采用边界层风场、温/湿场和气溶胶垂直探测等雷达综合遥测手段，对2018年3月北京两会期间的一次典型重污染过程，从边界层气象要素演变进行综合研究.结果表明：①整个污染过程历时7 d，轻度以上污染时数达118 h（占污染过程总小时数的69.8%），严重污染时数达16 h（占污染过程总小时数的9.5%），ρ（PM_2.5）最高达333.5 μg/m³.②从气溶胶的垂直空间演变来看，重污染天气的形成，除受本地源排放积累的影响外，还存在北京南部和东部的外部污染传输.贴地或上部逆温的稳定温度层结基本上对应ρ（PM_2.5）的累积过程，其中，重污染时段逆温维持达68 h，逆温层厚度为500~1 100 m，最大平均逆温强度为0.6℃/（100 m）.大气边界层高度偏低（积累过程白天在1 000 m以下，夜间只有300~500 m），导致污染物持续积累.整个污染过程中，高湿时段引起PM_2.5吸湿增长和转化加重了污染程度；近地层持续小风导致污染积累；西南、东或东南方向大风层（10 m/s左右）向低空下探，有利于污染的缓解；强西北风或北风作用，使污染得以清除.研究显示，污染过程与边界层气象要素的演变密切相关.

基于线性混合效应模型的河北省PM_2.5浓度时空变化模型研究

孙成, 王卫, 刘方田, 郭兴宇

2019, 32(9): 1500-1509. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.06.13

摘要(924) HTML (57) PDF(881)

摘要:
京津冀地区大气PM_2.5污染严重.为揭示区域PM_2.5时空分布规律，使用2013-2014年河北省地面站点PM_2.5监测数据、MODIS AOD（气溶胶光学厚度）遥感数据、地面气象站点数据和土地利用调查数据，基于线性混合效应模型（LME），建立了ρ（PM_2.5）时空变化与AOD因子、气象因子、土地利用因子之间的关系模型.采用十折交叉验证法对模型精度进行检验，并利用计算得到的校正因子[全部实测的ρ（PM_2.5）年均值除以参与建模的所有实测ρ（PM_2.5）年均值]纠正因AOD非随机性缺值导致的抽样偏差.结果表明：①河北省区域模拟精度R²（决定系数）为0.85，经交叉验证后R²为0.77，RMSE（均方根误差）和RPE（相对预测误差）分别为18.28 μg/m³和28.68%.②ρ（PM_2.5）年均值模拟结果的校正因子范围为1.24~2.05，校正后的研究区ρ（PM_2.5）年均值为89.84 μg/m³，与实际监测数据相近.③ρ（PM_2.5）空间分布呈平原高、山区低，平原地区西南高、东北低的趋势.④ρ（PM_2.5）与AOD、温度、相对湿度呈正相关，与风速、大气能见度呈负相关.研究显示，线性混合效应模型能有效对ρ（PM_2.5）进行时空变化模拟，并实现对非地面监测地区ρ（PM_2.5）时空变化的预测，恰当的预测因子组合和模型校正有助于模型预测精度的提升.

基于NMDS和RDA方法分析贵州百花水库后生浮游动物群落结构动态

胡艺, 李秋华, 李钥, 何应, 韩孟书, 孙荣国, 高廷进

2019, 32(9): 1510-1518. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.22

摘要(1064) HTML (124) PDF(1003)

摘要:
为探究百花水库后生浮游动物群落结构特征，于2014年8月-2015年4月采用NMDS（非度量多维尺度分析）和RDA（冗余分析）方法，分析了水库后生浮游动物组成、季节演替规律及其群落与环境因子的相关性.结果表明：①百花水库共监测到后生浮游动物41种.其中，轮虫类28种，枝角类8种，桡足类5种；优势种为曲腿龟甲轮虫（Keratella valga）、螺形龟甲轮虫（Keratella cochlearis）、角突臂尾轮虫（Brachionus angularis）、圆筒异尾轮虫（Trichocerca cylindrica）、红多肢轮虫（Polyarthra remata）、中剑水蚤（Mesocyclops）、长额象鼻溞（Bosmina longirostris）.②NMDS结果显示，后生浮游动物群落结构呈明显的季节性差异.将群落结构演替划分为3个类群，即Ⅰ组（夏季、秋季组，以螺形龟甲轮虫、圆筒异尾轮虫等为优势种，共计8种）、Ⅱ组（冬季组，以螺形龟甲轮虫、长额象鼻溞等为优势种，共计7种）、Ⅲ组（春季组，以沟痕泡轮虫和红多肢轮虫等为优势种，共计7种）.③RDA结果表明，百花水库后生浮游动物群落结构变化受水环境因子影响较为明显，整体上WT（水温）、pH、ρ（TP）和ρ（NO₃^--N）是影响百花水库后生浮游动物群落结构变化的主要因素.研究显示，根据后生浮游动物优势种及现存量（丰度、生物量）大小，可以判定百花水库后生浮游动物群落结构具有明显的季节性差异.

淮河流域(河南段)水质时空变化特征及其与土地利用类型的关系

杨琴, 汤秋鸿, 张永勇

2019, 32(9): 1519-1530. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.21

摘要(982) HTML (63) PDF(848)

摘要:
水质的定量评估有利于地方政府制定和实施水污染防治政策.为研究近期淮河流域行政区划尺度上水质的时空变化特征及其受土地利用类型的影响，以淮河流域（河南段）为研究区，根据2009-2017年31个水质站点的水质周测浓度，结合土地利用遥感监测数据，利用季节性Mann-Kendall趋势检验法及Spearman相关分析法，对ρ（COD_Cr）、ρ（NH₄⁺-N）和ρ（TP）的时空变化特征及其与土地利用类型的相关性进行分析.结果表明：①在时间上，ρ（COD_Cr）、ρ（NH₄⁺-N）和ρ（TP）在大部分地区呈下降趋势，但各水质指标依然较高，ρ（COD_Cr）和ρ（TP）在丰水期略高于枯水期，ρ（NH₄⁺-N）在枯水期高于丰水期.②在空间上，水污染比较严重的有沱河、浍河、惠济河、涡河、贾鲁河、清潩河、颍河中游、黑茨河、汾泉河和洪汝河，大部分站点为GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类或Ⅴ类水质，部分站点甚至属于GB 3838-2002劣Ⅴ类水质；而颍河上游、北汝河、沙河、淮河干流及史灌河的水质较好，基本属于GB 3838-2002Ⅰ类或Ⅱ类水质.③土地利用类型与水质之间的相关性表现为ρ（COD_Cr）、ρ（NH₄⁺-N）、ρ（TP）与旱地和城镇面积占比均呈正相关，与林地、草地和荒地面积占比均呈负相关，与水域面积占比也呈负相关但不显著.研究显示，淮河流域（河南段）水质有所改善，但部分地区水污染问题仍然比较严重，旱地与城镇用地是造成研究区水污染的主要原因，林地、草地、荒地和水域能够缓解水污染.

松花湖表层沉积物中PAHs及PAEs污染特征

崔志丹, 冯建国, 焦立新, 高秋生, 郝子峰, 贾海斌

2019, 32(9): 1531-1539. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.04.08

摘要(828) HTML (58) PDF(769)

摘要:
松花湖是吉林省面积最大的湖泊和重要水源地，具有防洪排涝、灌溉供水、航运旅游等重要功能.为探究松花湖中PAHs（多环芳烃）和PAEs（邻苯二甲酸酯）的主要污染来源及生物毒性风险，于2017年7月采集松花湖21个表层沉积物样品，采用GC-MS测试16种US EPA（美国环境保护局）优先控制PAHs和6种PAEs的质量分数，并通过统计学方法对调查结果进行分析.结果表明：①松花湖沉积物中w（∑₁₆PAHs）范围为23.1~554.8 ng/g，平均值和中位值分别为172.9和123.2 ng/g，w（∑₁₆PAHs）高值分布在漂河镇和丰满乡附近湖区，主要来源于石油燃烧污染，贡献率为57.9%，其次为煤及生物质燃烧污染、石油泄露污染，贡献率分别为21.1%、21.0%.②松花湖沉积物中w（∑₆PAEs）范围为33.7~2 062.3 ng/g，平均值和中位值分别为240.4和72.7 ng/g，主要成分为DBP（邻苯二甲酸二正丁酯）和DEHP（邻酞酸二辛酯），w（∑₆PAEs）高值分布在旺起镇附近湖区，其来源主要与城镇生活污染输入有关.③松花湖沉积物中PAHs、PAEs污染生态风险较低，只有部分采样点存在低度潜在生态风险，但旺起镇附近湖区沉积物中的w（DBP）已经临近ERL（效应区间低值），需加以关注.研究显示，松花湖PAHs、PAEs污染程度较低，为加强松花湖饮用水源地保护，应着重加强交通燃油污染源的风险防控，同时在乡镇附近湖区应加强燃煤和生活污染源的监管力度.

典型焦化厂大气挥发性有机物排放表征分析

高志凤, 张晓红, 赵文娟, 张新民, 薛志钢, 杜谨宏

2019, 32(9): 1540-1545. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.21

摘要(1015) HTML (81) PDF(913)

摘要:
焦化行业是我国重要工业类别，但因其工艺过程复杂，所以VOCs（挥发性有机物）排放特征尚不明确.以典型机械焦化厂为研究对象，对焦炉烟囱、推焦、装煤和焦炉顶等不同排放环节进行采样，并利用GC/MS（气相色谱质谱联用仪）进行多物种分析，并对焦化厂排放VOCs的OFP（生成O₃的潜势）进行探索性研究.结果表明：①焦化厂排放的VOCs包括烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃和含氧VOCs等六大类，共90多个物种.②不同环节排放的ρ（VOCs）差异显著，其中，焦炉烟囱ρ（VOCs）排放量（87.1 mg/m³）最大，其次为推焦（4.0 mg/m³）、装煤（3.3 mg/m³）和焦炉顶（1.1 mg/m³）.③不同环节排放的VOCs种类不同，但均以烷烃和烯烃为主，其中，焦炉烟囱排放的烯烃最多（占比达66%），装煤和推焦排放的则以烷烃为主（占比分别为42%和36%），焦炉顶排放的烷烃和烯烃相近（占比分别为31%和29%）.④基于排放特征和最大增量反应活性法研究发现，焦炉烟囱是焦化厂VOCs减排的重点环节，烯烃是重点减排的物种，特别是乙烯、丙烯、丁烯和1，3-丁二烯等，但乙醛、苯、甲苯等也不容忽视.研究显示，以乙烷/丙烷/乙烯（三者质量浓度之比）为指标，可明显区分焦炉烟囱、推焦、装煤和焦炉顶等不同环节的VOCs排放.

南昌市大气颗粒物污染特征及PM_2.5来源解析

刘小真, 任羽峰, 刘忠马, 秦文

2019, 32(9): 1546-1555. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.17

摘要(1088) HTML (49) PDF(988)

摘要:
为探讨2013年南昌市大气颗粒物的污染特征及分布状况，收集南昌市9个大气监测站点实时发布的PM₁₀和PM_2.5数据，分析了ρ（PM₁₀）、ρ（PM_2.5）和ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）的变化规律及其与气态污染物的相关性，并结合污染严重的秋季时段，采用PCA-MLR（主成分分析-多元线性回归）模型对大气PM_2.5中化学组分来源进行解析.结果表明：①ρ（PM₁₀）和ρ（PM_2.5）的年均值分别为（115.4±39.1）（69.1±26.8）μg/m³，均超过GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准限值，ρ（PM₁₀）和ρ（PM_2.5）的最高值分别出现在石化、省外办监测站点，最低值出现在林科所监测站点.ρ（PM₁₀）和ρ（PM_2.5）季节性变化特征明显，呈冬季>春、秋两季>夏季的趋势，全年ρ（PM₁₀）超标天数占比为25.48%，ρ（PM_2.5）超标天数占比为36.71%，各季度ρ（PM_2.5）超标天数占比均高于ρ（PM₁₀）.②受人为活动和边界层高度的影响，ρ（PM_2.5）和ρ（PM₁₀）日变化呈双峰双谷形态，一个波峰出现在08：00-10：00，另一个波峰出现在20：00-22：00，并且晚间小时峰值高于早间，最低值出现在15：00.③ρ（PM_2.5）/ρ（PM₁₀）年均值为60.3%，在冬季最高达65.1%，相关性分析发现ρ（PM₁₀）与ρ（PM_2.5）存在较显著的线性关系，表明二者具有同源性.④ρ（PM₁₀）、ρ（PM_2.5）均与ρ（SO₂）、ρ（NO₂）、ρ（CO）呈显著正相关，并且冬季相关性高于夏、秋两季；而ρ（PM₁₀）、ρ（PM_2.5）均与ρ（O₃）全年呈显著负相关，并且夏、秋两季相关性高于冬季，说明气态污染物的二次转化对ρ（PM_2.5）和ρ（PM₁₀）有较大影响.⑤南昌市秋季PM_2.5的最大污染源为道路扬尘/机动车尾气混合污染源，其次分别为施工扬尘源、燃煤源、冶炼尘/生物质燃烧混合污染源，各污染源对PM_2.5的贡献率分别为40.9%、35.8%、12.4%、10.9%.研究显示，南昌市PM_2.5的污染程度较PM₁₀严重，PM_2.5已成为南昌市大气颗粒物污染的主要组分，PM_2.5主要来源为城市扬尘和机动车尾气.

甘肃省植被与对流层甲醛关系及影响因素分析

王培玉, 巨天珍, 刘文君, 徐敏, 刘宏庆, 裴洁

2019, 32(9): 1556-1566. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.12

摘要(803) HTML (44) PDF(740)

摘要:
植被可以截获和吸收大气中的颗粒物、SO₂和NO_x等，对大气污染物具有一定净化作用，但也释放大量挥发性有机物，对光化学烟雾污染的形成具有促进作用.以甘肃省为例，利用卫星资料反演手段，解译了2008-2016年NDVI（植被覆盖指数）和对流层HCHO（甲醛）柱浓度，并探讨了二者之间的关系及影响因素.结果表明：①甘肃省2008-2016年NDVI空间分布梯度呈东南向西北递减的趋势，其年际动态不显著，季节性动态显著，与对流层HCHO柱浓度时空分布及动态有一定的相似性.②甘肃省对流层HCHO柱浓度和NDVI的年变化范围分别为7×10¹⁵~11×10¹⁵ molec/cm²和0.22~0.25，并且二者之间呈显著正相关，相关系数为0.63.③甘肃省NDVI和对流层HCHO柱浓度的分布与气象因素（如辐射、气温和降水量）有关，并且甘肃省中部对流层HCHO柱浓度分布还与甘肃省人类足迹分布特征相似.研究显示：甘肃省中部人类足迹指数高，HCHO主要来源于人类活动；而甘肃省西部和南部人类足迹指数低，HCHO主要来源于自然排放.

北京城市公园绿地土壤微生物群落碳源代谢活性特征

闫冰, 李俊生, 陆晴, 熊继海, 肖能文, 付刚

2019, 32(9): 1567-1574. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.10.10

摘要(832) HTML (37) PDF(800)

摘要:
为深入理解城市土壤微生物碳源代谢活性，以北京城市公园绿地土壤为研究对象，采用Biolog-ECO微平板技术，研究了不同历史年限公园[AT（奥林匹克森林公园）、CHY（朝阳公园）、YYT（玉渊潭公园）、TRT（陶然亭公园）、RT（日坛公园）、TT（天坛公园），其建设历史年限分别为8、32、52、317、486、592 a]土壤微生物群落碳源代谢特征.结果表明：北京市不同城市公园绿地土壤微生物利用碳源能力不同，AT的AWCD（平均颜色变化率）显著低于其他历史年限较长的公园（P < 0.05）.不同城市公园绿地土壤微生物群落对不同类型碳源利用能力存在差异，AT土壤微生物对多聚物类碳源代谢能力较强，其他公园绿地土壤微生物对糖类和氨基酸类碳源的利用能力较强，所有公园绿地土壤微生物群落对羧酸类碳源的利用能力相对较弱.AT土壤微生物群落功能多样性显著低于其他公园（P < 0.05）.对土壤微生物群落碳源利用能力进行主成分分析显示，提取与土壤微生物碳源利用相关的主成分的累计贡献率为89.00%，对主成分分离起主要作用的碳源为糖类和氨基酸类物质.冗余分析（RDA）表明，不同城市公园绿地土壤微生物碳源代谢能力的主要影响因素是总碳（TC），但值得注意的是，公园历史年限对不同城市公园绿地土壤微生物碳源代谢能力也有很强的影响.

基于MiSeq测序分析酸性农作物土壤细菌群落结构与多样性

王怡, 常彬河, 刘月, 梁建军, 薛芷筠, 张泽文, 何冬兰

2019, 32(9): 1575-1583. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.06

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摘要:
为分析酸性农田土壤中微生物群落结构，探寻酸化土壤的综合治理途径，以湖北恩施土家族苗族自治州利川市酸性农作物土壤为研究对象，应用Illumina MiSeq高通量测序技术，测定酸性土壤中总细菌和经驯化的可培养细菌的16S rRNA基因V3~V4变异区序列，确定不同农作物土壤中总细菌和可培养细菌的群落结构，并探讨土壤理化因子对土壤总细菌群落结构的影响.结果表明：白菜地、烟草地、山药地、草莓地、玉米地及莴苣地这6种农作物土壤中总细菌和可培养细菌在97%的相似水平下得到的OTUs（operational taxonomic units，操作分类单元）数量分别为4 008和97个.在门水平上，土壤总细菌中有12个门类的细菌相对丰度大于1%，Proteobacteria、Acidobacteria和Chloroflexi为优势菌门细菌；可培养细菌中仅有3个门类细菌相对丰度高于1%，即Firmicutes、Proteobacteria和Bacteroidetes.在OTU水平上，土壤总细菌沿pH梯度将6种土壤样品分为2类，即pH < 5.5的玉米地、山药地和莴苣地和pH>5.5的烟草地、白菜地和草莓地.此外，冗余分析（RDA）结果显示，Acidobacteria的相对丰度与pH呈正相关，Firmicutes和Roteobacter的相对丰度均与w（TN）、w（TP）、w（TC）呈正相关.系统进化树分析表明，相对丰度位于前30位的细菌与亚洲地区发现细菌的16S rRNA基因序列同源性较高.研究显示，Illumina MiSeq测序能够较为全面地解析酸性土壤中总细菌和可培养细菌的多样性，驯化过程极大地减少了细菌的种类；同时，发现细菌群落结构的相似性可能因样本来源的地理距离的增加而衰减.

天然有机质对土霉素在西北灰钙土上吸附行为的影响

石磊平, 蒋煜峰, 广阿龙, 原陇苗, 刘兰兰, 展惠英

2019, 32(9): 1584-1593. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.02.18

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摘要:
抗生素被广泛应用于日常生活中，大量含有抗生素的废弃物通过多种途径进入土壤给人类健康和土壤环境带来了严重危害，因此，探索抗生素类有机污染物在土壤中的吸附机理对土壤污染防治具有重要意义.以西北灰钙土为研究对象、以OTC（oxytetracycline，土霉素）为目标污染物，采用批量法分析灰钙土在添加有机质前、后对OTC的吸附动力学、热力学特征及其影响因素.结果表明：OTC的动力学吸附过程分快吸附阶段（0~2 h）和慢吸附阶段（2~10 h），10 h之后吸附基本达到平衡，吸附过程拟合均符合准二级动力学模型.对不同温度下OTC在灰钙土上的吸附过程进行拟合显示，Langmuir和Freundlich热力学模型拟合的R²分别在0.930~0.985和0.967~0.973之间；对于不同初始ρ（OTC）在添加有机质灰钙土上的等温吸附过程，Langmuir和Freundlich热力学模型拟合的R²分别在0.952~0.988和0.936~0.971之间，表明这两种模型均可较好地解释此吸附过程；热力学参数ΔG^θ（吉布斯自由能变）小于0，ΔH^θ（焓变）和ΔS^θ（熵变）均大于0，表明吸附为自发进行的混乱程度增大的吸热反应.添加外源性有机质HA（humic acid，胡敏酸）和FA（fulvic acid，富里酸）能增加OTC的吸附量，且自制有机质的促进作用大于市售有机质，HA的促进作用大于FA.随着初始ρ（OTC）的增大，吸附量呈增加趋势；Ca²⁺和Na⁺的加入均使OTC的吸附量减小，且离子浓度越高、价态越高，抑制效果越明显；不同pH对OTC吸附的影响均较小.研究显示，不同来源、种类的有机质均可促进OTC吸附，但不会改变吸附平衡时间；HA的疏水性较FA强，对OTC的吸附量较高；溶液pH对OTC吸附影响不显著，但不同价态、浓度的金属阳离子对OTC的吸附有较大影响.

安徽庐江县砖桥潜在富硒土壤重金属元素空间变异与来源

张敬雅, 李湘凌, 章凌曦, 杨奎, 张千明, 王延明

2019, 32(9): 1594-1603. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.04.02

摘要(1061) HTML (58) PDF(832)

摘要:
为查明安徽省庐江县砖桥村周边潜在富硒区土壤中重金属及Se元素的空间分布特点及来源，采集该区域范围内430个表层（0~20 cm）土壤样品，测定土壤中w（OM）、w（TN）、w（TP）、w（K₂O）、w（TS）、w（TFe₂O₃）、w（As）、w（Cd）、w（Cr）、w（Cu）、w（Hg）、w（Pb）、w（Ni）、w（Se）和w（Zn），并运用GIS、地统计学和主成分分析等方法进行土壤重金属元素空间变异特性与来源分析.结果表明：研究区土壤中w（Cr）、w（Ni）均低于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的土壤污染风险筛选值，只有1个采样点的w（As）、w（Hg）和极少数采样点的w（Cd）、w（Pb）、w（Zn）以及部分采样点的w（Cu）超过GB 15618-2018土壤污染风险筛选值，但农产品不存在Cu污染风险.土壤重金属和Se的质量分数的变异系数为0.23~0.80，属中等程度变异.土壤中w（Cr）与w（Ni），w（As）与w（Se），w（Cu）与w（Pb）、w（Zn）、w（Hg）、w（Cd）的空间分布特征相似，w（Zn）、w（Se）、w（Cu）、w（Cr）、w（Ni）的空间自相关性均较强，w（Pb）、w（As）、w（Hg）、w（Cd）的空间自相关性均处于中等水平，提取的5个主成分累计方差贡献率为71.677%.土壤中Se主要来源于富硒岩矿石，Cu、Zn主要来源于地质背景（矿脉发育），Cr、Ni主要来源于成土母质，Pb、Cd、Hg主要受到地质背景和农业活动的共同影响，As受到富硒岩矿石和农业活动的共同影响.研究显示，综合土壤元素含量、变异强度、空间自相关及其提取的主成分，能有效识别成土母质、地质背景及农业活动等对农田土壤中重金属的影响；研究区内富硒岩矿石可持续为区域土壤提供Se源，土壤质量可满足地方发展特色富硒农业的要求.

土壤pH和Cd全量对伴矿景天修复效率的影响

曹雪莹, 谭长银, 谢雨呈, 代兵, 朱上游, 王一志

2019, 32(9): 1604-1612. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.08

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摘要:
修复效率是影响植物修复周期和技术推广的主要因素之一.采用不同pH和不同程度Cd污染农田土壤进行盆栽试验，其中，重度Cd污染土壤（简称"SKS处理"）中w（Cd）（Cd全量）高于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的风险管控值，中度Cd污染土壤（通过人为调节并稳定其pH为3.97、4.97、6.03、6.90和7.93）中w（Cd）介于GB 15618-2018风险筛选值和管控值之间，轻度Cd污染土壤（简称"YH处理"）中w（Cd）略高于GB 15618-2018风险筛选值；比较修复前后不同pH和不同程度Cd污染对土壤Cd有效性、形态分配及w（Cd）的影响，并结合PCA（主成分分析）和Pearson相关性分析等方法深入研究影响植物修复效率的主控因素.结果表明：①与修复前相比，不同pH处理修复后土壤中w（有效态Cd）、w（弱酸提取态Cd）、w（可还原态Cd）、w（可氧化态Cd）和w（Cd）的减少量均随pH的降低而增加，土壤pH ≤ 6.0时，伴矿景天修复效率显著高于土壤pH>6.0的处理（P <0.05）.②修复后，轻度Cd污染土壤中w（Cd）降至GB 15618-2018风险筛选值以下，中度Cd污染土壤pH ≤ 6.0的处理中w（Cd）降至0.60 mg/kg左右，而pH>6.0的处理中w（Cd）仍高于1.00 mg/kg.③重度Cd污染土壤中w（有效态Cd）最高，其伴矿景天生物量与轻度Cd污染土壤处理无显著差异，w（Cd）达681.5 mg/kg，但修复效率显著低于其他处理（P <0.05）.综合PCA和Pearson相关性分析发现，影响伴矿景天修复效率的主控因素除土壤pH、Cd有效性和伴矿景天生物量外，伴矿景天的BCF（富集系数）对修复效率也具有重要作用.因此，伴矿景天更适用于弱酸性、中度Cd污染和轻度Cd污染土壤；而对碱性或重度Cd污染土壤进行植物修复时，可适当延长修复周期或联合修复以提高其修复效率.

典型平原地区生活垃圾焚烧厂周边土壤重金属赋存形态分布特征及生物有效性评价

郭彦海, 高国龙, 王庆, 王殿二, 张士兵, 高品

2019, 32(9): 1613-1620. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.10.14

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摘要:
为考察并掌握典型平原地区生活垃圾焚烧厂周边土壤中重金属Cd、Cr、Cu、Pb、Ni和Zn的污染现状，以上海市某生活垃圾焚烧厂为例，研究其周边土壤中重金属赋存形态分布特征及生物有效性，采用Tessier连续提取法结合电感耦合等离子体发射光谱检测分析表层土壤中目标重金属总量及形态分布，并利用风险评估编码法（RAC）评价其生态风险水平.结果表明：研究区域土壤中Pb和Zn主要以Fe-Mn氧化物结合态和残渣态为主（>80%）；Cr、Cu和Ni则以残渣态为主（>60%）；Cd虽以残渣态为主（>50%），但与其他重金属相比，其碳酸盐结合态占比相对较高.生物有效性分析结果显示，Cr、Cu和Ni以惰性态为主，生物有效性低，而潜在可利用态Cd、Pb和Zn占比较高，存在较高的释放风险.土壤中各重金属潜在生态风险水平由高到低依次为Cd > Zn > Pb > Cu > Ni > Cr，其中，Cu、Pb和Zn处于低风险水平，Cr和Ni处于无风险水平，而Cd处于中等风险水平.研究显示，该垃圾焚烧厂周边土壤中重金属已存在不同程度的污染累积，其中，潜在可利用态Cd的占比较高，已达中等风险水平，应引起重视.

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2019年第32卷第9期

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