环境科学研究

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2020, 33(11): .

摘要(563) PDF(271)

摘要:

裴媛媛, 佟宇俊, 李慧珍, 符志友, 张远, 游静

2020, 33(11): 2437-2447. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.09.02

摘要(1171) HTML (55) PDF(330)

摘要:
我国流域水环境呈现典型的复合污染特征，亟需发展基于生物效应的生态风险评估方法，以实现环境管理和生态修复的精准化.在野外原位暴露下受试生物受到多种污染物的共同胁迫，可以准确表征研究位点复合污染所产生的生态风险.原位生物测试较传统实验室生物测试具有更高的环境真实性和生态相关性，较野外生物监测对生物体承受的外源污染压力更清晰、可控.综述了基于原位生物测试的水生态风险评估技术，旨在促进该技术在我国水环境监测中的应用，提高生态风险评估的准确度.总结了国内外近年来原位生物测试的研究特色，详细阐述了实施过程中受试生物选择、暴露装置设计和研究位点选择的原则，以及原位生物测试方法在水环境生态风险评估中的应用案例.结果表明：①对原位生物测试实施要素进行规范化形成标准，将有利于该方法在环境管理中的推广应用.②利用原位生物效应、原位生物体内浓度以及二者与环境浓度相结合进行风险评估，是原位生物测试在生态风险评估中的三类应用类型.③原位生物暴露与被动采样的联合应用可同步获取原位生物效应和污染物生物可利用浓度，有利于实现全面准确的风险评估，应用潜力较大.研究表明，选用本土模式生物，采用多层次的毒性终点，设计简单有效的暴露装置，并同时考虑原位生物效应和环境浓度将有利于原位生物测试方法在我国的发展.

近10年来三峡消落带土壤氮、磷时空分布特征研究

李姗泽, 陈铭, 王雨春, 胡明明, 吕映, 欧阳威, 张家晖, 包宇飞

2020, 33(11): 2448-2457. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.10.03

摘要(982) HTML (76) PDF(301)

摘要:
消落带是位于水陆交错带的一种特殊生态系统.消落带土壤作为生态系统中氮、磷元素重要的“源”与“汇”，在生物地球化学循环研究中具有重要意义.该研究基于中国知网CNKI以及Web of Science数据库检索近10年三峡消落带土壤氮、磷研究文献，提取w（TN）、w（TP）数据并进行统计，从宏观尺度上分析w（TN）、w（TP）的时空分布特征.结果表明：①高程分布上，当高程高于155 m时，土壤w（TN）（0.75~1.17 g/kg）随着高程增加呈下降趋势，土壤w（TP）未发生显著变化（0.53~0.60 g/kg）；当高程低于155 m时，土壤w（TN）处于较低水平（0.66~0.86 g/kg），但w（TP）维持较高水平（0.60~0.76 g/kg）.②时间分布上，消落带土壤w（TN）整体呈现逐年递减的趋势，Pearson相关系数为-0.64，但是w（TP）没有显著变化.③地区分布上，三峡上游库区消落带土壤w（TP）出现显著高值，下游库区w（TN）出现显著高值.研究显示：不同高程土壤受植物残体分解等因素影响，在落干期w（TN）上升，在浸没期向上覆水体释放TN；水位调节导致的淹没强度变化对消落带土壤中TN产生淋溶作用，而对TP的影响较小；对于消落带上游地区应更关注土壤中高w（TP）带来的环境风险，而对于消落带下游地区应更关注因水土流失和非点源输出导致的高w（TN）所致环境风险.

达里诺尔湖溶解性有机质荧光特征与人工神经网络非线性响应研究

孙伟, 夏瑞, 王晓, 王璐, 陈焰, 马淑芹, 张远, 胡泓

2020, 33(11): 2458-2466. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.10.10

摘要(928) HTML (61) PDF(246)

摘要:
研究湖泊水体DOM（溶解性有机质）特征及其与复合环境要素的响应关系，对水生态系统保护及生物地球化学循环研究具有重要意义.以内蒙古达里诺尔湖（简称“达里湖”）为研究区，利用紫外-可见光谱技术（UV-vis）和人工神经网络模型（ANN）方法，开展达里湖水体DOM特征识别及其水质响应关系的研究.结果表明：①达里湖水环境污染程度较为严重，水体呈富营养化趋势.DOM吸收系数〔α（355）〕表明，夏季湖体DOM浓度较高.②建立了α（355）与达里湖水体ρ（TN）、ρ（TP）、pH和ρ（Chla）的人工神经网络模型，该模型验证期和测试期决定系数（R²）分别为0.78和0.84，该模型具有较好的DOM模拟和预测能力.③人工神经网络模型参数敏感性分析结果表明，α（355）对ρ（Chla）变化最敏感，敏感性水平为31.95%；其次为pH和ρ（TN），α（355）对二者变化的敏感性水平分别为28.53%和25.54%；α（355）对ρ（TP）变化敏感性最低，敏感性水平为8.16%.研究显示，达里湖DOM对富营养化的发生具有较显著的表征影响，人工神经网络模型可为富营养化预测提供科学参考.

低通时序滤波轨线法在太湖营养过程识别中的应用

郝晨林, 邓义祥, 富国, 乔飞

2020, 33(11): 2467-2473. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.10.05

摘要(812) HTML (49) PDF(235)

摘要:
环境背景条件变化会导致湖泊ρ（Chla）与环境因子响应关系发生变化.采用低通时序滤波轨线方法可以方便地识别ρ（Chla）与环境因子响应关系的时间转折点，将长时间序列数据进行分段，从而建立分段回归函数，为研究环境因子与湖泊ρ（Chla）的因果关系提供了一种新的思路.以太湖为研究对象，采用低通时序滤波轨线方法，评估了2001—2018年太湖的ρ（Chla）与营养盐〔ρ（TN）、ρ（TP）〕以及氮磷比〔ρ（TN）/ρ（TP）〕的变化过程，研究了年均气温、滞留时间对产藻效率〔ρ（Chla）/ρ（TP）〕的影响过程.结果表明：①2006年、2011年为太湖营养过程轨线的两个时间转折点，将太湖的营养过程轨线分为3段.第1段为污染阶段（2001—2006年），太湖的ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（Chla）同步升高，于2006年达到第一个峰值；第2段为修复阶段（2006—2011年），太湖的ρ（TN）、ρ（TP）、ρ（Chla）同步降低，于2011年达到谷值；第3段为富营养化加剧阶段（2011—2018年），太湖的ρ（TN）呈下降趋势，ρ（TP）与ρ（Chla）同步升高，至今未出现转折点.②太湖藻类生长的限值因子为ρ（TP），2011年之后氮磷比进入浮游藻类适宜生长区，为蓝藻暴发提供了条件.③2011—2018年产藻效率增长了51%，且目前仍在升高未出现转折点，气温升高可能是主要原因.④依据2011—2018年的滤波值建立ρ（Chla）-ρ（TP）的函数预测，为控制蓝藻暴发〔ρ（Chla） < 10 mg/m³〕，太湖的ρ（TP）需要控制在52 μg/L以下.⑤2006年后，太湖的滞留时间呈现缩短趋势，对藻类的繁殖形成抑制，但滞留时间不是影响产藻效率的关键因子.研究显示：自2006年太湖流域实施一系列生态修复工程后，湖泊氮浓度明显降低，但由于流域氮磷排放量较大而且湖体沉积物中累积磷含量较高，致使水体营养盐水平仍未降到能显著抑制蓝藻生长的水平；目前气温升高趋势仍在持续，太湖的控藻形势严峻，为摆脱气候变暖对蓝藻水华趋势的决定作用，应当在控氮基础上加大控磷的力度，同时更多考虑水文调节、生物修复、加强打捞等措施.

洱海流域农业面源污染空间分布特征及分类控制策略

项颂, 吴越, 吕兴菊, 高思佳, 储昭升, 庞燕

2020, 33(11): 2474-2483. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.10.09

摘要(1100) HTML (110) PDF(319)

摘要:
作为典型的高原坝区农业型流域，洱海流域农业面源污染严重，威胁洱海水质.以洱海流域为研究对象，综合数理分析及GIS技术，开展流域农业面源污染负荷分析及评价，使用排污系数法估算了2018年洱海流域农村生活、畜禽养殖业和种植业污染中COD（化学耗氧量）、TN（总氮）、TP（总磷）的排放负荷，并通过等标污染负荷法在GIS空间分析反映流域内污染排放分布情况.结果表明：①2018年洱海流域农业面源主要污染物COD、TN、TP的排放量分别为11 188.20、2 752.56和259.33 t.COD排放量主要来自畜禽养殖，TN与TP的排放量均主要来自种植业.②洱海流域农业面源主要污染物COD、TN、TP等标污染负荷分别为559.41、2 752.56和1 296.63 m³/a.种植业等标污染负荷在总等标污染负荷中的占比最高，为36.40%，其次是畜禽养殖业，为34.44%.③各乡镇的等标污染负荷差异较大，等标污染负荷范围为（286.16±150.67）m³/a，等标污染负荷强度范围（0.13±0.067）m³/a.④聚类分析结果表明，洱海流域农业面源污染可分为种植业主导型、种植业高污染型、生活污染主导型和畜禽养殖业主导高污染型等4种类型.研究显示：来源于种植业的面源污染是洱海流域水环境保护需要控制的首要污染源，TN是需要控制的首要污染物；排放量与等标污染负荷的空间分布特征均呈流域北部乡镇污染物排放量较高，但流域西部各乡镇排放强度较大的特征；流域内各乡镇防治面源污染需要针对其污染来源特点分别采取推进种养平衡、推广绿色种植、分区控制农田径流以及推进农村生活污水治理等分类控制策略.

多径流出口水稻田非点源污染试验研究及验证

廖雅, 苏保林, 豆俊峰, 徐云强, 李丽芬

2020, 33(11): 2484-2492. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.10.08

摘要(779) HTML (37) PDF(275)

摘要:
为验证一种水稻田非点源污染原位观测方法的准确性和适应性，以北京市上庄镇某试验水稻田为例，应用原位观测方法分别在水稻田进水口附近（4#观测点）和出水口附近（2#观测点）安装水位计观测稻田水深，利用同步观测的降雨数据以及田内5个采样点定期采集的水质数据，进行非点源污染试验研究，探究基于同一块水稻田不同位置的水深观测数据是否对该方法的应用产生影响.结果表明：①晒田期间，由于4#观测点处于相对低洼的位置，其水深数据显示4 d的无水期，与实际晒田时间相符，而2#观测点水深数据显示10 d无水.②基于2#、4#观测点水深数据得到总蒸散发和渗漏损失、总径流量以及灌溉量的相对偏差分别为1.3%、1.0%、1.8%；应用原位观测方法估算出该水稻田的灌溉量在2 620~2 710 m³之间.③基于2#、4#观测点水深得到的TN、NH₄⁺-N、NO₃^--N、TP、COD_Cr输出系数的相对偏差在0.8%~8.0%之间.研究显示：水位计安装位置对原位观测方法应用的影响不大，且主要体现在晒田期的水深观测，建议将水位计安装在稻田相对低洼处，以确保能够完整地监测水稻生长季的水深变化；应用该方法能准确识别水稻田的径流量和灌溉量，对具有多个径流出口的水稻田非点源污染试验具有较好的准确性和适应性.

基于源汇过程模拟的鄱阳湖流域总磷污染源解析

杨中文, 张萌, 郝彩莲, 后希康, 王璐, 夏瑞, 尹京晨, 马驰, 王强, 张远

2020, 33(11): 2493-2506. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.09.11

摘要(1005) HTML (186) PDF(252)

摘要:
近年来鄱阳湖磷污染问题突出，总磷超标且浓度逐年增加，成为制约鄱阳湖流域（江西）经济社会可持续发展的重要因素.为科学解析鄱阳湖总磷污染来源，耦合多污染源污染负荷估算方法和SPARROW模型，建立基于源汇过程模拟的流域污染源解析技术方法，针对鄱阳湖流域13种总磷污染源开展负荷估算、模拟校核和入湖时空贡献定量解析.结果表明：①鄱阳湖总磷负荷以陆域输入为主（占90.8%），主要污染来源为农业和城镇生活源，贡献率分别为56.4%和30.6%；污染来源按贡献率的大小排序依次为种植业（29.3%）>城镇生活（24.6%）>畜禽养殖（17.2%）>水产养殖（9.9%）>内源释放（6.9%）>城市径流（6.0%）>农村生活（2.2%）>工业企业（1.6%）>其他源（0.46%）.②在空间贡献方面，总磷入湖负荷主要来自于滨湖区和赣江集水区，贡献率分别为33.5%和31.8%，其他集水区总磷贡献率较小（合计为25.5%），湖体贡献率为9.2%；同时，不同子流域污染源贡献结构也存在空间差异性.③在时间贡献方面，总磷入湖负荷量呈季节性波动特征，贡献峰值多出现在6月，雨季（3—8月）陆源输入负荷占全年的70%.④所构建的基于源汇过程模拟的污染源解析模型可用于流域水污染来源成因精细化解析.研究显示，鄱阳湖总磷污染来源具有明显时空差异性，建议围绕滨湖区和赣江集水区等高贡献区域设立优先管控区，重点针对种植业、城镇生活、畜禽养殖和水产养殖源，制定磷污染源汇过程减排政策措施，以改善鄱阳湖水环境质量.

我国应逐步实施基于水质的排污许可管理

胡颖, 邓义祥, 郝晨林, 赵健, 乔飞

2020, 33(11): 2507-2514. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.10.04

摘要(881) HTML (90) PDF(251)

摘要:
我国排污许可管理始于20世纪80年代中后期，经历了从探索、停滞到不断发展的历程.为研究我国排污许可的未来发展方向，对我国排污许可发展的历程和存在的问题，以及美国、欧盟等发达国家和地区的经验进行了分析.从我国排污许可的发展历程来看，我国第一阶段排污许可管理立法层次不高，反复试点、推进力度不够，且经济迅速发展导致污染物负荷量不断增长，客观上增加了排污许可实施的难度.“十三五”以来，我国已初步构建了以行业为基础的排污许可管理体系，但也面临着一系列的问题，主要是按行业发放排污许可难以与地表水水质直接挂钩、部分企业排污许可量过大难以约束企业排污、排污许可证核发任务重难以考虑水质达标要求、缺乏基于水质核发排污许可限值的管理实施细则等.针对上述问题，分析了以美国和欧盟为代表的发达国家和地区的排污许可管理经验，表明基于水质达标是实施排污许可管理的基本法律内涵和发展方向.在国内外排污许可发展经验教训总结的基础上，结合我国目前排污许可的实施进展，建议我国逐步实施基于水质的排污许可管理，主要措施有完善基于水质的行政区、流域和控制单元排污许可总量审核系统，编制和修订排污许可证管理相关技术规范，以水质达标为目标完善流域排放标准，完善基于水质的排污许可监管和处罚机制，尽快开展基于水质的排污许可示范，扩大公众参与等.“十四五”时期，建议我国的排污许可制应从重视系统体系构建，逐步过渡到基于水质的排污许可管理，并制订有针对性的管理法规和政策措施.

基于技术和水质相结合的排污许可限值核定技术研究

邓义祥, 郝晨林, 李子成, 赵健, 徐宪根, 毛鹍

2020, 33(11): 2515-2522. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.09.04

摘要(737) HTML (45) PDF(251)

摘要:
“十三五”期间，我国排污许可管理制度已基本建立；“十四五”时期，我国排污许可管理将逐步过渡到注重水质达标的管理阶段.为适应我国排污许可新的管理需求，研究了基于技术和水质相结合的排污许可限值核定技术.其中，基于技术的排放限值核定主要根据企业的行业属性和核定产能，结合环境影响评价批复的污染物排放额度，确定其排放浓度限值和排放总量限值；基于水质的排放限值核定需建立污染源与水质之间的响应关系，以地表水水质达标为目标，计算各污染源的最大允许排放量.最终的排污许可限值为基于技术的排污许可限值和基于水质的排污许可限值的最小值.以常州为例，从常州排污许可证核发重点行业选取了两家化工企业A和B，核算其基于技术的排放限值；采用水质模拟和污染物最大允许排放量分配技术，计算了污染物最大允许排放量，并分配到两家化工企业，作为基于水质的排放限值.结果表明：A化工企业COD_Cr和NH₃-N的最终排污许可限值分别为6.53和0.075 t/a，其中，COD_Cr的最终取值为基于水质的排放限值，NH₃-N基于技术和基于水质的排放取值相同；B化工企业COD_Cr和NH₃-N的最终排放限值分别为11.60和0.17 t/a，最终取值均为基于技术的排放限值.研究显示，基于水质的排许可限值受到企业自身和外部水环境容量的双重影响，应从严制定排污许可限值，既能达到企业行业排放标准和环境影响评价批复的要求，又能满足水环境质量达标的目标.

中国地表水环境质量标准研究

张远, 林佳宁, 王慧, 郭昌胜, 丁森, 贾晓波, 霍守亮, 徐建, 刘琰, 王海燕, 吴丰昌

2020, 33(11): 2523-2528. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.10.14

摘要(1254) HTML (217) PDF(384)

摘要:
《地表水环境质量标准》是水环境管理的尺度，在推动我国水污染防治、公众健康与水生态安全保障等方面发挥着十分重要的作用.随着我国进入生态文明建设新阶段，水环境保护和社会经济发展形势发生深刻变化，如何与时俱进，及时修订丰富现行标准成为迫在眉睫的问题.全面剖析了我国现行GB 3838—2002《地表水环境质量标准》修订历程、修订依据、重要贡献、存在问题及国家需求，结合国际标准发展趋势和我国社会发展阶段，提出未来将《地表水环境质量标准》由单项标准向系列标准转变的修订思路框架.初步阐述了由系列标准构成的“1+N”的标准体系框架，其中，“1”是地表水环境质量基本项目标准，用于判断地表水环境质量的优劣程度，反映水环境功能的基本水质要求；“N”是不同的特定保护项目标准，包括保护水生生物的有毒有害污染物项目水质标准、地表饮用水源地水质标准、湖泊营养物状态评价标准以及地表水水生物状况评价标准，并提出了各分标准的相关制修订方案.

纺织工业产排污特征与水污染治理技术进展

马慧婕, 沈忱思, 章耀鹏, 徐晨烨, 马春燕, 刘艳彪, 石磊, 李方

2020, 33(11): 2529-2539. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.10.02

摘要(1003) HTML (98) PDF(453)

摘要:
纺织工业在我国国民经济中发挥着重要的作用，但其水污染防治问题也一直是环境治理的重点与难点.随着生态文明建设理念的提升，纺织工业将面临愈加严格的排放标准和环境管理要求.为更清晰地了解纺织工业水污染治理技术的现状和发展趋势，首先对纺织生产过程进行梳理，分析及总结了行业中纺织和染整两个主要加工过程的产排污特点；其次，分别对物化、生物以及深度处理技术进行分析与汇总，提出了基于废水分质处理和再生回用的可行技术体系；最后，结合我国环境管理制度的发展，根据未来纺织工业技术的发展趋势对行业水污染治理的发展方向进行展望.研究显示：完善末端处理技术、提高废水回用率、推行清洁生产是我国未来纺织废水治理的发展方向；同时也亟需推进工业聚集区的设立，确立以排污许可为核心的管理制度，加强对纺织企业废水污染排放的监督.

行业全过程水特征污染物和优控污染物清单筛选技术研究及其在常州市纺织染整业的应用

刘铮, 曹婷, 王璠, 李子秀, 党春阁, 方刚, 符志友, 张远, 海热提

2020, 33(11): 2540-2553. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.09.01

摘要(912) HTML (95) PDF(280)

摘要:
特征污染物和优控污染物筛选技术主要针对流域和水体环境，缺乏从行业全过程角度对问题进行研究，行业层面的筛选技术仍不成熟.基于清洁生产全过程管控理念，通过资料收集、现场考察和水样检测分析，对行业全过程污染物排放特征进行分析，形成行业特征污染物清单调查和筛选技术；在将特征污染物与已有清单比对的基础上，对其暴露性、持久性、毒性进行赋分排序，采用综合评分法形成行业优控污染物清单筛选技术，并将该筛选技术方法在常州市纺织染整行业开展应用.结果表明：①通过全流程考察，结合气相色谱-质谱联用仪90%匹配度下的水样检测结果，最终得到纺织染整行业特征污染物清单中共含199种物质，其中以苯系物、脂类、烷烃和醇类为主(占比为65.3%).②纺织染整行业优控污染物清单中共含39种物质，包括13种苯系物、3种卤代烃、5种醇类、5种脂类、1种醛类、2种酮类、3种醚类、1种呋喃类、6种重金属.研究显示，运用行业特征污染物和优控污染物清单调查和筛选技术，可较为科学和有效地得到常州市纺织染整行业特征污染物清单和优控污染物清单.

平原河网地区双向生态补偿机制与核算方法

刘庄, 庄巍, 晁建颖, 徐斌, 何斐, 范晓芬, 李维新

2020, 33(11): 2554-2560. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.09.05

摘要(807) HTML (58) PDF(273)

摘要:
针对平原河网地区地势平坦、水流流向不定、上下游关系不明确的特点，以太湖流域为例，根据“十二五”期间流域内各区域COD和NH₃-N两种污染物的削减量和削减成本，运用非线性回归获得各区域的污染物削减成本函数.根据污染物削减成本函数，以流域污染物削减总成本最小为规划目标，以区域间污染物转移量不超过30%为约束条件，构建基于单目标非线性规划方程组的流域污染物削减总成本最小化模型，求解模型获得太湖流域各区域间的污染物削减成本优化配额方案，计算行政指令配额方案与成本优化配额方案下各区域污染物削减成本的差额，以此为依据，核算生态补偿金额并确定生态补偿方向.核算结果表明，相比行政指令配额方案，太湖流域的成本优化配额方案能够节省9 897.03×10⁴元的污染物削减总成本，根据成本优化配额方案，江苏省需要向浙江省和上海市提供10 577.86×10⁴元的生态补偿费用，浙江省和上海市可分别获得8 909.12×10⁴和1 668.74×10⁴元的生态补偿费用.这种基于流域污染物削减成本最小化的生态补偿机制，根据污染物削减成本函数核算生态补偿金额并确定补偿方向，由于污染物削减成本函数有一定的变动性，因此，允许两个区域间根据成本变动情况改变补偿方向，是一种双向生态补偿机制.

地表水水质模型综合评价技术体系研究

周刚, 熊勇峰, 呼婷婷, 白静, 陈振宇

2020, 33(11): 2561-2570. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.08.20

摘要(959) HTML (120) PDF(295)

摘要:
水环境数学模型开发及应用的不规范会严重影响水环境管理决策的有效性和科学性.为了更好地发挥模型的职能，减少因采用的模型差异而造成差别管理等不公平因素，应当建立科学的模型筛选制度和评价体系.基于模型开发及应用的生命周期全过程，在文献调研和专家咨询基础上，提出了包含目标层、准则层和指标层的地表水水质模型综合评价指标和评价方法，其中指标层包括通用性、可靠性、友好性、先进性和易用性5个准则的29个指标.采用层次分析法和专家打分法确定指标值及指标权重，并以国内外常用的水质模型，即HEC-RAS、MIKE11、CE-QUAL-W2、WASP、EFDC和Delft3D模型为例，进行了水质模型的综合评价.案例应用的模型评价得分高低的排序依次为Delft3D、EFDC、CE-QUAL-W2、MIKE11、WASP和HEC-RAS模型，结果表明建立的水质模型综合评价技术体系科学、可靠、易用，可为我国水环境数学模型的规范化建设提供重要参考.

SWAT模型在我国流域水环境模拟应用中的评估验证过程评价

荣易, 秦成新, 孙傅, 杜鹏飞

2020, 33(11): 2571-2580. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.08.19

摘要(1151) HTML (92) PDF(457)

摘要:
模型评估验证是模型开发和应用过程中的重要环节，是管控模型应用于管理决策风险的重要手段.近年来，以SWAT模型为代表的流域水环境模型在我国流域水环境管理中得到广泛应用，但模型评估验证过程尚缺乏规范性指导.结合SWAT模型建模过程和模型评估验证的基本步骤，梳理总结SWAT模型评估验证过程的评价方法，针对确定研究或决策目标、获取输入数据、构建模型、模型率定验证、展示模型结果等5个阶段分别设计评价指标.筛选中国知网收录的2015—2017年发表的以SWAT模型为主题的428篇学术论文作为研究对象，评价现有研究的模型评估验证过程，分析我国SWAT模型评估验证的现状以及存在的问题和不足.评价结果表明，我国现有的SWAT模型应用研究总体比较重视模型评估验证过程，能够清晰定义研究区域、建模目标和期望产出，说明输入数据来源和质量以及模型概化、参数灵敏度分析、参数识别、不确定性分析的方法和结果，模型模拟效果较好.但是，针对SWAT模型评估验证方法的研究较少，在模型参数识别方面还存在参数选取未考虑研究区域特征、参数识别结果不合理等问题.建议在SWAT模型应用研究中关注参数灵敏度分析和参数识别，结合研究区域特征建立本地化应用数据库，加强模型评估验证方法研究.当模型应用于流域水环境管理决策时，应完整地开展模型评估验证，并分析模型不确定性对决策的影响.

长江经济带水质目标管理平台总体设计

徐斌, 庄巍, 晁建颖, 何斐, 刘庄, 解宇峰, 李建, 杜涵蓓, 李维新

2020, 33(11): 2581-2587. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.10.07

摘要(1043) HTML (58) PDF(222)

摘要:
为强化长江经济带资源整合与共享，集成统一规范的大数据平台，基于“十一五”“十二五”国家水体污染控制与治理科技重大专项数据和模型库资源，以面向服务的架构(SOA)和模块化设计为支撑，遵循“五横两纵四统一”的平台架构设计思路，应用大数据挖掘、云计算等现代信息技术，构建长江经济带水质目标管理平台.平台基于长江经济带水生态环境功能分区，兼顾不同类别水质目标管理技术的协调性、衔接性和适应性，对水质目标管理相关信息进行跟踪、模拟、分析和三维可视化表达，在水生态环境功能分区管理、数据汇交与信息共享、容量总量管理、风险评估与预警等方面实现业务化运行，实现全景式水质达标形势研判、一体化风险联防联控.平台已在国家长江生态环境保护修复联合研究中心进行业务化运行，将有效提升长江经济带水环境综合管理能力，同时可为其他重要流域水质目标管理提供信息化工作参考.

持续鞍型场导致的西安市PM_2.5重污染过程分析

任鹏杰, 尉鹏, 赵森, 张博雅, 戴学之, 胡京南

2020, 33(11): 2588-2598. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.08.21

摘要(902) HTML (50) PDF(240)

摘要:
为了解鞍型场对西安市PM_2.5重污染过程的影响.以西安市2016年2月6—14日重污染过程ρ（PM_2.5）及气象要素的小时变化为研究对象，综合分析了此次重污染过程特征、天气型以及气象要素变化.结果表明：①西安市此次重污染过程可分为污染上升阶段（6—7日）、污染维持阶段（8—11日）及污染减轻阶段（12—14日），3个阶段分别处于均压场、鞍型场、高压前部等天气型的影响下.②此次鞍型场发生时，天气持续静稳，气压梯度力小，且西安市处于气流的辐合地带，导致污染物的形成和积累，ρ（PM_2.5）最高值达198 μg/m³.③在鞍型场的控制下，西安市日均气温维持在偏高的水平（最高达7.2℃），相对湿度呈上升的趋势，最高达86.5%；而风速和能见度则波动下降，平均风速和能见度最低值分别为0.8 m/s和0.5 km.高温、高湿、小风的气象条件有利于污染物的吸湿增长从而导致PM_2.5重污染.④受鞍型场的影响，西安市边界层高度较低，最低时只有55 m，且逆温层较厚，强度较大，最大值达3.8℃/（100 m），极低的边界层高度和较厚的逆温层削弱了污染物的垂直扩散能力，污染物被抑制在近地面，形成较严重的污染.研究显示，鞍型场天气型导致的均压场、暖湿、静风、低边界层及强逆温层是此次西安市PM_2.5重污染过程的重要原因.

小型燃煤机组烟气重金属排放特征研究

左朋莱, 王晨龙, 佟莉, 高佳佳, 张晓曦, 王堃, 岳涛

2020, 33(11): 2599-2604. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.06.07

摘要(775) HTML (41) PDF(229)

摘要:
100 MW以下燃煤机组呈单台容量小、总台数大的特点，是燃煤重金属污染的主要排放源之一.选择7台12 MW燃煤机组，采用美国环境保护局Method 29法现场检测燃煤机组烟气重金属排放浓度，分析烟气中Hg、Pb、Cr、As的排放特征；采集机组产生的飞灰和底灰，分析除尘技术对重金属的富集特性.结果表明：100 MW以下燃煤机组烟气中重金属经脱硝除尘脱硫装置协同控制后，ρ（Hg）为0.20~0.44 μg/m³，烟气Hg以气态形式存在，其占比为100.0%；ρ（Pb）为0.5~2.6 μg/m³，烟气Pb主要以气态形式存在，其占比为38.7%~92.1%；ρ（As）为0.6~3.0 μg/m³，烟气As主要以气态形式存在，其占比为67.8%~100.0%；ρ（Cr）为3.6~23.9 μg/m³，烟气Cr主要以颗粒态形式存在，其占比为65.8%~99.2%.飞灰富集Hg、Pb、Cr、As的能力大于底灰.重金属主要富集于飞灰中的细颗粒物中，采取除尘技术可有效协同控制烟气中的Hg、Pb、Cr、As；飞灰中重金属元素Hg、Pb相对富集系数均与煤中硫含量呈负相关，半干法脱硫+袋式除尘技术对飞灰富集Hg有促进作用.小型燃煤机组烟气重金属Hg、Pb、Cr、As的排放因子分别为0.002 2~0.005 1、5~17、42~160、7~24 mg/t.研究显示，100 MW以下燃煤机组与100 MW及以上燃煤机组烟气重金属Hg、Pb、Cr、As排放特征不同，100 MW以下燃煤机组烟气Hg排放浓度较小，二者烟气Pb、Cr、As排放浓度相近，选用湿式电除尘技术可进一步降低烟气Hg、Pb、Cr、As的排放浓度.

冰雪和降水中黑碳的分布特征与来源研究进展

黄智浦, 牛振川, 马皓, 王森

2020, 33(11): 2605-2612. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.07.08

摘要(913) HTML (83) PDF(273)

摘要:
黑碳（black carbon，BC）影响着全球辐射平衡、大气环境和人体健康，而降水是大气中黑碳的主要去除方式.简述了降水中黑碳的分析方法，重点论述了国内外降水中黑碳的分布特征和对黑碳的去除效率，以及模型和碳同位素示踪技术在识别黑碳来源的应用.结果表明：①单颗粒黑碳光度计因其检测限低、分析速度较快等优点在分析液相介质黑碳中应用较多.②降水中黑碳含量在空间上呈现较大差异，中国降水中黑碳含量较两极地区高2~3个数量级，越靠近两极地区，降水中黑碳含量越低，且工业革命后冰芯中黑碳含量有所增加.由于不同地区工业类型和化石燃料燃烧效率的差异，中国降水中黑碳含量大于东亚其他地区及欧洲地区.长时间（>8 h）降水对黑碳的去除效果较好.③混合单粒子拉格朗日积分轨迹模型、正定矩阵因子分解模型和碳同位素示踪技术相结合能更好地分析降水中黑碳的来源.研究显示，我国降水中黑碳含量较高、污染较重，但对城市降水中黑碳污染的关注还不足，未来应加强对不同地区城市降水中黑碳的观测，充分利用分析模型和碳同位素示踪技术解析降水中黑碳的来源.

基于改进Håkanson法的水稻根系土壤重金属生态风险评价

刘文慧, 李湘凌, 章康宁, 张千明, 王延明

2020, 33(11): 2613-2620. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.04.18

摘要(937) HTML (92) PDF(326)

摘要:
Håkanson潜在生态风险评价法（简称“Håkanson法”）是综合考虑污染物种类、丰度效应、沉积效应和敏感效应的沉积物生态风险评价方法，将其应用在农田土壤生态风险评价中必须考虑土壤和沉积物环境中污染物种类、沉积效应和敏感效应的差异.该研究以安徽省某区域内水稻根系土壤为例，基于污染物种类改进Håkanson法（简称“修正法1”）和基于污染物种类-生物吸收系数改进Håkanson法（简称“修正法2”），对水稻根系土壤重金属Pb、Hg、Cr、Cd和As进行生态风险评价.结果表明：修正法1和修正法2得到的Pb、Cr和As评价结果一致，但Hg和Cd的评价结果差异较大；基于稻米质量安全和保守原则，两种改进方法均能准确评价水稻根系土壤Pb、Cr和As生态风险，且修正法1对Cd生态风险评价较合理，修正法2对Hg污染风险评价较合理.研究显示，修正法1和修正法2均能合理地评价水稻根系土壤重金属尤其是Hg和Cd的生态风险.

石油污染土壤多酚氧化酶的动力学及热力学特征

罗慧, 冯程程, 赵境怡, 岳中辉

2020, 33(11): 2621-2628. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.07.23

摘要(999) HTML (68) PDF(316)

摘要:
土壤多酚氧化酶是一种氧化还原酶，能够将土壤中芳香族化合物氧化成醌，促进土壤中石油类物质的分解转化.以距大庆油田工作区不同距离（1、5、15 km）的石油污染地为对象，研究不同温度下石油污染裸地及羊草（Leymus chinensis）修复地的土壤多酚氧化酶活性及其动力学和热力学特征的变化.结果表明：土壤多酚氧化酶活性随温度和底物浓度的增加而逐渐增大，在温度为30℃或40℃、底物浓度为80 mmol/L或160 mmol/L时达到最大值；各样地土壤酶的动力学参数K_m（Mihaelis常数）随温度的变化规律不同，V_max（酶促反应最大速度）和V_max/K_m（催化效率）随温度升高而逐渐增大，均在30℃或40℃时达到最大值；热力学参数Q₁₀（温度系数）、ΔH（活化焓）、ΔS（活化熵）随温度变化差异不显著，ΔG（活化自由能）随温度升高呈逐渐增加趋势.在同一温度下，石油污染裸地土壤多酚氧化酶活性高于羊草修复地；K_m和V_max/K_m在各样地均表现为无规律性变化，V_max最大值出现在距油田工作区5 km处的裸地（BMP），最小值出现在距油田工作区5 km处的羊草修复地（LMP）；Q₁₀、E_a（活化能）、ΔH、ΔS的最大值均出现在距油田工作区1 km处的裸地（BVP），最小值均出现在距油田工作区1 km处的羊草修复地（LVP）.研究显示，升温和植物修复对土壤多酚氧化酶活性的反应特征有较大影响.

基于DIN测试的场地土壤PAHs生物可给性及健康风险研究

范婧婧, 周友亚, 王淑萍, 张超艳, 郭晓欣

2020, 33(11): 2629-2638. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.05.48

摘要(1046) HTML (151) PDF(270)

摘要:
为了解决目前基于总量风险评估导致土壤PAHs修复目标过严的问题，采用德国标准研究院（Deutsches Institut für Normung）的方法（DIN 19738）研究了北京某焦化厂（BJ）、山东某钢铁厂（SD）、北京某钢铁厂（BG）和大连某农药厂（DL）4个不同地区大型典型污染场地中荧蒽（FLT）、芘（PYR）、苯并[b]荧蒽（BBF）、苯并[a]芘（BAP）和茚并[1，2，3-cd]芘（IPY）5种PAHs的生物可给性，并探究了禁食及进食（奶粉、苹果）状态下生物可给性的变化.结果表明：①5种PAHs生物可给性随模拟胃肠液添加食物及种类的不同而有所不同.添加奶粉时BJ、SD、BG和DL场地土壤中FLT、PYR、BBF、BAP、IPY 5种PAHs的生物可给性范围分别为1.2%~4.2%、5.5%~15.7%、11.2%~18.0%、15.3%~68.5%，添加苹果时依次为0.2%~1.3%、0.8%~6.1%、1.3%~11.9%、21.7%~82.8%，禁食状况下依次为0.2%~1.4%、0.6%~5.2%、0.7%~10.6%、20.8%~73.6%.②基于考虑和不考虑生物可给性计算了4个污染场地土壤中5种PAHs经口摄入途径的土壤暴露量、致癌风险、非致癌危害商及风险控制值，结果显示，在考虑生物可给性情况下，4个场地土壤中BAP、BBF、IPY 3种致癌PAHs的经口暴露量均降低1~2个数量级，风险控制值则会相应提高.其中，BJ场地土壤中5种PAHs风险控制值提高最为显著（22.9~82.5倍）；SD和BG场地土壤中BAP、BBF、IPY土壤风险控制值分别提高了13.5~17.2倍和6.3~7.9倍，而2种非致癌物质FLT和PYR的风险控制值提高程度接近，在4.6~6.3倍之间；DL场地土壤中5种PAHs风险控制值提高大多在1倍左右.研究显示，在考虑PAHs生物可给性的情况下进行健康风险评估，可以在一定程度上克服现有技术导则计算土壤PAHs修复目标过于严格的问题.

基于绿色全要素生产率的“两山”转化效率测度方法

高涵, 叶维丽, 彭硕佳, 张文静

2020, 33(11): 2639-2646. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.06.23

摘要(1056) HTML (113) PDF(365)

摘要:
为探讨“绿水青山”转化为“金山银山”的转化途径，评估不同地区“两山”转化效率，通过在以资本、劳动力测算TFP（全要素生产率，Total Factor Productivity）的过程中，加入“绿水青山资源”作为生产要素投入，界定了体现环境资本的GTFP（绿色全要素生产率，Green Total Factor Productivity）概念，构建了基于Malmquist-DEA模型的GTFP测算方法.以拥有全国最多“两山”实践基地称号的浙江省为研究对象，构建基于2005—2016年面板数据，具有地表水达到或优于Ⅲ类（GB 3838—2002《地表水环境质量标准》）的断面比例、环境空气优良天数比例、森林覆盖率等7项投入以及地区生产总值1项产出的“两山”转化效率测度评估指标体系.计算对比2005—2016年浙江省全省及其各地市TFP和GTFP的结果表明：12年间浙江省全省TFP平均技术效率变动值为0.980，总体处于下降趋势，考虑GTFP后的平均技术效率变动值为0.976.“两山”实践创新基地——衢州市、湖州市的平均GTFP分别为0.980和0.962，“绿水青山资源”与资本、劳动力资源效率相当，相对稳定；杭州市、宁波市、金华市的平均GTFP分别为1.006、0.992、0.983，在浙江省位居前列.从技术效率变动角度来看，2005—2016年衢州市、金华市、丽水市历年GTFP稳定、技术效率持续增长，“绿水青山资源”作为要素投入可推动技术效率提升与经济增长，佐证了“绿水青山就是金山银山”的论断；嘉兴市GTFP累计下降了37%，“绿水青山资源”匮乏成为其短板.研究显示，在“绿水青山资源”供给水平较高的浙江省，良好的生态资源能够推动经济发展，在GTFP指数累积上升的地市中能够发挥比传统的劳动力与资本更高的资源配置效率.

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2020年第33卷第11期

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