环境科学研究

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2021, 34(7): .

摘要(179) PDF(87)

摘要:

何斐, 李维新, 马秋霞, 徐斌, 晁建颖, 刘庄, 庄巍

2021, 34(7): 1523-1531. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.03.02

摘要(552) HTML (99) PDF(159)

摘要:
为实现长江经济带“共抓大保护，不搞大开发”的目标，亟待实施长江经济带水质目标管理.按照“分类、分区、分级、分期”理念，在流域水质目标管理技术的基础上，构建长江经济带下游典型区域一、二维联解的非稳态水量水质数学模型，以长江岸线长度的10%作为最大排污混合带，且在断面水质达标的基础上根据概化排污口的允许排污量计算结果，对研究区域长江干流90个水环境功能区进行容量总量计算.结果表明：沿江8市中南京市COD、氨氮、TP的区域总量控制值分别为59 537、8 099、1 008 t/a，扬州市分别为26 830、2 668、356 t/a，镇江市分别为44 683、3 344、480 t/a，泰州市分别为36 919、2 598、388 t/a，常州市分别为6 689、538、76 t/a，无锡市分别为831、121、15 t/a，苏州市分别为42 384、4 365、546 t/a，南通市分别为32 893、2 986、382 t/a，其中南京市COD、氨氮和TP的容量总量最大，无锡市COD、氨氮和TP的容量总量最小.该结果可为沿江城市污染负荷削减、污染物入江量管控提供科学决策依据.

我国水环境风险管理进展、挑战与战略对策研究

符志友, 张衍燊, 冯承莲, 郭昌胜, 游静, 孙宇巍, 刘新妹, 吴丰昌

2021, 34(7): 1532-1541. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.08

摘要(644) HTML (196) PDF(219)

摘要:
近年来我国水环境质量持续改善，但水环境风险及管控形势仍然严峻，化工厂爆炸和尾矿泄漏等突发性水环境事故频发，有毒有害污染物超标等累积性污染风险突出.该文着眼于水环境污染风险，对影响推进我国水环境风险管理的突出问题进行梳理，发现部分法律法规内容可操作性和防控力度有待完善提升、管理体系制度间衔接亟需加强、基础研究及支撑技术规范化不足、企业责任主体对风险防控的主动性不够、流域风险底数不清等问题，提出针对性的战略对策建议，包括加强顶层设计、统筹管理体系和制度的3个衔接、加强环境基准标准/风险评估/监测/应急处置4个方面的科学研究、构建以环境责任险和损害评估为核心的主动防控风险倒逼机制、开展重点水域风险普查摸清底数，提出水环境风险管理战略路线思路，强调环境风险防控关口前移、与现有环境管理体系相结合，统筹推进水环境风险管理.

浑太河流域不同水生态功能区环境要素的分布特征及其与土地利用之间的关系

贾晓波, 赵茜, 郝韵, 张新飞, 林佳宁, 段平洲, 张远, 王圣瑞

2021, 34(7): 1542-1552. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.10

摘要(294) HTML (70) PDF(127)

摘要:
为深入分析不同水生态功能区土地利用方式对环境要素空间分布特征的影响，于2009—2016年对浑太河流域300个样点的407组数据进行野外监测（包括26种水环境要素数据以及2010年和2015年的Landsat TM遥感影像数据），采用主成分分析、Spearman相关性分析和多元线性回归分析，筛选主要水环境因子，分析流域水质指数（WQI）的空间变化规律，结合水生态功能分区和各样点的土地利用数据，探究了不同水生态功能区土地利用方式对河流主要环境要素的影响.结果表明：①电导率（EC）、溶解氧（DO）、悬浮物（SS）、5日生化需氧量（BOD₅）、化学需氧量（COD_Cr）和铵态氮（NH₄⁺）是影响浑太河流域水质状况的主要环境要素.②水生态Ⅰ区和Ⅱ区WQI较高，水质状况较好，平均值分别为86.80±6.47和85.57±6.69，其中等级为好的样点占比分别为30.41%和21.70%；水生态Ⅲ区水质较差，WQI平均值为72.92±13.75，其中建设用地和林地是影响WQI的主要土地利用类型；随着林地面积减少，建设用地面积增加，WQI逐渐降低（R_adj²=0.25），其中等级为好的样点占比仅为0.94%，而等级为差的样点占比超过50%.研究显示，土地利用对河流主要环境要素的影响在3个水生态功能区有显著差异，建设用地面积的快速增加和林地面积的大幅降低是影响浑太河流域水生态Ⅲ区水质状况的主要驱动因子.

人体健康水质基准特征参数研究及应用

王晓南, 崔亮, 李霁, 李雯雯, 陈金, 高祥云, 范博, 刘征涛

2021, 34(7): 1553-1561. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.09.06

摘要(367) HTML (115) PDF(138)

摘要:
人体健康水质基准是指在摄入饮用水和水产品时，保护人群健康不受危害的相对应水体中污染物的浓度.我国近年来系统开展了水质基准的研究，但在人体健康水质基准方面的报道相对较少.为保护我国人群健康免受水体中污染物的危害，依据人体健康水质基准制定方法，对基准制定过程中涉及的我国人群暴露参数〔体重（BW）、饮水量（DI）和水产品摄入量（FI）〕和水环境参数〔溶解性有机碳（DOC）、颗粒态有机碳（POC）浓度以及水生生物脂质分数〕进行研究与总结，建议在制定我国人体健康水质基准时，普通人群暴露参数BW、DI和FI分别采用61.9 kg、2.785 L/d和0.030 1 kg/d，水环境参数DOC和POC浓度分别采用2.68和0.73 mg/L，第2、3、4营养级淡水水生生物的脂质分数分别采用2.47%、3.08%、3.16%.基于我国人群暴露参数和水环境参数，推导了12种多环芳烃（PAHs）的人体健康水质基准，其中苯并[a]芘的基准值（4.53×10^-4 μg/L）最小，蒽的基准值（173 μg/L）最大.此外，在人体健康水质基准的制定过程中，除饮水途径外，建议充分考虑食用水产品对人体健康产生的危害效应；针对关注区域、年龄组与致癌风险水平不同造成的基准值的较大差异，建议在人体健康水质基准制定过程中对其予以充分考虑.

城镇污水处理厂出水排放限值分级及提标成本研究

蔡木林, 卢延娜, 刘琰, 赵丽娜, 杨占红, 魏玉霞, 王海燕

2021, 34(7): 1562-1568. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.03.14

摘要(323) HTML (74) PDF(153)

摘要:
为了解城镇污水处理厂不同提标改造要求对成本的影响程度，围绕水环境质量改善目标，提出城镇污水处理厂排放限值的分级体系设计.在排放浓度分级方面，梳理现行国家和地方城镇污水处理厂排放标准，将其主要水污染物的排放浓度限值分为四级，按照从宽到严的顺序，分别为GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准（四级）、GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中准Ⅴ类水质标准（三级）、准Ⅳ类水质标准（二级）和准Ⅲ类水质标准（一级）的浓度水平，并对从四级分别提高到三级、二级和一级排放限值进行技术经济评估.结果表明：对于一座设计规模为10×10⁴ t/d的城镇污水处理厂，由四级分别提高到三级、二级和一级，需增加的成本和占地面积逐步提高.当排放限值从四级提高到一级时，成本与占地面积增加最多，其中投资成本增加1.1×10⁸~1.4×10⁸元，运行成本增加1.6~1.8元/t，土地占用面积增加2 000 m².以某中等城市为例，提标到最严格的一级限值最高需要增加投资成本24.4×10⁸~31.1×10⁸元，新增运行成本13.0×10⁸~14.6×10⁸元/a，增加占地面积6.8×10⁴ m².研究显示，城镇污水处理厂出水可直接与水质改善目标相衔接，且将大幅度增加污水处理厂的成本.

农药制造业产排污系数核算技术体系框架构建

苑文凯, 迮晓慧, 施玛丽, 郭欣妍, 王娜

2021, 34(7): 1569-1575. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.02.14

摘要(243) HTML (82) PDF(106)

摘要:
工业污染源产排污系数是工业源污染物排放量核算的主要方法之一.由于多样的农药品类、生产工艺类型、污染物种类，农药制造业产排污系数制定相当困难.而国内对于农药制造业产排污系数制定的方法论鲜有报道.该研究结合农药制造业现阶段产排污特征及环境管理要求，构建科学的产排污系数核算技术体系.通过梳理我国385家农药原药生产企业排污许可证信息，识别出农药生产过程的污染物产生、治理与排放特征.依据现行行业环境标准体系及管理文件，确定废气产污系数指标因子为挥发性有机物（VOCs），废水产污系数指标因子主要为化学需氧量、氨氮、总磷、总氮及特征污染物.在构建产排污系数核算体系基本框架的基础上，给出产排污核算技术体系中组合方式、污染因子、个体产污系数、行业平均产污系数、核算权重、末端治理设施污染物平均去除效率、排污量核算形式这7个要素的获取方法及内容.提出将吨产品废水量、吨产品易挥发有机类物质使用量作为行业平均产污系数核算权重.采用类比-模拟法计算VOCs多级末端治理设施平均去除效率，并引入基于用电功率的综合管控效率因子，体现不同企业间治理设施运行水平的差异，从而进一步量化企业排污管控能力.选取一家企业进行了产污系数与实际排污量验证，结果误差为15.54%.研究显示，本文构建的产排污核算技术体系合理有效，核算结果与实际排污量相符性较高.

我国臭氧污染形势分析及成因初探

姜华, 常宏咪

2021, 34(7): 1576-1582. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.05.20

摘要(928) HTML (153) PDF(409)

摘要:
为揭示我国近地面臭氧的污染特征，甄别导致高浓度臭氧形成的关键影响因素，该文在探究我国重点区域近年来O₃污染特征的基础上，对O₃污染成因进行了初步分析.结果表明：①近年来我国O₃污染呈缓慢上升态势，2019年夏季异常高温、干旱的极端天气导致O₃污染偏重.京津冀及周边地区等重点区域O₃浓度明显高于欧美等发达国家和地区.②从时间上看，我国O₃污染主要出现在夏季及其前后，O₃浓度峰值一般出现在午后.从空间上看，O₃污染主要集中在京津冀及周边、汾渭平原和苏皖鲁豫交界地区，其次是长三角和珠三角区域，成渝和长江中游地区O₃污染也逐渐凸显.我国O₃污染程度主要以轻度污染为主，重点区域O₃和PM_2.5污染时空分异性特征明显.③前体物方面，我国NO_x和人为源VOCs的排放量总体处于高位，京津冀及周边地区和长三角为全国NO_x和VOCs排放强度较大的区域.近地表大气O₃形成机理复杂，O₃浓度与前体物VOCs和NO_x均呈复杂的非线性响应关系.气候变化和气象因素对O₃污染影响显著，O₃及其前体物在区域和城市之间存在相互输送影响.研究显示，我国臭氧污染形势严峻，未来针对臭氧污染防控应加强对多时空尺度下不同区域臭氧污染的形成机理与主导因素的研究.

大气环境容量理论的再思考和总量控制

孟凡, 李时蓓

2021, 34(7): 1583-1591. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.09

摘要(351) HTML (102) PDF(144)

摘要:
大气环境容量理论在我国的空气污染控制政策研究和管理实践中一直作为重要的基础理论之一，但长期以来其概念定义和理论模型一直存在模糊之处，也未能建立公认的数学规划模型和算法.基于大气环境容量理论发展和应用回顾，对大气环境容量的定义和内涵进行了探讨，并对其理论和计算方法的实用性与局限性进行了分析.该研究基于不同的大气环境容量定义，提出了绝对大气容量、广义大气容量和狭义大气容量3种概念的区分，提出大气环境容量规划的主要理论困难是大气规划空间的开放性以及由此带来的空间边界定义和规划区外约束缺失问题，指出除一次空气污染物在局地尺度夜间边界层或山谷特殊地形等条件下可获得广义大气容量解以外，其他大部分情形往往并不能获得确定的广义大气环境容量解；指出因臭氧、二次细粒子复合污染存在二次污染物与前体物排放的非一一对应及非线性关系，传统的单物种大气环境容量理论和单目标线性优化规划方法不再适用.空气质量问题，特别是区域尺度空气污染问题并不一定是排放量超出大气容量所致，大气环境容量理论并不是一个普适理论.针对区域性复合空气污染控制问题，建议在全国或大区域尺度，基于排放状况与经济、技术可行性，采用空气质量模式情景分析与影响评估的规划方法，优化确定区域排放总量；长远可探讨建立包含技术、经济、社会变量的多物种和多目标规划方法.

基于传感器技术的渭南市道路环境颗粒物污染特征及影响因素研究

任建宁, 高健, 秦孝良, 马彤, 司书春, 郭英哲, 倪登峰

2021, 34(7): 1592-1601. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.19

摘要(458) HTML (132) PDF(138)

摘要:
为深入了解渭南市街区道路环境颗粒物污染时空分布特征，利用车载颗粒物传感器于2019年3月1日—5月31日对渭南市道路环境空气中PM_2.5和PM₁₀浓度开展在线走航测量，分析了影响渭南市道路环境颗粒物污染时空分布的主要因素.研究表明：①渭南市区内所有道路PM_2.5平均浓度范围为37.7~51.9 μg/m³，浓度较高路段位于高新区东部和主城区；PM_2.5~10（粗颗粒物）平均浓度范围为65.8~119.1 μg/m³，浓度较高路段位于各功能区城郊.②工作日早高峰时段（07：00—09：00）主城区道路环境PM_2.5、PM_2.5~10污染较非工作日严重，3种类型道路工作日07：00 PM_2.5~10平均浓度呈支路（103.5 μg/m³）>主干道（102.1 μg/m³）>次干道（96.9 μg/m³）的特征.③对于高新区和老城区路段，除早晚高峰时段出现PM_2.5和PM_2.5~10浓度峰值外，凌晨时段渣土车行驶路段、裸地或施工现场周边路段易出现PM_2.5~10浓度峰值，其PM_2.5~10平均浓度最高达230.9 μg/m³（乐天大街西段的路段Ⅳ）.研究显示，工作日早晚高峰时段，特别是早高峰，机动车排放导致渭南市高新区东部和主城区路段的PM_2.5污染加重，夜间渣土车行驶导致高新区和老城区靠近城郊路段的颗粒物（PM_2.5和PM_2.5~10）污染加重.

基于高时空辨识度实时数据的重庆二环内外区域车流特征差异分析

刘亚飞, 赵永明, 李丽, 康清蓉, 黄文峰, 刘永红

2021, 34(7): 1602-1611. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.25

摘要(319) HTML (64) PDF(129)

摘要:
高时空辨识度的车流时空分布特征是研究区域机动车排放的重要基础，通过射频识别技术和车辆注册登记数据获得重庆市二环区域每10 min的车流量以及车辆技术特征信息，对比分析内环以内及以外区域的分车型、分道路类型、分排放标准和燃料类型的车流量时空变化特征.结果表明：①重庆市内环以内区域日均流量为1.8×10⁴辆，约为内环以外区域的1.8倍.②内环以内区域小型客车、公交车、出租车的日均流量分别为内环以外区域的1.7、2.1和2.5倍，而重型货车的日均流量为内环以外区域的54.8%.③ 2个区域车辆的主要燃料类型为汽油、天然气、柴油、新能源，占比分别为71.7%~73.7%、15.1%~21.4%、5.5%~9.6%、1.3%~1.5%.④ 2个区域车辆的排放标准分布基本一致，主要排放标准为国Ⅳ（约占76.5%），国Ⅴ约占11.4%，国Ⅲ约占9.0%，国Ⅱ、国Ⅰ和国Ⅰ前的占比之和约为3.1%.⑤ 2个区域的小时总流量变化特征呈“M”型分布，早高峰时段为08：00—10：00，晚高峰时段为16：00—18：00.⑥ 2个区域小型客车、公交车的小时流量变化特征均与总流量变化特征基本一致，但出租车、轻型货车和重型货车在08：00仍保持明显的上升趋势，直到14：00才缓慢下降.⑦内环以内区域高速路、快速路、县道的高峰时段流量明显较高，分别为内环以外区域的5.5、2.5、6.2倍；而内环以外区域国道的高峰时段流量相对较高，约为内环以内区域的1.8倍.研究显示，重庆市二环内外区域的车流量和车辆技术特征信息的时空分布存在较大差异，建议完善城市实际道路车流的时空监测网络，为机动车排放清单的编制提供更好的数据支撑.

珠海市降水化学与沉降特征

王国祯, 刘偲嘉, 于兴娜

2021, 34(7): 1612-1620. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.03.13

摘要(420) HTML (152) PDF(125)

摘要:
为探究珠海市降水及湿沉降的长期变化趋势，基于东亚酸沉降监测网（EANET）的湿沉降监测数据，针对2008—2018年珠海市大气降水量、降水电导率、pH、水溶性离子浓度与湿沉降量进行了降水酸化、降水组分及湿沉降分析.结果表明：①珠海市1—12月降水pH均低于5.6，强酸雨及特强酸雨频率较高，降水酸化问题普遍；2008—2018年pH由4.9增至5.2，总体呈改善趋势；降水电导率小于3 mS/m的月份占61.68%.②珠海市降水中Cl^-浓度和Na⁺浓度较高，二者的区域性特征表明海洋源和人为源共同影响珠海市降水；SO₄^2-/NO₃^-（浓度比）总体呈逐年递减趋势，降水类型为硫酸-硝酸混合型；较低的ΔpH（酸中和能力评估参数）说明缺乏中和能力可能是珠海降水酸化问题严重的主要原因.③珠海市湿沉降量范围为71.98~200.77 kg/（hm²·a），其中SO₄^2-湿沉降量最高；2008—2018年DIN-N（可溶性无机氮湿沉降量）在11 kg/（hm²·a）上下波动，而SO₄^2--S（硫湿沉降量）降幅接近40%；大气氮、硫湿沉降量在春季达到最高.四季NH₄⁺-N/NO₃^--N（铵态氮湿沉降量与硝态氮湿沉降量的比值）均大于1，说明珠海市活性氮主要来源于农业活动.研究显示，珠海市大气降水酸化问题普遍但总体呈改善趋势，严重的降水酸化问题与缺乏中和能力存在一定关系.

葡萄树基活性炭的制备及其CO₂吸附特性

吐尔逊·吐尔洪, 苏比努尔·吾麦尔江, 阿不都热依木·卡德尔, 赛达尔·帕尔哈提

2021, 34(7): 1621-1629. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.17

摘要(239) HTML (34) PDF(126)

摘要:

为探讨葡萄树基活性炭在碳捕集与封存领域中的潜力，分别以葡萄树枝和树皮为原料采用CO₂活化法在800℃下制备了葡萄树枝基活性炭和葡萄树皮基活性炭，根据N₂物理吸附法计算了比表面积，用二维非定域密度函数理论（2D-NLDFT）分析了孔径分布特性，并使用热重分析法表征了两种活性炭的热解特性以及30℃的CO₂吸附特性.结果表明：①葡萄树枝基活性炭具有微孔结构，微孔孔径在0.36~1.6 nm之间，孔径为0.66 nm的微孔最多；葡萄树皮基活性炭具有大量微孔和少量中孔，孔径主要集中在0.36~1.9 nm之间.②葡萄树枝基和葡萄树皮基活性炭的CO₂吸附容量分别为1.096和0.247 mmol/g.③两种活性炭的CO₂吸附以物理吸附为主，其CO₂饱和产物在45℃前释放全部CO₂，葡萄树枝基活性炭的CO₂饱和产物较葡萄树皮基活性炭的CO₂饱和产物难于释放CO₂.④两种活性炭吸附CO₂后，在热重特性上出现的微量变化表明活性炭物质结构上的变化.研究显示，葡萄树枝基活性炭是一种良好的CO₂捕集材料，但其CO₂吸附容量比其他同类活性炭低，CO₂吸附量较高的葡萄树基活性炭的制备条件和改性方法需要进一步研究.

河流微塑料入海通量研究进展

荣佳辉, 牛学锐, 韩美, 倪娟

2021, 34(7): 1630-1640. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.12.21

摘要(392) HTML (140) PDF(144)

摘要:
目前微塑料污染已经造成全球性的环境问题，其中海洋环境的微塑料污染问题尤为突出，入海河流是陆地与海洋相互作用的重要通道，海洋的陆源物质大多经河流迁移入海，因此入海河流的水质状况及污染物输送量成为陆地对海洋影响的中心问题.该研究通过系统调研，综述了近年来全球范围内有关入海河流的微塑料入海通量与丰度的内容与方法研究；据最近研究估计，陆源的微塑料通量占海洋环境塑料碎片总量的64%~90%，全球河流每年向海洋运输的塑料碎片（微塑料和大塑料）总量为0.41×10⁶~4×10⁶ t，但全球模型是否适用于特定流域仍需校正和检验；从方法学角度而言，对微塑料丰度数据的采集是研究河流微塑料入海通量的基本前提，并且目前缺乏统一的监测和分析等研究方法，使得不同河流之间通量难以直观对比，加之实测数据不足，导致入海河流中微塑料的陆源分析及定量研究仍处于初步阶段；未来的研究中应注重将微塑料运输量与河流流量高度耦合的数据优化方式，以基于水动力模型阐明微塑料在河流入海过程中的迁移及转化机制.此外，应在全球范围内开展广泛密切的国际合作，建立统一的研究体系，不断完善全球微塑料研究的基础数据库信息，推动国际社会共同应对微塑料污染.

地下水氯代烃污染修复技术研究进展

任加国, 郜普闯, 徐祥健, 夏甫, 韩旭, 尚长健, 生贺, 杨昱, 姜永海

2021, 34(7): 1641-1653. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.01.07

摘要(506) HTML (202) PDF(153)

摘要:
氯代烃作为重要的化工原料被广泛应用，使用过程中的跑冒滴漏已使其成为地下水中最常检测出的有毒有害污染物之一，严重影响人体健康与生态环境安全.为更清楚地了解地下水中氯代烃污染特点与修复技术发展现状，首先对地下水中氯代烃迁移转化特征进行梳理，分析并总结氯代烃多相态、多介质赋存状态以及影响其迁移转化的因素；其次，归纳阐述不同赋存状态下氯代烃适用的修复技术，包括试验研究与实际场地修复方面的研究进展以及修复过程中存在的问题；最后，结合当前研究现状，对氯代烃修复技术的发展方向进行展望.调查研究表明，PRB技术墙体新介质、缓释氧化剂及污染物靶向修复材料的开发、高抗性且生存能力强的工程菌培育以及修复技术之间的联用将是地下水氯代烃污染治理的发展方向；同时，在修复技术的选择与联用上，必须遵循技术与场地水文地质条件相适应的修复思路.

岷江成都段水生态健康评价研究

欧阳莉莉, 韩迁, 何鑫, 贾滨洋

2021, 34(7): 1654-1662. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.16

摘要(262) HTML (72) PDF(116)

摘要:
为探索城市河流健康评价的有效方法，以岷江（成都段）部分河流为研究对象，通过调查水质、生境、浮游藻类、底栖动物，以底栖动物总分类单元数、毛翅目分类单元数、蜉蝣目分类单元数、EPT百分比、优势分类单元百分比、双翅目百分比6个指标构建底栖动物完整性指数（B-IBI），并与水生态环境质量综合指数（WQI）进行对比，以验证B-IBI的可行性.结果表明：①B-IBI评价23个河流样点中，5个健康，1个亚健康，5个一般，2个差，10个很差；②相同区域的B-IBI和WQI结果比较发现，二者具有较好的相关性，B-IBI更能全面地反映河流生物学质量；③基于B-IBI评价的若干不同城市河流健康状况，均在远离城市的上游区域相对较好，人口集中区域相对较差.研究显示，B-IBI用于岷江成都段河流健康评价是可行的.

奎屯河流域平原区地下水水化学特征及成因分析

张福初, 吴彬, 高凡, 杜明亮, 徐连统

2021, 34(7): 1663-1671. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.12.17

摘要(249) HTML (56) PDF(122)

摘要:
奎屯河流域是中国西北干旱内陆地区典型的地下水高氟、高砷区，由于该地水资源匮乏，地下水是奎屯河流域农业灌溉、工业及生活供水的主要水源.识别奎屯河流域地下水水化学特征、演变规律及其形成原因对于合理开发利用与保护管理该流域地下水资源，保障流域社会经济可持续发展与生态安全具有重要意义.为评价奎屯河流域平原区地下水质量及变化趋势，于2017—2019年采集地下水样品316组，综合运用描述性统计、空间分析、Piper三线图、Gibbs图、离子比值法、饱和指数等方法系统分析了地下水水化学组分空间分布、水化学特征、演变规律和成因.结果表明：①地下水化学组分在空间分布上存在较大的离散型和波动性，山前砾质平原区潜水化学类型为HCO₃·SO₄-Na·Ca型，细土平原区潜水为SO₄·Cl-Na·Ca型，承压水为HCO₃-Na·Ca、HCO₃·SO₄·Cl-Na型.②地下水中离子主要来源于岩石溶滤与蒸发浓缩作用，其中K⁺、Na⁺主要来源于岩盐溶解，SO₄^2-、Cl^-主要来源于蒸发岩溶解，Mg²⁺和Ca²⁺部分来源于蒸发岩溶解，部分来源于硅酸盐和碳酸盐溶解.CaCO₃及CaMg（CO₃）₂在细土平原区潜水中呈饱和状态，在承压水及砾质平原区潜水中未饱和，而CaSO₄在地下水中均未达饱和.③研究区地下水均发生了不同程度的阳离子交替吸附作用，作用的强弱程度表现为细土平原区承压水>细土平原区潜水>砾质平原区潜水.研究显示，研究区由南向北离子浓度逐渐增大，蒸发岩溶解为离子的主要来源.

城市污水中新兴微量有机污染物控制目标与再生处理技术

王文龙, 吴乾元, 杜烨, 黄南, 陆韻, 魏东斌, 胡洪营

2021, 34(7): 1672-1678. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.09.15

摘要(533) HTML (78) PDF(186)

摘要:
城市污水再生利用是缓解城市缺水问题和改善城市水环境质量的重要方法，其前提是水质安全保障.城市污水中近年来不断检出新兴微量有机污染物（trace organic contaminants，TOrCs），如抗生素、全氟化合物、雌激素等，是再生水水质安全的重要威胁.针对城市污水再生深度处理需明确新兴TOrCs控制目标和处理技术的需求，系统比较了欧盟、美国、澳大利亚等再生水利用先行国家和地区在TOrCs控制目标、指南、规范、技术与工艺管理等方面的研究和实践进展.结果表明，由于TOrCs浓度低且种类多，TOrCs被分为高风险TOrCs和指示性TOrCs.美国加州地区和澳大利亚根据风险水平和检出水平分别提出了高风险TOrCs和指示性TOrCs种类清单和浓度限值，然而该清单中的TOrCs种类和浓度限值尚未列入强制标准或规范.针对再生水TOrCs风险控制需求，瑞士、美国加州等提出了多级屏障再生水处理工艺.瑞士提出，城市污水深度处理对卡马西平等药品类TOrCs去除率应大于80%，美国加州规定补充饮用水源的再生水深度处理应去除69%以上的1，4-二恶烷.此外，TOrCs控制高度依赖重源头控污（工业废水阻断）、单元协同、在线监控反馈与实时优化等全流程安全保障措施.随着我国再生水用量持续增加，用途不断拓展，亟需制定针对性强、现实可行的TOrCs控制指南和规范，包括明确高风险和指示性TOrCs，推动多级屏障再生水深度处理工艺，以TOrCs去除率为深度处理目标.

酸-低热联合处理对剩余污泥脱水性能的影响

王坤, 钱洁, 唐玉朝, 黄显怀, 伍昌年, 张倩倩, 袁文晨, 牟为刚

2021, 34(7): 1679-1686. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.03.03

摘要(233) HTML (91) PDF(58)

摘要:
为有效降低城市污水处理厂剩余污泥含水率，通过酸-低热（温度 < 100℃）联合处理污泥，探索该方法对污泥的脱水性能.研究不同pH、反应温度、反应时间对污泥脱水性能的影响，并对污泥上清液中SCOD、蛋白质、多糖的浓度以及污泥Zeta电位和污泥形貌进行分析，初步探讨其脱水的作用机理.结果表明：①酸-低热联合处理污泥时，污泥溶解性有机质大量释放，经过40 min反应，上清液中SCOD浓度达到925.76 mg/L，表明该方法能有效破解污泥EPS（胞外聚合物），释放内部结合水.②原污泥Zeta电位为-14.10 mV，酸-低热联合处理后降至-3.49 mV，污泥颗粒之间的静电斥力显著降低.③酸-低热联合处理有利于污泥的絮凝作用，显微镜观察处理后的污泥絮凝物大且结构紧密，污泥脱水性能得到改善.④试验获得的最佳处理条件为pH 3、温度90℃、加热时间40 min，在该条件下，污泥真空脱水初始速率可达20.67 mL/min（以80 g原泥计），泥饼真空抽滤后含水率可降至63.05%.研究显示，酸-低热联合处理可有效提高剩余污泥脱水性能，并能释放较多溶解性有机质，抽滤后污泥含水率可降至接近60%，是一种可行的低能耗污泥脱水方法.

BiOAc/BiOX(X=Cl, Br)复合材料的制备及其对混合染料的去除

张慧, 刘海津, 陈敏, 王冰杰, 张亚昆, 彭建彪, 蒋凯

2021, 34(7): 1687-1699. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.01

摘要(307) HTML (54) PDF(106)

摘要:
铋系半导体光催化剂虽然光响应范围广、催化性能稳定，但光生电子和空穴复合率高、光催化效率低，形成二元异质结是解决该问题的有效途径.该研究在室温下，采用化学沉淀法制备花球状BiOAc，然后通过离子交换法与BiOX(X=Cl，Br)复合形成BiOAc/BiOX二元异质结光催化材料.利用XRD、SEM、TEM、N₂吸附解吸等温线、UV-vis DRS、EIS等技术表征材料的晶体结构、光学性质及光生载流子复合情况.以阳离子混合染料〔罗丹明B(RhB)、亚甲基蓝(MB)〕和阴离子混合染料〔靛红(Isatin)、达旦黄(Titan yellow)〕作为目标污染物评定样品的光催化性能及重复使用性；通过捕获试验对BiOAc/BiOX光催化体系中的反应活性物种进行检测，并对光催化机理进行了推测.结果表明：①通过离子交换过程，BiOAc和BiOX成功地复合在一起形成异质结结构.②BiOAc与BiOX的摩尔比为6∶1时，复合材料具有最佳的光催化性能.③BiOAc/BiOBr比BiOAc/BiOCl对阳离子染料的吸附能力更强，有利于染料的光催化降解.④重复试验表明该方法合成的BiOAc/BiOX复合材料具有较好的稳定性.⑤光催化反应过程中起主要作用的活性物种是·O₂^-和h⁺，光生电子在BiOAc和BiOX导带间的传输抑制了电子空穴对的复合，提高了光催化效率.以上研究结果表明，该BiOAc/BiOX复合材料在染料废水的深度处理方面具有潜在的应用前景.

黄河流域生态质量时空变化分析

计伟, 刘海江, 高吉喜, 马欢, 宋婷, 高艳妮, 冯朝阳

2021, 34(7): 1700-1709. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.03.17

摘要(743) HTML (145) PDF(214)

摘要:
黄河流域在我国社会经济发展和生态安全格局构建方面具有十分重要的地位，流域的生态保护和高质量发展上升为国家重大战略，同时也面临着生态系统退化、水土流失、湿地萎缩等生态问题.为了解黄河流域生态质量状况及其时空变化特征，分析了黄河流域生态格局、植被、生物多样性、生态系统功能和服务价值、县域生态质量等多方面的数据和文献资料.结果表明：①黄河流域大部分县区生态质量状况一般，植被覆盖度由东南向西北递减，上游地区生态系统服务价值高于中游和下游；② 2000—2018年农田生态系统面积占比持续下降，森林、水域面积占比略有增加，聚落面积占比持续上升，20世纪80年代以来整体植被覆盖和生产力状况得到改善，重要生态功能区的生态系统服务价值明显提升；③大部分地区生态状况改善幅度有限，局部仍有退化，流域的生物多样性依然受到严重威胁.因此，建议在恢复植被覆盖的基础上，开展优化生态结构、维护生态过程的相关研究，重点关注生态敏感地区生态保护成效的评估和提升，农耕地区农田生产力对自然生态系统的影响，以及城镇化过程对生态系统服务和生态安全的影响；同时建立黄河流域生态质量综合监测体系，开展监测指标与技术方法的机理和应用研究，这不但是流域生态质量时空变化分析的基础，也是生态保护恢复和管理工作的支撑.

金沙江下游向家坝水库不同出库流量对四大家鱼生境面积影响的定量分析

戴凌全, 王煜, 戴会超, 刘海波, 郭家力, 汤正阳, 蔡卓森

2021, 34(7): 1710-1718. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.03.15

摘要(238) HTML (68) PDF(145)

摘要:
金沙江下游河道是珍稀特有鱼类国家级自然保护区，适宜的流量是鱼类产卵繁殖的必要条件之一.为量化金沙江下游四大家鱼产卵繁殖所需的适宜生态流量，以向家坝水电站坝址至宜宾水文站(宜宾江段)为研究区域，以四大家鱼产卵期栖息地对水动力的需求作为主要生态因子，通过2012—2019年四大家鱼生境水动力实测资料建立其水动力适宜性曲线，构建基于非结构化不规则三角形网格的宜宾江段平面二维水动力模型，实现了家鱼栖息地水动力分布特征的精细模拟，采用物理栖息地模型(PHABSIM)对影响四大家鱼产卵的主要水动力条件(流速及水深)的需求进行分析，量化水库不同出库流量条件下对应的四大家鱼的栖息地加权可利用面积(WUA)，建立了流量与栖息地加权可利用面积关系曲线，定量分析水库不同出库流量对四大家鱼产卵栖息地加权可利用面积的影响，据此进行适宜生态流量的选择.结果表明：金沙江下游宜宾江段四大家鱼产卵繁殖期的适宜流速为0.6~1.3 m/s，最佳流速为0.9~1.0 m/s，适宜水深为3.0~18.0 m，最佳水深为9.0~12.0 m；栖息地加权可利用面积随着水库出库流量的增加呈先增大再缓慢减小的趋势，当水库出库流量为3 000 m³/s时栖息地加权可利用面积达到最大，占研究河段总面积的24.26%，由此推定四大家鱼适宜生态流量为2 000~4 500 m³/s，最佳生态流量为3 000 m³/s.研究显示，通过控制向家坝水库适宜出库流量，可有效保证宜宾江段四大家鱼栖息地面积，为通过金沙江下游梯级水库的生态调度、改善四大家鱼产卵场水动力条件提供了依据.

贵州省河谷型村镇建设中外来植物的入侵风险评估

王楠, 吕锡斌, 李辉, 杨帆, 马伟波, 王和玉, 赵立君, 田美荣, 李海东, 王莉

2021, 34(7): 1719-1727. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2020.11.06

摘要(214) HTML (31) PDF(91)

摘要:
在村镇建设和国土空间生态修复中，植物配置对区域生态安全和人居环境健康会产生一定的潜在影响，特别是外来植物容易产生的入侵风险和危害.为掌握贵州省赤水河流域村镇建设中外来植物组成、分布和生态风险，选择某河谷型村镇，在其建成区和非建成区布设了49个样点，调查与分析了外来植物的种类组成、分布特征及地形因素影响，并应用层次分析法(AHP)评估了37种外来植物的入侵风险.结果表明：①该河谷型村镇共发现植物276种，隶属于99科230属.其中，外来植物37种，隶属于18科32属，草本植物种数最多，占外来植物总数的64.9%，外来植物中有22种来源于美洲.②外来植物主要分布在海拔400~650 m之间.外来植物种数与入侵强度呈极显著正相关(P < 0.01)，与海拔、乡土植物种数均呈极显著负相关(P < 0.01)，海拔对外来植物种数影响最大，贡献率为68.7%，入侵强度和乡土植物种数的贡献率分别为12.4%和9.6%.③37种外来植物中入侵风险等级为高级的有13种(占35.1%)，包括小蓬草(Conyza canadensis L.Cronq.)、反枝苋(Amaranthus retroflexus L.)、三叶鬼针草(Bidens pilosa L)和土荆芥(Ysphania ambrosioides L.)等，入侵风险等级为中级和低级的分别为13种和10种.研究显示，该河谷型村镇外来植物分布受海拔和乡土植物影响，低海拔地区外来植物较多；入侵风险等级为高级的外来植物有13种，建成区和非建成区分布相差不大.研究结果可为该河谷型小镇对入侵风险等级为高级的外来植物进行生态风险防控和乡土植物的合理开发利用提供支撑.

不同生育期转基因抗虫棉根际土壤细菌群落特征

王甜甜, 闫冰, 陈彦君, 关潇, 李俊生

2021, 34(7): 1728-1736. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.11

摘要(255) HTML (31) PDF(99)

摘要:
为深入理解转Bt基因抗虫棉对根际土壤微生物群落的影响，基于大田试验，采用高通量测序技术，研究了不同生育期(播种前期、苗期和吐絮期)转基因抗虫棉和亲本根际土壤微生物群落组成和多样性.结果表明：①转基因抗虫棉及亲本根际土壤优势菌门均为变形菌门(Proteobacteria，相对丰度为0.433 8~0.499 3)、拟杆菌门(Bacteroidetes，相对丰度为0.106 0~0.136 6)、放线菌门(Actinobacteria，相对丰度为0.074 9~0.146 4)、芽单胞菌门(Gemmatimonadetes，相对丰度为0.054 2~0.072 3)、酸杆菌门(Acidobacteria，相对丰度为0.053 8~0.089 9).不同生育期转基因抗虫棉对根际土壤细菌优势菌门相对丰度产生显著影响(P < 0.05).②不同生育期转基因抗虫棉与亲本根际土壤细菌群落的Shannon-Wiener指数、Simpson指数、Sobs指数、PD指数均无显著差异(P>0.05)，但PCoA分析发现，苗期和吐絮期转基因抗虫棉和亲本的土壤微生物群落出现空间分异(P < 0.05).③转基因抗虫棉根际土壤Bt蛋白含量在不同生育期具有显著差异(P < 0.05)，且苗期和吐絮期转基因抗虫棉根际土壤Bt蛋白含量显著高于亲本(P < 0.05).④根际土壤Bt蛋白含量与细菌优势菌门相对丰度呈显著相关(P < 0.05).研究显示，不同生育期转基因抗虫棉通过根际Bt蛋白对土壤细菌相对丰度及群落结构产生影响，但不影响土壤细菌的alpha多样性.

不同土地利用方式下土壤腐殖质作为胞外电子穿梭体的持续能力分析

余红, 范萍, 檀文炳, 张颖

2021, 34(7): 1737-1746. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.06

摘要(361) HTML (88) PDF(79)

摘要:
由于腐殖质的氧化还原活性官能团可以在连续的缺氧和有氧交替中将电子从微生物可持续地传递到氧气，土地利用方式可以影响土壤腐殖质的电子转移能力，但土地利用方式是否会影响土壤腐殖质作为胞外电子穿梭体的持续能力尚不明晰.选取水稻地、葡萄园和杨梅园的土壤，采用微生物还原和氧气氧化的循环周期试验，评估土壤中胡敏酸(HA)和富里酸(FA)作为胞外电子穿梭体的持续能力对不同土地利用方式土壤的响应.结果表明：土壤腐殖质作为胞外电子穿梭体的持续能力在Shewanella oneidensis MR-1和Shewanella putrefaciens 200两种微生物体系下并无明显差异，但在水稻地、葡萄园和杨梅园间具有显著差异.水稻地、葡萄园和杨梅园土壤中HA作为胞外电子穿梭体的持续能力分别为75.9%、80.5%和72.1%，FA作为胞外电子穿梭体的持续能力分别为58.2%、62.2%和62.9%.该结果可能是由不同土地利用方式下土壤腐殖质的组成、分解和转化过程以及微生物电子供体碳源驱动的动力学过程差异造成的.研究显示，不同土地利用方式下腐殖质作为胞外电子穿梭体的持续能力具有显著差异，且HA作为胞外电子穿梭体的持续能力明显强于FA，可通过环境调控措施形成HA，以实现土壤污染物的降解转化.

老化前后聚乳酸和聚乙烯微塑料对抗生素的吸附解吸行为

范秀磊, 甘容, 谢雅, 刘加强, 李莹, 刘强, 侯俊

2021, 34(7): 1747-1756. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.23

摘要(386) HTML (42) PDF(112)

摘要:
作为不可降解塑料的替代品，可降解塑料在不同的领域中被广泛使用.与不可降解塑料相比，环境中的可降解塑料可在短期内产生大量的微塑料.为了探明可降解微塑料的老化过程及其与共存污染之间的相互作用，开展了原始和老化的聚乳酸(polylactic acid，PLA)对磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole，SMZ)和阿莫西林(amoxicillin，AMX)的吸附解吸行为研究，并与聚乙烯(polyethylene，PE)进行了比较.结果表明：①原始的PLA和PE具有光滑的表面和疏水性的特征.经热活化过硫酸钾老化后，PLA和PE的粒径变小，表面产生大量的凹坑、裂缝和孔隙，比表面积增大，含氧官能团强度增加，亲水性增强.②抗生素在PLA和PE上的吸附符合准二级动力学模型，原始和老化的PLA、PE的主要吸附方式为表面吸附和颗粒内扩散.③老化后PLA和PE的吸附能力增强，老化PLA对SMZ的最大吸附量为14.7 mg/g，约是原始PLA(1.63 mg/g)的9.02倍，老化PE对SMZ的最大吸附量为5.20 mg/g，是原始PE(1.73 mg/g)的3.01倍，且老化PLA对抗生素的最大吸附量大于PE.④老化后的PLA和PE对抗生素的解吸量和解吸率降低，但原始和老化PLA的解吸量和解吸率均高于PE.研究显示，PLA相对于PE对共存污染物有更强的载体作用，且在生物体中PLA比PE更容易释放出抗生素，从而可能给生物体的生命健康造成更大的威胁.

污泥好氧堆肥对PAHs的处理效果和抗生素及抗性基因消解效果

孙伟, 匡科, 严兴, 李碧清, 雷芳, 王双, 肖先念

2021, 34(7): 1757-1763. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.05.13

摘要(301) HTML (41) PDF(97)

摘要:
为探讨污泥共堆肥对PAHs的处理效果以及堆肥过程中抗生素及抗性基因的变化情况，试验设置添加辅料木屑、蘑菇渣、微生物发酵菌和酸化生物质炭进行好氧共堆肥处理.结果表明：污泥堆肥对PAHs的去除率基本都在50%以上，特别是芴、菲和蒽的去除率超过了80%.∑₁₆PAHs(16种PAHs总量)的去除率达到78.7%，∑PAHs-cancer(具有致癌活性的4~6环PAHs总量)去除率达到74.1%，∑PAHs-ppc(被我国列入环境“优先污染物”的PAHs总量)去除率达到68.6%.136种抗性基因在堆肥过程中出现了不同程度的消减，其中，BL2a_1(青霉素)、catB5(氯霉素)和tetPA(四环素)等11种抗性基因在堆肥过程中完全消减，消减率达到100%，BL1_asba(头孢霉菌素)、EreA(红霉素)、QnrB(氟喹诺酮)和cmL_e8(氯霉素)等19种抗性基因在堆肥过程中消减率均超过85%，堆肥过程能有效消减该类抗性基因.研究显示，抗生素及其降解产物影响了微生物群落属水平，分枝杆菌属和鞘氨醇杆菌属变化明显，污泥堆肥产品施用过程中抗性基因出现水平迁移，不宜直接农业施用.

基于DEA和SBM-Undesirable模型的山东省污水处理效率研究

曹嘉琪, 张英奎, 徐晓萌, 房柏莹

2021, 34(7): 1764-1770. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.02.09

摘要(258) HTML (35) PDF(105)

摘要:
为探究污水处理效率提升方法，选取覆盖山东省所有地级市的105座污水处理厂2018年污水处理数据为样本，在数据包络分析法(DEA)的基础上，通过SBM-Undesirable模型将部分产出指标作为非期望产出进行对比，分析山东省污水处理厂运行效率及制约其发展的关键因素.结果表明：①山东省2018年污水处理效率平均值为0.64，其中技术效率值为0.67，规模效率值为0.92，高于全国平均水平(全国平均值分别为0.62、0.62、0.96)，技术效率是影响山东省污水处理效率的主要因素.②设置非期望产出后的效率值低于传统DEA效率值，说明COD、氨氮与总磷的排放对污水处理产生负面效应.③技术分类中，A²/O处理工艺在大型污水处理厂的技术效率最高，达0.8；其他活性污泥技术在小型污水处理厂的技术效率为0.7，且在COD及总磷的处理上具有优势；氧化沟处理工艺技术效率平均值为0.55，其对总磷的处理效果差，适用于中小型污水处理企业.研究显示，技术类型、规模大小及主要污染物对污水处理效率的影响具有交互作用，山东省应根据各污水处理厂具体情况，通过规模与技术的协同改进提高污水处理效率.

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2021年第34卷第7期

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