环境科学研究

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李海生, 安达, 裴莹莹, 柴发合, 胡京南

2022, 35(4): 845-851. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.03.09

摘要(235) HTML (86) PDF(84)

摘要:
中韩两国乃至整个东北亚都面临空气质量改善的紧迫需求和挑战，大气污染防治领域的交流合作成为国际社会环境合作的热点议题. 为共同应对雾霾挑战，2019年以来，中韩两国通过密切交流合作，探索形成了一套以合作机制创新、共同平台建设、旗舰项目打造、互助联合研究等为主体的务实高效的合作范式，打破了双方在组织、地域、学科、信息、技术等方面的“五大壁垒”，实现了政策、技术、数据、信息、成果等共享，助力了两国空气质量改善，也推动了东北亚区域空气质量整体改善，为推动构建人类命运共同体在区域层面的实践提供了生态环境领域的宝贵经验. 本文在分析阐释2015—2019年中韩两国空气质量改善的紧迫需求和挑战的基础上，全面总结2019—2021年中韩大气领域合作进展和成果，以及合作过程中形成的具有全局性、前瞻性和可复制性的合作范式，阐明双方在提升两国大气污染治理能力、助力空气质量改善、切实回应社会关注问题实现增信释疑、支撑多边环境外交等方面的合作成效，并基于东北亚大气环境治理需求和面临的新形势，提出加强东北亚区域合作的展望和建议，建议未来两国应持续打造和推广中韩大气领域双边合作范式，积极推动建立“中韩+”环境合作新格局，为东北亚乃至全球大气环境治理贡献中韩智慧和方案.

千岛湖水体营养盐时空变化及水环境挑战

朱广伟, 程新良, 吴志旭, 史鹏程, 朱梦圆, 许海, 国超旋, 赵星辰

2022, 35(4): 852-863. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.02.08

摘要(469) HTML (129) PDF(135)

摘要:
为揭示亚热带深水水库水环境变化特征及其驱动力，于2020年5月—2021年4月在千岛湖布设100个监测点，开展了为期1年的逐月水环境调查，分析营养盐时空分布特征及水质风险. 结果表明：千岛湖水体总氮(TN)、总磷(TP)、叶绿素a(Chla)、浮游植物生物量(PB)等关键水环境指标时空差异大，全库年均TN浓度为0.92 mg/L，其中月均最大值出现在3月，为1.04 mg/L，最小值出现在8月，为0.78 mg/L，安徽段库区年均值为1.60 mg/L，而东南库湾年均值为0.83 mg/L；全库年均TP浓度为0.021 mg/L，其中月均最大值出现在7月，为0.033 mg/L，最小值出现在11月，为0.013 mg/L，安徽段库区年均值为0.052 mg/L，而东南库湾年均值为0.015 mg/L；全库年均Chla浓度为5.1 µg/L，其中月均最大值出现在7月，为10.0 µg/L，最小值出现在11月，为1.6 µg/L，安徽段库区年均值为11.4 µg/L，而东南库湾年均值为3.0 µg/L；全库全年Chla浓度最大层PB平均值为2.396 mg/L，月均最大值为8.246 mg/L(8月)，最小值为0.557 mg/L(11月)；在空间上，PB最高值出现在城中湖，年均值为3.688 mg/L，最低值出现在西南库湾，年均值为1.740 mg/L. 尽管千岛湖部分水质断面能阶段性保持贫营养水平，但较大比例水域已处于中营养，且在时间上存在不稳定性，暴雨入库期全库TP平均值可达枯水期的3倍，不同月份PB差异可达15倍，表明千岛湖水质的稳定达标存在较大挑战. 在大型深水水库中，气象水文过程对局部库湾水环境指标的冲击较大，藻类对外源负荷入库产生明显放大作用，在水库水环境保护中应将外源负荷控制作为水质风险防控的关键，并重视水库生态系统结构的调控，防控蓝藻和硅藻等水华优势属藻类的过度增殖.

城镇分布对新安江水系及千岛湖营养盐浓度的影响

赵星辰, 许海, 俞洁, 刘明亮, 单亮, 程新良, 朱广伟, 李慧赟, 朱梦圆, 康丽娟

2022, 35(4): 864-876. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.02.02

摘要(326) HTML (89) PDF(74)

摘要:
快速城镇化会加剧地表水体氮磷营养盐的富集，引起水体富营养化问题. 研究城镇分布对河流与湖库氮磷污染特征的影响，分析其污染热点与来源具有重要意义. 于2020年7月—2021年7月调查了新安江水系及千岛湖水体氮磷污染的时空变化特征，分析了水质与土地利用类型的关系，揭示了千岛湖水体氮磷污染的来源. 结果表明：①时间上，新安江水系氮磷浓度季节性变化差异明显. TN浓度表现为冬季枯水期〔(1.96±1.24) mg/L〕>主汛期〔(1.63±0.71) mg/L〕>春汛期〔(1.42±0.49) mg/L〕，TP浓度表现为主汛期〔(0.101±0.049) mg/L〕>冬季枯水期〔(0.067±0.068) mg/L〕>春汛期〔(0.06±0.033) mg/L〕，汛期氮、磷浓度分别是非汛期的1.6和2.4倍. ②空间上，城镇污染对水体营养盐浓度影响显著. 水体流经人口集中、城镇化程度高的屯溪区后，TN、TP、NH₄⁺-N浓度平均增幅分别为86.1%、77.7%和164.4%，干流水体受纳歙县城镇三大支流来水后，TN、TP浓度平均增幅分别为47.6%、70.3%. ③ Spearman相关分析结果表明，5 km缓冲区耕地和建筑用地面积占比与氮磷营养盐各形态浓度之间均存在显著正相关关系，其中建筑用地面积占比对NH₄⁺-N浓度影响较大(R=0.323，P<0.001)，耕地面积占比对NO₃⁻-N影响相对较大(R=0.265，P<0.05). 研究显示，城镇面源污染是新安江水系氮磷污染的主要来源，降雨径流是水体磷富集的主要驱动力，枯水期城镇污染对水体氮浓度的影响较大，在千岛湖营养盐控制中应尤为关注上游城镇污染管控.

千岛湖大气氮磷干湿沉降特征及周年入库负荷

朱梦圆, 程新良, 朱可嘉, 赵星辰, 王铁森, 邹伟, 许海, 史鹏程, 施坤, 朱广伟

2022, 35(4): 877-886. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.02.07

摘要(323) HTML (109) PDF(64)

摘要:
大气氮磷沉降是湖库营养盐输入的重要途径，深刻地影响着湖库水体营养盐平衡及生态系统演化进程. 为了解山区大型水库大气氮磷沉降对水体的贡献，于2020年11月—2021年10月在千岛湖街口和淳安县城2个监测站点开展了大气氮磷干湿沉降周年观测，分析千岛湖大气氮磷沉降特征及入库负荷. 结果表明：千岛湖街口监测点大气总氮(TN)、总磷(TP)沉降量分别为1 774.83和34.11 kg/(km²·a)，淳安县城监测点大气TN、TP沉降量分别为1 799.73和34.44 kg/(km²·a). 大气TN沉降以湿沉降为主，街口和淳安县城监测点TN湿沉降分别占总沉降的92%和88%；两个监测点大气TP沉降的组成差异较大，其中街口监测点湿沉降占53%，淳安县城监测点干沉降占60%. 气象条件(降雨)叠加人类活动(施肥等农业活动和旅游等城市活动)能够显著增加大气营养盐沉降量，全年85%的TN沉降和71%的TP沉降集中在降雨期. 观测期间，千岛湖大气TN、TP干湿沉降入湖负荷分别估算为1 041.98和20.04 t/a，分别占千岛湖河道TN、TP输入的9.4%和8.3%. 研究显示，千岛湖大气氮磷沉降量显著低于长三角地区其他水体，但农耕、旅游等人类活动仍造成千岛湖大气营养盐沉降量明显升高.

暴雨径流对新安江入库总磷负荷量的影响

李慧赟, 王裕成, 单亮, 罗潋葱, 朱广伟, 许海, 史鹏程

2022, 35(4): 887-895. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.01.19

摘要(273) HTML (123) PDF(66)

摘要:
为定量揭示暴雨径流对大型水库外源总磷(TP)负荷量的影响，构建新安江模型，结合TP浓度高频在线监测数据，计算千岛湖主要入库河流新安江街口断面逐日TP负荷量，并在此基础上划分暴雨径流携带TP负荷量对新安江TP年总入库负荷量的贡献. 结果表明：①近60年来，千岛湖流域年暴雨雨量占年降雨总量的28.1%，平均暴雨频次为6.2次/a，年暴雨雨量和频次均在0.001显著性水平上呈上升趋势；②基于逐日流量模拟和高频水质监测数据计算的入库TP负荷量为基于逐月常规监测数据计算结果的2.9倍；③典型年(2020年5月1日—2021年4月30日)通过街口断面进入千岛湖的径流量和TP负荷量分别为96×10⁸ m³和1 506 t，其中由暴雨产生的径流量和TP负荷量占比分别为47.9%和69.4%. 研究显示，暴雨事件对水库外源磷负荷的贡献较大，暴雨径流携带高浓度磷的汇入对水库水质和生态系统健康构成较大威胁，采用高频监测网络与水文数值模型高效融合的方法，能有效提升水库TP外源负荷量的计算精度，可为加强认识水库磷污染过程、保障水库水质安全提供科技支撑.

夏季强降雨期间千岛湖有机碳的时空分布特征及影响因素

郑清, 黎云祥, 朱广伟, 俞洁, 朱梦圆, 许海, 王裕成, 刘明亮

2022, 35(4): 896-907. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.12.22

摘要(397) HTML (102) PDF(84)

摘要:
近年来，极端降雨事件在全球发生的强度和频率不断增加，这可能对大型深水水库水体有机碳的时空分布产生深远影响. 为探究强降雨事件对千岛湖有机碳的时空分布特征及影响机制，于2020年5—8月逐月采集了典型大型深水水库——千岛湖100个调查点位水样，分析了千岛湖夏季水体总有机碳(TOC)、溶解性有机碳(DOC)和颗粒有机碳(POC)浓度的时空分布特征和影响因素，重点探讨了强降水过程对有机碳浓度、通量和储量的影响. 结果表明：①2020年5—8月千岛湖TOC、DOC和POC浓度平均值分别为2.06、1.73 和0.33 mg/L，随着强降雨开始，5—7月TOC、DOC浓度呈逐渐上升趋势，而雨量急剧下降的8月(几乎无雨)，浓度也随之显著下降；水平分布上，5—7月有机碳浓度高值在全库的分布范围逐渐扩大，整体具有河流区到湖泊区逐渐降低趋势. ②新安江入库碳通量(F_TOC、F_DOC、F_POC)约占全库25条主要河流总入库碳通量的69%，降雨期间5—7月总入库F_TOC分别是8月的11、36和41倍；5—8月有机碳储量(R_TOC、R_DOC、R_POC)平均值分别为44 611、38 452和6 159 t，6月、7月的总入库碳通量均占当月全库水体碳储量的1/5，所占比例分别8月的35和28倍. ③DOC和POC浓度与叶绿素a(Chla)、悬浮颗粒物(SS)、有机悬浮颗粒物(OSS)、无机悬浮颗粒物(ISS)、COD_Mn和TP浓度均呈极显著(P<0.01)正相关，与透明度(SD)呈极显著(P<0.01)负相关. 研究显示：千岛湖有机碳主要受浮游植物内源生产过程以及外源输入过程共同决定，而这两个过程受水文气象因素的综合影响，强降雨过程是千岛湖有机碳时空变化的关键驱动力；强降雨也是有机碳通量升高的关键控制因子，并且高入库碳通量会对全库水体碳储量产生强烈冲击.

基于高频监测的千岛湖湖心藻类时空变化研究

史鹏程, 朱广伟, 李未, 韩轶才, 王裕成, 朱梦圆, 许海, 李慧赟

2022, 35(4): 908-917. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.01.20

摘要(336) HTML (95) PDF(63)

摘要:
为探究亚热带深水水库藻类时空变化特征，在千岛湖(新安江水库)湖心区布设藻类荧光分析仪(BBE FluoroProbe)浮标，对该区域藻类门类的剖面变化进行为期1年的高频观测. 结果表明：在夏季暴雨之后的高温晴热期(7月底至8月底)，水库藻类总量出现峰值；不同门藻类的数量峰值出现时间有差异，硅藻门、甲藻门的藻类数量峰值出现在4月底至7月下旬，蓝藻门和绿藻门藻类数量峰值出现在6月中旬至9月初；不同门藻类在垂向上出现数量峰值的深度也不同，绿藻门藻类数量的垂向峰值出现在1 m左右的表层，而蓝藻门、硅藻门、甲藻门的垂向数量峰值出现在3~5 m的次表层. 统计分析发现，温度、总磷浓度和光照强度与湖心区藻类细胞密度时空变化显著相关. 暴雨过程会对藻类群落结构变化产生两方面影响：一方面会降低温度和光照强度，抑制藻类生长；另一方面会带来大量的营养盐，刺激藻类生长. 研究显示：藻类荧光分析仪等高频监测浮标能高效捕捉藻类水华等关键水生态风险过程，能为湖库水源地水质风险提供预警信息；在极端天气事件发生频率增加的气候背景下，应加强对灾害性藻类异常增殖问题的关注.

基于NARX神经网络的千岛湖藻类短期预测模型构建

李未, 朱梦圆, 王裕成, 朱广伟

2022, 35(4): 918-925. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.02.17

摘要(234) HTML (132) PDF(55)

摘要:
局部水域的藻类异常增殖现象逐渐成为千岛湖面临的水环境保护难题. 构建以数据驱动的水华预测模型，实现对重点水域叶绿素a (Chla)浓度短期动态变化的预测，是快速应对潜在水华风险的有效手段之一. 鉴于NARX神经网络在预测非平稳时间序列动态特征方面的优势，以千岛湖国控监测断面小金山2016—2019年Chla的高频时间序列作为研究对象，对Chla剖面数据进行沿深平均、缺失值插补后，分别以连续3 d和连续7 d的Chla浓度作为输入，构建了基于NARX神经网络的藻类预测模型，用于预测未来0.5~7 d Chla浓度的变化，探讨了相关参数设置、训练及评价方法，并针对不同的预见期分析了模型性能. 结果表明：① 模型预测性能稳定，预测值与实测值相关系数保持在0.8~0.9之间，均方误差在15~30之间. ②随着预见期的变化，模型性能不同. 其中，在未来0.5~4 d的预测中，使用连续3 d的 Chla浓度作为输入的预测效果较好；在未来4.5~7 d的预测中，使用连续7 d的Chla浓度作为输入的预测效果较好. 研究显示，该模型可以较为准确地预测未来0.5~7 d的Chla浓度，可为构建以数据驱动的千岛湖水华监测预警系统提供科学依据.

生态浮床对千岛湖水体氮磷净化效果研究

唐伟, 许海, 詹旭, 朱广伟, 王裕成, 韩轶才, 王子聪, 朱梦圆

2022, 35(4): 926-935. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.12.26

摘要(317) HTML (115) PDF(72)

摘要:
为探索生态浮床对较清洁型湖水的氮磷去除效果，以华东地区最大深水水库千岛湖为例，选取浮叶植物黄花水龙(Jussiaea stipulacea Ohwi.)、沉水植物绿色狐尾藻(Myriophyllum aquaticum)、挺水植物菖蒲(Acorus calamus)为材料，采用氮磷浓度相对较高的库尾湖湾湖水进行生态浮床静态模拟试验，测定浮床植物生长及水体氮磷浓度变化，并利用膜接口质谱仪测定水体溶解性氮气(N₂)含量，研究浮床植物体内吸收、反硝化脱氮等综合脱氮除磷能力. 结果表明：①浮床植物的氮磷净化能力存在明显的季节性差异，春季浮床植物长势、氮磷去除效果、反硝化脱氮能力均高于秋季；②不同水生植物间的氮磷去除能力差异显著，试验水体中黄花水龙和绿色狐尾藻的总氮(TN)、总磷(TP)去除效率分别为2.22、0.07和2.89、0.08 mg/(kg·d)，绿色狐尾藻体内吸收氮、磷最多，植物干质量的氮、磷含量分别为12.44~15.57和0.96~1.95 g/kg；③植物的生长大大增强了水体的反硝化脱氮能力，黄花水龙、绿色狐尾藻、菖蒲与空白对照组溶解性N₂差值（净脱氮差）分别为0.16~22.35、−4.14~24.63、−0.26~15.74 μmol/L，水生植物生物量是影响浮床系统反硝化作用的最关键因素. 研究显示，生态浮床是较清洁型湖水氮磷削减的一种可行技术，浮床植物组合方案设计应充分考虑不同植物的季节生长特性和反硝化脱氮能力.

减污降碳协同多元共治体系需求及构建探析

王涵, 马军, 陈民, 张真, 丁杉杉, 王淑兰, 阳平坚

2022, 35(4): 936-944. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.01.10

摘要(643) HTML (117) PDF(162)

摘要:
碳达峰、碳中和目标的提出标志着我国生态环境保护进入减污降碳协同治理新阶段，减污降碳协同增效成为促进经济社会发展全面低碳绿色转型的重要抓手. 面对经济社会高质量发展、空气质量改善与碳达峰、碳中和的多目标需求，仅依靠命令控制型手段为主的大气污染物治理措施将不足以实现减污降碳协同目标. 结果表明：构建“政府-科研机构-市场-社会组织”多元共治模式，通过命令控制与非命令控制的协同实现治理方式转变，从而提高减污降碳协同治理水平. 在顶层设计层面，综合考虑城市经济发展水平、空气污染程度及各行业污染控制措施的不同，因地制宜的制定差异化减污降碳政策；在科学研究方面，开展学科融合、部门协作的减污降碳协同治理科技研究，解决减污降碳协同增效措施评估以及科技数据、资源共享和研究成果落地等问题；在市场方面，将自愿减排交易和更多高排放行业配额交易纳入碳排放交易市场，加强与排污权、用能权、绿色电力等环境权益交易之间的协同，强化市场手段的减污降碳协同增效；在治理机制和手段方面，充分发挥社会组织纽带作用，利用数字化信息系统构建第三方环境信用平台，促进政府、企业、金融机构和公众等关键利益方形成有效沟通和良性互动. 研究表明，“政府-科研机构-市场-社会组织”多元共治模式能有效构建减污降碳协同增效的多元共治体系，充分发挥政府、科研机构、市场与社会组织的作用，解决碳达峰、碳中和目标下的减污降碳协同治理新需求.

2001—2020年天津市大气污染特征的演变与防治历程

王雪涵, 张文慧, 毕晓辉, 戴启立, 吴建会, 肖致美, 张裕芬, 冯银厂

2022, 35(4): 945-955. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.12.21

摘要(533) HTML (106) PDF(150)

摘要:
近20年来，随着经济社会的快速发展与污染防治工作的不断深入，我国大气污染特征发生显著变化，特别是京津冀及周边城市空气质量显著改善，大气污染特征与来源构成出现结构性变化，十分有必要对这20年来大气污染的演变历程加以梳理总结. 本文选取北方特大工业城市——天津市为研究对象，基于20年来连续监测数据与相关统计学方法，结合天津市历年大气颗粒物源解析结果，总结了该地区大气污染特征的演变过程. 结果表明：天津市环境空气质量在过去20年出现明显好转，大气污染类型由燃煤扬尘为主的一次混合型逐渐演变为O₃与PM_2.5为代表的二次复合型. 历年源解析结果表明，天津市2020年秋冬季二次硫酸盐贡献率比2011年同期减少了74.1%，燃煤贡献率则下降了31.6%；扬尘和机动车尾气尘贡献率分别从2011年的17.7%和19.9%降至2020年的15.8%和18.2%；而2020年二次硝酸盐贡献率比2011年增长了63.3%. 过去20年天津市重大污染防治措施的有效性分析表明，能源结构调整和“双散”替代使煤炭消耗量减少，PM_2.5浓度下降与煤炭消耗量减少呈显著相关〔偏相关系数(R)=0.879，P<0.05〕；粗颗粒(PM_2.5~10)浓度下降与绿化覆盖率增加呈显著相关〔偏相关系数(R)=−0.859，P<0.05〕；大规模取缔中小燃煤锅炉及脱硫除尘等重大举措的实施，使得SO₂浓度显著下降〔秩相关系数(r_s)=−0.958 6，P<0.05〕. 研究显示，近20年来大气污染防治减排措施的实施使得天津市环境空气质量明显改善，未来要紧密结合国家“双碳”战略，进一步优化产业与能源结构，实现空气质量的持续改善.

PM_2.5中Cr(Ⅵ)的采集与分析方法优化研究

王橹玺, 郭敬华, 李慧, 张文杰, 王涵

2022, 35(4): 956-963. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.12.10

摘要(253) HTML (57) PDF(41)

摘要:
环境空气中的六价铬〔Cr(Ⅵ)〕对人体健康及生态环境有较大影响，但由于测量大气中Cr(Ⅵ)有诸多困难，目前国内对Cr(Ⅵ)浓度的观测相对较少. 为建立可靠、灵敏度高的大气PM_2.5中Cr(Ⅵ)的检测方法，构建了基于离子色谱-电感耦合等离子体质谱联用(IC-ICP-MS)分析Cr(Ⅵ)的方法，并对PM_2.5中Cr(Ⅵ)的采样与提取方法进行了优化，同时应用该方法在北京市进行了样品采集与分析. 结果表明：①样品采集前，为了降低空白滤膜中Cr背景值，滤膜的预处理优化方式为将滤膜浸泡在10%的硝酸溶液中约10 h，超纯水冲洗后在0.12 mol/L碳酸氢钠溶液中浸泡约10 h；在样品提取过程中，将超声温度维持在25 ℃以下，且保证采样后样品保存时间少于29 d，能有效提高样品回收率. ②对IC-ICP-MS测定大气PM_2.5中Cr(Ⅵ)的方法进行优化后，其检出限为0.001 5 ng/m³，加标回收率为92.8%，精确度为7.8%，较离子色谱法检出时间更短、检出限更低，能准确测定环境空气PM_2.5中的ρ〔Cr(Ⅵ)〕. ③基于采集到的样品分析表明，北京市PM_2.5中ρ〔Cr(Ⅵ)〕平均值为(0.095±0.104)ng/m³. 研究显示，构建的IC-ICP-MS方法对Cr(Ⅵ)的检出限(0.001 5 ng/m³)低于GB 3095—2012《环境空气质量标准》中Cr(Ⅵ)的参考限值(0.025 ng/m³)，且在环境空气中具有较好的稳定性，满足国内环境空气中Cr(Ⅵ)的测定需求.

汽车涂料废物挥发性有机物气相释放特征

杨延梅, 颜渝森, 刘泽伟, 黄泽春, 黄启飞

2022, 35(4): 964-970. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.01.18

摘要(202) HTML (78) PDF(55)

摘要:
汽车涂料废物作为有机污染物类典型固废，在全过程管理各环节都存在挥发性有机物(VOCs)释放的环境风险. 本文选取同一涂装工段下不同漆雾捕集技术产生的漆渣与干式石灰石粉，采用环境测试舱-气相色谱/质谱法，研究涂料废物中VOCs的气相释放特征. 结果表明：①相同工艺下漆渣与干式石灰石粉释放的VOCs种类相似，但漆渣中各组分释放速率和累计释放量远高于干式石灰石粉. ②漆渣与干式石灰石粉均在1 h左右达到VOCs的释放速率峰值，在检出的7种主要VOCs中，最高者同为正丁醇，分别为245.37、22.67 mg/(m²·h)；最低者同为邻-甲乙苯，分别为11.49、2.50 mg/(m²·h). ③经过130 h(漆渣)和24 h(干式石灰石粉)的长期散发试验，试验结束时漆渣累计释放量最大的是正丁醇和1,2,4-三甲基苯，分别为4.76×10³、2.86×10³ mg/m²；干式石灰石粉累计释放量最大的是1,2,4-三甲基苯和正丁醇，分别为77.26、63.75 mg/m²；二者累计释放最低的同为邻-甲乙苯，分别为467.91、11.29 mg/m². ④两种样品中VOC释放周期均分为释放初始期(峰值期)、过渡期和缓慢衰减期(准稳态期)3个阶段. 除漆渣中浓度最高的正丁醇外，其余各组分均具有一致的过渡期(1~9 h)和缓慢衰减期(9 h之后)，但干式石灰石粉达到稳态的时间远低于漆渣. 研究显示，干式漆雾捕集技术所产生的干式石灰石粉相较传统湿式工艺产生的漆渣，二者所释放的VOCs组分种类相似，存在相同的释放阶段，但释放周期和累计释放量大幅降低，在VOCs减排上具有显著优势.

移动式空气质量传感器的研究与应用进展

汤明珍, 任建宁, 伍丽青, 高健

2022, 35(4): 971-978. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.01.06

摘要(320) HTML (57) PDF(70)

摘要:
移动式空气质量传感器作为一种成本低、机动性和灵活性高、使用场景丰富的测量工具，近年来在大气环境监测和污染溯源领域得到广泛应用. 本研究通过文献调研方式对国内外移动式空气质量传感器的研究和应用进行综述. 移动式空气质量传感器的研究主要有数据质量评估及数据校准，本研究总结了移动式空气质量传感器数据质量的评价指标和校准方法. 根据移动式空气质量传感器搭载平台的移动路径可将其应用分为固定路线移动监测、随机路线移动监测以及可操控移动监测三大类，总结其在环境空气质量监测、污染源监控、个人健康暴露研究、排放源清单动态识别等领域的优势和不足，并展望其发展方向和应用前景. 移动式空气质量传感器的应用主要存在以下几方面问题：①与固定式传感器相比，移动式空气质量传感器除受环境影响较大外，还受搭载平台的运行速度及振荡幅度影响，且校准困难；②移动式空气质量传感器的不足限制了其监测能力，因此应用场景有一定局限性；③移动式空气质量传感器能产生大量高时空分辨率的数据，但目前利用率较低且与其他数据的融合度较差. 因此，应通过硬件或算法升级，以提高移动式空气质量传感器的稳定性及可靠性，适应更复杂的走航环境，保证数据质量，并与多种数据进行融合，丰富应用场景.

天目湖流域沟塘湿地脱氮速率的时空差异

王子聪, 许海, 詹旭, 朱广伟, 朱梦圆, 康丽娟, 赵锋, 唐伟, 赵星辰

2022, 35(4): 979-988. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.02.01

摘要(254) HTML (93) PDF(36)

摘要:
湿地是陆地生态系统重要的脱氮热点，其对削减流域面源氮负荷具有重要意义. 为探究水库流域沟渠、池塘等湿地的脱氮速率及其影响因素，分别于2021年春季(3月)与夏季(6月)采集了天目湖沙河水库流域内典型土地利用类型下沟塘湿地的原状泥-水柱，利用同位素示踪技术进行室内流动培养，测定了不同沟塘湿地的反硝化速率和厌氧氨氧化速率. 结果表明：①各沟塘湿地沉积物均具有较高的脱氮速率，春季脱氮速率范围为10.59~107.65 μmol/(m²·h)，平均值为70.73 μmol/(m²·h)，夏季脱氮速率范围为32.07~150.10 μmol/(m²·h)，平均值为112.36 μmol/(m²·h)，春季果园排水沟渠的脱氮速率最高，夏季茶园退水池塘的脱氮速率最高. ②春季和夏季不同沟塘湿地厌氧氨氧化作用对脱氮的贡献率(简称“厌氧氨氧化贡献率”)平均值分别为45.45%、36.26%，其中生活污水排放池塘和茶园退水池塘的厌氧氨氧化贡献率在夏季分别下降26.82%、14.98%，春季和夏季果园排水沟渠和入湖口河流湿地的厌氧氨氧化贡献率变化不大，平均值分别为21.17%、48.99%. ③统计分析表明，水体溶解性无机氮(DIN)浓度和沉积物有机碳含量与沉积物脱氮速率均呈显著相关，且高温与低溶解氧浓度条件下也有利于脱氮作用的进行. 研究显示，水库流域沟塘湿地具有较好的脱氮能力，通过有效调控管理能够大大增加流域氮的截留能力，对水库水质保障具有重要作用.

北京城市副中心新建景观水体的水生态环境变化规律

张蕾, 郭硕, 晁春国, 杨子超, 楼春华, 王培京

2022, 35(4): 989-998. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.12.27

摘要(275) HTML (79) PDF(36)

摘要:
为研究新建景观水体水生态环境变化过程，以北京城市副中心镜河为研究对象，对2018—2020年河流水生态系统开展跟踪监测分析. 结果表明：①在水源变化和水动力条件影响下，与通水初期相比，水质指标中总磷浓度、高锰酸盐指数增加了2倍，叶绿素a浓度增加了约4倍，浮游植物密度增加3倍，与此同时透明度下降63.79%，水体转变为藻型浊水态；②底栖动物多样性指数(Shannon-Wiener指数)由0.26增至0.64，鱼类种类由0增至14种，大型水生植物覆盖度由6%增至40%. 研究显示，通过自然恢复与人工干预的共同作用，镜河水生态健康水平由不健康演变为亚健康，但富营养化是制约水体继续向好发展的主要因素. 研究成果可为新建河流的景观设计和生态修复提供科学依据.

泥膜混合MBBR系统自养脱氮工艺的启动研究

姚丽婷, 陈启智, 赖勇州, 梁瑜海

2022, 35(4): 999-1006. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.10.01

摘要(321) HTML (73) PDF(45)

摘要:
为了加速厌氧氨氧化菌(AnAOB)富集，解决自养脱氮工艺启动缓慢的问题，在短程硝化絮状污泥反应器中投加含有少量AnAOB的悬浮填料，构建泥膜混合移动床生物膜反应器(MBBR)系统，探讨该系统在自养脱氮启动中的作用. 结果表明：①在温度为20~30 ℃、pH为7.8~8.2、DO浓度为0.2~0.9 mg/L的条件下，经45 d的运行，成功富集AnAOB. 通过调整运行模式和曝气量，TN去除率提高至70%左右，成功启动自养脱氮工艺. ②在运行过程中，曝气阶段主要发生短程硝化反应，缺氧阶段主要发生厌氧氨氧化反应. ③泥膜混合MBBR系统中优势的好氧氨氧化菌(AOB)和AnAOB分别为Nitrosomonas和Candidatus_Kuenenia. Nitrosomonas主要分布于絮状污泥中，其相对丰度从42.95%减至30.98%；而Candidatus_Kuenenia主要分布于填料生物膜中，其相对丰度从5.88%增至25.90%. ④泥膜混合MBBR系统中还检测出Ignavibacteriales_bacterium_UTCHB1、Pseudomonas、Denitratisoma等多种反硝化细菌，说明部分TN损失是通过内源反硝化途径实现. 研究显示，基于短程硝化絮状污泥的泥膜混合MBBR系统，可以维持稳定的短程硝化，快速富集AnAOB，也可以有效缩短自养脱氮工艺的启动时间.

MnO₂/TiO₂改性沸石去除矿井水中Fe²⁺和Mn²⁺的试验研究

张春晖, 王文倩, 师学璐, 全炳旭, 杨博, 霍倩倩, 王新玲

2022, 35(4): 1007-1015. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.09.13

摘要(227) HTML (77) PDF(37)

摘要:
针对矿井水中Fe²⁺、Mn²⁺浓度超标及处理效果不稳定等问题，通过溶胶-凝胶法将纳米MnO₂和纳米TiO₂负载于天然斜发沸石表面制备出MnO₂/TiO₂改性沸石滤料，并分析了沸石改性前后的微观形貌和孔隙结构. 采用单因素动态吸附试验和Thomas模型拟合探究了MnO₂/TiO₂改性沸石对模拟矿井水水样中Fe²⁺、Mn²⁺的去除效果及机理，并考察水流速度、滤层厚度、溶液pH及硬度对去除效果的影响. 结果表明：较天然沸石而言，MnO₂/TiO₂改性沸石的比表面积、孔径、孔体积和阳离子交换量明显增大. 当水流速度为7 m/h、进水pH为9.5、水质硬度为350 mg/L、滤层厚度为110 cm时，改性沸石对Fe²⁺、Mn²⁺的最大吸附量分别为44.810、6.549 mg/g，且Thomas模型能较好地拟合改性沸石对Fe²⁺、Mn²⁺的吸附动力学特征. 反冲洗试验结果表明，反冲洗强度为13 L/(m²·s)，反冲洗时间大于7 min时，改性沸石的再生效果良好，可重复使用. 研究显示，本文制备的MnO₂/TiO₂改性沸石吸附滤料可为同步去除矿井水中Fe²⁺、Mn²⁺污染提供一种解决办法.

氢氧化镧掺杂氧化铝去除水体磷酸盐性能研究

刘涛, 居小秋, 郑寿荣

2022, 35(4): 1016-1024. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.12.25

摘要(294) HTML (87) PDF(34)

摘要:
为有效去除水体中的磷酸盐，采用沉淀沉积方法合成了氢氧化镧〔La(OH)₃〕掺杂氧化铝(Al₂O₃)的吸附材料La(OH)₃(X)/Al₂O₃〔X表示吸附剂中的La(OH)₃质量含量〕，并对其吸附磷酸盐的性能进行研究. 结果表明：①Al₂O₃和La(OH)₃是吸附剂中磷酸盐的主要结合位点. ②磷酸盐初始浓度为50 mg/L时，La(OH)₃(19)/Al₂O₃吸附剂在初始阶段吸附较快，且在200 min左右达到吸附平衡. La(OH)₃(X)/Al₂O₃吸附剂对磷酸盐的吸附量随着La(OH)₃负载量的提高而升高，其吸附等温线符合Langmuir模型拟合. La(OH)₃(7)/Al₂O₃、La(OH)₃(13)/Al₂O₃、La(OH)₃(19)/Al₂O₃和La(OH)₃(27)/Al₂O₃对磷酸盐的最大吸附量可分别达到25.32、27.40、43.10和53.76 mg/g (以P计). 这表明La(OH)₃掺杂Al₂O₃后为磷酸盐提供更多的活性位点，有效提高了磷酸盐的吸附容量. ③La(OH)₃(19)/Al₂O₃对磷酸盐的吸附量随pH的升高而降低，共存阴离子影响试验表明，La(OH)₃(19)/Al₂O₃对磷酸盐具有较高的吸附选择性. ④经过5次吸附-脱附循环后，La(OH)₃(19)/Al₂O₃表现出稳定的吸附和再生性能，对实际水体磷酸盐的去除试验结果表明其可用于实际水体中磷酸盐的去除. 研究显示，La(OH)₃(19)/Al₂O₃的磷酸盐吸附速率快、吸附容量高、吸附选择性高，具有潜在的应用价值.

基于遥感的SDG 15.1.2生物多样性指标计算与分析：以长三角生态绿色一体化发展示范区为例

伽光, 林文鹏, 徐润浇, 李鲁冰

2022, 35(4): 1025-1036. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.01.16

摘要(515) HTML (298) PDF(72)

摘要:
生物多样性评价为生物多样性保护提供重要的参考价值，联合国可持续发展目标(SDGs)中15.1.2指标对此提出了具体要求. 本研究借助遥感技术，以长三角生态绿色一体化发展示范区(简称“示范区”)为研究区，选取物种多样性层次、生态系统多样性层次和景观多样性层次的7个指标(生境质量指数、增强型植被指数、水网密度指数、生境面积百分比、辛普森多样性指数、景观分离度指数、蔓延度指数)构建生物多样性评价指标体系，实现了对研究区生物多样性的量化计算及生物多样性评估. 结果表明：①研究区生物多样性指数平均值为0.42，生物多样性高等级区域面积为526.65 km²，占研究区陆地面积的27.38%；研究区共28个乡镇，其中生物多样性高等级区域占乡镇陆地面积比例大于50%的乡镇有两个，分别是青浦区的华新镇和香花桥街道. ②探究了土地利用方式和城市不透水面占比对生物多样性的影响，生物多样性受人类活动干扰较为严重，不透水面占比与高等级生物多样性占比呈负相关，在植被稀少的城市和工业区域生物多样性等级较低. 研究显示，SDG 15.1.2指标区域得分为27.38分，距离实现2030年生物多样性可持续目标还面临一定的挑战；同时，该研究旨在构建县级区域生物多样性现状的评价指标体系，从而为SDGs指标本地化提供理论参考.

凋落物对落叶松林雪盖下土壤真菌多样性的影响

杨立宾, 江云兵, 周甜, 崔福星, 朱道光, 徐飞

2022, 35(4): 1037-1044. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.12.12

摘要(229) HTML (64) PDF(35)

摘要:
为探究冬季雪盖下影响土壤微生物活性“碳亏缺”假说的全球一致性，在大兴安岭寒温带落叶松林采用人工堆雪的方法设置50 cm厚的有效雪被，并在雪被下布设不同质量的落叶松针叶作为凋落物，依据凋落物的质量分别设置自然对照组、凋落物去除组、凋落物加倍组和凋落物多倍组，用Illumina MiSeq高通量测序技术对土壤真菌ITS基因ITS1区进行测序，分析真菌群落组成结构和多样性，并结合土壤化学特征探究其相关性. 结果表明：雪盖下添加不同质量凋落物的土壤化学指标间存在显著性差异. 添加凋落物降低了土壤pH，增加了土壤有机碳(OC)、总氮(TN)、碱解氮(AN)、速效磷(AP)和速效钾(AK)含量. 其中凋落物多倍组中的OC、TN、AN、AP和AK含量均显著高于其他3组，但其pH却显著低于其他3组(P<0.05)；凋落物去除组的微生物生物量碳(MBC)含量显著高于其他3组，但其TN、AN、AP和AK含量均显著低于其他3组(P<0.05). 土壤真菌测序共获得1089个可操作分类单元(OTUs)，各组共有的OTUs数量为390个，特有OTUs的数量随凋落物量的增加呈递减趋势. 各组共检测到真菌11门42纲97目193科352属534种，其中伞菌纲(Agaricomycetes)的红菇属(Russula)为优势菌群. 各处理间Alpha多样性指数无显著性差异；Beta多样性和冗余分析结果表明，真菌被分为3组，其中优势菌群的相对丰度与OC、TN和AN含量均呈显著相关. 研究显示，凋落物的输入对寒温带落叶松林雪盖下土壤真菌的生物量和Alpha多样性没有显著改变，碳元素和氮元素可能是影响冬季土壤微生物活性的限制性因子.

鸡粪模拟堆肥中多重耐药菌、耐药基因和整合酶基因的消减动力学解析

姜欣然, 李涛, 孙兴滨, 唐伟欣, 王旭明, 高浩泽, 仇天雷

2022, 35(4): 1045-1055. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.12.03

摘要(247) HTML (54) PDF(32)

摘要:
为掌握多重耐药菌、耐药基因和整合酶基因在鸡粪堆肥过程中的消减动力学规律，试验外源添加多重耐药菌，并以其携带的磺胺类耐药基因(sul2)、多肽类耐药基因(mcr-1)、喹诺酮类基因(oqxB)和Ⅰ类整合酶基因(intI1)作为典型污染物，开展模拟堆肥试验. 结果表明：可培养的多重耐药大肠杆菌数量在3 d的高温后得到完全灭活；堆肥10 d后，多重耐药菌总量下降了4～6个数量级. 在高温堆肥过程中耐药基因的绝对丰度随着堆肥过程的进行而逐渐降低，耐药基因aadA、sul2、mcr-1、oqxB的消减率分别为89.39%、97.99%、99.89%、99.81%，intI1基因的消减率高于80%；大多数耐药基因的相对丰度表现出先降低后略微升高的趋势. 基于基因绝对丰度的非线性回归分析表明，“独立”耐药基因(oqxB、mcr-1)的消减速率明显高于与Ⅰ类整合酶基因相连的基因(aadA)，多重耐药大肠杆菌16S rRNA基因消减速率为0.128 d⁻¹，半消减期为5.41 d. 堆肥对耐药基因绝对丰度的消减速率高于相对丰度. 研究显示，堆肥可以有效消减鸡粪中多重耐药菌，耐药基因消减规律符合一级动力学方程，与Ⅰ类整合酶基因相连耐药基因消减速率慢于“独立”耐药基因，4种耐药基因的半消减期为1.69~5.81 d.

陶粒窑协同处置电镀污泥试验中Zn、Cr的迁移特性

刘美佳, 李岩, 肖海平, 王铭玮, 闫大海, 刘忠, 张衡, 王世锋

2022, 35(4): 1056-1062. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.12.18

摘要(270) HTML (71) PDF(41)

摘要:
为了合理处置固体废物，利用陶粒回转窑进行了协同处置固体废物试验，分析了Zn和Cr的分布规律和固化机理，并对Zn和Cr的环境风险进行评估. 结果表明：在陶粒窑协同处置电镀污泥系统中，89.70%的Zn和89.32%的Cr被固定在陶粒中，10.30%的Zn和10.68%的Cr富集在飞灰中，飞灰中Zn和Cr的含量较高，但飞灰参与陶粒窑系统内循环；热力学平衡计算表明，在陶粒中，Zn主要以ZnCr₂O₄、ZnO、ZnFe₂O₄等形态存在，Cr主要以Cr₂O₃和铬尖晶石等形态存在. 成品陶粒中Zn和Cr的浸出浓度远低于GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准浸出毒性标准》标准限值，说明ZnCr₂O₄、ZnO、Cr₂O₃和铬尖晶石等物质结构稳定，重金属Zn和Cr在陶粒中实现了良好的固化. 研究显示，绝大部分的Zn和Cr被固定在陶粒中，并且陶粒中重金属的浸出浓度低于标准限值，因此利用陶粒窑协同处置高重金属含量的电镀污泥安全可行.

某污染场地地下水石油烃的健康风险评估及其微生物群落分析

张皓辉, 史俊祥, 姜永海, 贾永锋, 李秀金

2022, 35(4): 1063-1071. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.09.10

摘要(299) HTML (102) PDF(81)

摘要:
有机污染场地地下水石油烃污染问题较为普遍，对周边环境和人体健康造成一定影响. 为探究污染场地地下水环境中石油烃含量、健康风险及其与微生物群落分布关系，对天津市某污染场地地下水石油烃开展健康风险评估调查，使用气相色谱法分析石油烃浓度，利用污染场地健康与环境风险评估软件进行健康风险评估，利用高通量测序技术进行地下水微生物群落特征分析. 结果表明：①5个监测井的石油烃污染情况有显著差异，A1～A4监测井石油烃浓度较低，健康风险处于可接受水平；A5监测井石油烃浓度是其他4个监测井的60～100倍，总石油烃危害商为44.990，为可接受值的45倍，健康风险较高. ②4个监测井地下水中均含有变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)，说明这两种细菌对石油烃污染有一定耐受能力. A5监测井细菌Chao指数和Shannon-Wiener指数最高，说明细菌多样性和丰富度最高，且该监测井变形菌门(Proteobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)绝对丰度均较高，说明一定浓度石油烃的存在会促进具有降解石油烃功能的细菌生长. 研究显示，一定浓度石油烃的存在使石油烃降解菌绝对丰度增加，从而增加了对石油烃的降解能力，增强了石油烃的自然衰减能力，有利于降低人体健康风险.

成渝地区工业大气污染物排放的时空演化格局及关键驱动因素

陈敏, 李振亮, 段林丰, 蒲茜, 吕平江, 何敏, 陈军辉

2022, 35(4): 1072-1081. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.12.16

摘要(375) HTML (113) PDF(89)

摘要:
为摸清成渝地区工业大气污染的时空变化规律和关键影响因素，构建了2013—2019年成渝地区社会经济和工业大气污染物排放数据库，运用空间自相关分析和冷热点分析方法，解析了工业大气污染物排放的时空演化格局，并采用对数平均迪氏(LMDI)分解模型探究关键驱动因素. 结果显示：①成渝地区工业大气污染物排放整体呈明显下降趋势，高排放城市减少，低排放城市增多，高排放区由大面积圈层式分布逐渐向成都平原经济区南部区域和川南经济区北部区域零星式分布转变. ②成渝地区工业大气污染物排放呈现明显的空间集聚状态，空间溢出效应显著，且空间关联程度呈增大趋势. 工业大气污染物排放的空间分布趋于极化，且呈现明显的“西热-东冷”分异格局. ③经济发展始终是不同阶段工业大气污染物排放增量的首要驱动因素，生产技术进步与能源利用效率提升是减排的主要控制因素，高排放-低减排城市需注重工业生产技术和末端治理技术的提升. 产业结构调整对减排的贡献受区域产业发展政策的影响，工业内部结构效应对大气污染物的排放具有促进作用，与近年来钢铁、水泥、玻璃、陶瓷等传统重工业行业在工业增加值中的比重逐年提升有关.

“煤改气”投资对宏观经济的拉动效应：基于北京市可计算一般均衡模型分析

鲁传一, 鲁玉成, 魏永杰

2022, 35(4): 1082-1090. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.01.02

摘要(266) HTML (69) PDF(48)

摘要:
“煤改气”是我国大气污染防治行动计划的政策措施之一，国内外目前对“煤改气”政策实施的环境效果研究较多，但对“煤改气”投资对宏观经济的拉动作用研究较少. 为综合评价“煤改气”政策的整体效果、探讨“煤改气”投资对宏观经济的拉动作用，以北京市为例，构建了北京市可计算一般均衡模型(MRDR-BJ)，基于2017年北京市投入产出表，模拟不同情景下“煤改气”投资对宏观经济的拉动效应. 结果表明：随着“煤改气”投资的增加，北京市宏观经济增加值、温室气体排放量、就业量、家庭收入均增加；“煤改气”投资每增加20%，这些宏观指标分别增长0.05%、0.07%、0.07%和0.07%；“煤改气”投资对宏观经济的拉动系数为1.77. 研究显示，“煤改气”投资对宏观经济具有较大的拉动效应，建议全国各地尽快落实“煤改气”规划，以加快大气污染治理、促进生态环境建设，助力我国碳达峰、碳中和中长期目标的实现.

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2022年第35卷第4期

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