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2023年  第36卷  第10期

目录
主编约稿
水环境中致病菌快速检测技术及应用研究进展
邓闵, 李露, 宋康
2023, 36(10): 1835-1844. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.08.11
摘要(287) HTML (64) PDF(83)
摘要:
介水传染病已经成为全球范围内的重要公共问题,对水环境中致病菌的适当监测和风险评估是预防水传播疫情的关键. 建立水环境中无需培养的快速致病菌检测方法并应用于QMRA(定量微生物风险评估)对于维护公众饮用水安全具有重要意义. 通过系统梳理发现,目前相关研究主要集中在分子生物学方法检测环境水体致病菌方法的建立方面,包括不同致病菌引物的设计,分析条件的优化,比较分子生物学方法与标准检测方法的一致性,以及提高分子生物学方法的灵敏度,降低检测用时和分析成本的探索等. 相对于传统培养方法,分子生物学方法在环境水体致病菌的检测方面具有灵敏度高、特异性好和耗时短的优势,此外,分子生物学方法还能够检测有活性但不可培养的菌株,区分致病毒株和非致病菌株,并在高通量检测致病菌方面具有不可替代的优势. 通过运用分子生物学技术快速定量致病菌浓度,并将其应用于QMRA中,可以提高对致病菌污染的预测能力. 最后,分子生物学技术可以更准确地识别不同种类致病菌的发生、传播程度、毒力,用于优化QMRA,但目前缺乏可用于评估的数据,未来建议在全国范围内设立重点监测站点,利用分子生物学技术收集长期的可在线访问的监测数据用于QMRA,结合人工智能模型,可以实现对区域范围的自动预警,从而提高保护公共健康的可能性.
我国省级行政区新污染物治理工作方案分析及需求展望
阚西平, 隋倩, 俞霞, 王斌, 孙淑英, 余刚
2023, 36(10): 1845-1856. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.09.02
摘要(505) HTML (94) PDF(169)
摘要:
加强新污染物治理是持续改善生态环境质量、切实保障生态环境安全和人民群众身体健康的重要抓手. 自《新污染物治理行动方案》发布以来,各地方省级行政区相继发布《新污染物治理工作方案》(简称“《工作方案》”),推进新污染物治理工作. 该文从时间历程、重点行业、重点新污染物种类和责任主体等方面出发,分析了我国各省级行政区新污染物治理工作的特点,总结了各省级行政区在标准建立、调查监测、源头减量化和协同治理等方面的工作进展,并展望了未来新污染物治理工作方向. 截至2023年5月,我国31个省级行政区以及新疆生产建设兵团全部出台《工作方案》,涉及医药制造业、化学原料和化学制品制造业等19大类行业. 各地区新污染物治理重点行业与其行业产业规模密切相关,以聚焦重点工业园区为重要共性特征. 共有13个省级行政区的《工作方案》提出重点关注新污染物,分属持久性有机污染物、抗生素、内分泌干扰物和微塑料等. 通过计算不同职能部门在省级行政区《工作方案》中的职责分量,揭示了生态环境厅(局)、农业农村厅(局、委员会)、市场监督管理局、卫生健康委员会以及工业和信息化厅(局、委员会)等多部门跨领域协同治理的工作机制. 然而,目前新污染物分析监测方法、环境质量和排放标准等仍较为缺乏,区域新污染物环境调查监测尚处于起步阶段,污染源减量化尚在部分行业领域启动,新污染物治理工作与其他生态环境保护规划的协同仍有待加强. 未来我国新污染物治理工作可从落实属地责任和职能部门分工、开展区域生态环境联防联控联治、夯实新污染物环境监测体系和风险评估能力以及研发新污染物绿色替代和防控技术等方面进一步深入推进.
大气环境
我国中东部地区城乡(郊)地面O3和VOCs的联合在线观测研究
王婉, 高健, 李红, 张玉洁, 车飞, 朱玉姣, 薛丽坤, 刘玥晨, 吴志军, 牟玉静, 徐小娟, 董薇, 段玉森, 周春艳
2023, 36(10): 1857-1869. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.05.08
摘要(207) HTML (42) PDF(104)
摘要:
针对快速工业化和城镇化带来的新形势下的环境问题,2021年6—9月国家大气污染防治攻关联合中心同步开展了4组(北京市、保定市、廊坊市和上海市)城乡(郊)臭氧(O3)和大气挥发性有机物(VOCs)的在线观测与比对研究. 结果表明:①在我国O3污染较严重的中东部地区,以往“郊乡地区O3浓度明显高于城区”的O3污染特征正在改变,3个北方城市(北京市、保定市和廊坊市)的城区O3浓度不同程度地高于其邻近的郊乡地区,上海市则呈现城郊趋同的态势. ②这4组城乡(郊)之间VOCs浓度差异较小,VOCs组成中均为烷烃占比最高,在3个北方城市(北京市、保定市和廊坊市)其占比在70%左右,而上海市则在60%左右. ③对O3生成潜势(OFP)贡献较大的VOCs类别主要为芳香烃和烯烃,对OFP贡献较大的VOCs物种主要为乙烯、间/对-二甲苯、甲苯和异戊二烯等. ④O3生成敏感性分析(EKMA曲线)表明,北京市城郊、保定市城乡和上海市城区为VOCs控制区,其他城乡(郊)则呈现VOCs和氮氧化物(NOx)协同控制的特征. 我国中东部85个城市中,卫星反演获得的甲醛与二氧化氮柱浓度比值在2018—2021年呈下降趋势,说明我国中东部郊乡地区O3生成敏感性向VOCs控制区转变的现象普遍存在. 研究显示,我国中东部地区“O3城乡差异”较以往已发生深刻变化,无论在O3的浓度水平、生成敏感性及其前体物来源和空间分布等方面都呈现出“趋同”之势.
2015—2020年山西省空气质量时空变化特征及其驱动因素分析
何向阳, 张凤英, 何立环, 马广文, 林兰钰, 方德昆
2023, 36(10): 1870-1881. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.08.03
摘要(369) HTML (59) PDF(139)
摘要:
山西省是近年来我国空气质量较差的地区之一,本文基于山西省11个地级市2015—2020年空气质量监测结果、气象数据以及2020年的社会经济数据,综合地理加权回归(GWR)模型、多尺度地理加权回归(MGWR)模型以及小波分析等方法开展该地区空气质量时空变化和驱动因素研究. 结果表明:①近年来,山西省SO2、CO和PM2.5浓度均呈明显下降趋势,但NO2和O3污染加重导致山西省空气污染防治形势严峻. ②冬季山西省空气质量空间差异性明显,11个城市中大同市的空气质量最好,临汾市空气质量最差. ③山西省不同社会经济因子与空气污染物相关关系的空间异质性不同,人均GDP和城市绿化覆盖率对SO2浓度影响的空间异质性较高,人均GDP和人口密度对NO2浓度影响的空间异质性较高. ④临汾市、大同市气象因子与PM2.5浓度的相关性一致,两市平均气温与O3浓度均呈显著正相关,风速、降水量和平均相对湿度与O3浓度相关性均较弱,且在两市中存在明显差异. ⑤小波分析结果表明,临汾市、大同市PM2.5浓度与风速在短周期中多呈负相关关系,长周期中PM2.5浓度变化滞后于风速;O3浓度与风速在不同短周期中的相关性不同,长周期中风速变化滞后于O3浓度变化. 研究显示,山西省空气质量持续改善,不同经济因素和气象因素对空气质量时空特征的影响存在明显差异.
城市群网络空间结构对大气污染的减排效应研究
赵菲菲, 钱帅, 向堃, 赵旭
2023, 36(10): 1882-1891. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.08.17
摘要(209) HTML (40) PDF(71)
摘要:
探究城市群网络化空间结构演化及减排效应是提升城市群环境质量的重要支撑. 本文基于2004—2020年中国14个城市群的动态面板数据,采用社会网络分析方法总结城市群网络空间结构及多重嵌套特征,进而构建实证模型纠偏最小二乘法(LSDVC)检验城市群网络空间结构的大气污染减排效应,并引入嵌套型与非嵌套型城市群的异质性分析,最后探讨了城市群产业分工水平的中介影响机制. 结果表明:①我国城市群空间结构具有明显的网络化趋势,但各城市群之间存在显著差距,其中长三角城市群、长江中游城市群和珠三角城市群的网络空间结构已经出现了多重嵌套特征. ②城市群网络空间结构具有显著的大气污染减排效应,且相对于非嵌套型城市群,嵌套型城市群的减排效应更显著. ③产业分工水平对于城市群的大气污染减排效应存在中介影响机制,优化城市群产业分工布局有利于大气污染减排. 研究显示,发展多重嵌套、分工明确、联系紧密、功能互补的城市群网络空间结构有助于强化区域协同合作,提升环境污染治理能力,推动城市群绿色发展.
面向2035年的氢燃料与柴油重型商用车全生命周期环境影响预测研究
张硕, 张春梅, 蔡旭, 兰利波, 张建章, 张溆祺, 陈轶嵩
2023, 36(10): 1892-1904. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.08.12
摘要(171) HTML (44) PDF(46)
摘要:
氢燃料电池重型商用车(fuel cell heavy commercial vehicles,FCHCV)在推广交通领域碳减排方面具有广阔的应用前景,但对环境是否友好仍需进一步研究. 为准确衡量FCHCV相对于柴油重型商用车(diesel heavy commercial vehicles, DHCV)的环境效益,基于生命周期评价理论和《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,构建面向2035年基于不同氢能路径的FCHCV与DHCV的材料消耗、能源消耗、碳排放和污染物排放预测评价模型,科学量化预测不同氢能路径下FCHCV相较于DHCV的全生命周期环境影响和节能减排潜力,梳理并搭建了FCHCV与DHCV的物质流、能量流和排放流的数据清单,采用GaBi软件与CML2001方法体系对数据清单进行了计算,并对比分析了全生命周期环境影响预测结果. 结果表明:目前,FCHCV的全生命周期材料消耗量高于DHCV,主要原因是锂电池的材料消耗量较高,基于光伏电解水制氢路径的FCHCV的节能减排效果较好,对环境产生的负面效益较低. 到2035年,基于光伏电解水制氢的FCHCV的全生命周期化石能源消耗量、碳排放和酸化潜值较DHCV分别低41.78%、79.09%、55.30%,但基于混合电力电解水制氢的FCHCV的全生命周期化石能源消耗量、碳排放量和酸化潜值较DHCV分别高56.80%、10.47%和45.01%. 研究显示,以可再生能源制氢为基础的FCHCV在未来具有较大的节能减排和降低环境负面效益潜力,但以混合电力制氢为基础的FCHCV未来与DHCV在节能减排和环境保护方面竞争力较小.
基于实际行驶里程的重型货车动态排放清单构建方法与应用
杨艳, 陈建华, 张鹏, 张凯, 沈毅成, 高健
2023, 36(10): 1905-1914. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.08.04
摘要(222) HTML (39) PDF(66)
摘要:
为建立精细化重型货车动态排放清单,通过应用GPS大数据,提出了一种基于实际行驶里程构建重型货车动态排放清单的方法,以山东省潍坊市为例进行方法应用和污染物排放特征分析,并与保有量法进行对比分析. 结果表明:①基于GPS大数据计算的本地和过境单辆重型货车日行驶里程分别为(126.73±15.24)和(107.10±6.14) km,计算结果更接近于实际状况. ②2019年重型货车CO、NOx、SO2、NH3、VOCs、PM2.5、PM10、BC和OC排放量分别为2811.00、7334.06、275.90、33.50、344.70、119.02、130.31、69.18和17.69 t,其中过境重型货车各污染物排放量占比范围为73.07%~76.31%. ③过境重型货车污染物小时排放量呈双峰分布,峰值分别出现在12:00和20:00;本地重型货车小时排放量呈单峰分布,峰值出现在12:00. 过境重型货车在青银高速公路上的污染物排放量明显高于其他道路. ④基于保有量法计算的重型货车污染物排放量高于基于实际行驶里程法的计算结果,2种方法排放量差异在66.80%~74.96%之间. 研究显示,潍坊市重型货车污染物排放量以过境重型货车排放为主,基于实际行驶里程可构建本地和过境重型货车高时空分辨率排放清单.
水环境
基于功能群的浮游植物群落驱动因子及水质评价适用性分析:以骆马湖为例
武宇圣, 朱韻洁, 庞燕, 许秋瑾, 徐军
2023, 36(10): 1915-1926. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.17
摘要(262) HTML (60) PDF(69)
摘要:
浮游植物在水生态系统中占有重要地位,因其对环境的敏感性而常被用来评估水体健康状况,但其对环境的响应未能充分考虑水生态系统的功能性. 为了解浮游植物功能群对环境的驱动特征和适用性,以骆马湖为研究对象,基于2018年9月—2020年6月8次采样调查结果,分析了浮游植物功能群的时空分布特征及其与环境因子的关系,并对比了TLI指数、Shannon-Wiener多样性指数和Q指数等评价方法对骆马湖的适用性. 结果表明:①骆马湖共检出浮游植物8门104属,可划分为29个功能群,其中9个功能群(P、J、D、MP、A、Y、Lo、X2和W1)为该湖的优势功能群. ②2018年9月—2020年6月骆马湖优势功能群表现为P/J/MP→D/X2→MP→Lo/P→MP的季节性演替特征,其中冬季和初春以D、X2、Lo、P功能群占绝对优势,夏季以MP功能群占绝对优势. ③利用冗余分析(RDA)探讨骆马湖浮游植物功能群与环境因子间的相互关系,结果表明水温(WT)、pH、总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(CODMn)和氮磷比(N/P)是影响骆马湖浮游植物功能群的主要环境因子. ④综合对比TLI指数、Shannon-Wiener多样性指数和Q指数3种水质评价方法发现,利用Q指数进行水质评价方法能更好地反映骆马湖水体的营养状态. 研究显示,功能群能直观反映骆马湖浮游植物季节性演替特征,Q指数能客观指示骆马湖水质状况.
深水水库人工介质强化脱氮作用研究
程新良, 唐伟, 许海, 倪子怡, 朱广伟, 余贵英, 王裕成
2023, 36(10): 1927-1936. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.08.05
摘要(121) HTML (33) PDF(35)
摘要:
为探究不同参数条件下人工介质对清洁型水体氮素的去除效果以及微生物反硝化脱氮潜力,以大型深水水库千岛湖为例,选取2种填料考察挂膜深度(0.5、5和15 m)、挂膜时间(15和30 d)、填料类型(组合填料、弹性填料)对其反硝化作用的影响. 结果表明:放置于水深0.5 m处挂膜15 d和30 d的组合填料培养8 h后水体硝态氮(NO3-N)浓度下降最多,分别降低35.5%和37.3%,其次为5 m深度;NO3-N浓度与水体溶解性氮气净增量(ΔN2)呈显著负相关(r=−0.43, p<0.01),反映了反硝化过程对水体氮素的脱除效果. 挂膜30 d的组合填料在培养前8 h内反硝化潜力最高,在0.5 m、5 m深度组合填料的反硝化潜力分别达1.52和1.71 μmol/(L·h). 研究显示,在千岛湖实施人工介质脱氮工程,挂膜最佳参数条件为采用组合填料,挂膜水深小于5 m,挂膜时间在30 d以上. 研究结果可为深水水库深度强化反硝化脱氮作用提供科技支撑.
沉积物-上覆水界面有效铁浓度对内源磷再移动的影响
陈婷, 梁启斌, 王艳霞, 李晓琳, 侯磊
2023, 36(10): 1937-1945. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.08.06
摘要(101) HTML (17) PDF(22)
摘要:
铁磷耦合关系是控制沉积物磷再移动的主导机制,基于薄膜梯度扩散(DGT)技术测定的沉积物-上覆水界面RFeP(有效态铁磷摩尔浓度比)可反映内源磷再移动潜力. 本文总结了有效铁和磷及IF(磷扩散通量)在沉积物-上覆水界面的区域分布差异,探讨了RFeP、沉积特征和外部环境条件对内源磷再移动的影响机制. 结果表明:①有效铁和磷浓度变化范围分别为0.08~10.22和0.02~3.35 mg/L,淡水高于海水;有效铁浓度表现为南方高于北方,有效磷浓度呈相反趋势. ②RFeP和IF的变化范围分别为0.09~132.38和0.56~903.67 ng/(cm2·d);RFeP表现为淡水高于海水,平原高于高原;IF则表现为淡水高于海水,高原高于平原. ③RFeP与IF成反比,沉积物磷的高污染负荷或水生动植物生理活动会影响判别沉积物内源磷再移动潜力阈值(RFeP=2)的准确性. ④对于不同的水域类型,沉积物中Fe2+氧化沉淀或铁氧化物还原溶解均是控制沉积物磷再移动的关键过程,扰动、水生植物、微生物等外部环境条件通过改变沉积特征间接影响磷的再移动. 为加深对沉积物内源磷再移动机制的认识,未来研究可关注磷再移动过程的多驱动力耦合作用机制及磷的吸附沉积速率.
典型山地农业区浅层地下水硝酸盐来源及转化过程解析
范祖金, 魏兴, 周育琳, 陈蒙恩, 申纪伟, 李佳文
2023, 36(10): 1946-1956. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.19
摘要(151) HTML (23) PDF(41)
摘要:
为准确识别重庆市典型山地农业区(万州区)浅层地下水硝酸盐来源及转化过程,利用水化学方法和环境同位素技术(δ18O-H2O、δ15N-NO3和δ18O-NO3),对不同土地利用类型的浅层地下水进行分析,并结合贝叶斯同位素混合模型(MixSAIR模型)对各硝酸盐源贡献率进行计算. 结果表明:①研究区浅层地下水属于弱碱性淡水,阴阳离子分别以HCO3和Ca2+为主,水化学类型以HCO3-Ca型为主;硝酸盐是浅层地下水无机氮的主要赋存形式,其中耕地浅层地下水硝酸盐含量普遍高于建设用地和林地,且水样G20、G31和G40硝酸盐含量超过世界卫生组织规定的饮用水标准限值. ②研究区浅层地下水环境同位素值关系显示,硝酸盐转化过程以硝化作用为主,基本不存在反硝化作用. ③MixSAIR模型计算结果表明,耕地浅层地下水硝酸盐主要来源于化学肥料(占36.3%)、污水粪肥(占35.4%)和土壤有机氮(占24.7%);林地浅层地下水硝酸盐主要来源于大气降水(占35.3%)、化学肥料(占31.3%)和土壤有机氮(占22.1%);建设用地浅层地下水硝酸盐主要来源于化学肥料(占46.0%)和污水粪肥(占32.2%). 研究显示,研究区浅层地下水硝酸盐来源整体上以化学肥料和污水粪肥为主,硝酸盐污染防治应控制农业种植过程中化学肥料的过量施用,同时加大农村和城镇污水粪肥排放管理力度.
紫外/一氯胺高级氧化工艺降解萘丁美酮的动力学、降解路径、毒性变化和消毒副产物生成
白云松, 涂响, 杨光, 潘杨, 刘超
2023, 36(10): 1957-1967. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.18
摘要(154) HTML (32) PDF(28)
摘要:
紫外活化氯胺高级氧化工艺对降解有机微污染物具有潜在应用价值. 为探究紫外/一氯胺(UV/NH2Cl)工艺对水中非甾体抗炎药的去除性能,选用萘丁美酮(nabumetone, NMT)为降解对象,比较UV光解、NH2Cl氧化和UV/NH2Cl这3种手段对NMT的降解性能,考察NH2Cl投加量、pH、Cl、HCO3和天然有机物(natural organic matters, NOM)对UV/NH2Cl降解NMT的影响,结合量子化学计算和UPLC-HRMS检测结果探究NMT的降解路径并预测毒性变化,最后分析消毒副产物的生成情况. 结果表明:①UV/NH2Cl体系内NMT的降解过程符合拟一级反应动力学方程,在温度25 ℃、NMT初始浓度5 μmol/L、NH2Cl投加量50 μmol/L的条件下,反应150 s后NMT的降解效率可达88.81%. ②增加NH2Cl投加量可促进NMT降解,pH在5.5~8.5范围内对NMT降解速率无明显变化,Cl、HCO3和NOM对NMT的降解具有抑制作用. ③基于UPLC-HRMS共鉴定出10种降解产物,NMT降解过程主要涉及羟基化、亚硝基化和去甲基化等反应,TEST软件预测表明,降解产物的急性毒性和发育毒性比NMT母体更高. ④气相色谱检测结果显示,UV/NH2Cl促进了NMT降解过程中消毒副产物的产生. 研究显示,UV/NH2Cl高级氧化工艺对水中NMT具有良好的降解效能,其降解产物可能存在更高的急性毒性和发育毒性,后续需进一步探究.
土壤与固废
固氮微生物修复石油污染土壤研究进展
杜显元, 张晗昱, 李丹丹, 李兴春, 樊金娟, 陈宏坤, 王清威, 艾绍磊, 魏炜, 王磊
2023, 36(10): 1968-1978. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.08.07
摘要(152) HTML (19) PDF(38)
摘要:
微生物修复技术因低成本和环境友好的优势已成为当前石油污染土壤修复技术领域的研究热点. 然而,石油污染土壤中氮元素限制将会直接影响微生物的修复效果. 固氮微生物可以将大气中的氮气(N2)转化成生物可利用性氮素,有利于提升环境氮素水平,对生物修复石油污染场地具有重要作用. 本文汇总了石油污染土壤固氮微生物主要类群、固氮微生物修复石油污染土壤的现状以及影响固氮微生物活性的主要因素,以期为石油污染土壤的高效生物修复提供参考. 文献资料表明,不同地理区域的固氮微生物种类存在差异,而同一地理区域固氮微生物的群落组成上也存在差异;通过改变碳源可以从混合菌群中分离出兼具固氮作用和石油污染物降解功能的固氮菌株,利用这些土著固氮菌提高了石油污染物的降解率,且复配的菌群在提升石油烃降解效率的同时也往往具有协同作用;温度、氧气和酸碱度是影响固氮微生物功能活性的关键因素. 在未来,需要利用先进的技术手段加强固氮微生物资源深度挖掘,为石油污染场地的生态修复提供更多的菌株资源;深入开展固氮微生物及固氮微生物与植物之间的互作机制研究,系统性分析多因素交互作用对固氮微生物的影响,是实现石油污染土壤微生物高效修复的重要基础.
生物质炭施用对水稻土有机质分子结构和组成的影响
宋凯悦, 刘志伟, 刘伟, 马睿凌, 李世贤, 卞荣军, 郑聚锋, 潘根兴
2023, 36(10): 1979-1987. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.10
摘要(130) HTML (11) PDF(34)
摘要:
农田土壤施用生物质炭(BC)被认为是提高表层土壤固碳潜力的有效措施,但其对深层土壤有机质分子结构和组成特征的影响还认识不足. 本文以BC施用4年后的水稻土为研究对象,基于傅里叶变换红外光谱(FTIR)和热裂解气质联用(Py-GC/MS)技术,探究BC施用对耕作层(A层,0~15 cm)、犁底层(Ap层,15~28 cm)和潴育层(W,28~50 cm)土壤有机碳(SOC)含量和有机质分子结构与组成的影响. 结果表明:①与不施炭的对照(CK)处理相比,BC处理下A层SOC和可溶性有机碳(DOC)含量分别显著增加了13.0%和22.3%,Ap层DOC含量增加了20.8%,而W层SOC和DOC含量均无显著性变化. ②从有机质化学结构来看,BC施用增加了各土层芳香族碳组分的相对峰强度,而降低了A层和Ap层多糖等碳水化合物的相对峰强度,有机质结构趋于芳香化. ③BC施用明显增加了不同深度水稻土有机质分子的相对丰度并改变了分子组成. 与CK处理相比,BC处理降低了各土层中氨基酸、氨基化合物、二元羧酸、羟基酸和糖类的相对丰度,特别是Ap层和W层;而BC处理则增加了各土层中烷烃类、胺类、杂环氮化合物、苯酚酯和多酚类的相对丰度. 研究显示,施用BC增加了表层土壤中疏水性分子和芳香性化合物向深层土壤的迁移,增强了深层土壤碳库的稳定性.
土壤调理剂联合芽孢杆菌施用对水稻吸收镉砷的影响
王秋莹, 苏天燕, 陆问, 于磊, 穆莉, 毛雪飞, 杨秋, 张治军, 张冬明, 刘文杰
2023, 36(10): 1988-1999. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.08.10
摘要(133) HTML (51) PDF(25)
摘要:
矿区农田重金属污染严重影响生态环境质量和农产品安全,重金属污染治理修复研究是矿区农田土壤安全利用的前提. 为探究不同土壤调理剂联合芽孢杆菌施用对矿区土壤镉(Cd)和砷(As)的修复效果,采用田间小区试验的方法,设置对照处理(CK)、单一/复合施用芽孢杆菌(J)以及两种土壤调理剂(氧化钙镁肥,D1;硅钙镁钾肥,D2)共8个处理(CK、J、D1、D2、J+D1、J+D2、D1+D2和J+D1+D2),分析不同处理对土壤化学性质、土壤有效态Cd和As含量、水稻产量以及水稻各部分Cd和As含量的影响. 结果表明:①除菌剂外,单一/复合施用两种土壤调理剂能提高土壤pH,对比CK处理,其余处理组均能提高阳离子交换量(CEC)、有效磷(AvP)含量和有效硅(Si)含量. ②单一/复合施用土壤调理剂和菌剂均同时降低了土壤有效态Cd和As含量,二者降幅分别为5.46%~47.53%和5.32%~25.49%,同时有效态Cd和As含量的降幅以D1+D2处理最大,D2处理次之,菌剂(J)单独施用的降幅最小. ③D2、J+D1、J+D2、D1+D2和J+D1+D2这5种处理均能显著降低糙米和精米中Cd的含量,J处理和J+D1+D2处理均能显著降低精米As含量,达到《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762—2022)中的食品安全生产标准. ④试验材料主要通过改变土壤pH、CEC和有效Si含量来影响土壤Cd和As的生物有效性,以及水稻对Cd和As的吸收和转运. 研究显示,硅钙镁钾肥(D2处理)无论单施还是联合施用均能显著降低糙米Cd含量,达到《食品安全国家标准 食品中污染物限量》(GB 2762—2022)中的食品安全标准,但其对糙米As含量无显著影响,因此硅钙镁钾肥可为单一Cd污染土壤的水稻安全生产提供有效的解决途径.
电解锰渣-赤泥路面砖中锰的浸出行为研究及长期释放预测
刘博, 梁宇廷, 孟棒棒, 岳波, 王涛, 高红
2023, 36(10): 2000-2010. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.09.01
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摘要:
电解锰渣和赤泥是电解锰和氧化铝生产过程中的副产物,由于缺乏有效的管理手段,导致其存量持续积累,造成了严重的环境影响和资源浪费,因此有必要对其进行资源化利用,以减小环境影响并促进冶炼锰、铝行业的绿色可持续发展. 该研究使用无害化渣和水洗无害化渣,结合水泥、石料和河砂等原料,按一定配比制备得到透水混凝土路面砖(permeable concrete paving bricks,PCB)和水洗透水混凝土路面砖(washed permeable concrete paving bricks,WPCB),为评估两种路面砖在柳州市长期使用过程中存在的潜在环境风险,采用欧盟标准化组织制定的NEN 7375方法研究特征污染物Mn2+的浸出行为,通过多种动力学方程拟合并预测Mn2+的浸出行为,并借助IWEM模型对路面砖的拟利用路面区域进行评估. 结果表明:①在相同的配比条件下,WPCB中Mn2+的累积释放量较PCB更低;在不同的配比条件下,Mn2+的累积释放量随渣掺量的增加呈现先降低后升高的趋势. ②除水洗无害化渣和水泥掺量分别为8%和25%的WPCB-2在全浸出阶段中Mn2+的浸出行为受扩散控制影响外,其余样品均受表面冲刷影响. ③对于选取的4种动力学方程,Elovich方程更适合描述Mn2+的浸出行为,且PCB和WPCB于10年和20年内Mn2+的预计释放量分别在1.51~13.78和1.71~16.54 μg/kg之间. ④IWEM模型的模拟结果显示,路面砖符合环境安全性要求. 研究显示,两种无害化渣所制得的路面砖在实际应用场景中均无潜在的环境风险,可进一步扩展其资源化利用场景.
危险废物鉴别急性毒性估算方法可靠性验证评估
沈伟航, 饶思威, 曹俊, 叶脉, 朱能武
2023, 36(10): 2011-2021. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.21
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摘要:
急性毒性是危险废物鉴别(危废鉴别)重点关注的危险特性之一,危废鉴别实践常根据已知组分数据估算鉴别对象的急性毒性,但估算标准不统一、方法选择随意性强,不同估算方法之间缺乏横向比较研究,估算方法可靠性有待验证评估. 本文基于含钡污泥、白色粉末固体废物、生化污泥、污染土壤、洗沙泥和废铝灰等6类固体废物毒性物质含量的定量和成分分析结果,分别以GB 30000.18—2013《化学品分类和标签规范 第18部分:急性毒性》衍生出的4种混合物急性毒性分析方法(方法一至方法四)估算其对应的急性毒性,并通过GB 5085.2—2007《危险废物鉴别标准 毒性物质含量鉴别》规定的方法进行急性毒性分析测试,验证评估危险废物鉴别急性毒性估算方法的可靠性. 结果表明:6类固体废物对昆明小鼠的口服毒性半数致死量(LD50)均大于2 000 mg/kg,均不具备危险废物急性经口毒性特征,但4种不同方法得到的急性毒性估算数值差异明显,急性毒性评估准确性与固体废物类型以及成分信息的多少直接相关. 方法一和方法四可用来评估低毒固体废物急性毒性,估算后往往无需继续开展急性毒性测试;对于可能存在高毒组分的固体废物,方法二和方法三的估算结果更接近真实情况. 实际鉴别工作中,可通过成分分析,明确混合物主要组成成分,基于成分分析和危废鉴别检测结果等综合评估鉴别对象的急性毒性.
环境经济与管理
碳生产力区域发展差异及驱动因素:广东省21个地级市实证
王霄, 李易熹, 许鸿伟, 廖程浩, 张永波, 彭莎
2023, 36(10): 2022-2030. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.08.18
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摘要:
碳生产力的定义是单位碳排放的经济产出,有机结合了低碳和经济两个目标,在国土空间规划中考虑碳生产力因素,有助于推进生态文明建设,引导城市绿色低碳发展. 选取城市发展差异较大的广东省作为样本,对碳生产力区域发展差异进行研究,通过结构分解分析考察不同城市先进制造业产值、城镇化率、能源清洁化程度和能源结构等因素对碳生产力的影响. 结果表明:①2019年广东省碳生产力分布呈现出珠三角地区较高并向周围辐射递减的态势,区域间和城市间碳生产力发展不平衡现象明显. 碳生产力排名前4位的城市与2010年保持一致,分别为深圳市、中山市、佛山市和广州市. ②广东省各地级市交通用地碳生产力水平较低,批发零售、住宿餐饮等其他服务业用地碳生产力水平较高,不同地区工业用地碳生产力存在差异. ③先进制造业和能源结构是对碳生产力影响较大的两个主要因素,深圳市、佛山市和东莞市的先进制造业发展驱动当地碳生产力提升,而能源结构改善驱动了中山市、深圳市和江门市的碳生产力提升. ④相较于其他主要驱动因素,城镇化效应对碳生产力的影响较小. 研究显示,碳生产力发展差异在广东省不同地区和城市间普遍存在,驱动碳生产力变化的主导因素在不同城市展现出的效果和强度也有所不同.