环境科学研究

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董赵鑫, 丁点, 姜越琪, 郑昊天, 邢佳, 王书肖

2023, 36(2): 223-236. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.11.03

摘要(679) HTML (123) PDF(295)

摘要:
《大气污染防治行动计划》实施以来，我国重点区域PM_2.5浓度快速下降，但臭氧(O₃)浓度逐步上升，大气污染控制形势已由单一的PM_2.5控制转变为PM_2.5和O₃的协同控制. 了解PM_2.5和O₃对前体物排放变化和气象条件变化的响应，对制定PM_2.5和O₃协同控制策略具有重要意义. 本文通过使用FNL全球再分析资料和自下而上的排放清单ABaCAS-EI，结合三维空气质量模式和响应曲面模型，评估前体物变化和气象条件变化后PM_2.5和O₃浓度的响应，并依据解析的响应关系提出了前体物减排、联防联控区域划分和目标设定等方面的政策建议. 结果表明：①VOCs减排对降低各省份PM_2.5和O₃浓度均有利，NO_x的减排量不足会导致京津冀、长三角地区的O₃浓度和京津冀地区的PM_2.5浓度增加，为避免PM_2.5和O₃年评价值反弹需要的VOCs与NO_x减排比分别为15%~25%(PM_2.5)和5%~90%(O₃). ②O₃污染防治需要更大范围的联防联控，对于京津冀地区，需要考虑引入河南省和山东省的联合控制，对于长三角和珠三角地区，还需要联合江西省、福建省进行控制. ③气象条件对PM_2.5和O₃背景值的影响较大，使用3年或5年滑动平均值可以有效降低气象条件年际变化对PM_2.5和O₃浓度的影响(对于PM_2.5，2008—2019年其背景值极差的降幅分别为35%~81%或60%~86%；对于O₃，极差的降幅分别为40%~67%或53%~87%). 采用多年滑动平均有助于科学设定和考核PM_2.5和O₃的控制目标. 研究显示：PM_2.5和O₃的协同控制依赖于NO_x和VOCs的协同减排，其减排比例在不同地区存在差异；此外，科学的PM_2.5和O₃的协同控制还需要更大范围的联防联控和评价指标的持续更新.

2020年中国大气臭氧对慢性阻塞性肺病死亡影响的疾病负担分析和健康经济学评价

夏永杰, 周璐, 牛越, 陈仁杰, 阚海东

2023, 36(2): 237-245. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.01.05

摘要(354) HTML (44) PDF(124)

摘要:
大气臭氧暴露对人群慢性阻塞性肺病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)的影响不断加剧. 为评价大气臭氧暴露对COPD的不良影响，量化与大气臭氧暴露相关的COPD死亡负担以及相应的健康经济损失，本研究收集了2020年我国31个省(自治区、直辖市)臭氧浓度高峰季(4—9月)数据、社会经济及人口数据，基于已有研究中确立的大气臭氧暴露与COPD死亡的暴露-反应关系，以世界卫生组织2021年提出的臭氧浓度高峰季平均值(60 µg/m³)为参考，分别估算我国大气臭氧暴露的COPD归因死亡人数和经济损失. 结果表明：① 2020年我国大气臭氧暴露的COPD总死亡风险比为1.12〔95%CI (95%置信区间)为1.00~1.21〕. ② 2020年我国大气臭氧暴露的COPD归因死亡人数为10.12×10⁴人(95%CI为0.00~17.49×10⁴人). ③ 2020年我国大气臭氧暴露造成的COPD的健康经济损失为2 131×10⁸元，占GDP的0.21%. 研究显示，2020年我国大气臭氧暴露造成了较大的COPD疾病负担和经济损失，在气候变化和控制碳排放政策实施背景下，为达到世界卫生组织2021年提出的臭氧浓度高峰季平均值(60 µg/m³)的目标，我国仍需因地制宜地制定相关政策降低臭氧浓度，积极应对大气臭氧暴露对人群健康的危害.

山东省环境空气中PM_2.5与O₃的复合污染特征与时空变化趋势

张淼, 丁椿, 孟赫, 高健, 李彦, 王桂霞, 林晶晶, 许杨

2023, 36(2): 246-259. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.11.02

摘要(795) HTML (85) PDF(402)

摘要:
山东省PM_2.5-O₃复合污染特征突出，空间差异性明显，本文基于2016—2020年国控和省控环境空气自动监测站监测数据以及同期各气象代表站气象监测数据，分析PM_2.5和O₃时空分布的变化特征，初步探究其与气象因子及前体物的关系. 结果表明：①2016—2020年山东省空气质量逐步改善，优良天数比例上升了7.1%，重污染天数比例下降了3.5%. 除O₃年评价值上升9.6%以外，SO₂、PM₁₀、PM_2.5、CO和NO₂的浓度均下降，降幅依次为61.3%、29.8%、28.6%、26.3%和11.4%. 各市PM_2.5年评价值均下降(范围为18.4%~34.9%)；除德州市外，其他15市O₃年评价值均上升，滨州市的升幅(30.8%)最大. 1月PM_2.5平均浓度最高，呈现先下降后上升的年变化趋势，6月O₃平均浓度最高，且逐年上升. ②山东省PM_2.5和O₃均呈现内陆地区高于沿海地区的分布特征，PM_2.5浓度在西部内陆地区较高，O₃浓度在中北部内陆地区较高，PM_2.5-O₃复合污染特征在中西部地区较明显. 统计期间共计出现PM_2.5-O₃复合污染日224 d，分布在2—11月，出现天数逐年减少. ③为探究PM_2.5-O₃复合污染的影响因素及气象特征，进行相关性分析及气象因子阈值筛查，结果表明，PM_2.5日均浓度和O₃_8 h (臭氧日最大8小时滑动平均值)与其主要前体物和气象因子均呈现相反的相关关系，且对不同因子的响应有一定区域性差异. 当气温为14.9~24.1 ℃、相对湿度为55.5%~75.1%、风速为0.6~2.9 m/s、气压为992.8~1 018.8 hPa时PM_2.5-O₃复合污染易于发生，该条件下大部分城市的气温、相对湿度和气压平均值介于PM_2.5和O₃污染单独发生时的对应因子平均值，但平均风速小于PM_2.5和O₃污染单独发生的平均风速. 研究显示，“十三五”期间山东省PM_2.5浓度波动下降，O₃浓度波动上升，二者的协同关系日趋明显，气象因素对PM_2.5和O₃的生成和累积有一定影响.

2015—2021年南京市大气污染特征及污染个例研究

刁一伟, 王红磊, 沈利娟, 杨孟, 施双双, 卢文

2023, 36(2): 260-272. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.09.15

摘要(707) HTML (208) PDF(249)

摘要:
探究细颗粒物(PM_2.5)和臭氧(O₃)污染的时间变化特征，阐明PM_2.5和O₃复合污染过程中不同阶段环境空气污染物及气溶胶粒径分布的详细演变过程，对南京及长三角地区的大气污染防治具有重要指导意义. 本文使用2015—2021年南京市环境空气污染物小时浓度数据，分析了该地区多年大气污染演变过程，并选取2015年10月12—17日时间段作为复合污染典型个例，对其生消过程和内在机理进行了详细分析. 结果表明：①2015—2021年南京市各种大气污染物的变化特征具有明显差异. PM_2.5、PM₁₀和SO₂浓度的年下降率分别为8.9%、6.2%和15.4%，O₃浓度变化较小. CO浓度在2016年达峰后以每年7.6%的速率下降. NO₂浓度在2015—2019年呈增加趋势. ②2015—2021年污染特征发生较大变化，由PM_2.5为主导变为由O₃为主导的大气复合污染. PM_2.5污染频次和强度均显著降低，O₃污染频次和强度均未发生显著变化. ③污染过程中不同阶段的气溶胶数浓度谱均呈双峰型，但峰值粒径和浓度有较大差异. PM_2.5污染阶段，颗粒物峰值粒径位于30 nm和100 nm处，且峰值粒径数浓度最低. 数浓度谱中爱根核模态的峰值粒径在NO₂污染阶段向小粒径段偏移，位于22~26 nm之间，而在PM_2.5和O₃复合污染阶段，其峰值粒径则向大粒径段偏移，位于30 nm处；积聚模态的峰值粒径没有变化，但峰值数浓度和峰宽均增大，尤其是>100 nm粒径的数浓度明显高于污染前. O₃污染阶段，数浓度谱峰值粒径没有变化，但峰值浓度显著增加，尤其是爱根核模态的峰值浓度是污染前的3~5倍. 在污染过程的不同阶段内，环境空气污染物和各模态气溶胶数浓度呈现不同的日变化特征. 研究显示，长三角地区城市O₃污染和PM_2.5污染存在密切的内在联系，复合污染防控和治理需要重点关注本地污染物变化特征和排放源影响，尤其是影响O₃生成的前驱污染物质.

山东省AQI、颗粒物和臭氧时空演化特征及关键影响因素识别分析

刘杰, 王明飞, 邓建明, 陈翔宇, 汤祥明, 曾蕾

2023, 36(2): 273-284. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.11.19

摘要(901) HTML (281) PDF(427)

摘要:
山东省空气质量存在明显的时空差异，并受气象和社会经济因子等的综合影响. 为了解山东省空气质量指数(AQI)以及颗粒物和臭氧(O₃)浓度等时空演化特征，探究颗粒物与O₃浓度之间的协同关系，基于山东省16个地级市2013年12月—2021年12月的AQI和空气污染物(SO₂、NO₂、CO、O₃、PM_2.5和PM₁₀)浓度数据与同期的气象数据、工业及生活污染物(氨氮、SO₂、氮氧化物和烟尘、粉尘等)排放量和社会经济数据，运用R语言和ArcGIS对各地区AQI与PM_2.5和O₃浓度等的时间和空间变化特征及关键影响因素识别分析. 结果表明：①山东省AQI和空气污染物浓度具有明显的月际、季节和年际变化特征以及地区性差异. 鲁东地区各季节空气质量明显优于鲁西地区，呈现由东向西空气污染愈加严重的趋势. PM_2.5浓度呈鲁西地区最高，鲁中、鲁南和鲁北地区次之，鲁东地区最低的分布特征；鲁东地区与其他地区夏季O₃浓度差异较大，而其他时期各地区间O₃浓度差异较小. ②日照时长、风速、逆温强度、人均GDP、第二产业占比、城镇化率以及氨氮和SO₂排放量对AQI和PM_2.5浓度年际变化均贡献较大，而气温、相对湿度、万元GDP能耗以及氮氧化物和SO₂排放量对O₃浓度年际变化贡献均较大. ③气象因子中日照时长和风速对空气污染物浓度整体变化的解释率分别为35.01%和23.35%，工业及生活污染物排放因子中氮氧化物和SO₂排放量对空气污染物浓度整体变化的解释率分别为25.07%和49.01%，社会经济因子中第二产业占比和万元GDP能耗对空气污染物浓度整体变化的解释率分别为33.54%和25.90%. 研究显示，近年来山东省PM_2.5浓度等大幅下降，但O₃污染仍较严重，目前空气污染防治工作需进入“季节—全年”“城市—区域”等协同新局面.

2014—2020年河南省PM_2.5-O₃复合污染特征及气象成因分析

刘淼晗, 于宸涛, 房祥玉, 全澍, 黄月华, 王梅娟, 韩艳

2023, 36(2): 285-293. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.11.06

摘要(672) HTML (164) PDF(230)

摘要:
为了解河南省PM_2.5-O₃复合污染特征及气象成因，本文基于2014—2020年河南省18个地级市的空气质量国控点数据及常规地面气象观测数据，对河南省PM_2.5-O₃的复合污染时空特征及关键气象因子影响进行分析. 结果表明：①在空间分布上，PM_2.5-O₃复合污染天数呈由河南省中北部向周围逐渐减少的特点，而O₃单污染和PM_2.5单污染高发区均主要集中于豫北地区. ②在时间特征上，2014—2020年PM_2.5-O₃复合污染天数呈先增加后减少的特征，最多为12 d (2014年)，2016—2017年未出现复合污染；PM_2.5单污染和O₃单污染天数均呈“M”型变化趋势，PM_2.5单污染天数的2个峰值分别出现在2015年和2019年，分别为174和93 d，O₃单污染天数的2个峰值分别出现在2017和2019年，分别为64和79 d. PM_2.5-O₃复合污染主要出现在4月、5月、6月、7月、10月；PM_2.5单污染天数呈“V”型变化趋势，8月污染天数最少，为2 d，O₃单污染主要集中在4—10月. PM_2.5-O₃复合污染时的O₃浓度日变化特征与O₃日最大滑动平均值(简称“O₃-8 h浓度”)均呈“单峰”型. PM_2.5-O₃复合污染时的O₃浓度在16:00达最大值，为171 μg/m³. ③PM_2.5-O₃复合污染频发时的气温较O₃单污染频发时的气温高，而较PM_2.5单污染频发时的气温低. PM_2.5-O₃复合污染频发时的相对湿度较单污染频发时的相对湿度低. 当气温为13.7~23.4 ℃、相对湿度为40%~65%、风向为北或东北风、风速为2.7~3.1 m/s时有利于PM_2.5-O₃复合污染的发生. 研究显示，2014—2020年河南省PM_2.5-O₃复合污染具有明显的时空特征且污染程度先减轻后加重的趋势，气温、相对湿度、风速和风向对PM_2.5-O₃复合污染影响显著.

煤化工产业园区挥发性有机物污染特征及其对大气复合污染的贡献

王可鑫, 张鑫, 纪元元, 李红, 樊凯, 高锐, 贺美

2023, 36(2): 294-304. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.12.04

摘要(375) HTML (53) PDF(166)

摘要:
为研究煤化工产业园区挥发性有机物(VOCs)污染特征及其对大气细颗粒物(PM_2.5)和臭氧(O₃)的贡献，本研究于2021年夏季利用气相色谱/质谱联用仪在某大型煤化工产业园区开展了环境空气115种VOCs的在线监测研究，分析了VOCs的浓度水平、组成特征、日变化特征、潜在来源及其对O₃和PM_2.5中二次有机气溶胶(SOA)的生成贡献. 结果表明：①观测期间，园区站点VOCs的平均体积分数为89.32×10⁻⁹±50.57×10⁻⁹，显著高于该园区所在城市的城区站点VOCs浓度水平. ②含氧VOCs (OVOCs)是该园区VOCs的主要特征污染物，占总VOCs体积分数的48.2%，乙醇、丙醛和甲醛是体积分数排名前三的物种. ③VOCs的臭氧生成潜势(OFP)为595.64 μg/m³，各组分对O₃贡献潜势的大小表现为OVOCs>烯烃>芳香烃>烷烃>卤代烃>含硫VOC>炔烃. OFP排名前十的物种均为OVOCs、烯烃和芳香烃，其中丙醛对OFP的贡献占比最高，占总OFP的22.2%. ④间/对-二甲苯、邻二甲苯和乙苯等苯系物对二次有机气溶胶生成潜势(SOAFP)的贡献突出，其中间/对-二甲苯的SOAFP最大，占总SOAFP的29.6%，主导了SOA生成. 研究显示，煤化工产业园区中丙醛和甲醛等OVOCs、顺-2-丁烯等烯烃以及间/对-二甲苯与邻二甲苯等芳香烃对大气复合污染贡献较大，是开展PM_2.5和O₃污染协同控制重点关注的物种.

工业城市人为源VOCs排放特征及典型行业控制对策：以聊城市为例

冯如帆, 伦小秀, 王强, 李庆坤, 黄浩瑜, 李万勇, 李丹

2023, 36(2): 305-313. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.11.07

摘要(367) HTML (73) PDF(157)

摘要:
近年来以PM_2.5和臭氧(O₃)为特征污染物的大气复合污染问题频发，VOCs是工业城市O₃和PM_2.5产生的重要前体物之一，明确VOCs排放来源及特征有利于精准减排以及PM_2.5和O₃协同控制措施的制定. 聊城市是山东省典型工业城市，PM_2.5和O₃分别是秋冬季、夏季的首要污染物. 本研究以聊城市为例，运用排放因子法构建2020年聊城市人为源VOCs排放清单，分析VOCs排放来源及特征并提出控制对策. 结果表明：①2020年聊城市VOCs排放总量为28 434.5 t，溶剂使用源(10 551.5 t)、工艺过程源(6 504.9 t)和移动源(6 311.1 t)为主要排放来源，总占比为82%，与其他工业城市情况相似. ②从空间分布来看，VOCs排放明显集中于城区，与工业企业及人口分布等具有密切联系. 茌平区及东昌府区VOCs排放量较大，分别为6 800.1、6 333.4 t. ③从三级排放源看，机动车(5 748.4 t)、木材生产及胶粘剂使用(4 586.7 t)、橡胶和塑料制品业(2 849.2 t)等VOCs排放量较大，且排放的特征组分对大气中O₃及二次有机气溶胶的生成影响较显著. ④通过对典型行业原辅材料和末端设施使用情况进行分析，发现建筑涂料使用、工业涂装和印刷印染行业溶剂型涂料使用量占比分别为49%、91%和56%，同时工业涂装、印刷印染以及石化与化工行业的高效末端设施使用数量占比总体不足20%，具有较大的减排潜力. 研究显示，聊城市工业VOCs排放源减排潜力较大，应尽快推进典型行业低挥发性溶剂和高效末端设施的替代升级.

上海市PM_2.5和臭氧复合污染期多路径减排效果评估

卞锦婷, 黄凌, 李红丽, 李瑞, 姜森, 廖加强, 王杨君, 李莉

2023, 36(2): 314-324. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.12.16

摘要(513) HTML (64) PDF(231)

摘要:
为探究大气PM_2.5和臭氧(O₃)复合污染期间的污染物浓度削峰方案，以上海市2018年4月27—30日PM_2.5和O₃复合污染时段为研究对象，结合区域多尺度空气质量模型(CMAQ模型)，建立上海市O₃日最大8小时滑动平均值(MDA8 O₃)以及PM_2.5浓度与人为源排放的NO_x和VOCs之间的响应关系，获得了EKMA (empirical kinetics modeling approach，经验动力学建模方法)曲线. 在此基础上，探讨上海市MDA8 O₃和PM_2.5对前体物排放的敏感性，并进一步量化了本地减排、提前减排和区域减排等不同情景下PM_2.5和MDA8 O₃的浓度变化. 结果表明：①上海市PM_2.5和O₃复合污染期间MDA8 O₃的峰值率(PR)为0.6~1.1，除浦东惠南站点外，整体处于VOCs控制区. ②上海市人为源NO_x和VOCs减排对PM_2.5的削峰效果有限(NO_x减少80%时，PM_2.5浓度下降1.2 μg/m³). 本地VOCs减排对MDA8 O₃的削峰较为明显(最大下降量为17.0 μg/m³). VOCs与NO_x的减排比例需控制在1.9∶1以上才能使MDA8 O₃浓度不发生反弹，同时可优先控制烯烃类的排放. ③上海市MDA8 O₃浓度在提前减排和区域减排VOCs情景下均能进一步降低，降幅为0.6%~3.1%，且区域减排带来的受益范围更广；提前减排和区域减排对上海市PM_2.5浓度降低的边际效益均甚微. 研究显示，复合污染期间VOCs的排放控制可同时削减PM_2.5和MDA8 O₃浓度峰值，提前采取污染防控措施以及区域联合控制对上海市O₃浓度削峰有一定积极意义.

黄河流域(青海段)氮时空分布特征及其来源解析

郝晨林, 巢世军, 邓义祥, 温泉, 辛莹, 杨晓丽, 张鹏

2023, 36(2): 325-333. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.09.11

摘要(324) HTML (48) PDF(82)

摘要:
青海省作为黄河发源区，其境内干支流水质对整个黄河流域和北方地区具有十分重要的战略意义. 为深入了解黄河流域(青海段)氮污染特征，采集黄河干流流域、湟水河流域、大通河流域共30个断面不同水期的水样进行监测，系统分析氮时空分布特征，并采用氮氧稳定同位素技术解析了水体中氮的主要来源. 结果表明：①该区域水体TN浓度在0.33~13.50 mg/L之间，平均值为3.40 mg/L，表现为湟水河流域>大通河流域>黄河干流流域，各形态氮浓度表现为NO₃⁻-N>TON>NH₄⁺-N>NO₂⁻-N. ②各流域TN浓度最高均为丰水期，但枯水期和平水期各不相同，氮形态分布也不同，说明氮污染来源可能存在差异. ③相关性分析显示，TN与TON、NO₃⁻-N具有较好的同源性；SIAR模型分析显示，各污染源对NO₃⁻-N的贡献率表现为土壤源>凋落物源>城镇点源>雨水源>散排生活污水源>畜禽粪肥源，但丰水期时湟水河流域土壤源和凋落物源贡献率下降，城镇点源贡献增加，这与丰水期区域雨污混流导致的城镇生活污水处理不足有关. 研究显示，黄河流域(青海段)氮污染主要集中在湟水河流域，主要来源为土壤源、凋落物源和城镇点源，需重点推进污水管网的完善，提高城镇生活污染治理能力.

北运河上游非点源污染负荷模拟与最佳管理措施评估研究

宋卓远, 李华林, 于佩丹, 谢晨新, 张守红

2023, 36(2): 334-344. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.10.04

摘要(183) HTML (37) PDF(49)

摘要:
非点源污染是水污染的重要来源之一，揭示非点源污染负荷空间分布特征、筛选并布设最佳管理措施(best management practices，BMPs)对水污染的高效治理有至关重要的意义. 北运河作为北京市重要的排水通道和连接京津冀的重要生态走廊，加强北运河上游非点源污染治理对北运河流域的水质改善至关重要. 然而，当前缺乏针对非点源污染关键源区内布设不同BMPs生态效益评价的研究. 因此，为了解析北运河上游非点源污染空间分布特征，评估关键源区布设不同措施的生态效益，本文基于SWAT模型定量模拟了2019年北运河上游总氮、总磷负荷空间分布特征，并采用单位负荷指数法识别了非点源污染关键源区，同时评估了关键源区布设不同BMPs的总氮、总磷削减效果. 结果表明：①2019年北运河上游流域产生的总氮、总磷负荷分别为126 444.22和12 394.76 kg，呈东南高西北低的空间分布特征，主要来源于城镇用地、耕地和果园等地类. ②北运河上游关键源区分布在东南部17条子流域，占流域总面积的13.16%，产生的总氮、总磷负荷分别占全流域的39.16%和38.10%. ③1/5面积比植被缓冲带的总氮、总磷削减率最高，分别为38.20%和40.37%；2 km河道植草的总氮、总磷削减率最高，分别为19.47%和50.90%；由于关键源区范围内农地面积较小(9.62%)，化肥减施措施下污染物削减较低. 研究显示，非点源污染关键源区主要分布在人类活动较多的流域东南部，可通过布设合适的植被缓冲带和河道植草措施，降低关键源区非点源污染负荷.

复合菌群生物强化削减NPEO内分泌干扰毒性的试验研究

杨锐, 何席伟, 甘序, 齐昭栋, 张徐祥, 任洪强

2023, 36(2): 345-353. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.08.15

摘要(151) HTML (32) PDF(23)

摘要:
印染废水中的壬基酚聚氧乙烯醚(nonylphnol polyethylene ether, NPEO)在生化处理过程中会产生雌激素活性更强的壬基酚(NP)等中间产物，导致处理后印染废水内分泌干扰毒性升高. 为探索以NPEO和NP为降解靶点进行菌群生物强化脱毒的可行性，分别以NPEO和NP驯化富集印染活性污泥，并将得到的降解菌群以单独和组合投加方式进行生物强化试验，考察强化控毒效果. 结果表明：①NPEO降解菌群(NPEB)和NP降解菌群(NPB)中的优势菌均为Proteobacteria，二者对10 mg/L NPEO和NP的48 h去除率均高于98%. ②单独或组合投加5 mg/L的NPEB和NPB至混合液悬浮固体浓度(MLSS)为500 mg/L的活性污泥体系，均能显著提升活性污泥对不同浓度(10和1 mg/L) NPEO的降解性能，大幅缩短NPEO降解过程中雌激素活性的变化周期，并使体系的雌激素活性维持在较低水平. ③当降解体系中加入1 000 mg/L葡萄糖作为额外碳源时，NPB的强化性能被完全抑制，而NPEB在降解性能受抑的情况下仍能增强活性污泥的NPEO降解速率并缩短控毒时间. 研究显示，以NPEO和NP为降解靶点进行菌群生物强化，具有控制由NPEO引起的印染废水内分泌干扰毒性的潜力.

壳聚糖增强疏水性硅气凝胶的制备及其吸油性能研究

刘泽泓, 卞兆勇

2023, 36(2): 354-362. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.10.05

摘要(229) HTML (61) PDF(39)

摘要:
许多石油加工行业产生的大量含油废水引起的水污染问题对环境与人类健康构成严重威胁，因此，基于当前含油废水处理技术，绿色、高性能吸油材料的开发尤为重要. 本文采用溶胶-凝胶法和常压干燥法制备了壳聚糖改性二氧化硅气凝胶(CS-SAS)，通过扫描电子显微镜(SEM)、红外线光谱分析仪(FTIR)、电子万能试验机、热重分析仪、静态接触角测量仪等对材料进行表征测试，对比分析引入壳聚糖(CS)对纯硅气凝胶(SAS)结构性能的影响. 结果表明：CS-SAS是表面具有颗粒状的乳白色块体，添加少量壳聚糖粉末使二氧化硅球状小颗粒联结更紧密形成连续网络状结构，较SAS更加疏松多孔；壳聚糖的加入使得材料结构更加稳定，与SAS相比，CS-SAS的疏水性、热稳定性均有所改善，抗压性能明显增强，提升至66.2%，对多种油品和有机溶剂具有良好的吸附能力，在重复10次吸附-挤压回收试验后依然保持较强的吸附性能，最大吸附能力可达自身重量的12倍. 研究显示，经壳聚糖改性后的材料提高了对油水混合物的吸附性能和可重复使用性，可实现较低成本并且高效地进行油水分离的目的.

亚热带海湾表层沉积物对磷的吸附解析特征研究

黄慧倩, 胡浩鹏, 杨斌, 宁志铭, Solomon Felix Dan, 李嘉玉, 沈奇健

2023, 36(2): 363-372. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.11.09

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摘要:
磷在沉积物-水界面的吸附解析过程对水体富营养化具有重要影响，目前亚热带海湾沉积物对磷的吸附解析特征并不清楚，其自身的粒度组成和理化性质对沉积物磷吸附解析影响尚不明晰. 本研究以3个主要入海河口区采集的表层沉积物为基础，通过吸附动力学和等温吸附试验，研究了不同粒径、pH和盐度等环境因子对磷吸附解析特征的影响规律. 采用连续提取(SEDEX)法对沉积物吸附磷前后样品进行磷赋存形态分级，探讨沉积物对磷相应的吸附机制. 结果表明：亚热带海湾入海河口区表层沉积物对磷的吸附动力学过程可用准二级动力学模型描述，等温吸附曲线符合Langmuir-交叉型模型. 沉积物对磷的最大吸附量(Q_m)范围为0.332~0.864 mg/g，沉积物磷的吸附/解吸平衡质量浓度(EPC₀)在0.076~0.150 mg/L之间. 粒径较小的沉积物具有较强的磷吸附能力，海水酸碱度和盐度有利于沉积物磷吸附，吸附后的沉积物中可交换态磷(Ex-P)和铁结合态磷(Fe-P)含量明显增加，沉积物对磷的吸附过程同时存在物理吸附和化学吸附，且以物理吸附为主. 研究显示，亚热带海湾表层沉积物较高含量的黏土矿物和高分子量的有机质能够促进磷在沉积物上的吸附，海水酸碱度和盐度对该区域水体富营养化具有一定的缓冲效应，但沉积物物理吸附结合能力较弱，存在再次释放污染的风险，该区域内源磷污染应引起重视，这对于亚热带海湾水体富营养化污染防治具有重要意义.

黄河流域固废治理现状、问题与对策建议

徐亚, 王京京, 李淑, 黄启飞, 刘彦君, 刘玉强, 董路

2023, 36(2): 373-380. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.11.05

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摘要:
黄河流域是我国重要的生态屏障和经济地带，高质量发展对黄河流域生态环境保护和资源再生利用提出了更高的要求. 固体废物兼具“资源”和“环境”双重属性以及污染“源”和“汇”双重属性，其妥善治理对黄河流域生态环境保护和高质量可持续发展意义重大. 本文系统阐述了黄河流域不同类型固体废物产生量和利用处置能力的空间分布和时间演化特征，在此基础上进一步分析发现，黄河流域固废污染防治存在的问题主要包括产业结构偏重、固废增量存量压力大，无害化处置存在短板弱项，底数不清、环境风险较大，流域上下游、固废水气以及污染物和温室气体等协同治理不足. 根据流域资源禀赋、自然条件和行业产业特征，以减污降碳协同增效为目标，建议以“无废流域”建设为抓手，推动绿色低碳循环发展，补齐利用处置能力短板，着力防范重点领域风险，推进固体废物协同治理等.

生物质炭服务农田生态系统“碳中和”的机制和潜力研究进展

李晓娜, 张睿含, 张倩影, 崔芷茁, 李婉婧, 田静雯, 宋洋, 王震宇

2023, 36(2): 381-392. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.10.17

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摘要:
废弃植物生物质热解制备为生物质炭是碳源整合再利用的有效手段之一，既能减少生物质自然分解过程中CO₂排放，同时，生物质炭还田还可通过调控微生物活动和碳源利用效率来减少土壤本底有机碳矿化. 此外，生物质炭对土壤通气性的改善有利于CH₄氧化；其多孔结构、高比表面积等性能有利于CO₂及可溶性有机碳等易损耗碳源的吸附固定，促进土壤有机碳的固持，增加土壤碳库容量和质量. 在农田生态系统中合理施加生物质炭有利于提高植物光合固碳能力、增加植物生物量和作物产量，具有环境和经济双重效益. 因此，生物质炭可借助土壤和植物两条途径助力农田生态系统中碳的减排增汇. 然而，生物质炭的内源性污染物、异质性和持久性等导致其很可能具有长期的生态环境风险，仍需深入而广泛的研究. 环境友好型生物质炭的制备、生物质炭的因地制宜策略等仍然是亟待解决的难题. 未来研究建议在生物质炭促生增碳的相关机理、生物质炭的长期生态效应、生物质炭基“智慧土壤”的研发以及生物质炭制备工艺标准化和生产规模化等方面加强，实现生物质资源的高效整合与绿色应用，以期助力生物质炭还田技术的推广，更好地服务“碳中和”战略.

基于UNMIX模型的地质高背景地区土壤重金属源解析

张博伦, 刘玲玲, 黄占斌, 侯红

2023, 36(2): 393-402. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.10.15

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摘要:
采矿活动和高地质背景被认为是造成喀斯特地区土壤重金属污染的重要因素. 为了探究采矿活动和成土母质对喀斯特地区土壤重金属积累的影响，利用UNMIX模型和空间分析相结合的方法对广西北部典型金属工业区—刁江流域105个土壤样品中重金属(Cd、As、Pb、Cr、Ni)的分布特征与主要来源进行了研究，并将UNMIX模型源识别结果直接纳入GIS进行空间分析，对比采样点的主导源空间分布与污染源之间的关联性. 结果表明：①研究区土壤中w(Cd)、w(As)、w(Pb)、w(Cr)、w(Ni)的平均值为1.21、19.4、42.1、80.9、31.9 mg/kg；研究区土壤污染以Cd和As复合污染为主，个别采样点存在轻度的Pb污染. ②母质类型、土壤类型、土壤pH和工矿企业是影响重金属积累的重要因素. 对比分析可知，由碳酸盐岩母质发育而来的土壤和偏碱性土壤中重金属的平均含量较高；人为土中Cd、As和Pb的积累较明显，铁铝土中会出现Cr和Ni的共富集；污染影响区内w(Cd)、w(As)、w(Pb)偏高. ③源解析分析显示，研究区土壤重金属存在两类污染源，分别为土壤母质源(源1)、工农业混合源(源2)，占比分别为68.45%和31.55%；土壤母质源(源1)对Cr和Ni的贡献占主导作用；工农业混合源(源2)对As、Pb的贡献高于其他重金属；研究区Cd的积累由土壤母质源(源1)和工农业混合源(源2)共同主导. 研究显示，研究区土壤重金属污染水平整体较高，这既与碳酸盐岩中固有的高重金属浓度有关，也与碳酸盐岩风化过程中残留富集导致的浓度放大效应有关，并且研究区多年的工矿业活动与河水灌溉进一步加剧了研究区农田的重金属污染程度.

我国土霉素的淡水生物水质基准与标准及生态风险评估研究

司静宜, 洪亚军, 夏鹏, 白英臣, 冯承莲

2023, 36(2): 403-413. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.08.07

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摘要:
土霉素是一种典型的抗生素类新污染物，具有使用量大、生态毒性强等特点，其环境基准标准和水生态风险受到学界广泛关注. 本文基于美国毒理数据库、Web of Science、中国知网等相关数据库，收集整理了土霉素对我国淡水生物的毒性数据和水环境暴露数据，制定了保护淡水生物的水质基准，并进行了风险评估. 结果表明：①依据《中国动物志》和《淡水生物水质基准推导技术指南》等，对毒性数据的物种和试验条件进行筛选，最终土霉素急性毒性数据涉及5门10科13种，最敏感物种为模糊网纹溞(Ceriodaphnia dubia)；慢性数据涉及3门9科10种，最敏感物种为水蕴草(Egeria densa). ②物种敏感度分布法研究表明，急性数据符合逻辑斯蒂分布模型，推导出的短期水质基准为61.2 μg/L；慢性毒性数据符合正态分布模型，推导出的长期水质基准为18.7 μg/L. ③毒性百分数排序法推导的基准最大浓度为34.0 μg/L，基准连续浓度为7.4 μg/L. ④共搜集近15年(2007年1月—2022年3月)我国主要水体土霉素浓度数据803条，浓度范围为0.1～97433.8 ng/L，北方流域的土霉素浓度整体高于南方，采用风险熵值法和概率法的研究表明，土霉素污染对我国淡水生物的环境风险整体较低，仅海河的子牙河支流生态风险较高(风险熵RQ>1). 结合基准及我国污染特点，认为我国保护淡水生物的土霉素地表水环境质量标准建议值为18.7 μg/L. 研究结果对土霉素等新污染物的环境管理、风险评估以及本土物种保护的水质标准制订具有借鉴作用.

毒死蜱暴露对蚯蚓的亚慢性神经毒性研究

杨易梅, 周世萍, 李惠娟, 李奇生, 武自强, 杨广斌, 朱鑫泽

2023, 36(2): 414-421. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.10.07

摘要(154) HTML (37) PDF(25)

摘要:
蚯蚓作为土壤生态系统中重要的生物类群，在维持土壤生态系统的功能中起着重要作用. 毒死蜱是我国使用量较大的有机磷农药品种之一，对以蚯蚓为代表的土壤生物具有潜在威胁. 本文选择云南林地常见的蚯蚓优势种—皮质远盲蚓(Amynthas corticis)作为试验生物，从毒死蜱暴露引发的蚯蚓脑部神经递质(乙酰胆碱、多巴胺、5-羟色胺、谷氨酸)、离子通道特征酶(Ca²⁺-Mg²⁺-ATP酶、Ca²⁺-ATP酶)变化入手，对毒死蜱亚慢性神经毒性导致的蚯蚓运动、学习记忆等神经行为变化进行研究，运用综合毒性指数(IBR)评价蚯蚓生物标志物变化，开展毒死蜱暴露对蚯蚓的亚慢性神经毒性研究. 结果表明：暴露期内，毒死蜱处理组中蚯蚓脑部的乙酰胆碱含量显著高于对照组(P<0.05)，且随着暴露时间的增加，毒死蜱处理组中蚯蚓脑部乙酰胆碱含量持续升高，而蚯蚓脑部多巴胺、5-羟色胺、谷氨酸含量则均显著低于对照组(P均小于0.05). 随着暴露时间的增加，毒死蜱对这3种神经递质含量的抑制加强，毒死蜱对蚯蚓的神经损伤导致了蚯蚓的运动迟缓和学习记忆障碍，毒死蜱暴露诱发的蚯蚓神经递质异常是蚯蚓运动迟缓、学习记忆障碍神经行为变化的可能机制之一. 暴露28 d时，8、12 mg/kg毒死蜱对蚯蚓的IBR值分别为3.227 5、4.524 6，暴露56 d时的IBR值分别为3.884 8、5.899 5，毒死蜱对蚯蚓的亚慢性神经毒性随着毒死蜱的暴露浓度、暴露时间的增加而增强. 研究发现，毒死蜱慢性神经毒性虽然不会导致蚯蚓死亡，但会诱发蚯蚓的运动迟缓、记忆障碍等神经行为变化.

工业园区减污降碳协同增效评价方法及实证研究

杨儒浦, 王敏, 胡敬韬, 律严励, 赵梦雪, 李丽平, 冯相昭

2023, 36(2): 422-430. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.10.18

摘要(524) HTML (83) PDF(152)

摘要:
工业园区污染物和温室气体排放集中，推动工业园区实现减污降碳协同增效是落实碳达峰碳中和发展目标的迫切需要. 本研究综合《2030年前碳达峰行动方案》《减污降碳协同增效实施方案》等文件，从产业发展、能源结构转型、循环经济、污染治理、园区运营管理等方面对工业园区减污降碳协同增效的基本内涵进行了阐述. 以内涵解读为基础，参考国内外相关研究、国家生态工业示范园区和绿色园区创建指南等构建评价指标体系，并对不同地区和不同主导产业类型的园区设定差异化参考值. 运用层次分析法对各指标赋权重，归一化处理后加权得到工业园区减污降碳协同发展指数(IPSR)，并选取包头市稀土高新区(全国唯一冠有稀土专业名称的高新区，且涵盖“两高行业”)为案例园区进行实证研究. 结果表明，评价指标体系能较好地反映案例园区在重点方面的工作进展情况，包头市稀土高新区近3年IPSR逐步提升，2020年得分达70.19分(理想水平为100分)，进一步提升IPSR的重点在于着重打造低碳高效产业、降低化石能源消费占比、科学治污以及持续大力推动园区基础设施建设. 研究显示，构建工业园区减污降碳协同增效评价指标体系对引导工业园区高质量发展具有重要的现实意义，本研究的实践探索有潜力推广至不同类型工业园区，可为全面推进工业园区减污降碳协同增效提供有效技术支撑.

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2023年第36卷第2期

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