环境科学研究

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2023, 36(5): 857-865. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.02.19

摘要(232) HTML(27) PDF(131)

摘要:
科学开展大气挥发性有机物(VOCs)的监测是臭氧(O₃)与细颗粒物(PM_2.5)复合污染成因机制和防控的关键基础，对持续改善我国空气质量具有重要意义. 为优化提升我国VOCs监测体系和效能，提出未来光化学监测发展方向和路径，通过调研、数据挖掘总结评估了国内外VOCs监测体系设计、监测布点、监测项目和时段、监测技术和质控技术等监测要素，结果表明：①我国初步建成了覆盖重点区域的光化学监测网，但监测点位功能相对单一，缺乏区域、输送、排放高值区等关键点位，其优化和完善是提升我国VOCs监测效能的重要途径. ②5—9月是我国O₃污染的重要时段，影响O₃的重要组分则主要为美国环境保护局(US EPA)光化学评估监测站(Photochemical Assessment Monitoring Stations, PAMS)所涉及的组分以及醛酮类组分，其中乙烯、苯系物、甲醛、乙醛等尤为关键，并应关注部分支链烯烃和α-蒎烯、β-蒎烯等天然源烯烃对O₃或颗粒物的影响，最终需结合本地化特点优化监测项目. ③我国VOCs监测技术体系中手工监测和自动监测各具优势，未来发展趋势以自动监测为主、手工监测为辅，监测技术体系应向高精准度化、标准化、小型化、模块化、智能化，以及高时间分辨率和低成本等方向发展；同时持续进行质量体系标准研究，补足空白，提升监测数据质量. 研究显示，我国环境大气VOCs监测应优化监测布点，加强监测技术体系和质量体系标准化，并聚焦重点时段形成我国本地化监测项目，从而科学地优化和完善我国光化学监测体系.

重点工业涂装行业VOCs减排路径与潜力评估

王丽娟, 邵霞, 宁淼, 郑伟, 董远舟, 唐倩, 丛晓男

2023, 36(5): 866-874. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.03.04

摘要(111) HTML(7) PDF(89)

摘要:
工业涂装行业是挥发性有机化合物（VOCs）综合治理的重点行业之一，涉及行业广，排放环节多，排放量大. 确定不同行业的排放特点、治理现状与减排潜力是制定差异化的防治技术路线的基础. 本文根据工业涂装行业排放占比，选取家具、汽车整车、汽车零部件、集装箱、机械制造、船舶、钢结构等行业开展源头替代、涂装工艺和设备、无组织排放收集以及末端治理等环节VOCs减排研究，分行业归纳总结VOCs排放特征，梳理VOCs控制技术在各行业的应用情况，评估各行业VOCs全过程控制整体水平，识别工业涂装VOCs控制的薄弱环节，计算不同减排路径下各行业的减排潜力. 结果表明：①工业涂装行业普遍存在低VOCs含量涂料替代不足、自动化涂装方式占比低、无组织收集率偏低以及高端末端治理设施覆盖率偏低等问题，实施工业涂装行业全过程控制具有较大的减排潜力. ②不同工业涂装行业减排重点应有所差别，木质家具、船舶和钢结构的VOCs减排潜力主要为源头替代及工艺改进，其减排潜力分别占本行业总减排潜力的80.3%、75.5%和68.2%，而汽车制造、集装箱、机械制造行业的重点减排环节以无组织收集和末端治理为主，该环节减排潜力分别占本行业总减排量的80.3%、61.5%和58.6%. 研究显示，工业涂装行业VOCs排放尚有较大的减排潜力，不同行业应根据行业特征，从开展源头替代、提升自动化程度、增强无组织收集效率、选取适用末端治理技术等方面开展全流程管控.

2018—2021年京津冀及周边地区“2+26”城市PM_2.5与O₃污染特征及气象影响

荆琦, 盛立芳, 张玮航, 安霞东

2023, 36(5): 875-886. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.02.03

摘要(211) HTML(25) PDF(144)

摘要:
为了解《打赢蓝天保卫战三年行动计划》期间(2018—2020年)以及之后(2021年)我国重点污染区域空气质量情况，并区分排放源控制与气象条件的贡献，本文利用逐小时监测的PM_2.5、O₃浓度以及气象要素数据，研究了2018—2021年京津冀及周边地区“2+26”城市PM_2.5与O₃污染特征，结合KZ (Kolmogorove Zurbenko)滤波方法定量分析了排放源与气象条件对PM_2.5与O₃浓度长期趋势的贡献. 结果表明：①2018—2021年“2+26”城市PM_2.5浓度年均值与O₃-8 h-90^th浓度(O₃日最大8 h平均浓度的第90百分位数)均呈逐年下降趋势. 2018—2021年PM_2.5浓度年均值分别为60、57、51和45 μg/m³，河北省南部、河南省与山东省南部PM_2.5浓度年均值均较高；O₃-8 h-90^th浓度分别为198、195、179和171 μg/m³，2018年保定市、石家庄市、聊城市与晋城市的O₃-8 h-90^th浓度(>210 μg/m³)均较高，而2021年太原市O₃-8 h-90^th浓度(192 μg/m³)较高. ②PM_2.5与O₃-8 h浓度(O₃日最大8 h平均浓度)的长期分量在大部分城市受气象条件影响较为明显. 受气象条件影响的PM_2.5浓度长期分量在2018—2020年无明显趋势，在2021年呈下降趋势；受排放源影响的PM_2.5浓度长期分量在2018—2020年呈下降趋势，在2021年无明显趋势. 受气象条件影响的O₃-8 h浓度长期分量在2018—2020年呈下降趋势，在2021年呈上升趋势；受排放源影响的O₃-8 h浓度长期分量在2018年呈下降趋势，在2019—2021年无明显趋势. ③11个气象因子中，温度和相对湿度对PM_2.5与O₃-8 h浓度变化的影响较大，当温度与相对湿度均比前一天升高时，更有利于PM_2.5与O₃-8 h浓度的同时升高. 研究显示，“2+26”城市PM_2.5与O₃污染受气象条件影响显著，温度与相对湿度的变化对判定PM_2.5与O₃-8 h浓度同时升高的现象有一定积极意义.

天山北坡典型工业城市冬季大气铵盐污染特征及其赋存形式

何凯杰, 李刚, 程苗苗, 李维军, 杨小阳, 李斌, 何友江

2023, 36(5): 887-894. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.03.02

摘要(91) HTML(13) PDF(56)

摘要:
天山北坡是重污染天气消除攻坚战的重点区域，为了解该区域冬季大气重污染期间NH₄⁺污染特征及其对PM_2.5浓度的贡献，2020年12月—2021年1月在该区域典型工业城市石河子市城区对气态NH₃和PM_2.5中水溶性离子的浓度进行了连续监测，分析了不同空气质量等级下PM_2.5中NH₄⁺浓度和NH₃-NH₄⁺气固转化率的变化以及NH₄⁺的赋存形式. 结果表明：①监测期间，石河子市大气PM_2.5、NH₄⁺和其他阳离子的平均浓度分别为164、25.3和3.60 μg/m³，NH₄⁺浓度是其他阳离子总浓度的7.0倍；NH₄⁺浓度在PM_2.5浓度中的占比为15.4%，仅次于SO₄²⁻和NO₃⁻. NH₄⁺和其他阳离子浓度均随污染加重逐渐升高，但NH₄⁺浓度的增幅远大于其他阳离子. ②随着污染加重，NH₃-NH₄⁺气固转化率逐渐升高，其在优良天、轻度和中度污染天、重度及以上污染天分别为0.23、0.51、0.69. 整体上，NH₃-NH₄⁺气固转化率与PM_2.5和NH₄⁺浓度均呈显著正相关，与气态NH₃浓度和大气温度均呈负相关. ③石河子市冬季大气NH₄⁺充足，主要以(NH₄)₂SO₄的形式赋存，剩余NH₄⁺以NH₄NO₃和NH₄Cl的形式赋存. 研究显示，天山北坡区域冬季大气重污染期间NH₃-NH₄⁺气固转化率和NH₄⁺浓度均显著升高，大气污染防治工作在关注SO₂和NO_x污染控制的同时，也需要加强对NH₃的污染治理.

2015—2020年中国臭氧污染时空演化及其与厄尔尼诺-南方涛动的关系研究

杨艺科, 王晓红, 凌元锦, 陆庆恒, 秦靖蒿, 李晓艺, 于乐江

2023, 36(5): 895-903. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.03.03

摘要(84) HTML(16) PDF(53)

摘要:
为研究2015—2020年我国近地面臭氧(O₃)污染时空演化特征以及厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)对我国O₃污染的影响，本文基于2015—2020年我国近1 500个监测站点的O₃浓度数据(不包括港澳台地区数据)，综合运用空间自相关、热点分析、异常值分析及回归分析，研究2015—2020年我国O₃污染的时空演化、浓度异常特征及其与ENSO事件和气象因素的关系. 结果表明：①2015—2019年我国O₃污染集聚效应不断增强，但2020年显著降低. ②我国O₃浓度呈先升高(2015—2018年)后下降(2018—2020年)的特征，2017年、2018年O₃年均浓度分别较上一年升高8.72%、1.76%，2019年、2020年O₃年均浓度分别较上一年下降3.60%、3.66%. 除2019年、2020年外，O₃浓度高值聚集区站点的O₃浓度峰值和高值天数(日均值大于120 μg/m³的天数)均大于O₃浓度低值聚集区站点. ③O₃高浓度时期为每年的4—10月. O₃高浓度区域春、夏两季以华北为核心，秋季向华南和东南地区转移. ④回归分析表明，我国O₃浓度正异常与ENSO负相拉尼娜相关，O₃浓度负异常与ENSO正相厄尔尼诺相关. 我国东南部O₃浓度异常主要受ENSO期间太阳辐射异常和降水异常的影响，而西部和北部地区O₃浓度异常主要受ENSO期间风速异常的影响. 研究显示，2015—2020年我国O₃平均浓度呈先升高后降低的变化趋势，O₃高浓度时期以春、夏两季为主，O₃高浓度区域随季节而发生变化，且不同区域O₃污染变化特征不同，ENSO对我国不同区域O₃污染的影响机制不同.

北京市夏季近地层臭氧对气温的量化响应关系

唐枷榕, 田润泽, 郭文勇, 张众志, 徐峻, 刘世杰, 张树宪, 马琳琳, 叶子恒, 黄荷卉

2023, 36(5): 904-912. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.02.02

摘要(76) HTML(19) PDF(56)

摘要:
为研究不同污染水平下，O₃浓度对气温升高的敏感程度，利用2018—2020年5—9月近地层O₃日最大8 h平均浓度(O₃-8 h浓度)和日最高地面气温(T_max)数据，拟合O₃-8 h浓度对T_max变化的响应斜率(m_O3-T)，据此对比分析不同类型站点m_O3-T的差异和O₃污染特征. 结果表明：①各站点O₃-8 h浓度均随T_max升高而增加，在24~36 ℃气温范围内该趋势最明显. ②城区点m_O3-T最高，高达10.6 μg/(m³·℃)；北部远郊区点和北部背景点m_O3-T较低，低至5.2 μg/(m³·℃)；近郊区点与城区点的m_O3-T相当. ③总体看，北京市m_O3-T较高，与O₃污染高发地—美国加州南海岸地区20世纪90年代相当，说明目前北京市O₃污染水平可能与该时期加州南海岸地区相近. ④周末效应分析表明，北京市北部远郊区点和北部背景点的周末效应均高于主城区点，用m_O3-T表征的周末效应能更显著地体现不同区域间的差异. 研究显示，m_O3-T能表征北京市的O₃污染特征以及目前O₃污染治理水平所处阶段.

面向减污降碳的集中供热结构调整路径研究

王堃, 纪晓慧, 淡默, 张晓曦, 刘开云, 左朋莱, 秦思达

2023, 36(5): 913-921. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.02.10

摘要(47) HTML(10) PDF(26)

摘要:
集中供热是事关国计民生的刚性需求，是能源消费的重要部门，是大气污染物减排的重要着力点. 开展面向减污降碳的集中供热结构调整路径分析对我国实现“双碳”目标、建设“美丽中国”具有重要意义. 通过构建2020年集中供热碳污耦合排放清单，摸清碳污排放现状；考虑热电联产供热范围以及生物质资源分布，分析拆炉并网、煤改气以及煤改生物质等措施的局限性及碳污减排潜力；结合情景分析，识别碳污减排关键路径，为开展集中供热减污降碳相关工作提供参考. 结果表明：①热电联产、燃煤工业锅炉分别是集中供热部门CO₂和大气污染物的主要排放源，东北地区及内蒙古自治区是该部门碳污排放的热点区域. 燃煤工业锅炉污染控制水平及热效率较低是开展集中供热部门减污降碳的重要切入点. ②热电联产供热管网难以全面覆盖35 t/h以下燃煤工业锅炉，超40%的小容量燃煤工业锅炉需要采用其他方式进行综合改造. ③生物质能源利用潜力空间差异较大，制约了供热部门低碳化，如华北及东北地区难以满足本区域燃煤工业锅炉生物质改造的能源需求. ④加强低碳情景下，2060年集中供热部门SO₂、NO_x、可过滤细颗粒物、可凝结颗粒物及CO₂排放量分别为1.9×10⁵、2.6×10⁵、1.0×10⁴、1.1×10⁵及5.0×10⁸ t，较2020年分别减排75%、66%、90%、66%及58%. 研究显示，深入挖掘生物质资源、健全生物质成型燃料产业、推动拆炉并网是实现集中供热部门减污降碳的重要路径.

九龙江河口咸淡水混合过程中汞的额外增加与消除

张小丹, 孙鲁闽, 薛凯宁, 邹游, 弓振斌, 袁东星

2023, 36(5): 922-931. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.11.17

摘要(33) HTML(13) PDF(21)

摘要:
河口是海陆界面能量和物质交换的重要场所，研究汞在河口的迁移特征及影响因素，对认识汞的生物地球化学行为具有重要意义. 本研究测定了九龙江河口区沉积物孔隙水的总汞(total mercury, THg)浓度与汞同位素特征，结合笔者所在课题组已发表的相关研究数据，比较不同季节、不同潮位、降水与否的表层水THg浓度、汞同位素组成与盐度之间的关系，探究影响表层水中汞额外增加/消除的因素及机制. 结果表明：①孔隙水THg浓度〔(38.28±28.80) ng/L，n=28〕显著高于表层水〔(8.53±6.85) ng/L，n=35〕(P<0.01)；孔隙水THg浓度受季节或径流量变化的影响不明显. 孔隙水δ²⁰²Hg平均值(−1.24‰±0.36‰，n=28)处于表层水(−0.32‰±0.38‰，n=29)和沉积物(−1.99‰±0.69‰，n=18)之间；Δ¹⁹⁹Hg平均值(−0.13‰±0.03‰，n=28)低于表层水(−0.04‰±0.10‰，n=29)和沉积物(−0.04‰±0.16‰，n=18)，表明汞在孔隙水与沉积物间的双向传递与吸附及非光致氧化过程有关. ②枯水期河口区表层水中的汞以额外消除为主，呈现汞“汇”特征；丰水期则呈现汞“源”特征. 当咸淡水在河道较浅处交汇时，表层水中汞的额外增加更大. 无论是增加或消除，表层水中汞的δ²⁰²Hg与Δ¹⁹⁹Hg值均升高. 汞在咸淡水交汇界面的迁移受径流量、潮位、河道特征及降水事件等多因素影响. ③枯水期中降水事件发生时表层水THg浓度和汞同位素组成随盐度的变化特征与非降水期不同，表明降水可影响表层水中汞的行为. 研究显示，汞在咸淡水交汇界面的迁移受径流量、潮位、河道特征及降水事件等多因素影响，河口是汞“源”也是汞“汇”.

厌氧膜生物反应器处理市政污水的产甲烷性能及微生物代谢特征

刘佳乐, 雷振, 崔耀奎, 陈荣

2023, 36(5): 932-942. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.11.14

摘要(52) HTML(9) PDF(25)

摘要:
厌氧膜生物反应器(anaerobic membrane bioreactor, AnMBR)作为一种新型厌氧处理技术，可高效去除污水中的有机物并以CH₄的形式回收再利用，降低污水处理能耗与碳排量，助力实现“双碳”目标. 为评估AnMBR处理市政污水时的能源回收潜力，进一步揭示处理系统工艺特性，考察了不同水力停留时间(hydraulic retention time, HRT)下AnMBR处理市政污水的污染物去除及产甲烷性能、微生物代谢产物及微生物群落组成特征. 结果表明：①在室温条件下，HRT从24 h缩短至3.2 h过程中反应器均可实现高效的化学需氧量(chemical oxygen demand, COD)去除与产甲烷性能，COD去除效率稳定在95%以上，进水77%以上的COD转化为CH₄，出水COD浓度低至(21.2±7.8) mg/L. ②反应器中溶解性微生物代谢产物(soluble microbial products, SMP)浓度为70~200 mg/L(以COD计)，蛋白质/多糖(含量比，下同)为4.3~5.5，远高于胞外聚合物中的蛋白质/多糖(2.0~4.0)，膜污染潜力高. ③微生物群落分析发现，产甲烷古菌与细菌的丰度比与固体停留时间(solid retention time, SRT)呈显著负相关(P<0.05)，且不同粒径颗粒中微生物群落组成差异显著，产甲烷古菌在粒径≥10 μm的颗粒中丰度较高，维持混合液挥发性悬浮固体浓度(MLVSS)在8.0~11.5 g/L之间、SRT在60~80 d之间可避免功能菌群失衡. 研究显示，AnMBR处理市政污水可实现良好的污染物去除效果与产甲烷性能，但过长的SRT会导致污泥浓度过高、SMP浓度增大以及产甲烷古菌丰度降低，影响反应器高效稳定运行.

典型炼化废水微生物功能结构与主要致毒物质响应关系研究

宋佳宇, 张婷婷, 李立君, 李丹丹, 李兴春, 李昀照

2023, 36(5): 943-953. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.02.04

摘要(17) HTML(1) PDF(7)

摘要:
为探明典型炼化废水处理系统(简称“系统”)生物毒性削减效果、主要致毒物质类别及微生物功能响应关系，以费氏弧菌和鼠伤寒沙门氏菌为受试生物，测试系统沿程生物急性毒性及遗传毒性，并结合毒性鉴别评价方法甄别系统主要致毒物质，同时利用高通量测序技术探究系统微生物功能结构与主要致毒物质响应关系. 结果表明：①系统沿程生物毒性总体呈下降趋势，生化处理单元进水为急性毒性微毒、遗传毒性阳性. 其中，炼油废水急性毒性总削减率为86.514%，遗传毒性总削减率为96.221%；化工废水急性毒性总削减率为53.281%，遗传毒性总削减率为62.273%. ②通过毒性鉴别评价方法(toxicity identification evaluation, TIE)结果推断，炼油废水主要致毒物质可能为阳离子金属及非极性有机物，化工废水主要致毒物质可能为阳离子金属. ③CCA分析表明，NH₃-N浓度(r=0.819，p=0.001)、Cr浓度(r=0.777，p=0.002)、TPH (total petroleum hydrocarbon，总石油烃)浓度(r=0.752，p=0.002)与生化处理前微生物群落结构均呈显著正相关，与生化处理后微生物群落结构均呈显著负相关. ④生化处理阶段微生物功能发生极显著(p≤0.01)变化. FAPROTAX数据库预测可知，化学异养、好氧化学异养、芳香化合物降解、亚硝酸盐呼吸、硝酸盐还原、硝酸盐呼吸、氮气呼吸7种与碳、氮循环相关的微生物功能丰度均较高. 研究显示：系统沿程生物毒性虽呈下降趋势，但生化处理单元进水仍为急性毒性微毒、遗传毒性阳性；毒性表征推断炼油废水主要致毒物质可能为阳离子金属及非极性有机物，化工废水主要致毒物质可能为阳离子金属；生化处理单元中与碳、氮循环相关的微生物功能丰度较高，表明生化处理单元存在潜在毒性冲击风险.

基于SEAR技术的地下含水层石油烃污染修复试验研究

杨思月, 孙亚乔, 毛明, 王杰, 朱欢, 刘宏伟, 杨胜科

2023, 36(5): 954-964. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.12.13

摘要(18) HTML(2) PDF(8)

摘要:
表面活性剂强化含水层修复技术(SEAR)已广泛应用于地下含水层有机污染修复. 本研究选取环境修复过程中常使用的8种表面活性剂：聚氧乙烯月桂醚(Brij 30)、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO-9)、吐温80(Tween 80)、鼠李糖脂、曲拉通X-100(TritonX-100)、烷基糖苷(APG)、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)、十二烷基磺酸钠(SDS)，利用静、动态试验优选出高效环保的表面活性剂，探索表面活性剂浓度、离子强度对汽油增溶效果的影响，同时确定最佳表面活性剂复配体系，并开展室内模拟试验及性能评价验证其修复效果. 结果表明：①8种表面活性剂中鼠李糖脂对汽油的增溶能力表现最优；AEO-9、Tween 80和Brij 30更易吸附在中砂介质；Tween 80与TritonX-100对油污砂洗脱效果最好. 综合优选结果确定TritonX-100为最优效的单一表面活性剂. ②随着表面活性剂浓度和离子强度的增加，溶液中汽油浓度分别呈现先增加后下降和持续下降的趋势. ③通过将优选表面活性剂TritonX-100与洗脱效果最好的Tween 80进行混合确定最优复配比为1∶1，该复配体系下汽油去除率可达99.28%. 动态洗脱试验下该混合体系下汽油去除效率最高为64.55%，比同浓度TritonX-100条件下高22.26%. ④室内模拟试验中TritonX-100与Tween 80两种非离子型表面活性剂以体积比为1∶1进行复配可进一步提升增溶洗脱效果，石油烃总去除率达到83.7%. 研究显示，TritonX-100是一种高效的石油烃修复剂，TritonX-100与Tween 80复配后可进一步提升其修复效果，以上结果可为SEAR技术在实际场地应用提供理论参考与技术支持.

Mo掺杂FeS₂非均相Fenton催化剂的制备及催化性能研究

杨静文, 方小峰, 杨波

2023, 36(5): 965-974. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.12.10

摘要(13) HTML(3) PDF(10)

摘要:
为提高FeS₂活化H₂O₂降解有机物的性能，本研究通过引入多价金属钼(Mo)制备得到Mo掺杂的FeS₂催化剂(FeS₂@Mo)，并用于催化降解水中双酚A (BPA). 通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)对样品形貌和结构组成等进行表征. 研究了H₂O₂浓度、FeS₂@Mo投加量、初始pH等条件对BPA降解效果的影响. 结果表明：①Mo掺杂的FeS₂呈现花瓣形球体，尺寸500~1 000 nm. ②在条件为5 mmol/L H₂O₂、100 mg/L FeS₂@Mo、pH=3.5时降解效果最优，且在该条件下反应10 min时BPA的降解率可达99.1%. ③淬灭试验和电子顺磁共振(EPR)试验的结果表明，该体系中的活性物种包括羟基自由基(·OH)、单线态氧(¹O₂)和超氧自由基(·O₂⁻)，其中·OH和¹O₂占据主导地位. ④Mo的掺杂有助于提高反应体系中Fe²⁺的比率，提高Fenton催化效率. 研究显示，Mo的掺杂成功地提高了FeS₂的催化性能，可以高效地降解水中的BPA，具有潜在的应用前景.

静水与流水条件下沉水植物生长对上覆水和沉积物磷迁移的影响

刘子健, 李卫明, 张续同, 张坤, 陈圣盛, 熊伟唯

2023, 36(5): 975-985. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.12.11

摘要(29) HTML(1) PDF(11)

摘要:
沉水植物生长可有效降低河湖内源磷污染. 为探究沉水植物在静水(v=0 m/s)和流水(v=0.10 m/s)条件下对上覆水和沉积物磷迁移影响，选取苦草(Vallisneria natans)和黑藻(Hydrilla verticillata)为研究对象，测定其生长期间上覆水、沉积物中各形态磷含量和沉水植物生物量，并监测环境因子变化. 结果表明：①苦草和黑藻生长期间上覆水和沉积物中各形态磷含量总体呈下降趋势，并在一定时期维持在较低水平. 相同流速下黑藻对上覆水磷的吸收效果优于苦草，苦草能抑制沉积物表面磷释放. ②试验20 d后，苦草和黑藻组上覆水各形态磷浓度显著低于对照组，试验结束时静水苦草组、静水黑藻组、流水苦草组和流水黑藻组上覆水TP(总磷)浓度相比对照组分别下降了0.13、0.15、0.19和0.25 mg/L. 静水条件下沉水植物以降低上覆水中DTP(溶解性总磷)为主，流水条件下以减少DTP和PP(颗粒磷)为主. ③试验结束时，苦草组和黑藻组沉积物TP含量在静水条件下分别下降了91.78、93.25 mg/kg，流水条件下分别下降了83.51、81.03 mg/kg；NaOH-P(NaOH提取磷)含量在静水条件下分别下降了57.76、55.86 mg/kg，流水条件下分别下降了24.52、19.24 mg/kg，沉积物从轻度污染逐步转为未受污染. ④试验50 d，苦草生物量在静水和流水条件下分别增加了353.08和402.03 g，黑藻生物量分别增加了415.00和477.08 g，沉水植物生物增长量在流水条件下显著高于静水组. 研究显示，苦草、黑藻生长均能有效吸收磷，在流水条件下可促进沉水植物生长和磷的吸收，同时改变了上覆水溶解氧(DO)浓度和pH等环境因子，从而影响磷在上覆水和沉积物的迁移及磷形态的转变.

盐度与水位双重波动对芦苇去除水中氮磷的影响机理

郑汉杰, 王子博, 朱翔, 杜鹏, 于江华, 谢磊, 彭福全, 王灵

2023, 36(5): 986-994. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.02.16

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摘要:
芦苇广泛分布于我国西北地区，具有净化水体氮磷的作用. 西北地区的河湖补水导致盐度和水位波动，但是现有研究难以明确盐度与水位双重波动对芦苇去除水体中氮磷的影响. 该试验设置3个不同的水位及盐度波动梯度，通过试验分析揭示水位与盐度波动对芦苇脱氮除磷过程的联合影响. 结果表明：①低频盐度上升(每3 d上升100 mg/L)有利于芦苇对水体中总氮、总磷和氨氮的去除，而高频盐度上升(每3 d上升200 mg/L)不利于其去除. 水位下降(每3 d下降2 cm)有利于氨氮的去除，低频水位上升(每3 d上升2 cm)有利于总氮的去除，而高频水位上升(每3 d上升4 cm)则对氨氮和总氮的去除起到抑制作用，主要是由于高频水位上升可降低水体溶解氧浓度. ②沙湖水位及盐度波动导致芦苇根长增加0.2~2.8 cm，说明现有补水过程并未影响芦苇生存. ③尽管低频盐度上升和水位下降促进了芦苇对氮磷的直接吸收，但并非水体中氮磷去除的最佳条件，原因是芦苇直接吸收并非氮磷去除的主要过程. 为达到保障水质的目的，水位与盐度的调控应优先达到微生物生长的适宜条件. ④AMOS结构方程模型和双因素方差分析得出盐度与水位的双重波动直接影响芦苇生长指标(P<0.01)，间接影响水体氮磷浓度. 研究显示，盐度与水位双重波动直接影响芦苇生长指标，故应先控制盐度与水位波动范围，使环境有利于芦苇与微生物的生长，进而有利于芦苇对水中营养物质的吸收.

木质垃圾与废铁泥制备Fe⁰-BC材料及其对水中Cr(Ⅵ)的去除行为

陈超, 刘建国, 赵光琪, 刘美佳, 李丽

2023, 36(5): 995-1005. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.02.12

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摘要:
含铬废水的直接排放会对自然环境造成严重危害. 为探究零价铁-生物炭材料(Fe⁰-BC)与Cr(Ⅵ)的反应效能，以木质垃圾与印染行业废铁泥两种亟需处理的固体废物作为原料，在不同温度下通过碳热还原制备Fe⁰-BC，并将其应用于水中Cr(Ⅵ)的去除. 材料表征结果表明，1 200 ℃下制备的Fe⁰-BC材料(Fe⁰-BC-1200)性能最佳，其比表面积为105.6 m³/g，孔径为6.23 nm，物相主要由Fe⁰、Cu⁰、C以及少量杂质构成，其中Fe⁰以球状的颗粒形式分散附着在碳的孔结构中，且大小均匀，粒度基本达到纳米级. 通过静态试验考察了Fe⁰-BC材料对Cr(Ⅵ)的去除过程，发现Fe⁰-BC-1200对Cr(Ⅵ)的去除效果最好，在初始浓度为20 mg/L、初始pH为3.5、投加量为2.5 g/L的条件下，Cr(Ⅵ)的去除率达到95.2%. Cr(Ⅵ)的去除过程符合准二级反应动力学过程和Langmuir等温吸附模型(R²>0.99)，最大吸附量为10.71 mg/g. Cr(Ⅵ)的去除是包含吸附、还原以及络合沉淀等共同作用的结果，此外，Cu⁰的存在有利于催化Fe⁰的氧化，从而促进Cr(Ⅵ)的去除. 研究显示，利用固体废物制备的Fe⁰-BC材料成本低且对于含Cr(Ⅵ)废水的解毒效果显著，是实现“以废治废”的环境治理新思路.

油基岩屑焚烧过程中钡的转化与环境风险研究

黄祥, 彭晓曦, 郭卫广, 韩雨岐, 张力, 侯江, 雍毅

2023, 36(5): 1006-1019. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.02.21

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摘要:
油基岩屑焚烧处置技术已被广泛应用，为探究油基岩屑焚烧尾渣的主要环境风险及其形成机制，有效防控油基岩屑利用处置环境风险，通过实际样品采集和实验室模拟等方式，结合XRD、SEM-EDS、同步热分析等多种表征方法，针对四川省天然气开采油基岩屑典型回转窑焚烧处置过程中钡的转化以及焚烧尾渣的环境风险特征开展了研究. 结果表明：钡是油基岩屑中的主要重金属，油基岩屑经焚烧后，尾渣中钡的酸浸浸出毒性水平大幅上升，平均值达到333.0 mg/L，超过《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB 5085.3—2007)标准限值；在还原气氛下，800 ℃时模拟焚烧尾渣可交换态钡含量和钡的酸浸浸出毒性水平出现大幅上升，平均值分别达到8 675.74 mg/kg和244.38 mg/L，并在1 100 ℃时进一步上升，不同油基岩屑的浸出毒性发生这种跃升的温度条件存在差异. 这种现象产生的主要原因是油基岩屑中的硫酸钡在800 ℃以上会发生碳热还原反应生成硫化钡，并与氯化氢等反应产生氯化钡，这种还原转化过程主要发生在硫酸钡晶体颗粒表面，并最终形成了被可溶性钡外壳包裹的硫酸钡晶体颗粒. 研究显示，可溶性钡是油基岩屑焚烧尾渣的主要环境风险，其产生主要与硫酸钡的碳热还原反应有关，钻井岩屑还原性高温热处理过程产生的可溶性钡环境风险应得到广泛关注和有效防控，建议从标准政策制定、风险源头防控和尾渣末端治理等方面进行控制.

微塑料环境暴露与人体健康效应研究进展

孙香莹, 庄银, 王玉邦, 许秋瑾, 王成

2023, 36(5): 1020-1031. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.03.08

摘要(41) HTML(6) PDF(26)

摘要:
作为一种新型的全球性环境污染物，微塑料日益引起关注. 人体可通过摄食等途径摄入微塑料，进而引起潜在健康风险. 目前有关微塑料的研究日益增加，但关于人体微塑料暴露水平及其潜在健康危害方面的相关研究有限. 本文在梳理微塑料的人体暴露途径及水平的基础上，从体内、体外两方面试验研究总结分析了微塑料暴露对细胞、哺乳模式动物小鼠组织的影响，结果表明：①人类可通过消化道、呼吸道以及皮肤接触的方式摄入微塑料，其中经口摄入是最主要的接触途径. ②在人体多种组织、器官及代谢物中均检测到微塑料的存在，范围为0~134.3个/g. ③动物试验表明，微塑料可以通过血液循环蓄积于心、肝、脾、肺、肾和睾丸等器官中，引起炎症反应、氧化应激、免疫损伤、菌群失调、代谢紊乱等，甚至可能产生跨代效应. ④细胞试验表明，粒径较小的微塑料可穿透细胞膜进入细胞质中，引起细胞形态及功能改变，导致细胞活力下降，影响细胞生长与增殖，还可诱导ROS生成甚至产生DNA损伤等细胞毒性作用. 微塑料的毒性作用可能与其类型、粒径、染毒浓度及受试物类型等有关，建议今后加强环境低浓度下微塑料及其吸附物质在食物链传递过程中毒性蓄积与变化的研究，以及开展流行病学调查，为将来进一步阐释微塑料潜在的毒理机制和评估人体健康风险提供理论依据.

陕西省典型高硒土壤的空间分布及主要农作物硒的含量特征和主要来源研究

郝栗涛, 张湜溪, 雒昆利

2023, 36(5): 1032-1041. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.02.09

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摘要:
为研究陕西省安康市富硒核心区—岚皋县高硒土壤的空间分布及主要农作物硒含量特征和主要来源，本文在岚皋县采集了767个表层土壤样品，其中在高硒区(佐龙镇和民主镇)按行政村地块为单元，共加密采集了409个土样以及18个土豆、35个玉米和14个基岩样品，测试了其总硒含量. 结果表明：①岚皋县北部典型高硒区—佐龙镇和民主镇的土壤硒含量平均值分别为3.38 mg/kg (范围为0.02~37.39 mg/kg)和3.11 mg/kg (范围为0.05~16.96 mg/kg)，均远高于中国(0.29 mg/kg)和全球(0.40 mg/kg)表层土壤硒含量的背景值. ②佐龙镇和民主镇表层土壤硒含量大于0.40 mg/kg的面积分别占各自乡镇面积的99.18%和75.79%. ③佐龙镇中部地区的硒含量较高，民主镇中部和东南部地区的硒含量较高. 高硒区的土豆(硒含量范围为0.04~1.78 mg/kg，平均值为0.49 mg/kg)和玉米(硒含量范围为0.01~2.82 mg/kg，平均值为0.69 mg/kg)的富硒率均超过68%. ④高硒区土壤富硒的最主要原因是晚前寒武纪—寒武纪的富硒地层大面积出露，导致风化形成的上覆土壤硒含量相应较高. ⑤高硒区主要农作物硒含量与分布区的基岩硒含量密切相关. 研究显示，岚皋县北部表层土壤和农作物的硒含量均主要来源于分布区的富硒地层.

可持续发展目标达成度对中国生态文明建设公众满意度的影响

刘雅莉, 单丽雯, 杜剑卿, 王艳芬

2023, 36(5): 1042-1051. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.02.13

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摘要:
自联合国可持续发展目标提出以来，学者们聚焦其达成度开展了大量的评估工作，以期揭示中国可持续发展过程中面临的问题和挑战，进而指导政府决策. 已有评估指标的选择是“自上而下”的，普遍参照联合国建议. 然而，在实际应用中，可持续发展评估结果是否与“自下而上”衡量政府绩效的另外一个重要标准“生态文明建设公众满意度”相匹配尚不明确，增加了政府决策的不确定性. 因此，该研究以中国31个省级行政单位为样本(不包括港澳台地区数据)，建立了可持续发展达成度梯度，利用滑动窗口结合线性回归等方法，分析了可持续发展目标达成度的两个维度(平均达成度和目标间均衡度)与生态文明建设公众满意度间的变化关系及其驱动机制. 结果表明：①可持续发展评估的两个维度中，目标平均达成度与公众满意度之间无显著关系，目标间均衡度则与公众满意度呈正相关，特别是在较高可持续发展水平下(R²=0.36，P<0.01). ②环境和经济指标是影响生态文明建设公众满意度的主要因素，环境质量的影响在可持续发展水平较高的阶段更加强烈. ③经济发展和环境保护目标间的权衡关系制约了可持续发展状况相对较好省份的生态文明建设，也是决定可持续目标间均衡度与生态文明建设公众满意度间正相关关系的重要因素. 研究显示，可持续发展目标间均衡度是影响公众满意度的重要因素，传统的基于目标平均达成度的可持续发展评估难以有效指导生态文明建设，部分原因在于该方法忽略了不同目标达成度间的差异. 随着可持续发展水平的提升，经济和环境类目标达成度间的差异对公众满意度的影响逐渐增强，说明未来我国在生态文明政策制定中应加强对可持续发展薄弱环节的重视.

尾矿库环境风险管控相关政策分析及建议

王宏洋, 王旭, 陈海燕, 赵晓丽, 沈亚琴, 柳慧芳, 李会仙

2023, 36(5): 1052-1060. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2022.11.16

摘要(80) HTML(6) PDF(39)

摘要:
我国尾矿库情况复杂，安全及环境风险高，监管难度大，系统分析尾矿库的环境风险，开展有效管控非常重要. 尾矿中含有重金属等有毒有害物质，随着矿山废水、废渣、粉尘排放会对周围环境造成危害，特别是突发事故发生时，废水及尾矿会短时间内大量排入环境，而产生重大人员伤亡、财产损失和生态环境损害. 因此，不仅要开展正常工况下的污染防控，更要注重从源头防止事故次生的环境风险. 本文从尾矿库安全风险防范化解、环境污染风险防控、突发事故应急管理梳理并分析了相关法律、政策. 此外，总结并讨论了典型制度，涉及项目准入、责任与落实、监测预警制度. 总体上，安全风险管控制度较为完善，但污染风险管控制度存在诸多问题，如体制尚未完全捋顺、责任落实抓手不够、监测预警能力不足等. 针对目前管控存在的问题，立足于全国尾矿库数量原则上只减不增的新需求，提出相关工作建议：一是要厘清各部门责任，进一步完善尾矿库环境风险管控制度体系；二是要提高各方责任落实能力，推动制度落地见效；三是要开展技术及政策支持，推动尾矿资源综合利用.

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2023年第36卷第5期

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