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2013年  第26卷  第7期

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封面+目录
2013, 26(7).
摘要:
大气环境
2013年1月河北省中南部严重污染的气象条件及成因分析
王丛梅, 杨永胜, 李永占, 范引琪
2013, 26(7): 695-702.
摘要(6789) PDF(3594)
摘要:
年1月河北省中南部出现了长时间、大范围的雾霾天气,大气污染严重. 利用河北省AQI(逐日空气质量指数)、气象常规观测数据及NCEP(美国国家环境预报中心)1°×1°格距再分析资料,对此次严重污染事件的气象条件、大气环境背景和形成机制进行了研究. 结果表明:①2013年1月河北省中南部地面气象要素表现异常,与历史同期相比,平均气温低1~2℃、相对湿度高15%以上、日照时数少40%以上、降水日数多但量级小. 地面风力较小且多风向、风速的辐合线,地面散度场上河北省中南部为明显的辐合区,致使水汽和污染物汇聚不易扩散,导致雾霾天气异常偏多,大气污染严重. ②边界层高湿区中丰富的水汽与污染物互为载体,强逆温层结、大气低层的干暖盖、边界层下沉运动等均使水汽和污染物存留在近地层且不易向高空扩散;同时,稳定的大气环流形势为雾霾天气和严重污染提供了有利的大气环境场. ③河北省中南部特殊的地理条件也是雾霾和污染持续的一个重要原因. 低空稳定的偏西气流越过太行山后在山麓东侧下沉,在华北平原地区易形成地面辐合线,从而加剧了近地层水汽和污染物的汇聚.
我国空气污染物人为源排放清单对比
杨文夷, 李 杰, 朱莉莉, 王自发
2013, 26(7): 703-711.
摘要(3050) PDF(725)
摘要:
空气污染物排放清单是影响数值模式结果准确性的关键因子之一. 定义不同排放清单中同一污染物排放量最大值与最小值之差与平均值的比值为差异度,对比分析了4个国内外广泛应用的人为污染源排放清单(TRACE-P、INTEX-B、REAS1.1和REAS2.0). 结果表明:INTEX-B、REAS1.1和REAS2.0清单中给出的2006—2007年我国(不包括港澳台地区数据)SO2排放量差异度为12%,而在SO2排放量较大的省份(如山东、河北和河南等)差异度达30%以上; NOx和NMVOC(非甲烷挥发性有机物)的排放量差异度分别为51%和30%,在山东、江苏、浙江、北京和上海等经济较发达地区的差异度达到20%~80%. 相对于2000年的排放清单,2006—2007年排放清单各污染物的排放量增长明显,SO2、NOx和NMVOC的排放量在INTEX-B、REAS1.1和REAS2.0清单中的平均值分别为TRACE-P清单的1.6、1.9和1.5倍. 近年来经济的高速发展、能源消耗的增长和空气污染控制技术的应用等都会影响人为活动水平和排放因子的选取,这也是造成排放清单间存在差异的主要原因.
西安郊区泾河秋、冬季大气黑碳变化及粒径特征
杜川利, 余 兴, 李星敏, 陈 闯, 王繁强, 彭 艳, 董 妍, 董自鹏
2013, 26(7): 712-720.
摘要(1724) PDF(466)
摘要:
利用西安郊区泾河大气成分站 ρ(BC)(BC为黑碳)、粒子数浓度资料和观象台自动站、探空站数据,对西安郊区秋、冬季 ρ(BC)变化特征、粒径分布特征和变化原因进行了分析. 结果表明:①泾河郊区 ρ(BC)比城区的低. 城区 ρ(BC)日变化呈三峰特征,峰值分别出现在凌晨02:00、清晨07:00和傍晚20:00,分别为17.0、12.5和21.5μg/m3. 泾河郊区 ρ(BC)日变化呈双峰特征,峰值出现在上午09:00和晚上23:00,数值分别为5.5和6.1μg/m3;谷值出现在清晨06:00和下午16:00,数值分别为4.9和2.6μg/m3. ② ρ(BC)与不同粒径颗粒物数浓度关系不同,其中与粒径<4.0μm粒子的数浓度成正比,与粒径≥4.0μm粒子(如沙尘)的数浓度成反比;波长指数分析表明,沙尘可致 ρ(BC)实测值偏大. ③ ρ(BC)与近地面逆温强度有密切相关性,R(相关系数)达到0.4125(P<0.0001);风速小于1.5m/s时BC易堆积,大于1.5m/s时则相反;连续降水对BC清除效果显著.
水环境
太湖梅梁湾理化指标分层的空间分布特征
赵林林, 朱广伟, 许 海
2013, 26(7): 721-727.
摘要(2085) PDF(409)
摘要:
为了解大型浅水湖泊水体理化指标的空间分异特征,在太湖梅梁湾布设62个采样点,垂向分为3层,调查水体中Chla、TN、TDN(溶解性总氮)、TP、TDP(溶解性总磷)的质量浓度及SD(透明度)、DOS(溶解氧饱和度)等水体理化指标,统计分析了夏季太湖水体理化指标空间分布特征及影响因素. 结果表明:①梅梁湾水体理化指标垂向时空变幅不同,垂向相对变幅平均值ρ(TN)为68.0%,ρ(TDN)为40.1%,ρ(TP)为138.0%,ρ(TDP)为35.7%,ρ(Chla)为66.0%,DOS为79.0%,营养盐总量的垂向差异比溶解态大;②平面上,水华堆积区ρ(TN)、ρ(TDN)、ρ(TP)、ρ(TDP)、ρ(Chla)、DOS平均值分别为梅梁湾平均值的4.45、2.45、6.45、4.74、2.08、1.02倍,比垂向差异大;③风场驱动下蓝藻堆积对水体各理化指标空间分布的影响巨大;④ρ(Chla)垂向分层明显,ρ(Chla)的垂向变幅表层0.2m处显著高于下层,可达89.7μg/L. 浅水湖泊的水体理化指标时空变异大,受气象条件、水动力条件等因素的影响,故在监测点位布设及数据分析时,应考虑垂直分层采样、滨岸带采样并详细记录采样条件.
白塔堡河上覆水与沉积物间隙水N、P分布特征
杨 楠, 于会彬, 宋永会, 郅二铨, 袁林江, 彭剑峰
2013, 26(7): 728-735.
摘要(1751) PDF(414)
摘要:
为研究河流沉积物与间隙水间营养盐的迁移规律,采集白塔堡河干流平水期上覆水和沉积物间隙水样品,分析N、P分布特征,计算沉积物-水界面N、P扩散通量,并对上覆水与间隙水中营养盐含量进行回归分析. 结果表明:上覆水和间隙水中ρ(TN)、ρ(NH3-N)和ρ(TP)均为农村带河段最低,城镇带和城市带河段较高. N、P的主要来源,农村带河段为农村灰水和面源污染,城镇带河段为生活污水和工业园排水,城市带河段为城市生活污水和工业废水. 间隙水中各营养盐质量浓度基本上都高于上覆水,空间分布趋势相似. NH3-N、NO2--N、NO3--N和PO43--P在沉积物-水界面的平均扩散通量分别为0.429、0.134、0.080和0.143μmol/(m2·d),表明沉积物是上覆水重要的N、P源. 表层沉积物间隙水与上覆水中的ρ(NH3-N)(R2=0.874,P=0.0002)和ρ(PO43--P)(R2=0.704,P=0.0005)均呈极显著相关,ρ(NO2--N)呈显著相关(R2=0.501,P=0.0020),ρ(NO3--N)的相关性(R2=0.353,P=0.0150)不显著,说明白塔堡河沉积物间隙水中的N主要以NH3-N形态向上覆水中扩散;而间隙水中的P主要以PO43--P形态向上覆水中扩散.
基于标识指数与敏感性分析的洞庭湖滨湖区地下水重金属污染评价
姜燕松, 李忠武, 黄金权, 赵新娜, 张 燕, 黄 斌, 袁 敏
2013, 26(7): 736-742.
摘要(1876) PDF(710)
摘要:
以洞庭湖滨湖区城西垸为例,采用基于熵权的综合标识指数模型,探讨了滨湖区地下水中各重金属污染现状,分析了综合评价结果对各评价因子的敏感性程度,并针对不同评价方法的评价结果进行了对比. 结果表明:基于GB/T 14848—1993《地下水水环境质量标准》Ⅲ类水质标准,研究区ρ(Pb)、ρ(Fe)、ρ(Mn)的超标率均达到67%,最差水质类别分别为劣Ⅴ类、Ⅳ类和Ⅴ类;地下水重金属污染空间变异明显,其中湘江西支地下水污染最为严重,综合标识指数(4.126)最大,属于Ⅳ类水质,洞庭湖区次之,湘江东支地下水污染程度最轻(3.515),并且两支流地下水由上游至下游呈污染逐渐减轻的趋势;敏感性分析表明,综合评价结果对ρ(Pb)和ρ(Mn)的敏感性较强,敏感性系数分别为0.0539和0.0479,说明Pb、Mn是影响城西垸地下水水质变化的主要重金属污染物.
贵州草海湿地植物根际沉积物磷素形态特征
段素明, 黄先飞, 胡继伟, 夏品华, 王 义, 刘义详
2013, 26(7): 743-749.
摘要(1929) PDF(426)
摘要:
为分析草海湿地植物根际沉积物磷素形态特征,对24个根际沉积物样品中不同磷形态——Fe/A1-P(铁铝磷)、OP(有机磷)、Ca-P(钙磷)和Res-P(残渣态磷)的分布特征及其与金属、有机质的相关性进行了研究. 结果表明:湿地植物根际沉积物中w(Fe/A1-P)>w(OP)>w(Ca-P)>w(Res-P). w(TP)为114.2~863.9mg/kg,其中w(Fe/A1-P)为60.8~529.9mg/kg,占w(TP)的47.2%~83.5%,Fe/A1-P是磷的主要存在形态;w(OP)为12.2~195.1mg/kg,w(Ca-P)为6.1~205.7mg/kg,w(Res-P)为5.4~23.6mg/kg. 统计分析表明,w(TP)与w(Fe/A1-P)相关性较好(R=0.932,P<0.01);而w(LOI)(LOI为烧矢量)与w(OP)相关性较弱(R=0.343). 主成分分析表明,草海湿地植物根际沉积物中磷主要来自生活污水和农业面源污染;磷素存在的形态特征主要受湿地植物根系泌氧及沉积物中w(Fe)、w(Mn)影响,其次是偏碱性水体.
生态环境
半干旱山区采矿扰动植被指数时空变化规律
马 超, 张晓克, 郭增长, 吴立新
2013, 26(7): 750-758.
摘要(2024) PDF(488)
摘要:
选取潞安矿区7个生产矿井中的8个试验工作面,采用概率积分法预测开采沉陷值;对2004—2007年7个时相(分别为2004年7月8日、11月1日,2005年2月1日、8月26日,2006年5月22日,2007年4月9日和6月1日)的SPOT2/4卫星遥感数据进行大气校正及波段运算,提取工作面开采沉陷前后的NDVI(归一化植被指数)平均值,经离散傅立叶变换得到NDVI时间序列曲线,以研究采矿扰动区植被指数的时空变化规律. 结果表明:①试验工作面地表覆被NDVI变化与采矿扰动区具有空间相关性. 非采矿扰动区(伪不变特征区)森林冠层的NDVI最大值由2004年的0.619451增至2007年的0.739987,平均年净增加6.18%. 在采矿扰动区,虽然开采前地表NDVI最大值呈增加趋势,但开采当年却显著下降,年均降幅达11.91%. ②试验工作面地表NDVI变化与采矿扰动具有时间相关性. NDVI在开采前表现相对稳定,受开采扰动虽出现下降但却滞后4~6个月,并且持续1~2a,其后转入上升期. 常村矿的S1-1#、S3-2#、N1-4#,漳村矿的2101#、2102#、2201#,五阳矿的5100#,王庄矿的5210#等8个试验工作面NDVI最大值年均降幅分别为12.24%、27.81%、15.79%、19.19%、7.19%、21.48%、13.25%和1.66%,平均值为14.83%. 在气候、耕作、采矿扰动等诸多因素影响下,采矿扰动是半干旱山区采矿区地表NDVI变化的主要诱因.
喀斯特石漠化山区苔藓多样性及水土保持研究
李军峰, 王智慧, 张朝晖
2013, 26(7): 759-764.
摘要(2745) PDF(428)
摘要:
喀斯特石漠化已成为制约我国西南地区可持续发展的重要生态环境问题. 以云南芝云洞山区苔藓植物为研究对象,于2012年1月进行调查和样地设置,共采集样品75份,采用经典形态分类法进行鉴定,分析苔藓多样性及其对水土保持的贡献. 结果表明:苔藓植物有11科25属53种;苔藓植物种数为无石漠化区(34)>轻度石漠化区(14)>中度石漠化区(12)>强度石漠化区(7),丰富度指数也为无石漠化区(2.8748)>轻度石漠化区(0.1941)>中度石漠化区(-1.1767)>强度石漠化区(-1.8923). 石漠化区苔藓植物相似性指数相差较小,其中强度石漠化区与中度石漠化区的相似性指数为0.3750,强度石漠化区与轻度石漠化区为0.3077,中度石漠化区与轻度石漠化区为0.3846;而石漠化区与无石漠化区相似性指数相差较大,其中无石漠化区与强度和轻度石漠化区的相似性指数分别为0.0714和0.0952. 强度、中度和轻度石漠化区与无石漠化区均匀度指数分别为0.5900、0.5133、0.4899和0.6107. 6种优势苔藓植物(长叶纽藓、卷叶湿地藓、东亚小石藓、黑扭口藓、卵叶青藓和狭叶湿地藓)的生物量、成土量和饱和吸水量分别在0.962~9.546、1.294~40.181、8.890~82.571g/m2之间,表明可以将苔藓植物作为该类地区的先锋植物.
不同干扰类型对呼伦贝尔草甸草原群落结构及物种多样性影响的比较
高军靖, 吕世海, 刘及东, 郑志荣, 叶生星
2013, 26(7): 765-771.
摘要(1944) PDF(387)
摘要:
采用样方法,对比研究了2009—2011年刈割和围封干扰对呼伦贝尔草甸草原植物群落结构和物种多样性的影响. 结果表明:2009—2011年,围封干扰下建群种种群相对重要值分别为15.67%、17.73%、17.60%;而刈割干扰下建群种种群相对重要值分别为16.86%、14.84%、12.36%,呈明显下降趋势;表明围封干扰可促进建群种种群生长,而刈割则有一定的抑制作用. 2种干扰类型导致的植物群落生态类型变化趋势差异尚不显著. 2009—2011年,刈割干扰下,Margalef物种丰富度指数分别为6.05、4.58、4.27,Shannon-Wiener多样性指数分别为3.13、2.89、2.79,Pielou均匀度指数分别为0.90、0.91、0.90;围封干扰下,Margalef物种丰富度指数分别为6.46、6.03、5.32,Shannon-Wiener多样性指数分别为3.26、3.18、2.98,Pielou均匀度指数分别为0.87、0.87、0.85. 可见,在相同年份,刈割干扰下Margalef物种丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数均低于围封干扰,Pielou均匀度指数均高于围封干扰. 说明围封干扰有利于植物物种多样性的维持,而适度的刈割干扰则有利于植物群落的均一化.
土壤环境
北京典型土壤剖面含氧非烃化合物分布及成因
张枝焕, 杨晓洁, 万甜甜, 贺光秀, 朱 雷
2013, 26(7): 772-779.
摘要(1784) PDF(359)
摘要:
根据对北京地区6个典型采样点土壤样品的试验分析结果,探讨了含氧非烃化合物的含量、组成及其在采样点剖面上的分布特征,并对其污染源进行了讨论. 结果表明,检测到的含氧非烃化合物主要包括C6~C28正构烷酸类、C12~C28正构烷醇类、正构烷酸甲酯类、酞酸酯类、甾醇类和脱氢松香酸等. 含氧非烃化合物总质量分数及各类化合物的质量分数均有随深度增大而降低的趋势,其中0~40cm含氧非烃化合物总质量分数(4.539~60.689μg/g)较高且变化明显,深度大于40cm的土壤中降至<9.000 μg/g且均趋于稳定. 各采样点含氧非烃化合物的总质量分数纵向变化特征与w(TOC)的变化趋势基本一致,表明w(TOC)是控制土壤中含氧非烃化合物分布的重要因素. 不同采样点正构烷酸类化合物都以C16为主峰碳,次主峰碳为C18,除个别采样点表层土壤中高碳数正构烷酸存在较明显奇偶优势外,中低碳数正构烷酸偶碳优势不明显,推测其主要来源于化石燃料或原土中的有机质,部分高分子量正构烷酸来源于生物质;正构烷醇类以C22为主峰碳,并具有明显的偶碳优势,主要来源于植物或者微生物源等天然源;酞酸酯中DBP(邻苯二甲酸二丁基酯)、DEHP〔邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯〕和DIBP(邻苯二甲酸二异丁基酯)质量分数较高,其来源与这些化合物的人为使用有关;甾醇类以β-谷甾醇占优势,并且大部分集中在表层,主要为生物源.
基于核示踪的深圳市农用土壤侵蚀特征及评价
李俊杰, 王仰麟, 李定强, 卓慕宁, 吴健生
2013, 26(7): 780-786.
摘要(1506) PDF(391)
摘要:
运用137Cs和210Pbex联合示踪技术,考察深圳特区内外典型区域137Cs和210Pbex面积活度的背景值与变化特征,以及典型区农用土壤侵蚀速率、分布特征和主要影响因素. 结果表明:①在城市化剧烈的人为扰动作用下,深圳市的地表土壤环境已经大部分不具备自然土壤的基本属性. 深圳市137Cs面积活度背景值介于99~653Bq/m2之间,仙湖植物园的137Cs实测面积活度背景值最大〔为(653±81)Bq/m2〕,南澳新大村的137Cs实测面积活度背景值最小〔为(99±47)Bq/m2〕. ②随着海拔升高,210Pbex的实测面积活度背景值呈增加趋势,这和低纬度地区亚热带海洋性季风气候的水汽运动有关. ③深圳市南澳新大村和公明水库陡坡农用地种果造成的土壤侵蚀已达到了极剧烈的程度,土壤平均侵蚀速率分别高达6150和40530t/(km2·a). 深圳市农用土壤侵蚀具有分布面积广、人为扰动较剧烈、产流产沙集中、侵蚀强度较大等特征. 人为扰动主导的土地开发与陡坡种果是造成城市水土流失的主要影响因素. ④深圳市近30年来快速城市化活动加速了城市土壤侵蚀的发生和发展,亟待加强开发建设项目水土保持、陡坡还林还草等生态治理工作.
风险评价与管理
红枫湖饮用水水源地的工业企业环境风险评价
田 培, 付 青, 郑丙辉, 王国强, 姚晓磊
2013, 26(7): 787-792.
摘要(1533) PDF(532)
摘要:
为降低饮用水水源地的工业企业突发环境事件发生的频率、提高环境风险管理的效率,在工业企业环境风险特征分析及Seveso Ⅲ指令的基础上,构建了基于危险物质泄漏、污染物排放及迁移、风险管理与控制能力的工业企业环境风险评价指标体系,并建立了风险评价方法. 以贵阳市红枫湖流域为例,按其水文特征划分为5个区域,对流域工业企业及各区域进行了风险评价. 结果表明:红枫湖流域81家工业企业中有55家风险企业,占企业总数的67.9%,整体风险水平较高;风险级别为重大、较大、一般和较低的企业分别有10、14、20和11家;风险较高的企业多为化工、印染、医药、造纸、冶金和煤矿类企业;羊昌河、麦翁河、麻线河、后六河流域及湖区周边区域的风险指数分别为16.09、7.01、3.77、0、1.07,羊昌河和麦翁河流域分别属于较高风险、一般风险区域,而其他区域的风险较低. 风险评价结果与红枫湖流域内工业企业的污染特点及位置分布较吻合,据此提出红枫湖流域实施环境风险分级管理的建议.
土壤污染对地下水影响的2种评估方法的应用与比较
李婷婷, 钟茂生, 姜 林, 樊艳玲, 姚珏君, 夏天翔, 贾晓洋
2013, 26(7): 793-799.
摘要(1827) PDF(422)
摘要:
以某含1,2-二氯乙烷等10种有机物污染土壤回填项目为例,介绍了2种方法(三相平衡耦合地下水稀释模型和Sesoil耦合地下水稀释模型)在评估土壤污染对地下水影响中的具体应用并进行了比较. 结果表明,采用US EPA(美国国家环境保护局)推荐的三相平衡耦合地下水稀释模型预测的地下水中目标污染物浓度高于新泽西州推荐的Sesoil耦合地下水稀释模型的3~10倍,污染物亨利常数及碳水分配系数越高,二者的差异越明显,达到1个数量级. 对于多环芳烃类的强疏水性有机污染物,2种方法的评估结论无本质差异. 出于保守性及调查成本的考虑,在制订国家或区域范围基于保护地下水的土壤通用筛选值时,建议采用所需参数相对较少的三相平衡耦合地下水稀释模型的方法,以节约调查成本. 对于具体评估项目,当污染物浓度超过通用筛选值时,建议进一步对场地水文地质条件进行调查,采用Sesoil耦合地下水稀释模型重新评估并计算该特定场地的筛选值,以节约修复成本.
污染治理技术与方法
臭氧-接种生物滤池组合工艺去除饮用水中典型致嗅物质
袁蓉芳, 周北海, 施春红, 顾军农, 李玉仙
2013, 26(7): 800-806.
摘要(1414) PDF(382)
摘要:
通过在生物滤池表面接种MIB(2-甲基异茨醇)及geosmin(土臭素)降解菌,增强生物滤池的作用,并探讨臭氧-生物滤池组合工艺对MIB和geosmin的处理效果. 结果表明:单独接种生物滤池可使ρ(MIB)和ρ(geosmin)从初始的500ng/L分别降至125和112ng/L,MIB和geosmin的去除效果先随EBCT(空床停留时间)的延长而显著增加,但当EBCT大于20min后无明显变化;随着滤料深度的增加,滤池生物量逐渐降低,对污染物的去除率增加缓慢.在接种生物滤池前增加臭氧单元,当EBCT为20min、臭氧投加量为2mg/L时,臭氧-接种生物滤池组合工艺可去除84%的MIB和94%的geosmin,其中接种生物滤池单元中生物量随滤池深度的增加呈先增后减的趋势,滤料深度为100~200mm时,单位高度滤料的去除率最高. 采用臭氧-接种生物滤池组合工艺可有效去除水中的MIB和geosmin.