环境科学研究

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2013, 26(8).

摘要(160) PDF(9)

摘要:

修光利, 张艳艳, 蔡姬, 张雯莹, 张美根, 张仁健, 张大年

2013, 26(8): 807-813.

摘要(1778) PDF(660)

摘要:
于2004—2007年在上海市西南部某采样点使用分级采样器和PM₁₀采样器采集大气颗粒物样品,采用化学序批式提取法分析了颗粒物中的ExPM(可交换汞)、HPM(可溶盐酸汞)、EPM(元素汞)和RPM(剩余汞)4种形态汞的含量. 结果表明:颗粒物中ρ(total-Hg)(total-Hg为总汞)在0.07~1.44ng/m³之间,47.8%集中在粒径<1.6μm的颗粒物中；颗粒物中w(total-Hg)在0.35~6.89μg/g之间,高于煤炭和水泥中的含量；颗粒物中ρ(total-Hg)在冬、春季较高,夏季较低； PM₁₀中ρ(total-Hg)日变化呈双峰型,然而w(total-Hg)的日变化并不明显.夜间各种形态汞的质量浓度都高于白天.汞的形态受气象条件和污染源分布的影响. 除了2006年春季外,其他年份各季节的w(HPM)基本持平；ρ(EPM)在2005年冬季和2006年春季均出现较高值,分别为0.19和0.17ng/m³. HPM和EPM主要集中在细颗粒物上,而RPM在粒径<1.6μm和1.6~<3.7μm颗粒物中的分布无明显差异. 颗粒物中的ρ(total-Hg)、ρ(RPM)与温度、日温差、相对湿度呈显著负相关,与ρ(SO₂)呈正相关；但ρ(HPM)和ρ(EPM)与这些参数的相关性不同. 这可能与HPM和EPM的来源与大气化学特征有关,其中,HPM易溶解于液相,与对光照依赖性很强的光化学反应有关；而EPM主要取决于一次来源的贡献和气态汞沉积速率.

基于国内实测燃煤电厂烟气汞排放估算的不确定度

支国瑞, 薛志钢, 李洋, 马京华, 刘妍, 孟凡, 柴发合

2013, 26(8): 814-821.

摘要(2645) PDF(471)

摘要:
参照测量不确定度评定与表示的国家技术规范,基于近年来我国燃煤电厂常规污控设备协同脱汞的现场测试数据(文献报道和实测值)及各省原煤w(汞)的实测值,初步构建了国内燃煤电厂烟气汞排放不确定度的计算方法,并以2010年的燃煤量、污控方式布局为基础,计算了该年度汞排放的不确定度. 结果表明:2010年我国燃煤电厂烟气汞排放的总不确定度为48.8t,占平均排放总量的34.3%；其中60.2%源于污控设备脱汞效率的不确定度,39.8%源于原煤w(汞)的不确定度；采用ESP(静电除尘)、ESP+WFGD(静电除尘+湿法脱硫)、SCR+ESP+WFGD(选择性催化还原脱硝+静电除尘+湿法脱硫)和FF(袋式除尘)大气污控组合的机组各存在6.0、32.2、9.7和0.9t的烟气汞排放不确定度,分别占各对应机组烟气汞排放量的19.3%、32.8%、84.6%和53.6%,其中SCR+ESP+WFGD污控组合烟气汞排放的相对不确定度最大. 随着我国烟气脱硝工作全面推行,2015年以后,SCR+ESP+WFGD污控措施(组合)的机组所占比例将会提高到66%以上,如果仍以现有数据为基础,则来自SCR+ESP+WFGD污控措施(组合)机组的烟气汞排放不确定度将会大幅增加,因此急需增加对该类装置脱汞效率的实测样本数量.

1980—2007年我国燃煤大气汞、铅、砷排放趋势分析

高炜, 支国瑞, 薛志钢, 王书肖

2013, 26(8): 822-828.

摘要(2262) PDF(802)

摘要:
基于文献调研,对1980—2007年我国汞、铅、砷3种主要燃煤大气重金属排放清单进行归纳,计算了3种重金属的逐年平均排放量,并分析排放量与燃煤量的相关性、单位煤耗大气重金属污染物排放量的变化趋势及原因. 结果表明:1980—2007年我国燃煤大气汞、铅、砷排放量与燃煤量增长趋势基本一致,均呈显著正相关(R2分别为0.911、0.971、0.996),但燃煤大气汞排放量与燃煤量间的相关性却比铅、砷排放量与燃煤量的相关性小很多,这主要是燃煤电厂对汞协同脱除能力比对铅、砷强,以及电厂汞排放所占比例较大所致. 燃煤大气汞排放量在2005年后趋于稳定,而铅、砷排放量在2000年后快速增长,年均增速均超过10%,其中电厂和工业锅炉是重金属排放的重点行业. 在燃煤量不断增长的背景下,单位煤耗的大气汞、铅排放量均呈下降趋势,其中汞排放量在2005—2007年年均降低5.0%,铅排放量在1996—2007年年均降低1.7%. 这与我国主要燃煤行业除尘、脱硫、脱硝等大气污染控制装置对重金属的协同脱除能力不断增强有密切关系.

建筑扰动条件下大气流动与扩散的CFD模拟

李沁怡, 蔡旭晖, 康凌

2013, 26(8): 829-837.

摘要(2685) PDF(410)

摘要:
用FLUENT模式对中性大气、单个建筑的气流扰动情况进行模拟,并以风洞试验数据检验模拟效果；将模拟方法应用于类似城市建筑阵列条件的大气污染扩散问题,并且与现场示踪试验比较. 结果表明:FLUENT对建筑扰动条件的平均风场模拟效果良好,FAC2(模拟值与试验值之比在0.5~2之间的比例)在水平与垂直风速下分别达到77.9%与61.0%；对湍流特征量的模拟偏差稍大,K(湍流动能)虽总体偏小,但FAC2仍达到了54.6%. 选择湍流闭合的标准K-ε(ε为湍流动能耗散率)方案、重整化群K-ε方案和雷诺应力模型方案对结果的影响均不大. 采用FLUENT模拟了类似城市街区建筑阵列条件的大气扩散个例, 模拟结果反映了建筑扰动导致的扩散烟流轴线相对于平均风向的非常规偏移,并且扩散浓度与示踪试验结果相符较好,下风向32与63m处的侧向模拟浓度峰值的相对误差分别为72.5%与36.9%. 相比于高斯模式ISC3,FLUENT对复杂建筑阵列条件的扩散模拟结果更符合实际,如污染物向上风向扩散以及在建筑物周围堆积与绕流的现象. FLUENT扩散模拟还显示:近源处相邻建筑街道峡谷中的最大浓度沿下风向“阶跃”式减小,排放源所在街道峡谷中的最大浓度可比相邻街谷中的高几倍甚至1个数量级以上.

温榆河昌平段沉积物重金属影响因素分析及污染评价

王志英, 刘云, 王建立, 赵建庄

2013, 26(8): 838-843.

摘要(1752) PDF(394)

摘要:
温榆河是北京市重要的防洪排涝、拦污河道,每年接纳大量污水,面临严重的水环境问题. 为了解温榆河昌平段表层沉积物重金属含量、影响因素及污染状况,在温榆河昌平段采集沉积物样品28个,测定pH、w(OM)(OM有机质)、w(TN)、w(TP)、w(TK)等沉积物理化性状及w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)和w(Cr). 通过相关性分析和因子分析,研究沉积物中pH、w(OM)、w(TN)、w(TP)、w(TK)与4种重金属质量分数的相关关系,并运用地累积指数法和潜在生态危害指数法对重金属污染状况进行评价. 结果表明:沉积物中w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)和w(Cr)平均值分别为19.35、89.90、25.80、53.74mg/kg,变异系数分别为29.76%、43.39%、37.54%、20.90%,其中w(Zn)的空间变异程度最大. 沉积物中w(OM)与w(Cu)和w(Zn)的R(相关系数)分别为0.515(P<0.01)、0.599(P<0.01),w(TN)与w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)的R分别为0.463(P<0.05)、0.713(P<0.01)和0.654(P<0.01).因子分析也显示,w(OM)、w(TN)、w(Cu)、w(Zn)和w(Pb)在第1因子上具有较高的载荷系数. 地累积指数评价结果表明,表层沉积物重金属污染程度顺序为Cr>Zn>Pb>Cu,Cr为轻度污染,Zn、Pb、Cu未达到污染. 潜在生态风险程度分析表明,各重金属潜在生态风险程度及综合生态风险程度均为轻微.

NAPLs污染物指进锋面形态的指间距离预测

李慧颖, 杜晓明, 伍斌, 杨宾, 马妍, 李政, 李发生

2013, 26(8): 844-850.

摘要(1514) PDF(473)

摘要:
选取4种不同性质的NAPLs(非水相流体)污染物,分别应用分形维数方法和毛细压力函数方法对NAPLs迁移过程中有效界面张力和指进过程中指间距离的大小进行预测,同时建立二维可视化砂箱模型,模拟污染物在多孔介质中的非稳态指进迁移过程,获得指进迁移形态影像75幅. 结果表明,与试验观测值比较,对于相同迁移过程中的指间距离,毛细压力函数方法预测误差绝对值介于1%~93%,分形维数方法预测误差绝对值介于2%~25%,分形维数方法的预测误差小于毛细压力函数方法. 毛细压力函数方法对指间距离的预测随着NAPLs密度的增加而增大,对DNAPLs(重非水相流体)的预测误差明显增加,更适用于预测密度与水的密度相差不大的物质；分形维数方法的预测值与观测值呈显著线性相关(R2=0.957),相比于传统毛细压力函数方法,分形维数方法对指间距离的预测更准确,更适合用来预测不同密度NAPLs污染物的指进距离参数.

应用in vitro法评估土壤性质对土壤中Pb的生物可给性的影响

郑顺安, 王飞, 李晓华, 王海, 万小春

2013, 26(8): 851-857.

摘要(2153) PDF(324)

摘要:
选取22种典型土壤样品,应用2种in vitro(体外模拟)试验方法——SBET法(simple bioaccessibility extraction test,生物有效性简化提取法)和PBET法(physiologically-based extraction test,生物原理提取法),定量阐明土壤性质对Pb的生物可给性的影响. 结果表明:①SBET法中Pb的生物可给性为18.78%~77.08%,平均值为44.14%；PBET法中Pb的生物可给性为0.72%~50.51%,平均值为13.77%. 除赤红壤和贵州黄壤外,其余20种土壤样品均表现为SBET法中Pb的生物可给性显著高于PBET法,并且随着土壤pH的增长,2种方法的差距更加显著. ②逐步回归分析结果表明,在SBET法中,对土壤Pb的生物可给性影响最大的因子是土壤中w(黏粒),其次为pH,二者可以解释69.49%的Pb的生物可给性的变化；在PBET法中,对土壤Pb的生物可给性影响最大的因子是pH,其次为w(黏粒),二者可以解释73.65%的Pb的生物可给性的变化. 研究结果说明,污染土壤中Pb的生物可给性可以根据土壤pH和w(黏粒)进行预测.

柴河小流域草地土壤环境的同位素示踪研究

庄艳, 王延华, 杨浩, 牛晓音, 徐美娜, 邹军, 谢标

2013, 26(8): 858-865.

摘要(1542) PDF(332)

摘要:
以滇池柴河小流域为研究区域,于2011年7月采集草地样品全样、分层样共17个,对土壤粒度、w(SOM)(SOM为有机质)、w(TN)进行测定；采用放射性核素¹³⁷Cs示踪技术估算研究流域土壤侵蚀速率；同时,测定δ13C(稳定性碳同位素丰度),以研究该流域生态环境状况. 结果表明:①土壤粒度组成为粉粒(66.74%~77.55%)>黏粒(21.22%~31.29%)>砂粒(1.23%~3.33%),同一土地利用方式的土壤粒度组成差异较小,土壤适宜耕作. ②CH1、CH2、CH3采样点的w(SOM)分别为3.51%、1.72%、2.54%,w(TN)分别为0.22%、0.17%、0.18%,二者相对偏低,并且土壤剖面的w(SOM)、w(TN)均随深度增加呈降低趋势. ③CH1、CH2、CH3采样点的¹³⁷Cs含量分别为586.91、279.83和217.82bq/m²,侵蚀模数分别为324.96、879.33和1066.83t/(km²·a),表明研究区整体属于轻度侵蚀且表层土壤侵蚀较为严重. ④CH1、CH2、CH3采样点的δ13C平均值分别为-18.49‰、-24.5‰和-21.74‰,表明有机质主要来源于陆源.

不同植被群落表层土壤中细菌群落多样性

张杰, 余潮, 王自海, 董昌强, 刘倩纯, 吴兰

2013, 26(8): 866-872.

摘要(1853) PDF(397)

摘要:
对3种不同植被群落(海桐、雪松、桂花)表层土壤中的pH、w(TOC)、w(TN)和w(TP)进行了测定,采用DGGE(变性梯度凝胶电泳)方法对各植被群落表层土壤细菌的16S rDNA V3~V6可变区扩增片段进行了分析,利用分析得到的图谱数据与表层土壤中的pH、w(TOC)、w(TN)和w(TP)进行了群落-理化因子相关性分析以及CCA(典范对应分析). 结果表明,不同植被群落表层土壤的pH和养分含量不同,其中w(TOC)和w(TN)的差异显著(P<0.05),而pH和w(TP)的差异不显著(P>0.05). DGGE图谱分析结果揭示,不同植被群落表层土壤的细菌群落结构明显不同. 聚类分析显示,海桐和雪松的细菌群落组成和结构最为相似(82%),而它们与桂花样地的相似性(55%)相对较低,桂花样地的Shannon-Wiener指数最高且与其他2个样地差异显著,雪松样地的均匀度指数最高. 相关性分析和CCA结果进一步表明,w(TOC)和w(TN)是表层土壤细菌群落结构和多样性的显著影响因素,并且植被群落可能通过其根系分泌物产生间接影响.

统计方法在污染场地修复验收评估中的应用

姜林, 张丽娜, 钟茂生, 梁竟, 姚珏君, 夏天翔, 李敬东

2013, 26(8): 873-878.

摘要(1679) PDF(441)

摘要:
为合理评估污染场地修复验收结果,运用2种统计学方法——平行样t检验和UCL(置信上限)评估方法,对修复案例场地土壤样品的检测结果进行评估. 结果表明:采用传统的逐一对比方法,有8个采样点的w(As)和1个采样点的w(Hg)超过修复目标；平行样t检验法显示,这9个超标采样点中,S48采样点w(As)和S1采样点w(Hg)略微超过修复目标,是由采样与实验室误差引起,可视为已经达到修复效果；95%UCL评估方法结果则显示,w(As)和w(Hg)的95%UCL分别为23.81和5.83mg/kg,均小于对应的修复目标值,只有S26采样点w(As)大于修复目标值的2倍,可判定该场地土壤中除S26采样点w(As)外,其他均已达标. 研究说明:①运用适当的统计分析方法对修复效果进行评估,可节省不必要的修复成本；②传统的逐一对比方法适用于修复场地面积较小、采样数量有限的情况,平行样t检验则可剔除采样过程或实验室分析误差导致的超标值的影响；③95%UCL评估方法可从整体上判断场地修复效果,适合于修复面积较大、采样数量相对较多的情况,应用时注意95%UCL应小于修复目标值,污染物含量的最高检测值应不超过修复目标的2倍且不出现局部连续超标区域.

2种电阻率法污染探测装置的抗噪声性能比较

王玉玲, 能昌信, 王彦文, 董路, 徐亚

2013, 26(8): 879-884.

摘要(1863) PDF(337)

摘要:
为比较2种电阻率法污染场地探测装置——温纳和偶极装置的抗噪声性能,基于点电流源电场分布原理进行理论推导,研究了理想均匀半空间的理论电位取值,并在重庆一废弃化工厂进行实际场地探测比较. 结果表明,采用相同极距的2种探测装置,温纳装置采集的信号强度为偶极装置的3倍以上,具有更强的在抗噪声性能. 在实际探测中,温纳装置仅有0.28%的数据由于数据质量较差被移除,而偶极装置的这一数据占12.10%,可见温纳装置比偶极装置具有更好的抗噪声性能. 因此,在实际污染场地探测中,如果场地的噪声干扰严重,应优先选择采用温纳装置进行探测.

多孔水化硅酸钙的制备及其磷回收特性

吉芳英, 关伟, 周卫威, 姜宁, 陈晴空, 晏鹏

2013, 26(8): 885-891.

摘要(2136) PDF(392)

摘要:
为实现磷资源的可持续利用,以环境废弃物电石渣为钙质材料,以白碳黑为硅质材料合成CSH(水化硅酸钙),以该材料为晶种,以结晶形成羟基磷灰石的形式从含磷废水中回收磷,重点研究了不同钙硅比〔c(CaO)/c(SiO₂)〕条件下制备的CSH对含磷废水中磷的回收特性. 结果表明,钙硅比为1.8∶1时所得的CSH结构更疏松、表面分布有较多的孔隙, 较大的比表面积使其具有较好的溶钙能力. 钙硅比为1.8∶1的CSH最佳磷回收工艺条件:反应时间为60min,CSH投加量为4g/L,搅拌强度为40r/min. 在该条件下重复除磷15次以后,回收产物中w(P)达到17.56%,说明CSH具有良好的磷回收性能. 对回收磷前后的CSH进行了XRD图谱分析和FTIR分析发现,溶液中的磷主要生成了羟基磷灰石并嵌入到CSH中. 基于回收磷的目的,CSH可以用于处理ρ(P)较高的工业废水,或者是生物除磷系统中的污泥厌氧释磷液中,回收磷后的产品可作为含磷矿石或者磷肥加以利用.

穗花狐尾藻铅吸附特征与机理

李国新, 颜昌宙, 赵超, 王蕾

2013, 26(8): 892-898.

摘要(1934) PDF(333)

摘要:
为探讨沉水植物对低浓度重金属废水的吸附特征,研究了不同重金属质量浓度及pH影响下,穗花狐尾藻鲜样在单一、二元和三元金属离子体系中对Pb²⁺的生物吸附特征及吸附机理. 结果表明,在单一Pb²⁺体系中,穗花狐尾藻对Pb²⁺的吸附能力随pH的升高而增强；当初始ρ(Pb²⁺)为100mg/L、初始pH为6.5时,Pb²⁺吸附率可达80.95%. Cu²⁺和Zn²⁺的存在负向干扰穗花狐尾藻对Pb²⁺的吸附；当初始ρ(Cu²⁺)和ρ(Pb²⁺)均为250mg/L时,Cu²⁺干扰下Pb²⁺吸附量降低为单一体系中Pb²⁺吸附量的62.40%. Sips和Langmuir模型的拟合效果优于Freundlich模型. 根据Langmuir模型模拟,穗花狐尾藻对Pb²⁺的理论最大吸附量(q_max)可达52.12mg/g. 红外光谱分析表明,—OH、—C=O、—COOH、C—O及C—H为主要作用基团. 吸附Pb²⁺后,溶液中矿质元素含量增加,ρ(Ca²⁺)和ρ(Mg²⁺)与初始ρ(Pb²⁺)达到极显著正相关(R_Ca²⁺=0.943,P<0.01；R_Mg²⁺=0.915,P<0.01). Pb²⁺更易与Ca²⁺和Mg²⁺产生离子交换而被吸附.

海洋石油降解酵母的分离鉴定与降解特性

刘杰凤, 马超, 刘正辉, 王春, 周天

2013, 26(8): 899-905.

摘要(1428) PDF(340)

摘要:
以原油为唯一碳源,采用富集培养、平板涂布分离、平板划线纯化及摇瓶复筛等方法,从表层海水或海泥中分离得到2株具有较强石油降解能力的菌株SYB-5和SYB-2. 根据菌落及菌体形态、生理生化特征和分子生物学分析、鉴定显示,SYB-5为季也蒙毕赤酵母(Meyerozyma guilliermondii/Pichia guilliermondii),SYB-2为长孢洛德酵母(Lodderomyces elongisporus). 对2株酵母菌的石油降解性能的研究结果表明,SYB-5和SYB-2以原油组分作为碳源,以(NH₄)₂SO₄和(NH₄)₃PO₄作为氮源,在ρ(NaCl)为30g/L、氧气充足的条件下,生长的最适温度分别为36和32℃,pH均为7.0. 在最适生长条件下,培养5d后的原油降解率分别达到45.8%和34.4%. 当2株菌混合培养时,培养5d的原油降解率可提高到53.9%,培养8d时达到56.4%,说明2株菌利用原油作碳源生长时具有协同作用.

福州市公交枢纽站地表灰尘重金属含量、来源及其健康风险评价

李小飞, 陈志彪, 张永贺, 陈志强

2013, 26(8): 906-912.

摘要(1553) PDF(361)

摘要:
城市地表灰尘中的重金属已成为城市环境和人类健康最重要的威胁之一. 为评价地表灰尘重金属的污染水平,研究了福州市公交枢纽站地表灰尘中的重金属质量分数、来源及其可能产生的健康风险. 结果表明:福州市公交枢纽站地表灰尘中w(Cr)、w(Cu)、w(Zn)和w(Cd)分别是福州市城区土壤的2.74、4.21、4.01和4.68倍. 灰尘中重金属Co、Ni和Mn主要来源于城市土壤,Cd、Pb和Cu来源于交通运输过程,Cr来源于城市土壤和交通运输,Zn主要来源于交通运输、城市生活污染和工业活动等复合污染源. 不同暴露途径的重金属暴露剂量和非致癌风险大小排序为消化道>皮肤接触>呼吸吸入. 地表灰尘中重金属非致癌总风险为儿童高于成人. 致癌重金属的暴露风险为Cd>Ni>Cr. 城市公交枢纽站地表灰尘中重金属污染受交通运输影响较大.

天津市某社区老年人PM_2.5暴露痕量元素健康风险评估

王钊, 韩斌, 倪天茹, 李彭辉, 白志鹏

2013, 26(8): 913-918.

摘要(1502) PDF(408)

摘要:
为研究PM_2.5暴露特征,对天津市某社区101名老年人(平均年龄67岁)夏季(2011年6月13日—7月2日)和冬季(2011年11月30日—12月12日)的PM_2.5暴露水平进行了监测,并分析了PM_2.5载带痕量元素的含量及其健康风险. 结果表明,研究对象夏、冬两季PM_2.5个体暴露浓度分别为(124.2±75.2)、(170.8±126.6)μg/m³,室内暴露浓度分别为(120.0±48.9)、(164.9±125.7)μg/m³,环境暴露浓度分别为(98.6±33.3)、(140.0±87.7)μg/m³. 10种痕量元素中,ρ(Zn)最高,夏季为324.18~345.65ng/m³,占痕量元素总质量浓度的37%以上；冬季为148.36~362.00ng/m³,占痕量元素总质量浓度的35%以上. V、Cr、Mn、Cu、Zn和Pb的非致癌风险值均小于1,理论风险较小；但其中Cr和Mn风险值均超过0.1〔HQ(风险系数)分别为0.882和0.306〕,对于属于易感人群的老年人群体,仍有可能对其身体健康产生危害,需引起重视；As、Cd和总体致癌风险均超过10^-6,对人体健康的危害不容忽视.

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2013年第26卷第8期

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