环境科学研究

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2015, 28(6).

摘要(186) PDF(32)

摘要:

胡洪营, 石磊, 许春华, 李锋民

2015, 28(6): 839-847.

摘要(3229) PDF(2637)

摘要:
为解决我国面临的突出水环境问题,破解经济发展需求与水资源短缺、水环境污染和水生态破坏之间的矛盾,提出区域水资源“介循环”(water meta-cycle)利用模式,系统地阐述了区域水资源介循环利用模式的结构特征、基本特点和目标定位,并通过案例分析了其适用效果. 介循环是一种人工强化生态调控的区域水资源多阶多元循环利用模式. 通过企业、家庭和社区等局部单元内的水循环利用,工业和城市等社会系统尺度内的污水再生处理与直接利用,以及区域层面上再生水的生态媒介循环利用(water natural system-mediated reuse)等,促进不同层阶和不同用途水循环利用的有机衔接与耦合,实现再生水的安全聪巧(safe and smart)利用、区域尺度上水资源的闭环循环利用和趋零排放. 区域水资源介循环利用模式以再生水的生态媒介循环利用为核心,具有闭环趋零、多阶多元、强化调控和复合高效等特点,有望成为区域水资源可持续管理、保障水环境安全的有效模式.

苏州市气溶胶消光特性及其对灰霾特征的影响

杨康, 刘红年, 朱焱, 王学远, 林惠娟

2015, 28(6): 848-854.

摘要(2677) PDF(1850)

摘要:
为研究气溶胶消光特性对城市灰霾特征及形成的影响机制,采用2010年1月─2013年12月4 a的苏州市逐时散射系数、能见度、颗粒物质量浓度以及风速、风向、气温、气压、相对湿度等数据,对该市气溶胶散射系数、消光特性及影响因子进行了研究. 结果表明:苏州市气溶胶散射系数为(301.1±251.3)Mm^-1,日变化呈双峰型,早高峰出现在07:00─08:00,晚高峰出现在20:00─21:00；其年内变化呈夏季低、冬季高. 气溶胶散射系数与ρ(PM_2.5)的相关系数为0.77,高于与ρ(PM₁)和ρ(PM₁₀)的相关性,PM_2.5散射效率为6.08 m²/g. 气溶胶散射系数受风速、风向等气象要素的影响:风速<4 m/s时,气溶胶散射系数下降迅速；风速在4～6 m/s时,气溶胶散射系数随风速下降缓慢. 苏州市气溶胶单次散射反照率平均值为0.84,散射消光比平均值为0.79,说明该地区气溶胶消光以散射性气溶胶为主. 气溶胶散射消光、气溶胶吸收消光、空气分子散射消光、NO₂吸收消光分别占大气消光的82.33%、13.63%、2.72%和1.32%. 研究表明,对气溶胶散射消光贡献最大的非吸收性PM_2.5是苏州市能见度下降、灰霾增加的最重要原因.

2006—2012年广东省机动车尾气排放特征及变化规律

马品, 曹生现, 刘永红, 黄建彰

2015, 28(6): 855-861.

摘要(2672) PDF(1737)

摘要:
利用广东省年鉴及实地调查资料,基于COPERT Ⅳ模型计算并分析了2006─2012年广东省珠三角和非珠三角地区的机动车尾气排放清单. 结果表明:研究地区2006─2012年机动车保有量上升,国Ⅲ、国Ⅳ车辆所占比例提高,其中珠三角地区优化程度大于非珠三角地区；2006─2012年2个地区污染物(CO、VOC、NO_x、PM_2.5)排放因子均有降低,降幅在24.54%~57.89%之间. 机动车污染物排放量上升趋势及贡献特征地区性差异明显,2006─2012年非珠三角地区CO、VOC排放量分别上升了37.20%、26.93%,增幅高于珠三角地区,而珠三角地区2012年的NO_x、PM_2.5排放量增幅(分别为21.65%、14.60%)高于非珠三角地区. 轻型客车是2个地区CO和VOC的主要贡献车型,贡献率均达46.96%以上,并且处于上升状态,但珠三角地区增幅小于非珠三角地区；重型客车和重型货车是2个地区NO_x、PM_2.5的主要来源,贡献率均在40.78%以上.

我国燃煤电厂颗粒物排放特征

贺晋瑜, 燕丽, 雷宇, 汪旭颖

2015, 28(6): 862-868.

摘要(2814) PDF(2280)

摘要:
基于我国燃煤电厂(不含港、澳、台数据,下同)的燃烧技术及颗粒物控制技术分类,建立了燃煤电厂颗粒物排放计算方法. 利用该方法,分析了2000─2010年我国燃煤电厂颗粒物排放量及分布特征. 结果表明:我国燃煤电厂颗粒物排放量自2000年起持续增加,于2005年达到最高值(375×10⁴ t),其中PM₁₀、PM_2.5排放量分别为237×10⁴、129×10⁴ t；此后逐年降低,2010年降至166×10⁴ t,其中PM₁₀、PM_2.5排放量分别降至126×10⁴、85×10⁴ t. 随着静电除尘及湿法脱硫的普及,颗粒物中PM_2.5所占比例由2005年的34.3%升至2010年的51.2%. 我国燃煤电厂颗粒物排放地区分布不均衡,2010年内蒙古、山东、河南、江苏、山西和广东六省区的排放量占全国排放总量的44%. PM_2.5排放因子也因各省燃煤电厂颗粒物排放控制技术不同而产生差异,其中煤粉炉、循环流化床锅炉的PM_2.5排放因子分别为0.35~0.75、0.27~0.90 kg/t. 从机组规模影响来看,单台容量在30×10⁴ kW以下的燃煤机组是粗颗粒(PM>10)的主要来源,而在30×10⁴ kW以上的燃煤机组对PM_2.5排放贡献(64.6%)较大,这主要与这类燃煤机组静电除尘和湿法脱硫的安装比例高有关.

北京平原区城乡结合部燃煤散烧及污染物排放量估算

赵文慧, 徐谦, 李令军, 姜磊, 张大伟, 陈添

2015, 28(6): 869-876.

摘要(3119) PDF(2034)

摘要:
利用2013年秋季(8─10月)多景镶嵌的高分辨率遥感卫星数据,解译得到2013年北京市平原区居住平房的空间分布及面积,并结合典型区实地调查,细化平房面积. 在此基础上,利用调查统计数据(包括平房面积、散煤与蜂窝煤用量等指标)估算了居住平房区散煤和蜂窝煤用量,并结合相关文献调研的无烟煤排放因子,测算北京平原区平房燃煤PM、SO₂、NO_x、PAHs、BC(黑碳)和OC(有机碳)的排放量. 结果表明:2013年在北京城市发展新区,居住平房分布较为集中,并且燃煤总量最大,达到225.3×10⁴ t,特别是房山、顺义和通州,三者均在3.5×10⁵ t以上；在城市拓展区,居住平房密度相对较小,但燃煤总量相对较大,为79.4×10⁴ t. 北京市平原区(不包括核心区)居住平房燃煤消耗共排放PM、SO₂、NO_x、BC、OC、PAHs分别为 4 882.1、14 200.0、7 614.9、18.0、132.3和0.5 t. 位于北京西南、东南部的房山、大兴和通州等地大气污染排放水平较高,其中房山区的PM和NO_x排放量最高,分别达到760.5和1 162.6 t. 针对城市发展新区和生态涵养区每年高达3.0×10⁶ t的高用煤量和3 000 t以上颗粒物的高排放量,应加快煤改气和集中供热建设,进一步推广清洁能源.

洱海常见沉水植物磷含量的种间差异及季节性变化特征

李威, 曹特, 张霄林, 段洪浪, 符辉, 宋鑫, 倪乐意

2015, 28(6): 877-882.

摘要(2148) PDF(1864)

摘要:
P是湖泊生态系统中很重要的生命元素,水生植物对于湖泊中P的生物化学循环至关重要. 通过分析不同季节下洱海7种常见的沉水植物地上部分w(P),研究了洱海常见沉水植物地上部分w(P)的种间差异及季节性变化特征. 结果表明:洱海沉水植物地上部分w(P)总体呈正态分布,平均值为2.64 mg/g,范围为0.90~6.79 mg/g. 沉水植物地上部分w(P)的种间差异和季节差异显著,其中7种沉水植物地上部分w(P)平均值为苦草(3.32 mg/g)>轮叶黑藻(2.88 mg/g)>金鱼藻(2.72 mg/g)>微齿眼子菜(2.53 mg/g)>穗花狐尾藻(2.39 mg/g)>篦齿眼子菜(2.34 mg/g)>马来眼子菜(2.27 mg/g)；季节间表现为春季(3.46 mg/g)>夏季(3.05 mg/g)>冬季(2.20 mg/g)>秋季(1.98 mg/g). 环境中w(P)、叶与茎生物量比值和生活史特征可能是决定植物地上部分w(P)的重要因素. 此外,由于环境中有效P含量较低,洱海沉水植物地上部分w(P)低于长江中下游湖泊.

太湖不同营养水平湖区汞的形态和分布特征

陈春霄, 郑丙辉, 王金枝, 王坤, 姜霞, 赵铮

2015, 28(6): 883-889.

摘要(1989) PDF(1702)

摘要:
为研究富营养化对太湖汞形态分布特征的影响,于2011年水华暴发期,在太湖不同营养水平湖区(竺山湾、贡湖湾及南太湖)采集水样,测定了水体中THg(总汞)、DHg(溶解态总汞)、RHg(活性汞)、TMeHg(总甲基汞)、DMeHg(溶解态甲基汞)的质量浓度及其分布特征. 结果表明,太湖不同营养水平湖区水体中ρ(THg)和ρ(DHg)无显著差异,ρ(THg)为4.67~12.15 ng/L,ρ(DHg)为2.27~10.36 ng/L. 太湖水体中ρ(RHg)平均值为0.79 ng/L,藻类的生长对水体中ρ(RHg)的分布有显著影响,水体营养水平越高,ρ(RHg)越低. 水体中ρ(TMeHg)和ρ(DMeHg)分别为0.10~0.27和0.09~0.23 ng/L,藻类的吸附及水体中较高的E_h(氧化还原电位)和pH抑制了汞的甲基化,但在富营养化较严重的竺山湾,受藻类生长及水华的影响,水体中ρ(TMeHg)(0.22 ng/L)仍相对较高.

硬毛藻生长对水体和沉积物中碱性磷酸酶活性及磷含量的影响

邵雪琳, 孟祥森, 高丽, 魏权

2015, 28(6): 890-898.

摘要(2267) PDF(1669)

摘要:
为研究水体与沉积物中APA(碱性磷酸酶活性)与磷含量的相互关系,于山东省荣成天鹅湖藻类暴发区采集丝状硬毛藻和表层沉积物,进行室内模拟试验,分析了藻类生长过程中水体和沉积物中APA、磷含量、藻体生物量及磷富集量的动态变化. 结果表明:①试验初期(0~3 d),水体中ρ(TP)较高,无沉积物组各处理水体总APA变化不大,有沉积物组有所下降. 1周后,除ρ(TP)为2.00 mg/L处理外,其余处理水体ρ(SRP)(SRP为可溶性磷)降至较低水平(0~0.06 mg/L)；水体总APA增加,其中无沉积物组低磷(0~0.20 mg/L)处理下APA变幅为6.02~18.32 μmol/(L·h),远高于相同初始ρ(TP)的有沉积物处理. ②与初始值相比,试验结束时低磷处理沉积物中各形态磷含量下降,APA升高. ③不同初始ρ(TP)条件下,藻体生物量相差很大,试验结束时藻体磷富集量与初始ρ(TP)呈显著正相关(P<0.05). 研究显示,硬毛藻生长可大量吸收水体中的磷,从而诱导水体中总APA增加,试验中期(4~12 d)低磷处理中AP(碱性磷酸酶)以颗粒态为主,而高磷(0.50~2.00 mg/L)处理中溶解态APA较高；另一方面,藻类生长使沉积物中APA升高,并加大了水-土界面磷的浓度梯度,从而可促进沉积物中可还原态磷和铁锰结合态磷向上覆水体释放.

秦皇岛褐潮暴发敏感海域细菌种群特征

王丽平, 南炳旭, 扈培龙

2015, 28(6): 899-906.

摘要(2478) PDF(1800)

摘要:
为了掌握细菌种群在褐潮生消过程中的作用,于2013年4—8月采用高通量测序技术调查了秦皇岛近岸海域褐潮暴发敏感海域细菌种群的结构特征. 结果表明:研究区域内细菌种群丰度和多样性在8月最高、5月最低；不同月份水体中细菌种群种类组成及其丰度均存在明显差异,其中第一优势门为变形菌门(Proteobacteria),2013年4月、5月、6月、7月和8月相对丰度分别为46.26%、41.11%、49.69%、38.48%和40.55%；第一优势科为α-变形菌(α-proteobacteria),相对丰度分别为42.20%、34.36%、44.68%、32.17%和28.79%；4月、5月和7月第一优势属为Chloroplast_norank,相对丰度分别为21.48%、16.44%和11.66%；6月第一优势属为Roseobacter_clade_DC5-80-3_lineage,相对丰度为17.85%；8月第一优势属为Candidatus_pelagibacter,相对丰度为15.55%. 典范相关分析(CCA)结果显示,ρ(NO₃-N)、ρ(Chla)和富营养化指数(卡尔森指数,TLI)是研究区域内影响细菌种群结构的主要因素,表明细菌种群结构特征与水体富营养化状态、藻类生物量及其特征密切相关,细菌对研究区域有害赤潮暴发的调节作用还有待进一步研究.

晋江河口沉积物重金属污染历史与来源

于瑞莲, 张伟芳, 胡恭任, 张晨晨, 王晓明

2015, 28(6): 907-914.

摘要(2660) PDF(1556)

摘要:
为研究沉积物重金属元素的主要来源,分别采用电感耦合等离子体质谱法和冷原子吸收法,测定了晋江河口柱状沉积物中15种重金属元素(Pb、Sr、Cr、Cd、Zn、Cu、Fe、Mn、V、Ni、Co、Cs、Sn、Sb和Hg)的质量分数,结合²¹⁰Pb定年技术,运用Pb、Sr同位素示踪技术及多元统计分析方法(聚类分析法),探讨沉积物中15种重金属元素的垂向分布特征及污染历史. 结果表明:①近300 a来晋江河口受到不同程度的重金属污染. ②柱状沉积物中的Pb主要来自于上游流域的采矿活动(贡献率为47.5%~83.7%)和土壤母质(贡献率为16.3%~52.5%). ③沉积物的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr为0.716 37~0.719 26,高于人为源(≤0.711 72),说明沉积物中的Sr受人类活动影响较小,主要来源于土壤母质. ④聚类分析结果显示,15种重金属元素可分两大类,Ⅰ类为Sr、Hg、Cr、V、Ni和Cs,以自然源为主；Ⅱ类为Pb、Fe、Mn、Zn、Cd、Sb、Sn、Cu和Co,以人为源为主,主要与上游流域的采矿活动有关.

山地河流水电开发对河岸带植物群落特征的影响

孙荣, 邓伟琼, 袁嘉, 李修明

2015, 28(6): 915-922.

摘要(2973) PDF(2107)

摘要:
为充分了解水电开发对山地河流河岸带植物群落特征的影响,于2014年采用植被常规调查方法,在九龙江源头河流地村溪依次设置RS(源头)、PL(皮寮)、HKU和HKD(环坑水坝上游和下游)、GXU和GXD(高厦水坝上游和下游)6个样地,分析其物种多样性、相似性等的变化特征. 结果表明:①水坝建成后,水坝上游和下游流速、水位及河宽存在显著差异(P<0.05). ②沿河流纵向的自由流动河段,Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均随与源头距离的增加而增大,分别由0.30±0.24、0.22±0.17增至0.87±0.20、0.38±0.03；Simpson优势度指数随与源头距离的增加而减小,HKU样地Simpson优势度最低,仅为0.20±0.10；受水电开发影响河段,水坝上游样地的Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数均高于水坝下游样地,而Simpson优势度低于水坝下游样地. ③沿河流横向,河岸带不同断面植物群落多样性都符合中度干扰假说,水坝建设对河流横向物种多样性的影响不显著；Shannon-Wiener多样性指数和Pielou均匀度指数变化总体上变化趋势一致,均表现为先升后降. ④相似性分析表明,沿河流纵向,水坝上、下游样地间物种相似性相对较高,不同组样地之间高地物种相似性最高的是HKU-HKD(0.270 3),河岸带物种相似性最高的是RS-PL(0.612 2)；沿河流横向,HKU(0.392 9)、HKD(0.372 5)和GXD(0.348 8)样地的高地-河岸带物种相似性相对较高,GXU(0.173 9)样地的高地-河岸带物种相似性最低,表明水电开发导致水坝下游河岸带植物主要来源于本地种子库而非区域种子库. 结果显示,水电开发是造成河岸带植物群落发生变化的主导因子,导致水坝下游河岸带和高地物种组成趋向同质化,土地利用格局、河岸带及周围的人类干扰同样会影响河岸带植物群落的多样性和相似性.

晋西黄土高原水资源植被承载力分析及对策建议

茹豪, 张建军, 李玉婷, 田宁宁, 张艳婷

2015, 28(6): 923-929.

摘要(2326) PDF(1861)

摘要:
干旱缺水始终是黄土高原地区林业水资源管理面临的难题. 为了探究造成黄土高原地区林水失衡的主要原因,以2009—2012年晋西黄土高原蔡家川流域油松人工林树干液流量与土壤水分长期连续定位观测数据为基础,采用土壤有效水与单株油松耗水量的比值来衡量该区域水资源植被承载力. 结果表明:①在油松人工林实际密度(1 300株/hm²)下,油松人工林过度耗水是深层土壤干化的主要原因；降水量是决定水资源植被承载力的主要环境因子,降水量越大,油松人工林地的水资源植被承载力就越高. ②根据构建的降水量-水资源植被承载力拟合方程,在当地年均降水量为576 mm条件下,研究区20 a林龄油松人工林地水资源植被承载力为1 084株/hm²,而油松人工林地的实际密度远大于该水资源植被承载力. 在黄土高原地区,人工林密度过高是造成深层土壤干化、植被退化等生态恶化的主要原因. 因此,将人工林密度控制在当地水资源植被承载力范围之内,是减少林地深层土壤水分消耗、调节林地水平衡的重要措施.

纳米二氧化钛对金鱼脑组织的氧化应激损伤

孙慧群, 张群, 陈书琴, 操璟璟

2015, 28(6): 930-935.

摘要(2337) PDF(1741)

摘要:
为探讨光催化型nano-TiO₂(纳米二氧化钛)对金鱼(Carassius auratus L.)脑组织的氧化应激损伤效应,以5 nm的锐钛型钛白粉为试验材料,分别在ρ(nano-TiO₂)为0、16、32、64、128 mg/L下对金鱼进行处理,测定金鱼脑组织MDA(丙二醛)、PC(羰基化蛋白)和H₂O₂含量,SOD(超氧化物歧化酶)和GPx(谷胱甘肽过氧化物酶)活性以及Cu/Zn-SOD蛋白表达量. 结果表明:ρ(nano-TiO₂)从0 mg/L升至128 mg/L,金鱼脑组织Cu/Zn-SOD活性从1.70×10^-3 kat/kg(以鲜质量计,下同)降至0.35×10^-3 kat/kg,再回升至0.46×10^-3 kat/kg; Mn-SOD活性呈降—升—降趋势,MDA含量从0.85 nmol/g升至2.83 nmol/g,之后降至2.54 nmol/g；PC含量一直上升；H₂O₂含量从4.32 μmol/g升至9.28 μmol/g,之后降至8.38 μmol/g. 随着ρ(nano-TiO₂)的加大,Cu/Zn-SOD蛋白表达量逐渐减少. 研究表明,nano-TiO₂对金鱼脑组织具有很强的氧化损伤作用,MDA与PC含量升高与Cu/Zn-SOD和GPx活性下降相关,H₂O₂含量升高与GPx活性下降等因素有关.

Cd胁迫下城郊农业土壤微生物活性对生物炭输入的响应

张阳阳, 胡学玉, 余忠, 张迪

2015, 28(6): 936-942.

摘要(1917) PDF(1586)

摘要:
为了探究Cd胁迫下生物炭输入对城郊农业土壤微生物活性的影响,通过室内培养试验,分析CK处理(风干土壤)、Cd处理(风干土壤+外源Cd)、CdBC处理〔风干土壤+外源Cd+2%生物炭,即生物炭与土壤(以湿质量计)质量比为2%〕、BC处理(风干土壤+2%生物炭)对土壤呼吸、土壤微生物数量及土壤酶活性的影响. 结果表明:整个培养期(0~60 d)内,各处理下土壤CO₂累积释放量表现为CK处理＜Cd处理＜CdBC处理＜BC处理. 与CK处理相比,CdBC处理下生物炭输入能显著增加土壤CO₂累积释放量(P＜0.05),增幅为43.6%,并且土壤中细菌、放线菌、真菌数量也有显著增加(P＜0.05),增幅分别达到12.7%、62.7%、18.7%. Cd胁迫对土壤酶活性的抑制表现为蔗糖酶＜脲酶＜中性磷酸酶,抑制率分别为3.5%、6.8%、18.0%. 生物炭输入可使受Cd胁迫的土壤脲酶、蔗糖酶的活性有所增强,增幅分别为15.0%、18.4%. 可见,生物炭输入可在不同程度上缓解Cd胁迫对蔗糖酶、脲酶活性及土壤微生物数量的影响.

黔西北茶园土壤活性铝的形态分布及影响因素

秦樊鑫, 魏朝富, 黄先飞, 姜鑫, 刘文政, 吴迪

2015, 28(6): 943-950.

摘要(2115) PDF(1551)

摘要:
土壤中各形态活性铝的质量分数决定了铝毒性的强弱,为了解茶园土壤中活性铝的形态分布及其影响因素,以采集于贵州西北部的106个茶园土壤样品为材料,采用化学连续提取法测定土壤中各形态活性铝的质量分数并分析其影响因素. 结果表明:不同类型土壤中w(Tac-Al)(Tac-Al为活性铝)表现为黄壤＞黄棕壤＞棕壤＞褐土；土壤中各形态活性铝质量分数分布略有差异,表现为w(Hy-Al)(Hy-Al为铝的水合氧化物与氢氧化物)＞w(Ha-Al)(Ha-Al为腐殖酸螯合态铝)＞w(Ex-Al)(Ex-Al为可交换态铝)＞w(Or-Al) (Or-Al为有机结合态铝)＞w(In-Al) (In-Al为无机吸附态铝),其中,结合较稳定的Hy-Al和Ha-Al占优势,二者质量分数之和在w(Tac-Al)中所占比例接近70.0%. 相关性分析显示,土壤中各形态活性铝质量分数之间均呈极显著正相关(P＜0.01),其中,w(Hy-Al)与w(Tac-Al)之间的R高达0.975(P＜0.01),接近线性关系；w(Tac-Al)随着土壤pH的降低而升高,随着w(有机质)的增加而增大. 因此,土壤中w(Tac-Al)并不由w(总Al)决定,而是受土壤pH和w(有机质)等因素的综合影响.

Cd-Pb复合污染土壤钝化修复效率与生物标记物识别

孙约兵, 王永昕, 李烨, 徐应明, 梁学峰, 王林, 王朋超

2015, 28(6): 951-958.

摘要(2397) PDF(1612)

摘要:
为验证重金属钝化修复效率与植物生理生化特征的关系,采用盆栽试验研究了在Cd-Pb复合污染土壤中添加海泡石后,水稻幼苗叶片和根系中SOD(超氧化物歧化酶)活性、POD(过氧化物酶)活性、w(SP)(SP为可溶性蛋白)、C_MDA(丙二醛含量)、叶片光合色素含量以及稻草和糙米中w(Cd)、w(Pb)的变化情况. 结果表明:添加海泡石后,水稻幼苗叶片和根系SOD活性、根系POD活性均随海泡石添加量的增加呈先增后降趋势,叶片POD活性随海泡石添加量的增加而增大,其中,当海泡石添加量为1.0%时,其最大增幅达33.6%；与之相反,叶片C_MDA、叶片和根系w(SP)均随海泡石添加量的增加而降低,分别比对照处理降低8.0%~30.0%、6.3%~22.3%和17.7%~25.5%. 不同添加量海泡石处理下,稻草和糙米中w(Pb)分别降低20.5%~43.6%和18.7%~43.5%,w(Cd)分别降低8.3%~23.9%和21.2%~55.2%. 幼苗w(Chl)(Chl为叶绿素)、w(SP)与糙米w(Cd)之间,以及叶片C_MDA与糙米w(Cd)、w(Pb)间均呈显著正相关(P<0.05),而叶片POD活性与糙米w(Cd)之间呈极显著负相关(P<0.01),水稻幼苗叶片w(Chl)、w(SP)、C_MDA和POD活性可以作为评估海泡石钝化修复Cd-Pb复合污染钝化修复效率的分子生物标记物.

基于大型底栖动物完整性指数的新疆额尔齐斯河健康评价

王军, 周琼, 谢从新, 李红, 阿达可白克·可尔江, 蔡林钢

2015, 28(6): 959-966.

摘要(2449) PDF(1588)

摘要:
为建立我国西北地区跨境河流生态系统健康的评价指标与标准,应用B-IBI (benthic-index of biotic integrity,底栖动物完整性指数)评价新疆额尔齐斯河流域的健康状况. 于2012年7月、8月、10月及2013年5月在额尔齐斯河全流域设10个典型采样点,进行4次大型底栖动物调查,从23个候选生物指标中筛选出适用于构建额尔齐斯河B-IBI评价体系的参数,主要包括总分类单元数、EPT(蜉蝣目、襀翅目、毛翅目)分类单元数、前3位优势分类单元个体相对丰度、襀翅目个体相对丰度和黏附者个体相对丰度. 以参照点B-IBI的25%分位数作为健康评价标准来确定B-IBI的评价等级:B-IBI>2.04为极好,1.53＜B-IBI≤2.04为好,1.02＜B-IBI≤1.53为一般,0.51＜B-IBI≤1.02为差,B-IBI≤0.51为极差. 结果表明:在所有采样点中,6个采样点处于健康状况极好或好的状态,3个采样点健康状况一般,1个采样点健康状况较差；各采样点B-IBI在不同月份变化各异. 整体来看,额尔齐斯河的水体健康状况较好,但局部河段水体受到不同程度污染. 基于B-IBI的健康评价结果与其他生物指数〔Chandler计分制生物指数、BMWP(biological monitoring working party)分数系统分值〕评价结果相一致,表明所构建的B-IBI评价指标与标准对额尔齐斯河的健康状况评估具有较好的适用性,可作为额尔齐斯河流域水体环境监测的一种有效手段.

东北三省畜禽养殖环境风险时空特征

冯爱萍, 王雪蕾, 刘忠, 王新新

2015, 28(6): 967-974.

摘要(2246) PDF(1467)

摘要:
以东北三省土壤、水体的环境保护为出发点,基于研究区192个县畜禽养殖量数据,采用畜禽单元和养分排泄系数法,通过AD(畜禽养殖密度),粪便TN、TP耕地负荷来评估三期(2000年、2005年和2010年)不同尺度(省、县和流域)下畜禽养殖的潜在环境风险,并对其环境风险进行综合评价. 结果表明:①三期东北三省畜禽养殖的环境风险在2005年最为显著,基中AD达到Ⅲ级(AD>2.00 AU/hm²)的县市高达54个,畜禽粪便TN、TP耕地负荷达到Ⅳ级水平的县市共有50个,2010年有所缓解,而2000年最低；②三省中辽宁省畜禽养殖的环境风险最高(三期该省AD均大于2.00 AU/hm²,畜禽粪便TN、TP耕地负荷均分别在115和15 kg/hm²以上),吉林省次之,黑龙江省较低；③分县畜禽养殖密度及粪便TN、TP耕地负荷较高的区域主要集中在松花江水系南部以及辽河流域的大部分地区,具体行政区域为吉林省中南部和辽宁省大部,而黑龙江省有继续发展的空间.

海菜花-螺蛳经济湿地对农田低污染水的净化

储昭升, 靳明, 叶碧碧, 侯泽英, 王海燕, 杨琦

2015, 28(6): 975-980.

摘要(2657) PDF(1635)

摘要:
为研究海菜花水培经济湿地对农田低污染水的净化效能及投放螺蛳对水体净化的影响,在进水ρ(TN)、ρ(NO₃^--N)、ρ(TP)分别为(5.08±0.14)、(4.71±0.15)、(0.10±0.03)mg/L条件下,构建了无螺组(海菜花湿地)、有螺组(海菜花-螺蛳经济湿地)和空白组(无海菜花和螺蛳湿地)3种湿地,对比不同HRT(水力停留时间)对水质处理效果的影响,并考察了其经济效益. 结果表明:①HRT为7 d时,无螺组对TN、NO₃^--N和TP的去除率分别为55.6%±5.8%、62.6%±5.8%和76.3%±4.8%,有螺组分别为50.8%±5.5%、61.2%±6.3%和75.5%±3.9%；HRT为42 d时的污染物去除率与HRT为28 d时相当,并且有螺组和无螺组也相当,对TN、NO₃^--N和TP的去除率分别在76.8%、92.4%和84.8%以上. ②HRT为7和42 d时,投放螺蛳对N、P的去除均表现为抑制作用；HRT为7 d时有螺组浊度显著降低(P<0.05). ③HRT为7 d时,有螺组和无螺组对TN、TP的处理量均在800和228 kg/(hm²·a)以上,显著高于HRT为42 d〔141、46 kg/(hm²·a)〕时. ④HRT为7 d的有螺组经济效益最高,为20.3×10⁴元/(hm²·a),其中海菜花收益为15.4×10⁴元/(hm²·a),投加螺蛳增加经济效益为4.9×10⁴元/(hm²·a). 综合考虑对农田低污染水的净化效能和经济效益,优选HRT为7 d的海菜花-螺蛳经济湿地处理农田低污染水.

堆肥低温起爆微生物筛选及其初步应用

魏自民, 王佰洁, 赵越, 席北斗, 郭悠然, 解新宇, 李雪

2015, 28(6): 981-986.

摘要(2749) PDF(1770)

摘要:
为解决北方寒冷地区因低温导致有机废弃物处理周期漫长且效率低等问题,采用聚合酶链式反应-变性梯度凝胶电泳(PCR-DGGE)技术与传统平板培养相结合的方法,从低温堆肥中分离出19株嗜冷细菌,并采用序列引导分离分子生物学技术,最终获得目标优势菌株CY1. 将CY1与筛选的糖、淀粉、蛋白质分解菌株CY14、CY17和CY19复配成低温复合菌剂,研究优化组合菌剂对低温鸡粪堆肥的影响. 结果表明,堆肥至第6天时,复合菌剂处理(T)堆料中w(OM)(OM为有机质)下降了12.64%；水溶性有机物(DOM)三维荧光光谱显示,低温复合菌剂处理类蛋白峰(峰T)的荧光峰强度下降了44.10%,类腐殖酸峰(峰C)的荧光峰强度上升了39.00%. 添加复合菌剂能够提高堆肥低温起爆效率,可为我国北方寒冷地区低温堆肥提供技术优化.

HRT对城市污水厂尾水反硝化深度脱氮的影响

苑泉, 王海燕, 刘凯, 杭前宇, 赵萌

2015, 28(6): 987-993.

摘要(2371) PDF(1759)

摘要:
污水厂尾水回用作为水源时,其ρ(TN)较高是亟待解决的问题. 在调研污水厂尾水水质的基础上,利用MBBR(移动床生物膜反应器)对其进行深度脱氮,并考察HRT(水力停留时间)对不同填料(聚乙烯和陶粒)的MBBR运行效果的影响. 结果表明,NO₃^--N是尾水中氮的主要形态,其质量浓度约占ρ(TN)的80.8%±8.4%. HRT分别为12、8和4 h时,对NO₃^--N去除率影响不大,均能达到90%以上,但反硝化能力随着HRT的缩短而成倍增加；HRT为4 h时各反应器的反硝化能力最大,聚乙烯和陶粒MBBR中分别为(28.4±14.5)和(27.4±14.3)mg/(L·d)(以NO₃^--N计). 随着HRT的减少,COD_Cr去除率呈降低趋势. 三维荧光分析表明,进、出水中均含有类富里酸和类蛋白质等DOM物质. HRT为8 h时MBBR对DOM的去除率最高,聚乙烯填料MBBR对有机污染物的去除效果略优于陶粒填料. 综合考虑氮和有机污染物去除效能,聚乙烯和陶粒填料MBBR优化HRT均为8 h.

工业源VOCs治理技术效果实测评估

高宗江, 李成, 郑君瑜, 郭海侠

2015, 28(6): 994-1000.

摘要(2571) PDF(1531)

摘要:
根据珠三角地区典型工业行业VOCs治理技术应用情况调研数据,选取6种典型治理技术开展现场测试,比较各类技术对VOCs的去除率和对VOCs物种的去除特征. 结果表明:活性炭吸附、水喷淋+活性炭吸附、活性炭吸附浓缩+催化燃烧、低温等离子体、溶液吸收、水喷淋+溶液吸收6种技术对工业VOCs去除率的范围分别为-98.1%~79.2%(负值表示可能存在活性炭脱附作用,下同)、-167.4%~57.5%、-3.8%~66.5%、34.1%~96.3%、22.8%~43.1%和2.7%~19.6%. 活性炭吸附及其组合技术对ρ(VOCs)<100 mg/m³的废气处理效果很差；而低温等离子体对ρ(VOCs)>1 000 mg/m³的废气治理效果较差. 活性炭吸附及其组合治理技术对芳香烃、酯类和醚类的去除率一般在40.0%左右；低温等离子体对除卤代烃外的其他物种去除率在28.6%~74.6%之间；溶液吸收法对醚类、芳香烃、酯类和卤代烃的去除率达33.2%~90.1%,而水喷淋+溶液吸收法对醇类、酮类和醚类的去除率可达到41.8%~98.9%. 未来应从经济、技术、监管三方面对工业VOCs治理技术进行综合评估,同时应对更多工业源的VOCs治理技术开展实测评估.

微电解-电极生物膜法在污水深度处理中的应用

郭子军, 田学达, 余辉, 牛远, 姚理为, 刘倩, 刘勇丽

2015, 28(6): 1001-1007.

摘要(2226) PDF(1799)

摘要:
为考察微电解-电极生物膜法的污水深度处理效果,以受污染河水为处理对象,以碳素纤维作为微电解和电极生物膜的电极材料,研究微电解和电极生物膜的污水处理特点及运行条件. 结果表明:微电解可有效去除污水中PN(颗粒态总氮)、PP(颗粒态总磷)、DTP(溶解性总磷)和NH₃-N,去除率分别达到94%、95%、93%和98%；其中DTP的去除以与微电解产生的Fe²⁺的沉淀反应为主,NH₃-N的去除以硝化反应为主. 微电解提高了有机物的去除率,但对DTN(溶解性总氮)的去除率较低. 电极生物膜能有效去除污水中的NO₃^--N,对不同进水水质的适应性较强,脱氮以自养反硝化为主,异养反硝化可有效去除剩余有机物,ρ(NO₃^--N)低于45.0 mg/L的污水经过电极生物膜处理后,NO₃^--N可被完全去除. 在HRT(水力停留时间)为8 h、电流密度为0.10 mA/cm²的条件下,微电解-电极生物膜法对各种污染物去除效果显著,工艺运行稳定,出水ρ(TN)和ρ(COD_Mn)平均值均低于0.5 mg/L,ρ(TP)低于0.05 mg/L,浊度小于1.0 NTU,可实现污水的深度处理.

AOD渣中铬的连续淋溶特性及其动力学模型的构建

张丹, 李俊国, 刘宝, 徐建

2015, 28(6): 1008-1014.

摘要(2572) PDF(1810)

摘要:
为评价AOD(氩氧脱碳炉)渣的淋溶毒性,采用连续20 d的静态淋溶试验,研究了中性和酸性淋溶液对AOD炉渣中Cr(铬)淋溶特性的影响,以累积溶出率构建了Cr淋溶动力学模型. 结果表明:在连续淋溶过程中,淋溶液pH(9.6~11.5)始终保持碱性,DO(溶解氧)基本处于饱和状态,淋溶液还原性呈降低趋势；随着淋溶时间的延长,淋溶液中Cr⁶⁺、TCr和Cr³⁺的累积溶出率呈增加趋势,不同初始淋溶液pH(2.0、3.0、4.0、5.0、6.0、7.0)下,连续淋溶20 d时Cr⁶⁺、TCr和Cr³⁺的累积溶出率分别是淋溶2 d时的10.1~22.2、7.5~15.6、6.3~17.1倍；与中性和弱酸性淋溶液相比,连续淋溶20 d,酸性较强的淋溶液中Cr⁶⁺、TCr和Cr³⁺的累积溶出率分别为其3.1~6.6、1.6~3.2和1.8~2.1倍；与短期静态淋溶相比,连续淋溶增加了淋溶液总量,尽管ρ(Cr)变化较小,但TCr累积溶出率显著增加；双常数速率、抛物线和指数模型均可拟合淋溶液中Cr⁶⁺、TCr和Cr³⁺的累积溶出率,其中,抛物线模型的相关系数均在0.99以上,是最佳模型. AOD渣中Cr的连续淋溶动力学模型的构建可为不锈钢渣中Cr的淋溶毒性及其生态风险评价奠定试验和理论基础.

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2015年第28卷第6期

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