环境科学研究

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2016, 29(5).

摘要(125) PDF(25)

摘要:

温作赢, 顾学军, 荣华, 马乔, 唐小锋, 胡长进, 张为俊

2016, 29(5): 609-616.

摘要(2476) PDF(2700)

摘要:
为研究NO₂对SO₂/H₂O/空气体系气溶胶成核过程的影响,采用纳米扫描迁移率粒子粒径谱仪(Nano-SMPS),对NO₂/SO₂/H₂O/空气混合气体在X-射线作用下生成粒子的粒径和浓度进行测量. 结果表明,粒子的粒径在2.0~63.8 nm之间,最高数浓度可达到1.4×10⁷ cm^-3. 成核粒子谱的分布呈双峰模式,其中一个谱峰中心位置在4.0 nm附近,另一个在7.0~14.6 nm之间,分别对应于均相成核和离子诱导成核两种过程. 在均相成核方面,NO₂和SO₂均能参与气溶胶成核,而对气溶胶的生长没有明显影响,粒子的粒径主要集中在4.0 nm附近. 在离子诱导成核方面,当混合气体中φ(SO₂)低于2.12×10^-6时,加入NO₂可促进粒子生成；而当超过该值时,NO₂的加入反而会降低气溶胶成核粒子的总数浓度. 当φ(SO₂)为3.61×10^-6时,在φ(NO₂)分别为0.13×10^-6、0.18×10^-6和0.84×10^-6的条件下,气溶胶成核粒子的总数浓度比不含NO₂下分别减少了25.9%、33.1%和49.0%. 研究显示,NO₂和SO₂对·OH的反应竞争作用是影响NO₂/SO₂/H₂O/空气体系气溶胶成核的重要机制.

河南省一次PM_2.5污染过程区域性影响数值模拟

郑海涛, 刘建国, 李杰, 王媛林, 晏平仲, 朱莉莉, 王自发

2016, 29(5): 617-626.

摘要(2374) PDF(1916)

摘要:
为了研究区域输送对河南省PM_2.5重污染的影响,利用中国科学院大气物理研究所自主研发的NAQPMS(嵌套网格空气质量预报)模式模拟了河南省2014年1月12─19日的一次污染事件. 污染期间,河南省所有城市ρ(PM_2.5)小时均值最大值均超过250 μg/m³,达到了严重污染水平. 利用基于NAQPMS的污染源来源追踪方法评估了本地排放和区域输送的影响. 结果表明:研究期间,本地排放和区域输送对河南省ρ(PM_2.5)的平均贡献率分别达到了50.6%和49.4%. 在区域输送方面,安徽省对河南省ρ(PM_2.5)的贡献率(10.0%)最高,山西省(9.2%)、陕西省(8.5%)次之,河北省(仅2.1%)最低. 分地区来看,河南省中部地区以本省累积(贡献率为61.4%,下同)为主,东部地区以安徽省(30.4%)输送为主,南部地区以本省累积(45.1%)、湖北省(14.1%)及安徽省 (13.7%)输送为主,西部地区以陕西省(35.4%)输送为主,北部地区则主要以本省累积(58.1%)及山西省(20.7%)输送为主. 研究表明,尽管河南省各地区同时出现高污染,但其来源不同,有必要采取区域联防联控措施.

北京市冬季典型重污染时段PM_2.5污染来源模式解析

陈云波, 徐峻, 何友江, 杜晓惠, 唐伟, 孟凡

2016, 29(5): 627-636.

摘要(2706) PDF(1808)

摘要:
为了探究近年来北京市PM_2.5污染区域来源规律和重污染累积过程中PM_2.5的生成途径,利用第三代三维空气质量模型CAMx的颗粒物源示踪(PSAT)和过程分析(PA)技术,模拟计算了北京市2013年和2014两次冬季典型重污染时段PM_2.5的源-受体关系和物理、化学过程对PM_2.5的生成贡献. 结果表明:在区域来源贡献中,随着空气污染等级由优升至严重污染,外地PM_2.5贡献率从42.9%升至67.4%,本地贡献率由57.1%降至32.6%,其中外地二次PM_2.5贡献率从20.2%升至39.8%,为北京市重污染时段的主要贡献因子；在外地贡献中,廊坊市、山东省、天津市、唐山市的贡献率较大,分别为3.2%~4.7%、3.8%~7.5%、3.6%~5.8%、2.2%~3.2%. PA分析结果表明:在不利气象条件(持续性的逆温层结)下,南边界的输送在重污染过程中起到了重要作用,对ρ(PM_2.5)增长的贡献速率可达10 μg/(m³·h). 此外,本地化学转化在重污染时段对ρ(PM_2.5)爆发性增长的贡献率也可以达到40.0%,其中特殊天气条件下二次PM_2.5生成贡献的显著增加是造成ρ(PM_2.5)出现峰值的主要原因. 研究显示,随着污染程度的加重,北京市受区域性污染的影响逐渐加大；在重污染过程中,不利气象条件下的本地化学转化与水平输送对近地层ρ(PM_2.5)峰值的出现与维持发挥了重要作用.

我国燃煤电厂PM_2.5减排潜力预测与分析

孙现伟, 邓双, 朱云, 束韫, 王华生, 张凡, 李敏辉

2016, 29(5): 637-645.

摘要(2253) PDF(1590)

摘要:
为研究燃煤电厂在燃煤发电机组结构优化调整和不同末端控制措施条件下PM_2.5的排放情况,以2012年为基准年,设计了分阶段、分地区不断优化的控制情景(基准、适中、加严和最严情景),并依据《大气细颗粒物一次源排放清单编制技术指南(试行)》建立的减排潜力模型对2017年、2020年和2030年我国燃煤电厂PM_2.5减排潜力及空间分布进行预测分析. 结果表明:通过燃煤发电机组结构优化调整,2017年、2020年和2030年我国燃煤电厂PM_2.5排放量与调整前相比可分别减少3.62×10⁴、8.52×10⁴和24.43×10⁴ t,但相对于基准年而言,PM_2.5排放量并未减少；进一步结合末端控制措施优化进行控制,PM_2.5最大减排潜力(相对于基准年而言)可分别达到59.42×10⁴±7.83×10⁴、82.83×10⁴±5.82×10⁴和81.89×10⁴±6.76×10⁴ t,最高减排比例分别达到66.5%±8.8%、92.8%±6.5%和91.6%±7.6%. 我国各省(市/区)燃煤电厂PM_2.5减排潜力与其煤耗量和采取的控制措施有关,燃煤量越大,控制措施越严格,则减排潜力越大. 京津冀、长三角和珠三角地区燃煤电厂在实现超低排放,即最严情景下2017年PM_2.5减排潜力分别为5.93×10⁴、12.04×10⁴和4.70×10⁴ t；2017年、2020年和2030年这3个区域PM_2.5总减排潜力分别为22.68×10⁴、22.36×10⁴和22.07×10⁴ t. 内蒙古、江苏、山东、广东、河北和山西等地在实施超低排放后,其PM_2.5减排潜力均超过4×10⁴ t,并且在全国范围内实施超低排放可显著降低我国燃煤电厂PM_2.5排放量.

APEC会议前后北京地区PM_2.5污染特征及气象影响因素

张礁石, 陆亦怀, 桂华侨, 刘建国, 杜朋, 李德平, 王杰

2016, 29(5): 646-653.

摘要(2343) PDF(1659)

摘要:
为分析APEC会议前后北京地区PM_2.5变化特征,利用中国科学院大学雁栖湖校区超级站在2014年10—12月的连续观测数据,对APEC会议前后北京地区污染物分布及变化特征、气象影响因素和气团传输路径特征进行了分析. 结果表明:APEC会议期间北京地区减排效果显著,ρ(PM_2.5)平均值比会前下降了60.5%. 气象条件对污染物扩散起到积极作用,APEC期间平均风速为1.40 m/s,平均相对湿度为31.9 %,近地面气象条件优于APEC会前、会后. 北京地区受到外来污染物输送的影响,在2.00~3.00 m/s的南风下易发生来自南部地区的PM_2.5和SO₂输送. APEC会议期间北京地区主要受来自西北地区的高速、高海拔气团控制,其出现频率为39.6%,远低于APEC会前 (15.9%)和会后(20.8%),而来自南部地区的低速、低海拔污染气团的出现频率仅为2.1%,扩散条件总体良好. 研究显示,除了减排措施有效削减了污染物排放以外,有利的气象条件也是APEC会议期间北京地区保持良好空气质量的重要因素.

京津冀地区严重光化学污染时段O₃的时空分布特征

高文康, 唐贵谦, 辛金元, 王莉莉, 王跃思

2016, 29(5): 654-663.

摘要(2222) PDF(1813)

摘要:
利用MCCM(多尺度气象空气质量模式)对京津冀地区2008年6月严重光化学污染时段的近地面φ(NO_x)和φ(O₃)进行了模拟；同时,为了检验MCCM系统模拟φ(O₃)时空分布的能力,将模拟的气象要素、φ(NO_x)和φ(O₃)与观测数据进行了比对,并利用验证后的模拟结果对该地区严重光化学污染时段O₃时空分布特征进行研究. 结果表明:①MCCM模式可较好地反映气象场和污染物浓度场的时空分布特征. 气温、露点温度和气压的观测值与模拟值的相关系数分别为0.85、0.77和0.95；模拟的化学物种浓度的时空分布与观测结果基本相符. ②城市中心地区φ(NO_x)较高,北京和天津城市地区的φ(NO_x)甚至超过了30×10^-9；京津冀平原大部分地区午后14:00φ(O₃)的最大值超过了70×10^-9；而太行山沿线φ(O₃)的最大值超过了80×10^-9. 结合气象要素的分析表明,午后φ(O₃)在太行山沿线的高值与气压场和流场关系密切. ③利用判断O₃生成敏感性指标——H₂O₂/HNO₃(体积分数比)分析发现,φ(O₃)日最大值和φ(总氧化剂)(总氧化剂=NO₂₊O₃)平均值的高值区域与O₃生成受NO_x和VOCs协同控制的区域极为吻合. 因此,要达到降低区域的光化学污染,应以VOCs的消减为主,同时兼顾NO_x的消减.

我国原生汞生产行业典型企业Hg的污染排放特征

周瑞, 林青, 于跃, 杨勇杰, 狄一安, 李玉武

2016, 29(5): 664-671.

摘要(2177) PDF(1459)

摘要:
为了解目前国内仍在运行生产的原生汞生产企业各排污节点气态Hg排放现状以及对周围环境介质的影响,选择一家典型企业进行了现场监测研究. 结果表明:在研究企业汞矿坑口、中转漏斗、破碎、浮选、脱水等工艺节点的车间空气中ρ(气态Hg)较低,在(3.00±0.23)~(20.3±7.7)ng/m³之间；而在全尾砂充填、冶炼和冷凝等工艺节点的车间空气中ρ(气态Hg)相对较高,为(754±67)~(907±79)ng/m³. 冶炼废气中ρ(气态Hg)平均值为(295±32)μg/m³,ρ(颗粒态Hg)平均值为(65.9±3.8)μg/m³；燃煤锅炉废气中ρ(气态Hg)平均值为(123±40)μg/m³,未达到GB 30770—2014《锡、锑、汞工业污染物排放标准》限值(15 μg/m³)或GB 13271—2014《锅炉大气污染物排放标准》限值(50 μg/m³)的要求,其ρ(颗粒态Hg)平均值为(14.1±3.5)μg/m³,ρ(气态Hg)∶ρ(颗粒态Hg)约为7∶1. 研究企业2012年气态Hg排放总量为18.9 kg,释Hg因子为0.004 8%. 研究企业矿区内土壤w(总Hg)为6.44~444 mg/kg,平均值为(140±133)mg/kg；矿区外为1.96~104 mg/kg,平均值为(24.4±26.2)mg/kg. 地累积指数法评价结果表明,土壤受Hg污染影响程度为矿区内>矿区外东南和东北方向>矿区外西南和西北方向. 研究显示,我国汞矿开采、冶炼排放对厂界及周边土壤造成了明显影响,并且污染仍在持续,不容忽视.

太子河流域硅藻群落与驱动因子的定量关系

闵文武, 韩洁, 王培培, 金文, 殷旭旺, 徐宗学, 张远

2016, 29(5): 672-679.

摘要(2196) PDF(1876)

摘要:
定量研究水生生物对水环境参数的适宜值是评估栖息地质量和维持生物完整性的主要途径. 以辽宁省太子河流域为研究范例,选择Y(优势度指数)大于0.000 1的硅藻为研究对象,结合水环境参数,采用CCA(典范对应分析)、CART(分类回归树)和WA(加权平均回归分析)等方法,分析硅藻与水环境因子的关系,并计算硅藻对驱动因子的最适值. CCA结果表明,IOS(底质指数)、ρ(TDS)(TDS为总溶解固体)和ρ(COD_Mn)是硅藻群落的驱动因子；CART预测结果表明,IOS高的水环境硅藻密度高于IOS低的水环境,ρ(TDS)和ρ(COD_Mn)低的水环境硅藻密度高于ρ(TDS)和ρ(COD_Mn)高的水环境；WA结果显示,96种硅藻对IOS、ρ(TDS)和ρ(COD_Mn)的最适值范围分别为1.00~6.44、60.29~820.30 mg/L和0.46~2.89 mg/L. 钝端菱形藻解剖刀变种和尖端菱形藻适宜栖息于IOS较低而ρ(COD_Mn)较高的水环境, Gomphonema trancatum和肿大桥弯藻则适宜栖息于IOS较高的水环境；缠结异极藻二叉变种和尖细异极藻适宜栖息于ρ(TDS)较高的水环境,弧形峨眉藻和克洛钝脆杆藻则适宜栖息于ρ(TDS)较低的水环境；弧形峨眉藻和隐头舟形藻威蓝变种适宜栖息于ρ(COD_Mn)较低的水环境. 针杆藻和桥弯藻对IOS的最适值高于舟形藻和菱形藻以及其他藻种,96种硅藻对ρ(TDS)和ρ(COD_Mn)的最适值均表现为菱形藻和异极藻较高、针杆藻和桥弯藻较低.

赣江流域浮游硅藻功能群多样性及其水期演替的驱动特征

张萌, 邓道贵, 黄丹, 周慜, 吴俊伟, 徐军, 刘足根

2016, 29(5): 680-691.

摘要(1714) PDF(1955)

摘要:
为了摸清我国南方丰水型河流流域重要的环境指示类群——浮游硅藻的功能多样性及其环境驱动要素,以赣江流域为例,采用国际上普遍认可的雷氏(Reynolds)、博氏(Borics)和帕氏(Padisák)分类体系进行浮游硅藻类群的系统研究. 结果表明:赣江流域共发现11个浮游硅藻功能类群(包含122种硅藻),并以MP、P、D和L_O类群物种最丰富,全年以MP、P、C和D类群占优势,不同水文期浮游硅藻优势功能类群存在明显分异,表现为丰水期以MP类群占绝对优势,枯水期以C和MP类群占共优势,平水期以则以C类群占绝对优势. 多元逐步回归分析发现,与丰水期占优势的MP、P、C和D类群密度呈显著相关的主要环境因子为纬度、ρ(Hg)、ρ(Zn)、pH和ρ(S^2-),与枯水期占优势的C、MP、P和D类群密度呈显著相关的主要环境因子为ρ(Pb)、ρ(Cr⁶⁺)、纬度、ρ(BOD₅)、ρ(N)、ρ(P)和ρ(CN^-),与平水期占优势的C、P和MP类群密度呈显著相关的主要环境因子为ρ(BOD₅)、ρ(Pb)、ρ(Hg)、ρ(Cd)和ρ(NH₄⁺-N)等.除趋势对应分析(DCA)和冗余分析结果显示,影响赣江流域浮游硅藻功能多样性的主要环境因子包括流域的经纬度、ρ(FC)(FC为粪大肠杆菌)、重金属含量〔ρ(Cu)、ρ(Pb)和ρ(Cr⁶⁺)〕、水位等(解释度达77.0%~90.4%). 研究显示,赣江流域浮游硅藻功能类群多样性及结构呈明显的季节性演替特征,南-中亚热带流域的纬度差异、气温的时空差异以及水位的水期波动、污染物年内排放节律等的共同作用会引起河流流域水体物理和化学生境的改变,这是促使浮游硅藻功能类群不同水期演替的重要原因.

基于多元统计分析的辽东湾沉积物痕量金属地球化学特征

宋永刚, 于彩芬, 张玉凤, 王昆, 杜静, 姜冰, 宋伦

2016, 29(5): 692-699.

摘要(1697) PDF(1563)

摘要:
为研究辽东湾表层沉积物中痕量金属的地球化学特征和可能产生的生物效应,于2015年在辽东湾设置38个采样点,采集表层沉积物样品,测定其中13种痕量金属污染物的含量,并采用多元统计分析法对其地球化学特征进行研究. 结果表明:辽东湾表层沉积物中w(Al)、w(V)、w(Cr)、w(Mn)、w(Fe)、w(Co)、w(Ni)、w(Cu)、w(Zn)、w(As)、w(Cd)、w(Ba)和w(Pb)平均值分别为55 726.95、76.21、35.59、852.85、30 482.16、11.98、27.88、21.60、76.53、9.16、0.17、396.78和21.72 mg/kg；其中w(Al)最高,占63.51%；w(Fe)其次,占34.74%. 多元统计分析结果表明,痕量金属受氧化还原环境影响强烈,V、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd在沉积物的氧化还原循环中易被Fe氧化物吸附,与Fe氧化物产生共生关系. Ba与Pb存在共生关系,具有相似的物质来源和地球化学特征；Mn是海洋沉积物中主要化学成分；Cr一般和沉积物中的陆地碎屑相结合. 生态效应浓度评价表明,Ni和As偶尔会产生不利的生物效应,产生几率分别为97%和63%；Ni、As、Cu、Pb和Cr长期暴露会产生毒性效应,产生几率分别为100%、94%、74%、6%和3%,Zn和Cd不会产生毒性效应. 根据对生物产生负面效应和毒性效应的概率,痕量金属污染程度的排序为Ni＞As＞Cu＞Pb＞Cr＞Zn=Cd.

滇池水生植物分布对沉积物间隙水中不同形态氮的影响

丁帅, 焦立新, 王圣瑞, 张蕊, 肖焱波, 李乐, 余佑金

2016, 29(5): 700-707.

摘要(1927) PDF(1633)

摘要:
为揭示水生植物分布对滇池沉积物间隙水中各形态氮质量浓度的影响,于2015年6月在滇池分别采集有植物区域和无植物区域的沉积物柱状样,检测间隙水及上覆水中DTN(溶解性总氮)、NH₄⁺-N、NO₃^--N和DON(溶解性有机氮)的质量浓度,分析其垂向变化特征以及水生植物对间隙水中各形态氮的释放控制效果. 结果表明:①水生植物改变了柱状沉积物间隙水中不同形态氮的分布规律,并且这种改变随湖区不同而表现不尽一致；②水生植物显著降低了沉积物间隙水中DON的贡献率,有植物分布区域ρ(DON)对ρ(DTN)的平均贡献率为41.05%,无植物区域可达58.48%；③水生植物显著抑制了沉积物中无机氮的释放,促进了DON的转化,同一采样点有植物区域NH₄⁺-N和NO₃^--N的沉积物-水界面扩散通量分别比无植物区域平均降低了87.52%和91.99%；④水生植物生长显著削减了沉积物间隙水中氮的质量浓度,其中ρ(DON)的削减率达到了53.27%~80.42%. 研究显示,水生植物根系作为微生物和多种活性酶的主要载体,为沉积物有机氮的矿化降解起到了促进作用.

水华条件下鄱阳湖区植物叶片碳氮同位素特性

张金美, 张萌, 匡武名, 祝国荣, 王玉玉, 卢龙, 徐军

2016, 29(5): 708-715.

摘要(1840) PDF(1498)

摘要:
为探讨水华发生区水生植物微观碳氮代谢特性,于2014年同期监测了鄱阳湖6个具重要生态功能的湖区水质,同时采集各湖区两种生活型优势水生植物——马来眼子菜(Potamogeton malaianus)和荇菜(Nymphoides peltatum),并对其叶片中δ¹³C和δ¹⁵N同位素进行分析. 结果表明,相对于非水华区,水华区水体中ρ(Chla)、ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(NH₄⁺-N)明显偏高,处于富营养态. 马来眼子菜叶片δ¹³C偏低0.22‰~3.91‰,δ¹⁵N偏低0.66‰~10.15‰；荇菜叶片δ¹³C偏高1.15‰~2.37‰,δ¹⁵N偏低3.02‰~4.81‰. 水华区马来眼子菜叶与荇菜叶中δ¹³C、δ¹⁵N趋同,差异变小,分别为3.53‰和0.37‰(非水华区δ¹³C差异为5.93‰~8.59‰,δ¹⁵N差异为0.63‰~7.50‰)；各采样点马来眼子菜叶δ¹⁵N相对于荇菜叶δ¹⁵N偏高0.37‰~7.50‰,其δ¹³C变幅(3.91‰)更大(荇菜叶片为2.37‰). 研究显示,马来眼子菜受环境的影响更大,能更敏感地指示环境灾变.

重金属对秀丽隐杆线虫繁殖的影响

孙娜, 田华, 王蔚, 汝少国

2016, 29(5): 716-723.

摘要(1577) PDF(1559)

摘要:
为了探究重金属单独及联合暴露对秀丽隐杆线虫(Caenorhabditis elegans)繁殖的影响及其作用机制,采用96孔板液相暴露试验,以环境相关浓度(0.1~50.0 μg/L)的Cd、Hg、Pb暴露同步化处理秀丽隐杆线虫,24 h后统计其怀卵数及阴门畸形率,以及连续记录72 h内子一代秀丽隐杆线虫的个体数,最后利用2×2析因设计方差分析阐明重金属的两两联合作用模式. 结果表明:与对照组相比,Cd、Hg、Pb单独及联合暴露对秀丽隐杆线虫的繁殖具有显著抑制作用,ρ(Cd)为50.0 μg/L、ρ(Hg)为10.0 μg/L、ρ(Pb)为50.0 μg/L暴露组秀丽隐杆线虫子一代数量分别降低了43.5%、33.8%、51.0%；Cd-Hg暴露组〔当ρ(Cd)、ρ(Hg)分别为50.0、10.0 μg/L时〕、Hg-Pb暴露组〔当ρ(Hg)、ρ(Pb)分别为10.0、50.0 μg/L时〕、Cd-Pb暴露组〔当ρ(Cd)、ρ(Pb)分别为50.0、50.0 μg/L时〕秀丽隐杆线虫子一代个体数分别降低了44.7%、61.0%、53.3%. 进一步研究发现,Cd、Hg、Pb单独及联合暴露会引起秀丽隐杆线虫子宫内受精卵数量降低以及产卵器阴门结构畸形率升高. 2×2析因设计方差分析结果发现,Cd、Hg、Pb两两联合暴露对秀丽隐杆线虫的繁殖表现为没有交互作用或者交互方式为拮抗. 研究显示,秀丽隐杆线虫子宫内怀卵数的降低是其子一代数量显著减少的主要原因,而阴门结构的损伤可能使产卵行为受损,从而进一步加剧重金属对秀丽隐杆线虫繁殖的抑制作用.

有机肥施用对盐渍土富里酸荧光特性的影响

谷思玉, 何鑫, 聂艳龙, 张一鹤, 杨艳, 于雪薇, 魏自民

2016, 29(5): 724-730.

摘要(1955) PDF(1590)

摘要:
为探讨有机肥长期培肥盐渍土后土壤富里酸(FA)结构组成及土壤环境的变化特征,对黑龙江西北部盐渍土壤连续5 a采取不同施肥处理,设置CK(对照)和TR1(处理1,施用有机肥8 000 kg/hm²)、TR2(处理2,施用有机肥4 000 kg/hm²及化肥N 80 kg/hm²、P₂O₅ 50 kg/hm²、K₂O 35 kg/hm²)、TR3(处理3,施用化肥N 160 kg/hm²、P₂O₅ 100 kg/hm²、K₂O 70 kg/hm²) 4个处理组,分析土壤中富里酸荧光光谱特征的变化情况. 结果表明:与CK比较,TR1、TR2处理可明显增加土壤中ρ(富里酸),增幅分别为98.24%、72.16%；二维荧光参数分析显示,各处理下富里酸腐殖化程度均表现为TR1>TR2>TR3>CK；三维荧光光谱区域积分比值分析结果进一步证实,TR1、TR2处理通过增加可见区类富里酸的荧光响应比值和减少紫外区类富里酸的荧光响应比值来提高富里酸的腐殖化程度. 根据三维荧光光谱结合平行因子分析结果,可将富里酸分为C1组分(生物可利用富里酸组分)、C2组分(陆生来源富里酸组分)及C3组分(类蛋白组分)；施用有机肥主要增加C1组分的比例,其次为增加C2组分的比例,说明施用有机肥可提高盐渍土供肥能力,对盐渍土生态环境改善具有积极作用. 传统荧光图谱解析手段结合统计分析结果显示,施用有机肥可明显提高盐渍土富里酸含量并增加其腐殖化程度.

过硫酸盐氧化与水泥固化稳定化协同修复苯胺污染土壤

马福俊, 李方, 张倩, 彭昌盛, 李发生, 谷庆宝

2016, 29(5): 731-736.

摘要(1965) PDF(1649)

摘要:
为了快速高效地处理突发性事故造成的苯胺污染土壤,在水泥固化稳定化苯胺污染土壤时加入过硫酸盐和活性炭,评估固化稳定化产物中苯胺的浸出特征和降解机理. 结果表明:①过硫酸盐的加入可以快速有效地去除污染土壤中高浓度(10 g/kg)的苯胺,当反应时间为10 min、过硫酸盐添加量为1.0 eq(即过硫酸盐与土壤中苯胺的摩尔浓度比为1.0)时,处理后土壤中苯胺残留量为1 345 mg/kg；过硫酸盐添加量为2.0 eq时,苯胺残留量为43 mg/kg,反应时间对苯胺的去除效率影响不大,碱性条件有利于苯胺的降解. ②过硫酸盐-活性炭-水泥复合固化稳定化剂可以有效固化稳定化高浓度苯胺污染土壤,过硫酸盐的加入可以有效氧化土壤中的苯胺,是浸出液中ρ(苯胺)降低的主要因素；活性炭的加入可以进一步吸附残留的苯胺及降解产物,使浸出液中ρ(TOC)大幅降低；水泥水化产生的强碱性和温度升高有助于过硫酸盐对苯胺的氧化降解. ③苯胺氧化降解产物分析发现,偶氮苯、苯酚和联苯胺是苯胺的主要降解产物.

酸雨对红色石灰土壤中Ca²⁺迁移及岩溶土壤生态系统的影响

魏兴琥, 何春燕, 关共凑

2016, 29(5): 737-745.

摘要(1715) PDF(1613)

摘要:
为探讨酸雨对粤北岩溶区岩溶土壤中Ca迁移和流失的影响,选择酸雨频率和酸雨程度较高的我国广东省佛山市,开展自然降雨对红色石灰土壤中Ca²⁺的流失影响试验,于2011—2013年共收集到61次有效降雨产生的渗漏液,分析渗漏液中ρ(Ca²⁺)的变化情况,并间隔0.5 a左右测定供试土壤中的w(水溶性Ca)和w(TCa)(TCa为全钙),将试验3 a后供试土壤的w(有机质)、w(TN)、pH与供试源地土壤进行比较. 结果表明:①单位降雨造成的红色石灰土壤中Ca²⁺流失量与渗漏液中ρ(Ca²⁺)呈极显著正相关,与降雨量、渗漏液pH均呈正相关,而与雨水pH呈负相关,但不显著；单位降雨造成的土壤Ca²⁺净流失量达到2.16×10-5 g/(mm·kg),61次有效降雨造成的Ca²⁺净流失总量为0.05 g/kg. ②与蒸馏水及石灰岩采样点所在的坡麓洼地积水比较,酸雨明显增加了红色石灰土壤Ca²⁺流失量,但其影响因素复杂. pH为4.50~<5.65的轻度酸雨造成的土壤Ca²⁺流失量最大,其次是pH为5.65~6.29的非酸雨和pH<4.50的重度酸雨. ③降雨使石灰土壤中的w(TCa)呈持续减少趋势,2011—2013年供试石灰土壤中w(水溶性Ca)减少量为0.36 g/kg,并且呈明显的由上至下的减少迁移过程. ④与供试源地土壤相比,历经3 a酸雨淋溶的红色石灰土壤的w(有机质)和w(TN)均极显著增加,表层pH也极显著升高,意味着酸雨加速了土壤的分解转化,存在潜在的养分流失风险. 研究显示,酸雨不仅造成石灰土壤中Ca²⁺的加速流失和迁移,也加速了土壤中各类养分的分解转化,同时还会对岩溶地形、岩溶植物、流域水环境产生潜在或直接的影响.

厌氧消化液不同投加方式对AOA-SBR系统处理效果的影响

李夕耀, 彭永臻, 何岳兰, 马斌, 赵骥

2016, 29(5): 746-752.

摘要(2149) PDF(1367)

摘要:
为研究厌氧消化液的不同投加方式对AOA-SBR(厌氧/好氧/缺氧序批式反应器)系统处理效果的影响,在温度为20.0 ℃、生活污水与厌氧消化液体积比为24∶1、污泥中AOB(氨氧化菌)所占比例为7.34%条件下,考察了不投加、厌氧阶段开始一次性投加、好氧阶段开始一次性投加和好氧阶段分次投加等6种厌氧消化液投加方式(分别记为SBR-a、SBR-b、SBR-c、SBR-d、SBR-e、SBR-f)下AOA-SBR系统中SCOD_Cr(溶解性化学需氧量)、PO₄^3--P、NH₄⁺-N的处理特性. 结果表明:厌氧消化液的投加方式对SCOD_Cr的去除基本没有影响,但厌氧消化液的投加使系统中PLR(PO₄^3--P进水容积负荷)提高了104.88%,导致除SBR-a外各试验组出水ρ(PO₄^3--P)均大于2.0 mg/L,为AOA-SBR处理生活污水与厌氧消化液联合废水的主要限制因素. SBR-b~SBR-f的SNPR(比亚硝酸盐生成速率)均高于SBR-a,表明厌氧消化液的添加有助于稳定污水短程硝化. 研究显示,厌氧开始阶段一次投加厌氧消化液(SBR-b)对系统脱氮效果影响最小,为最佳进水方式,此时SAUR(比氨氧化速率)为0.168 0 g/(g·d),SNPR(比亚硝酸盐产生速率)为0.136 3 g/(g·d),SND(同步硝化反硝化)作用率为26.64%.

高铝粉煤灰脱硅反应工艺优化及机理探讨

孙应龙, 梁振凯, 祁光霞, 徐辉, 李磊, 袁超, 王毅

2016, 29(5): 753-760.

摘要(1992) PDF(1209)

摘要:
为探究高铝粉煤灰脱硅最佳工艺条件及了解其脱硅过程物相转化机理,通过正交试验研究了w(NaOH)(10%~30%)、灰碱比(质量比,取1∶0.3~1∶2.0)、时间(1.0~4.0 h)和温度(90~150 ℃)对脱硅效率及铝硅比(质量比)的影响. 结果表明:w(NaOH)为20%、灰碱比为1∶0.5、反应时间为2.0 h、反应温度为120 ℃是粉煤灰脱硅反应的最佳条件；在最佳条件下铝硅比由原灰的1.23升至2.02以上,脱硅效率达38.6%.反应温度、灰碱比、碱液浓度、时间对脱硅率的影响依次减弱. 通过定量X射线衍射(XRD)分析了脱硅前后物相的变化,当温度高于120 ℃时,有大量方钠石形成,并且方钠石生成量(X)与铝硅比(Y)呈显著负相关,有Y=-0.012 8X+2.03 (R2=0.930,P<0.01). 由扫描电镜(SEM)对粉煤灰脱硅前后的表观形貌变化观察可知,粉煤灰在脱硅过程中非晶态SiO₂部分溶解,从而进一步证实了方钠石的生成是影响脱硅效率的关键因素.

藻类打捞对太湖聚藻区湖泛发生的影响

邵世光, 薛联青, 刘成, 余居华, 申秋实, 周麒麟, 范成新

2016, 29(5): 761-766.

摘要(1970) PDF(1707)

摘要:
藻类打捞是多年来控制太湖沿岸藻源性湖泛的主要措施,为科学地指导藻类的打捞、防止湖泛的发生,采用能够模拟太湖风浪与沉积物再悬浮的大型装置,模拟湖泛易发的藻类聚集量下不同打捞频率(1次/d～1次/6 d)对湖泛发生时水体主要视觉指标和敏感指标〔ρ(DO)、E_h、ρ(Fe²⁺)、ρ(TFe)、ρ(∑S^2-)等〕的影响. 结果表明:1次/d和1次/2 d的高打捞频率能够有效预防湖泛的发生,当第4天对照组发生湖泛时,1次/d和1次/2 d打捞频率下ρ(DO)为0.60和0.06,E_h为48和37,ρ(Fe²⁺)是对照组的79.3%和90.7%,ρ(TFe)是对照组的64.8%和72.3%,ρ(∑S^2-)是对照组的62.03%和64.56%；1次/3 d频率虽不能控制湖泛的发生,但能有效推迟湖泛发生时间约2~3 d；而1次/4 d～1次/6 d的低打捞频率既不能预防也不能推迟湖泛的发生. 研究显示,在2.5 kg/(m²·d)鲜藻聚集速率下,1次/2 d的打捞频率是在控制湖泛发生前提下的最经济打捞频率.

INT-ETS活性及AUR和SOUR表征污泥活性的比较

荣宏伟, 张耀坤, 张朝升, 王连杰, 伍志趼, 黄小鹏

2016, 29(5): 767-773.

摘要(1775) PDF(1446)

摘要:
为探索快速评价重金属对污泥活性抑制情况的方法,通过投加不同体积的重金属溶液进行活性污泥培养试验,研究Cd²⁺、Zn²⁺和Cr⁶⁺对活性污泥降解NH₄⁺-N和COD_Cr的影响,并分别采用INT-ETS(碘硝基四氮唑脱氢酶)活性、AUR(氨摄取速率)和SOUR(比耗氧速率)3个指标分析污泥活性受重金属抑制的情况. 结果表明:重金属对活性污泥去除NH₄⁺-N的抑制作用比去除有机物的抑制作用更加显著,说明硝化细菌比异养菌对重金属的毒害作用更为敏感,并且NH₄⁺-N去除率比COD_Cr去除率更能反映出重金属对污泥活性的影响. 通过NH₄⁺-N去除率的抑制情况对比发现,AUR是最能有效地用于表征重金属对微生物活性毒害作用的指标. 对于Cd²⁺,INT-ETS活性的EC₅₀最小,为19.164 mg/L,灵敏度最高,是表征Cd²⁺抑制污泥活性的最佳指标；对于Zn²⁺和Cr⁶⁺,AUR的EC₅₀最小,分别为40.691和27.117 mg/L,灵敏度最高,是表征Zn²⁺和Cr⁶⁺抑制污泥活性的最佳指标. 由3种重金属的EC₅₀可以判断其毒性大小为Cd²⁺>Cr⁶⁺>Zn⁶⁺.

澧水流域生态系统服务价值与生态补偿策略

郭荣中, 申海建, 杨敏华

2016, 29(5): 774-782.

摘要(1711) PDF(1767)

摘要:
为了协调区域经济发展与生态保护的关系,以澧水流域为研究对象,采用修正的生态系统服务价值系数分析了2001—2013年该区域生态系统服务价值(ESV)的变化情况,并构建灰色模型对2016—2025年生态系统服务价值进行预测,同时综合考虑研究区域经济发展水平,引入生态补偿优先级(ECPS)对不同区域生态补偿的迫切程度进行了量化. 结果表明:①2001—2013年,澧水流域生态系统服务价值从2001年的313.70×10⁸元降至2013年的313.32×10⁸元；GM(1,1)模型预测结果显示,2025年澧水流域生态系统服务价值将降至311.22×10⁸元. ②澧水流域8个县(市/区)的生态系统服务价值和生态补偿优先级存在较大差异,澧水上游(桑植县)和中游(永定区、武陵源区、慈利县、石门县)为整个澧水流域提供了良好的生态服务,属于“生态输出”地区,应该优先得到生态补偿；而下游(澧县、临澧县、津市市)的生态优先级较小,属于“生态消费”地区,应当率先进行生态支付. 研究结果有利于制订合理的生态补偿价格,调节生态保护利益相关者之间的利益关系,有助于当地政府研究制订比较完整的生态补偿政策决策.

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2016年第29卷第5期

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