环境科学研究

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2017, 30(10).

摘要(180) PDF(50)

摘要:

姜霞, 王书航, 张晴波, 王雯雯

2017, 30(10): 1497-1504. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.83

摘要(1880) HTML (78) PDF(1267)

摘要:
污染底泥是水体最主要的内源，存在污染物二次释放的风险，而环保疏浚可以有效地清除污染底泥、降低内源污染负荷及其释放风险，因此近年来该技术在水环境治理中得到广泛的应用.环保疏浚的主要目的是有效清除河流、湖泊（水库）水体污染底泥中累积的污染物，并对浚后污泥进行安全处理处置，为污染河流、湖泊（水库）水质改善与生态修复发挥工程作用.作为湖泊、河流水污染综合治理技术体系的重要组成部分，环保疏浚是生态环境工程技术之一，也是湖泊河流水污染治理的重要手段；但底泥疏浚同时也存在疏浚效果不理想、可能造成原位扰动与异地污染、改变水生态系统的结构与功能等生态风险.研究显示，未来环保疏浚的主要发展方向应包括：① 基于调查评估基础上的污染底泥分区、分类环保疏浚及处理处置研究；② 污染底泥环保疏浚与区域生态修复一体化设计研究；③ 污染底泥环保疏浚-浚后干化-处理处置-资源化集成技术研究；④ 污染底泥环保疏浚、处理和资源化全过程监管评估技术研究.

泰山顶PM_2.5及其二次组分的输送路径与潜在源

王露, 刘保双, 毕晓辉, 梅如波, 吴建会, 隋本会, 冯银厂

2017, 30(10): 1505-1514. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.73

摘要(2187) HTML (84) PDF(1279)

摘要:
为了明确泰山顶PM_2.5及其二次组分的输送路径与潜在来源，基于后向轨迹聚类方法对2015年冬季和春季抵达泰山顶的气团传输轨迹进行聚类分析，并利用PSCF（潜在源贡献因子）和CWT（浓度权重轨迹）方法分析泰山顶冬季和春季PM_2.5、SO₄^2-、NO₃^-和NH₄⁺的潜在源域.结果表明，冬季和春季来自不同方向的气团轨迹对泰山顶PM_2.5及其组分的潜在源分布的影响具有明显差异.冬季泰山顶ρ（PM_2.5）和ρ（NO₃^-）平均值的最高值对应的气团轨迹来自湖北、河南、山东济宁等地区，而来自西北方向的轨迹1和轨迹2分别对应的ρ（SO₄^2-）和ρ（NH₄⁺）平均值最高；春季影响ρ（PM_2.5）和ρ（NO₃^-）的气团轨迹主要来自西南方向的河南、安徽北部、山东聊城等地区，而源自蒙古国途经内蒙古、山西、河南北部和山东聊城的气团轨迹对ρ（SO₄^2-）和ρ（NH₄⁺）的贡献最大.泰山顶ρ（PM_2.5）、ρ（SO₄^2-）、ρ（NO₃^-）和ρ（NH₄⁺）的PSCF分布特征与CWT分布特征类似，WPSCF（源区分布概率）和CWT的最高计算值主要集中山东济宁、聊城以及邻近的山西省、河北省和河南省，是泰山顶大气污染物的主要潜在源域.

新疆奎独乌区域冬季大气重污染过程PM_2.5组成特征及来源解析

赵雪艳, 谷超, 杨焕明, 王静, 杨文, 王歆华, 白志鹏

2017, 30(10): 1515-1523. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.97

摘要(3130) HTML (81) PDF(1451)

摘要:
为研究新疆奎独乌（奎屯、独山子、乌苏）区域冬季大气重污染过程的PM_2.5污染特征及其成因，于2015年2月4-10日在奎屯、独山子和乌苏三地开展PM_2.5样品采集，并对其中的元素、水溶性离子及碳组分进行测试，分析不同污染水平下PM_2.5中化学组分的变化规律.结果表明，采样期间奎独乌区域ρ（PM_2.5）日均值均超过GB 3095-2012《环境空气质量标准》二级标准（75 μg/m³），2月9日ρ（PM_2.5）最高（298.58 μg/m³），超标2.98倍.通过比较PM_2.5载带化学组分质量百分比发现，随着污染等级加剧，SO₄^2-、NO₃^-质量百分比呈逐渐增加的趋势，严重污染时SO₄^2-、NO₃^-质量百分比分别较轻度污染时增长11.7%、5.5%；NH₄⁺、碳组分及元素组分质量百分比则呈下降趋势，严重污染较轻度污染时分别下降0.7%、9.5%、2.4%；结合采样期间静稳及高湿的气象条件，说明此次重污染由本地污染物累积及二次颗粒物生成所致.随着污染水平的加重，SOR（硫氧化率）及NOR（氮氧化率）的值也在随之增大，说明污染越重大气二次转化程度越高，进一步验证了二次颗粒物是导致此次重污染的原因之一.对不同污染等级PM_2.5进行质量重构发现，PM_2.5中主要组分均为硫酸盐和OM（有机物），硫酸盐和OM的质量百分比分别在23.0%~34.7%、16.4%~28.7%之间，说明此次重污染过程的主要污染源为燃煤及机动车尾气.

基于SPAMS的太原市典型生活区停暖前后PM_2.5来源及组成

曹力媛

2017, 30(10): 1524-1532. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.16

摘要(1628) HTML (26) PDF(906)

摘要:
为分析太原市采暖期和非采暖期PM_2.5的特征，利用单颗粒气溶胶质谱仪（SPAMS）分析太原市典型生活区采暖期（2016年3月11-18日）和非采暖期（2016年4月1-7日）PM_2.5的来源及组成.结果表明：① 采暖期（停暖前）颗粒物有机碳、硫酸盐和多环芳烃等信号强度大于非采暖期（停暖后），而元素碳、硝酸盐、铵盐等反之.② 为了尽可能排除气象因素的影响，选取风向（东南风）、风级（二级）相同时段的颗粒物进行分析，停暖前后颗粒物主要化学组分为有机碳、混合碳和元素碳，采暖前有机碳占比（达51.9%）最高，非采暖期元素碳占比（32.6%）最高.采暖期有机碳、高分子有机物和左旋葡聚糖占比明显高于非采暖期，元素碳、矿物质和重金属反之.③ 停暖前后首要的两类污染源为燃煤和机动车尾气，二者贡献率之和分别高达70.1%和67.4%，可见本地主要受这两类源的影响.燃煤在采暖期为首要污染源，并且贡献比例高于非采暖期，而机动车尾气在非采暖期为首要污染源，且比例明显高于采暖期.研究显示，采暖和非采暖期虽然首要污染源有所差异，但在污染过程中，机动车尾气源的贡献比例均高于优良时段，说明无论是采暖期还是非采暖期，除燃煤排放的影响外，机动车尾气的影响也需得到重视，建议加强机动车燃油品质的升级，使用清洁煤，并在重污染时段采取相应的管控措施.

深部储层中CO₂沿断层泄漏量的影响因素

夏盈莉, 许天福, 杨志杰, 封官宏, 袁益龙, 田海龙

2017, 30(10): 1533-1541. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.88

摘要(1328) HTML (57) PDF(804)

摘要:

CGS（CO₂地质储存）是CO₂减排的重要手段之一，天然裂隙的存在则是CGS的潜在风险.CO₂地质储存过程中储层上覆盖层及其浅部含水层是防止CO₂泄漏的天然屏障，为了探究深部咸水层中CO₂沿断层的泄漏过程并获得断层渗透率及储层中超临界CO₂流体初始条件（初始饱和度、初始泄漏压力）对CO₂沿断层泄漏速率和泄漏量的影响程度，依据鄂尔多斯CO₂灌注工程示范区资料，使用多相、多组分溶质运移数值模拟软件TOUGH2建立了2D概念模型.结果表明，深部咸水层中的CO₂在压力差和浓度差的作用下沿断层发生泄漏，到达浅部含水层后开始发生侧向运移，100 a内运移了约200 m的水平距离；由于浮力的作用，CO₂集中在含水层顶板处，有效地防止了CO₂向外泄漏.影响因素分析表明，100 a内断层渗透性能为低渗、中渗和高渗条件时，CO₂累积泄漏量分别为0、1 050和3 000 t；CO₂初始饱和度分别为0.20、0.50和0.99时，CO₂累积泄漏量分别为550、1 050和1 650 t；初始泄漏压力分别为17.3、17.6和18.1 MPa时，CO₂累积泄漏量则分别为900、1 050和1 400 t.除此之外，断层渗透性、CO₂初始气体饱和度和初始泄漏压力对CO₂泄漏的影响还体现在泄漏发生时间和平均泄漏速率上.研究显示，各因素对CO₂沿断层泄漏过程的影响程度表现为断层渗透性能> CO₂初始饱和度> CO₂初始泄漏压力.

北京市潮白河再生水补水河段水质时空变异

李海云, 邸琰茗, 李东青, 梁籍, 郭逍宇

2017, 30(10): 1542-1552. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.93

摘要(1478) HTML (46) PDF(971)

摘要:
城市河道是城市再生水利用的主要载体，而人工湿地是城市再生水河道补水前主要的水质净化方式.为了解再生水补水与人工湿地对再生水补水段水质的影响，选取北京市潮白河再生水补水河段作为研究对象，利用聚类分析、判别分析及因子分析等方法对不同季节水体的水质情况进行分析.结果表明：研究区内水体氮磷污染严重，其中TN污染表现为NO₃^--N、NO₂^--N和NH₄⁺-N的混合型污染.聚类分析结果表明，水质在季节尺度上表现为丰水期（6-9月）和枯水期（2月、3月、5月和12月）两大类；在空间尺度上受再生水补水和湿地净化的影响表现为显著的空间差异性.判别分析结果表明，再生水补给对河道水质的影响无显著季节差异，湿地净化功能在丰水期和枯水期差异较大且丰水期湿地的净化效果最为明显.因子分析结果表明，再生水作为城市河道的补充水源，一方面对河道中的F^-、Chl-a等起到稀释作用，另一方面使得水体中的N、P及离子含量增加；丰水期湿地的净化作用使水体中氮磷等有机营养物质含量及ρ（TDS）等显著降低.

不同水环境下苦草腐解对水质的影响

藕翔, 崔康平, 汤海燕, 付贤钟

2017, 30(10): 1553-1560. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.89

摘要(1426) HTML (38) PDF(927)

摘要:
为探究沉水植物在不同水环境下的腐解对水质的影响，在实验室条件下分别模拟不同生物量沉水植物苦草在高纯水、上覆水及底泥悬浮液环境下的腐解过程及其对水体水质的影响，并分别讨论了N、P等含量在底泥和上覆水环境下的差异性.结果表明：① 随着时间的推移，苦草腐解均会导致上覆水及底泥悬浮液中pH先降后升，ρ（DO）急剧降低.在上覆水环境中，pH自7.8降至7.2，再增至8.7；与试验初期相比，ρ（DO）在第10天降低了56%.在底泥悬浮液中，pH自7.8降至7.3，再增至8.3；在第10天ρ（DO）降低了近60%.② 在上覆水及底泥悬浮液中，苦草腐解以释放有机氮为主，NH₃-N次之；ρ（TP）在试验前期呈先升后降趋势，但在试验中期底泥悬浮液环境中ρ（TP）则呈动态平衡，约为1 mg/L.③ 不同生物量（0.1、0.2、0.4 g/L）的苦草腐解后水环境中的营养盐含量有所不同，其中ρ（COD_Cr）、ρ（TP）与生物量呈正相关，在试验前期ρ（TN）、ρ（NO₂^--N）随着峰值的增大而增大.研究显示，苦草腐解对两种水环境的物化性质有着相似的影响，而对其主要营养盐氮、磷形态的变化有着显著性的差异.

基于逸度方法的辽东湾海水-沉积物中多环芳烃扩散行为

张玉凤, 杨萌, 宋永刚, 田金, 赵海勃, 李楠, 吴金浩

2017, 30(10): 1561-1569. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.94

摘要(1489) HTML (77) PDF(769)

摘要:
为研究辽东湾PAHs（多环芳烃）在海水-沉积物之间的扩散行为，于2014年5月对辽东湾14个采样点海水和沉积物中的16种PAHs进行了调查研究，并采用逸度方法、变异系数、响应系数等统计和计算方法对研究结果进行分析.结果表明：辽东湾海水中ρ（∑PAHs）和沉积物中w（PAHs）的平均变异系数分别为0.25和0.39，属于中等变异，高分子量PAHs的变异系数高于低分子量PAHs；利用ff（逸度分数）评估PAHs在海水-沉积物间的扩散行为，Nap（萘）、Acp（苊）和Fl（芴）表现出从沉积物向海水释放，沉积物是二次释放源；Ace（二氢苊）、Phe（菲）、An（蒽）、Flu（荧蒽）、Pyr（芘）、BaA（苯并[a]蒽）、Chr（䓛）在海水-沉积物之间接近平衡状态，5环和6环PAHs则表现出从海水向沉积物沉降富集，沉积物是汇；有机碳和碳黑是影响PAHs在沉积物和海水之间扩散的重要参数.研究显示，7种潜在致癌PAHs[BaA、Chr、BbF（苯并[b]荧蒽）、BkF（苯并[k]荧蒽）、BaP（苯并[a]芘）、InP（茚并[1，2，3-cd]芘）和DbA（二苯并[a，h]蒽）]海水-沉积物之间的扩散行为可能受到陆源排污和海上石油开发活动的影响.

天然气开采压裂返排液污泥用于荒漠区植被修复的可行性

王磊, 苏本营, 方广玲, 胡钰, 王玥, 香宝

2017, 30(10): 1570-1579. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.74

摘要(1265) HTML (31) PDF(986)

摘要:
为解决中石化大牛地气田天然气开采压裂返排液污泥（采气污泥）难处理的困境，在测定采气污泥成分和运用地累积指数法（I_geo）评估其环境风险的基础上，利用三种荒漠区常见植物[沙蒿（Artemisia desertorum）、黑麦草（Lolium perenne L.）和苜蓿（Medicago falcata L.）]，通过设计采气污泥与荒漠区土壤配比，开展天然气开采压裂返排液污泥用于荒漠区植被修复的可行性试验研究.结果表明：① 采气污泥中各污染物组分含量相对较低，w（Cr）、w（Cd）、w（Pb）分别为35.187、0.181、5.502 mg/kg，PAHs（多环芳烃类）未检出；w（OM）、w（TN）也较低，分别为1.46%、0.32%，盐分含量为1.2%.② 重金属风险评估结果显示，Cr、Cd、Pb的I_geo值分别为-0.76、-8.69和-2.20，污染风险等级为清洁；Se和Ba的I_geo值分别为0.02和0.91，有轻度环境污染风险.③ 5%采气污泥处理能使土壤最大持水量、土壤保水能力和孔隙度分别提高了74.41%、14.29%和4.35%.④ 低浓度（2.5%）采气污泥处理能使沙蒿、黑麦草和苜蓿种子发芽率分别提高7.38%、3.61%和8.20%，高浓度（>2.5%）采气污泥对种子萌发则表现为抑制作用.⑤ 根据采气污泥对沙蒿、黑麦草和苜蓿株高、根长和生物量的影响，确定采气污泥适宜施用量分别为≤ 5%、≤ 2.5%、≤ 2.5%.研究显示，采气污泥用于荒漠区植物修复是可行的，但适宜施用量较低，可采取去污染物和筛选耐性植物等技术来提高其用量.

煤矿区不同复垦年限的土壤有机碳矿化和酶活性特征

辛芝红, 李君剑, 赵小娜, 周小梅

2017, 30(10): 1580-1586. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.86

摘要(1630) HTML (53) PDF(1121)

摘要:
为了解煤矿区长期复垦的生态效应，在晋西北安太堡矿区不同复垦年限的样地采集土壤样品，研究土壤中w（SOC）、w（易降解碳1）、w（易降解碳2）和w（TN）以及有机碳矿化速率和酶活性随复垦年限的变化趋势.结果表明：① 随着复垦年限的延长，土壤容重、pH和w（易降解碳1）显著降低，而w（SOC）、w（TN）、w（易降解碳2）、有机碳矿化潜势和累积量及酶活性均呈增加趋势，复垦年限为23 a的土壤中w（SOC）和w（TN）的最高值分别为22.67和1.21 mg/g；② 相较于土壤中w（SOC）和w（TN），w（易降解碳2）、有机碳矿化潜势和酶活性随复垦年限延长的变化更为显著，其中过氧化氢酶活性随复垦年限的变幅最大，相较于活性最低样地，25 a样地的酶活性提高了232%，可达156.27 mg/（kg·h）；③ 土壤容重与过氧化氢酶、蔗糖酶活性均呈显著负相关，与多酚氧化酶活性呈正相关.pH与w（易降解碳1）、多酚氧化酶活性均呈显著正相关，而与蔗糖酶活性呈负相关；④ 主成分分析表明，土壤综合肥力指标随复垦进程的推进逐年提高，从-1.19提高至0.86，综合肥力指标和复垦年限间的相关系数可达到0.987（P < 0.001）.可见，综合肥力指标可更全面地指示生态修复进程中的土壤演替进程.

低温条件下基于TMVOC的土壤气相抽提技术数值模拟

杨洋, 赵传军, 李娟, 白顺果, 席北斗, 唐军, 吕宁磬

2017, 30(10): 1587-1596. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.87

摘要(1427) HTML (51) PDF(986)

摘要:
为研究低温条件下土壤气相抽提技术对包气带中苯系物的去除效果、解决修复技术有效性评估等难题，基于TMVOC模型模拟砂箱试验，从浓度梯度、相间转化、饱和度变化等方面分析土壤气相抽提技术对污染物空间分布规律的影响机理.结果表明，TMVOC模拟苯系物浓度的计算值与试验测量值的拟合效果较好；低温条件下，砂箱土体中苯、甲苯、乙苯、邻二甲苯的去除率分别为89.8%、71.3%、29.7%、14.4%.两次抽提过程中，苯在"气-液-NAPL（non-aqueous phase liquid）"三相中的质量均减少，减少比例近似为2：7：1，苯在液相中的质量减幅最大；在间歇期，苯由"NAPL相"以近似3：7的比例向"气、液"两相运移.在砂箱土体上部和中部NAPL相饱和度保持为0，"气-液"两相共存，间接表明苯系物在"气-液"两相间发生运移；在砂箱土体底部污染源附近"气-液-NAPL"相共存，间接表明苯系物在"气-液-NAPL"相间发生运移，抽提作用使得气相与液相饱和度升高、NAPL相饱和度降低.

哈尔滨市土壤表层重金属污染特征及来源辨析

张慧, 郑志志, 马鑫鹏, 杨欢, 章桂芳, 路中, 乐容潮

2017, 30(10): 1597-1606. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.81

摘要(1844) HTML (68) PDF(1073)

摘要:
鉴于确定土壤重金属来源是降低土壤重金属人为输入和控制土壤重金属面源污染扩散的必然要求，以哈尔滨市9个市辖区中4个主要老城区（道里区、道外区、南岗区、香坊区）为研究区，依据标准格网进行土壤样本采集（表层土壤样本307个，深层土壤样本77个），分析土壤中w（As）、w（Hg）、w（Cd）、w（Cr）、w（Cu）、w（Ni）、w（Pb）、w（Zn）；并利用主成分分析法、地累积指数法和指示克里格插值法，分别对该区不同成土母质区域表层土壤重金属的污染特征和来源进行分析.结果表明：① 哈尔滨市四区表层土壤中As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn主要来源于成土母质，Hg和Cd受人类活动的影响显著.② 以各类成土母质中重金属含量平均值为评价依据，哈尔滨市表层土壤中Hg、Cd表现出较大范围的重金属污染，依据土壤样本所在格网覆盖范围，污染范围分别占研究区的60%、65%.③ Cu、Pb、Zn污染范围小且污染程度低.研究显示，人口集聚、工业发展、交通发达等因素已经造成研究区表层土壤中Hg、Cd、Cu、Pb、Zn不同程度、不同范围的污染，需要合理有效地处理生活垃圾、控制工业和交通排放，以缓解表层土壤重金属污染.

遥感法用于车辆实际道路行驶污染状况评估

刘嘉, 尹航, 葛蕴珊, 王欣, 黄英

2017, 30(10): 1607-1612. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.92

摘要(1329) HTML (37) PDF(1092)

摘要:
为了评估满足不同排放标准的在用车在实际道路行驶条件下的污染状况，以2013年3-11月间在北京市朝阳区收集的16.5×10⁴组在用汽油车排放遥感测试大数据为基础，对北京市的在用车实际道路排放水平进行分析和评价.结果表明：新车排放标准升级明显降低了在用车的CO、HC和NO平均排放浓度.从国Ⅰ/国Ⅱ到国Ⅲ以及从国Ⅲ到国Ⅳ/国Ⅴ，每次标准升级使得在用车的CO排放浓度平均降低12%~15%，HC和NO排放浓度分别降低13%和40%左右.与2003年相比，北京市2013年机动车CO、HC和NO排放的平均浓度分别下降了52.1%、82.1%和65.3%，排放标准升级带来的减排效果十分明显.未来排放标准升级过程中应当强化对在用车实际驾驶过程排放的监管，同时积极引导老旧车辆的淘汰更新，加大对排放造假行为的执法和处罚力度.

Fenton氧化降解2-硝基-4-甲氧基苯胺的特性和动力学特征

郭莹, 陈鸿汉, 张焕祯, 庞浩, 王晖, 王宁, 常思淼

2017, 30(10): 1613-1621. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.85

摘要(1232) HTML (35) PDF(899)

摘要:
为探究Fenton试剂氧化降解2-N（2-硝基-4-甲氧基苯胺）的特性，通过实验室试验系统研究了初始pH、初始c（H₂O₂）、初始c（Fe²⁺）、初始ρ（2-N）和反应温度等因素对2-N去除率的影响以及动力学特征.结果表明：Fenton试剂氧化降解2-N效果显著，各试验组分别在初始pH为3.0、初始c（H₂O₂）为10 mmol/L、初始c（Fe²⁺）为1 mmol/L、初始温度为50℃、ρ（2-N）为100 mg/L时2-N的去除率相对最高，其降解过程均符合二级动力学模型；2-N去除率随温度的升高而增大，基于在不同温度下的速率常数，推导出了2-N降解的阿伦纽斯（Arrhenius Equation）经验表达式，得到Fenton氧化2-N的活化能为30.23 kJ/mol.研究显示，经Fenton氧化后，2-N分子断链开环，生成多种小分子酸，最终降解为二氧化碳和水.

化学合成及废物基锰氧化物对不同形态砷的去除转化机制

梁冠男, 廉新颖, 贾永锋, 杨昱, 姜永海, 孙晓玲

2017, 30(10): 1622-1629. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.66

摘要(1345) HTML (42) PDF(923)

摘要:
为探究不同类型锰氧化物与As（砷）的交互作用，采用沈阳某饮用水处理厂除锰滤池运行周期结束后产生的废料（滤料和管道沉淀物）和化学合成水羟锰矿、酸性水钠锰矿作为不同类型的锰氧化物，研究化学合成及废物基锰氧化物对不同形态As的去除转化机制.结果表明：锰氧化物的投加量为0.20 g时，管道沉淀物对As（Ⅴ）的吸附量为90 μg，远小于水羟锰矿、酸性水钠锰矿和滤料的191、192、176 μg吸附量，而且管道沉淀物2 h内不能够完全氧化溶液中As（Ⅲ）.四种锰氧化物对As的吸附都更符合准二级动力学方程，说明去除过程是一个快速吸附和慢速吸附相互叠加的过程，包含外部液膜扩散、表面吸附和颗粒内扩散等.水羟锰矿、酸性水钠锰矿和滤料有较好锰氧化物晶型，管道沉淀中SiO₂是主要晶型，滤料晶型和酸性水钠锰矿一致，但是形貌结构却差别很大.四种锰氧化物的Mn平均氧化度较高，分别为3.90、3.89、3.84和3.71.研究显示，滤料作为废物基材料可以替代化学合成的水羟锰矿、酸性水钠锰矿实现对水体中As的去除，达到废物材料的再利用及含As水体修复的协同处置.

凹凸棒黏土对水体和底泥中Cr (Ⅵ)的吸附

孔明, 纪中新, 彭福全, 杨飞, 张毅敏, 晁建颖

2017, 30(10): 1630-1636. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.84

摘要(1467) HTML (35) PDF(1171)

摘要:
为考察凹凸棒黏土对水体和底泥中Cr（Ⅵ）污染治理与修复效果，通过实验室模拟试验，运用Langmuir和Frundlich等温吸附模型及准一级和准二级动力学模型，研究了天然凹凸棒黏土对水体中Cr（Ⅵ）的吸附特性，并研究了pH对吸附过程的影响及凹凸棒黏土对底泥中Cr（Ⅵ）金属形态的影响，通过XRF（X-射线荧光光谱仪）和SEM（扫描电镜）确定凹凸棒黏土的化学组成和微观形貌结构.结果表明：天然凹凸棒黏土内部呈纤维状且多孔隙，成分中含有铁、铝、钙等元素，吸附后的材料中发现了Cr元素；Langmuir-Frundlich吸附等温模型（R²=0.996）和准一级动力学模型（R²=0.993）较好地拟合了凹凸棒黏土对Cr（Ⅵ）的吸附热力学与动力学过程，动力学模拟的Cr（Ⅳ）平衡吸附量及实测值分别为1.38和1.37 mg/g.溶液pH对Cr（Ⅵ）的吸附具有影响，其最佳pH为3，此时吸附率最高，为85.80%.研究显示，向底泥中添加凹凸棒黏土能促使Cr形态由不稳定态（酸溶态和铁铝还原态之和）向稳定态（可氧化态和残渣态之和）转化，从而达到修复底泥中Cr（Ⅵ）污染的目的.

热解温度对污泥基生物炭结构特性及对重金属吸附性能的影响

彭成法, 肖汀璇, 李志建

2017, 30(10): 1637-1644. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.95

摘要(1650) HTML (84) PDF(1413)

摘要:
鉴于污泥基生物炭作为重金属吸附剂的研究还缺乏足够的数据，为探讨不同热解温度对生物炭结构性质及其对水体重金属吸附能力的影响，在缺氧条件下于300~900℃范围内以城市污泥为原料制备生物炭，利用元素分析、比表面积测定、电位测定和红外光谱分析等方法对生物炭的理化性质和结构特征进行表征，并选用900℃生物炭进行了吸附重金属Pb、Cr和Cd的试验研究.结果表明：① 300~900℃缺氧条件下制备的生物炭产率为44.39%~69.41%，污泥呈弱酸性（pH为6.35），热解后的生物炭呈碱性（pH为7.7~10.58）.② 900℃生物炭中w（H）、w（N）大幅降低，分别比干污泥中减少89.50%和77.16%，而w（C）降低29.22%，固碳作用显著.热解后生物炭比表面积明显增大，700和900℃生物炭比表面积分别达到58.48和87.55 m²/g，最佳制备温度为700~900℃.③ 热解后的生物炭具有大量极性基团，热解温度越高，酸性基团越少，碱性基团含量增多.④ 热解作用使生物炭zeta电位升高，吸附能力增强.⑤ 900℃生物炭吸附Pb、Cr和Cd的最佳pH为7~8，对Pb、Cr和Cd的最大吸附量分别为2.38、2.48和1.16 mg/g.⑥ 各因素对生物炭吸附重金属的影响顺序，对于Pb和Cr表现为生物炭投加量>热解温度；对于Cd，表现为生物炭投加量>pH.研究显示，污泥基生物炭对Pb、Cr的吸附能力高于Cd，影响生物炭吸附行为的主导因子为生物炭投加量，影响Pb和Cr吸附的次要因子为生物炭热解温度，而影响Cd的次要因子为pH.生物炭吸附重金属的主要机理是离子交换吸附、络合反应、表面沉淀和竞争性抑制作用.

北京市燃煤源排放控制措施的污染物减排效益评估

宗亚楠, 张强, 洪朝鹏, 贺克斌

2017, 30(10): 1645-1652. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.67

摘要(1552) HTML (35) PDF(1214)

摘要:
为分析北京市燃煤源排放控制措施的污染物减排效益，基于MEIC（中国多尺度排放清单模型），采用情景分析法，评估了北京市电厂能源清洁化与末端治理、燃煤锅炉改造和城区平房区居民采暖改造等措施的污染物减排效益.结果表明，相对于无控情景，2013年北京市电厂能源清洁化与末端治理减少PM_2.5、PM₁₀、SO₂和NO_x排放量为1.28×10⁴、2.10×10⁴、5.13×10⁴和4.98×10⁴ t，分别占无控情景的85%、86%、87%、74%；北京市燃煤锅炉改造减少PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO_x排放量为1.09×10⁴、2.68×10⁴、11.64×10⁴和5.81×10⁴ t，分别占无煤改气情景的83%、89%、83%、83%；北京市老旧平房区的居民采暖改造减少PM_2.5、PM₁₀、SO₂和NO_x排放量分别为630、870、2 070和790 t，均占无煤改电情景的8%.研究显示，北京市从1998年开始采取的各种减排措施有效地减少了污染物的排放，对北京市空气质量改善具有重要意义.

基于GREET的纯电动公交车与传统公交车全生命周期评估

黎土煜, 余大立, 张洪申

2017, 30(10): 1653-1660. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.02.96

摘要(2101) HTML (83) PDF(910)

摘要:
随着纯电动公交车在城市公共交通中应用越来越广泛，需要对纯电动公交车和传统柴油公交车进行全生命周期评估，并分析推广纯电动公交的可行性.通过美国阿贡实验室开发的GREET（greenhouse gases，regulated emissions，and energy use in transportation model）软件，充分考虑油井-油泵、公交车运行、车身系统制造、液体系统制造、ADR（装配、报废和回收质量）以及电池制造等6个阶段能耗，结合公交车车型信息和路况信息，构建公交模型，并对公交模型进行能耗模拟、排放物模拟和经济效益评估.结果表明，若车身长度为12 m，车身质量为18 t时，纯电动公交车运行过程能耗仅占其总能耗的31.1%.相较于传统公交车，纯电动公交车全生命周期能耗减少29.1%，全生命周期内VOC、CO、NO_x等污染物排放量分别减少8.7%、36.7%、50.2%，温室气体CO₂的排放量减少19.7%.若公交车队规模为20辆，纯电动公交车使用年限为8 a，则纯电动公交车比例需超过12.7%才能实现盈利，单辆纯电动公交车若实现盈利至少需要3 a.

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2017年第30卷第10期

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