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2018年  第31卷  第4期

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封面+目录
2018, 31(4).
摘要(181) PDF(56)
摘要:
专论
我国环保产业投入与产出的空间非均衡性分析
王艳华, 傅泽强, 邬娜, 李林子, 谢园园
2018, 31(4): 593-600. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.01.06
摘要(1321) HTML (52) PDF(1291)
摘要:
环保产业是我国七大战略性新兴产业之一,加快发展环保产业是促进发展方式转型、提高经济增长质量的重要举措.基于空间非均衡性理论与测算方法,通过构建环保产业投入与产出评价指标,计算了我国环保产业投入与产出的基尼系数,探究了东中西部环保产业投入与产出的空间差异.结果表明,在2000年、2004年和2011年3个时间点,我国环保产业投入水平的基尼系数处于0.3~0.4区间内,呈现出地区间均衡发展的趋势;环保产业产出水平的基尼系数分别为0.33、0.40和0.45,即我国环保产业产出水平的区域差异愈加明显,对经济增长的贡献逐渐呈现出不均衡态势;环保产业投资效率的空间非均衡性明显,2011年基尼系数甚至达到0.72,即投资效率的极不均衡状态.此外,我国东中西部地区在环保产业投入水平方面基本一致,东部和中部地区在环保产出水平方面明显优于西部地区,东部地区在投资效率方面遥遥领先其他区域.基于我国环保产业发展空间非均衡性的特点,提出了加快环保产业发展的政策建议:保持东部地区的环保投入力度,发掘中西部地区环保产业发展的新动力,充分利用产业发展的空间溢出效应等.
环境规制对碳排放的门槛效应及其区域差异
王雅楠, 左艺辉, 陈伟, 王博文
2018, 31(4): 601-608. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.92
摘要(1523) HTML (60) PDF(1195)
摘要:

为了深入探究我国环境规制的政策效应及其区域差异,采用我国30个省区2004—2014年的面板数据(不含港澳台及西藏自治区数据,下同),分别以能源强度、产业结构和FDI(外商直接投资)作为门槛变量,以环境规制为核心解释变量,利用面板门槛模型分析我国环境规制对碳排放的门槛效应及其在东部、中部和西部存在的区域差异.结果表明:由于能源强度、产业结构、FDI这3个门槛变量的作用,环境规制对碳排放的影响体现出非线性特征,且环境规制的政策效应在东部、中部和西部3个区域内存在较为明显的差异.东部地区的环境规制在3个门槛变量的中低门槛区间均不能促进碳减排,处于高门槛区间时,能源强度会促进碳排放,而产业结构和FDI这两个门槛变量则对碳排放有抑制作用,其中能源强度跨过第2个门槛值(1.111 8)后仍表现出对碳排放的促进作用,产业结构(0.566 1)和FDI(1 159.40×108元)分别跨过第2个门槛值后,对碳排放表现出抑制作用;中部地区在能源强度的影响下,环境规制对碳排放一直为抑制作用,在产业结构和FDI的影响下则一直是促进作用;西部地区的能源强度与碳排放呈倒“U”型关系,两个门槛值分别为1.200 8与2.153 3,以产业结构和FDI为门槛变量时,环境规制均未能发挥碳减排作用,一直体现为促进作用.因此,政府在实施环境规制政策时不能采取一刀切的措施,要根据东部、中部和西部的不同情况针对性地实施相应的环境规制政策.

基于PEI的我国环境与经济绩效评价
曹宝, 杨占红, 罗宏, 王秀波
2018, 31(4): 609-615. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.09
摘要(1259) HTML (29) PDF(985)
摘要:
当前以GDP增长为主的地方政府绩效考核体系对环境保护等公共服务激励不足,导致地方政府的环境保护绩效不理想.在参考资源、环境和经济综合评价相关研究成果的基础上,采用GDP与污染物排放关联分析的方法,构建了PEI(pollution&economy index,污染与经济指标),从环境代价和经济效益两个维度评价区域环境与经济发展的协调程度.以2007—2016年《中国统计年鉴》和《中国环境统计年鉴》数据为基础,通过计算GDP和污染物排放当量(CODCr、氨氮、SO2、NOx),对我国30个省(市)区的环境与经济绩效(不含港澳台及西藏自治区的数据,下同)进行了分析与评价.结果表明,2006—2015年全国平均GDP与平均污染物排放当量的比值总体上呈上升趋势,多年平均增长率高达13.66%,我国的总体环境与经济效益有所改善.从PEI全国排名来看,PEI优于全国平均水平的省(市)区数量有所增加(由原来的9个增至12个).2015年PEI排名前三位的依次为北京、上海和天津,而排名落后的3个省区依次为宁夏、新疆和甘肃.研究显示,PEI模型计算简单,可对不同发展阶段的省(市)区进行相对客观的评价,具有较高的稳定性和可操作性,对优化现有政府绩效考核指标具有重要的参考价值.
展望
自然生态系统中厌氧氨氧化和反硝化耦合反应研究进展
王宁宁, 薛冬梅, 王义东, 王中良
2018, 31(4): 616-627. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.02.01
摘要(1996) HTML (66) PDF(1189)
摘要:
厌氧氨氧化和反硝化反应是氮循环系统的两个关键环节,它们对平衡整个生态系统氮的收支、改善水体氮的污染、减少温室气体的排放均具有重要意义.在阐述厌氧氨氧化和反硝化生物反应及微生物学机理的基础上,着重综述了二者在水生和陆地两个生态系统中的耦合反应:①探讨了厌氧氨氧化和反硝化反应在不同环境背景下发生的介质及N2的产生速率和贡献比率,发现水生生态系统中厌氧氨氧化对N2产生的贡献率相对陆地生态系统占有较大比重.②分析了调控厌氧氨氧化和反硝化反应的细菌群落和功能基因,反应系统占主导的微生物种类随环境发生变化,其中厌氧氨氧化菌Candidatus brocadia作为主导细菌出现频率较高.③二者耦合过程中的影响因素包括环境因素与底物因素.其中,环境因素中厌氧氨氧化与反硝化耦合的最适pH为6.7~8.3,且溶解氧含量过高时也会对耦合反应产生抑制作用;在底物环境中,有机物含量或C/N过高会促进反硝化作用,但同时也会抑制厌氧氨氧化的发生.建议以后能够加大对于厌氧氨氧化和反硝化耦合反应全球尺度的研究,特别是对于陆地生态系统,还应加深对厌氧氨氧化反应速率与反硝化反应速率之间关系的理论与应用研究;同时,在实际应用中,需要在确定厌氧氨氧化菌和反硝化菌最佳生长基础上,建立耦合体系理论预测数学模型,量化两类功能性微生物的耦合效果.
研究
安徽省大气污染物时空分布特征及演化规律
王化杰, 张波, 胡昊, 张永江
2018, 31(4): 628-641. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.18
摘要(3124) HTML (76) PDF(1977)
摘要:
在区域复合型大气污染逐渐常态化之下,联防联控治理的新模式已成为解决区域性大气污染的根本途径和有效措施.利用2015年冬季(2015年11月8日—2016年1月20日)、2016年冬季(2016年11月8日—2017年1月20日)安徽省16个城市大气污染物(NO2、SO2、CO、O3、PM10、PM2.5)浓度数据,结合耦合协调度模型、探索性空间数据分析和障碍度模型,分析大气污染物的时空格局特征,描述其演变规律和总体走向,诊断区域大气污染物中的首要障碍因子.结果表明:①安徽省大气污染物浓度水平具有时间波动性和空间非均衡性,NO2、O3、PM10和PM2.5指数水平表现为递增态势,整体呈现“两高一低”,即皖北高(0.050 3)、中部地区高(0.050 1)和皖南低(0.040 5)的态势,年际变化呈增长趋势,空间分异度变化较大;②安徽省大气污染物耦合度较高,基本维持在拮抗阶段(2015年冬季和2016年冬季耦合度年均值分别为0.480、0.479),皖北呈增加态势,而中、南部城市主要呈略微降低趋势;包括极度失调和严重失调两种类型(2015年冬季和2016年冬季协调度平均值分别为0.114、0.123);③安徽省内各城市大气污染物在全省范围内热、冷点分布迥异,2015年冬季和2016年冬季主要经历了聚拢(NO2、O3向中部城市聚拢)和北迁(PM10、PM2.5往北迁)两个过程.研究显示,结合安徽省大气污染物障碍度测量分析,优化和量化区域大气污染物中的首要障碍因子,可为有效开展地区大气污染的防控治理及区域联动提供有利保障.
山西省农村地区燃煤采暖情况入户调查及排污量估算
谢卧龙, 张怀德, 刘鑫, 苏艳霞, 崔艳丽
2018, 31(4): 642-647. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.01.05
摘要(1478) HTML (43) PDF(1151)
摘要:
目前对北方农村地区燃煤采暖情况的调查研究主要集中在北京及其周边地区,尚缺少不同气候条件、不同经济水平下的更大范围的样本.为了系统掌握山西全省的农村燃煤采暖情况,并为北方同类地区提供参考,考虑不同地区冬季气温及年采暖期的差异,采用随机分层抽样方法,对山西省农村地区2015年燃煤采暖的情况进行了抽样调查,对全省燃煤采暖的燃煤量以及大气污染物排放量进行了估算.调查共在8市10县获得有效样本394个.结果显示:山西省燃煤采暖的农户约占89.3%,户均采暖燃煤量3.4 t/a;冬季气温对户均采暖燃煤量有显著影响,晋北严寒地区户均采暖燃煤量可达4.4 t/a,而在晋南等相对温暖地区户均采暖燃煤量仅是其57%.在同一地区,家庭经济条件会影响所选择的采暖器具,进而影响采暖燃煤量,经济条件较好的家庭选择土暖气,户均燃煤量是选择暖炕加小煤炉采暖家庭的2.3倍.估算2014—2015年采暖期山西省农村采暖燃煤约1 297.8×104 t,PM、PM2.5、SO2、NOx、BC、OC、CO约分别排放13.0×104、9.1×104、19.9×104、2.1×104、4.1×104、5.6×104、123.3×104 t.研究显示,山西省单位面积采暖燃煤量约是北京、河北等同类地区的1/3,考虑到山西省经济条件较差,建议对城中村、城边村采暖实施煤改气、煤改电,其他地区则主要通过增强建筑的保温性,使用低硫煤等措施减少农村采暖燃煤排污.
武汉市大气PM2.5中多环芳烃的分布特征及来源
李宽, 周家斌, 袁畅, 邵轩, 黄凡
2018, 31(4): 648-656. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.20
摘要(1434) HTML (23) PDF(1411)
摘要:
为研究武汉市大气质量状况,在武汉市ID(工业区)、DT(中心城区)、BG(植物园)设3个采样点,连续1 a同步采集了大气中的PM2.5(细颗粒物)样品,并研究了其中PAHs(多环芳烃)的质量浓度、来源和健康风险.结果表明,武汉市ID、DT、BG采样点的ρ(PAHs)年均值分别为(75.60±28.12)(59.77±22.81)(24.27±9.15)ng/m3,并呈冬季最高、夏季最低的季节性变化趋势.PMF(正定矩阵因子分析)结果显示,ID、DT、BG采样点的PAHs的主要来源分别为燃煤和扬尘(35%和33%)、机动车和扬尘(30%和34%)、机动车和木质燃烧(33%和32%),在ID和DT采样点,扬尘对大气颗粒物中PAHs的贡献都很大,而燃煤和木质燃烧分别是ID和BG采样点PAHs的重要来源,在3个采样点中,机动车对颗粒物中PAHs贡献都较大,尤其是DT和BG采样点,机动车的贡献都超过30%.利用后向轨迹模型分析采样期间武汉市的气团来源,并结合每天的ρ(PAHs)发现,不同聚类气团对应的ρ(PAHs)差异很小,表明区域传输对武汉市PAHs贡献不大.通过武汉市大气颗粒物中PAHs吸入风险评估发现,武汉市PAHs的吸入风险范围在10-7~10-5之间,ID和DT采样点的部分人群的吸入风险稍高于安全范围(10-6以下),有潜在的致癌风险.
两种典型污染时段鹤山市大气细颗粒污染特征及来源
张琼玮, 成春雷, 李梅, 陈多宏, 区宇波, 马理, 周振
2018, 31(4): 657-668. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.01.15
摘要(1425) HTML (53) PDF(1039)
摘要:
PM2.5和O3浓度超标是我国大气污染的主要特征,研究两种典型污染时段的细颗粒化学组成、混合状态和来源对治理大气污染具有重要意义.2016年11月10—20日广东省鹤山市先后出现了PM2.5和O3超标的污染事件.污染期间,采用SPAMS(单颗粒气溶胶质谱仪)对细颗粒进行实时采样分析,共采集到有正负化学组成信息的颗粒422 944个,占总颗粒数的19.2%.基于单颗粒质谱数据特征,使用自适应共振神经元网络算法(ART-2a),对单颗粒数据进行自适应分类.颗粒物划分为OC(有机碳)、EC(元素碳)、ECOC(元素-有机碳混合)、HOC(高分子有机碳)、Pb-rich(富铅)、Si-rich(富硅)、LEV(左旋葡聚糖)、K-Secondary(钾二次)、Na-rich(海盐)和HM(重金属)颗粒共10类.结果表明:两个PM2.5污染时段EC颗粒和K-Secondary颗粒的占比高,EC颗粒分别占46.5%和61.1%,K-Secondary颗粒分别占14.3%和10.3%;O3污染时段EC颗粒占比(39.4%)最高,其次是OC颗粒占比17.0%;两种污染时段OC组分与HSO4-和NO3-的混合程度都有明显的上升,说明污染有利于有机气溶胶的老化.由源解析结果可知,PM2.5污染时段,细颗粒主要来源于燃煤、机动车尾气和扬尘,而O3污染时段细颗粒主要来源于燃煤、生物质燃烧和扬尘;此外,两种污染时段燃煤源对细颗粒的贡献都有较大提升.研究显示,控制燃煤源的排放对污染物的降低有着重要影响.
典型“组群式”城市夏季大气颗粒物中水溶性离子化学特征及来源
欧盛菊, 吴丽萍, 王信梧, 张向炎, 任丽红, 杨文, 白志鹏
2018, 31(4): 669-678. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.01.07
摘要(1425) HTML (81) PDF(1077)
摘要:
为探究典型“组群式”城市——淄博市夏季大气颗粒物中水溶性离子化学特征及来源,于2016年8月对淄博市6个城市点(桓台、张店、临淄、淄川、博山、周村)、2个郊区点(沂源、高青)及1个清洁对照点(鲁山)同步进行PM2.5和PM10采样,分析了大气颗粒物质量浓度及9种水溶性离子的空间分布特征,并利用主成分分析方法探讨了PM2.5和PM10中水溶性离子的主要来源.结果表明:①淄博夏季各点位(清洁对照点除外)PM2.5和PM10质量浓度日均值范围分别为57.2~112和77.4~163 μg/m3,空间分布特征表现为城市点>郊区点>清洁对照点;各点位PM2.5/PM10(质量浓度之比)在0.61~0.80之间,表明淄博夏季大气颗粒物污染以PM2.5为主.②水溶性离子在PM2.5和PM10中占比分别为53.3%和48.5%,其中二次无机离子分别占总离子浓度的91.4%和83.7%,表明大气颗粒物主要以二次离子为主,并且主要富集在PM2.5中;PM2.5中∑阴离子/∑阳离子(摩尔浓度之比)为1.07,PM10中该比值为0.87,说明PM2.5接近中性,而PM10呈弱碱性.③淄博夏季各点位离子来源具有一定的空间差异性,城市点、郊区点与清洁对照点间的CD(分歧系数)均高于0.2,而城市点间CD值低于0.2,说明城市点位间的水溶性离子的化学性质较为相似.④主成分分析表明,淄博夏季大气PM2.5中的水溶性离子可能主要来源于工业源、生物质锅炉、燃煤、二次源、道路尘及建筑尘,而PM10中的离子主要来源于道路尘、建筑尘、海盐及二次源.研究显示,淄博市颗粒物污染严重,具有明显的空间分布特征,水溶性离子来源复杂,应采取分区、多源控制的污染防治对策.
石家庄市采暖前后大气颗粒物及其碳组分特征
李璇, 赵晓楠, 俞磊, 肖捷颖, 王建国, 段二红
2018, 31(4): 679-687. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.08
摘要(1381) HTML (39) PDF(1147)
摘要:
为研究石家庄市大气颗粒物、碳组分特征和污染来源,采集2016年11月1日—12月31日石家庄市大气颗粒物(PM10、PM2.5和PM1)样品,分析采暖前后PM10、PM2.5和PM1及其中OC(有机碳)、EC(元素碳)和WSOC(水溶性有机碳)浓度水平,计算颗粒物与碳组分间相关性,进行OC/EC(质量浓度之比,下同)特征比值法和8个碳组分(OC1、OC2、OC3、OC4、OPC、EC1、EC2和EC3)研究.结果表明:①采暖后ρ(PM10)和ρ(PM2.5)比采暖前分别增加了26.4%和32.1%,而采暖后ρ(PM1)比采暖前降低了12.2%.采样期间ρ(PM10)与ρ(PM2.5)显著相关,而ρ(PM1)分别与ρ(PM2.5)和ρ(PM10)相关性差.采暖后散煤燃烧造成ρ(PM10)和ρ(PM2.5)增加,区域机动车限行和工业限产/停产导致ρ(PM1)降低.②Pearson相关系数计算可知,ρ(OC)与ρ(EC)强相关;ρ(PM10)和ρ(PM2.5)分别与ρ(OC)和ρ(WSOC)强相关,而ρ(PM1)分别与ρ(OC)和ρ(WSOC)中等相关;ρ(PM10)和ρ(PM2.5)分别与ρ(EC)弱相关,ρ(PM1)与ρ(EC)中等相关.③采暖后PM10、PM2.5和PM1ρ(OC)比采暖前分别增加了215.1%、97.2%和18.5%;采暖后PM10和PM2.5ρ(EC)比采暖前分别增加了65.2%和5.3%,而采暖后PM1ρ(EC)比采暖前降低了10.9%.集中供热和散煤燃烧排放了大量OC;PM10和PM2.5中EC主要来源于散煤燃烧,PM1中EC主要来源于工业排放和机动车尾气.④采暖前PM10、PM2.5和PM1中OC/EC平均值分别为4.5、4.5和4.3;采暖后PM10和PM2.5中OC/EC平均值分别为9.8和9.7,而PM1中OC/EC平均值为7.4.采暖前后SOC/OC(质量浓度之比,下同)平均值的范围为0.36~0.65,石家庄市冬季大气中SOC污染严重;⑤8个碳组分分析发现,石家庄市机动车限行导致PM1ρ(EC1)降低,而采暖后集中供暖和散煤燃烧的增加,导致ρ(OC2)明显增加.研究显示,大气颗粒物中碳组分采暖前主要来源于机动车尾气,而采暖后主要来源于燃煤燃烧,尤其是散煤燃烧.
基于L-THIA模型的四川省濑溪河流域非点源污染负荷分析
匡舒雅, 李天宏, 赵志杰
2018, 31(4): 688-696. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.11
摘要(1308) HTML (56) PDF(964)
摘要:
非点源污染是造成流域水环境恶化的重要原因之一,掌握非点源污染的时空分布特征是流域水环境污染防治和流域综合管理的基础性工作.为落实国家《水污染防治行动计划》,四川省启动了濑溪河等流域综合治理达标方案编制工作,探明濑溪河流域非点源污染负荷及其分布特征是该方案编制的前提.以四川省境内濑溪河流域为研究区域,基于GIS(地理信息系统),利用L-THIA(long-term hydrologic impact assessment,长期水文影响评价)模型,基于2015年土地利用地图数据、土壤水文数据以及长时间序列(2009—2014年)逐日降雨数据,调整模型参数,使模型模拟径流量符合水文站监测数据,进而模拟2014—2015年流域内的非点源污染负荷空间分布.L-THIA模型模拟得到濑溪河流域径流量约为5.10×108 m3,和控制水文站实测径流量相比,模型模拟相对误差为5%,表明模型模拟质量较好,模拟结果可信度较高.结果表明,流域内TP、NH3-N、CODCr非点源污染负荷分别为204.10、353.12、5 162.53 t;农业用地对研究区的非点源污染影响最大,林地最小;根据濑溪河水系分布特点将研究区划分为16个控制单元,各控制单元TP、NH3-N、CODCr的空间分布特征及比例相似,研究区非点源污染平均负荷强度为3.72 t/km2,TP、NH3-N、CODCr的输出范围分别为(0.08~0.15)(0.14~0.27)(2.19~3.89)t/km2.研究显示,流域非点源污染产生量的估算和空间分布特征的揭示为编制濑溪河流域水污染治理方案提供了科学参考.
永定河底栖动物生物完整性指数构建与健康评价
慕林青, 张海萍, 赵树旗, 刘培斌, 高晓薇, 李玉臣, 渠晓东
2018, 31(4): 697-707. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.95
摘要(1636) HTML (68) PDF(1499)
摘要:
构建大型底栖动物生物完整性指数是河流健康评价与河流修复的重要步骤.根据2017年4月永定河流域23个采样点的大型底栖动物生物监测数据,基于监测点水质状况与栖息地质量综合评估指数得分,选择潮白河水系大型底栖动物类群相似且人为干扰较小的5个监测点作为参照区域,构建永定河B-IBI(大型底栖动物生物完整性指数).通过对大型底栖动物33个生物参数的分布范围检验、判别能力分析和Spearman相关性检验,最终确定永定河B-IBI由总分类单元数、蜉蝣目(E)-襀翅目(P)-毛翅目(T)个体相对丰度、优势分类单元个体相对丰度、摇蚊科个体相对丰度、敏感类群分类单元数、科级耐污指数(family biotic index,FBI值)等6个核心参数构成.采用生物完整性研究中常用的比值法和三分法构建的B-IBI评价得分体系.结果表明,两种方法计算出的B-IBI均具有较高的判别能力,均能较好地判别参照水体和受损水体的健康状况,二者具有较高的相关性和一致性(R>0.90).永定河河流健康评价结果表明,洋河、桑干河和永定河干流监测点B-IBI平均得分分别为1.97、1.86和1.78,妫水河B-IBI平均值为2.48,23个采样点中有16个处于较差状态,7个处于一般状态.相关性分析表明,B-IBI指数与栖息地质量综合评估指数得分、ρ(DO)呈显著正相关,与ρ(NH4+)、浊度、电导率呈显著负相关,表明B-IBI指数对于栖息地人为干扰和水质污染均具有较强的指示作用.研究显示,永定河大型底栖动物生物完整性基本丧失,全流域底栖动物群落呈现全面退化趋势,识别影响大型底栖动物群落的关键要素、恢复永定河河流生态系统结构和功能研究亟待开展.
阿什河流域10种水生植物对水质氮磷的净化能力比较
杨帆, 刘赢男, 焉志远, 隋心, 袁磊, 倪红伟
2018, 31(4): 708-714. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.01.09
摘要(1265) HTML (36) PDF(1323)
摘要:
阿什河是松花江重要的一级支流,水环境污染问题最为突出.针对阿什河流域氮磷污染严重、水质恶化、生物多样性低等问题,选取千屈菜(Lythrum salicaria)、菖蒲(Acorus calamus)、泽泻(Alisma plantago-aquatica)、慈姑(Sagittaria trifolia)、芦苇(Phragmites australis)、菰(Zizania latifolia)、显脉苔草(Carex kirganica)、水葱(Scirpus validus)、狭叶香蒲(Typha angustifolia)、香蒲(Typha orientalis)10种阿什河流域常见植物作为研究对象,在室内静水条件下对其氮磷富集和水质净化的能力进行比较研究.结果表明:①不同植物净增生物量之间具有显著差异(P < 0.05),生物量的变化范围为492.71~939.19 g/m2,其中净增生物量最高的泽泻是最低的慈姑的1.91倍.②不同植物的植株茎叶部和根部的氮、磷含量也具有一定的差异,茎叶部TN含量(以质量分数计)为3.46~19.55 mg/g,TP含量为1.34~4.77 mg/g;根部TN含量为3.88~13.59 mg/g,TP含量为1.16~7.59 mg/g;TN、TP在茎叶部的富集能力均大于根部,有效刈割是彻底去除污染物的有效手段.③在水体中TN、TP浓度(以质量浓度计)为2.08~3.03、0.56~0.77 mg/L时,不同植物对水质的净化能力也存在一定的差异,不同植物对TN、TP的去除率为64.96%~86.03%、64.64%~85.12%.④不同植物TN、TP富集贡献率范围分别为50.24%~80.71%、54.85%~93.44%.研究显示,植物净增生物量湿质量、干质量均与TP富集率相关性较高,可以作为植物筛选的一个重要的参考因素;水葱、芦苇、菰和千屈菜可作为阿什河流域生态修复的备选植物.
安徽庐江潜在富硒土壤硒生物有效性及其影响因素
杨奎, 李湘凌, 张敬雅, 章凌曦, 尚世贵, 张千明, 王延明
2018, 31(4): 715-724. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.05
摘要(1311) HTML (40) PDF(1173)
摘要:
为研究潜在富硒土壤硒生物有效性,采集安徽庐江潜在富硒地区64组水稻及对应根系土壤样品,分析土壤理化性质、土壤养分、全硒、不同形态硒及大米硒含量,采用线性回归法探究土壤硒生物有效性的影响因素.结果表明,大米硒含量(记作Serice,下同)为0.037~0.120 mg/kg,土壤全硒含量(记作Setot,下同)为0.260~1.177 mg/kg,土壤硒以腐殖酸态硒(15.5%~44.7%)、强有机态硒(12.5%~53.3%)和残渣态硒(8.1%~68.5%)为主.土壤有效硫、有效磷通过提高强有机态、腐殖酸态和浸提性硒含量并促进水稻籽实(大米)对硒的吸收,而土壤阳离子交换量(cation exchange capacity,CEC)、速效钾、全铁和全锰通过降低水稻生物可利用态硒含量(包括水溶态、腐殖酸态、强有机态和浸提性硒)抑制水稻籽实(大米)对硒的吸收.Setot与Serice显著正相关(R=0.616,P < 0.01),非残渣态硒含量与有机质含量之比(记作NRE-Se/OM)与Serice相关性最强(R=0.774,P < 0.01).土壤NRE-Se/OM、有效硫、有效铁、全锰构建的多元逐步线性对数回归模型可解释水稻籽实(大米)吸收硒的76.0%的方差.因此引入变量NRE-Se/OM,并结合土壤有效硫、有效铁和全锰能有效评价和预测研究区土壤硒生物有效性.
牛骨炭与伊/蒙黏土组配改良剂对土壤中Cd的钝化效果
李红, 区杰泳, 颜增光, 王学东, 周友亚, 陈桂葵
2018, 31(4): 725-731. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.75
摘要(1570) HTML (36) PDF(833)
摘要:
农田土壤Cd污染是我国最为突出的环境问题之一,开展新型钝化修复Cd污染土壤材料的研究和技术开发对保障农产品安全及保护人体健康具有重要意义.以北京某蔬菜生产基地设施大棚Cd污染土壤为试验对象,温室条件下采用盆栽试验,研究牛骨炭与伊/蒙黏土复合组配的改良剂对Cd污染土壤的钝化效果,探讨不同配比的组配改良剂对土壤Cd有效态含量以及小白菜Cd吸收量的影响.结果表明:在污染土壤中添加1%、2%和5%的组配改良剂,可明显降低土壤有效态Cd含量及小白菜对Cd的吸收,土壤有效态Cd含量降幅最大值达42.3%,小白菜地上部分Cd含量降幅最大值达22.7%,组配改良剂中骨炭成分比例越高,钝化效果越好,尤其以添加5%组配改良剂(添加组配改良剂中牛骨炭含量为50%)对Cd的稳定化效果最佳,且不同组配改良剂处理均不会对小白菜生长产生不良影响,表明牛骨炭与伊/蒙黏土组配的改良剂在修复Cd污染土壤上具有较好的应用潜力.研究显示,牛骨炭与伊/蒙黏土组配的改良剂符合绿色修复技术的发展要求,可作为钝化修复农田重金属污染土壤的环保新材料.
不同催花肥对莲雾根际土壤细菌群落多样性的影响
吴斌, 王必尊, 王丽霞, 何应对, 王安邦, 李川, 刘永霞
2018, 31(4): 732-741. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.01.08
摘要(1524) HTML (26) PDF(791)
摘要:
为了解在反季节催花期间不同催花肥处理下莲雾根际土壤细菌群落结构的影响,采用Illumina MiSeq高通量测序技术对细菌16S rRNA V3-V4区进行检测,并结合土壤理化性质,比较分析不施肥(CK)与两种不同浓度施肥处理组(IF组,即无机肥处理组;GM组,即羊粪有机肥处理组)下的根际土壤细菌群落结构多样性.结果表明:①所有样品中共检测到10 925个OTU(operational taxonomic unit,操作分类单元),包括239 639条有效序列,可分为28个门411个属.②多样性指数分析显示,细菌群落多样性顺序为IFM(中浓度无机肥处理)> GML(低浓度羊粪有机肥处理)> IFL(低浓度无机肥处理)> GMM(中浓度羊粪有机肥处理)> CK(对照)> IFH(高浓度无机肥处理)> GMH(高浓度羊粪有机肥处理).其中,酸杆菌门(Acidobacteria)、绿弯菌门(Chloroflexi)、变形菌门(Proteobacteria)、放线菌门(Actinobacteria)为主要菌群,所占比例超过总数的67.33%.③不同施肥条件下莲雾根际土壤细菌群落结构特征分析显示,CK、IF组和GM组所特有的OTU数量分别占总数的0.51%、7.08%和2.60%,表明不同肥料的添加对土壤细菌群落多样性产生一定的影响,在IFH和GMH处理下,酸杆菌门的Subgroup_2_norank属与绿弯菌门的JG37-AG-4_norank属的相对丰度最高,分别为13.13%和15.89%.④环境因子的相关性热图分析表明,装甲菌门(Armatimonadetes)、硝化螺旋菌门(Nitrospirae)、酸杆菌门、放线菌门、厚壁菌门(Firmicutes)这五类菌群与不同环境因子的显著性关系如下:装甲菌门群落结构与pH呈现出极显著正相关,硝化螺旋菌门群落结构分别与w(TN)和w(有机质)呈现出显著负相关,酸杆菌门群落结构与w(速效磷)呈现出显著负相关,放线菌门群落结构与w(速效磷)呈现出显著正相关,厚壁菌门群落结构分别与w(速效磷)和w(速效钾)呈现出极显著正相关.研究显示,适量施加无机肥或羊粪有机肥,可以显著提高土壤细菌的丰度和多样性,有利于土壤生态环境的改良与维系.
接种丛枝菌根真菌对诸葛菜生理指标和氮磷钙吸收的影响
喻文强, 任宝琴, 朱乐辉, 魏源, 陈海燕, 王世杰, 周民
2018, 31(4): 742-749. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.03.94
摘要(1133) HTML (69) PDF(1140)
摘要:
为了探究AM(Arbuscular mycorrhiza fungi,丛枝菌根)真菌对于喀斯特地区石漠化治理的应用,以石灰土为培养基质模拟喀斯特高钙环境,选用4种球囊霉属的AM真菌(BEG-141、BEG-167、BEG-168、BEG-193)作为供试菌种接种喀斯特适生植物——诸葛菜(Orychophragmus violaceus)进行模拟研究.选取诸葛菜的全株生物量、净光合速率值、水分利用率为生理指标同时以氮磷钙为代表元素,通过对比接种和非接种试验,研究AM真菌对宿主植物生理状态的影响.结果表明:接种AM真菌对喀斯特适生植物诸葛菜的生长有显著的促进作用,对全株生物量的促进效应达到了3~5倍;对净光合速率值比较分析,接种组显著高于对照组,与对照组相比接种组净光合速率提高了2~3倍,其中BEG-167接种组的净光合速率〔33.14 μmol/(m2·s)〕最大;从水分利用率来看,只有BEG-168和BEG-141的水分利用率显著高于对照组,分别为对照组的1.8和1.4倍;所有接种组地下部的TP含量都显著高于对照组,提高了9.71%~34.39%,只有BEG-193接种组的地上部分TP含量显著高于对照组,整体而言,接种促进了诸葛菜地下部分对TP的吸收;接种组地上部TN含量均显著低于对照组,而地下部的TN吸收提高了38.07%~138.04%,均显著高于对照组;此外,接种后诸葛菜地上部TCa(总钙)含量降低了7.61%~55.58%,接种减少了TCa向其地上部的运输,从而减少TCa过量对植物体的伤害.研究显示,AM真菌对诸葛菜的促进效应很可能是通过提高植株净光合速率、水分利用率、TP和TN的吸收,抑制钙向植物体地上部转移等途径实现的.
不同水力剪切效应下四尾栅藻的种群动态增长模型
李飞鹏, 刘燕如, 陈瑞弘, 张海平
2018, 31(4): 750-756. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.10
摘要(1108) HTML (36) PDF(981)
摘要:
为了改进现有反映单种群增长的Logistic(逻辑斯特)模型,使其能更好地对水动力影响下藻类的种群动态关系进行表征,进而验证水力剪切作用引起的营养盐混合和均化作用对藻类生长的影响,采用恒温(25℃)和恒定光照(4 000 lx,光暗比12 h:12 h)的培养试验,对水华中常见四尾栅藻(Scenedesmus quadricanda)在水力剪切条件下的种群动态增长进行了研究.结果表明:①相对于静止条件,不同的水力剪切(100、200、300和400 r/min)作用均促进了四尾栅藻的增长,并且均存在最大Chla浓度.②结合藻类种群动态增长的Logistic模型和传质理论,构建了水力剪切效应下单藻种的种群动态增长模型(R2>0.95).模型结果显示,水力剪切作用是藻类最大生物量的控制因素.在空间有限的富营养条件下,Chla浓度在体积平均流速为0.101 m/s(200 r/min)条件下的最大生物量为15 328.2 μg/L,是静止条件的1.75倍,大于其他水力剪切条件,与试验结果吻合,传质系数(kc)对四尾栅藻最大生物量的促进系数(kM)为945.1.③水力剪切主要通过改变藻细胞层流边界层以外环境的营养物质浓度分布,从而对藻类的种群规模产生影响.④水力剪切效应存在边际效应递减的现象,随着剪切强度的增加,在不产生藻类的机械损伤的范围内,藻类种群会达到一个稳定期.研究显示,理论上解释了水力剪切效应对四尾栅藻动态增长的影响机制,实现了水力剪切作用和营养盐通量共同影响四尾栅藻种群增长关系的统一.
纳米Fe/Co合金类Fenton降解盐酸四环素及影响因素
李君超, 蒋进元, 张伟, 白璐, 李云, 许春莲
2018, 31(4): 757-764. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.01.10
摘要(1283) HTML (19) PDF(1148)
摘要:
为研究纳米Fe/Co合金对含TCs(盐酸四环素)废水的类Fenton催化性能,以及催化降解体系pH、H2O2投加量和活性成分浸出等因素对催化性能的影响.采用液相还原法制备纳米Fe/Co合金,并通过对比试验探究其类Fenton催化性能,Fe、Co的浸出量及其表面积结构变化与活性之间的关系.添加纳米Fe/Co合金的条件下,采用单因素分析方法研究体系pH、H2O2投加量和初始TCs浓度分别对TCs去除率的影响.结果表明:①在纳米Fe/Co合金制备过程中,添加PVP(聚乙烯吡咯烷酮)不仅能有效防止纳米Fe/Co合金发生团聚,且促进纳米Fe/Co合金比表面积增大(BET为113.8 m2/g).②纳米Fe/Co合金具有拓宽催化体系pH使用范围的优势;在pH为3.0~9.0范围内,纳米Fe/Co合金对30 mg/L TCs的去除率(87.2%~91.7%)远大于FeCl2(0~30.7%)和纳米Fe的去除率(0~28.2%);H2O2投加量超过150 mmol/L后,TCs的去除率达到最佳(86.2%).③纳米Fe/Co合金催化体系中(pH为3.0~11.0),活性成分Fe、Co浸出量分别为0.20~0.35和0.20~1.00 mg/L,均满足我国GB 3838—2002《地表水环境质量标准》,长期使用也不会造成浸出成分(Fe、Co)在环境中大量累积,对生态环境等可能造成的潜在风险大大降低.④纳米Fe/Co合金具有再利用性,催化利用4次后,对TCs的去除效果仍达50.0%以上.研究显示,纳米Fe/Co合金对去除TCs具有较高催化性能和再利用性,利于拓宽催化体系pH使用范围,具有稳定活性成分Fe、Co浓度的优势.
浸渍-煅烧法改性凹凸棒石对模拟废水中磷的吸附特性
朱宏伟, 于涛, 魏东洋, 王信, 贺涛, 吴英海, 姜琦
2018, 31(4): 765-773. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.12
摘要(1260) HTML (61) PDF(896)
摘要:
为提升凹凸棒石对水溶液中磷的吸附性能,以凹凸棒石、氢氧化铝、熟石灰为原料,采用浸渍-煅烧法制备ATP-IA(改性凹凸棒石).通过吸附磷试验,探讨ATP-IA吸附性能以及投加量对吸附效果的影响;利用SEM(扫描电镜)、XRD(X射线衍射光谱)、XRF(X射线荧光光谱)和FTIR(傅里叶转换红外光谱)对ATP-IA表征,并结合吸附动力学、热力学和等温吸附试验探讨ATP-IA吸附磷机制.结果表明,ATP-IA平衡吸附容量为26.34 mg/g(凹凸棒石的平衡吸附量为0.88 mg/g),对磷的去除率可以达到99.36%;表征结果表明,改性可使部分凹凸棒石转变为钙沸石,改性能脱除凹凸棒石晶体内的结晶水,使凹凸棒石比表面积显著提升;动力学试验表明,ATP-IA吸附磷过程符合准二级动力学方程,说明ATP-IA吸附磷过程中反应控速步骤为化学反应;等温吸附试验结果符合Freundlich方程,表明吸附为多分子层不均匀吸附;热力学分析表明,ATP-IA吸附磷属于自发进行的吸热过程,且同时包含物理吸附和化学吸附.研究显示,浸渍-煅烧法改性会改变凹凸棒石部分理化性质,能显著提高凹凸棒石对磷的去除率及平衡吸附容量.
基于物种敏感度分布法建立中国土壤中锑的环境基准
孙在金, 赵淑婷, 林祥龙, 赵龙, 马瑾, 魏源, 侯红
2018, 31(4): 774-781. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.01.01
摘要(1255) HTML (43) PDF(1190)
摘要:
基于Sb(锑)的植物及动物毒理学数据缺乏以及保护生态受体的土壤Sb的环境基准尚未建立的现状,通过收集和筛选文献中Sb的毒理学数据并补充开展不同土壤类型的跳虫和植物的毒理学试验,建立了Sb的生物毒性预测模型,并以此为依据对收集及试验毒理学数据进行归一化处理,以消除土壤性质的影响.此外,进一步利用SSD(species sensitivity distribution,物种敏感度分布法)推导我国4种典型情景土壤中Sb的HC5(hazardous concentration,能够保护95%物种的生态安全阈值),最终建立基于土壤性质参数的环境基准计算模型.结果表明:①不同土壤中Sb对跳虫的毒性差异较大,跳虫毒性阈值EC10(effect concentration,10%抑制效应浓度)与土壤pH呈负相关,与w(SOC)(SOC为土壤有机碳)呈正相关,即随着土壤pH增加或w(SOC)降低,Sb对跳虫的生物有效性随之增加,进而导致EC10降低.②通过毒性阈值与土壤性质之间的多元回归分析可知,土壤pH和SOC可较好地预测Sb的生物毒性,植物和无脊椎动物的R2(决定系数)分别为0.778和0.867.③利用SSD得到11个物种在4种典型情景土壤中的HC5分别为55.12、28.28、28.08及14.55 mg/kg,推导出PNECtotal(predicted no effect concentration,预测无效应浓度)分别为28.96、15.54、15.44及8.68 mg/kg,计算模型为PNECtotal=-5.811pH+0.587[SOC]+55.480+Cb([SOC]为土壤有机碳含量,Cb土壤Sb背景浓度).鉴于此,建议以中性土壤中Sb的环境基准值作为我国农用地土壤Sb污染风险筛选值制订的参考依据,即农用地土壤w(Sb)限值定为15 mg/kg.
进口粉末涂料物料固体废物鉴别方法的建立
郝雅琼, 李丽, 黄泽春
2018, 31(4): 782-788. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2017.04.04
摘要(1346) HTML (44) PDF(861)
摘要:
粉末涂料生产过程中产生的固体废物属于我国禁止进口的固体废物,进口粉末涂料物料是否属于固体废物仅凭借口岸监管人员的常识和肉眼观察无法确定,需要通过专门的固体废物鉴别确定,但迄今为止没有粉末涂料物料的固体废物鉴别标准、规范或方法,因此,非常有必要建立进口粉末涂料物料的固体废物鉴别方法.在对多例进口粉末涂料物料固体废物鉴别实例总结归纳的基础上,建立了其固体废物鉴别方法:①确定物料的自然属性,包括利用傅里叶变换红外光谱(FTIR)分析主要成分;利用低温电炉和马弗炉得到有机物和无机物的大概质量分数;采用X射线荧光光谱(XRF)分析灼烧残渣的主要成分及其质量分数.②确定物料的产生来源,判断出物料是否属于粉末涂料产品,具体指通过肉眼观察物理形态和杂质;测量粉末部分的粒度分布;分析粉末部分的容器中状态、粒径分布、涂膜外观和耐冲击性等HG/T 2006—2006《热固性粉末涂料》中要求的指标.③确定物料的固体废物属性,即根据GB 34330—2017《固体废物鉴别标准通则》中的相关条款,得出物料的固体废物鉴别结论.利用该方法对海关怀疑为固体废物的以粉末涂料产品名义申报进口的两种物料进行了固体废物鉴别,鉴别结果显示,两种物料均产生于粉末涂料产品生产过程,分别为不合格粉或者过期粉和超细粉,均属于我国禁止进口的固体废物,显示所建立的固体废物鉴别方法可行,可为进口粉末涂料生产过程中产生的物料的固体废物鉴别和监管提供参考.