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2019年  第32卷  第1期

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封面+目录
2019, 32(1).
摘要(181) PDF(59)
摘要:
专论
京津冀地区地下水污染防治现状、问题及科技发展对策
席北斗, 李娟, 汪洋, 唐军, 洪慧
2019, 32(1): 1-9. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.27
摘要(2080) HTML (75) PDF(1104)
摘要:
地下水作为京津冀地区重要的战略水资源和饮用水源,其超采问题和环境质量恶化趋势一直未能得到有效遏制,严重危及该区域饮用水安全与可持续发展.为加快我国生态文明建设,落实《水污染防治行动计划》等国家重点战略,围绕改善京津冀地区地下水环境质量现状目标,分析了京津冀地区地下水环境存在的四点主要问题:①地下水污染严重,缺乏科学的风险管控与污染防治策略;②地下水污染源点多面广,污染监管体系亟待完善;③地下水污染分类治理技术集成创新与工程示范亟待开展;④地下水超采问题突出,迫切需要研发地下水安全回补技术.在此基础上,系统地梳理了京津冀地区已有的地下水环境管理基础,并提出“十三五”期间京津冀地区地下水污染防治的4个研究方向:①开展地下水污染特征识别与系统防治研究,完善京津冀地区地下水污染防治顶层设计;②突破地下水污染精确识别与优化监测技术,提升京津冀地区地下水环境监管能力;③研发技术经济最优的源头阻控与污染修复成套技术,提升污染场地地下水修复治理能力;④开展回补区适宜性与环境风险评估,建立协同高效的安全回补技术体系.研究成果可为提升京津冀地区的地下水环境质量管理水平、保障京津冀地区饮用水安全提供技术与管理支撑.
地下水环境影响评价中污染物运移模拟软件的适宜性评估
张小茅, 周俊, 熊小锋, 齐硕, 施小清
2019, 32(1): 10-16. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.08.08
摘要(1158) HTML (95) PDF(748)
摘要:
目前国内外已发展了一系列成熟的地下水污染物运移模拟软件,但是软件功能各异,易造成使用者的选择困扰.为满足HJ 610—2016《环境影响评价技术导则地下水环境》(简称“《导则》”)中关于环境影响预测工作精细化的要求,对国内外常用饱和带和包气带污染物运移模拟软件的适宜性进行了评估.首先,针对三款常用饱和带污染物运移模拟软件BIOSCREEN、AT123D和MT3D,基于理想算例对比4组水动力条件设置下的计算结果,分析软件的适宜性;其次,针对《导则》中暂未给出的包气带污染物运移模拟软件,以FEMWATER为例探讨了包气带阻滞作用对于地下水环境影响评价的重要性.结果表明:①BIOSCREEN由于忽略了分子扩散作用,当Pe(Peclet数)为0.25×10-3时,其预测的污染源下游10 m处污染物浓度为AT123D和MT3D计算值的1.8倍,存在高估污染风险的可能.②相比污染源直接设置于潜水面的情景,污染物从距潜水面11 m的地表泄露,经过包气带后污染源强降低了24%,下游85 m处污染物浓度达到0.1 mg/L的时间延迟了390 d.③当地下水流速较慢,分子扩散作用相比对流作用占优势时,适用MT3D开展数值模拟或者采用AT123D进行解析预测;当对流作用占优势且水文地质条件接近解析解假设时,可利用BIOSCREEN粗估污染风险.研究显示,包气带污染物运移模拟软件有助于合理地预测污染物在地下水环境中的运移转化行为,从而更准确地估计污染源强和判定地下水环境污染风险.
进展
基于文献计量的制药废水处理专利发展趋势
成璐瑶, 曾萍, 魏健, 宋永会, 刘瑞霞, 刘国峰, 梁素清
2019, 32(1): 17-24. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.10.17
摘要(1176) HTML (105) PDF(664)
摘要:
为了解制药废水处理技术的实际应用情况,以与Web of Science同源的DⅡ(Derwent Innovations Index,德温特)专利数据库为数据源,对1985—2017年的制药废水处理专利进行数据分析与挖掘.采用Excel和EndNote相结合的方法,系统分析了国内外制药废水处理的研究现状,阐明了制药废水处理的主流技术及专利领先的国家和组织,讨论了该领域的研究热点及前沿方向.结果表明:制药废水处理专利数量持续增长,特别是自1998年以来增速显著;制药废水处理专利以过滤技术、非生物滤池的好氧技术、混凝技术为主,它们是制药废水处理工艺中常用和必须的单元;我国在制药废水处理领域发表的专利数量居世界第1位,并且对主流技术研究的关注度和需求很高,但专利授权数量相对较少,研究深度有待提高.研究显示,面对我国类型复杂的制药废水,建议加强技术创新,以解决我国制药废水处理的技术难题,使我国制药废水处理技术向着实用化的方向发展.
辽河流域毒害物控制专题
沈阳市典型城市河流优先控制污染物筛选及生态环境风险评估
王立阳, 李斌, 李佳熹, 刘瑞霞, 曾萍, 宋永会, 杨洋
2019, 32(1): 25-34. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.02
摘要(1367) HTML (119) PDF(786)
摘要:
细河和蒲河接纳了沈阳市工业废水的排放,水体中有毒、有害污染物不容忽视.为了明确河流中优先控制污染物,评价实际暴露水平下优先控制污染物对该水系生态环境的风险,选择细河和蒲河表层水为研究对象,开展了平水期、丰水期和枯水期的采样及有机污染物的检测分析;通过改进的潜在危害指数法对水体中检出的52种有机污染物打分排序,筛选了优先控制污染物;将效应评价外推法与商值法结合评价了优先控制污染物的生态环境风险.结果表明:52种有机污染物在细河中检出的平均质量浓度范围为9.20×10-6~1.37×10-1 mg/L,在蒲河中检出的平均质量浓度范围为4.30×10-6~3.03×10-2 mg/L.细河或蒲河中这些污染物的危害指数总分值(R)在22分以上的分别有12和13种,其中,PAEs(酞酸酯类)占6种,苯酚类污染物占4种.在细河中,DBP(邻苯二甲酸二丁酯)、苯酚、对甲基苯酚、2,4-二甲基苯酚和2,4,6-三甲基苯酚的Rq(风险商)>1,表明这些污染物存在较大的生态环境风险;在蒲河中,DBP、DEHP[邻苯二甲酸二(2-乙基己基)酯]和苯酚的Rq>1,表明这些污染物存在较高生态环境风险水平.研究显示,在细河、蒲河中PAEs和苯酚类有机物为优先控制污染物,其中部分优先控制污染物具有较高的生态环境风险,可为该流域有毒、有害物污染控制方案的制定提供参考和指导.
生物质炭对沉积物中有机污染物的吸附固定作用机理
周岩梅, 杨舒然, 孟晓东, 许鸣杨, 张博暄, 郭晓春, 付国玲
2019, 32(1): 35-42. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.12
摘要(1250) HTML (119) PDF(566)
摘要:
不同来源生物质炭表面和理化性质差别很大,对沉积物中有机污染物的吸附固定不同.以3种不同来源生物质炭(椰壳粉末、草木灰和聊城电厂灰)为研究对象,应用被动采样技术监测治理过程中污染物浓度的变化,揭示生物质炭理化性质及其与吸附固定效果之间的关系.结果表明:①3种生物质炭粒径相差不大,但椰克粉末的BET比表面积比草木灰和聊城电厂灰高2个数量级,孔隙结构发达.②吸附固定沉积物中有机污染物的静态模拟试验结果显示,椰克粉末对3类有机物(多环芳烃、苯系物和酞酸酯)的吸附固定作用均很强,投加10个月,沉积物孔隙水中3类有机物的质量浓度降低92.7%以上,与其属于非极性吸附剂、BET比表面积大、孔隙结构发达有关;草木灰和聊城电厂灰对酞酸酯的吸附固定作用较弱,分别为62.5%和59.6%,与其表面积小、孔隙结构不发达有关.③生物质炭吸附固定沉积物中有机污染物的动力学研究结果显示,草木灰和聊城电厂灰对酞酸酯的吸附固定作用能很快达到平衡,也与其BET比表面积小、孔隙结构不发达相关.研究显示,生物质炭的理化性质(如BET比表面积、孔隙结构等)是影响有机物污染沉积物治理效果的主要因素.
生物质活性炭原位修复有机物污染底泥技术研究与应用
周岩梅, 任传华, 孟晓东, 汪述宁, 蒋佳益, 杨楠, 赫畅
2019, 32(1): 43-51. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.11
摘要(1162) HTML (74) PDF(1287)
摘要:
污染底泥是水体中重要的内源污染,生物质活性炭作为原位修复技术的覆盖材料,正在逐步应用于污染底泥的原位修复.应用椰壳颗粒活性炭与果壳颗粒活性炭对有机物污染底泥进行原位修复,测定2种生物质活性炭的比表面积、孔径分布、表面官能团等理化性质,并应用2种生物质活性炭进行了原位治理污染底泥的实验室静态模拟试验和实地现场试验,在实地现场试验中增加煤基活性炭与2种生物质活性炭进行对比.结果表明:①2种生物质活性炭的表面性质与化学组成相似,但椰壳颗粒活性炭比表面积较大,微孔孔隙结构略微发达,极性基团较少.②实验室静态模拟试验中,2种生物质活性炭对底泥中的PAHs(多环芳烃)、PAEs(酞酸酯)和苯系物(benzenes)3类有机污染物均有很好的稳定化修复效果,投加生物质活性炭10个月后,底泥孔隙水中3类污染物的质量浓度降低93.2%以上;对不同种类有机污染物,孔隙水降低率略有差距,与2种生物质活性炭理化性质的差异有关.③实地现场试验中,2种生物质活性炭和煤基活性炭对3类有机污染物的稳定化修复效果均呈现PAEs > PAHs >苯系物,煤基活性炭的修复效果略高于2种生物质活性炭.研究显示,在10个月的修复时间下,生物质活性炭对有机物污染底泥有明显的修复效果,可使底泥孔隙水中PAHs、PAEs和苯系物类有机污染物质量浓度降低90%以上,并且与煤基活性炭相比,生物质活性炭对环境造成的污染印迹更小.
以淀粉为模板多孔纳米氧化铈的制备及其催化性能研究
赵国峥, 李长波, 廉畅, 裴芳, 王晨昊, 付国玲
2019, 32(1): 52-57. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.08.10
摘要(1062) HTML (38) PDF(567)
摘要:
为获得多孔纳米CeO2(氧化铈),以淀粉为生物模板,以Ce(NO33·6H2O为铈源,在温和条件下制备出海绵状的多孔纳米CeO2,同时考察了焙烧温度、碱液、铈源投加量对样品形貌的影响.利用XRD(X射线衍射光谱)、SEM(扫描电镜)、N2吸附-脱附等表征手段对合成的多孔纳米CeO2进行物相组成、微观形貌及孔径大小分布的分析.通过湿式催化过氧化试验,探究其对腈纶废水中有机物CODCr的催化降解性能.结果表明:①所制备的多孔纳米CeO2具有多孔结构,孔径分布范围为2~4 nm,孔容为0.225 cm3/g,BET比表面积为256.426 m2/g;②多孔纳米CeO2的最佳制备条件为1 g淀粉溶解于20 mL水中,加入0.02 mol Ce(NO33·6H2O,以5%的氨水调节前驱体混合液pH,以1℃/min升至400℃,焙烧4 h,得到海绵状的多孔纳米CeO2.③以不同形貌的CeO2作为湿式催化反应中的催化剂,催化降解腈纶废水中有机物,其中以制备的多孔纳米CeO2催化性能最佳,CODCr去除率可达82.5%.研究显示,焙烧温度、碱液、铈源投加量均可影响样品的形貌,在湿式催化过氧化处理腈纶废水试验中,多孔纳米CeO2能显著提高废水CODCr的去除率.
生态系统价值核算专题
生态系统价值核算指标体系研究
高艳妮, 张林波, 李凯, 李付杰, 李岱青, 虞慧怡, 贾振宇
2019, 32(1): 58-65. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.10.13
摘要(1653) HTML (68) PDF(925)
摘要:
生态系统价值核算是开展生态系统保护成效评估的重要手段,也是支撑生态文明制度体系建设的关键技术之一.指标体系的设定是开展生态系统价值核算的重要前提和基础,但当前生态系统价值还缺少统一的核算指标,因此,在一定程度上制约了生态系统价值在生态系统管理与决策中的应用.在总结归纳当前生态系统价值相关指标体系的基础上,以服务于生态系统管理和相关绩效考核为目标,提出了包括生物生产性、人类收益性、保护成效性、实际发生性、实物度量性、数据可获性、持续更新性、非危害性在内的8项生态系统价值核算原则,筛选形成了包括7个功能类别、15个一级科目和26个二级科目的生态系统价值核算指标体系,并针对实物量达到一定数值才能形成服务的指标设定了核算基准.以厦门市为例探讨了这一指标体系的应用能力,其不仅包括了厦门市主要生态系统服务,而且体现了厦门市作为沿海旅游城市的区域特色.在此基础上,探索了开展生态系统价值统计核算的可能途径,主要包括建立生态系统价值统计核算公式,编制技术导则,开展培训、制定定期发布制度等,旨在为实现生态系统价值的业务核算及其应用提供技术支撑.
基于土地利用的厦门市生态水文调节服务评估
孙倩莹, 高艳妮, 张林波, 王昊, 李凯
2019, 32(1): 66-73. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.15
摘要(1378) HTML (62) PDF(629)
摘要:
生态系统具有重要的水文调节服务,通过对降水截留、过滤、吸收等手段,能够起到削峰补枯、缓和地表径流、增加地下径流的作用.以厦门市为研究对象,采用SWAT(soil and water assessment tool)水文模型评估了2015年厦门市生态系统水文调节服务;以土地利用为驱动变量,对2010年厦门市生态水文调节服务进行了评估,分析近年来厦门市加快城市绿化和海绵城市建设背景下土地利用变化对厦门市生态水文调节服务的影响.结果表明:2015年厦门市生态水文调节量为5.43×108 m3,时空差异较为明显.从各辖区来看,位于北部山区的同安区调节量(2.91×108 m3)最高,单位面积生态水文调节量(44.61×104 m3/km2)亦最高;建成区内的湖里区调节量和单位面积调节量均最低.从年内分布来看,5—9月生态水文调节量占全年的84.96%,生态系统有效减缓了径流输出,起到削峰的作用;10—11月,生态系统通过拦蓄降水,将其转换为土壤水和地下径流,使得该时期的实际径流大于潜在径流,起到补充枯期径流的作用.在相同气象条件下,2010年和2015年厦门市生态水文调节能力的空间分布整体一致,相比于2010年,2015年厦门市生态水文调节能力有明显提高,各辖区调节量和单位面积调节量均有所增加.研究显示,厦门市生态水文调节服务受气象条件和土地利用的共同作用,降水量越大,生态水文调节量越大,并且北部高植被覆盖区的生态水文调节能力高于南部建成区.
厦门市城市绿地雨洪减排效应评价
朱文彬, 孙倩莹, 李付杰, 高艳妮, 张林波
2019, 32(1): 74-84. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.01
摘要(1252) HTML (103) PDF(561)
摘要:
城市绿地在对雨水的渗透、滞留和调蓄方面具有非常显著的作用,能够有效削减城市的雨洪流量,缓解内涝压力.以海绵城市试点——厦门市为典型区,在日降雨数据、土地利用数据、土壤类型数据、城市绿地空间分布数据和城市建成区空间范围数据等多源数据的支撑下,系统评价了厦门市建成区城市绿地的雨洪减排效应.其中,雨洪减排效应的实物量通过SCS(Soil Conservation Service)模型进行评估,价值量则利用替代市场法进行估算.结果表明:2010年厦门市单位城市绿地削减的雨洪径流深为262.28 mm,削减的雨洪径流总量为4 385.40×104 m3,减排服务价值为2.75×108元;2015年单位城市绿地削减的雨洪径流深为335.77 mm,削减的雨洪径流总量为7 634.37×104 m3,减排服务价值为5.49×108元.城市绿地面积、降水量及其时程分配是影响城市绿地雨洪减排效应的关键因子,在其共同驱动下,2015年厦门市城市绿地的雨洪减排效应较2010年显著增加.研究显示,SCS模型在数据输入和参数率定等方面具有显著优势,能够在地理空间上连续模拟厦门市整个建成区的产流量,进而实现行政区单元和城市绿地类型单元雨洪减排效应的双重评价,3种城市绿地类型(乔木、灌木和草本)单位面积的雨洪减排效应并无明显差异,受绿地面积支配,厦门市80%的城市绿地雨洪减排效应由乔木绿地产生.
厦门市绿色植被降温服务功能核算及其时空动态特征
赵伟, 文凤平, 张林波, 高艳妮, 何珏霖
2019, 32(1): 85-94. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.06.20
摘要(964) HTML (49) PDF(576)
摘要:
为了准确核算厦门市绿色植被降温服务功能,收集厦门市2010年和2015年18个气象站点数据,采用30 m空间分辨率Landsat卫星数据和250 m空间分辨率、16 d合成的MODIS植被指数产品,在已有基于能量平衡估算模型的基础上,通过考虑植被覆盖及降温服务时长,构建了绿色植被降温服务功能核算的改进模型,并对厦门市2010—2015年绿色植被降温服务功能时空动态特征进行分析.结果表明:①改进模型能够较为准确且合理地描述绿色植被降温服务功能的时空变化特征.②厦门市北部山区由于高植被覆盖度降温服务功能高于南部城市建成区,而城市建成区中的城市绿地也具有明显的降温作用.③2010—2015年各区降温服务功能实物量整体呈增加趋势.其中,同安区降温服务功能实物量变化量最多,为166.12×106 kW·h;湖里区变化量最少,为9.72×106 kW·h;其余各区变化量都在40×106~75×106 kW·h范围内.④森林在降温服务中贡献最大,达60%以上.相比2010年,2015年降温服务功能实物量除了灌木林地变化率为-4.29%外,其余绿色植被类型均呈增长趋势,如森林和农田的增长率为11.97%、14.23%,草地和城市绿地的增长率为87.45%、92.11%.研究显示,厦门市2010—2015年的绿色植被降温服务功能总体呈明显增强趋势,其中城市绿地的降温服务功能增强尤为明显.
京津冀
京津冀地区居民采暖“煤改电”的大气污染物减排潜力与健康效益评估
闫祯, 金玲, 陈潇君, 王慧丽, 唐倩, 王丽娟, 雷宇
2019, 32(1): 95-103. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.10.16
摘要(1456) HTML (55) PDF(1053)
摘要:
散煤燃烧等低矮面源的排放对京津冀等地区采暖季ρ(PM2.5)贡献较大,是重污染天气形成的重要原因之一.针对京津冀地区居民采暖“煤改电”治理工程,以2025年为目标年,以不做任何散煤治理工作为基准情景,同时设计2种不同的控制情景(控制情景1、控制情景2),评估不同控制情景下“煤改电”带来的健康效益.通过综合考量民用散煤占燃煤消费量的比例、散煤PM2.5排放强度,结合京津冀地区各城市PM2.5源解析结果,确定民用散煤对大气环境ρ(PM2.5)的贡献系数,计算空气质量改善情况.在此基础上,综合流行病学相关研究成果,运用环境健康风险评估方法,预测不同控制情景中京津冀地区居民采暖“煤改电”带来的健康效益.结果表明:①京津冀地区在控制情景1中ρ(PM2.5)年均值分别下降4.9、4.9和1.1 μg/m3,在控制情景2中分别下降5.4、5.6和2.0 μg/m3;②在控制情景1、控制情景2中京津冀地区居民采暖“煤改电”带来的健康效益分别为266.55×108和352.34×108元,分别约占京津冀地区2015年GDP的0.38%和0.51%.研究显示,通过实施”煤改电”,京津冀地区可实现的健康效益相当可观,其中,北京市获得的健康效益最大,其次是河北省和天津市.
长江经济带
汉江中下游干流水质状况时空分布特征及变化规律
景朝霞, 夏军, 张翔, 王强, 石卫, 马协一
2019, 32(1): 104-115. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.07.25
摘要(1474) HTML (75) PDF(727)
摘要:
汉江是南水北调中线工程的水源区,其中下游水质状况是国家和湖北省政府重点关注的饮用水安全问题.研究南水北调中线工程影响区汉江中下游干流的水质状况和特征,为进一步分析工程运行对汉江中下游水质的影响奠定基础.收集了汉江中下游干流11个水质监测站2011—2014年pH、ρ(DO)、ρ(CODMn)、ρ(BOD5)、ρ(NH3-N)、ρ(TP)、ρ(TN)等7项水质指标,应用水污染指数法和层次聚类分析法,综合辨识2011—2014年汉江中下游干流的水环境时空变化特征.结果表明:①2011—2014年汉江中下游干流水质整体上为GB 3838—2002《地表水环境质量标准》的Ⅳ类~劣Ⅴ类水体,超标指标为ρ(TN)、ρ(TP)、ρ(BOD5),其中ρ(TN)超标最严重.②为深入辨识TN负荷对研究区域水质的影响,通过情景分析发现控制ρ(TN)可有效改善汉江中下游干流水质状况.③汉江中下游干流水质状况层次聚类分析表明,在时间上将研究时段分为2类,基本对应于汉江中下游的汛期和非汛期;在空间上将水质监测断面(沈湾、泽口、新沟、宗关、转斗、皇庄、汉南村、石剅、白家湾、余家湖、罗汉闸)分为3类,其中第3类可细分为3个子类,各子类所对应的水质监测断面与其空间分布基本对应.④汉江中下游干流富营养化严重,其中ρ(TP)和ρ(TN)在非汛期分别呈显著降低和增加趋势,汛期无明显变化.研究显示,江汉中下游污染严重,营养盐尤其丰富且ρ(TN)为主要影响因素.
枯水季和丰水季长江口海域生源硫的浓度变化特征及影响因素
徐锋, 刘龙, 刘欣伟, 张洪海, 杨桂朋
2019, 32(1): 116-125. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.08.03
摘要(876) HTML (26) PDF(501)
摘要:
为深入研究河口近岸海域DMS(二甲基硫)的生物地球化学过程,于2014年2月(枯水季)和7月(丰水季)对长江口及附近海域表层海水中DMS及其前体物质DMSP(二甲巯基丙酸内盐)的浓度分布及影响因素进行了研究,测定了DMSPd(溶解态DMSP)的降解速率和DMS的生物生产与微生物消费速率,并估算了DMS的海-气通量.结果表明:①枯水季和丰水季c(DMS)、c(DMSPd)、c(DMSPp)(DMSPp为颗粒态DMSP)的平均值±标准偏差分别为(0.54±0.28)(2.04±1.32)(6.65±5.07)和(3.99±3.70)(5.57±4.72)(14.26±9.17)nmol/L,长江口海域丰水季生源硫化物的浓度明显高于枯水季.②枯水季和丰水季c(DMSPd)与ρ(Chla)均呈弱相关,说明浮游植物在控制长江口海域DMSP的生产分布中发挥重要作用.③枯水季和丰水季c(DMS)/ρ(Chla)的平均值±标准偏差分别为(2.62±3.28)和(4.60±7.49)mmol/g,表明丰水季DMS的高产藻种(甲藻)在浮游植物生物量中所占比例高于枯水季.④枯水季表层海水中DMSPd的降解速率和DMS的生物生产速率分别介于(2.84~30.53)和(0.52~2.19)nmol/(L·d)之间,平均值分别为14.55和1.30 nmol/(L·d),表明DMS并不是DMSPd的主要降解产物.⑤枯水季和丰水季DMS的海-气通量平均值±标准偏差分别为(0.36±0.32)和(2.17±2.98)μmol/(m2·d),而且丰水季的硫排放量明显高于枯水季,这主要与夏季较高的c(DMS)有关.研究显示,长江口海域生源硫化物的浓度变化及分布特征呈明显的季节性差异,河口近岸海域是海洋有机硫排放的重要区域.
洞庭湖表层沉积物中重金属变化趋势及风险评估
连花, 郭晶, 黄代中, 李芬芳, 田琪, 龚正
2019, 32(1): 126-134. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.05.25
摘要(1175) HTML (45) PDF(674)
摘要:
为掌握洞庭湖重金属污染的变化趋势及风险,利用2007—2017年洞庭湖表层沉积物中Cr、Cu、Pb、Cd、Hg、As的连续监测数据,通过潜在生态风险指数法进行评价,并通过Daniel趋势检验和M-K(Mann-Kendall)突变检验对重金属的变化趋势进行分析,同时结合历史文献数据对1984—2017年洞庭湖沉积物中重金属的演变特征进行分析.结果表明,2007—2017年洞庭湖沉积物重金属RI(综合潜在生态风险指数)范围为32.63~917.23,平均值为196.24,属于“较高”风险水平,空间分布呈南洞庭湖>东洞庭湖>西洞庭湖,不同重金属单因子潜在生态风险水平呈Cd > Hg > As > Pb > Cu > Cr的特征.Daniel趋势检验和M-K突变检验结果显示,2007—2017年除西洞庭湖的w(Pb)、东洞庭湖和西洞庭湖的w(Hg)外,其他重金属质量分数在各湖区都呈下降趋势;东洞庭湖和南洞庭湖重金属潜在生态风险水平分别在2014—2015年和2016年发生了突变.1984—2017年洞庭湖沉积物中重金属质量分数演变特征分析表明,1984年和1990—1999年全湖重金属综合潜在生态风险分别为“较高”和“中等”水平,2004—2010年和2011—2015年均为“很高”水平,2016—2017年降至“较高”水平,同时w(Cu)、w(Pb)、w(Cd)、w(As)在2016—2017年下降明显,而w(Cr)、w(Hg)还有上升趋势.研究显示,洞庭湖重金属污染在2014—2017年有明显下降趋势,其主要原因可能是湘江和洞庭湖的全面综合治理,Cr、Pb和Hg在部分湖区还存在持续污染,应作为洞庭湖重金属下一步防治的重点.
一带一路
乌鲁木齐市散煤燃烧大气污染物排放清单及时空分布特征
牛宏宏, 王宝庆, 刘博薇, 胡新鑫
2019, 32(1): 135-141. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.18
摘要(1203) HTML (62) PDF(772)
摘要:
为研究乌鲁木齐市散煤燃烧对大气污染物的贡献情况,根据实地调研收集到的散煤燃烧活动水平数据,利用排放因子法建立2015年乌鲁木齐市散煤燃烧PM2.5、SO2和NOx的排放清单,利用ArcGIS空间分析工具进行空间分布特征分析,使用蒙特卡罗方法进行不确定性分析.结果表明:2015年散煤燃烧排放PM2.5、SO2、NOx分别为1.70×104、4.13×104、2.80×103 t.PM2.5和SO2排放的主要贡献区域为乌鲁木齐县,分别占排放总量的27.35%和26.23%,这是由于乌鲁木齐县社区居民和大棚种植耗煤量较大所致;NOx排放的主要贡献区域为米东区,贡献率高达28.03%,这是因为米东区社区居民所用炉灶为手动炉排层燃炉灶,其排放因子较大所致.空间分布特征表明,污染物主要分布在米东区南部、沙依巴克区北部及乌鲁木齐县中部.不确定性分析表明,村庄、社区、大棚种植、商业和事业单位在95%的置信区间时不确定性分别为-69%~165%、-57%~116%、-68%~171%和-67%~165%.蒙特卡罗预测结果(平均值)高于排放清单的计算结果.研究显示,乌鲁木齐市散煤燃烧对污染物排放贡献较大,并且具有明显的季节性和区域性特征.
研究
甲基丙烯酸树脂吸附微生物降解与演化石油烃特性
雷忠春, 陈丽华, 孙万虹, 雒晓芳, 张文博
2019, 32(1): 142-149. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.12
摘要(1234) HTML (99) PDF(500)
摘要:
为了提高石油污染土壤的生物降解效率,以甲基丙烯酸丁酯制备的树脂为载体吸附石油降解菌进行生物降解,利用GC-MS“指纹图谱”对TPH(total petroleum hydrocarbon,总石油烃)的降解程度及生物演化特性进行分析.结果表明:树脂吸附菌剂后TPH的半衰期为24.23 d,比单纯菌剂降解缩短7.28 d;其中正构烷烃的降解性能表明,高碳数高达92.03%,中、低碳数皆超过75%,高于TPH的56.67%,较好地解释了TPH降解率比单纯菌剂提高的内在原因;在演化特征方面,正构烷烃的生物演化参数——w(∑C21)/w(∑C22+)(C21-、C22+分别指C14~C21和C22~C39)、姥植比〔w(pr)/w(ph)〕和OEP(奇/偶碳数质量比)分别为0.643 3、0.486 5和1.111 9,均高于单纯菌剂演化程度.研究显示,树脂吸附菌剂后对较难降解的偶数碳正构烷烃和类异戊二烯烃类物质的氧化还原能力增强,从生物演化的角度有力地佐证了降解的优势所在.
砷污染湿地生境下土壤微生物多样性及群落结构特征
赵立君, 任伟, 郑毅, 赵蓉, 王妍, 李佳璇, 齐丹卉
2019, 32(1): 150-158. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.08
摘要(1683) HTML (60) PDF(840)
摘要:
为研究As(砷)污染对微生物多样性的影响,找寻有利于As污染修复的抗As菌种,利用高通量测序技术分析As胁迫〔w(As)分别为0、80、100、150、200和400 mg/kg,依次记为AT0组、AT80组、AT100组、AT150组、AT200组和AT400组〕对湿地生境中土壤微生物多样性及群落结构特征的影响.结果表明:As污染会引起微生物多样性和群落结构的变化,但并不是简单的负相关.在各处理组中,AT80组的土壤中微生物多样性最高,OTU(operational taxonomic units)数高达1 849,较未经As处理的AT0组增加了58.9%,说明低As胁迫在一定程度上会刺激As敏感微生物的生长繁殖,如Desulfovibrio(脱硫弧菌属)和Allobaculum等菌属,使群落结构更加复杂多样.高w(As)(400 mg/kg)对微生物有明显的抑制作用,导致某些物种消亡和多样性下降.As胁迫会诱导抗As微生物〔如Pseuomonas(假单胞菌属)〕成为优势类群,群落结构趋于稳定、单一.微生物群落结构对不同w(As)胁迫有明显的响应特征,可作为As污染湿地土壤质量评价的灵敏指标.在AT400组中存在大量的Pseudomonas veronii,可为As污染湿地微生物修复提供借鉴.研究显示,微生物对As污染具有较为敏感的响应,其中,Proteobacteria(变形菌门)和Firmicutes(厚壁菌门)为As污染生境中微生物优势门类并且与非专性吸附态As和谷胱甘肽含量呈正相关.
控释氮肥减量配施对土壤氨挥发和N2O排放的影响
蒋一飞, 巴闯, 王丹蕾, 陈松岭, 杨明, 邹洪涛, 张玉龙
2019, 32(1): 159-165. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.07.10
摘要(1192) HTML (60) PDF(592)
摘要:
施用控释氮肥是提高氮素利用效率、减少氮素损失的重要途径.为研究聚合物包膜氮肥与普通尿素配比减量施用对旱作棕壤氨挥发和N2O排放的影响,利用15N同位素标记技术,通过5个不同氮肥施用量处理,分析施肥后土壤的氨挥发和N2O排放规律以及玉米的当季氮肥利用率.结果表明:①土壤氨挥发主要出现在施肥后的前2周,普通尿素氨挥发速率最大可达4.04 kg/(hm2·d),最大值出现在施肥后第7天,施用配比包膜氮肥氨挥发峰值出现时间比普通尿素延迟2 d,且氨挥发总量明显降低,为2.15 kg/(hm2·d).②对于各处理下的氨挥发总量,无氮处理(CK)为3.69 kg/hm2,常规尿素处理(NU)为18.64 kg/hm2,配比控释氮肥处理(PU1)为9.39 kg/hm2,减量配比控释氮肥处理(PU2)为6.44 kg/hm2,再减量配比控释氮肥处理(PU3)为5.02 kg/hm2.③N2O排放规律呈现先平稳后升高的趋势,较高的N2O排放通量集中在施肥后的55~91 d之间.N2O排放峰值最高的是常规尿素处理,在施肥后第79天出现,达到0.299 mg/(m2·h),施用配比包膜氮肥N2O排放峰值均低于常规尿素处理.④施用配比包膜氮肥玉米产量高于普通尿素处理,减量配比包膜氮肥不会降低玉米产量.⑤土壤氨挥发总量与施氮量呈显著正相关.施用配比包膜氮肥相比于普通尿素可显著减少土壤氨挥发,减量配施氮肥相比于全量施肥可显著减少土壤氨挥发.因此,施用配比包膜氮肥,可在保证粮食产量的前提下减少氮肥投入,降低氮肥的气态损失,从而降低环境风险.
餐厨垃圾制备的外源有机碳对土壤团聚体的影响
王越, 刘东明, 侯佳奇, 郝艳, 孟繁华, 李鸣晓, 樊华
2019, 32(1): 166-173. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.04.14
摘要(1078) HTML (44) PDF(594)
摘要:
为了阐明外源有机碳对土壤碳库的作用机制,以餐厨垃圾为原料,制备了4种不同分子量级的外源有机碳,通过室内试验,研究了外源有机碳对土壤有机碳组分及土壤团聚体的影响.结果表明:①以分子量≤1 ku为主的小分子有机碳处理组土壤中w(DOC)(DOC为水溶性有机碳)比CK组增加了0.383 g/kg,CO2累积释放量达到(6.595±0.259)mg/kg(以C计);微生物活性增强,>5 mm水稳大团聚体质量分数相对于CK组提升了25.06%,表明小分子有机碳增强了土壤微生物活性,微生物通过菌根网络缠绕作用促进大团聚体形成,增强土壤团聚体稳定性.②以分子量≥5 ku的大分子有机碳为主的大分子有机碳处理组w(POC)(POC为颗粒态有机碳)为CK组的5.65倍,0.5~1 mm水稳大团聚体质量分数增加了10.84%,有机碳贡献率提升了14.79%,表明大分子有机碳通过增加土壤中w(POC),促进0.5~1 mm水稳大团聚体形成,提高团聚体有机碳贡献率.研究显示,不同分子量级外源有机碳通过不同的方式改善土壤团聚体结构进而促进土壤有机碳固定,餐厨垃圾生物强化有机肥中各量级有机碳比例合理,能够明显提升土壤有机碳水平,增加土壤团聚体稳定性.
紫外活化过硫酸盐降解二苯甲酮-4的动力学影响及降解机理与风险评价
沈一君, 彭明国, 徐彬焜, 李志宏, 杜尔登, 王利平
2019, 32(1): 174-182. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.07.24
摘要(1445) HTML (78) PDF(828)
摘要:
活化PS(过硫酸盐)氧化工艺对于降解水中新兴微污染物具有潜在应用价值.为研究活化PS体系对BPs(二苯甲酮类)有机防晒剂的降解性能,以BP4(二苯甲酮-4)为研究对象,采用UV/PS(紫外活化过硫酸盐)工艺降解BP4,比较单一UV、单一PS和UV/PS 3种工艺对BP4的去除效果,考察各因素对UV/PS工艺去除BP4动力学的影响,同时探究BP4降解机理并进行风险评价.结果表明:BP4降解过程符合准一级反应动力学模型;最佳PS投加量为1.0 mmol/L,反应30 min后BP4去除率可达94%,增加PS投加量或降低初始c(BP4)均可促进BP4降解,无机阴离子(HCO3-和Cl-)对BP4降解均有抑制作用,酸性条件有利于BP4降解;基于HPLC-MS/MS鉴定出8种中间产物,并提出降解路径,费氏弧菌毒性试验和ECOSAR v1.10软件预测表明,UV/PS工艺降解BP4过程中生成的中间产物比母物质毒性更高.研究显示,UV/PS工艺可有效去除BP4,但其中间产物可能会造成潜在的生态风险,后续需进一步深入研究.