环境科学研究

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2019, 32(11): .

摘要(619) PDF(322)

摘要:

史娜娜, 肖能文, 王琦, 韩煜, 冯瑾, 全占军

2019, 32(11): 1779-1789. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.07.14

摘要(1010) HTML (78) PDF(446)

摘要:
为了分析长江经济带生态系统的变化及其驱动力，采用生态系统年变化率、动态度、景观格局指数研究2000—2015年长江经济带生态系统格局特征，并分析城镇化、生态保护与修复等驱动力的贡献.结果表明：①长江经济带生态系统以林地、农田和草地为主，三者共占92.63%；上、中游以林地为主；下游城镇化率最高，分布着全区60.47%的城镇用地、39.85%的湿地和28.62%的农田.②长江经济带生态系统年变化以江苏省、上海市和浙江省为代表，快速城镇化特征显著；贵州省、江西省、云南省林地和草地的年变化较显著.③长江经济带生态系统生境破碎化和景观多样性指数均上升.④长江经济带上中下游均表现为建设用地增幅最大，农田减幅最多.⑤快速城镇化是长江经济带生态系统格局变化的首要驱动力，贡献率为65.49%，表现出“下游为重心，向中上游蔓延”的特征，下游贡献率为77.51%，但上游在2010—2015年的扩张速率远超过中游和下游；生态保护与恢复政策为第二大驱动力，贡献率为17.64%，上游贡献为25.90%.研究显示，保障长江经济带生态可持续发展需要优化国土空间结构、控制开发强度、加强生态环境保护联防联治.

西北旱区盐湖盆地地下水化学组分源解析

秦子元, 高瑞忠, 张生, 贾德彬, 杜丹丹, 张阿龙, 王喜喜

2019, 32(11): 1790-1799. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.12.08

摘要(719) HTML (62) PDF(369)

摘要:
为实现对吉兰泰盐湖盆地地下水污染源的识别与管理，系统采集区域内71个地下水样品，测定16项地下水质关键指标；以GB/T 14848—2017《地下水质量标准》中的Ⅲ类标准为依据确定特征污染物，利用因子分析（FA）确定地下水水质指标的因子分类，以地质统计学插值绘图揭示不同污染源的空间分布特征，运用APCS-MLR（绝对主成分得分多元线性回归）量化不同污染源的贡献率.结果表明：研究区内ρ（Cr⁶⁺）、ρ（As）、ρ（NH₄⁺）、ρ（F^-）、ρ（Cl^-）、ρ（NO₂^-）、ρ（COD_Mn）、ρ（TDS）、pH等9项地下水水质指标均存在超标现象，其中ρ（NH₄⁺）、ρ（Cl^-）、ρ（F^-）超标较为严重.通过因子分析法筛选出影响研究区地下水水质的6个公因子，即溶滤-富集作用因子（F₁，贡献率为24.61%）、农业活动因子（F₂，贡献率为20.38%）、原生地质-农业生产、生活污染因子（F₃，贡献率为11.72%）、工业生产污染因子（F₄，贡献率为10.38%）、地质环境背景因子（F₅，贡献率为10.78%）、原生地质因子（F₆，贡献率为10.61%），其中F₁、F₅、F₆为环境影响因子，F₂、F₃、F₄为人类活动影响因子.采用因子得分函数计算得到因子得分，巴音乌拉山一带整体污染因子得分较高，乌兰布和沙漠存在点状高值区，图格力高勒沟谷上游也存在一定程度的污染，而盐湖盆地东南大部分区域水质相对较好，其分布与变化受到天然因素和人类活动的双重影响.利用APCS-MLR得到各水质指标预测值与实测值的R²（线性拟合优度）均大于0.7，APCS-MLR可较好地评估各因子对水质的贡献率.研究显示，因子分析与APCS-MLR相结合可以有效地对地下水化学组分进行定性识别与定量解析.

大气颗粒物中水溶性有机物的研究进展

闫语, 张阳, 张元勋

2019, 32(11): 1800-1808. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.08.04

摘要(954) HTML (62) PDF(538)

摘要:
WSOC（水溶性有机物）广泛存在于云、雨水和大气颗粒物中，其可作为CCN（cloud condensation nuclei，云凝结核）影响大气热动力平衡、气候变化甚至危害人体健康.分析归纳了近年来国内外有关WSOC的研究，阐述了WSOC的来源、化学组成、理化性质、污染特征等，并总结了WSOC的单分子鉴定方法.结果表明：传统的分析检测方法，如GC-MS（gas chromatography-mass spectrometry，气相色谱质谱联用）、HPLC（high performance liquid chromatography，高效液相色谱）等，可以分析出部分低分子羧酸类和醇类，但不能检测出高分子、极性高的组分.新兴的分析检测方法，如HNMR（hydrogen nuclear magnetic resonance，氢核磁共振），可以检测出WSOC中的官能团；IC（ion chromatography，离子色谱）可以较好、方便地检测出低碳有机酸类；HR-ToF-AMS（high resolution-time of flight-aerosol mass spectrometry，高分辨时间飞行气溶胶质谱）的分辨率较高，但由于其质谱谱图复杂，因此较难完整解析WSOC的结构信息；而FT-ICR-MS（Fourier transform ion cyclotron resonance，傅里叶变换离子回旋共振质谱法）可以与软电离结合，在尽可能获得更多分子离子峰的基础上，较多地解析出组分和结构信息；EEMs（excitation-emission-matrix spectra，三维荧光光谱）根据荧光分布和强度，可检测不同种类和来源的WSOC.据此，建议今后从以下几方面开展研究：①结合多种检测技术全面解析WSOC的组成和结构信息.②WSOC大气化学过程及形成机制的研究有待进一步深入.③WSOC的环境与健康效应.④不同种类、复杂的水溶性有机混合物的吸湿增长机制.

燃用生物柴油对柴油机颗粒生成和排放特性研究进展

吴刚, 江国和, 杨智远, 王忠诚, 周伟健

2019, 32(11): 1809-1817. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.07.12

摘要(875) HTML (28) PDF(357)

摘要:
为深入研究生物柴油对柴油机颗粒排放的影响，在总结国内外相关研究进展的基础上，通过研究生物柴油的化学组成和物理特性，讨论了生物柴油产生颗粒的特殊性及其对环境的影响.在此基础上，从PAHs（polycyclic aromatic hydrocarbons，多环芳烃）的形成途径角度简要分析了生物柴油颗粒形成的机理，并从生物柴油的3个关键性质入手，分析了其对颗粒排放的规律和影响.最后，以实际柴油机运行时的5项参数为基础，讨论柴油机实际使用生物柴油对颗粒排放的影响.结果表明：①不同材料和产地生物柴油的理化特性和对颗粒排放的影响有很大不同，但总体有利于减少对人体和环境的有害排放.②生物柴油将改变颗粒形成过程中半挥发性物质在微晶核表面的吸附，富氧作用也使燃烧热解后生成的颗粒尺寸更小，减少40%~50%；同时，纳米结构上的变化增加了生物柴油颗粒的反应活性，形成了更多30 nm以内的核态模式颗粒，更容易被人体吸收.③脂肪酸链的长度、不饱和度和含氧量对生物柴油颗粒排放量的减少发挥了重要作用，而柴油机参数的不同也对生物柴油的颗粒排放十分重要.④生物柴油对颗粒生成机理的关键在于复杂的含碳前驱物的生成路径.使用生物柴油总体上可减少前驱物的排放量，其主要成分为四元环和五元环，占总排放量的58.70%以上，但苯并蒽和䓛分别上升了44%和340%.研究显示，柴油机燃用生物柴油对颗粒排放有积极的一面，但在超细颗粒和某些特定前驱物控制上仍需引起高度重视.

廊坊市开发区冬季颗粒物碳组分污染特征及来源分析

张敬巧, 罗达通, 王涵, 张萌, 凌德印, 李林柱, 王淑兰

2019, 32(11): 1818-1825. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.07.02

摘要(991) HTML (84) PDF(390)

摘要:
廊坊市是北京市及周边传输通道“2+26”城市之一.为研究廊坊市开发区冬季颗粒物中碳组分污染特征，于2018年1月5日—2月5日在廊坊市开发区国控点位同步开展PM_2.5及PM₁₀样品采集，使用DRI分析OC（有机碳）与EC（元素碳）的质量浓度.结果表明：廊坊开发区冬季ρ（PM_2.5）、ρ（PM₁₀）分别为（54.5±46.0）（91.0±58.2）μg/m³.PM_2.5中ρ（OC）、ρ（EC）分别为14.64、3.54 μg/m³，PM₁₀中分别为17.07、4.58 μg/m³；PM_2.5、PM₁₀中ρ（OC）与ρ（EC）相关性均较好，R²均为0.91（P < 0.01），表明二者具有相似的来源；在PM_2.5和PM₁₀中OC/EC〔ρ（OC）/ρ（EC），下同〕分别为4.46和4.16，ρ（SOC）（SOC为二次有机碳）分别为6.15和5.88 μg/m³，分别占ρ（OC）的42.1%和37.7%，表明二次污染较严重.碳组分丰度及主成分分析结果表明，PM_2.5与PM₁₀中碳组分来源基本一致，主要来源于汽车尾气、水溶性极性化合物、生物质燃烧及燃煤的混合源，柴油车排放，以及道路扬尘.后向气流轨迹聚类结果表明，颗粒物及碳组分质量浓度受途径内蒙古自治区及河北省中部、北京市南部气团的影响较大；对于碳组分来源，道路扬尘及汽车尾气受气团传输的影响较大，而生物质燃烧、燃煤等受气团传输的影响较小.研究显示，汽车尾气、燃烧源及道路扬尘为廊坊市开发区冬季碳组分的主要来源.

基于气溶胶光学特性的颗粒物来源分析

张文辉, 丁净, 李立伟, 张裕芬, 皇甫延琦, 冯银厂

2019, 32(11): 1826-1833. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.07.01

摘要(836) HTML (51) PDF(438)

摘要:
为初步探讨利用气溶胶光学指标判别污染物来源的适用性，选取天津市冬季一次重污染过程（2017年11月17—21日），对气溶胶的七波段吸收系数、三波段散射系数及其化学组分进行在线观测及分析，研究气溶胶光学特性的变化，并结合化学组分定性分析污染过程不同阶段的污染来源.结果表明：SSA（单散射反照率）可以从散射性组分和吸光性组分对消光贡献的变化判断污染来源.污染积累期，颗粒物中散射性组分（SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺）的增幅高于吸光性组分EC（元素碳），导致污染积累期的SSA值高于污染前期和污染消散期，说明污染积累期存在较明显的二次转化过程.SAE（散射波长指数）可以从粒径角度推断污染来源.此次观测的污染积累期SAE值呈较明显的下降趋势，说明在细粒径段（2.5 μm以下）颗粒物粒径有增大的趋势，这主要与颗粒物中无机盐的吸湿增长及颗粒物之间的碰并有关.AAE（吸收波长指数）在一定程度上可以指示吸光颗粒物的类型.污染前期，BrC（棕色碳）在370、470 nm处对光吸收的贡献率分别为50.7%、33.8%；同期PM_2.5中ρ（Cl^-）、ρ（K⁺）同步升高，卫星遥感显示，观测点周围有大量火点出现，推测主要受祭祖活动的影响.研究显示，气溶胶光学指标能够从散射性组分和吸光性组分对消光贡献变化、粒径变化、吸光颗粒物类型角度定性解析一部分污染来源，但其对于燃煤源和机动车等重要源类的指示作用还有待进一步研究.

成渝城市群PM_2.5的时空分布及其影响因素研究

曾德珩, 陈春江

2019, 32(11): 1834-1843. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.13

摘要(828) HTML (90) PDF(467)

摘要:
随着工业化与城镇化的深入推进，成渝城市群的PM_2.5污染不断加剧，呈明显的区域性与复合性特征.该研究以2015—2017年成渝城市群空气质量监测站的日均ρ（PM_2.5）数据为基础，结合区域气象、遥感与统计年鉴等多源数据，采用反距离插值法分析了ρ（PM_2.5）的时空分布差异，采用Moran's I指数与LISA指数探索了ρ（PM_2.5）的全局和局部空间自相关性，并利用空间回归模型研究了自然、经济社会等因素对ρ（PM_2.5）的影响.结果表明：①成渝城市群ρ（PM_2.5）分布存在明显的时空差异.时间上，2015年PM_2.5污染最严重，ρ（PM_2.5）年均值为54.38 μg/m³，2016年、2017年PM_2.5污染状况逐年减轻，ρ（PM_2.5）年均值分别为53.68与47.56 μg/m³；空间上，成渝城市群东北部ρ（PM_2.5）较低，而南部ρ（PM_2.5）较高.②空间自相关分析结果表明，PM_2.5污染在成渝城市群存在显著的空间聚集性，成渝城市群南部ρ（PM_2.5）呈高值-高值聚集，成渝城市群北部ρ（PM_2.5）则呈低值-低值聚集.③空间回归结果表明，成渝城市群范围内某一地区邻近区域的ρ（PM_2.5）平均值增加1%时，该地区ρ（PM_2.5）将上升至少0.38%.城镇化率对ρ（PM_2.5）的影响最大，其次是第一产业增加值，再次是工业增加值占比和降水量.城镇化率、降水量与ρ（PM_2.5）呈负相关，而第一产业增加值、工业增加值占比与ρ（PM_2.5）呈正相关.研究显示，加快城镇化进程、减少第一产业排放、降低工业增加值占比（尤其是重污染工业）是有效解决成渝城市群PM_2.5污染的重要手段.

不同时间尺度下杭州市O₃污染特征及控制因素

毛敏娟, 刘厚通, 杜荣光

2019, 32(11): 1844-1851. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.08.18

摘要(783) HTML (55) PDF(485)

摘要:
通过集中整治，我国空气质量已经有了明显改善，但在减排背景下近地面高ρ(O₃)仍是当前最复杂的大气环境问题之一.利用2011—2017年(尤其是杭州市G20峰会期间)ρ(O₃)、ρ(NO_x)、ρ(VOCs)和气象条件观测数据，分析了杭州市G20峰会期间及不同时间尺度下杭州市ρ(O₃)的变化特征及其影响因素.结果表明：①杭州市ρ(O₃)日变化呈单峰型特征，15：00左右ρ(O₃)达最大值(98.55 μg/m³)；ρ(O₃)周变化存在“周末效应”，周末ρ(O₃)明显高于工作日；1 a中4—9月为ρ(O₃)高值期，ρ(O₃)峰值出现在5月和9月.以2013年为界，将2011—2017年ρ(O₃)变化分成下降和上升2个阶段，2011—2013年呈下降趋势，降幅约为15.02 μg/m³，2014—2017年呈上升趋势，增幅约为23.25 μg/m³.②减排措施的实施对ρ(O₃)存在双重作用，其可通过降低前体物质量浓度抑制O₃的生成，又能引起大气污染物质量浓度下降、太阳辐射增强，从而促进O₃的生成.当O₃前体物质量浓度较低时，在强太阳辐射等气象条件驱动下，近地面仍会呈现高ρ(O₃)的现象.③气象条件是驱动ρ(O₃)日、月变化的控制因素；相反，前体物质量浓度则是ρ(O₃)周、年变化的控制因素，此时VOCs或NO_x控制区、“周末效应”等ρ(O₃)变化特征开始显现.研究显示，不同时间尺度下杭州市O₃污染的控制因素不同.

北运河流域(北京段)沉积物中PAHs污染特征与风险评估

张家铭, 李炳华, 毕二平, 郝仲勇, 黄俊雄

2019, 32(11): 1852-1860. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.02.02

摘要(800) HTML (44) PDF(419)

摘要:
为探明北运河流域（北京段）多层沉积物中PAHs（多环芳烃）的污染状况，利用活塞式底泥取样器于2014年11月采集了9处沉积物样品，取样深度为30~80 cm，每处样品根据其垂向介质特征大致分成3~4层，分别测定各层样品的粒径、TOM（总有机质）及16种PAHs的质量分数，探讨PAHs在河道沿程与垂向上的分布特征、来源及生态风险评价.结果表明，北运河流域（北京段）沉积物以砂质壤土为主，w（TOM）（以干质量计，下同）为103.4~146.8 g/kg，w（∑₁₆PAHs）为598.1~28 730.6 ng/g，各层w（∑₁₆PAHs）为108.5~8 810.8 ng/g.沉积物中PAHs以高环为主，主要包括有Phe（Phenanthrene，菲）、Fla（Fluoranthene，荧蒽）、Pyr（Pyrene，芘）、BbF〔Benzo（b）fluoranthene，苯并[b]荧蒽〕.在河道沿程变化上，中下游沉积物的污染程度远高于上游.在垂向变化上，w（TOM）和沉积物粒径对PAHs的分布影响有限，PAHs的垂向分布主要受所处沉积环境与历史污染程度影响.根据主成分分析与同分异构体比值法推断，PAHs主要来源于化石燃料与生物燃料的燃烧，少部分为石油源.利用效应区间值得出的生态风险评价结果表明，北运河流域（北京段）沉积物中PAHs可能已对环境产生负面影响，其中BbF、BkF、InP与BgP已对环境产生毒副作用，需要给予关注与解决.

太行山油松人工林土壤水稳性团聚体稳定性及其演变机制

郭灵辉, 张文旭, 高江波, 郝成元, 张博, 李琛

2019, 32(11): 1861-1868. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.06

摘要(720) HTML (46) PDF(476)

摘要:
土壤水稳性团聚体是反映土壤质量好坏与土壤抗侵蚀能力的重要指标.通过野外调查与室内分析，研究太行山南麓不同恢复年限（33、45和49 a）油松人工林土壤水稳性团聚体的稳定性状况及其影响因素.结果表明：不同恢复年限油松人工林土壤水稳性团聚体均以大团聚体（>0.25 mm）为主，大团聚体含量在80%以上，但恢复49 a油松人工林土壤水稳性大团聚体含量在0~50 cm各土层中均低于恢复33 a油松人工林，且在10~40 cm土层差异显著.随着油松人工林的逐步恢复，>2 mm粒级的土壤水稳性团聚体含量下降，土壤水稳性团聚体分形维数（D）、破坏率（PAD）波动增加，平均质量直径（MWD）和几何平均直径（GMD）在0~40 cm深度范围内明显减小，2 mm粒级的土壤水稳性团聚体可以作为油松人工林土壤水稳性团聚体稳定性的重要度量阈值.土壤黏粒会促使小粒级土壤水稳性团聚体的形成，而有机质、速效磷、速效钾、砂粒等能够促进小粒级土壤水稳性团聚体向大粒级转化，从而提高土壤水稳性团聚体稳定性.研究显示，油松人工林恢复过程中土壤团聚状态良好、稳定性强、分散性弱，但恢复到一定阶段会引起土壤水稳性团聚体稳定性降低，这与土壤有机质、速效磷、速效钾以及机械组成变化等有直接关系.

哈尔滨松江湿地重金属空间分布及潜在生态风险评价

李富, 刘赢男, 郭殿凡, 齐兴田, 臧淑英, 倪红伟

2019, 32(11): 1869-1878. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.10

摘要(844) HTML (55) PDF(385)

摘要:
为了解哈尔滨松江湿地沉积物中重金属的污染程度，对其表层沉积物中8种重金属元素（Hg、Cd、As、Cu、Pb、Cr、Ni、Zn）的含量及其空间分布进行研究，并采用地累积指数法和潜在生态风险评价法对表层沉积物重金属污染程度进行评价.结果表明：①松江湿地沉积物中w（Cd）、w（Hg）和w（Pb）的平均值均高于松嫩平原土壤环境背景值，表明Cd、Hg、Pb这3种重金属元素存在富集.②相关分析显示，沉积物中w（TOC）、w（TN）均与各重金属含量之间存在相关性，而pH与各重金属含量无相关性.主成分分析显示，8种重金属可被辨识为2个主成分，即Cr、Ni、Cu、Zn和Pb为人为复合源因子，As、Cd和Hg为农业源因子.空间分析显示，松江湿地沉积物中Ni、Cu、Zn和Cr主要分布在阿什河口和白鱼泡湿地，As、Cd和Hg主要分布在金河湾、阿什河口和白鱼泡湿地，Pb主要分布在阿什河口湿地.③地积累指数（I_geo）评价表明，在所有采样点中Cd和Hg分别处于轻度和偏中度污染水平，其他元素均处于无污染水平.④潜在生态风险指数分析结果表明，松江湿地重金属的潜在生态风险主要是由Cd和Hg引起，二者贡献率分别为33.4%和57.6%；整个研究区综合潜在生态风险指数（RI）介于135.28~733.27之间，平均值为234.47，属于中度污染.8个采样区的生态风险指数依次为阿什河口>金河湾>白鱼泡>太平庄滩>松江>呼兰河口>滨江>太阳岛，其中，阿什河口湿地达到了较高污染，其他采样区均为中度污染.研究显示，松江湿地表层沉积物中重金属存在生态风险，其中以阿什河口湿地风险为最高.

银纳米颗粒对黄菖蒲早期生长和生理特征的影响

侯亚文, 解成杰, 郑荣波, 郭雪莲

2019, 32(11): 1879-1885. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.21

摘要(859) HTML (63) PDF(392)

摘要:
N-AgNPs（银纳米颗粒）暴露对湿地植物的生长发育有重要影响，而N-AgNPs对大型湿地植物黄菖蒲（Iris pseudacorus）的影响尚不清楚.选取湿地植物黄菖蒲为受试物种，采用室内土培法分析柠檬酸钠包覆的N-AgNPs对黄菖蒲早期生长和生理特征的影响.结果表明：①不同ρ（N-AgNPs）〔分别为0、5、10、15、20 mg/L，依次记为N0（对照）、N5、N10、N15、N20〕处理和作用时间均会影响黄菖蒲生长和生物量积累.培养初期（0~14 d），N5、N10处理会抑制黄菖蒲生长，而N15、N20处理会促进黄菖蒲生长；培养后期（14~35 d），不同ρ（N-AgNPs）处理均抑制黄菖蒲生长.整个培养期内（0~35 d），N5、N10处理均抑制黄菖蒲地上、地下生物量积累，而N20处理会促进黄菖蒲地上、地下生物量积累.②不同ρ（N-AgNPs）处理均降低了黄菖蒲叶绿素含量，提高了PSⅡ（光系统Ⅱ）反应中心的光能转换效率，降低了光氧化损伤的发生率；N5、N10、N15处理下黄菖蒲叶片PSⅡ功能反应中心的开放度降低、光合电子传递速率（ETR）变慢；N5和N20处理下黄菖蒲叶片光合电子传递活性（qP）增大，而N10和N15处理下光合电子传递活性降低.③各ρ（N-AgNPs）处理均显著降低了黄菖蒲叶片中的丙二醛含量，膜脂过氧化作用减弱；同时，增加了黄菖蒲叶片中w（脯氨酸），对黄菖蒲产生较强的胁迫.研究显示，随着培养浓度的增加，ρ（N-AgNPs）对黄菖蒲生物量累积的影响由抑制作用变为促进作用；各ρ（N-AgNPs）处理均会降低黄菖蒲的叶绿素含量、增加w（脯氨酸），对黄菖蒲的生长产生胁迫.

多级串联表面流库塘-湿地净化农田径流效果评价

肖雨涵, 项颂, 李丹, 庞燕, 黄天寅, 王坤

2019, 32(11): 1886-1894. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.03

摘要(697) HTML (45) PDF(394)

摘要:
农田径流已成为湖泊流域非点源污染治理的主要制约因素.为研究多级串联表面流库塘-湿地中各级表面流湿地对洱海流域农田径流水体的净化效果，以大理市喜洲镇美坝村新建的多级串联表面流库塘-湿地为研究对象，跟踪监测其各级表面流湿地进、出水中ρ（TN）、ρ（NO₃^--N）和ρ（TP），分析水质净化效果及营养盐质量浓度沿程变化规律.结果表明：①多级串联表面流库塘-湿地出水ρ（TN）、ρ（NO₃^--N）和ρ（TP）平均值分别为1.77、1.18和0.05 mg/L，低于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中Ⅴ类标准限值，TN、NO₃^--N和TP去除率分别为57.75%、65.54%和67.43%.②农田径流在经过沉淀池、一级和二级表面流湿地后，对TN、NO₃^--N和TP的去除率已分别达45.35%、52.21%和50.59%，且二级表面流湿地中出水ρ（TN）、ρ（NO₃^--N）和ρ（TP）分别为2.36、1.69和0.06 mg/L，已达到较好的出水水质.③氮、磷营养盐质量浓度沿程削减模型拟合结果表明，指数削减模型较适宜表征TN、NO₃^--N在多级串联表面流库塘-湿地中的沿程削减过程，而TP的最佳削减模型为线性削减模型.研究显示，多级串联表面流库塘-湿地对农田径流具有较好的净化效果，其对营养盐净化作用主要体现在前两级表面流湿地.

EK/PRB修复砷污染土壤影响因素及机理

纪冬丽, 张竞, 孟凡生, 王业耀

2019, 32(11): 1895-1903. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.02.01

摘要(872) HTML (53) PDF(327)

摘要:
为明确EK/PRB（电动联合渗透反应格栅）修复As污染土壤过程中各因素的影响机理、提高As的去除效率，以As污染高岭土为研究对象，考察PRB加入、PRB位置、pH调控及腐殖酸强化影响下，EK/PRB系统中电流密度、土壤pH分布和土壤中As残余量、电渗透系数及电渗流的变化规律；探讨EK/PRB修复后土壤中As形态的迁移转化规律.结果表明：①单独EK修复对土壤中As的去除效率较低，加入PRB后去除率为由42%增至57%，并且EK/PRB修复可以将土壤中的As由不容易去除的可还原态转变成较容易去除的酸溶态.②采用盐酸调节阴极pH，可以将土壤中As的去除率由57%增至63%，但同时能耗也明显升高，由5.22 kW·h/g升至39.38 kW·h/g.③添加腐殖酸会促进土壤中As的迁移、提高As的去除效率，但也会增加土壤中难处理的可氧化态和残渣态As的占比.研究显示，EK/PRB除As过程中以PRB的去除作用为主，阴极pH调控及腐殖酸强化均可以提高土壤中As的去除率.

天然腐殖酸对黄土吸附敌草隆的影响

原陇苗, 蒋煜峰, 刘兰兰, 石磊平, 马锋锋, 展惠英

2019, 32(11): 1904-1912. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.06.06

摘要(716) HTML (53) PDF(363)

摘要:
为研究添加天然腐殖酸条件下黄土对有机农药的吸附过程及影响机制，以敌草隆为目标污染物，采用批量平衡试验法，分析黄土与黄土+HA（在黄土中添加腐殖酸）处理对敌草隆的吸附动力学、吸附热力学、解吸动力学过程及其主要影响因素（如pH、离子强度等）.结果表明：①与黄土相比，黄土+HA对敌草隆的吸附时间较短，且二者均符合颗粒内部扩散模型.②Freundlich等温吸附模型能够较好地拟合黄土及黄土+HA对敌草隆的吸附热力学过程.黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附自由能（ΔG^θ）、熵变（ΔS^θ）均小于0，表明反应是一个自发进行且混乱度逐渐减小的过程；添加HA使黄土对敌草隆的焓变（ΔH^θ）由负值变为正值，即由放热过程转化为吸热过程，表明温度升高使HA表面的微孔数量增多，为敌草隆提供了更多的吸附位点.③随着pH的升高，黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附量均缓慢减小，当pH>7时吸附趋于平衡.④不同离子（Ca²⁺、Na⁺、Mg²⁺）及离子强度下，黄土和黄土+HA对敌草隆的吸附量随着c（Ca²⁺）的减小而增大，与同浓度的Mg²⁺和Ca²⁺相比，Mg²⁺存在下黄土对敌草隆的吸附量较大；与同浓度的Ca²⁺和Na⁺相比，Na⁺存在下黄土对敌草隆的吸附量较大.⑤由解吸动力学过程可以看出，添加天然HA可延长敌草隆在黄土中的滞留时间.研究显示，HA的存在提高了敌草隆在黄土中的迁移能力，并使其吸附机制发生了改变.

UASB反应器对晚期渗滤液的碳氮协同削减效应

赵琛, 张列宇, 马涛, 席北斗, 黄亮亮, 李晓光, 姚磊

2019, 32(11): 1913-1920. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.07.13

摘要(873) HTML (111) PDF(319)

摘要:
为了强化UASB反应器对厌氧+好氧反应器末端出水的生物处理过程，采用厌氧+好氧反应器+UASB反应器工艺，通过生物处理方法实现了难降解有机物与氮的协同削减.结果表明：①通过控制UASB反应器中ρ（NO_x^--N），优化微环境中最佳ORP范围，当ORP为（-300±10）mV时，ρ（COD_Cr）（此时主要以胡敏酸和富里酸等难降解的腐殖性有机物为主）由313.00 mg/L降至106.00 mg/L，ρ（TN）由139.60 mg/L降至60.30 mg/L，去除率分别达66.13%、56.81%.②傅里叶红外光谱分析结果显示，出水中含羧基、羟基、醌基、酰胺、苯环取代基等相关官能团的有机物减少，含脂肪族官能团的有机物增多.③16S rRNA结果显示，厌氧+好氧反应器+UASB反应器中的优势菌属分别为VadinHA17、Clostridium（梭菌属）、Anaerolineaceae（厌氧绳菌属）、Denitratisoma，其丰度占比分别为3.29%、35.17%、8.60%、2.84%.VadinHA17通过降解UASB反应器中的多种复杂有机物，为反硝化过程提供碳源；Clostridium利用UASB反应器中丰富的硝酸盐激活Clostridium胞外氧化酶，强化Clostridium对难降解复杂有机物的降解能力，将自身的胞内电子通过细胞膜上的细胞色素传递到胞外电子受体上，使NO_x^--N得到电子还原为氨，降低氮含量；Anaerolineaceae与Denitratisoma则分别作用于UASB反应器的厌氧消化过程及生物脱氮过程.研究显示，UASB反应器中由于VadinHA17、Clostridium、Anaerolineaceae与Denitratisoma的作用，COD_Cr和TN去除率分别为66.13%、56.81%，实现了晚期渗滤液中难降解有机物与TN的协同削减.

不同氧化剂辅助光催化反应对提高木质纤维素酶解效果的影响

王小琴, 张耿崚, 黄志华, 杨佘维, 韩业钜, 王玉洁, 刘敬勇

2019, 32(11): 1921-1927. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.09

摘要(724) HTML (27) PDF(325)

摘要:
木质纤维素以其可再生、丰富等优点成为可替代能源的理想选择，然而木质纤维素的致密结构使得后续的酶解过程极其困难，因此木质纤维素的预处理显得尤为重要.为了探讨氧化剂对光催化反应预处理木质纤维素的影响，在TiO₂/UV体系中添加不同种类的氧化剂对稻秆进行预处理，考察TiO₂/UV体系中影响光催化的因素〔ρ（TiO₂）、溶液pH及光催化时间〕，并进一步探讨在TiO₂/UV体系中添加O₃、SPC（过碳酸钠）、K₂S₂O₈及KIO₄等氧化剂对稻秆酶解效果的影响.结果表明：在TiO₂/UV体系中，当光催化时间为3 h、ρ（TiO₂）为10 g/L、pH为8时，稻秆的酶解效果最佳（310.17 mg/g）.TiO₂/UV/O₃光催化体系对稻秆的预处理效果强于TiO₂/UV/氧化剂体系，TiO₂/UV/O₃体系预处理稻秆酶解后产生的w（还原糖）最高，达到356.40 mg/g.TiO₂/UV/O₃体系预处理稻秆成分分析显示，木质素去除率为15.52%.FE-SEM（场发射扫描电镜）、FT-IR（红外光谱）及PXRD（X-射线粉末衍射）等表征分析结果表明，TiO₂/UV/O₃体系预处理能够对稻秆结构进行破坏.研究显示，TiO₂/UV/O₃光催化体系对稻秆进行预处理能够有效提高酶解效率.

活性炭纤维负载柠檬酸铁活化过硫酸氢钾降解罗丹明B的研究

范星, 唐玉朝, 张倩倩, 伍昌年, 姚顺顺

2019, 32(11): 1928-1935. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.05.15

摘要(780) HTML (55) PDF(345)

摘要:
以ACF（活性炭纤维）为载体，制备出一种新的非均相催化剂ACF@Cit-Fe/S〔将Cit-Fe（柠檬酸铁）负载在ACF表面并引入S元素〕，并采用SEM-EDS（电镜-能谱）、XPS（X射线光电子能谱）对其进行表征，研究其活化PMS（过硫酸氢钾）降解染料RhB（罗丹明B）的降解效果.结果表明：①ACF表面成功负载了Cit-Fe和S元素，Cit-Fe和S元素的掺杂增强了ACF催化PMS的性能，能有效降解染料RhB，反应120 min时RhB的脱色率达98%.②ρ（ACF@Cit-Fe/S）、c（PMS）对RhB降解有一定的影响，ρ（ACF@Cit-Fe/S）为0.5 g/L、c（PMS）为6 mmol/L是降解RhB（10 mg/L）的最佳投加量.③温度对RhB降解速率的影响符合阿伦尼乌斯模型，通过计算得出活化能为39.47 kJ/mol，降解过程是一个表面反应控制过程.④以叔丁醇、甲醇、苯酚为分子探针的自由基清除试验显示，SO₄^-·（硫酸根自由基）和HO·（羟基自由基）是降解反应过程中主要的自由基，其主要存在于催化剂表面及其周围.研究显示，ACF@Cit-Fe/S能用于活化PMS的高级氧化体系中，ACF@Cit-Fe/S表面丰富的电子转移过程导致其活化PMS的能力增强，从而促进SO₄^-·和HO·的产生，提高RhB的降解效率.

不同类型秸秆对污泥厌氧消化特性及细菌群落结构的影响

唐涛涛, 李江, 吴永贵, 杨钊, 陈瑀

2019, 32(11): 1936-1944. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.29

摘要(744) HTML (73) PDF(341)

摘要:
为促进污水处理厂污泥及农作物秸秆的资源化利用，探讨不同类型秸秆（玉米、小麦、水稻）对污泥厌氧消化特性、产气效果及细菌群落结构的影响，在中温〔（35±1）℃〕下，研究了污泥与秸秆按不同质量比（1:0、1:0.5、1:1、1:1.5）联合厌氧消化对污泥C/N（碳氮比）和厌氧消化环境中pH、ρ（NH₄⁺-N）、ρ（VFAs）（VFAs为挥发性脂肪酸）、日均沼气产量及φ（CH₄）、细菌群落的特征变化，以未添加秸秆的污泥厌氧消化为CK（对照）.结果表明：不同类型秸秆的添加对厌氧消化体系的pH、ρ（NH₄⁺-N）、ρ（VFAs）均产生显著影响，秸秆的加入明显提高了厌氧消化体系的产气量.联合厌氧消化可通过优化厌氧消化底物的C/N，从而增加ρ（VFAs）和φ（CH₄）.其中，污泥与玉米秸秆质量比为1:1.5时对厌氧消化的促进作用最为显著；其沼气日产量为2 303.08 mL，比CK（536.15 mL）提高了3倍以上，而沼气中φ（CH₄）最高为54.49%，比CK（37.07%）提高46.99%.此外，不同类型秸秆的添加也可通过改变细菌群落结构从而促进秸秆降解，增加ρ（VFAs）和提高沼气产量，特别是添加秸秆后，Bacteroidetes会逐渐取代Proteobacteria成为主要的产酸菌种，从而导致ρ（VFAs）增加.研究显示，污泥与秸秆联合厌氧消化可改善污泥营养结构，改变细菌群落结构，提高沼气产量.

两种抗生素菌渣经SEA-CBS技术处理后的肥料特性

平然, 任爱玲, 田书磊, 马双, 刘宏博, 孙艳梅, 王彬彬

2019, 32(11): 1945-1951. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.06.26

摘要(918) HTML (133) PDF(389)

摘要:
抗生素菌渣的环境无害化利用处置目前已成为行业和政府管理部门亟待解决的难题.为有效实现抗生素菌渣的资源化利用，开展了经SEA-CBS高效复合资源化利用技术制成的吉他霉素和螺旋霉素菌渣有机肥理化特性研究，并分析了未施肥、施加不同比例的商品肥和菌渣有机肥对苦苣生长的影响.结果表明：吉他霉素和螺旋霉素菌渣有机肥的pH分别为6.59和7.92，含水率分别为5.21%和10.60%，抗生素残留均未检出；吉他霉素菌渣有机肥中w（Cr）、w（Pb）和w（As）相对较高，分别为33.40、7.05和1.57 mg/kg，而w（Cd）（0.34 mg/kg）和w（Hg）（低于0.002 mg/kg）相对较低；两种抗生素菌渣有机肥的总养分含量均在5%以上，w（有机质）均大于80%，均符合NY 884—2012《生物有机肥》及NY 525—2012《有机肥料》中的相关限值.植株生长试验研究发现，施加1%和3%的吉他霉素菌渣有机肥时，苦苣的株高、鲜质量和干质量均优于未施肥处理，且株高均大于施入商品肥处理；施加1%螺旋霉素菌渣有机肥下苦苣生长性能优于未施肥情况.研究显示，SEA-CBS技术可有效去除菌渣中残留的抗生素，并实现抗生素菌渣的资源化利用.

脱硫塔顶直排烟囱湿烟气液滴生成量分析

刘海伦, 司志娟, 刘辉

2019, 32(11): 1952-1958. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.08.03

摘要(1016) HTML (53) PDF(384)

摘要:
国内大多燃煤电厂石灰石-石膏湿法脱硫取消烟气换热器后普遍存在“烟囱雨”“有色烟羽”问题，而这些问题产生的直接原因是烟气中的液滴.针对液滴形成的3种原因，以我国北方地区某个设置吸收塔直排烟囱的项目为例，通过对饱和湿烟气液滴生成量进行定量分析，以及通过烟囱降雨量试验进行定性分析，找出“烟囱雨”“有色烟羽”中液滴的主要来源.结果表明：冬季、夏季及年均情况下不保温烟囱散热生成的液滴量分别为394.74、200.05、307.80 kg/h，保温烟囱散热生成的液滴量分别为34.04、17.32、27.91 kg/h.结合烟囱是否保温的对比试验可知，烟囱保温对减轻“烟囱雨”效果显著.在除雾器正常运行情况下，通过除雾器夹带液滴量为95.63 kg/h.虽然烟气排出后温度下降产生的液滴量最大，但在加装消雨器以排除除雾器夹带及烟囱散热形成的液滴影响后，烟囱周边基本无降雨现象发生.研究显示，烟囱散热产生液滴对形成“烟囱雨”起主要作用，除雾器夹带液滴次之，烟气排出烟囱后产生的液滴对“烟囱雨”影响非常小，其主要形成“有色烟羽”.

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2019年第32卷第11期

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