环境科学研究

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2019, 32(3).

摘要(179) PDF(59)

摘要:

基于LEAP模型的京津冀地区钢铁行业中长期减排潜力分析

李新, 路路, 穆献中, 秦昌波

2019, 32(3): 365-371. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.12.02

摘要(1422) HTML (99) PDF(763)

摘要:

京津冀地区是我国钢铁行业集中布局的地区，也是大气污染最突出的地区.分析京津冀地区钢铁行业各类治污工具的中长期减排影响，对于选择最优减排措施、加快推动该地区大气污染治理意义重大.构建基于LEAP模型的京津冀地区钢铁行业模型，以2015年为基准年，以每5 a为一个时间节点，结合规模减排、结构减排、技术减排、末端治理4种减排措施，模拟计算了4种单一政策情景及4种组合政策情景下2015-2030年京津冀地区钢铁行业主要污染物（SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5、CO₂）排放量及相应的减排影响.结果表明：在单一政策情景下，规模减排情景对5种污染物减排效果均十分显著.在组合政策情景下，4种减排措施叠加的综合减排情景效果最好，在该情景下京津冀地区钢铁行业到2030年SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5、CO₂排放量将分别削减27.73×10⁴、17.85×10⁴、42.94×10⁴、27.35×10⁴、23.15×10⁷ t；在规模-末端治理情景下，除CO₂外其余污染物减排效果仅次于综合减排情景；规模-结构减排情景对PM₁₀和PM_2.5的减排效果相对明显；规模-技术减排情景对CO₂、SO₂、NO_x的减排效果相对明显.研究显示，京津冀地区钢铁行业需要在大力淘汰落后过剩产能、缩减产量等源头治理措施的基础上，持续加强末端治理、提高废钢比例、提升节能减排技术水平等协同治理能力，以提高治污减排效果.

西北煤炭开发生态风险管控区划分及管理策略

赵玉婷, 邹广迅, 董林艳, 姚懿函, 李小敏, 马建锋, 李亚飞

2019, 32(3): 372-379. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.12.09

摘要(1456) HTML (64) PDF(831)

摘要:
为维护我国西北地区生态安全，引导煤炭资源有序开发利用，以甘肃省、青海省、新疆维吾尔自治区为研究区域，结合西北地区典型内陆河流域地下水形成特征及区域生态环境特点，选取与区域煤炭综合开发活动具有重要关联的地下水资源、生态环境等指标，利用专家打分法确定评价指标权重，构建煤炭综合开发生态风险管控评价指标体系，通过对指标体系分级结果的空间转化，划分禁止开发区、限制开发区、适度开发区3个煤炭开发的生态风险管控区.结果表明：①禁止开发区面积约131.6×10⁴ km²，占西北三省（自治区）总面积的46%，主要分布在柴达木、塔里木、准噶尔三大盆地的盆周及周边地区，总体上呈"三环"分布，禁止开发区应禁止一切煤炭开发活动.②限制开发区1区主要分布在新疆维吾尔自治区南部地区及天山北麓以及甘肃省河西走廊的人工绿洲，煤炭开发利用过程中要兼顾保护农田、地下水，维持防风固沙功能方可进行；限制开发区2区主要分布在甘肃省酒泉地区黑河流域，新疆维吾尔自治区阿克苏地区、喀什地区及和田地区的荒漠生态系统内以及环塔里木盆地外围地区，煤炭开发利用过程中需兼顾防风固沙功能及生态系统保护方可进行.③适度开发区分布较为分散，在保护特定生态系统功能的前提下可适度开发.研究显示，需针对上述不同类型的生态风险管控区提出差别化管理要求，重点对限制开发区、适度开发区的煤炭开发提出相应的生态保护要求，提出由限制为主转向优化发展为主的管理方略.

国内外涂料制造工业挥发性有机物排放标准比较

邹文君, 刘杰, 鲍仙华, 修光利

2019, 32(3): 380-389. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.20

摘要(1387) HTML (110) PDF(1144)

摘要:
VOCs（挥发性有机物）已成为中国大气污染防治的重点污染物，涂料的生产和使用是VOCs排放的重要固定源.美国、欧盟于20世纪90年代制定了涂料制造工业的VOCs排放标准，而中国自2010年起才开始管控VOCs的排放.通过对美国、欧盟和中国现行的涂料制造工业VOCs排放标准体系进行对比研究发现，中国涂料制造工业VOCs排放标准体系完整且严厉，由源头替代、工艺过程控制、排放限值、监控与管理等构成，但存在表征方法不明确、分析方法不准确、总量控制指标缺乏等问题.因此，基于优化VOCs全过程防控标准体系，提出以下4点建议：①强化源头VOCs排放控制，制定高固分涂料、水性涂料（油墨）各类涂料产品的VOCs含量限值，并配以相关分析方法；②加强VOCs工艺过程控制，在强调密闭要求的基础上，制定吸风罩捕集效率的统一判断标准；③选用TOC（有机碳）代替NMHC（非甲烷总烃）作为VOCs的表征指标，借鉴欧盟的逸散率制定排放绩效值，构建总量控制指标；④实施溶剂管理计划和PRTR（污染物释放和转移登记记录），以实现VOCs减排的长效机制.

海陆风对天津市PM_2.5和O₃质量浓度的影响

孟丽红, 李英华, 韩素芹, 郝天依

2019, 32(3): 390-398. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.12.10

摘要(1299) HTML (112) PDF(638)

摘要:
静稳天气下局地环流往往会对污染物的传输扩散起重要作用.根据天津市地处渤海西岸，常年受到海陆风影响的特点，综合气象、环境资料及HYSPLIT模型，针对沿海、市区、城郊、山区等代表性站点，研究了海陆风对天津市ρ（PM_2.5）和ρ（O₃）的影响.结果表明：①2015年天津市海陆风天数为78 d，占全年的22%；海陆风多集中于6-9月，其中，7月海陆风日最多、2月最少.②ρ（PM_2.5）和ρ（O₃）季节性变化和空间分布特征不同.春、夏两季ρ（PM_2.5）山区最高、城郊最低；秋、冬两季ρ（PM_2.5）市区最高、山区最低.春、秋两季ρ（O₃）沿海最高、市区最低；夏季ρ（O₃）山区最高、沿海最低.③海陆风对ρ（PM_2.5）有扩散作用，对ρ（O₃）有增加作用.海陆风对沿海ρ（PM_2.5）扩散作用最为明显，致使冬、秋两季ρ（PM_2.5）分别下降20.2%和7.9%；对城郊ρ（O₃）增加作用最为明显，致使秋、夏两季ρ（O₃）分别升高39.8%和16.2%.④个例研究表明，海风向内陆推进过程中垂直方向最高可达1 000 m，受海风影响天津市ρ（PM_2.5）下降，陆风使得ρ（PM_2.5）小幅上升，海陆风总体起扩散作用；海陆风使天津市ρ（O₃）日变化出现3个峰值，日均值明显增大，其中，城郊增幅（68.2%）最大.研究显示，海陆风对天津市ρ（PM_2.5）有扩散的作用，但会增高ρ（O₃）.

天津市道路车流量特征分析

赵静琦, 姬亚芹, 李越洋, 张蕾, 王士宝

2019, 32(3): 399-405. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.06.22

摘要(1759) HTML (48) PDF(1842)

摘要:
车流量是移动源和道路扬尘排放清单计算的一个重要参数，直接影响排放清单的不确定性.为了解天津市道路车流量特征，通过人工摄录法获取天津市一年四季5种不同类型共9条道路的车流量及车型分布信息，并对其特征进行分析.结果表明：天津市不同类型道路之间车流量总体上呈快速路（8 790辆/h）>主干道（4 077辆/h）>外环线（3 335辆/h）>次干道（2 461辆/h）>支路（1 507辆/h）的特征；冬季车流量最大，而春、夏两季相对较小.各类型道路车流量占比最大的车型均为轻型车（76.88%~90.71%），中型车（5.31%~11.80%）次之，重型车（3.20%~11.31%）最少；快速路和外环线工作日的车流量大于非工作日，并且差异具有统计学意义，呈"周末效应".研究显示：次干道和支路车流量与主干道车流量呈线性相关，在后续进行道路扬尘和移动源清单编制时，可以考虑通过将主干道车流量与次干道、支路拟合的方式减小工作量；此外，主干道、次干道和支路的早高峰，上、下午平峰，中午和晚高峰的车流量差异不大，可将一天划分为白天、夜晚和凌晨3个时段进行统计，从而节约时间和成本.

南京地区污水厂、自来水厂及长江中抗性基因MCR-1和NDM-1的污染特征

曹振华, 张媛, 马奔, 王新宇, 王若楠, 黄雅梦, 袁青彬

2019, 32(3): 406-414. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.10.02

摘要(1380) HTML (51) PDF(816)

摘要:
近年来，新型抗性基因以其易传播和耐药广等特性，展现出比传统抗性基因更严峻的健康风险，在临床卫生领域受到广泛关注，但目前对其在环境中的行为和风险研究很少.为此，考察了2种有代表性的新型抗性基因MCR-1和NDM-1的污染特征，并借助荧光定量PCR探索了长江下游（南京段）及附近污水厂和自来水厂中MCR-1和NDM-1的分布特征，进而采用RDA（冗余性分析）评价了分布特征受水质指标的影响效果.结果表明：①污水厂进水中MCR-1和NDM-1绝对丰度较高，且随处理流程呈下降趋势，总去除率分别为92.5%和92.7%，但出水中MCR-1和NDM-1绝对丰度仍分别达2.5×10⁸和7.0×10⁶ copies/L.②长江下游（南京段）各采样点MCR-1和NDM-1绝对丰度的范围分别为8.5×10⁷~3.5×10⁹和4.3×10⁵~2.1×10⁷ copies/L，随水流方向呈降低趋势，但在个别采样点出现异常升高的情况，主要受该区域人为污染的影响.③自来水厂处理工艺对MCR-1和NDM-1去除率分别为75.0%和70.6%，但出水中存留的MCR-1和NDM-1绝对丰度分别达1.4×10⁷和6.3×10⁴ copies/L，且MCR-1和NDM-1在排泥水中大量富集.④MCR-1绝对丰度与ρ（COD_Cr）、ρ（NH₃-N）、电导率呈正相关，而NDM-1绝对丰度仅和浊度存在弱相关关系，与其他水质指标无明显相关性.研究显示，污水处理工艺无法有效去除MCR-1和NDM-1，大量抗性基因通过污水厂出水排入长江，同时自来水厂以含有较高绝对丰度抗性基因的长江水作为水源水，最终自来水厂出水中残存的抗性基因可能进入人体，生态健康风险较大.

调蓄经济植物湿地技术在农田径流污染控制中的工程应用及评价

叶碧碧, 李丹, 侯泽英, 储昭升

2019, 32(3): 415-422. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.28

摘要(961) HTML (52) PDF(592)

摘要:
为评价调蓄经济植物湿地技术在农田径流污染控制中的运行效果和经济效益，采用现场调研长期跟踪监测调蓄经济植物湿地进、出水水质和水量变化，深入探索其营养盐质量浓度分布特征及其去除效能.结果表明：①调蓄经济植物湿地能够有效截留营养盐，稳定出水水质，2015年7月-2017年4月出水ρ（TN）、ρ（TP）和ρ（COD_Cr）平均值分别为1.2、0.07和17.0 mg/L，TN、TP和COD_Cr去除率分别为65.8%、75.5%和41.3%.②不同调蓄量下TN和TP去除率随着进水水量的增大而减小，表现为枯水期>平水期>丰水期；COD_Cr去除率与调蓄量之间呈负相关，表现为丰水期>平水期>枯水期；在调蓄经济植物湿地中单位面积TN、TP和COD_Cr去除负荷量表现为丰水期>平水期>枯水期.③调蓄经济植物湿地中莲藕、海菜花和螺蛳产量分别为26.25、22.50和2.46 t/（hm²·a），氮、磷去除总量分别为275和30 kg/（hm²·a）.研究显示，调蓄经济植物湿地能够有效截留氮、磷，在不同水文期均有良好的净化效果，不仅具备景观效益，且具有良好的经济价值.

基于微生物完整性指数的苏州市湿地健康评价

朱文婷, 钱玮, 于淼, 宣雄智

2019, 32(3): 423-430. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.10.18

摘要(1290) HTML (85) PDF(740)

摘要:
为建立在不同区域和不同湿地等大尺度范围内M-IBI（微生物生物完整性指数）评价方法体系，以苏州市15个湿地公园作为研究对象，构建符合区域性特征的生物完整性评价体系并进行应用研究.分别于2015年、2016年和2017年每年的7月对苏州市15个湿地公园的入流口和出流口水质进行采样调查，将采样点分为对照点、受损点和修复点，基于湿地水环境中微生物群落Illumina高通量测序技术，依据候选指标分布范围检验、敏感性分析和相关性检验，筛选出香农指数、前2优势分类单元相对丰度（相对丰度最多的2个属）总和、高温耐受属相对丰度、污染耐受属相对丰度、TN（总氮）敏感属相对丰度5个指标，提出了参数标准化公式和健康评价标准，依此将苏州市湿地健康状态划分为健康、亚健康、一般、较差、差5个等级.结果表明：①在10个受损点3 a所采集的30个样品中，有2个处于较差水平，有5个处于一般水平，有18个处于亚健康水平，有5个处于健康水平；而对于修复点，有23个样点处于健康水平，7个样点处于亚健康水平.②在农业面源污染较多的湿地入流口健康状况最差，工业用水汇入较多的湿地入流口次之，而城市景观水汇入的湿地入流口的健康状况最好.研究显示，M-IBI可以较合理地评价苏州市湿地生态系统健康状况，湿地对水环境的修复作用明显，经修复后的水体均处于健康或亚健康水平.

中国西北地区NPP变化及其对干旱的响应分析

张振宇, 钟瑞森, 李小玉, 孙浩

2019, 32(3): 431-439. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.07.17

摘要(1286) HTML (84) PDF(635)

摘要:
为探究多年来中国西北地区NPP（植被净初级生产力）变化及其与干旱的关系，基于改进的MOD17A3数据，利用变化率分析、Mann-Kendall统计检验方法及GIS分析方法，对2000-2015年中国西北地区及其各省区NPP的地域分异规律及变化特征进行了研究；同时，利用PDSI（帕尔默干旱指数）与NPP数据实现了NPP对干旱的响应分析.结果表明：2000-2015年，中国西北地区NPP分布格局基本一致，整体上呈自西北向东南逐渐增加趋势，但各省区NPP的增幅不同，其中，以甘肃省的增幅最为明显，宁夏回族自治区和陕西省其次，青海省再次，新疆维吾尔自治区增幅最不明显.中国西北地区NPP增加区域主要分布于甘肃省、宁夏回族自治区南部及陕西省中北部，减少区域主要分布于新疆维吾尔自治区天山中段哈尔克山一带及陕西省中部.PDSI与NPP的相关性分析显示，中国西北地区81.71%区域的NPP与PDSI呈正相关；同时，NPP对PDSI变化响应结果显示，由于人为因素的影响，部分地区NPP与干旱程度变化呈现异向关系，说明人为因素开始成为中国西北地区NPP的重要影响因素.研究显示，2000-2015年中国西北地区NPP整体呈现增长态势，年增长速率约为0.59 g/m²，新疆维吾尔自治区天山中部及阿尔泰山一带NPP变化较为剧烈，多年NPP变化率均低于-20%；与此同时，干旱仍旧是制约中国西北地区NPP增长的主要因素.

南京北郊地区昼夜大气PM_2.5中硫同位素的组成及来源

张海潇, 沈潇雨, 郭照冰, 郭庆军, 陈善莉, 柏杨, 王瑾瑾

2019, 32(3): 440-446. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.24

摘要(1681) HTML (34) PDF(697)

摘要:
为研究南京地区昼夜大气PM_2.5中的硫同位素组成情况，采用Delta V Advantage同位素质谱仪技术对2016年3-4月南京北郊地区大气PM_2.5中昼夜δ³⁴S（硫同位素值）进行分析，结合大气颗粒物化学组成，追溯昼夜大气PM_2.5及SO₄^2-的来源.结果表明：南京北郊地区PM_2.5和SO₄^2-的整体变化趋势一致，具有同源性.南京北郊地区白天大气PM_2.5的δ³⁴S范围为4.23‰~7.16‰，平均值为5.45‰±0.91‰；晚上δ³⁴S的范围为4.20‰~6.73‰，平均值为5.22‰±0.83‰.相较于晚上，白天δ³⁴S略高主要与NO_x对SO₂的异相氧化反应和机动车尾气的排放有关.重霾天δ³⁴S范围为4.20‰~7.16‰，平均值为5.39‰±0.87‰；清洁天δ³⁴S范围为3.14‰~5.14‰，平均值为4.03‰±0.57‰.重霾天的硫源与燃煤、机动车尾气排放及NO_x对SO₂的异相氧化反应有关；而清洁天主要受到机动车尾气排放及SO₂与O₃均相氧化反应的影响.研究显示，南京北郊地区ρ（PM_2.5）昼大于夜，而ρ（SO₄^2-）夜大于昼，重霾天大气PM_2.5的δ³⁴S高于清洁天，这主要与NO_x、SO₂、O₃的相互转化有关.

北京市主要河流鱼类群落的空间格局特征

杜龙飞, 徐建新, 李彦彬, 渠晓东, 刘猛, 张敏, 余杨

2019, 32(3): 447-457. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.05

摘要(2087) HTML (110) PDF(693)

摘要:
鱼类群落空间格局对于区域人为活动的干扰具有显著的指示作用.基于2014年5月-2015年8月北京市主要河流（永定河水系、大清河水系、潮白河水系和北运河水系）64个采样点的河流鱼类监测数据，采用聚类分析和非度量多维标度法，研究北京市主要河流鱼类群落的空间格局特征.结果表明：北京市鱼类在空间上形成了3个主要类型，包括分布于北京市主要河流上游山区的山溪型河流鱼类类型（组1），分布于北京市主要河流上游山区向下游城区过渡区域的山溪向城市河流过渡鱼类类型（组2），以及分布于北京市主要河流下游城区的城市河流鱼类类型（组3）.鱼类优势度指数分析表明，组1优势种主要为拉氏鱥、宽鳍鱲、棒花鱼、北方须鳅和中华花鳅，组2优势种为鲫鱼、宽鳍鱲、棒花鱼、麦穗鱼、黑鳍鳈、中华花鳅和波氏吻虾虎，组3优势种为鲫鱼、麦穗鱼和泥鳅.与历史监测资料比较，北京市鱼类生物多样性总体呈下降趋势，共有12种野生鱼类未能在野外监测中发现.北京市山区和过渡区域河流中保持了较高的生物多样性，受城市化和人类活动干扰的影响，城市河流的鱼类退化明显，物种组成以高耐污类群为主，群落结构呈现单一化.研究显示，北京市城市化过程对区域鱼类生物多样性下降具有显著影响，鱼类群落的空间格局分异加剧，与区域人为活动扰动的强度密切相关.

汤旺河国家公园不同演替阶段森林土壤细菌多样性变化规律

杨立宾, 隋心, 崔福星, 朱道光, 宋翰林, 倪红伟

2019, 32(3): 458-464. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.06

摘要(1269) HTML (55) PDF(708)

摘要:
为了解红松湿生演替系列过程中土壤生境及土壤细菌多样性的变化规律，以小兴安岭汤旺河国家公园的白桦次生林、人工针阔混交林和原始云冷杉红松林为研究对象，分别代表湿生演替系列的演替先锋群落、演替中期群落和演替顶级群落，采用高通量测序的方法分析森林土壤细菌的多样性变化规律.结果表明：汤旺河国家公园从先锋演替到顶级演替阶段，森林土壤中w（OC）、w（TN）、w（AN）、w（AP）和w（AK）升高，而pH降低.此次分析土壤细菌包括16门27纲52目60科75属，其中Acidobacteria、Proteobacteria、Actinobacteria、Bacteroidetes为共有的优势菌门（相对丰度>1%）.演替先锋阶段（白桦次生林）Proteobacteria相对丰度最高，然而演替后期（云冷杉红松林）Acidobacteria相对丰度最高.通过冗余分析和相关性分析发现，不同演替阶段的森林土壤细菌多样性与土壤中w（OC）呈显著负相关，与土壤中w（TK）呈显著负相关，与土壤中w（AK）呈极显著负相关.研究显示，土壤细菌群落结构和多样性在不同湿生演替阶段有明显差异，主要可能受到土壤中w（OC）、w（TK）和w（AK）的影响.

典型肥料生产场地氨氮分布特征及风险控制目标确定

谢雨呈, 谭长银, 张朝, 王积才, 王梅, 杨敏, 郭观林

2019, 32(3): 465-474. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.16

摘要(933) HTML (90) PDF(493)

摘要:
为探究肥料生产场地的NH₃-N（氨氮）分布特征及环境风险，以我国某肥料生产场地为研究对象，在场地调查基础上，对场地土壤和地下水NH₃-N的空间分布进行分析，并以人体健康和场地地下水为保护对象分别讨论了土壤NH₃-N风险控制目标值的计算方法.结果表明：①目标场地土壤中w（NH₃-N）为0.03~15 000 mg/kg，水平方向上高值区集中分布于核心生产区及原辅料堆场，垂向上总体表现为由上至下随深度增加呈先逐步升高后降低的趋势，并且富集于人工填土与原状粉质黏土交界处，粉质黏土阻碍NH₃-N向下迁移，并随地层结构变化其迁移深度不同.②场地上层滞水和潜水中ρ（NH₃-N）分别为19.10~3 320和0.03~219 mg/L，超标率分别为100%和57.89%，并且地下水与土壤的NH₃-N在水平空间分布上具有重叠特征.③因NH₃-N主要通过呼吸吸入挥发性气体产生暴露，并且仅有经呼吸暴露的毒性参数，故采用《污染场地风险评估技术导则》中经呼吸暴露途径的非致癌效应风险控制值计算模型来计算土壤NH₃-N的控制目标，通过代入场地实测土壤K_d（土-水分配系数），得到居住用地下的土壤NH₃-N控制目标值为9 195 mg/kg；若考虑保护地下水水质安全，据三相或两相平衡模型耦合NH₃-N在包气带衰减和地下水稀释作用，当目标场地地表无积水的入渗条件下得到的控制目标值为6 203 mg/kg；当地层从上至下呈饱和含水条件时，土壤NH₃-N控制目标为811 mg/kg.计算值可用作不同场地进行土壤NH₃-N风险管控的参考目标，实际应用中可结合不同地块环境条件、不同受体和保护目标，选择相应的风险控制值对场地进行风险管控.此外，土壤和地下水的NH₃-N污染控制均可考虑采用工程措施和制度控制来进行.

地下水位波动及降水对原油在非均质土层中重分布的影响

杨楠柠, 潘玉英, 童森炜, 杨建丰, 吴文宇, 俞晔伟, 张茜

2019, 32(3): 475-484. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.06.21

摘要(1201) HTML (55) PDF(508)

摘要:
为研究原油泄漏后在非均质土层中的重分布过程及影响因素，建立3种不同组合的非均质土层物理模型（编号分别为L-a、L-b、L-c）进行原油泄漏后重分布过程的室内模拟，分别代表局部非渗透性透镜体（浅层泄漏）、大面积弱渗透性粉质亚黏土（内部泄漏）和土层界面（浅层泄漏）存在条件.待原油重力渗透稳定后分别进行升降水位和降水的模拟试验，由PET聚酯膜绘制、CCD相机拍摄和基于CMYK的灰度分析等图像采集和分析法获得平面运移分布图、纵剖面灰度变化图，采用风干法和紫外分光光度法获得采样点含水率和含油率对比图，分析原油泄漏后在非均质土层中的运移规律.结果表明：①在水位波动下，局部非渗透性透镜体和大面积粉质亚黏土弱透水层可有效截获原油，使原油在其左右及上侧大量聚集；3组试验中原油的重分布过程以垂向运移为主，但在粗-细界面和细-粗界面会因油水驱替和毛细压力导致其部分横向运移.②模拟降水时，受到淋滤和水位波动的综合效应，原油油聚区不能在短时间内随水位线移动，体现其滞后性；在模拟降水结束后油聚区大量分布于水位线位置和细-粗界面处；降水对土壤中的原油具一定稀释作用.③L-a和L-c组表层泄漏的原油分布面积（分别为800、538 cm²）较大，采样点含油率极差（分别为6.23%、6.80%）较大；而L-b组内部泄漏的原油分布面积（235 cm²）较小，采样点含油率极差（2.99%）较小.研究显示，地下水位波动及降水对非均质土层中原油的周期性聚集和释放有一定影响，尤其是局部非渗透性透镜体、大面积弱渗透性粉质亚黏土及岩性界面存在土层中影响更大.

施用餐厨垃圾调理剂对果园土壤有机碳组分的影响

贾璇, 赵冰, 任连海, 李鸣晓, 张晓慧, 侯佳奇, 何翎

2019, 32(3): 485-492. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.06.23

摘要(1141) HTML (53) PDF(636)

摘要:
为研究施用餐厨垃圾调理剂对土壤有机碳组分的影响，以果园土壤为研究对象，从时间、空间维度解析长期施用餐厨垃圾调理剂对土壤有机碳积累、组成及其分布规律的影响，结合CPMI（碳库管理指数）和相关性分析，揭示施用餐厨垃圾调理剂对土壤碳汇的影响机制.结果表明，施用餐厨垃圾调理剂可显著提高土壤中w（TOC）（TOC为总有机碳），并随施用时间的增加逐渐向深层土壤迁移，改善TOC分布状况.随着施用餐厨垃圾调理剂时间的增加，0~20 cm土壤层中w（NOC）（NOC为非活性有机碳）和30~40 cm土壤层中w（AOC）（AOC为活性有机碳）呈增加趋势，AOC分配比例低于NOC分配比例.随着施用时间的增长，0~30 cm土壤层中w（POC）（POC为颗粒有机碳）显著提高，最大值为42.94 mg/g，MOC（矿质结合态有机碳）分配比例与POC分配比例呈相反变化趋势，有利于提高土壤碳稳定性.各土壤层中CPMI均大于空白对照组，最大值为154.437，表明施用餐厨垃圾调理剂有利于提升土壤肥力.相关性分析表明，w（POC）与pH呈负相关，与含水率、EC（电导率）、w（OM）（OM为有机质）呈正相关，其中与含水率相关性最高（R=0.91）.可见，长期施用餐厨垃圾调理剂对提高果园土壤碳汇、改善土壤肥力具有重要意义，研究结果有助于进一步提升土壤碳汇的新型土壤调理剂的研发与应用.

超声波提取-气相色谱氢火焰测定土壤中六溴环十二烷

王馨蕾, 崔兆杰

2019, 32(3): 493-499. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.10

摘要(1099) HTML (34) PDF(641)

摘要:
HBCD（六溴环十二烷，hexabromocyclododecane）是一种常用的溴代阻燃剂，其对环境和生物体造成的影响已被定性为持久性有机污染物.为了建立超声波提取、气相色谱检测土壤中w（HBCD）的方法，分别对超声波提取HBCD条件及气相色谱检测HBCD参数进行优化，并对超声波提取法与索氏提取法进行了比较.结果表明：①最佳超声波提取土壤中HBCD条件为以体积比为1：1的正己烷：丙酮溶液为提取溶剂，60℃水浴振荡，超声波提取50 min.②气相色谱优化后提取HBCD的最佳分离条件为进样口温度240℃；初始温度90℃，保留1 min；升温程序为90℃时以15℃/min升温至160℃，保留2 min，再以10℃/min升至220℃，保留2 min，最后以5℃/min升至280℃，保留3 min；分流模式为不分流；以氮气为载气；进样量为1 μL；FID检测器温度为300℃.③HBCD在土壤中的平均回收率可达97.1%，相对标准偏差为3.5%，方法精密度高.④与索氏提取方法相比，超声波提取法提取时间短、样品用量少、灵敏度高，并且方法重现性和精密度较好，能更有效地分析土壤中w（HBCD）.研究显示，场地土壤中w（HBCD）平均值为0.757 mg/kg，相对标准偏差为4.22%（小于5%），超声波提取及气相色谱检测土壤中HBCD的方法准确度高、重现性好，对分析土壤中HBCD更加简便快捷.

碱溶液中DMPO-OH加合物EPR信号形成研究

曾丹, 王彬, 白英臣, 谌书, 董发勤, 朱静平, 黄胜

2019, 32(3): 500-506. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.21

摘要(1382) HTML (405) PDF(1005)

摘要:
为考察碱溶液中DMPO-OH加合物的形成情况及其影响因素，以NaOH溶液为对象，利用EPR（electron paramagnetic resonance，电子顺磁共振）技术，通过DMPO（5，5-二甲基-1-吡咯啉-N-氧化物）自旋捕获，对不同条件下NaOH溶液中DMPO-OH加合物的形成及变化规律进行研究，探讨DMPO-OH加合物的生成过程及降解过程反应机制.结果表明：①将DMPO添加到碱溶液中后，在EPR内检测到典型的DMPO-OH四重特征峰（1：2：2：1），说明碱溶液中形成了DMPO-OH加合物.②紫外光激发下，碱溶液体系能产生更强的DMPO-OH加合物特征信号，暗反应体系次之，可见光条件下最弱.③体系中DMPO-OH加合物的生成与碱溶液浓度密切相关，当c（NaOH）由0.001 mol/L增至2 mol/L时，DMPO-OH加合物的EPR信号峰呈先增后减最终几乎消失的变化趋势.④紫外光照时间对体系中DMPO-OH加合物的存在影响显著，随着光照时间的延长，DMPO-OH加合物的浓度并没有逐渐增高，而是更加倾向于逐渐降低的趋势，这可能是由于形成的DMPO-OH加合物在短时间内被淬灭或分解.⑤碱溶液中DMPO-OH加合物的生成过程为瞬态过程，降解过程占主导，并且紫外光在其生成及降解过程中发挥了重要作用.研究显示，当c（DMPO）为350 mmol/L、c（NaOH）为0.1 mol/L、紫外光照时间为15 min时，碱溶液中DMPO-OH加合物的EPR信号最佳.

糠醛渣对水中甲基橙的吸附性能

张霞, 陈小燕, 刘奎发, 刘万毅

2019, 32(3): 507-512. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.09

摘要(1332) HTML (80) PDF(548)

摘要:
为了探究糠醛生产中的废料糠醛渣对水体中甲基橙的吸附性能和吸附机制，利用FT-IR（傅里叶变换红外光谱）和SEM（扫描电镜）对糠醛渣的结构特性进行表征，浅析糠醛渣对甲基橙的吸附机制；通过模拟试验，考察了吸附剂用量、pH、吸附时间和温度等因素对糠醛渣吸附甲基橙过程的影响；采用吸附动力学模型和吸附等温模型，进一步探讨了糖醛渣吸附机制.结果表明：①糠醛渣结构疏松多孔，表面具有丰富的官能团，有利于吸附.②糠醛渣能高效吸附水中甲基橙，在温度为293 K、pH为4~9、吸附剂用量为0.2 g时，糠醛渣对400 mg/L的甲基橙吸附效果最好；吸附过程在60 min左右达到平衡，并且较好地符合准二级动力学模型（R²=0.999 9）；吸附量随温度的升高而减少，表明该吸附过程为放热过程；在293 K时最大理论吸附量为54.35 mg/g，吸附数据更符合Langmuir吸附等温模型（R²=0.993 3），表明糠醛渣对甲基橙的吸附主要为单层吸附.③糠醛渣可再生重复利用，吸附甲基橙后的糠醛渣用0.1 mol/L氢氧化钠溶液进行解吸再生试验，第5次使用时对甲基橙仍然具有较好的吸附效果.研究显示，糠醛渣在室温条件下、较宽的pH范围内能快速高效地吸附水中的甲基橙，并且重复利用性好，是一种在偶氮染料废水处理中具有发展前景的廉价、可再生生物质吸附材料.

荷梗生物炭理化性质及其对水中Cd的吸附机制

代兵, 谭长银, 曹雪莹, 谢雨呈, 朱上游, 柏佳, 彭曦

2019, 32(3): 513-522. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.27

摘要(1138) HTML (80) PDF(493)

摘要:
为探究HBC（荷梗生物炭）的基本理化性质及其对水中Cd²⁺的吸附机制，以荷梗为原料，在300~700℃热解温度下制得HBC，通过灰分分析、元素分析、SEM（扫描电镜）分析及FTIR（傅里叶红外光谱）分析初步探明HBC的基本理化性质并确定其最优热解温度，同时利用经典的吸附动力学模型和等温吸附模型对HBC吸附水中Cd²⁺的内在机制进行分析.结果表明：HBC的最优热解温度为400℃，灰分物质显著影响了HBC的pH，进而对其吸附性能产生影响.SEM分析结果显示，HBC具有发达的多孔结构，其中400℃下制备的HBC（记为HBC-400）多孔结构最优.元素分析结果显示，HBC中φ（C）逐渐升高而H/C[φ（H）/φ（C））]、O/C[φ（O）/φ（C）]下降，表明随热解温度升高HBC逐渐失水且炭化程度逐渐增强.FTIR分析表明，HBC表面存在大量羟基、羧基和羰基等含氧官能团，随热解温度升高，HBC芳构化程度增强而表面官能团丰度降低.试验条件下，HBC对Cd²⁺的平衡吸附量已达39.239 mg/g，吸附平衡时间为600 min.通过对吸附动力学及等温吸附模型拟合结果分析可知，水中Cd²⁺在HBC上的吸附是发生在多相异构表面的多分子层混合吸附.综合考虑HBC的理化性质及模型拟合结果可以推测Cd²⁺在HBC上的吸附可分为3个过程：① Cd²⁺在浓度梯度力作用下由溶液迅速扩散到HBC表面.② Cd²⁺与HBC表面官能团发生络合、离子交换反应，与金属氧化物、碳酸盐等发生共沉淀反应.③ Cd²⁺扩散到HBC的多孔结构中，与苯环上普遍存在的π电子结构发生阳离子-π作用.研究显示，HBC具有碱性、发达的多孔结构、丰富的表面官能团和高稳定性等优良性质，HBC对水中Cd²⁺的吸附是在其多孔介质表面进行的化学主导吸附过程，因此，可为生物炭类环境功能材料的研制提供选材依据.

壳聚糖改性4A沸石分子筛颗粒去除低温水中硝酸盐的机理研究

郜玉楠, 周历涛, 茹雅芳, 王静, 孙美乔, 傅金祥

2019, 32(3): 523-531. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.07.06

摘要(1232) HTML (55) PDF(743)

摘要:
为解决我国北方严寒地区常规工艺难以有效去除低温地下水中硝酸盐污染的问题，以4A沸石分子筛为载体，通过壳聚糖改性制备出一种具有低温去除水中硝酸盐功能的吸附颗粒，有望作为吸附剂应用于常规水处理工艺的提标改造.通过小试试验，研究壳聚糖改性4A沸石分子筛颗粒去除低温水中硝酸盐的反应机理，分析其去除硝酸盐过程的吸附动力学、吸附等温线、吸附热力学，并通过pH_PZC（零电点）测定、FT-IR（傅里叶红外光谱）和XPS（X射线光电子能谱）进一步分析其反应前、后表面物化特性.结果表明：①在温度为8~10℃下，壳聚糖改性4A沸石分子筛颗粒对硝酸盐的吸附平衡时间为8 h，平衡吸附量为1.88 mg/g.②吸附过程符合准二级动力学模型，吸附符合Langmuir和Freundlich吸附等温模型，吸附热力学参数△G⁰ < 0、△H⁰>0、△S⁰>0，表明吸附为熵增加的吸热过程.③壳聚糖改性4A沸石分子筛颗粒的pH_PZC为10.0，FT-IR结果表明，-NH₂和-OH官能团吸附了水中的硝酸根离子，XPS结果表明，N（1s）和O（1s）元素在吸附过程中参与反应.研究显示，壳聚糖改性4A沸石分子筛颗粒分子结构中的-NH₂和-OH基团通过静电结合和氢键作用与硝酸根离子进行吸附反应.

基于情景模糊动态MABAC的可再生能源选择方法

彭定洪, 黄子航, 罗雪, 王铁旦

2019, 32(3): 532-538. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.10.06

摘要(1056) HTML (34) PDF(604)

摘要:
为构建一套有效选择可再生能源的指标体系和评价方法，考虑多种能源的不同特性对环境与经济承载力的制约，围绕经济、环境、技术、社会政治及能源来源质量5个维度，提出能够全面评价可再生能源的指标体系和基于情景模糊动态MABAC（多属性边界逼近区域比较法）的评价方法.在评价方法构建上，采用情景模糊集（picture fuzzy set，PFS）对MABAC进行改进，实现在多准则决策问题中利用模糊信息进行精准决策.在此基础上，将时间因素与MABAC相拟合，进一步求得可再生能源与边界逼近区域的贴近度，确定与地方环境承载力相适宜的可再生能源.结果表明：在考虑时间因素的条件下，风能、太阳能、水能与边界逼近区域的贴近度分别为0.102 66、-0.133 90、0.040 16，说明风能为经济效益最佳的可再生能源，太阳能为可利用能源；在未考虑时间因素条件下，所得到的贴近度则与之存在差异，风能、太阳能、水能与边界逼近区域的贴近度分别为0.011 29、-0.058 00、0.023 40.研究显示，基于情景模糊动态MABAC评价结果与实际情况更相符，且通过模型的验证过程来看，该模型不仅可以提高结果的精确性，也同样易于实施和便于推广.

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2019年第32卷第3期

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