环境科学研究

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2019, 32(5): .

摘要(978) PDF(410)

摘要:

胡洪营, 吴乾元, 吴光学, 孙迎雪, 杨宏伟, 巫寅虎, 王文龙

2019, 32(5): 725-733. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.04.07

摘要(1180) HTML (85) PDF(714)

摘要:
近年来，在污水高标准处理研究和工程实践中，发现和遇到越来越多的现有常规水质指标、工艺理论和技术知识等难以解释的新现象和难以解决的新问题.以逐步建立水质复杂体系研究理论和方法体系，构筑科学、有效的污水处理风险管理和安全保障管理系统为目标，介绍了污水的复杂体系特征，阐述了污水高标准处理中工艺设计、运行和诊断面临系统理论方法缺失的问题及其根源，提出了可有效支撑污水工艺研究的污水特质，即"水征（water feature）"的概念.通过分析污水中污染物的浓度水平、组分特征、安全性和稳定性及其时空变化，定义了水征"四维度"内涵，即污染物污染程度、组分特征、毒害效应和转化潜势等4个维度.研究和实践案例表明，水征能有效支撑水质安全评价、处理特性预测、处理工艺设计和工艺诊断优化等.在以水环境质量改善和环境风险控制为目标的污水高标准处理新阶段，基于水征研究，发展高效处理工艺、构筑科学有效的风险管理和安全保障体系尤为重要.今后需深入、持续开展污水处理中水征指标评价方法与理论体系、水征与污染物处理关键技术开发与工艺优化、水征与风险评价管理等方面的研究.

基于环境监测数据的大气重污染应急减排措施效果评估

刘文雯, 段菁春, 胡京南, 殷丽娜, 胡丙鑫, 杨超, 于瑞

2019, 32(5): 734-741. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.02.10

摘要(1433) HTML (105) PDF(691)

摘要:
我国自2013年起对重点区域逐步开展重污染天气应对工作，以削减大气重污染峰值、减缓重污染的发生和发展.为更客观地评估重污染天气应急减排措施的效果，基于环境监测数据对应急效果评估开展方法学研究，通过对洛伦兹曲线内涵的拓展，提出污染物高位累积浓度占比的概念，并以PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂四种污染物为研究对象，评估重污染天气应急措施减排效果，同时将评估结果与空气质量模型模拟结果进行相互辅证.结果表明：2016年和2017年秋冬季（当年10月1日-翌年3月31日）"2+26"城市PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂高位累积浓度占比较2015年同期均有所下降，降幅为0.43%~3.80%；PM_2.5、PM₁₀高位累积浓度占比降幅相对SO₂、NO₂大，其中，2016年和2017年秋冬季PM_2.5高位累积浓度占比较2015年同期降幅均为2.23%，PM₁₀高位累积浓度占比较2015年同期降幅分别为1.89%、3.80%.研究显示，应急措施在"2+26"城市范围内对PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂起到了较显著的重污染削峰作用，其中，应急措施对PM_2.5、PM₁₀等颗粒物重污染削峰效果优于SO₂、NO₂等气态污染物.

露天煤矿矿区生态资产负债核算技术方案

范小杉, 邢铁朋, 魏金发, 李文超, 何萍, 冯朝阳, 宋婷

2019, 32(5): 742-748. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.02.03

摘要(1131) HTML (140) PDF(559)

摘要:
生态资产负债核算技术体系是施行生态环境管理政绩考核制度的必要科技支撑.目前生态资产研究在核算内容上注重生态资产流量评估而忽视生态资产存量损失计量，强调生态系统服务变化研究而对其变化原因探索不足，并且在研究技术手段上强调3S宏观技术手段而忽视微观生态要素调查和生态环境质量评价，因此尚不足以为地方政府生态环境管控绩效考核提供强有力支撑.针对露天煤矿开采所导致的严峻生态环境问题，将微观研究手段与宏观分析技术方法相结合，通过对比来分析核算时段起止年份生态资产存量的类别、数量、质量、空间格局，辨识矿区采矿作业、土地复垦、生态恢复等人类活动对生态环境的损益类型和特征；基于不同类别存量生态资产质量评价来判别其损益程度，进而划分生态资产负债核算类型区并探究其损益原因；以此为前提探索构建包括存量、流量及负债三部分内容在内的生态资产负债核算框架及技术方法，并采用直接法和间接法编制生态资产负债表.研究旨在弥补现有区域生态资产评估技术的不足，以为生态环境管理绩效考核提供更为客观、详实、可靠的资料数据为核心，倡导生态资产研究内容与方法的革新.

1981-2015年神农架林区森林生态系统净初级生产力估算

李敏, 姚顽强, 任小丽, 张黎, 徐文婷, 顾峰雪, 何洪林

2019, 32(5): 749-757. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.14

摘要(1200) HTML (71) PDF(521)

摘要:
湖北省神农架林区是全国唯一以林区命名的行政单位，拥有全球中纬度地区唯一一块保存完好的原始森林，量化其森林生态系统NPP（net primary productivity，净初级生产力）对县域生态系统评估工作十分重要.基于CEVSA2（carbon exchange between vegetation，soil and atmosphere 2）模型模拟1981-2015年神农架林区森林生态系统NPP，并利用中国生态系统研究网络神农架站观测数据和野外调查数据进行验证，进而分析其NPP时空变化特征及其主要环境影响因子.结果表明：①1981-2015年神农架林区森林生态系统年均NPP为628.27 g/m²（以C计），空间分布表现为中部较低、东部以及周边较高，具有明显的空间异质性.②1981-2015年神农架林区年均NPP的增长速率为2.58 g/（m²·a）（R²=0.65，P < 0.001）；运用Mann-Kendall突变检验法发现，1998年前后是NPP增长速率变化的突变点，虽然1998年前后两个时段NPP均呈上升趋势，但1999-2015年NPP增长率较1981-1998年下降了7.01%；从空间上来看，林区中部和北部NPP增长率[4~6 g/（m²·a）]相对较高，南部和东部部分地区NPP呈下降趋势，其变化速率在-3~0 g/（m²·a）之间.③神农架林区NPP年际变化与年均温、总辐射年际变化均呈正相关，与年降水量年际变化呈负相关，其中年均温年际变化对NPP年际变化的解释率最高，为43%（P < 0.01）；在空间尺度上，林区森林生态系统约67.83%区域的NPP年际变化由年均温年际变化控制，主要分布在林区中部和东南部，可见年均温是该地区森林生态系统NPP的主要影响因素.

河流水动力条件对大型底栖动物分布影响研究进展

陈含墨, 渠晓东, 王芳

2019, 32(5): 758-765. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.02.17

摘要(1157) HTML (141) PDF(747)

摘要:
大型底栖无脊椎动物（简称"底栖动物"）是河流生态系统重要的生物类群，其组成与分布受河流水动力条件影响显著.对世界范围内不同气候带的7条大型河流的研究发现，底栖动物在河流纵向上展现出了明显的分布特征：①山区树线以上，粗颗粒有机物有限，直接收集者占绝对优势，其中流速大的河段以适应流水的摇蚊幼虫为主，流速低的河段以寡毛类为主.②树线以下的上游河段，充足的凋落物进入河流，流速大的河段以抗冲刷能力强的水生昆虫（如蜉蝣目）为主，流速低的河段以寡毛类和摇蚊幼虫为主.③中下游河段以及河口地区，河流比降小、水深大、流速小、底质较细，受一定程度的人类活动影响，寡毛类、摇蚊幼虫和软体动物等较为常见，其中寡毛类和软体动物主要栖息在淤泥底质中，摇蚊幼虫在沙质河中更为常见.底栖动物的物种数量及组成与底质的稳定性、河流含沙量、降水量等因素相关.水动力条件中的底质、含沙量及流速对底栖动物的影响最为显著：①底栖动物物种数随着底质粒径和稳定性的降低而减少，在卵石底质中达到最大值.②含沙量增加导致底栖动物的物种数和密度显著下降.③汛期水动力条件的改变直接导致底栖动物密度和优势种变化，汛期过后则优势种恢复，密度达到年内最大值.研究推测气候通过影响底栖动物食物网来影响其密度，而不是种类.建议今后增强气候变化对底栖动物食物网及密度综合影响的研究.

北京怀柔O₃污染过程初始VOCs浓度特征及来源分析

胡君, 王淑兰, 吴亚君, 张敬巧, 张萌, 王涵, 柴发合

2019, 32(5): 766-775. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.20

摘要(1446) HTML (65) PDF(710)

摘要:
为了解北京怀柔区夏季典型O₃污染过程中初始VOCs（挥发性有机物）浓度（以φ计）的特征，识别其关键物种及主要来源，于2016年8月3-11日在中国科学院大学雁栖湖校区教学楼顶开展强化观测，利用光化学物种比值法和连续反应模型法测算观测期间大气初始φ（VOCs），采用MIR（最大增量反应活性）法估算初始VOCs的OFP（O₃生成潜势），识别关键物种，并应用PMF（正交矩阵因子）模型对初始VOCs的来源进行解析.结果表明：北京怀柔区O₃污染过程中初始φ（VOCs）平均值为25.27×10^-9，如忽略化学损失，φ（VOCs）将被低估约18.6%.初始VOCs的总OFP值为144.6×10^-9，VOCs物种对总OFP贡献率的顺序依次为醛酮类>烯烃>芳香烃>烷烃，异戊二烯、乙醛、己醛、间/对-二甲苯、甲苯、乙烯、丙烯、1，2，4-三甲苯、丁酮、1，3，5-三甲苯是怀柔区O₃形成的关键活性物种.PMF解析结果显示，机动车尾气源对初始φ（VOCs）的贡献率（23.5%）最高，其次是溶剂使用源（18.3%）、植物排放源（18.1%）、工业过程源（17.6%）、生物质燃烧源（12.1%）和煤炭燃烧源（10.5%）.研究显示，在北京怀柔区典型O₃污染过程中，减少机动车尾气源、溶剂使用源、上风向工业过程源的排放是控制怀柔区VOCs的有效措施，而控制异戊二烯、乙醛、己醛、间/对-二甲苯、甲苯等关键活性物种则是有效抑制VOCs排放对O₃生成贡献的重要手段.

唐山市2017年采暖期不同污染等级PM_2.5化学组分特征对比与来源分析

张浩杰, 高健, 孙孝敏, 车飞, 刘素, 逄妮妮, 刘翰青

2019, 32(5): 776-786. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.02.20

摘要(1142) HTML (44) PDF(472)

摘要:
为深入了解唐山市采暖期PM_2.5污染成因与来源，采用在线监测设备于2017年12月1日-2018年1月28日连续监测了唐山市PM_2.5及其水溶性离子和碳质组分（OC、EC）的质量浓度变化，并结合部分常规气体污染物及气象数据进行对比分析.结果表明：①相对湿度的增加和风速的降低促进了污染的发展.②清洁、轻中度污染和重污染时，SOR（硫氧化率）分别为0.05、0.08、0.20，NOR（氮氧化率）分别为0.05、0.12、0.26，随着污染的加重，SO₂、NO_x向PM_2.5中SO₄^2-、NO₃^-的二次转化现象更加明显.③清洁时，ρ（OC）、ρ（EC）、ρ（SO₄^2-）和ρ（Cl^-）占PM_2.5化学组分（水溶性离子、碳质组分）质量浓度总和的68%，主要污染源为燃煤；清洁、轻中度污染和重污染时，ρ（NO₂）/ρ（SO₂）分别为0.96、1.14、1.44，ρ（NO₃^-）/ρ（SO₄^2-）分别为0.94、1.57和1.75；重污染时，ρ（SO₄^2-）、ρ（NO₃^-）、ρ（NH₄⁺）三者之和占PM_2.5化学组分质量浓度总和的61%，二次污染物成为主要污染源.④观测期，唐山市轻中度污染和重污染时，受经北京市、天津市等唐山市西部地区方向气团影响频率分别为61%、63%，受该方向气团影响时，ρ（NO₂）/ρ（SO₂）、ρ（NO₃^-）/ρ（SO₄^2-）明显增大.研究显示，相较于燃煤排放物在大气污染物中的占比变化，随着污染的加重，工业工艺和机动车尾气排放产生的污染物占比明显增大，区域传输对大气污染影响不可忽略，政府有必要开展区域联防联控、停产限产和限行限号的措施.

洱海悬浮颗粒物时空分布特征及其环境学意义

张莉, 史玲珑, 王圣瑞, 赵海超

2019, 32(5): 787-794. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.08.13

摘要(1110) HTML (43) PDF(651)

摘要:
水体ρ（SPM）（SPM表示悬浮颗粒物）是衡量水污染程度的指标之一，其在湖泊内源释放和水环境变化中扮演重要角色.通过采集不同季节、不同区域、不同水深的洱海SPM，研究其时空分布特征，并对其成因进行解析，从而阐明其对洱海水质的影响机制.结果表明：①ρ（SPM）的季节性变化趋势为夏季>秋季>冬季>春季，藻类生长是其夏季明显高于其他季节的主要原因，其空间分布规律为中部>北部≥南部，其垂向分布规律为表层>中层>底层.②水体ρ（SPM）与水中溶解性有机物浓度间的关系表明，上覆水中SPM的迁移转化是影响上覆水溶解性有机物的重要因素.③DON（溶解性有机氮）的K_d（分配系数）（lg K_d为6.12±0.47）高于TDN（溶解性总氮）（lg K_d为5.70±0.48），表明DON比TDN具有更高的颗粒反应性，DON可以很大程度上被浮游植物吸收利用，产生更高的ρ（SPM），使得湖泊存在富营养化的风险.研究显示，洱海水体ρ（SPM）受入湖河流和湿沉降的影响较小，受内源代谢影响较大，较高水温、较高pH（8.98）、较低ρ（DO）均是导致藻源性ρ（SPM）增大的原因.

鄱阳湖富营养化时空变化特征及其与水位的关系

杜冰雪, 徐力刚, 张杰, 范宏翔, 程俊翔, 黄涛, 姜加虎

2019, 32(5): 795-801. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.10.07

摘要(1211) HTML (82) PDF(773)

摘要:
为了研究鄱阳湖水体的富营养化状态与水位变化的响应关系，基于2009-2016年鄱阳湖15个长期监测点的调查数据，采用TLI（综合营养状态指数）法评价了鄱阳湖水体的富营养化状态，并应用主成分分析（PCA）探讨了鄱阳湖富营养化状态的时空变化特征及其与水位的关系.结果表明：①从年内变化来看，鄱阳湖除冬季（1月）处于轻度富营养化状态，其余3个季节均处于中营养状态，其中，夏季（7月）富营养化程度最低是由于其水位较高、换水周期快所致，冬季处于轻度富营养化是由于水位降低导致的营养盐浓度升高以及湖泊沉淀物的再悬浮和营养盐的释放；从年际变化来看，除2011年、2012年及2014年鄱阳湖处于轻度富营养化状态外，其余年份均处于中营养状态.②从空间上来看，鄱阳湖湖区整体处于中营养状态，空间差异不大，湖区中部东侧富营养化程度最高.③在年内季节变化上富营养化程度与水位呈负相关，富营养化的空间分布特征与水位关系较小.研究显示，鄱阳湖整体富营养化程度不高，但有向富营养化湖泊发展的趋势，建议通过控制湖区污染源来减轻其富营养化程度.

兰州市典型企业VOCs排放特征及反应活性分析

吴亚君, 胡君, 张鹤丰, 张敬巧, 张萌, 柴发合, 王淑兰

2019, 32(5): 802-812. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.02.09

摘要(1059) HTML (71) PDF(704)

摘要:
基于兰州市大气VOCs排放清单，选取石化厂、乙烯厂、涂料厂3个典型企业采集VOCs样品，分析其无组织排放特征，并采用MIR（最大增量反应活性）法和L^OH（·OH反应速率）法综合评价其化学反应活性，识别各企业的VOCs活性优势物种，同时探究不同企业特征VOCs比值.结果表明：不同排放源φ（VOCs）差异较大，范围为20.8×10^-9~6 520.3×10^-9.从VOCs物种构成上来看，涂料厂芳香烃占比最高，而石化厂、乙烯厂均以烷烃物种最为丰富，石化厂不同工艺VOCs物种构成略有差异.从活性上看，涂料厂VOCs活性最高，其L^OH和OFP（臭氧生成潜势）分别为2 676.9 s^-1和72 519.0×10^-9，约为其他行业的18~1 000倍，间/对-二甲苯、乙苯、邻二甲苯等物种活性较大；其次为石化厂，其L^OH和OFP分别为273.2 s^-1和4 039.1×10^-9，正戊烷、异戊烷、乙烯、丙烯等物种活性贡献率高，其中柴油工艺对石化厂VOCs活性贡献率最大；乙烯厂的OFP最低，其L^OH和OFP分别为4.6 s^-1和69.7×10^-9，其VOCs活性主要来自乙烯、丙烯、正丁烯等烯烃物种.各工业源BTEX（苯、甲苯、乙苯及3种二甲苯异构体的合称）分布具有一定的差异，对于指示不同VOCs来源有一定的参考价值，但不同源比值的重叠性也表明并非全部VOCs来源可以通过特征物种比值来区分.研究显示，控制工业源特别是涂料与石化工业VOCs的排放有助于控制兰州市O₃的生成.

西安市人为源一次PM_2.5排放清单及减排潜力研究

闫东杰, 丁毅飞, 玉亚, 黄学敏, 苏航, 冯云堂

2019, 32(5): 813-820. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.02.12

摘要(1144) HTML (96) PDF(610)

摘要:
颗粒物是影响西安市环境空气质量的主要因子.结合《西安统计年鉴2015》《2014年环境统计数据》和现场调查等确定了西安市各类PM_2.5排放源的活动水平数据，采用物料衡算法和排放因子法测算了西安市2014年大气中PM_2.5的年排放总量，并从行业和区域角度详细分析了PM_2.5的排放贡献率.在此基础上，以2014年为基准年，依据西安市地方政策和各行业最新排放标准，对PM_2.5的减排潜力进行了预测.结果表明：2014年西安市人为源一次PM_2.5排放总量为33 660.1 t，其中，固定燃烧源、工艺过程源、移动源、生物质燃烧源、扬尘源和餐饮源的贡献率分别为27.6%、23.5%、6.8%、10.7%、31.1%和0.3%.道路扬尘、窑炉和发电为西安市PM_2.5的重点排放行业，其PM_2.5排放量分别占排放总量的21.4%、20.3%和11.0%.各区县中，鄠邑区、灞桥区和未央区的PM_2.5排放量较高，其贡献率分别为15.7%、13.7%和12.7%；新城区PM_2.5排放量最小，为297.8 t/a.2014年西安市PM_2.5平均排放强度为2.07 t/km²，其中，碑林区排放强度（16.80 t/km²）最大，高陵区（0.48 t/km²）最小.按照《西安市2017年"铁腕治霾保卫蓝天"工作实施方案》等新政策的规定，预测在新的排放标准下西安市PM_2.5排放量将比2014年削减63.7%.研究显示，固定燃烧源、工艺过程源和生物质燃烧源有较大的减排潜力.

环境空气中醛酮类化合物检测方法优化与初步应用

张鑫, 李红, 张成龙, 张玉洁, 何振, 高锐, 王文兴

2019, 32(5): 821-829. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.12

摘要(1481) HTML (93) PDF(1081)

摘要:
环境空气中的醛酮类化合物是当今大气环境科学领域的研究热点.醛酮类化合物因反应活性较高、性质不稳定，导致检测较为困难.为准确测定环境空气中的醛酮类化合物，针对环境空气中质量浓度较高或活性较强的18种醛酮类化合物的采样和分析方法进行研究，并采用优化的方法于2018年5月对北京市典型城区环境空气中的醛酮类化合物进行了检测.结果表明：①与手动采样器同时同地点采样数据相比，自行制作的醛酮类化合物自动采样器能够实现连续采样，数据基本一致（R²为0.999 7），其采样流速最大不超过0.8 L/min；醛酮类化合物采样管中杂质含量最高的乙醛为0.01 μg/管，小于我国HJ 683-2014《环境空气醛、酮类化合物的测定高效液相色谱法》标准限值（0.10 μg/管）.②采用所确定的二醛类化合物衍生化方法与质谱扫描条件可以成功检测乙二醛和甲基乙二醛两种二醛类化合物，建立了18种醛酮类化合物的标准曲线且标准曲线相关系数R²均大于0.995 0.③采用该优化方法得到北京市典型城区环境空气中18种醛酮类化合物质量浓度的日变化范围为17.73~88.42 μg/m³.

上海市专项化学品制造行业VOCs排放特征及臭氧生成潜势研究

盛涛, 高宗江, 高松, 刘启贞, 陈曦, 伏晴艳

2019, 32(5): 830-838. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.06

摘要(1212) HTML (70) PDF(711)

摘要:
选取上海市某工业区内专项化学品制造行业中有代表性的10家企业，使用苏玛罐对各企业有组织排放废气进行采样，通过GC-MS（气相色谱-质谱联用仪）对106种VOCs进行分析，研究了专项化学品制造行业的VOCs排放特征，并使用MIR（最大增量反应活性）法计算了各企业排放VOCs对臭氧生成的贡献.结果表明：OVOCs（含氧挥发性有机物）和芳香烃是专项化学品制造行业的VOCs特征组分，OVOCs与芳香烃质量分数之和为65.0%~100.0%；8家企业排放的VOCs中质量分数最高的物种均为OVOCs，w（OVOCs）为55.8%~99.9%.异丙醇、四氢呋喃、丙酮、乙酸乙酯等OVOCs及苯、甲苯等芳香烃是专项化学品制造行业的特征物种.10家企业排放VOCs的OFP（臭氧生成潜势）为1.9~933.5 mg/m ³，OVOCs和芳香烃是专项化学品制造企业的主要活性组分，累计对OFP的贡献率在80.1%~100.0%之间.异丙醇、四氢呋喃、丙酮、乙酸乙酯、甲基异丁基酮、苯和甲苯等是专项化学品制造行业的关键活性物种.研究显示，专项化学品制造行业VOCs污染治理应重点控制OVOCs和芳香烃.

漳江口不同潮滩秋茄树干CH₄传输速率与呼吸速率

张雨雪, 黄佳芳, 罗敏, 武政, 李慧, 陈坤龙, 谭季

2019, 32(5): 839-847. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.09.14

摘要(869) HTML (34) PDF(407)

摘要:
树干对红树林湿地CH₄和CO₂的排放有重要影响.为研究红树林湿地温室气体排放机制及其影响因子，于2017年9月利用树干静态箱-气相色谱仪法，以漳江口秋茄（Kandelia obovata）红树林为研究对象，探讨不同潮滩（中、高潮滩）下秋茄树干CH₄传输速率和呼吸速率的特征.结果表明：①中潮滩秋茄树干CH₄传输速率[（91.19±16.63）μg/（m²·h）]显著大于高潮滩[（0.71±0.24）μg/（m²·h）]（P < 0.001），而中、高潮滩秋茄树干呼吸速率无显著性差异（P>0.05）.②秋茄树干CH₄传输速率受土壤孔隙水的影响较大，与土壤孔隙水中c（CH₄）呈极显著正相关（P < 0.01），与孔隙水中ρ（DON）呈极显著负相关（P < 0.01）.③秋茄树干呼吸速率与胸径大小呈极显著正相关（P < 0.01），并呈极显著性幂函数回归关系（P < 0.001），而树干CH₄传输速率不受胸径大小的影响.研究显示，与红树林湿地的空间异质性相比，植物特征对树干呼吸速率的影响更为显著；相反，对于树干CH₄传输速率，空间异质性的影响比植物特征的影响更为显著.

砷污染生境下挺水植物香蒲对砷的积累与迁移特性

任伟, 倪大伟, 刘云根, 杨桂英, 张慧娟, 赵立君, 王妍

2019, 32(5): 848-856. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.12.12

摘要(1179) HTML (88) PDF(684)

摘要:
为探究典型湿地挺水植物香蒲（Typha angustifolia L.）不同生长阶段对As（砷）污染生境中As累积与迁移的影响，采用室内模拟方式，通过外源添加Na₂HAsO₄·7H₂O设置不同的As污染生境，w[As（V）]分别为0、50、100、150、200、400 mg/kg，探析As胁迫下不同物候期（幼苗期、花果期、枯黄期）香蒲的生长发育、As累积特征及对土壤中As的提取迁移效果.结果表明：①As对挺水植物香蒲的生长产生低促高抑的作用，在w[As（Ⅴ）]为100~150 mg/kg处理下香蒲的生长状态显著优于其他处理；在w[As（Ⅴ）]为400 mg/kg污染生境下，香蒲的生长存在受害症状，但仍可完成整个生命期.不同生长阶段香蒲对As的耐受性特征存在差异，随着生育期的延长，植株对As污染反应的敏感性下降，表现出较强的耐受性，其中花果期最为突出，在w[As（Ⅴ）]为100 mg/kg时耐性指数最大，比0 mg/kg处理增加了54.0%.②香蒲不同部位对As的积累特征均反映出剂量依赖效应，在幼苗期、花果期和枯黄期香蒲地上部w（As）均低于地下部，转运系数均小于1；但不同生长阶段植株富集转运水平差别较大，以花果期为最高，幼苗期次之，伴随"稀释"效应的产生，枯黄期最低.③在As污染生境下，香蒲对土壤中As的去除作用大于固定作用，其迁移效果表现为花果期>枯黄期>幼苗期，在花果期进行刈割可使其发挥最佳修复效果.研究显示，挺水植物香蒲对As具有较强的耐性，并且对As的积累与迁移在不同物候期存在差异，因此，其可作为修复As污染河湖湿地土壤的推荐性植物加以深入研究与利用.

铁锰改性椰壳炭对土壤镉形态及水稻吸收积累镉的影响

罗海艳, 李丹阳, 刘寿涛, 宋正国, 刘玉玲, 刘孝利, 铁柏清

2019, 32(5): 857-865. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.10.11

摘要(1076) HTML (60) PDF(496)

摘要:
为研究椰壳炭（coconut shell biochar，简称"CSB"）及铁锰改性椰壳炭（Fe-Mn modified coconut shell biochar，简称"FM-CSB"）对土壤中Cd的钝化效果及对水稻吸收积累Cd的影响，采用室外水稻盆栽试验，比较了施加质量比为0.5%的CSB与质量比为0.05%、0.1%、0.2%、0.5%的FM-CSB对南方酸性污染稻田土壤pH、Cd的形态变化及水稻各部位吸收积累Cd的差异性.结果表明：与CK相比，施加CSB与FM-CSB均能提升土壤pH，当FM-CSB施加量高于0.1%时效果显著（P < 0.05），施加0.5% FM-CSB处理效果最好，且优于添加0.5%的未改性CSB处理.相比于CK处理，施加CSB与FM-CSB处理均可使土壤中w（弱酸可溶态Cd）随着水稻的生长而逐渐降低，而w（可还原态Cd）、w（可氧化态Cd）与w（残渣态Cd）则呈升高趋势，其中0.5% FM-CSB处理对土壤中w（弱酸可溶态Cd）的降低效果最佳.随着FM-CSB添加量的增加，水稻各部位及稻米中w（Cd）均逐渐降低，施加0.5% FM-CSB时的降Cd效果最佳，可使水稻根、茎、叶、壳与糙米中w（Cd）比CK分别下降48.66%、54.64%、45.11%、31.64%与48.94%，并增产39.33%，而施加量同为0.5%时的FM-CSB处理下的降Cd效果显著高于未改性的CSB.研究显示，施加0.5% CSB与0.05%~0.5%的FM-CSB均可钝化土壤中Cd并降低水稻对Cd的吸收，且施加相同量的FM-CSB对Cd的钝化效果优于CSB.可见，FM-CSB可钝化土壤中Cd、降低其生物有效性，并减少Cd在水稻各部位的积累.

具有不同粒径和相同表面结构纳米银颗粒的制备及表征

方蕾, 赵晓丽, 王珺瑜, 吴爱明, 汤智, 赵天慧

2019, 32(5): 866-874. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.03.07

摘要(1072) HTML (603) PDF(595)

摘要:
具有不同粒径相同表面结构AgNPs（nano-silver，纳米银）的可控合成是开展AgNPs毒性研究和风险评估的基础，也是材料制备领域的难点之一.采取化学还原的方法，使用AgNO₃（硝酸银）作为反应前体，使用TSC（trisodium citrate，柠檬酸三钠）和NaBH₄（sodium borohydride，硼氢化钠）作为稳定剂及还原剂，通过优化剂量比和反应条件等合成参数，一步式原位反应生成不同粒径的AgNPs.利用TEM（透射电子显微镜）、UV-Vis（紫外可见分光光谱）、ICP-MS（电感耦合等离子体质谱）、FT-IR（傅里叶转换红外光谱）和DLS（动态光散射）等技术综合表征了合成纳米颗粒的形貌和结构性质.结果表明：①TEM结果显示，3种AgNPs均为球形且粒径分别为12、25和33 nm.②UV-Vis表征结果显示，所得产物在391~408 nm之间有较强吸收，说明合成产物为AgNPs.③利用ICP-MS测试样品中未反应的ρ（Ag⁺），得出该制备方法具有高产率（>99%）.④DLS结果证实了合成的AgNPs在水溶液中带负电荷且具有较窄的粒度分布.⑤FT-IR结果显示，所制备的AgNPs表面结构一致，具有碳碳双键、酯基、羧基和羟基等官能团，在材料制备的过程中，溶液的初始配比、反应时间及环境条件都会对反应结果产生很大影响.研究显示，通过化学还原方法制备的AgNPs具有方法简便、重现性好、产率高和单分散性的特点，所制备的系列AgNPs颗粒表面结构一致，具有良好的化学稳定性.

腐殖酸含量对污泥厌氧发酵过程产CH₄效率的影响

李琦, 席北斗, 李东阳, 黄彩红, 张萌, 杨天学, 康静文

2019, 32(5): 875-880. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.02.19

摘要(1032) HTML (64) PDF(642)

摘要:
污泥中含有的HA（腐殖酸）会对厌氧发酵过程产生影响.为探究ρ（HA）对厌氧发酵产CH₄效率的影响规律，开展了ρ（HA）为0、200、300和400 mg/L（依次记为T0、T1、T2、T3处理）的中温厌氧发酵模拟试验，检测和分析了φ（CH₄）、累计CH₄产量与产生动力学特征，以及ρ（HA）与累计CH₄产量之间的相关性.结果表明：各处理发酵过程的pH在6.9~7.9之间变化，并且HA对pH变化具有减缓作用；T1处理的φ（CH₄）峰值为66.7%，高于T0处理的61.5%，但随着ρ（HA）的进一步增加，φ（CH₄）峰值逐渐下降为62.0%（T2处理）和60.0%（T3处理）；采用修正Gompertz方程对累计CH₄产量的拟合结果表明，HA对厌氧发酵的产CH₄潜能呈抑制作用，且随ρ（HA）的增加，该抑制作用更加明显，T0、T1、T2和T3处理的最大累计CH₄产量分别为441.1、432.1、397.1和253.5 mL；相关性分析结果显示，ρ（HA）与累计CH₄产量呈负相关，随着ρ（HA）的增加，累计CH₄产量逐渐降低.研究显示，HA对污泥厌氧发酵产CH₄过程呈抑制作用，ρ（HA）较低时可提高沼气中的φ（CH₄）峰值.

含氮消毒副产物卤乙酰胺的水解特性

邵开利, 郭亭验, 黄璜

2019, 32(5): 881-887. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2019.01.15

摘要(1170) HTML (81) PDF(589)

摘要:
为探究高毒性含氮消毒副产物HAcAms（卤乙酰胺）的水解特性，选取水中普遍存在的2种溴代HAcAms[BCAcAm（溴氯乙酰胺）、DBAcAm（二溴乙酰胺）]与2种氯代HAcAms[DCAcAm（二氯乙酰胺）、TCAcAm（三氯乙酰胺）]作为研究对象，研究pH、初始ρ（HAcAms）、温度、氯消毒剂和氯胺消毒剂等因素对HAcAms稳定性的影响.结果表明：①4种HAcAms在pH为5和7时较稳定，在pH为8~10下发生碱性催化水解反应，并且水解速率随pH升高而增加.②相同碱性环境中，4种HAcAms的水解速率大小依次为TCAcAm > DCAcAm > BCAcAm > DBAcAm，并且初始ρ（HAcAms）（30~150 μg/L）越小，温度（25~35℃）越高，HAcAms水解速率越大.③中性条件下，4种HAcAms在ρ（NaClO）（NaClO为次氯酸钠）为1~5 mg/L时均迅速氯化分解，并且分解速率随ρ（NaClO）增加而增大，4种HAcAms分解速率的大小规律与其碱性水解速率大小规律一致.④当pH为7时，4种HAcAms在ρ（NH₂Cl）（NH₂Cl为一氯胺）为0.5~5 mg/L下较稳定.研究显示，水中HAcAms在高pH、低初始ρ（HAcAms）、高温及氯消毒剂存在的条件下易水解，其中溴代HAcAms比氯代HAcAms更稳定，其在饮用水与再生水中的风险更需要重视.

河流底泥潜在硝化速率模型研究

王超, 贾海燕, 汪涛, 徐建锋, 夏伟

2019, 32(5): 888-893. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.22

摘要(928) HTML (50) PDF(513)

摘要:
为深入认识河流NH₄⁺-N的转化降解过程，以生物量、温度和c（NH₄⁺-N）这3项因子为对象，开展河流底泥潜在硝化速率模型研究.采集典型污染河流底泥样品，设置3个生物量梯度（高、中、低）、5个c（NH₄⁺-N）梯度（0.13、0.63、1.13、2.13、4.13 mmol/L）、4个温度梯度（15、20、30、40℃），测定不同条件下河流底泥潜在硝化速率，并进一步构建了潜在硝化速率模型，定量分析了生物量、温度和c（NH₄⁺-N）对潜在硝化速率的影响.结果表明：①生物量对底泥的潜在硝化速率有显著影响，高、中、低生物量条件下，河流底泥潜在硝化速率范围分别为0.10~0.26、0.03~0.16和0.02~0.07 μmol/h.②底泥潜在硝化速率随温度呈现指数增长，但高温具有抑制作用，各温度梯度下k（硝化速率常数）分别为5.9、9.3、18.1、10.6 μmol/（g·h），15~30℃范围内θ（温度校正系数）为1.074.③c（NH₄⁺-N）对潜在硝化速率的限制作用符合Monod方程，高、中、低生物量条件下K_s（半饱和浓度）的平均值分别为0.02、0.05、0.13 mmol/L.研究显示，潜在硝化速率模型较好反映了生物量、温度和c（NH₄⁺-N）对河流底泥潜在硝化速率的影响，为定量认识底泥硝化能力提供了有效手段.

厌氧膜生物反应器出水生物脱氮技术研究

傅炜程, 孙亚东, 吴志超, 王志伟

2019, 32(5): 894-903. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.21

摘要(823) HTML (52) PDF(516)

摘要:
为解决AnMBR（厌氧膜生物反应器）出水NH₄⁺脱除的问题，提出利用AnMBR出水中残余COD_Cr、溶解性CH₄以及低价态硫元素，通过构建缺氧滤池和好氧滤池进行生物异养和硫自养脱氮的方法，进一步削减AnMBR出水COD_Cr、去除溶解性CH₄、同时同步生物脱氮.结果表明：①缺氧滤池与好氧滤池经过120 d单独驯化与33 d串联驯化后，在HRT（hydraulic retention time，水力停留时间）为6 h、进水为实际AnMBR出水的工况条件下，出水ρ（TN）为17.93 mg/L，去除率为52.7%；出水ρ（NH₄⁺-N）为2.78 mg/L，去除率为92.3%，达到GB 18918-2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级B标准.在HRT为8 h工况条件下，出水ρ（TN）为14.60 mg/L，去除率为59.0%；出水ρ（NH₄⁺-N）为2.22 mg/L，去除率为93.7%，达到GB 18918-2002一级A标准.②脱氮滤池中氮脱除路径主要包括残余COD_Cr异养反硝化、溶解性CH₄异养反硝化和硫自养反硝化，并通过物料衡算评价了三者对于氮脱除的贡献，在HRT为6 h的工况条件下，脱氮滤池脱氮过程中残余COD_Cr异养反硝化、溶解性CH₄异养反硝化和硫自养反硝化三者占比分别为54.1%、24.3%和21.5%；在HRT为8 h的工况条件下，脱氮滤池脱氮过程中3种途径占比分别为70.4%、13.8%和15.8%.研究显示，脱氮滤池可以实现对AnMBR出水的低耗生物脱氮以及整体水质的达标排放.

污泥与秸秆共基质中温两相厌氧消化特性

周海东, 刘积成, 王莹莹, 应桢西

2019, 32(5): 904-912. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.11.26

摘要(937) HTML (32) PDF(573)

摘要:
以污泥和秸秆为共基质，以沼气产量、ρ（VFA）（VFA为挥发性脂肪酸）和COD_Cr去除率等为指标，探究污泥与秸秆配比（以COD_Cr计，质量比分别为1：0、1：1、2：1、3：1）对中温两相厌氧消化工艺运行效能的影响，以及最佳配比时SRT（污泥停留时间）对产甲烷相厌氧消化稳态特性的影响.结果表明：与污泥试验组相比，添加秸秆试验组的厌氧消化效能均较好；污泥与秸秆的最佳配比为2：1，该稳定状态下产酸相COD_Cr的去除率最高，为17.5%，ρ（VFA）为752 mg/L；产甲烷相COD_Cr的去除率为33.5%，ρ（VFA）为250 mg/L，产气量为47.7 mL/d，总体运行效能较高.在最佳污泥与秸秆配比（2：1）并设定产甲烷相反应器的SRT为20 d时，稳定状态下产甲烷相各组分的变化情况：COD_Cr去除率为41.20%，ρ（VFA）为238 mg/L，产气量为51.3 mL/d，沼气产率为8.4 mL/（d·g）.研究显示，当控制污泥与秸秆配比为2：1、SRT为20 d时，中温两相厌氧消化工艺运行效果良好.

微生物燃料电池电活化过硫酸盐降解甲基橙偶氮染料

冯俊生, 姚海祥, 蔡晨, 王晓红, 张郓

2019, 32(5): 913-920. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2018.12.14

摘要(1053) HTML (39) PDF(608)

摘要:
为研究MFC（微生物燃料电池）产生电能活化PDS（过硫酸盐）对偶氮染料的降解能力，以MO（甲基橙）为目标污染物，探讨pH、c（PDS）、初始c（MO）、无机阴离子等对MO降解的影响及降解机理.结果表明：①当pH为3~5时，MO降解率随pH降低而升高；当pH低于3时，MO降解率随pH的降低而降低；MO降解率随初始c（MO）的增大而降低.当c（PDS）为1~2 mmol/L时，MO降解率随c（PDS）增加而增大；当c（PDS）超过2 mmol/L后呈减小趋势.②最佳反应条件[pH为3、初始c（MO）为0.10 mmol/L、c（PDS）为2 mmol/L]下，反应4 h后MO降解率可达86.5%.③无机阴离子HCO₃^-、NO₃^-、CO₃^2-对MO降解存在抑制作用，当阴离子投加量为10 mmol/L时，降解率分别为64.2%、68.8%、76.1%，而Cl^-对MO降解无显著影响.④淬灭试验表明，体系的主要活性物质为SO₄^-·及少量·OH.⑤通过紫外-可见光谱扫描，依据MO结构与特征吸收峰的关系，推测MO降解途径，即MO发色基团偶氮双键断裂，生成含苯环类中间产物，最终矿化为CO₂和H₂O.研究显示，MFC能有效活化PDS产生SO₄^-·，对偶氮染料有较好的降解和矿化效果.

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2019年第32卷第5期

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