环境科学研究

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宋立来, 李廷昆, 毕晓辉, 王雪涵, 张文慧, 张裕芬, 吴建会, 冯银厂

2021, 34(8): 1771-1781. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.05.03

摘要(1001) HTML (218) PDF(251)

摘要:
土壤扬尘是我国北方地区广泛存在的颗粒物污染来源，由于其分布广、数量大，活动水平获取困难，难以系统构建区域层面的高时空分辨率排放清单，不利于土壤扬尘源的影响评估与管控策略的制定.以2017年为基准年，通过对Landsat 8卫星的30 m分辨率遥感影像解译获取高空间分辨率的土壤扬尘源活动水平，结合空间差异化的土壤质地与气象资料，构建了京津冀地区2017年各季节高空间分辨率土壤扬尘排放清单，结合气象参数，将各季节清单结果合理分配至逐月，并与环境受体观测数据印证了结果的可靠性.结果表明：①京津冀地区土壤扬尘排放源面积比例呈冬季>春季>秋季>夏季的特征，分别为65%、59%、57%与33%.就全年平均而言，张家口市和承德市较高，分别为64%与58%；北京市和天津市较低，分别为42%与43%；其余城市差异不显著.②京津冀地区2017年土壤扬尘排放PM_2.5、PM₁₀和TSP分别为6.5×10⁴、31.0×10⁴和103.4×10⁴ t.③季节尺度上，土壤扬尘排放量呈春季>冬季>秋季>夏季的特征；城市尺度上，邢台市、邯郸市、张家口市及承德市的全年排放较高，廊坊市和秦皇岛市全年排放较低.全年单位面积排放较高值出现在张家口市以及邯郸市和邢台市的西部地区.研究显示，京津冀土壤扬尘排放具有较大时空分布差异，逐月分配清单可为扬尘重点管控月份提供数据支撑，土壤扬尘清单较高的空间分辨率也为城市重点区域差异化管理提供基础.

甘肃省冬季颗粒物浓度的数值模拟

王思潼, 王颖, 刘灏, 秦闯, 李博, 刘扬, 李雪超

2021, 34(8): 1782-1791. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.05.05

摘要(456) HTML (73) PDF(172)

摘要:
颗粒物浓度的数值模拟能够反映颗粒物的空间分布特征，对于防治大气颗粒物污染具有一定意义.利用MEIC清单和第二次全国污染源普查（简称“二污普”）数据统计的甘肃省工业源、电力源、农业源、民用源和交通源五类源的主要污染物排放量，分析了污染源排放的空间分布特征，利用WRF-Chem模式模拟了甘肃省2019年1月PM₁₀和PM_2.5浓度，将模拟结果与甘肃省33个环境空气质量国控监测点颗粒物日均监测数据进行对比，检验WRF-Chem模式模拟的性能，进一步分析了甘肃省颗粒物浓度的空间分布特征.结果表明：①甘肃省SO₂、NO_x、PM₁₀、PM_2.5、VOCs、NH₃和CO在1月的排放量分别为2.12×10⁴、2.96×10⁴、2.97×10⁴、2.43×10⁴、3.18×10⁴、1.27×10⁴和3.04×10⁵ t，除NH₃外，其他污染物排放高值主要分布在兰州市、嘉峪关市等工业发达地区.②33个环境空气质量国控监测点模拟与监测的PM₁₀和PM_2.5浓度的相关系数分别为0.544和0.597，颗粒物的模拟值与监测值有较好的相关性；WRF-Chem模式模拟结果显示，PM₁₀和PM_2.5浓度高值分布在兰州市，次高值分布在天水市和庆阳市，甘南藏族自治州以及河西地区颗粒物浓度较低，这是甘肃省工业布局、扩散条件和地形条件综合作用的结果.研究显示，WRF-Chem模式可以较好地模拟甘肃省区域颗粒物浓度时空分布特征.

四川盆地冬季两次典型大气污染过程对比分析

杨景朝, 陶勇, 杜云松, 肖递祥, 张超, 王成鑫, 谢鹏宇, 马振峰

2021, 34(8): 1792-1801. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.05.18

摘要(609) HTML (77) PDF(199)

摘要:
为探究四川盆地冬季污染天气过程气溶胶分布和垂直气象场特征，利用MODIS MCD19A2大气气溶胶光学厚度数据、实况格点融合分析数据、环境空气质量监测数据以及探空气象观测数据，对四川盆地2017年12月19日—2018年1月3日以及2018年1月11—24日两次污染天气过程的气溶胶光学厚度(AOD)空间分布以及气象条件进行分析.结果表明：①四川盆地冬季两次污染天气过程中，成都市一直为AOD高值区.②霾天气过程(2018年1月11—23日)中，四川盆地AOD高值区分布区域更广，高低空环流形势稳定，混合层高度偏低，近地层逆温和高湿环境均有利于霾天气的形成与持续.③沙尘天气过程(2017年12月29日—2018年1月1日)中，四川盆地AOD值呈“南高北低”的空间分布特征；冷空气携带沙尘气溶胶自北向南影响四川盆地，对混合层高度有小幅抬升作用，空气质量得到轻微改善；但混合层高度始终偏低，干冷空气使近地层相对湿度下降，本地气溶胶粒子数减少，但沙尘气溶胶粒子数增加，伴随近地层逆温稳定维持，有利于沙尘天气的形成与持续.研究显示，冬季四川盆地混合层高度偏低、近地层逆温稳定维持，均不利于气溶胶粒子垂直扩散，导致四川盆地易出现污染天气.

宁夏典型工业城市2020年1月重污染过程特征及成因

王建英, 张肃诏, 雍佳, 张泽瑾, 陈彦虎

2021, 34(8): 1802-1811. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.05.26

摘要(518) HTML (88) PDF(211)

摘要:
2020年1月宁夏回族自治区典型工业城市石嘴山市出现了长时间、高强度PM_2.5污染天气.为揭示多因素综合作用对重污染天气的影响，在分析逐日空气质量指数（AQI）和常规污染物浓度变化特征的基础上，选取重点污染时段（2020年1月1—17日）为研究对象，基于环境空气质量数据、加密自动气象观测数据及NCEP再分析资料，采用统计分析、污染特征雷达图、气流后向轨迹聚类及天气诊断相结合的方法对重污染过程特征和成因进行分析.结果表明：①2020年1月1日、3日石嘴山市重污染天气主要受燃煤、工业（钢铁、焦化）和机动车等高强度污染排放影响，PM_2.5主要来自一次源；9日重污染天气PM_2.5受二次颗粒物生成影响显著，本地扬尘也有贡献，ρ（PM_2.5）和AQI均达峰值，分别为216 μg/m³和266；其他时段重污染天气由污染物累积和混合造成.②乌海市及其周边污染气团跨区域传输是促使石嘴山市出现高强度PM_2.5污染天气的另一重要因素，当巴彦淖尔市—乌海市—石嘴山市为一致偏北气流、风速小于2 m/s时，易使乌海市及其周边污染气团向南扩散，石嘴山市ρ（PM_2.5）出现短时间爆发增长.③持续高湿静稳气象条件使污染天气长时间维持并加重，当欧亚大陆中高纬度500 hPa盛行纬向弱西风气流、近地面石嘴山市处在蒙古弱高压底部均压场、风向为弱偏北风或偏东风时，易形成持续性PM_2.5污染天气；当风速减至0.7 m/s、相对湿度增至78%时，污染加重.研究显示，此次持续PM_2.5重污染过程是本地高强度污染排放、二次颗粒物生成、区域传输与不利气象条件等因素综合影响和相互叠加的结果；当出现静稳、高湿等不利气象条件时，应加强对各类污染物排放的管控力度，同时充分利用石嘴山市及其周边加密自动气象观测资料，研判污染发展趋势和传输特征，及时开展与乌海市及其周边地区的大气污染联防联控.

三亚市大气VOCs污染特征、臭氧生成潜势及来源解析

曹小聪, 吴晓晨, 徐文帅, 谢荣富, 冼爱丹, 杨朝晖

2021, 34(8): 1812-1824. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.05.06

摘要(766) HTML (153) PDF(270)

摘要:
为探究热带地区环境空气中挥发性有机物(VOCs)的污染特征，利用三亚市2019年VOCs在线监测数据，全面分析了VOCs的污染特征、来源以及对O₃的影响.结果表明：①总挥发性有机物(TVOCs)日均体积分数范围为2.05×10^-9~19.74×10^-9，且以烷烃(71.4%)和烯烃(20.5%)为主.②VOCs优势物种丙烷、正丁烷、乙烷、异丁烷、乙烯、乙炔、苯和甲苯的体积分数日变化均呈早晚双峰的特征；φ(异戊二烯)呈白天显著高于夜间的特征，其季节性变化规律与光照变化基本一致.③对臭氧生成潜势(OFP)贡献最大的是烯烃(70.6%)，其中异戊二烯的OFP贡献率(41.9%)最大，其次是烷烃(19.9%).④春夏季φ(NO₂)和φ(VOCs)均较低，难以通过光化学反应生成较高的φ(O₃)，秋冬季φ(O₃)显著升高主要与东北方向污染物传输有关.⑤正交矩阵因子模型(PMF)解析结果表明，VOCs来源分别为交通源(46.52%)、溶剂使用源(18.25%)、植物源(12.36%)、工业源(11.99%)和燃烧源(10.88%).研究显示，三亚市环境空气中φ(VOCs)受交通源排放影响较大，应加强管制以削减环境空气中VOCs活性较大的物种，从而减少O₃的生成.

武汉市汽修行业不同环节VOCs排放水平及组分特征

黄宇, 周君蕊, 邱培培

2021, 34(8): 1825-1834. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.05.02

摘要(461) HTML (61) PDF(172)

摘要:
为识别武汉市汽修行业涂装工艺环节废气中VOCs（volatile organic compounds，挥发性有机物）浓度水平及组分特征，采集和分析了武汉市10家典型汽修企业喷（烤）漆房治理设施排放环节、喷（烤）漆环节、调漆环节和刮腻子环节共4个环节的含VOCs废气样品.结果表明：①武汉市10家汽修企业喷（烤）漆房治理设施排放环节的VOCs浓度（82.18 mg/m³）最高，其次是调漆环节、喷（烤）漆环节和刮腻子环节，分别为11.37、7.76和5.57 mg/m³.②喷（烤）漆房治理设施排气环节有组织排放以及喷（烤）漆环节与调漆环节无组织排放的VOCs均以OVOCs（oxygenated volatile organic compounds，含氧挥发性有机物）为主，其占比分别为54.4%、50.8%、43.4%；其次为芳香烃，其占比分别为27.0%、22.9%和24.6%；3个环节排放的VOCs物种中质量分数排名前3位的物种均为乙酸丁酯、间/对-二甲苯和1，2-二氯甲烷.刮腻子环节排放的VOCs物种中以芳香烃和OVOCs为主，质量分数排名前3位的物种为苯乙烯、乙酸丁酯和1，2-二氯甲烷.③喷（烤）漆房治理设施排气筒有组织排放以及喷（烤）漆环节、调漆环节无组织排放的VOCs废气中乙酸丁酯含量均远大于苯、甲苯和间/对-二甲苯的含量，且远高于早期武汉市和其他地区的研究结果.研究显示：喷漆（烤）房排气筒有组织排放的VOCs废气浓度最高，应加强对喷漆（烤）房排气筒有组织排放的关注，提高处理设施的“三率”，加强企业喷（烤）漆房的封闭性管理；各环节VOCs废气中乙酸丁酯含量均最高，可考虑将乙酸丁酯作为汽修行业VOCs源示踪物.

骆马湖表层沉积物中PPCPs的赋存特征及生态风险评估

陈宇, 许亚南, 项颂, 陈书琴, 黄天寅, 庞燕, 黄家浩

2021, 34(8): 1835-1843. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.02.11

摘要(678) HTML (137) PDF(147)

摘要:
为了解骆马湖湖区表层沉积物中药品及个人护理品(PPCPs)的污染特征，分析其污染来源并进行生态风险评估，利用高效液相色谱串联质谱法进行检测.结果表明：①14个表层沉积物样品中共检出14种PPCPs，总含量范围为0.02~330.02 ng/g，检出率范围为7.14%~100.00%.其中主要污染种类为避蚊胺(DEET)、酮基布洛芬(KP)及咖啡因(CF)，分别占总含量的41.96%、16.85%、15.65%.②DEET的高含量和普遍检出可能是农药、护理品及人类活动多重作用的结果，CF检出含量偏高则与相关饮品及药品的随意丢弃有关.③根据聚类分析结果，1号、2号、9号、10号采样点位于湖湾区，污染情况更为严重.④采用风险商进行生态风险评估，结果表明骆马湖表层沉积物中CF、氧氟沙星(OFL)、磺胺甲恶唑(SMX)的生态风险较高，不容忽视.研究显示，与其他湖泊表层沉积物中赋存含量相比，骆马湖属中等偏低水平，但是骆马湖的DEET含量偏高，CF存在一定生态风险，这需要引起相关管理部门的关注.

改性TiO₂光催化膜处理贾鲁河河水效果

闫亮, 周敏, 黄新文, 蒋安桦, 周乾鑫, 宋爽, 盛晟, 马骏超, 黄栋, 张歌珊

2021, 34(8): 1844-1851. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.03

摘要(468) HTML (41) PDF(122)

摘要:
我国对地表水污染的大力治理已初见成效，但仍有一些地区(如我国中西部缺水地区)的地表水存在污染问题.缺水地区河道生态恢复缓慢，利用光催化膜对河水进行原位治理可辅助这类地区河道的综合整治.研究利用溶液流延法复合真空热处理法制得具有可见光活性的TiO₂光催化膜(N/C-TiO₂)，利用扫描电镜表征光催化膜的形貌特征，通过其水处理效果评价其光催化性能.结果表明：①光催化膜材料表面暴露有TiO₂纳米颗粒团聚物，TiO₂纳米颗粒通过桥接成功生长在基体的表面，为催化剂在膜材料中的稳定性提供条件.②热处理温度对N/C-TiO₂膜光催化性能影响的试验结果表明，140℃热处理的N/C-TiO₂膜(140-N/C-TiO₂膜)的可见光催化活性优于120℃热处理的N/C-TiO₂膜(120-N/C-TiO₂膜)，140-N/C-TiO₂膜在太阳光下对化学需氧量(COD_Cr)的处理水平高达100%.③光催化膜在自然光照下对贾鲁河河水的处理应用结果表明，N/C-TiO₂膜在降低河水COD_Cr、NH₃-N和TP浓度方面优于P25 TiO₂膜，其中，N/C-TiO₂膜对COD_Cr和BOD₅的日平均去除率分别达50.0%和31.9%，COD_Cr/BOD₅(浓度之比)由0.246升至0.358.④膜循环利用试验结果表明，经多次循环使用，降解效率趋于稳定，仅降低了9.5%，说明该膜具有较好的重复利用性.研究显示，N/C-TiO₂膜光催化技术可作为优良的地表水处理的原位治理技术，可用于辅助缺水地区的河道治理工作，实现地表水水质的改善，具有较好的实际应用价值.

超声强化下多相催化臭氧体系处理印染尾水

杨佘维, 梁康, 许文卿, 李朝晖, 陈阵, 王小琴

2021, 34(8): 1852-1859. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.03.01

摘要(346) HTML (48) PDF(122)

摘要:
随着我国对水环境质量要求逐步提高，对于纺织印染废水处理提出了更为严格的排放要求.臭氧(O₃)工艺已常用于纺织印染废水深度处理，但存在臭氧利用率低、氧化不彻底等问题.该研究通过自制陶粒催化剂，构建多相催化臭氧氧化体系，以期改善接触条件，提高处理效率，同时在此基础上引入超声波进一步强化体系处理效率.采用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)表征了陶粒催化剂，考察了催化剂投加量、超声波频率对印染尾水的COD_Cr去除率，并通过三维荧光光谱、GC/MS等分析了反应前后尾水中有机物的变化特征.结果表明：①自制陶粒催化剂表面较为粗糙，晶面尺寸在36~50 nm之间，投入后可提高臭氧(O₃)体系对印染尾水的COD_Cr去除率(提高了10%~15%)，具有较好的催化效率.②引入超声波可进一步提升体系的氧化效率，当超声频率为200 kHz时，出水ρ(COD_Cr)可达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类要求.③自制陶粒催化剂与超声波的引入主要促进了芳香性蛋白和溶解性微生物代谢产物的氧化分解，且有效地破坏了长链烷烃、环状烷烃、复杂苯系物等有机物，从而实现印染尾水中ρ(COD_Cr)的进一步降解.研究显示，自制陶粒催化剂协同超声波可提高O₃体系对印染尾水的矿化效率且绿色环保，可为我国水环境敏感区域内纺织印染企业或园区废水深度处理工艺的选择提供参考依据.

浮床水芹不同生长阶段水体活性物质代谢组学分析

孙林鹤, 常雅军, 韩士群, 崔键, 刘晓静, 姚东瑞

2021, 34(8): 1860-1875. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.03.04

摘要(376) HTML (75) PDF(118)

摘要:
为解析浮床水芹在不同生长阶段种植水中活性代谢物特征与差异，揭示水芹化感作用与环境微生物互作机制，对水芹种植水中代谢物进行定性定量研究十分必要.该研究利用非靶向代谢组学技术，采用LC-ESI-MS分析方法对水芹繁殖期、幼苗期、成熟期3阶段种植水中代谢物进行检测，结合多元统计和单变量统计方法筛选出主要代谢物和显著差异代谢物，并对环境修复相关代谢物进行了相关性分析.结果表明：①在不同生长阶段水芹种植水中共检测到306种代谢物，13种代谢物在各时期种植水中的相对含量均超过1%，其中包括甜菜碱、硬脂酸和芥酸酰胺等参与植物抗冻、化感作用和反硝化细菌富集过程的重要代谢物.②共112种代谢物在不同时期种植水中存在显著差异，化感作用代谢物硬脂酸和植物-根际微生物互作代谢物D-（-）-奎宁酸在各时期间均为显著差异代谢物.③相关性分析发现，硬脂酸、壬二酸、肉豆蔻酸、儿茶酚、3，5-二羟基苯甲酸、阿魏酸、水杨酸、咖啡酸和苯甲酸9种化感物质含量之间具有高度相关性（r>0.6，P < 0.01），且在水芹幼苗期相对含量最高.研究显示，水芹种植水中存在至少23种环境修复相关代谢物，其中9种化感物质可能存在协同作用，幼苗期水芹更适于水芹提取物抑藻剂开发.

生物滤池去除恶臭气体工艺填料优选研究

于承泽, 李鸣晓, 孟繁华, 郝艳, 刘东明, 侯佳奇

2021, 34(8): 1876-1885. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.07

摘要(364) HTML (153) PDF(119)

摘要:
生物滤池是生活垃圾处理厂处理恶臭气体的主要方式，影响生物滤池性能好坏的重要因素之一就是填料的种类.选用生活垃圾发酵后的堆肥产品作为生物滤池除臭填料，可在一定程度上实现资源循环利用.针对生活垃圾厂产生的甲苯、甲硫醇、氨气、硫化氢4种恶臭气体，通过柱试验模拟，采用二次发酵7 d、20 d及成品肥3种不同腐熟阶段的垃圾发酵产物作为生物滤池填料，考察其对恶臭气体的去除效果和除臭前后其理化性质的变化，并对成品肥填料微生物群落演替进行研究.结果表明：不同填料对氨气、硫化氢、甲苯、甲硫醇的平均去除率均在95%以上，成品堆肥填料对恶臭气体的去除率及其微生物种类丰度均最高.运行前期和后期成品肥细菌群落的同源系数较大，已形成以丝状菌属（Kineothrix）、芽孢杆菌属（Bacillus）、魏斯氏属（Weissella）等具有除臭功能的菌属为优势物种的稳定微生物群落.综上，比较不同填料的恶臭气体去除率、理化性质、微生物群落变化发现，成品肥填料对恶臭气体处理效果最好、理化性质稳定，并含有除臭功能微生物，可优选为生活垃圾处理厂除臭生物滤池填料.

地下水污染识别与溯源指示因子研究进展

王会霞, 史浙明, 姜永海, 廉新颖, 杨昱, 冯帆, 贾永锋

2021, 34(8): 1886-1898. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.03.10

摘要(851) HTML (198) PDF(280)

摘要:
地下水污染识别与溯源是开展地下水环境保护的重要基础.由于地下水系统的隐蔽性、复杂性以及污染物的多样性和多源性，使得地下水污染识别与溯源研究面临挑战.如何快速判断地下水是否受到污染以及准确识别污染来源是地下水污染识别与溯源研究的关键.通过调研国内外相关研究，梳理地下水污染识别与溯源指示因子，探讨了这些指示因子的研究现状及适用条件，发现稳定同位素是污染溯源中最常用的工具，卤化物作为常规水化学指标的代表，适用于污水影响等部分特定场景，新污染物、人为来源稀土元素等的检出是地下水受到人为污染的直接证据.由于地下水污染来源的复杂性，多指示因子与多技术手段联合使用对于准确识别污染过程与来源尤为重要，是未来研究的重点.

锰基氧化物活化过硫酸盐降解水中有机污染物的研究进展

王一凡, 李小蝶, 侯美茹, 王兆慧

2021, 34(8): 1899-1908. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.02

摘要(412) HTML (77) PDF(155)

摘要:
近年来，基于硫酸根自由基（SO₄·^-）的新型高级氧化技术研发及其在水污染控制和土壤修复方面的应用备受关注.锰基氧化物因其结构性质多变、自然丰度高、环境友好等优势，被广泛应用于活化过氧一硫酸盐（PMS）和过氧二硫酸盐（PDS）处理难降解有机污染物.该文对可活化PMS/PDS的锰基氧化物的类型、结构特征、合成方法及影响反应活性的因素等进行了介绍，重点对不同锰基催化剂活化PMS/PDS的反应机理进行了讨论，并对未来的研究和发展进行了展望，旨在为拓展锰基矿物材料环境应用和阐明过硫酸盐活化机制提供重要参考.结果表明：活化产生的SO₄·^-和羟基自由基（·OH）对污染物的降解起关键作用.SO₄·^-具有较高的稳定性和氧化性，在降解过程中发挥主导作用.复合型锰基氧化物相较于单一锰基氧化物表现出更优的催化反应活性.PMS和PDS活化的反应机理存在显著差异：前者通过Mn（Ⅳ）与Mn（Ⅲ）之间的氧化还原循环，先生成SO₅·^-再产生SO₄·^-，而后者是通过氧化还原反应相继生成S₂O₈·^-及SO₄·^-.此外，MnO₂活化PDS还存在仅生成单态氧的非自由基反应机理.现阶段锰基氧化物活化PDS的相关研究仍比较匮乏，值得未来进一步深入研究.锰基材料活化PDS/PMS产生的活泼中间体Mn（Ⅲ）的鉴定及对污染物降解的贡献仍需更多直接的试验证据.

枯萎期芦苇收割时间对湿地脱氮效果及根系呼吸代谢的影响

王俊力, 付子轼, 乔红霞, 陈桂发, 刘福兴

2021, 34(8): 1909-1917. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.02.10

摘要(384) HTML (68) PDF(103)

摘要:
冬季植物枯萎会影响湿地的脱氮效果，而收割是湿地植物最主要的管理措施之一.为探讨亚热带地区芦苇不同收割时间对冬季湿地的脱氮效果和湿地植物功能的影响，运用水平潜流湿地开展了2年〔第1年（2017年7月—2018年3月）进水ρ（TN）为17.60~34.65 mg/L，第2年（2018年8月—2019年4月）进水ρ（TN）为3.16~10.03 mg/L〕不同收割时间（W1为不收割、W2为枯萎前收割、W3为枯萎中期收割、W4为枯萎末期收割）试验，以研究枯萎期湿地脱氮效果和芦苇根系呼吸代谢特征对收割时间的响应.结果表明：①2年试验均表现为收割后湿地脱氮效果降低，与枯萎前和枯萎中期收割相比，枯萎末期收割对湿地TN和NH₄⁺-N的去除率降低程度较小.②进水ρ（TN）较高的年份，枯萎前收割显著增强芦苇冬季的根系活力以及己糖激酶（HK）、丙酮酸激酶（PK）、磷酸果糖激酶（PFK）活性，湿地氮去除率的变化整体上由异柠檬酸脱氢酶（ICDH）和HK活性主导；进水ρ（TN）较低的年份，收割处理对根系活力以及HK、PK、PFK活性的影响不大，但HK活性对湿地氮去除率的影响最大.③2年试验的收割处理均降低了根系ICDH和细胞色素氧化酶（COX）活性，但枯萎末期收割对其影响程度相对较小.研究显示，冬季湿地脱氮效果与根系呼吸代谢特征存在一定相关性，枯萎末期收割芦苇对湿地脱氮效果和根系呼吸代谢的影响较小.

丛枝菌根真菌对汞胁迫下水稻叶片生理和光合特性的影响

李信茹, 苏海磊, 周民, 米屹东, 王凡凡, 柳慧芳, 沈亚琴, 魏源

2021, 34(8): 1918-1927. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.03.16

摘要(367) HTML (76) PDF(115)

摘要:
为了研究AM（arbuscular mycorrhizal，丛枝菌根）真菌在Hg胁迫下对农作物生长的影响，通过温室盆栽试验，分析不同Hg投加量（0、0.1、1.0和2.0 mg/kg）下，接种AM真菌对水稻植株生物量、株高、叶片叶绿素相对含量、膜质过氧化程度、抗氧化酶系活性、光合速率、气孔导度、胞间CO₂、水分利用效率、可溶性糖和可溶性蛋白含量的影响.结果表明：①在不同Hg投加量下，AM真菌均能促进水稻植株生长.②AM真菌接种能提高水稻叶片叶绿素相对含量，增加水稻叶片光合速率.③接种AM真菌后，水稻叶片MDA（malondialdehyde）含量降低，水稻叶片超氧化物歧化酶（superoxide dismutase，SOD）、过氧化氢酶（catalase，CAT）、过氧化物酶（peroxidase）和抗坏血酸过氧化物酶（ascorbate peroxidase，APX）活性均升高.综合显著性分析结果来看，当Hg投加量为0.1 mg/kg时，接种AM真菌后水稻整体长势良好，多项生理指标偏高，说明AM真菌在较低Hg投加量下能促进水稻生长，提高水稻对汞的抗性.研究显示，AM真菌能通过促进水稻光合色素分泌来提高水稻光合作用，同时能提高水稻抗氧化酶活性，维持细胞稳态，缓解汞的毒害作用.总之，AM真菌能增强水稻对汞污染的适应能力，促进植株生长发育，降低汞对水稻造成的毒害及损伤，增强抗逆性，且该作用在较低Hg投加量下表现更加明显.

非参数模型在河湖富营养化研究领域应用进展

豆荆辉, 夏瑞, 张凯, 邹磊, 宋进喜, 塔拉

2021, 34(8): 1928-1940. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.20

摘要(361) HTML (65) PDF(132)

摘要:
河湖富营养化过程受流域水污染、生境破坏和闸坝控制等多因素非线性叠加影响，在一定程度上限制了常规水生态机理模型的模拟精度.非参数模型以其强大的数据分析能力在河湖水生态问题诊断和预测方面得到了广泛应用，该文系统梳理了国内外近20年来河湖富营养化非参数模型的相关研究成果，通过Citespace开展基于WoS与CNKI数据库的相关文献大数据可视化分析，全面阐明了结构方程模型（SEM）、贝叶斯网络（BN）、支持向量机（SVM）、人工神经网络（ANN）、随机森林（RF）、梯度推进机（GBM）、广义相加模型（GAM）等主流非参数模型在河湖富养化营研究中的适用性与局限性，对具有相似特征的模型进行对比分析并提出展望，以期为水生态模拟相关研究提供科学有效的方法支撑.结果表明：非参数模型在河湖富营养化研究领域中的应用呈指数增长趋势，其中SEM、BN、RF、GBM和GAM模型适用于河湖富营养化问题的诊断和驱动要素识别，BN、ANN、SVM、RF、GBM和GAM具有良好的非线性拟合预测能力.非参数模型将是今后一段时期内开展水生态大数据分析诊断和预测管控的关键技术手段.综合考虑区域异质性与多重环境因子在不同时空尺度上响应关系及强人类活动干扰下的河流水生态退化风险，利用生态机理模型与非参数模型耦合求解与优化算法引入，精准识别水生态健康退化的环境压力阈值，开展变化环境下的水生态退化风险预测预警，将是未来非参数模型在河湖富营养化应用研究的重要方向.

不同年限露天煤矿排土场土壤剖面溶解性有机质荧光和吸光特征

张莉, 刘涵, 赵海超, 孙清轩, 曹志国

2021, 34(8): 1941-1951. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.04

摘要(324) HTML (74) PDF(115)

摘要:
露天煤矿开采对土壤剖面各土层溶解性有机质（DOM）组分含量影响巨大.该研究采用三维荧光光谱（3D-EEM）和紫外-可见光谱（UV-vis）对锡林浩特露天煤矿1~7年排土场土壤剖面（0~100 cm）DOM荧光和吸光特征深入分析，解析排土场生态演替过程中土壤剖面DOM组分及来源时空变化.结果表明：①露天煤矿排土场土壤剖面各土层w（DOC）在102.70~475.80 mg/kg之间，荧光组分中蛋白质类组分占比（29.97%~60.39%）最高，类腐殖酸组分占比（16.09%~44.27%）次之.土壤剖面DOM主要来源于微生物代谢产物，芳香性、腐殖化程度较低，且随排土场年限增加，各土层DOM紫外吸光组分芳香环中羰基、羧基、羟基、酯类含量增加，类腐殖酸组分占比先降后增，蛋白质类组分占比先增后降，类富里酸组分占比呈下降趋势.②随土壤深度增加，DOM含量呈上升趋势，DOM自生源特征及土壤微生物活性减弱，次表层（20~40 cm）出现明显波峰.随排土场年限增加，深层土壤DOM荧光组分中蛋白质类组分占比呈下降趋势，类富里酸组合占比垂向变化较小，类腐殖酸组分占比呈增加趋势.随着地表植被由无到有，DOM自生源特征降低，腐殖化程度增强.③排土场土壤剖面pH可作为评估DOM腐殖化程度的良好指标，总氮（TN）含量可作为指示DOM分子量重要指标.研究显示，不同年限露天煤矿排土场土壤剖面DOM荧光和吸光特征能够作为露天煤矿环境治理与生态恢复的评价指标.

三峡库区消落带紫色潮土磷形态转化过程

何立平, 兰波, 林俊杰, 段林艳, 廖雨涵, 徐正佳

2021, 34(8): 1952-1960. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.05.12

摘要(319) HTML (56) PDF(101)

摘要:
磷形态转化过程是决定消落带土壤磷素向三峡水库释放的关键.以三峡库区消落带紫色潮土为研究对象，在落干和淹水条件下对土壤进行培养，采用修正的Hedley连续分级提取法分析土壤磷形态含量变化，探讨落干和淹水条件下消落带土壤磷形态转化速率及转化过程.结果表明：落干期，碳酸氢钠提取态有机磷（NaHCO₃-Po）和氢氧化钠提取态无机磷（NaOH-Pi）的转化速率分别由-6.27和-1.78 mg/（kg·d）逐渐增至-0.69和-0.21 mg/（kg·d），其在非残渣态磷中的占比分别减少了21.58%和5.95%；相反，水溶态磷（H₂O-Pi）和碳酸氢钠提取态无机磷（NaHCO₃-Pi）的转化速率分别由2.07和1.74 mg/（kg·d）逐渐减至0.43和0.42 mg/（kg·d），其占比分别增加了13.50%和13.41%.淹水期，NaHCO₃-Pi、NaHCO₃-Po和氢氧化钠提取态有机磷（NaOH-Po）的转化速率分别由-1.84、-4.98和-1.72 mg/（kg·d）逐渐增至-0.26、-0.55和-0.12 mg/（kg·d），其占比分别减少了9.12%、19.33%和4.03%；相反，H₂O-Pi、NaOH-Pi和盐酸提取态磷（HCl-Pi）的转化速率分别由4.51、2.00和0.47 mg/（kg·d）逐渐减至0.63、0.22和0.05 mg/（kg·d），其占比分别增加了28.83%、2.46%和1.18%.可见，落干期NaHCO₃-Po和NaOH-Pi均向H₂O-Pi和NaHCO₃-Pi转化；淹水期NaHCO₃-Pi、NaHCO₃-Po和NaOH-Po均向H₂O-Pi、NaOH-Pi和HCl-Pi转化.落干期和淹水期，NaHCO₃-Po均是消落带H₂O-Pi的主要来源.因此，降低NaHCO₃-Po含量能够有效减小消落带土壤磷素在雨水淋溶及淹水条件下向三峡水库的释放.

贫养分低有机质黄绵土中石油烃的生物去除特性及菌群结构变化

吴蔓莉, 李可欣, 侯爽爽, 许殷瑞, 王丽, 王娣, 郭西倩

2021, 34(8): 1961-1970. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.13

摘要(302) HTML (68) PDF(103)

摘要:
为探究陕北油田开采区贫养分低有机质土壤中石油烃的有效去除方法及修复特性，利用生物强化和生物刺激对陕北地区石油污染土壤进行修复研究，比较了两种修复方式对土壤中石油烃的去除效果和对土壤菌群结构多样性的影响.结果表明：相比生物强化修复方式，向土壤中施入氮素进行生物刺激修复更有利于土壤中石油烃的去除：向土壤中加入KNO₃调节土壤C/N为100∶20，在含水量为15.1%的条件下修复60 d时，土壤中石油烃去除率达到44.77%；接种降解菌强化修复对石油烃的去除率仅为17.87%.在5.1%和15.1%两种不同含水量条件下，接种的降解菌群可在土壤中生长并存活.外源菌的生长存活和石油烃降解无明显相关关系，影响石油烃降解的非生物因子为土壤养分和含水量，生物因子为土壤菌群的丰富度和均匀度.研究显示，在对污染土壤进行修复时，应“因地制宜”选择适合当地水热条件的修复方式以增加土壤菌群的稳定性，进而提高土壤微生物的代谢活性.

磷酸盐和钙的添加对Bacillus C075矿化重金属Pb的影响

汤鼎, 王晖, 姜毅, 赵兴青

2021, 34(8): 1971-1980. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.12

摘要(289) HTML (48) PDF(130)

摘要:
通过加入磷酸盐（P）和钙（Ca），促进菌株矿化铅（Pb）形成稳定的矿化物，从而降低环境中Pb的污染.该研究从矿区周边重金属污染土壤中筛选出的一株对Pb耐受的菌株Bacillus C075，在进行微生物矿化重金属的试验中加入P和Ca，以了解P和Ca的添加对菌株矿化Pb的影响.结果表明：P添加对菌株生长没有影响，当添加c（Ca²⁺）为10 mmol/L时菌株生长状况最佳且增强了菌株对Pb的耐受性，P和Ca的添加均能提高菌株对Pb的矿化率，矿化率分别增加了23.6%和56.9%.矿化过程中动力学曲线测得K_m（米氏常数）为271.53 μmol/L，V_max（最大酶促反应速率）为109.53 mg/（h·g），表明该菌株磷酸酶活性良好，有利于矿化反应进行.FT-IR和XRD图谱分析表明，不添加或单独添加P，生成的矿化产物均为Pb₅（PO₄）₃OH，但P的添加增加了菌株表面吸附面积和吸附位点，提高了矿化率.同时添加P和Ca后出现更稳定的矿化产物Ca₂Pb₈（PO₄）₆（OH）₂，P和Ca的添加使生成的矿化物更加稳定和致密，并且提高了菌株对Pb的耐受性及矿化率.研究显示，P和Ca的添加能够提高菌株对重金属Pb的矿化率并生成稳定的矿化物，可为提高微生物矿化修复重金属Pb污染提供参考.

微生物降解典型高分子量多环芳烃的研究进展

吴洁婷, 许琪, 张营, 赵磊, 陈忠林, 于英潭, 于畅, 许海萍, 马放

2021, 34(8): 1981-1990. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.05.14

摘要(591) HTML (60) PDF(162)

摘要:
高分子量多环芳烃（high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons，HMW-PAHs）属于持久性污染物，与低分子量多环芳烃（low molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons，LMW-PAHs）相比更难被降解.微生物修复是解决HMW-PAHs污染问题的有效手段.该文以2种典型HMW-PAHs——芘和苯并[a]芘为例，对影响其微生物降解效率的因素、提高降解率的强化手段和主要降解途径进行阐释，深入剖析微生物的降解调控机制，并对未来的研究和发展提出了展望，以期为微生物降解HMW-PAHs的相关研究提供参考.结果表明：①大多数微生物在中温、中性条件下对HMW-PAHs具有较好的降解性能，不同多环芳烃在降解过程中存在相互作用；②就HMW-PAHs的微生物强化降解手段而言，表面活性剂吐温80对降解的促进作用较为明显，生物炭是较为优良的固定化材料，在受体菌株中表达降解基因以构建基因工程菌是促进HMW-PAHs微生物降解的有效方式；③芘和苯并[a]芘主要通过K区氧化和LMW-PAHs途径降解；④由双加氧酶催化的羟基化是HMW-PAHs降解过程中的重要步骤；⑤多环芳烃的初始氧化过程也涉及细胞色素P450单加氧酶的活性.目前，基因工程菌的长效稳定性是限制相关技术广泛应用的瓶颈问题，未来需要综合多组学数据从基因、转录、蛋白和代谢水平对HMW-PAHs的微生物降解机制进行全面、深入地解析，为构建高效稳定的重组菌株提供理论支撑.

肠道菌群的环境毒理学研究：现状与展望

刘月月, 王琛, 赵晓丽, 吴丰昌, 白英臣, 滕苗苗, 汪霞, 时迪

2021, 34(8): 1991-2000. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.05.08

摘要(409) HTML (187) PDF(164)

摘要:
肠道菌群对人类和动物的健康发挥着重要作用，已经成为近年来国内外环境毒理学研究的又一新兴课题.由于肠道和肠道菌群系统是大部分污染物进入生物体后第一个暴露接触点，污染物必然要通过这层屏障进一步诱导毒性效应.因此，研究环境污染物对肠道菌群的影响及其与宿主健康互作关系具有重要意义.结果表明：①污染物对肠道菌群丰度和多样性的干扰作用是目前研究的焦点，个人护理品、医用药物、重金属、农药、新污染物、空气污染物、持久性有机污染物等七大类常见污染物的毒理学研究中均发现肠道菌群的改变.②有益菌群可以彼此影响并与肠道系统相互作用，参与调控宿主营养物质消化、免疫系统反应、内分泌调节、神经元活动等多方面的生理过程；相关分析表明，对拟杆菌、厚壁菌、乳酸杆菌和双歧杆菌等有益菌群的改变是污染物毒性效应的关键途径.③环境污染物暴露可以影响肠道菌群结构和代谢活动，通过肠道菌群的介导作用，进而破坏肠道屏障功能和完整性，影响免疫反应、代谢调控、内分泌信号通路、神经发育等一系列生理生化过程最终影响宿主健康.研究显示，肠道菌群可以作为环境毒理学研究中的新型终点，对深入研究污染物的毒性效应和作用机制具有重要意义.

凝血级联活化与大气颗粒物引发心血管疾病关联的研究进展

薛凯兵, 李志刚, 魏永杰

2021, 34(8): 2001-2007. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.05.27

摘要(316) HTML (31) PDF(130)

摘要:
大量流行病学和毒理学研究证明，大气颗粒物（PM）暴露与心血管疾病发病密切相关，但具体的生物学机制尚不清楚.目前推测可能与吸入体内的PM促进血液凝结有关，血液凝结是心血管疾病发展的重要机制，与多种血栓性疾病相关.该文关注凝血级联活化在PM促凝效应中的关键作用，主要综述了目前PM暴露后外源性和内源性凝血级联通路活化的研究进展.结果表明：①PM暴露能促进凝血级联活化，进而诱导纤维蛋白网形成、纤维蛋白溶解抑制和血小板活化等凝血效应.②PM暴露对外源性通路的影响主要表现为组织因子（tissue factor，TF）的表达增加.③PM可通过表面接触激活因子Ⅻ（FⅫ），进而诱导凝血酶的生成，激活内源性凝血级联通路.研究显示，凝血级联活化是大气颗粒物引发心血管疾病的重要机制之一.

1, 2, 5, 6-四溴环辛烷(TBCO)的分析方法、环境行为及毒性效应研究进展

杨恩泰, 温蓓, 黄红林, 张淑贞

2021, 34(8): 2008-2017. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.05

摘要(915) HTML (68) PDF(153)

摘要:
1，2，5，6-四溴环辛烷（1，2，5，6-Tetrabromocyclooctane，TBCO）与六溴环十二烷（HBCD）同属于脂环族溴代阻燃剂.随着HBCD的禁止生产和限制使用，TBCO成为潜在的替代品，其生态和环境效应开始受到关注.通过对TBCO的性质、分析方法、环境行为和毒性效应研究进行综述，结果表明：TBCO具有2个非对映异构体（简称为异构体），分别为α-TBCO和β-TBCO，其中β-TBCO有一对对映体；TBCO的检测一般采用气相色谱-质谱联用法；TBCO目前已在空气、土壤、沉积物及生物中检出，并显示出生物蓄积性、生物毒性以及异构体特异性的生物降解.需要指出的是，关于环境介质、生物体中TBCO的有限研究主要集中于水生生态系统，在陆生生态系统中的生物富集、食物链放大及毒性效应的研究非常匮乏.TBCO是否具有环境持久性和长距离传输能力尚存争议.建议全面开展TBCO的环境界面迁移行为、生物富集、代谢与毒性效应研究，特别是在陆生生态系统中的研究，并从异构体和对映体水平深入探讨，以期全面评价TBCO的生态和健康风险.

关于第二次全国污染源普查的回溯分析与优化

陈晓雯, 向明灯, 韩雅静, 于云江, 李红艳, 汪正东

2021, 34(8): 2018-2025. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.05.29

摘要(359) HTML (43) PDF(195)

摘要:
第二次全国污染源普查于2020年6月发布普查公报，历时3年的国情摸底调查宣布结束.聚焦数据收集和结果应用情况，及时凝练此次普查过程中的实践方法，尤其是挖掘和总结358万多家单位和个体经营户在参与普查数据填报中出现的共性问题，对于完善和利用普查成果、评价应用成效具有十分重要的意义.围绕普查最重要的入户调查任务，该文分析了与之密切相关的前期筹备、数据审核、产排污核算时期的靶向目标与具体应用，回溯基层普查机构的现场开展实况，找出各阶段影响普查数据准确性、有效性的突出问题，如数据来源单一、数据采集方式落后、缺乏审核技术应用等.针对入户调查阶段，分别对按普查对象地区分布拉网式入户、按类型及规模分步入户以及按地域分布为主、类型为辅规划入户这3种普查形式进行逐一分析发现，拉网式较适用于普查对象分布均匀、各小区资源配置均衡的区域，分布式受时间等成本因素制约，综合式要求普查机构入户便进行精良组织与规划.通过案例分析和文献调研进行现状分析，并据此提出对应的优化方法，包括普查报表中简易指标填报与审核同步化、运用信息化手段前置数据逻辑校验、整合相关资源优化调查流程等应用手段或分析策略.

我国塑料污染生命周期管理分析与建议

申宸昊, 邓义祥, 张嘉戌, 张承龙

2021, 34(8): 2026-2034. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2021.04.14

摘要(675) HTML (181) PDF(244)

摘要:
自20世纪50年代以来，全球塑料使用量急剧增长，塑料已成为人类生产生活不可或缺的重要组成部分，同时也带来严峻的塑料和微塑料污染.为全面加强塑料污染控制，提出从“原料—生产—分销—倾倒—回收（处理）”5个环节实行塑料污染生命周期管理.对我国塑料污染生命周期管理现状及存在问题进行了分析，目前我国在各环节均采取了相关的管理措施，包括立法、开展专项行动等，但仍存在塑料污染管理尚未实现生命周期全覆盖、某些法律法规缺乏实施细则以及部分政策难以落实等问题.在此基础上，借鉴国外塑料污染生命周期管理的经验，提出我国加强塑料污染生命周期管理的政策建议，主要包括：①在塑料原料管理方面，针对生产过程中可能存在微塑料泄露、废水排放等，应完善相关行业标准，鼓励减少化纤等容易造成泄漏的材料在衣物生产中的使用；②在设计生产方面，进一步贯彻落实涉及塑料加工、循环利用的管理规定，提出具体的微塑料循环指标和专项回收目标，同时对可生物降解塑料对环境的影响开展研究，并进一步完善其降解性能；③在分销使用方面，在严格执行“限塑令”的同时，对需求量大、与民生关系密切的塑料制品应分阶段逐步禁止，更加注重绿色产品的替代和新模式的探索，避免“一刀切”的管理模式；④在塑料垃圾倾倒方面，严格落实相关管理条例，并加强国际合作；⑤在塑料垃圾回收及处理方面，应完善含有塑料的垃圾回收处理工艺，在降低环境负面影响的同时实现二次资源的最大化利用.

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2021年第34卷第8期

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