环境科学研究

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贾永锋, 尚长健, 廉新颖, 臧永歌, 冯帆, 席北斗, 姜永海

2023, 36(9): 1643-1653. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.01

摘要(283) HTML (64) PDF(92)

摘要:
地下水回补是缓解水资源危机保障水资源利用弹性的有效方式. 科学认识多水源多路径回补潜在的环境污染风险是地下水安全可持续回补的关键. 地下水回补过程对污染物具有降解作用，但也存在直接与次生污染的双重风险. 直接污染来源于回补水及回补场地地表污染源，主要污染组分为氮磷营养盐、有机碳、盐分、有机污染物/新污染物、病原菌等，次生污染一是来源于回补后含水层氧化还原、溶解沉淀、吸附解吸等条件变化导致沉积物矿物背景组分的释放，二是水位抬升导致包气带残留污染的淋溶释放，常见的污染指标有As、Mn、硝酸盐等. 对于回补水质标准的限定，以及地表污染源的管理是防范直接污染的主要措施，而对于水源的预处理，场地地球化学条件与水源组分的合理匹配，回补水位阈值的科学调控是防止地下水次生污染的关键. 未来应进一步增强新污染物及非常规毒理性组分在入渗过程中的迁移转化特征研究、含水层矿物成分与回补水源耦合作用的长期效应研究以及多组分协同去除效应的优化回补工艺等研究，以保障不同回补条件下的地下水环境安全.

沙尘过程中汾渭平原气溶胶化学组分及含水量的演变特征研究

刁一伟, 杨孟, 沈利娟, 王红磊, 刘焕武, 刘诗云, 赵天良

2023, 36(9): 1654-1664. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.13

摘要(154) HTML (26) PDF(67)

摘要:
为研究沙尘过程对下游城市地区空气质量的影响，本文基于2021年3月10日—4月6日气溶胶化学组分和气象要素的在线观测数据，结合MODIS卫星遥感AOD (Aerosol Optical Depth)数据、MERRA 2再分析数据和环境六要素数据，探讨了汾渭平原两次沙尘过程和一次扬尘过程中气溶胶化学组分的演变特征，使用ISORRPIA Ⅱ模式计算了气溶胶含水量和pH，分析了其变化特征. 结果表明：① 沙尘1(2021年3月16日00:00—21日07:00)、扬尘(3月21日08:00—28日14:00)和沙尘2(3月28日15:00—31日21:00)期间，西安市PM₁₀平均浓度分别为309.5、168.3和472.2 μg/m³，分别是沙尘前(3月10日00:00—15日22:00)的2.7、1.5和4.1倍. ②两次沙尘和扬尘均起源于内蒙古自治区阿拉善盟以及甘肃省酒泉市—张掖市—金昌市一带，但由于传输路径存在显著差异，导致对地面PM_2.5浓度的影响不同，沙尘1、扬尘和沙尘2期间PM_2.5浓度分别是沙尘前的1.2、1.1和2.5倍. ③沙尘和扬尘过程中PM_2.5中水溶性离子浓度占比均减小，沙尘1、扬尘和沙尘2中水溶性离子占比分别为45.8%、37.9%和14.8%. 在不同阶段PM_2.5中水溶性离子占比最高的均为NO₃⁻，范围为24.6%(沙尘2)~38.7%(沙尘前)；其次是NH₄⁺，占比在19.1%(沙尘前)~22.3%(沙尘2)之间. 沙尘过程对SO₂转化生成SO₄²⁻的影响要弱于对NO₂转化生成NO₃⁻的影响. ④沙尘1过程中POC (一次有机碳)占比最高为49.0%，但在扬尘和沙尘2过程中POC占比均较低，分别为42.3%和41.2%，略低于沙尘前. ⑤沙尘1、扬尘和沙尘2过程中气溶胶含水量均显著降低，分别为沙尘前的29.9%、43.7%和6.2%. ⑥沙尘过程使得水溶性离子中阳离子含量增加，使得气溶胶碱性增强. 沙尘1和沙尘2过程中pH分别为6.7和6.5，高于沙尘前(6.2). 研究显示，沙尘传输对汾渭平原城市大气中PM_2.5化学组分影响较大，显著降低了气溶胶的含水量，增加了气溶胶的pH，导致气溶胶的酸碱性变化，从而影响气溶胶化学组分的生成机制.

基于无人机观测的塔克拉玛干沙漠反应性气体特征及来源分析

赵竹君, 何清, 陆忠奇, 范旭雨晨, 毕道金, 马明杰, 孟露, 姜红

2023, 36(9): 1665-1675. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.25

摘要(132) HTML (33) PDF(105)

摘要:
为研究沙漠地区大气环境和反应性气体变化机理，利用无人机观测平台于春季(2022年5月8—30日)和夏季(2021年7月19—31日)对塔克拉玛干沙漠中心(塔中站)和南缘(民丰站)的反应性气体体积分数、气温、相对湿度和风速进行垂直观测，对比沙漠腹地和边缘的反应性气体垂直变化，结合HYSPLIT模式究其来源. 结果表明：①民丰站CO体积分数整体略高于塔中站，春季CO体积分数明显高于夏季，并且可能存在较强的SO₂和NO₂污染现象. CO平均体积分数呈民丰站春季(524.68×10⁻⁹)>民丰站夏季(468.95×10⁻⁹)>塔中站春季(313.42×10⁻⁹)>塔中站夏季(133.64×10⁻⁹)的特征；SO₂体积分数夏季高于春季，呈民丰站夏季(105.22×10⁻⁹)>民丰站春季(69.21×10⁻⁹)>塔中站夏季(65.38×10⁻⁹)>塔中站春季(49.98×10⁻⁹)的特征；塔中站NO₂体积分数整体高于民丰站，呈塔中站春季(158.95×10⁻⁹)>塔中站夏季(155.10×10⁻⁹)>民丰站春季(131.58×10⁻⁹)>民丰站夏季(127.23×10⁻⁹)的特征，并与O₃体积分数显著相关；夏季O₃体积分数明显高于春季，呈塔中站夏季(51.22×10⁻⁹)>民丰站夏季(24.23×10⁻⁹)>塔中站春季(11.90×10⁻⁹)>民丰站春季(11.67×10⁻⁹)的特征. ②塔中站和民丰站两地反应性气体垂直廓线变化特征显著，CO体积分数随着高度的升高而增加，且受风速变化影响；SO₂体积分数多呈波动性变化特征；NO₂体积分数白天高于夜间，垂直方向上的变化存在波动，近地面NO₂出现累积；O₃体积分数垂直廓线呈明显的昼夜特征. ③春季塔中站反应性气体大部分可能由“东灌”气流远距离输送而来；夏季塔中站反应性气体体积分数主要受盆地北缘绿洲带人为活动影响. 春季民丰站的反应性气体多来自盆地边缘的人为活动集中区，反应性气体体积分数较大，夏季气流均起源于沙漠内部，因此这可能是导致春夏季反应性气体体积分数差异的原因. 研究显示，春季、夏季塔中站和民丰站的反应性气体体积分数水平存在明显差异，人为活动较为集中的区域贡献了较高的反应性气体体积分数.

工业园区VOCs光离子化气体检测技术适用性研究

蔡云飞, 段玉森, 党亚婷, 陈斐, 伏晴艳, 徐薇, 林长青, 高松

2023, 36(9): 1676-1683. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.15

摘要(181) HTML (22) PDF(54)

摘要:
目前在使用光离子化气体检测器(PID)设备对工业园区挥发性有机物(VOCs)进行监测过程中，设备间监测数据普遍存在偏差大、准确度和稳定性不足等问题，影响了园区VOCs的监测评价与管控. 为探究偏差产生的原因，本文选取了市售4个品牌的8套PID监测设备，在工业园区进行实地测试，对其适用性进行研究. 结果表明：① 在安装了除湿装置后，PID设备在高湿阶段监测正常，同时通过在现场对不同湿度标准气体的测试可知，除湿装置对测试数据的准确性无影响. 因此，在高湿度地区采用除湿装置，可提高PID设备监测数据的准确性. ② 环境空气实测时，虽然与气相色谱仪/氢火焰离子化检测器(GC-FID)设备原理不同，但经过一系列改进措施后，8台PID设备测得总VOCs体积分数变化趋势与GC-FID设备基本一致；同时，同品牌设备间平行性较好，各PID设备与GC-FID设备所测结果的相关系数均在0.82以上，最高可达0.96，但在GC-FID设备监测的VOCs体积分数<50×10⁻⁹时，二者相关性不理想. ③ 针对工业园区VOCs监测，本研究提出了将PID设备和GC-FID设备监测数据的比对计算方法，与将PID设备和GC-FID设备的监测数据经过简单求和后进行比对的方法相比，前者的相关性优于后者. 研究显示，可通过规定PID设备在工业园区进行报警的浓度，明确与常用设备比对的内容以及增加冷凝装置等方式来提高PID设备的监测准确性，从而提升工业园区O₃前体物的管控效果.

蓝藻生长与衰亡对太湖水体氮素迁移转化的影响

李昌杰, 许海, 詹旭, 朱广伟, 肖曼, 朱梦圆, 邹伟

2023, 36(9): 1684-1690. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.02

摘要(149) HTML (29) PDF(52)

摘要:
氮是控制蓝藻生长和水华形成的关键元素之一，反之蓝藻水华也会对氮的浓度变化和形态转化产生影响. 通过采集太湖竺山湾蓝藻、沉积物和水样，设立湖水对照组(A0)、湖水加藻避光培养处理组(A1)、泥柱避光培养处理组(A2)、泥柱加藻避光培养处理组(A3)、湖水加藻光照培养处理组(A4)、泥柱加藻光照培养处理组(A5)进行室内培养试验，探究在蓝藻生长和衰亡的不同时期中氮的转化过程. 结果表明：①蓝藻生长会大量吸收水体中的溶解态氮，最终A4和A5处理组中DTN浓度分别降低46.4%和60.7%、NO₃⁻-N浓度分别降低61.7%和80.6%. ②蓝藻的衰亡会降低水体DO浓度，加速底泥氮素脱除，试验结束时A0和A1处理组中NO₃⁻-N浓度基本无变化，A2和A3处理组中NO₃⁻-N浓度分别降低40.8%和56.6%. ③蓝藻衰亡时会释放大量NH₄⁺-N，大幅提高水体中DTN浓度，并因试验期间的低溶氧条件使得NH₄⁺-N无法转换成硝酸盐，抑制氮素的脱除，试验结束时DTN浓度分别升高77.6%和59.2%. 研究显示，蓝藻的生长可以通过吸收水体中的NO₃⁻-N来降低反硝化作用的底物浓度，从而会在短期内降低反硝化脱氮效率；而蓝藻水华的衰亡则会促进沉积物的反硝化脱氮作用，但当NO₃⁻-N被完全脱除后，水华降解导致的低DO浓度会阻碍硝化作用的发生，短期内打破耦合硝化-反硝化的脱氮过程. 对于浅水湖泊而言，频繁的风浪扰动作用，会使水体处于厌氧-耗氧交替过程，强化耦合硝化-反硝化过程. 因此，尽管蓝藻水华的大量生长会与反硝化竞争NO₃⁻-N，短期内抑制湖泊脱氮过程，但从蓝藻生长-衰亡的整个生命周期来看，蓝藻水华的发生则会促进湖泊氮素的脱除.

汛期前后不同土地利用类型河流浮游细菌组成及功能预测：以清潩河(许昌段)为例

王革林, 谷立坤, 于鲁冀, 刘萌硕, 鲁浩天, 范鹏宇, 王莉

2023, 36(9): 1691-1704. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.05

摘要(89) HTML (22) PDF(27)

摘要:
浮游细菌是水生生态系统的重要组成部分，然而其组成和功能易受自然和人为压力的影响. 为了解汛期和人类生活生产对浮游细菌的组成和功能的影响，本研究以河南省清潩河流域为研究对象，综合考虑自然地理和人为因素，将其划分为清洁区(CW)、城镇区(UW)、乡村区(VW)和农业区(AW)，通过高通量测序分析，探索了汛期前后4个河流区域浮游细菌的变化. 结果表明：①汛期降低了浮游细菌的多样性，且UW区的多样性降低的最多，且汛期后致病菌Acinetobacter和Flavobacterium的相对丰度下降. ②汛期前后浮游细菌共有18个菌门和94个属存在显著差异， PCoA分析表明汛期前浮游细菌种群差异性大于汛期后，进一步的RDA分析揭示影响浮游细菌多样性变化的主要环境因子为总氮和硝态氮. ③PICRUSt2分析发现具有反硝化、氮同化和异化还原作用的基因丰度最高，具有固氮和硝化作用的基因丰度相对较低. 汛期降低了12个参与氮代谢基因的丰度，增加了10个基因的丰度，其中涉及脱氮过程的基因主要为反硝化基因(nirK、norB、norC、narG、narH和nosZ)、氮同化基因(narB、nasA、nasB、nirB和nirA)和氮异化基因 (napB、napA、nrfA和nirD). 研究显示，汛期后浮游细菌多样性下降、空间差异性减小、氮代谢功能基因丰度下降，且UW区下降最多.

污水厂尾水补水对受纳水体氮磷形态与DOM时空分布特征的影响

杨长明, 尉岚, 杨阳, 王育来

2023, 36(9): 1705-1715. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.03

摘要(116) HTML (33) PDF(49)

摘要:
城镇污水厂尾水水量稳定、水质可控，是补给河湖水系生态基流的可靠水源. 为保障污水厂尾水补水安全，以合肥市王建沟为研究对象，分别于枯水期、丰水期开展污水厂尾水回补河道氮、磷形态及溶解性有机质(dissolved organic matter, DOM)的时空分布特征研究，探明污水厂尾水对回补河流的影响. 结果表明：①王建沟经尾水补水后水质明显改善，补水河段污染物浓度空间上沿程上升，时间上水质标识指数特征表现为丰水期>枯水期，总氮(total nitrogen, TN)为主要污染因子. ②尾水回补河道中氮形态以溶解态为主，主要存在形式为溶解态无机氮(dissolved inorganic nitrogen, DIN，占60.9%)，且以硝态氮(NO₃⁻-N)为主. 除溶解态有机氮(dissolved organic nitrogen, DON)和亚硝态氮(NO₂⁻-N)以外，其余形态氮浓度均表现为丰水期>枯水期. ③磷主要以溶解态无机磷(dissolved inorganic phosphorus, DIP，占80.3%)为主，各形态磷浓度均表现为丰水期>枯水期. ④枯、丰水期尾水回补河道DOM均以类腐殖质为主，占68%以上，DOM具有较强自生源、低腐殖化特征；同时，较枯水期而言，丰水期DOM结构更为复杂，平均相对分子质量和含量升高. 研究显示：污水厂尾水回补河流尽管会导致氮、磷等污染负荷的输入，但在丰富河流水动力、生态基流保障、河流生态恢复等方面具有积极的效应；同时建议丰水期强化入河城市面源污染管控.

热带雨林区水源涵养服务时空演变及驱动因素分析：以海南热带雨林国家公园为例

杜乐山, 刘海鸥, 刘文慧, 王槐睿, 张颖, 全占军

2023, 36(9): 1716-1727. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.06

摘要(106) HTML (49) PDF(40)

摘要:
水源涵养服务作为生态系统服务的重要组成部分，直接关系到当地经济、社会和生态系统的韧性与可持续发展. 为深入探讨热带雨林区水源涵养服务的时空演变规律和驱动机理，以海南热带雨林国家公园为例，采用InVEST模型对2000年、2005年、2010年、2015年和2020年的水源涵养服务进行评估，采用ArcGIS 10.2软件分析水源涵养服务的时间演变规律与空间分布格局，并利用LightGBM机器学习探究水源涵养服务时空变化的主要驱动因素. 结果表明：2000—2020年海南热带雨林国家公园水源涵养服务在时间尺度上波动较大，呈现“先下降、后上升”的趋势，2000年、2005年、2010年、2015年和2020年水源涵养量分别为5.36×10⁹、4.23×10⁹、3.93×10⁹、4.30×10⁹、4.34×10⁹ m³；在空间尺度上分布格局差异较大，呈现“东高西低、南高北低”的特点，且具有较强的空间相关性，空间聚集特征明显(Moran′s I>0.93，Z>2.58)；西部地区有较多空间冷点，而东部地区有较多空间热点；蜂窝图分析表明，降水量、蒸发量和土地利用类型对水源涵养服务的边际贡献最高，其中，水源涵养服务与降水量呈正相关，与蒸发量呈负相关，同时受土地利用类型影响较为显著. 研究显示，海南热带雨林国家公园水源涵养服务存在明显的时间演变规律和空间变异格局，且呈现出空间集聚特征，自然因素(主要为降水量和蒸发量)和人类活动(主要为土地利用类型)的双重影响是水源涵养服务变化的主要驱动因素. 研究结果可为国家公园水源涵养服务重点区域识别及规划、水源涵养功能维持及决策管理提供参考.

基于生态产品价值视角的矿区植被恢复成效评估：以神东矿区为例

周甲男, 马苏, 郑颖娟, 刘洋, 刘军会

2023, 36(9): 1728-1736. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.06.13

摘要(99) HTML (27) PDF(40)

摘要:
生态系统服务和生态产品价值提升是矿区实施植被恢复的主要目标. 神东煤矿是我国最大的煤炭生产基地，地处黄土高原与毛乌素沙地过渡地带，原生生态环境极其脆弱. 为了解神东矿区近30年来植被恢复成效，本文基于遥感影像、地面观测和经济统计数据，采用修正后的单位面积价值当量因子法，引入生态系统质量调整系数用以区分同类生态系统内部差异，构建区域生态产品价值评估模型，评估1990—2018年神东矿区生态产品价值及时空变化特征，从生态产品价值视角定量揭示矿区植被恢复效益. 结果表明：①从整体上看，近30年神东矿区生态产品总价值增加6.57×10⁸元，单位面积生态产品价值增长84.33×10⁴元/km²，其中价值增高区域占65.35%，主要位于矿区东部的哈拉沟、大柳塔、石圪台、柳塔、乌兰木伦煤矿以及矿区西部的活鸡兔井；价值量减少区域占33.32%，主要位于乌兰木伦河沿岸及矿区西部的寸草塔、布尔台、补连塔、上湾煤矿边缘地区. ②从不同服务类型看，其生态产品价值增量自高到低排序依次为调节服务、供给服务、支持服务、文化服务，增量分别为3.35×10⁸、1.84×10⁸、1.14×10⁸和0.23×10⁸元，其中增幅最大的为供给服务，增长率达273.78%. ③从不同恢复模式看，2018年单位面积生态产品价值自高到低排序依次为经济林模式(291.31×10⁴元/km²)、光伏灌草模式(182.47×10⁴元/km²)、生态林模式(171.70×10⁴元/km²)、风沙防治模式(166.74×10⁴元/km²)，近30年这4种模式的单位面积生态产品价值均呈增加趋势，分别增加177.68×10⁴、48.62×10⁴、32.80×10⁴、166.74×10⁴元/km². 其中，经济林模式兼具供给服务、调节服务、支持服务和文化服务，单位面积生态产品价值最高且增量最多，能够有效提升矿区生态产品价值；光伏灌草模式和生态林模式能提供较高的调节服务和支持服务，但供给服务不高；风沙防治模式的调节服务和支持服务较高，供给服务和文化服务不足，但由于本底价值较低，单位面积生态产品价值增量较多. 研究显示，近30年来神东矿区4种恢复模式下单位面积生态产品价值均呈增加趋势，生态效益和经济效益明显. 从生态产品价值视角评估矿区植被恢复成效，能够为矿区制定科学的植被恢复计划提供参考，同时也为矿区生态产品价值实现提供基础数据和科技支撑.

一株酸性红壤拟小球藻的分离及其镉吸附能力研究

张菊, 谢章彰, 汤佳, 张亚平, 刘芳华

2023, 36(9): 1737-1745. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.09

摘要(45) HTML (7) PDF(12)

摘要:
华南红壤稻田同时受到酸化和镉(Cd)污染的胁迫，以藻类为代表的生物材料可同时提升环境pH和吸附Cd，因此，将藻类用于Cd污染酸性土壤修复的研究备受关注. 本研究从华南酸性水稻土壤中筛选得到一株具备耐酸耐Cd能力的微藻，通过形态观察和18S rRNA基因序列测序以及系统发育树分析，被鉴定为拟小球藻，最终将其命名为ZJ1(Parachlorella sp. ZJ1). 藻株ZJ1的耐酸、耐Cd实验结果表明，其能耐受的最低pH为3.50，能耐受的最高Cd浓度为6.00 mg/L. 藻株ZJ1的Cd吸附能力实验结果表明，在pH=6.00以及初始Cd浓度分别为1.50、3.00和5.00 mg/L的条件下，藻株ZJ1对Cd的吸附率分别为67.36%、64.89%和41.03%. 吸附动力学拟合结果表明，藻株ZJ1对Cd的吸附特征符合二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型，属于化学吸附和单分子层吸附. 当pH=4.00、初始Cd浓度为3.00 mg/L时，藻株ZJ1对Cd的去除率能够达到56.81%，并且能将体系pH提升至6.50左右，表明藻株ZJ1具备在酸性环境下吸附Cd并提升体系pH的能力. 藻株ZJ1的获得，有望为应对华南红壤稻田土壤酸化和Cd污染的双重胁迫提供理论支持的同时，提供可再生的生物修复功能材料.

硅肥等量施用对土壤砷赋存形态和水稻吸收砷的影响

吴家梅, 官迪, 陈山, 谢运河, 陈锦, 龙世平, 纪雄辉

2023, 36(9): 1746-1754. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.07

摘要(70) HTML (15) PDF(17)

摘要:
为研究施用不同种类硅肥对土壤砷(As)的生物有效性和不同生育期水稻As含量的影响，采用含钾(Si1)，含钙、镁(Si2)，含钙、镁和钾(Si3)，含钙、镁和铁(Si4)，以及水溶性硅肥(Si5)共5种不同种类相同用量的硅肥(SiO₂用量为225 kg/hm²)开展田间小区实验，分析水稻不同生育期水稻As含量和土壤As含量. 结果表明：①Si4和Si5处理降低糙米As含量的效果较好，分别比CK处理显著降低31.3%(P<0.05)和27.6%(P<0.05). ②施用硅肥，水稻分蘖期和拔节期根表铁膜Fe(DCB-Fe)含量高于CK处理，灌浆期和成熟期DCB-Fe含量低于CK处理；施用硅肥处理水稻分蘖期、拔节期、灌浆期和成熟期的DCB-As含量均降低，分别比CK处理降低10.0%、27.0%、20.0%和29.5%. ③施用硅肥条件下，与CK处理相比，水稻成熟期土壤非专性吸附态As(Nas-As)、结合态As(Al-As)和残渣态As(Res-As)的含量平均分别降低15.8%、9.8%和10.2%，铁结合态As(Fe-As)含量提高33.0%. ④水稻成熟期，根系As含量和土壤有效态As含量影响稻米对As的吸收，土壤有效态硅含量影响水稻根系对As的吸收；整个生育期，水稻根表铁膜As和Fe显著影响水稻根系对As的吸收. 施用硅肥条件下，土壤有效态Si含量提高，有效态As含量降低，Fe-As含量增加，成熟期水稻DCB-As含量降低，水稻植株对As的吸收量减少. 研究显示，相同用量的硅肥中，硅的有效性高或添加铁素，对降低水稻吸收As的效果更好，可为As污染土壤的水稻安全生产利用提供有效的解决途径.

有机肥基可降解膜成膜助剂的优选及膜性能研究

杨哲, 张婷, 龚天成, 李东阳, 杨天学, 王铭, 卢欢亮

2023, 36(9): 1755-1764. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.11

摘要(71) HTML (17) PDF(8)

摘要:
研发可降解膜对于缓解由传统塑料膜引起的土壤环境污染具有重要意义. 在不同的生物可降解材料中，利用有机肥中丰富的纤维素、半纤维素和腐殖酸为骨架材料制备生物可降解膜成为一种新的选择，而成膜助剂是有机肥制备可降解膜的关键. 为了探究膜制备过程中成膜助剂对膜性能的影响，分析成膜助剂对有机肥可降解膜的作用机理以及膜的降解规律，以海藻酸钠、丙三醇、戊二醛和羧甲基纤维素钠为成膜助剂，通过正交设计试验，以拉伸强度、断裂伸长率与气体透过性为指标，对成膜助剂最佳浓度进行优化. 结果表明：当海藻酸钠、丙三醇、戊二醛和羧甲基纤维素钠添加量(以质量分数计)分别为0.70%、1.00%、0.20%和1.00%时，有机肥可降解膜的综合性能最佳，其中机械性能中的拉伸强度为16.88 MPa、断裂伸长率为28.47%，氨气和二氧化碳透过系数分别为1.23×10⁻¹¹和1.03×10⁻¹¹ g·m/(m²·d·Pa). 光谱学分析结果表明，成膜后羟基、羧基、醛基等官能团含量和结晶度均有增加，因而实现了松散有机肥成为稳定性的可降解膜材料. 土壤掩埋试验结果表明，膜材料降解过程符合二级降解动力学模型，降解速率常数为0.004，32 d降解失重率为58.97%，具有较好的降解性. 因此，成膜助剂对有机肥制备的可降解膜机械性能和气体透过性影响显著，且降解性良好，在农业生产领域具有一定的实用价值.

典型塑料与生物质废弃物的共热解技术及高值化利用

李晓娜, 潘超, 宋洋, 袁湘洲, 程虎, 倪妮, 王震宇

2023, 36(9): 1765-1778. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.08.01

摘要(203) HTML (66) PDF(28)

摘要:
塑料和生物质废弃物量大面广. 在碳中和背景下，共热解技术被认为是将塑料和生物质高质转化和高值化利用的一个有前途的途径，是经济模式由“线性”转化为“闭环”从而实现环境可持续发展的重要转变之一. 本文以“用后即弃”的聚对苯二甲酸乙二醇酯塑料为代表，梳理了生物质与塑料共热解过程中的协同效应、影响协同效应的因素、共热解产物的高值化利用和共热解技术的环境意义，并对共热解技术在塑料和生物质废弃物资源化处置中的科学难题、技术瓶颈、政策缺失等进行展望. 结果表明：相较于塑料或生物质单独热解，共热解可以显著降低热解过程中的能耗，提高热解产物的产量和品质. 塑料和生物质废弃物在共热解过程中的协同效应是由于富氢塑料作为“氢库”向富氧生物质供氢，提高生物质热解产生的自由基的稳定性，促进共热解反应的彻底进行. 原料类型及掺混比、热解温度、热解速率和催化剂的加入均对共热解的协同效应和产物分布产生显著影响，调整共热解技术中原料配比和热解条件可选择性制备目标产物. 共热解产物包括生物质炭、生物油和热解气等，共热解显著提高生物质炭孔隙结构和稳定性，增强其固碳和减排性能；此外，共热解能够增强热解气和生物油的热值和稳定性，综合提高热解产物的经济和环境价值. 为了实现共热解技术的可持续发展，未来应进一步探究共热解过程和相关机理，明确共热解产物的环境健康风险，建立健全共热解体系和全生命周期的管理政策.

海南省三座典型垃圾填埋场渗滤液及周边地下水中抗生素的污染特征研究

邓星亮, 杨安富, 杜涛, 林天, 吴克富, 卓奕秀, 董璐, 吴晓晨

2023, 36(9): 1779-1790. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.06.03

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摘要:
近年来，垃圾填埋场渗滤液及周边环境中抗生素污染的问题已经受到越来越多的关注. 然而，海南省这方面的信息相对较为缺乏. 本研究选取了海南省三座典型的垃圾填埋场，探究了渗滤液及周边地下水中磺胺类(SAs)、喹诺酮类(QNs)、林可酰胺类(LCMs)和四环素类(TCs)共17种抗生素的污染特征，并评估了其生态风险. 结果表明：①三座典型垃圾填埋场中，LCMs类抗生素的平均检出率达70.83%，高于其他三类抗生素，其中林可霉素(LIN)、克林霉素(CLIN)和磺胺嘧啶(SDZ)的平均检出率相对较高，分别达83.33%、58.33%和58.33%. ②同一座垃圾填埋场渗滤液样品和周边地下水样品中检出的抗生素种类和总浓度都具有高度的一致性；渗滤液样品中检出浓度相对较高的抗生素为LIN(1 495.80~10 648.80 ng/L)、SDZ(1 473.07~5 910.07 ng/L)和磺胺二甲基异嘧啶(SIM，518.67~1 807.73 ng/L)；周边地下水样品中检出浓度相对较高的抗生素为SIM(ND~58.10 ng/L)、磺胺喹恶啉(SQX，ND~17.77 ng/L)、西诺沙星(CNX，ND~27.71 ng/L)和CLIN(ND~18.11 ng/L). ③QNs类抗生素的生态风险水平较其他三类抗生素要高，且具有较高生态风险水平的抗生素为磺胺吡啶(SPD)、SDZ、磺胺噻唑(STZ)、氧氟沙星(OFL)、加替沙星(GTFX)、CNX和LIN. 研究显示，三座垃圾填埋场中部分抗生素均通过固体垃圾和渗滤液迁移扩散至周边地下水中，其带来的污染和生态风险需引起我们的重视.

基于MODPATH模型的单井抽出-回渗循环地下水水力控制程度的关键影响因素研究

王新港, 杨昱, 王磊, 徐祥健, 韩旭, 夏甫, 邓圣, 肖瀚, 姜永海

2023, 36(9): 1791-1801. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.04

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摘要:
为研究单井抽出-回渗循环地下水水力控制程度(抽水井对回渗水的捕获率)和关键因素对水力控制程度的影响机制，构建了基于GMS模拟软件的MODPATH地下水流线示踪模型，根据实验室尺度砂柱物理模型的实测水位数据校准，结合渗透系数为0.009、0.02、0.04、0.09 cm/s四种不同水文地质条件和抽出回渗量为1、2.5、5、10 cm³/s四种水动力条件以及25、30、32、35 cm四种回渗半径的情景设置，模拟了地下水质点的迁移轨迹，刻画了抽水井的捕获范围，量化了抽水井对地下水流场的水力控制程度，并构建了水力控制程度与关键参数之间的定量关系. 结果表明：①砂柱物理模型在1、2.5、5、10 cm³/s四种流量下达到抽出-回渗平衡时，捕获率分别为95.63%、97.69%、97.93%和98.17%；②物理模型内抽水井捕获范围均小于回渗范围且捕获率随流量增加而变大；③回渗范围和含水层渗透系数一定时，随着抽出-回渗量的增大，捕获范围和捕获率均增大；④当回渗范围和抽出-回渗量一定时，随着含水层渗透系数的增大，捕获范围和捕获率均减小；⑤当含水层渗透系数和抽出-回渗量一定时，随着回渗范围的增大，捕获范围和捕获率均减小；⑥根据64种情景的拟合结果，水力控制程度与含水层渗透性强弱、抽出-回渗量大小和回渗半径之间存在定量关系—η=100%×[0.9ln(Q/K)−0.4R+104]〔η为水力控制程度(%)，Q为抽出-回渗量，K为含水层渗透系数，R为回渗半径〕. 研究显示，单井抽出-回渗循环地下水水力控制程度与抽出-回渗量、含水层渗透系数和回渗范围间存在对应关系，可以有效指导实际场地工程应用中实现水力控制的关键参数的设计.

水生微宇宙研究热点及毒性对比与预测分析

吴凡, 王晓南, 王旭升, 王佳琪, 张聪, 刘征涛

2023, 36(9): 1802-1812. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.26

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摘要:
为了解水生微宇宙的研究现状和趋势，本文对国内外相关文献发文量统计后进行了计量分析，并使用CiteSpace提取文献关键词进行了聚类和时间线分析，结果表明：①国外和国内的水生微宇宙研究发文量分别于20世纪90年代和21世纪10年代显著增加. ②国内文献占比从21世纪10年代的16.1%升至21世纪20年代的26.1%. ③生态毒理学研究在水生微宇宙领域占比较大. 基于微宇宙的生态毒理学实验可在一定程度上反映群落水平的毒性效应，对相同暴露时间下单物种毒性实验与微宇宙毒性实验进行对比发现，两种实验的毒性数据呈显著正相关(P<0.05)，且微宇宙毒性实验数据平均值较单物种毒性实验数据平均值低56%. 此外，分别构建了通过单物种及水质参数预测微宇宙毒性数据的回归模型. 研究显示，国内水生微宇宙相关研究正在逐步发展，且生态毒理学在国内外水生微宇宙研究中成为主要研究方向，相较于单物种毒性实验，物种在微宇宙毒性实验中种间关系的影响下对污染物更敏感.

基于文献计量学的环境健康效益评估研究热点及趋势分析

高雅, 郭昌胜, 徐建

2023, 36(9): 1813-1823. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.24

摘要(120) HTML (17) PDF(64)

摘要:
健康效益评估的主要目的是向管理者和公众提供某一项环境保护行动或政策全面的社会效益和成本信息，包括人类健康、环境污染缓解程度、生态资源的改善以及对经济的影响. 本文基于文献计量学，结合Citespace软件对中国知网(CNKI)和Web of Science核心数据库中1990—2022年发表的与健康效益评估相关的文献进行可视化分析，以了解该领域的研究热点和趋势. 结果表明：①近30年来健康效益评估领域的发文量呈增长趋势，尤其是2015年之后，发文量增长迅速，发文量最多的是美国和中国. ②研究成果发表在Science、Lancet、Environmental Science & Technology、Environmental Health Perspectives等顶级期刊上，美国环境保护局和中国科学院是发文量最多的研究机构. ③研究热点主要包括大气污染物的减排效果及收益，颗粒物暴露的健康风险和疾病负担研究，以及城市绿地规划等. 研究显示，健康效益评估领域在国内外的研究方向和脉络类似，正处于活跃发展状态，主要集中在环境污染的缓解效果、大气污染与人体健康、政策的成本效益分析等领域，减排政策实施后不同污染物的协同效益、温室气体减排行动的效果、新污染物的健康风险评估和控制成本是未来的研究趋势.

数字经济与碳排放绩效：以中国276个城市为例

王凯, 关锐, 胡鸣镝, 李娴, 甘畅

2023, 36(9): 1824-1834. doi: 10.13198/j.issn.1001-6929.2023.07.23

摘要(208) HTML (24) PDF(56)

摘要:
数字经济是推动城市低碳转型的重要动力，也是实现碳达峰、碳中和目标的关键路径. 该研究以中国276个地级及以上城市为研究对象，利用改进的熵值法测算各城市数字经济发展水平，并将碳排放绩效分解为碳排放强度和碳排放效率，在此基础上综合运用面板固定效应模型和中介效应模型剖析数字经济对碳排放绩效的影响及其作用机制. 结果表明：①数字经济发展水平每提高1%，碳排放强度将显著下降0.180%，碳排放效率将显著提高0.276%，即数字经济能显著提高碳排放绩效. ②数字经济对碳排放绩效的影响存在城市区位和城市规模的异质性，东部城市和大城市数字经济的作用强度更大. ③数字经济可通过提高经济发展水平、优化产业结构以及加速技术创新显著提高碳排放绩效. 研究显示，数字经济不仅能直接显著提升碳排放绩效，而且可通过规模效应、结构效应和技术效应间接影响碳排放绩效. 因此，未来仍需加快数字经济高质量发展，尤其增强科技创新和产业升级对碳排放绩效的传导作用；同时根据城市规模和资源禀赋，建立健全的差异化碳减排机制.

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2023年第36卷第9期

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