环境科学

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  • 《环境科学》再获“百种中国杰出学术期刊”称号

    <正>2019年11月19日,中国科技论文统计结果发布会在北京举行,会议公布了"百种中国杰出学术期刊"获奖名单.《环境科学》连续18次荣获"百种中国杰出学术期刊"称号."百种中国杰出学术期刊"是根据中国科技学术期刊综合评价指标体系进行评定.该体系利用总被引频次、影响因子、基金论文比、他引总引比等多个文献计量学指标进行统计分析,对期刊分学科进行评比,其评价结果客观公正,为我国科技界公认,并具有广泛影响.

    2020年02期 v.41 664页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 《环境科学》连续8次荣获“中国最具国际影响力学术期刊”称号

    <正>2019年10月28日,中国学术期刊(光盘版)电子杂志社(CNKI)等机构发布"2019中国最具国际影响力学术期刊"评选结果.《环境科学》荣获"2019中国最具国际影响力学术期刊"称号,是唯一入选的环境科学与资源科学类中文期刊,也是自首次评选以来连续8次获此殊荣.评选以期刊国际影响力指数进行排序,遴选出排名前5%(Top5%)的期刊获评"中国最具国际影响力学术期刊".

    2020年02期 v.41 755页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 《环境科学》多项引证指标名列前茅

    <正>2019年11月19日,中国科学技术信息研究所在中国科技论文统计结果发布会上公布了2018年度中国科技论文统计结果.统计结果显示《环境科学》2018年度总被引频次11 644,影响因子2. 130,多项引证指标位居环境科学技术及资源科学技术类科技期刊前列.

    2020年02期 v.41 885页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]

  • 基于GAM模型分析中国典型区域网格化PM_(2.5)长期变化影响因素

    南洋;张倩倩;张碧辉;

    为探究中国典型区域地表PM_(2.5)浓度长期时空变化及其影响因素,运用广义可加模型(GAM)对1998~2016年均0. 01°×0. 01°地表PM_(2.5)浓度网格化数据进行分析.典型区域多年平均PM_(2.5)浓度从高到低:华东华中地区(40. 5μg·m~(-3))>华北地区(37. 4μg·m~(-3))>华南地区(27. 8μg·m~(-3))>东北地区(23. 7μg·m~(-3))>四川盆地(22. 4μg·m~(-3)).东北地区PM_(2.5)年际变化呈现明显上升趋势;其他地区1998~2007年呈上升趋势,2008~2016年出现下降趋势.在典型区域PM_(2.5)浓度空间分布上,PM_(2.5)浓度分布呈现显著的空间差异,多年来各区域PM_(2.5)浓度高值分布相对稳定. PM_(2.5)浓度变化的单因素GAM模型中,所有影响因素均通过显著性检验,典型区域中对PM_(2.5)浓度变化影响解释率较高的各个影响因素顺序有所不同. PM_(2.5)浓度变化的多因素GAM模型中,均呈现非线性关系,典型区域方差解释率为87. 5%~92%(平均89. 0%),模型拟合度较高,对其变化有显著性影响.典型区域YEAR和LON-LAT均对PM_(2.5)浓度变化影响最为显著.除此之外,气象因子对PM_(2.5)的影响大小在各个区域存在不同.东北地区影响PM_(2.5)最重要的3个气象因子排序为:tp> v_(10)> ssr;华北地区为:temp> tp> msl;华东华中地区为:temp> tp> ssr;华南地区为:temp> RH> blh;四川盆地为:tp> temp> u_(10).结果表明,运用GAM模型,能够定量分析区域PM_(2.5)浓度长期变化的影响因素,对PM_(2.5)污染评估具有重要意义.

    2020年02期 v.41 499-509页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 我国PCDD/Fs网格化大气排放清单

    陈露露;黄韬;陈凯杰;宋世杰;高宏;马建民;

    PCDD/Fs排放清单是进行PCDD/Fs控制、环境归趋行为研究和健康风险评估的基础.本研究基于我国官方发布的2004年各行业PCDD/Fs排放清单的基础上,结合联合国环境规划署(UNEP) 2013年发布的最新《鉴别及量化PCDD/Fs类排放标准工具包》中PCDD/Fs排放因子,估算了我国2016年各省各行业PCDD/Fs大气排放量,并结合各行业网格化指代数据,建立了我国PCDD/Fs大气网格化排放清单(1/4°×1/4°经纬度),最后利用蒙特卡洛模型分析了清单的不确定性.结果表明,2016年我国PCDD/Fs大气排放量(以TEQ计,下同)为10 366 g,与2004年相比增加了约2倍.从排放行业来看,金属生产是我国大气中PCDD/Fs的主要来源,2016年排放量为5 333 g,其次为垃圾焚烧(2 469 g),供热和发电(1 290 g)和矿物产品生产(933 g),以上4个行业排放量占我国PCDD/Fs大气总排放的97%.从空间来看,我国大气PCDD/Fs排放主要集中在京津冀、长三角和珠三角地区,其中京津冀和长三角地区PCDD/Fs排放主要来自钢铁生产,珠三角地区主要来自垃圾焚烧.

    2020年02期 v.41 510-519页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 成都平原PM_(2.5)中碳质组分时空分布特征与来源

    史芳天;罗彬;张巍;刘培川;郝宇放;杨文文;谢绍东;

    为了探究成都平原碳质气溶胶污染特征及来源,于德阳、成都和眉山三地采集了1 a的PM_(2.5)样品,利用光热透射法测量其有机碳(OC)和元素碳(EC). 3个点年均碳质气溶胶的质量浓度(μg·m~(-3))分别为眉山(OC:15. 8±9. 6,EC:6. 6±5. 3)>成都(OC:13. 0±7. 5,EC:4. 7±3. 6)>德阳(OC:9. 6±6. 1,EC:3. 4±2. 6),对应的总碳质气溶胶(TCA)在PM_(2.5)中的占比分别为36%、34%和30%.由EC示踪法估算获得二次有机碳(SOC)在OC中的占比分别为眉山38%、成都46%和德阳47%. OC和EC质量浓度季节变化显著,呈现出秋冬季高夏季低的特征,在2013年10月12~13日、12月2~7日和2014年1月中下旬出现峰值,同期气溶胶中K+质量浓度激增,说明这些污染过程中生物质燃烧有重要贡献. PMF模型对碳质气溶胶来源解析结果表明,该地区总碳(TC)的主要来源为生物质燃烧源(46%~56%)、二次有机气溶胶源(26%~38%)、机动车排放源(9%~12%)、扬尘源(3%~4%)、燃煤源(2%~3%)和工业源(1%~2%),生物质燃烧源全年范围内对TC有显著贡献,尤以秋冬两季贡献最高.

    2020年02期 v.41 520-528页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 南京江北新区冬季PM_(2.5)中化学组分的昼夜变化特征及其来源解析

    邱晨晨;于兴娜;丁铖;时政;张瑞芳;侯思宇;侯新红;

    为更好地了解南京江北新区大气气溶胶中水溶性离子的昼夜变化特征,冬季连续采集了2个月的PM_(2.5)样品,研究其水溶性离子昼夜变化特征及来源解析.结果表明,观测期间水溶性离子质量浓度变化范围为17. 07~168. 43μg·m~(-3),均值为(59. 01±30. 75)μg·m~(-3),且白天的水溶性离子平均质量浓度高于夜晚. NO_3~-和NH_4~+的浓度占离子总浓度的比值在夜晚偏高,而SO_4~(2-)和Cl~-则在白天偏高. SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+(SNA)是南京市PM_(2.5)中最重要的水溶性离子,其质量浓度在污染天要高于清洁天.白天和夜晚的阴阳离子平衡比值(AE/CE)大于1,说明PM_(2.5)呈酸性.相关性分析显示NH_4~+与NO_3~-、SO_4~(2-)之间具有显著的线性相关性,其在PM_(2.5)中主要是以NH_4NO_3和(NH_4)_2SO_4结合方式存在. PMF源解析进一步表明南京江北新区冬季大气PM_(2.5)中水溶性离子主要来源于机动车排放、化石燃料燃烧、生物质燃烧和扬尘等.

    2020年02期 v.41 529-536页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 南京北郊四季PM_(2.5)中有机胺的污染特征及来源解析

    李栩婕;施晓雯;马嫣;郑军;

    2017年12月至2018年11月在南京北郊采集了大气PM_(2.5)样品,对其中的有机胺、主要水溶性离子、有机碳和元素碳进行了定量分析.共测定南京北郊大气PM_(2.5)中5种有机胺:甲胺、乙胺、二甲胺、三甲胺和苯胺.有机胺年平均总浓度为(54. 2±29. 2) ng·m~(-3),其中最丰富的物种为二甲胺[年均值:(20. 2±13. 7) ng·m~(-3)],其次为甲胺[年均值:(13. 1±6. 3)ng·m~(-3)]、三甲胺[年均值:(8. 6±4. 1) ng·m~(-3)]、乙胺[年均值:(6. 3±4. 1) ng·m~(-3)]和苯胺[年均值:(5. 9±3. 9) ng·m~(-3)],有机胺总浓度呈现出明显的季节变化,表现为夏季>秋季>春季>冬季.污染天有机胺的浓度大于清洁天,主要是受大气颗粒物酸性影响大气有机胺气/粒转换所致,并且大气颗粒物酸性也是导致夏季高温条件下颗粒态有机胺仍高于其它季节的另一原因.在新粒子生长天,发现有机胺的浓度会有所增加. PMF法溯源结果显示南京北郊大气PM_(2.5)中主要有6种有机胺排放源:即工业源、农业源、生物质燃烧、机动车排放、二次源和道路扬尘.其中甲胺、乙胺主要来源于二次源和机动车排放;二甲胺、三甲胺主要来源于生物质燃烧、二次源和机动车排放;苯胺主要来源于工业排放和生物质燃烧.有机胺的来源具有显著的季节差异,春季秋季道路扬尘源占比较高,夏季二次源为有机胺主要的污染源,冬季机动车排放源和生物质燃烧源有一定提升.而有机胺的昼夜差异并不明显,二次源、机动车排放源以及生物质燃烧源是3个主要影响因素.

    2020年02期 v.41 537-553页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 欢迎订阅2020年《环境科学》

    <正>《环境科学》创刊于1976年,由中国科学院主管,中国科学院生态环境研究中心主办,是我国环境科学学科中最早创刊的学术性期刊.《环境科学》自创刊以来,始终坚持"防治污染,改善生态,促进发展,造福人民"的宗旨,报道我国环境科学领域内具有创新性高水平,有重要意义的基础研究和应用研究成果,以及反映控制污染,清洁生产和生态环境建设等可持续发展的战略思想、理论和实用技术等.

    2020年02期 v.41 553页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 长三角背景点夏季大气PM_(2.5)中正构烷烃和多环芳烃的污染特征和来源解析

    薛国艳;王格慧;吴灿;谢郁宁;陈玉宝;李杏茹;王心培;李大鹏;张思;葛双双;丁志健;

    为探讨长三角背景点有机气溶胶的污染特征和来源,于2018年夏季在崇明岛进行了为期3个月的PM_(2.5)样品昼夜采集,使用气相色谱-质谱技术分析其中正构烷烃(normal alkanes,n-alkanes)和多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的质量浓度和分子组成,并结合后向轨迹和正交矩阵(positive matrix factorization,PMF)解析其来源.结果表明,观测期间崇明岛PM_(2.5)的质量浓度为(33±21)μg·m~(-3),低于国家空气质量一级标准(GB3095-2012,35μg·m~(-3)),但仍有部分时段污染较重,超标率为35%.其中n-alkanes和PAHs的浓度均值分别为(26±44) ng·m~(-3)和(0. 76±1. 0) ng·m~(-3),污染期(PM_(2.5)≥35μg·m~(-3))比清洁期(PM_(2.5)<15μg·m~(-3))高出一个数量级,二者在污染期均呈昼低夜高趋势,而清洁期PAHs昼夜无显著差异,n-alkanes呈现白天大于晚上的特征.分子组成、特征比值及相关性分析显示:PM_(2.5)中67%的n-alkanes来源于化石燃料燃烧,其余为植物排放,PAHs则主要来自化石燃料和生物质燃烧.后向轨迹及PMF的分析结果进一步显示:污染期PAHs主要来自内陆、沿海及长三角地区的机动车与工业排放,贡献了51%,而清洁期受海洋气团控制,PAHs主要来源于船舶排放,贡献了45%,高于燃煤和机动车排放的贡献之和(38%).

    2020年02期 v.41 554-563页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 2017年秋季长春市PM_(2.5)中多环芳烃的污染来源及健康风险评价

    张艺璇;曹芳;郑涵;张东东;翟晓瑶;范美益;章炎麟;

    本研究采集了长春市2017年秋季大气中的PM_(2.5)样品共30个,采用气相色谱质谱仪(GC-MS)分析了样品中17种多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的浓度和组成特征,运用比值法和主成分分析法确定PAHs的污染来源,并通过计算苯并(a)芘等效致癌浓度和终身致癌超额危险度进行健康风险评估.结果表明,长春市秋季PM_(2.5)平均质量浓度为(50. 84±12. 23)μg·m~(-3),有机碳(OC)和元素碳(EC)含量分别为(17. 07±5. 64)μg·m~(-3)和(1. 33±0. 75)μg·m~(-3),占PM_(2.5)总量的37%; PAHs总浓度为(15. 69±5. 93) ng·m~(-3),以中高环数的PAHs为主,占总PAHs的84. 26%;长春市秋季大气中PAHs主要来源于机动车尾气排放(44. 48%)>煤燃烧(29. 16%)>生物质燃烧(26. 36%),本地交通(汽油车)排放是主要污染源;苯并(a)芘等效致癌平均浓度在1. 55~5. 38 ng·m~(-3)之间,总致癌等效平均浓度为(6. 44±1. 53) ng·m~(-3),总体处于轻微污染水平;通过呼吸摄入PAHs对成年女性健康危害最大,其次是成年男性和儿童,但所有人群的终身致癌风险值均未超过1×10-6,其健康风险处于可接受水平.

    2020年02期 v.41 564-573页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 京津冀及周边区域PM_(2.5)叠加沙尘重污染过程特征及预报效果分析

    朱媛媛;高愈霄;柴文轩;王帅;李亮;王威;王光;刘冰;王晓彦;李健军;

    选取京津冀及周边区域2018年11月23日至12月4日一次大范围、长时间且PM_(2.5)叠加两次沙尘传输的复合型重度污染过程开展特征研究,分析了首要污染物PM_(2.5)和PM_(10)浓度的发展演变,以及污染气象影响因素;结合激光雷达地基和车载走航监测结果,以及HYSPLIT后向轨迹结果,讨论了区域污染传输的情况;并对重污染期间NAQPMS、CMAQ和CAMx这3个空气质量模式的预报效果进行了回顾分析.结果表明,研究时段PM_(2.5)叠加两次沙尘传输导致区域中南部多数城市达到重至严重污染水平,张家口、北京、石家庄、邯郸和郑州PM_(10)小时峰值分别为1 589、864、794、738和766μg·m~(-3),PM_(2.5)小时峰值浓度分别为239、319、387、321和380μg·m~(-3).地面弱气压场、高湿、逆温等静稳条件和沙尘是重要的污染气象和天气因素.激光雷达地基和车载走航监测数据结合HYSPLIT后向轨迹分析表明重污染期间区域西南和东南方向发生了PM_(2.5)传输;区域两次沙尘过程主要受西北路径传输影响.此外,NAQPMS、CMAQ和CAMx这3个模式均可较好地预测到京津冀及周边区域的重污染过程,但对个别城市预报略有偏差.该次重污染过程中模式对PM_(2.5)的预报效果要好于PM_(10),这与气象模式预报、大气化学反应机制、污染源清单的不确定性,以及重污染应急措施导致的污染源排放的改变有一定关系.

    2020年02期 v.41 574-586页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 河南省臭氧污染特征与气象因子影响分析

    齐艳杰;于世杰;杨健;尹沙沙;程家合;张瑞芹;

    利用环境空气质量监测站和国家基准地面气候站数据,研究了2017年河南省臭氧(O_3)污染时空特征及其与颗粒物、前体物和气象因子关系.结果表明,河南省2017年O_3日最大8 h滑动平均值(MDA8)呈现夏季>春季>秋季>冬季的特征,年均值为108μg·m~(-3);各地市均有不同程度O_3超标情况,其中,安阳超标天数高达88 d,信阳最少为17 d;春末夏初(5月和6月) O_3污染最为严重,O_3 MDA8月均浓度在140μg·m~(-3)以上,并在6月达到峰值;定性和定量分析显示O_3 MDA8月均浓度与颗粒物,O_3小时浓度与CO、NO_2呈负相关;不同季节、不同城市O_3MDA8与气象因子(日照时长、气温、降雨、能见度、相对湿度及风速)的相关性具有差异.

    2020年02期 v.41 587-599页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 河南省气溶胶光学特性的时空变化特征

    张瑞芳;于兴娜;

    利用2001~2018年的Terra MODIS C6.1气溶胶产品对河南省大气气溶胶光学特性进行研究,分析气溶胶光学厚度(AOD)、气溶胶垂直柱质量浓度(AMC)和细粒子比(FMF)的时空分布特征,并针对代表性区域研究了气溶胶光学参数的时间变化特征.结果表明,河南省年均AOD和AMC及其在各个季节的空间分布均为东高西低、北高南低,与河南省特殊地势、人口分布及各地区企业数量有关,而FMF的空间分布与AOD和AMC分布相反.春季AMC值最高,而FMF值最低,表明春季主要是受到沙尘气溶胶的影响.夏季AOD和FMF值最高,而AMC值较低,主要是夏季气溶胶吸湿增长作用增强导致AOD高值出现,雨水冲刷与二次气溶胶生成量增加使夏季以细模态气溶胶为主.秋、冬季河南省AOD和AMC值相对较低,FMF值略高于春季.河南省AOD和AMC呈现逐年下降趋势;而FMF呈现上升趋势,而且2011年之后AOD、AMC和FMF的月平均峰谷差值均有所减少.

    2020年02期 v.41 600-608页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 黑炭气溶胶质谱仪(SP-AMS)分析春季PM_(2.5)中水溶性有机气溶胶

    黄雯倩;陈彦彤;李旭东;赵竹子;马帅帅;叶招莲;盖鑫磊;

    为探讨常州春季大气细颗粒物(PM_(2.5))的化学组成及污染特征,于2017年3月1日~5月30日采集了84个有效样品,对其水溶性离子(WSIIs)、碳质组分(OC和EC)等常规组分进行了测定和分析,并采用黑炭-气溶胶质谱仪(SP-AMS)对水溶性有机气溶胶(WSOA)进行了分析.结果表明,采样期间PM_(2.5)的日均质量浓度为101. 97μg·m~(-3),超标(环境空气质量标准二级标准)率达73. 8%,以轻度、中度和重度污染为主,分别占总天数的39. 3%、21. 4%和13. 1%. WSIIs约占PM_(2.5)的39. 86%,其中二次离子(SO_4~(2-)、NH_4~+和NO_3~-)占WSIIs的81. 85%,阴阳离子电荷平衡的线性拟合直线的斜率(AE/CE)大于1(1. 09),表明PM_(2.5)偏弱酸性. OC/EC比值为2. 53,说明受二次转化的影响. SP-AMS分析WSOA组分包含C_xH_y+(32. 1%)、C_xH_yO+(30. 4%)、C_xH_yO_~(2+)(25. 4%)和H_yO~+(4. 7%),其平均氧碳比(O/C)、氢碳比(H/C)、氮碳比(N/C)和有机质-有机碳比(OM/OC)分别为0. 72、1. 53、0. 04和2. 15,高的O/C表明春季光化学反应导致的二次转化贡献较大.正定矩阵因子分析模型(PMF)对WSOA的质谱进行解析得到:类烃OA(HOA)、半挥发氧化性-生物质燃烧排放OA(SVOOA-BBOA)和低挥发性氧化性OA(LVOOA) 3种有机气溶胶,分别占WSOA总量的18. 4%、34. 1%和47. 4%.

    2020年02期 v.41 609-619页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 南京市黑碳气溶胶时间演变特征及其主要影响因素

    杨晓旻;施双双;张晨;王红磊;王振彬;朱彬;

    为了研究南京市黑碳(black carbon,BC)气溶胶的时间演变特征及其主要影响因素,使用多波长Aethalometer(AE-33)每个季节选取典型月份观测了BC质量浓度,结合大气污染物数据、气象要素和边界层探测数据,分析了BC的季节变化、日变化、周末效应和来源特征.结果表明,南京的BC浓度具有明显的季节变化,春季[(3 351±919) ng·m~(-3)]>冬季[(3 234±2102) ng·m~(-3)]>秋季[(3 064±967) ng·m~(-3)]>夏季[(2 632±1 705) ng·m~(-3)]. 4个季节BC日变化均为双峰型分布,峰值分别位于06:00~08:00和21:00~23:00. BC不同季节的早晚高峰分布特征不同.早高峰春季BC浓度最高,晚高峰冬季浓度最高.冬季早高峰出现时间要比其他季节滞后2 h,而夏季晚高峰时间反而比其他季节提前2 h.风速对BC日变化季节分布差异的影响远大于相对湿度(relative humidity,RH).逆温层结对大气污染物浓度的影响机制比较复杂,在不同季节中逆温的高度、厚度和逆温强度对污染物的影响机制不同. BC不同季节的周末效应不同,风速对BC周末效应的影响较小,逆温层结差异是造成BC周末效应的主要原因.南京地区液体燃料燃烧对BC的贡献较大,固体燃烧对BC贡献较小.

    2020年02期 v.41 620-629页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 连云港不同功能区挥发性有机物污染特征及臭氧生成潜势

    乔月珍;陈凤;李慧鹏;赵秋月;

    2018年夏季和秋季对连云港城区不同功能区开展大气VOCs采样,利用预浓缩系统和气相色谱质谱联用技术分析定量了107种VOCs物种,并利用最大增量反应活性(MIR)估算了大气VOCs的臭氧生成潜势(OFP).结果表明,连云港市城区大气VOCs平均体积分数为(22. 1±13. 1)×10~(-9),C2~C4的烷烃和烯烃、丙酮及乙酸乙酯是主要的VOCs物种,占TVOCs含量的59. 8%~75. 8%.不同功能区VOCs浓度排序为工业区[(28. 4±13. 5)×10~(-9)]>风景区[(21. 7±4. 4)×10~(-9)]>交通居民混合区[(20. 8±7. 2)×10~(-9)].秋季VOCs浓度显著高于夏季,秋季工业区浓度最高(35. 4×10~(-9)),夏季风景区VOCs浓度最高(21. 5×10~(-9)).烷烃、含氧硫化合物和卤代烃是最主要的VOCs组分,分别占TVOCs浓度的35. 3%、26. 9%和15. 6%,受工业排放影响工业区含氧硫化合物含量显著高于风景区和交通居民混合区.通过T/B(甲苯/苯)探讨VOCs的来源发现,机动车和溶剂使用是城区大气VOCs的主要来源.功能区的OFP排序为工业区>交通居民混合区>风景区,烯烃对OFP的贡献最高,其次为芳香烃.

    2020年02期 v.41 630-637页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 挥发性有机物污染控制方案的运行费用效能比较

    羌宁;史天哲;缪海超;

    当前,中国挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的污染控制工作已进入深水区,VOCs污染控制措施费用效能的高低将决定其减排工作的环保意义,筛选出费用效能高的措施也是VOCs减排工作能够持续稳定进行的必要基础.本文从排放浓度、排放风量及连续还是间歇排放等污染源排放特征角度确定出12种典型的VOCs排放情景,针对这些典型情景估算了目前主流减排方案的运行费用,并以减排单位质量VOCs的运行费用(unit abatement cost,UAC,元·kg~(-1),以VOCs计)为费用效能指标进行了技术经济比较,以期为依据VOCs排放特征选择适宜的减排方案提供参考.分析结果表明,对于低浓度VOCs排气,其减排UAC总体达8元·kg~(-1)以上,浓缩工序可有效减少UAC,通过合理地气体收集方式减少排放风量并提高排气浓度对后续处理的费用效能影响巨大.强化VOCs排放过程的按质分类收集以提高得到VOCs液体的资源化属性,也是今后提高VOCs控制费用效能的有效途径之一.

    2020年02期 v.41 638-646页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 西安市大气降水污染和沉降特征及其来源解析

    丁铖;于兴娜;侯思宇;

    基于东亚酸沉降监测网(Acid Deposition Monitoring Network in East Asia,EANET)的湿沉降观测数据,分析了2000~2017年西安市大气降水化学特征、沉降特征以及潜在来源.结果表明,2000~2017年西安市降水pH和电导率的变化分别呈上升和下降趋势;大气降水中离子平均浓度大小依次为SO_4~(2-)> Ca~(2+)> NH_4~+> NO_3~-> Na+> Cl-> Mg~(2+)> K+,其中SO_4~(2-)浓度占总离子的比值由2000年的38. 6%降低到2017年的27. 9%.近年来的SO_4~(2-)和NO_3~-的比值表明,西安市大气污染物排放类型有由燃煤型向混合型转变的趋势.近十几年来SO_4~(2-)的沉降量整体呈下降趋势,与Mann-Kendall检验所得结果基本一致.西安市大气降水中氮和硫的沉降量分别为16. 89 kg·(hm~2·a)~(-1)和33. 52 kg·(hm~2·a)~(-1),并且NH_4~+-N为西安市大气活性氮的主要沉降成分.机动车排放既是SO_4~(2-)的主要贡献者,又是NO_3~-的主要贡献者,对SO_4~(2-)和NO_3~-的贡献占比分别为15. 43%和72. 99%.对NH_4~+贡献最大的是农业源,占比达到75. 47%.

    2020年02期 v.41 647-655页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 《环境科学》征稿简则

    <正>1.来稿报道成果要有创新性,论点明确,文字精炼,数据可靠.全文不超过8 000字(含图、表、中英文摘要及参考文献).国家自然科学基金项目、国家科技攻关项目、国际合作项目或其它项目请在来稿中注明(在首页以脚注表示).作者投稿时请先登陆我刊网站(www. hjkx. ac. cn)进行注册,注册完毕后以作者身份登录,按照页面给出的提示信息投稿即可.

    2020年02期 v.41 655页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 4种动物养殖场空气中抗生素耐药菌的生物多样性及群落结构

    沙云菲;孙兴滨;辛文鹏;高浩泽;程首涛;高敏;王旭明;

    动物集约化养殖场可向空气环境释放大量微生物,包括抗生素耐药菌甚至是耐药致病菌,危害动物和工人健康并污染周边空气环境.针对以上问题,本研究以四环素和红霉素耐药菌为例,对动物养殖场空气颗粒物负载抗生素耐药菌的生物多样性以及群落结构展开研究.基于高通量测序技术,对比分析动物舍内与舍外颗粒物,以及粪便样品中抗生素耐药菌的生物学差异,并研究驱动以上差异的关键菌属.结果表明,整体上养殖场空气颗粒物负载红霉素耐药菌的生物多样性高于四环素耐药菌,舍内空气颗粒物负载生物的多样性高于粪便样品.细颗粒物和粗颗粒物负载抗生素耐药菌的生物多样性和群落结构均无显著差异. Actinobacteria是导致红霉素耐药菌和其他细菌群落差异的关键菌门之一,Staphylococcus是四环素耐药菌群区别于红霉素耐药菌和全部细菌菌群的关键菌属之一.群落结构研究结果显示,四环素和红霉素耐药菌的优势菌群和群落结构没有显著差异.但粪便和空气颗粒物负载生物的群落结构在属水平上差异显著,优势菌门也有所不同.本研究结果将为准确评估动物养殖场空气环境中抗生素耐药菌污染现状及其生态风险提供基础数据.

    2020年02期 v.41 656-664页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 辽宁省2000~2030年机动车排放清单及情景分析

    金嘉欣;孙世达;王芃;林应超;王婷;吴琳;魏宁;常俊雨;毛洪钧;

    机动车排放已经成为城市地区大气污染的主要来源.基于COPERT模型和Arc GIS技术,建立了2000~2030年辽宁省机动车排放清单,分析6类污染物(CO、NMVOC、NO_x、PM_(10)、SO_2和CO_2)排放的总体趋势与空间演变特征,同时以2016年为基准年,基于情景分析法设置8类控制措施情景并评估不同控制措施对污染物的减排效果.结果表明2000~2016年,机动车的CO、NMVOC、NO_x和PM_(10)排放量呈现先增后降的趋势,SO_2排放量呈现波动变化,而CO_2排放量则呈现持续增长态势.轻型载客车和摩托车是CO和NMVOC排放的主要贡献车型,重型载客车和重型载货车是NO_x和PM_(10)的主要排放源,SO_2和CO_2则主要是由轻型载客车排放.辽宁省中部及南部机动车排放量明显高于辽东和辽西.从城市层面来看,排放主要集中在沈阳市和大连市.情景分析表明,实施更加严格的排放标准可以增强减排效果,且升级排放标准的时间越提前减排效果越好.综合情景将实现减排最大化,强化综合情景对CO、NMVOC、NO_x、PM_(10)、CO_2和SO_2的削减率达到了30. 7%、14. 3%、81. 7%、29. 4%、12. 3%和12. 1%.

    2020年02期 v.41 665-673页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 国六柴油机DPF再生时VOCs排放特性

    钱枫;薛常鑫;许小伟;马东;李朋;祝能;

    颗粒物捕集器(DPF)是柴油机满足国六排放标准的必备装置之一.经台架实验证明,氧化型催化转化器(DOC)辅助DPF再生过程中挥发性有机物(VOCs)排放会大幅度升高,而2014年制定的《道路机动车大气污染物排放清单编制技术指南》并未考虑到DPF再生过程对VOCs排放的影响.通过台架实验,采集国六柴油机DPF再生过程的尾气,并用气相色谱质谱技术对尾气中的VOCs进行定量分析.结果表明,国六柴油机DPF再生过程中VOCs排放有显著增加,DPF再生阶段排放的VOCs总量是不再生时的4倍,增排量为2 419. 6μg·m~(-3),且DPF再生所排放的VOCs中,烷烃的含量最高,其次为芳香烃、醛酮和烯烃,分别占总排放VOCs的42. 5%、29. 7%、24. 9%和2. 9%;用臭氧和二次有机气凝胶生成潜势对增排VOCs的大气活性进行评价,发现DPF再生过程中增排的VOCs对环境的影响显著,由增排的VOCs所生成的臭氧和二次有机气溶胶分别为4 272. 8μg·m~(-3)和9. 0μg·m~(-3),其中芳香烃和烷烃对臭氧和二次有机气溶胶生成潜势的贡献率相对较高.因此,在计算柴油车VOCs排放因子时,应考虑DPF再生的影响;且该国六柴油机DPF再生时的VOCs排放因子为1. 03 mg·(k W·h)~(-1),可为制定国六标准柴油车VOCs排放因子提供参考.

    2020年02期 v.41 674-681页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 南小河沟流域地表水和地下水的稳定同位素和水化学特征及其指示意义

    郭亚文;田富强;胡宏昌;刘亚平;赵思晗;

    南小河沟流域为典型的黄土高原沟壑区,本文分析了该流域地表水和地下水的氢氧稳定同位素和水化学特征,揭示了地表水与地下水之间的相互关系.结果表明,大气降水的δD和δ~(18)O值呈现春夏高,秋冬低的季节变化特征.水库水的δD和δ~(18)O值的季节性变化规律呈现夏秋高、冬春低的特征.地下水的δD和δ~(18)O值季节性变化规律相对不显著.流域内地表水和地下水水化学类型主要为Na·Mg-HCO_3型.地表水和地下水电导率的季节性变化规律均呈现冬季高、夏季低的特点.当地大气降水和深层地下水可能是南小河沟流域内地表水(水库水、沟道水)和泉水的主要补给来源.流域内的常流泉可能主要由深层地下水补给,而季节泉,例如,董庄沟和杨家沟的源头泉则可能是由深层地下水和当地大气降水共同补给.

    2020年02期 v.41 682-690页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 乐安河中下游重金属时空分布特征及风险评价

    余杨;吕雅宁;王伟杰;渠晓东;刘聚涛;温春云;

    为了解乐安河中下游受矿区影响河段的重金属污染水平及其污染程度,于2016年选择不同水文时期,对相应河段表层水体和表层沉积物中6种重金属(Cu、Zn、Pb、Cr、Cd和As)的含量水平、赋存形态及空间分布进行了研究,并采用地累积指数评价法和潜在生态风险指数法对表层沉积物中重金属的污染程度和生态风险进行了评价.结果表明,乐安河中下游水体中Cu、Zn和Cd等重金属浓度在枯水期高于平水期和丰水期.丰、平水期流速与Cd、Pb、Cu和Cr等重金属浓度表现出显著的正相关关系.表层沉积物中Cu、Zn、Pb和Cd的污染水平较高,重金属含量沿程分布特征存在季节差异,枯水期沉积物中重金属含量在河流靠近矿区处最高,而在丰、平水期则分别在下游和河口处达到最高值.沉积物中重金属除Cd以可交换态为主外,其余重金属形态组成中残渣态比重较高.地累积指数法评价结果显示乐安河受到Cu偏重度污染和Cd中度污染.单因子潜在生态风险指数法显示,Cd的潜在生态风险指数较高,部分河段存在严重风险.

    2020年02期 v.41 691-701页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 温榆河水环境质量与浮游植物群落结构的时空变化及其相互关系

    朱利英;陈媛媛;刘静;王亚炜;王春荣;魏源送;张育新;

    温榆河是北京市重要的生态廊道.本研究基于历史文献资料和现场调查,比较分析了2006、2011和2018年温榆河水环境质量与浮游植物群落结构的时空变化,探讨了浮游植物群落变化与水温T、溶解氧DO、pH和营养盐之间的相互关系.结果表明,温榆河水环境质量总体好转,经历了重度污染→污染遏制→水质改善过程,水污染物已从NH_4~+-N为主转向TN为主.NH_4~+-N、TN的平均浓度和平均超标倍数从2011年的15. 52~19. 16 mg·L~(-1)、9. 34~8. 58倍和20. 21~19. 58 mg·L~(-1)、12. 47~8. 79倍降低到2018年的1. 93~2. 66 mg·L~(-1)、0. 29~0. 33倍和5. 66~6. 79 mg·L~(-1)、2. 77~2. 39倍,并且温榆河和支流清河的DO和NH_4~+-N浓度已基本达到水功能区划目标.与水质改善过程相对应,浮游植物群落的物种种类大幅增加,经历了绿藻门(Chlorophyta)→蓝藻门(Cyanophyta)→硅藻门(Bacillariophyta)物种为主的变化过程,Shannon-Wiener多样性指数(H')、均匀度Pielou指数(J)有所改善,但依然存在高耐污绝对优势物种小环藻(Cyclotella)和直链藻(Melosira)等,且2018年温榆河依旧处于中富营养化状态.统计分析结果表明,DO、pH、NH_4~+-N、TN和TP是影响温榆河流域浮游植物多样性和蓝藻、硅藻及其他藻类密度的主要因素.

    2020年02期 v.41 702-712页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 新安江水库河口区水质及藻类群落结构高频变化

    笪文怡;朱广伟;黎云祥;吴志旭;郑文婷;兰佳;王裕成;许海;朱梦圆;

    水库库尾区的水环境多变,是水库生态系统突变的重要策源地.为探究大型水库水源地水环境演变特征及其突变的促发机制,以新安江水库为例,通过库尾河口断面18个月水质浮标的高频记录及3 d一次的藻类群落结构人工鉴定数据等,分析了气象水文过程影响下的水库库尾区的水温、溶解氧、浊度及营养盐等环境指标及藻类群落结构的高频变化特征,揭示了降雨、入流及季节温度变化等关键气象水文过程对水库水质及藻类群落结构的影响机制.结果表明:①在27 m深的河流入库区的水体温度和溶解氧存在明显的季节分层,相应水体藻类叶绿素a和营养盐等指标也同步发生分层,水温分层从气温达到14℃以上的3月中旬开始,至气温降至24℃后的10月中旬结束,期间较大降雨和入流多次破坏水温分层;②河道入库区水体氮、磷等营养盐变幅大,总磷浓度变幅为0. 011~0. 188 mg·L~(-1)之间,总氮浓度变幅为0. 75~2. 76 mg·L~(-1)之间,总磷和总氮中的溶解态占比分别为56%及88%,降雨入流对水体营养盐浓度影响巨大,3 d的累积降雨与水体氮、磷浓度显著正相关,3~6月(雨季)的营养盐含量明显高于其他月份(P <0. 001),藻类的季节性增殖反过来也会影响水体总磷浓度;③藻类群落结构及其优势属呈现明显的季节变化,在总体硅藻门类占优的背景下,蓝藻、绿藻、隐藻等在不同季节形成明显峰值,蓝藻在7~10月的夏秋季形成明显的生物量峰值,其峰值形成原因除了高温之外,还与暴雨入流有关.蓝藻主要优势属为束丝藻属(Aphanizomenon spp.)、微囊藻(Microcystis spp.)及颤藻(Oscillatoria spp.)等,绿藻峰值与蓝藻基本同步,优势属为盘星藻属(Pediastrum spp.)和新月藻属(Closterium spp.),隐藻在3~5月形成峰值,优势属为隐藻属(Cryptomonas spp.),硅藻门中的优势属分别为脆杆藻属(Fragilaria spp.)、小环藻属(Cyclotella spp.)、针杆藻属(Synedra spp.)及直链藻属(Melosira spp.)等;④入库流量、温度、水位、透明度、总氮、总磷及氮磷比等均为影响藻类优势属演替的主要因子,秋冬季节的控制因子为气象水文条件,而夏秋季节则受气象水文及营养盐的共同控制.本研究表明强降雨过程能对水库库尾区水环境及水生态系统结构产生巨大冲击,是水库藻类水华发生的可能诱发因子,通过对该过程的规律认识及关键指标监测,能够为水库水源地水质风险提供预警信息.

    2020年02期 v.41 713-727页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 环渤海芦苇湿地磷的吸附容量及释放风险评估

    宋佳伟;徐刚;张扬;吕迎春;

    滨海湿地地处陆海交汇的关键带,是磷的"汇"、"源"和"转化器",在全球磷循环过程中扮演着十分重要的角色,其对水体磷素的截留能力日益受到关注.本文以环渤海地区芦苇湿地沉积物为研究对象,利用批处理实验研究了湿地磷的吸附容量和释放风险.结果表明,湿地沉积物磷的最大吸附容量(Q_(max))为693. 7~2 117. 2 mg·kg~(-1),平均值为1 468. 6 mg·kg~(-1),Q_(max)的大小顺序为七里海湿地>北大港湿地>南大港湿地>辽河三角洲湿地>寿光滨海湿地>黄河三角洲湿地.环渤海湿地沉积物磷吸附主要受Ca、Mg和TOC含量的影响.环渤海湿地磷吸附饱和度(DPS)和释放风险指数(ERI)分别为0. 28%~4. 50%和0. 53%~10. 10%,结果表明除寿光滨海湿地磷释放风险为中度风险外,其它湿地磷释放风险较低.总之,环渤海地区芦苇湿地沉积物具有较强磷吸附能力,沉积物为水体磷的"汇",沉积物释磷风险较低.建议在环渤海污染治理过程中充分发挥滨海湿地对磷的净化拦截作用,以降低陆源污染对近海水环境的影响.

    2020年02期 v.41 728-733页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 洱海藻类水华高风险期沉积物氮磷释放通量时空变化

    刘思儒;赵继东;肖尚斌;倪兆奎;王圣瑞;

    选择藻类水华高风险期,研究沉积物氮磷释放通量时空变化及影响因素,以揭示沉积物氮磷释放对洱海水质影响.结果表明:①2009、2013和2018年洱海沉积物氮磷释放通量整体呈上升趋势,与2009相比,2013年增幅较大,而2018年与2013年相比增幅较小;溶解性总氮(DTN)释放通量在11. 71~14. 15 mg·(m~2·d)~(-1),其中有机氮(DON)释放通量在6. 39~8. 42mg·(m~2·d)~(-1),占DTN的58%,无机氮(DIN)释放通量在5. 31~5. 73 mg·(m~2·d)~(-1),占DTN的42%;溶解性总磷(DTP)释放通量在0. 11~0. 14 mg·(m~2·d)~(-1),无机磷(DIP)释放通量在0. 07~0. 09 mg·(m~2·d)~(-1),占DTP的66%,有机磷(DOP)释放通量在0. 04~0. 05 mg·(m~2·d)~(-1),占DTP的34%.②洱海沉积物氮磷释放通量空间差异也较大,其中氮释放通量呈南部>北部>中部趋势,磷释放通量表现为北部>中部>南部趋势; 2009、2013和2018年相比,由北向南各湖区氮释放通量增幅分别为17%、13%和23%,磷释放通量增幅分别为19%、28%和29%.③2009、2013和2018年相比,洱海沉积物氮磷含量总体稳定,不是影响其释放通量变化主因,水华高风险期水体pH增加和DO下降是影响沉积物氮磷释放通量变化的重要因素,洱海保护应关注水体环境因子变化导致的沉积物氮磷释放增加问题.

    2020年02期 v.41 734-742页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 西安市降雪中DOM荧光特性和来源分析

    杨毅;韩丽媛;刘焕武;雷颖;李燚;徐会宁;

    利用三维荧光光谱、平行因子分析模型和后向轨迹模型等,分析西安市降雪中溶解性有机物(DOM)的荧光特性和来源,研究结果可为大气有机污染物的化学组成和来源分析提供数据基础.结果表明,降雪DOM的DOC含量为0. 88~10. 92mg·L~(-1),主要含有类腐殖质、类富里酸、类色氨酸和类酪氨酸,它们荧光强度及其总和与DOC和UV_(254)呈显著正相关(P <0. 01).降雪过程中DOM的荧光指数(FI)、生物源指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)值分别为1. 50~1. 75、0. 87~1. 25和1. 11~1. 97,且FI与BIX和HIX分别呈正相关和负相关(P <0. 05).降雪期间气团传输轨迹包括:本地源、起始于新疆(途经甘肃、宁夏)的长距离传输、起始于内蒙古(途经宁夏)和山东(途经河南)的中距离传输,分别占总量的38. 78%、24. 04%、19. 87%和17. 31%.结果也表明,可利用代表类腐殖质、类富里酸、类色氨酸和类酪氨酸荧光峰的荧光强度与其总和表征降水中DOM的含量或相对含量,降雪中DOM兼具生物源和陆源,属于自生来源且有机质为新近产生或具有较强自源特征,本地源对降雪DOM的来源贡献最为显著.

    2020年02期 v.41 743-749页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 透水砖铺装的设施构造对运行效果的影响

    张佳炜;刘勇;金建荣;李田;

    为考察缝隙透水砖铺装的基层构造与材料对设施运行效果的影响,在上海市区建造了2个缝隙透水砖铺装(permeable interlocking concrete pavement,PICP)与1个不透水混凝土铺装(concrete pavement,CP)停车场,其中2个缝隙透水砖铺装分别采用水泥稳定碎石(PICP1)和普通碎石(PICP2)作为基层结构.在2018年实际降雨条件下对2个设施的水文效果及底部出流水质进行了长期监测.结果表明PICP1与PICP2的年径流总量控制率相近,分别为37. 0%和38. 7%,PICP1的峰值削减率及峰现延迟时间略优于PICP2.水质控制效果方面,PICP1比PICP2有更好地NH_4~+-N转化效果,两种设施底部出流均存在NO_3~--N淋出的现象; PICP1底部出流的TSS、TP、颗粒态磷和溶解态磷浓度均低于PICP2.采用水泥稳定碎石作为基层有助于提高设施的水质净化效果,并改善设施的水文控制效果.

    2020年02期 v.41 750-755页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 微米SiC/石墨烯复合物光催化降解罗丹明B

    朱红庆;杨兵;魏世强;杨静静;张进忠;

    为发展低耗和环境友好的有机物降解技术,采用光催化还原制备微米级碳化硅(SiC)/石墨烯复合材料,XRD、FTIR、Raman光谱、XPS和SEM等手段表征其物相组成和形貌结构,并以罗丹明B(RhB)为模拟污染物,研究了复合材料在可见光照射下的光催化活性和稳定性;通过活性物种捕获实验初步探讨了RhB的光催化降解机制.结果表明,SiC与石墨烯复合延长了光生电子和光生空穴的寿命,提高了材料的光催化活性与稳定性.当SiC/石墨烯配比为1∶0. 8时,光照60 min时RhB的降解率可以达到92. 7%,降解过程符合一级反应动力学方程.光催化降解RhB过程中,主要活性物种的贡献依次为:光生空穴(h~+)>超氧阴离子自由基(·O_2~-)>光生电子(e~-)>羟基自由基(·OH).

    2020年02期 v.41 756-762页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 锰铁改性针簇莫来石对水中BPA和EE2的去除

    周秋红;龙天渝;何靖;郭劲松;高俊敏;

    为提高传统水处理工艺对内分泌干扰物的去除效果,本研究合成了锰铁二元金属氧化物改性的针簇莫来石陶粒(MnFe-M),对其理化性质进行了表征,并以黏土陶粒为对照,结合批次吸附实验研究其对水中典型内分泌干扰物双酚A(bisphenol A,BPA)和17α-乙炔雌二醇(17α-ethinylestradiol,EE2)的去除效果和溶液环境对其吸附效果的影响,并对其再生效果进行了研究.结果表明,锰改性后,针簇莫来石陶粒上负载了平均粒径为450 nm的水锰矿,使针簇莫来石陶粒的比表面积、累积孔体积和介孔比表面积均显著增加.未改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2几乎没有去除能力,锰铁改性后的针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的去除效率显著增加.针簇莫来石陶粒比黏土陶粒更适合做改性滤料的载体材料.锰铁改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的吸附动力学符合颗粒内扩散模型,颗粒内扩散是影响吸附速率的重要因素.等温吸附数据与LangmuirFreundlich模型拟合效果较好,基于该模型计算出的BPA和EE2最大吸附量分别为5. 043 mg·g~(-1)和3. 990 mg·g~(-1).热力学研究表明锰铁改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的吸附为自发的吸热反应.锰铁改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的吸附量随pH值的升高而降低.离子强度的增加有利于锰铁改性针簇莫来石陶粒对BPA和EE2的吸附去除,共存阴离子中SO_4~(2-)对BPA和EE2的吸附均有促进作用,而CO_3~(2-)和PO_4~(3-)则会抑制BPA和EE2的吸附.吸附剂再生实验表明锰铁改性针簇莫来石陶粒是易于再生可循环使用的吸附剂.因此,锰铁改性针簇莫来石陶粒对水中典型内分泌干扰物有较好的去除效果,其推广应用可有效解决传统水处理工艺中过滤单元对内分泌干扰物去除效率低的问题.

    2020年02期 v.41 763-772页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 载镧磁性水热生物炭的制备及其除磷性能

    宋小宝;何世颖;冯彦房;花昀;唐婉莹;朱秋蓉;薛利红;杨林章;

    将小麦秸秆在水热条件下(220℃)炭化2 h得到水热生物炭(HTC),以HTC为载体,通过一步共沉淀法制备了一种吸附容量高、易于磁分离回收的载镧磁性水热生物炭复合材料(La-MHTC).通过等温线和动力学等吸附实验方法,研究了该材料对磷酸根的吸附特性,考察了载镧量、初始pH和共存离子等因素对磷酸根吸附过程的影响.结果表明La~(3+)∶Fe~(3+)为2∶1时,材料(2-La-MHTC)具有良好的吸附磷酸根的能力;在吸附剂投加量为0. 1 g·L~(-1),pH为7时,对磷酸盐吸附量达到100. 25mg·g~(-1);吸附符合Langmuir等温模型,吸附动力学过程遵循准二级动力学,并且吸附不受其它离子的影响(在Cl~-、NO_3~-和SO_4~(2-)等共存离子体系磷酸盐去除率达到98%),在较广的pH(3~10)范围都具有良好的吸磷能力.吸附的磷酸根可用NaOH溶液解吸,5次吸附-脱附循环实验中磷酸盐去除率均能达到90%以上,脱附效率为65%左右,说明该吸附剂具有良好的脱附和重复利用能力.应用其处理实际含磷污水,可将磷酸盐浓度从0. 87 mg·L~(-1)降低到0. 05 mg·L~(-1).吸附机制主要为静电吸附作用和La(OH)_3与磷酸盐通过配体交换形成内层络合物.

    2020年02期 v.41 773-783页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 复合金属改性生物炭对水体中低浓度磷的吸附性能

    孙婷婷;高菲;林莉;黎睿;董磊;

    通过FeCl_3和KMnO_4溶液对果壳生物炭进行浸渍改性,探索复合改性生物炭(Fe:Mn=1:1)对低浓度磷的吸附性能.结果表明,铁锰复合改性生物炭对低浓度磷的吸附效果远远大于铁改性及锰改性; SEM和FT-IR测定表明,铁锰复合改性后生物炭表面可能存在铁锰氧化物和铁氢氧化物.在磷浓度为0. 5 mg·L~(-1)、温度为298 K、固液比(mg∶L)为500时,吸附量为0. 96 mg·g~(-1).当溶液的pH为4~10,均具有较高的去除率和吸附量.等温吸附实验数据符合Freundlich方程,为多层吸附.吸附热力学研究表明,ΔG~θ<0、ΔH~θ> 0和ΔS~θ> 0,说明该吸附是自发、熵增加的吸热过程.吸附动力学分析发现,改性后生物炭在60 min内基本达到吸附平衡,吸附过程符合准二级动力学方程,以化学吸附为主.可为天然水体和污水处理厂低浓度除磷提供理论数据支撑.

    2020年02期 v.41 784-791页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 磁性硅藻土负载纳米过氧化钙对水中磷酸盐吸附

    徐楚天;李大鹏;张帅;耿雪;陈丽媛;宋小君;郭超然;黄勇;

    本研究以磁性硅藻土为载体,负载纳米过氧化钙(CaO_2),制备了一种可高效吸附磷酸盐且可回收的复合材料(MDCP),并利用SEM、EDX-mapping、XRD、XDS和VSM等技术对MDCP的微观形貌、内部结构、晶体组成以及元素组成进行了表征.结果表明,MDCP表面成功负载了CaO_2,并具有良好的磁性. MDCP对水中磷酸盐的吸附数据符合Langmuir等温吸附模型,根据Langmuir模型确定当T=20℃时MDCP对水中磷酸盐的最大单位吸附容量为191. 84 mg·g~(-1).吸附等温线与吸附动力学的结果表明,MDCP对磷酸盐的吸附过程属于化学吸附. pH对MDCP吸附磷酸盐具有显著的影响,MDCP对磷酸盐的有效吸附pH范围为4~10,且MDCP对溶液pH具有调节效果,可使溶液pH保持在7~9的水平.当溶液共存Cl-、SO_4~(2-)、CO3_~(2-)、HCO_3~(2-)、F-和NO_3~-等阴离子时,MDCP对水中磷酸盐仍具有良好的选择吸附性.回收后的MDCP可用HCl溶液对其吸附的磷酸盐进行解吸,解吸后的MDCP再次负载CaO_2后对磷酸盐去除率仍可达到初次吸附量的70%.

    2020年02期 v.41 792-800页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 污水厂尾水受纳河段沉积物磷形态及释放风险效应

    汤宁;李如忠;王聿庆;何瑞亮;刘超;

    2018年10月~2019年4月,在合肥市板桥河的蔡田铺污水厂尾水排放口上、下游河道4个采样点位,按照每两个月采样一次的频率采集沉积物和上覆水样,分析尾水排放对河道沉积物磷形态及磷平衡浓度(EPC_0)的影响,解析沉积物磷平衡浓度及磷释放风险的外源碳(乙酸钠)响应.结果表明,板桥河水体沉积物磷素受污水厂尾水影响较大,排放口上、下游沉积物总磷均值分别为789. 39 mg·kg~(-1)和854. 41 mg·kg~(-1),生物有效性磷均值分别为157. 19 mg·kg~(-1)和173. 37 mg·kg~(-1); 4个采样点的EPC_0值大小排序为:SP1> SP2> SP3> CP,表明尾水排入提高了河流EPC_0,致使河流沉积物磷释放风险增加;外源碳的添加明显降低沉积物的EPC_0值,特别是紧邻排放口的SP1下降最为显著,表明外源碳添加对降低沉积物磷释放风险有效.

    2020年02期 v.41 801-808页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 生物膜生态浮床对城市尾水净化特征分析

    赵志瑞;张佳瑶;李铎;李方红;

    为探究生物膜对城市尾水的净化特征,通过采用联合生物膜生态浮床技术,考察生物膜长度、水力停留时间(HRT)及生物膜覆盖面积对含氮尾水的净化特征.结果表明,生物膜为1/2水深长度时,NH_4~+-N、NO_3~--N和TN的去除率分别可达到90. 82%、62. 7%和81. 96%,氮去除率较高,而生物膜长度为整个河道水深时,NH_4~+-N的去除率最高只有22. 07%,NO_3~--N和TN的浓度变化不明显.在HRT为6 d时,NH_4~+-N和TN的去除率最高分别可达到82. 01%和62. 88%,最低分别为55. 24%和46. 82%;当HRT为12 d时,NH_4~+-N和TN的去除率最高分别可达81. 4%和79. 93%,但最低分别达到了8. 73%和17. 23%,对比发现,HRT为6 d时氮的去除效率较高且稳定.在生物膜覆盖面积为10%时,一个运行周期内NH_4~+-N去除率呈下降趋势,而覆盖面积为20%时,去除率呈上升趋势; TN在10%和20%的膜覆盖面积条件下去除率分别为62. 88%和71. 09%.

    2020年02期 v.41 809-814页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 磁混凝对市政污水中抗生素抗性基因和重金属抗性基因的削减效能

    于雯超;郑利兵;魏源送;王哲晓;张鹤清;黄光华;焦赟仪;吴振军;

    污水中抗性基因给环境和人类健康带来潜在的危害.本研究通过调查市政排口污水磁混凝处理过程中抗性基因绝对含量和相对丰度变化,考察磁分离技术对市政污水中抗性基因的削减效果.结果表明,加入磁种和絮凝剂的一级搅拌和二级搅拌对抗生素抗性基因(ARGs)、重金属抗性基因(MRGs)和可移动遗传元件均有较好地去除效果,但出水中部分抗性基因的绝对含量增加,这可能是由于出水中依然具有较高含量的水平转移元件(int1,2. 00×10~(10) copies·mL~(-1); int2,1. 91×10~8 copies·mL~(-1); Tn916/1545e,5. 38×10~8 copies·mL~(-1)).网络分析和主成分分析结果表明,磁混凝处理过程中ARGs与MRGs呈显著正相关(P <0. 05),城市污水中常规污染物如悬浮物、磷和COD等是影响抗性基因去除效率的重要因子.这些结果表明,磁混凝可通过有效削减污水中常规污染物进而制约抗性基因的传播和转移;但需要关注磁混凝的出水及脱水污泥的后续管理,如出水前增设消毒环节,以降低抗性基因污染风险.

    2020年02期 v.41 815-822页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 四环素抗生素对污泥中四环素抗性基因丰度和表达水平的作用影响

    阮晓慧;钱雅洁;薛罡;高品;

    为研究四环素(TC)抗生素对其抗性基因(TC-ARGs)转录表达的作用影响,以从活性污泥中筛选获得的四环素抗性细菌(TRB)作为研究对象,采用荧光定量PCR和逆转录PCR方法检测了7种TC-ARGs,包括tet A、tet C、tet G、tet M、tet O、tet W和tet X基因的丰度和表达水平,并探讨了TC与TC-ARGs丰度及其表达水平之间的相关关系.结果表明,在整个培养周期内,tet A、tet G和tet W基因丰度随TC暴露浓度的增大总体呈现上升趋势,但其余TC-ARGs基因丰度整体波动较大. TC胁迫对不同TC-ARGs的转录表达水平作用影响差别较大,其中,tet A基因表达水平相对稳定,且随TC浓度的升高而上调,在TC浓度为100 mg·L~(-1)时,其上调倍数高达5. 3倍.在短期(1 d) TC胁迫下,TC-ARGs转录表达水平随TC浓度的升高整体呈现上调趋势.由相关性分析可知,tet A和tet W基因丰度与其转录表达水平之间存在显著的线性相关性,表明其基因丰度可在一定程度上衡量和评价其抗性表达水平,进而反映其功能活性和环境风险.

    2020年02期 v.41 823-830页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 异养硝化细菌Pseudomonas aeruginosa YL的脱氮过程及N_2O产生特性

    杨垒;崔珅;任勇翔;郭淋凯;张志昊;肖倩;陈宁;汪旭晖;

    由于含氮废水的大量排放,水体富营养化日趋严重,如何高效去除废水中的氮素仍是亟待解决的问题.针对传统生物脱氮工艺流程复杂、能耗高、抗冲击能力弱以及释放温室气体N_2O等缺陷,本文基于高效异养硝化细菌Pseudomonas aeruginosa YL,通过探讨其生理生化特征、异养硝化-好氧反硝化脱氮过程和N_2O产生特性,进一步解析异养硝化脱氮理论.结果表明,菌株YL具有高效的异养硝化和好氧反硝化能力,24 h培养期100 mg·L~(-1)的NH_4~+-N、NO_2--N和NO_3~--N能够完全去除;异养硝化过程几乎无中间产物生成,但以NO_3~--N作为氮源时,NO_2--N累积量高达25. 55 mg·L~(-1).同时,反硝化功能基因nap A、nir K和nos Z基因的成功表达,进一步证实菌株YL具有好氧反硝化能力.菌株YL异养硝化-好氧反硝化过程气态氮产物约占去除TN的30%~40%,脱氮产物主要为N2,当NH_4~+-N、NO_2--N和NO_3~--N分别为唯一氮源时,N2生成量分别为3. 46、3. 49和3. 36 mg.相比较,菌株YL脱氮过程仅生成微量的中间产物N_2O,以NH_4~+-N为唯一氮源时的最终生成总量为6. 63μg,低于以NO_2--N和NO_3~--N为唯一氮源时N_2O的生成量.此外,高C/N、低pH、高温以及高NH_4~+-N和NO_2--N环境均会导致N_2O的大量生成,但大多数环境因素对菌株YL的N_2O生成量影响较小,且其最高生成量显著低于短程硝化系统和自养硝化系统.以上研究结果表明菌株YL具有优异的脱氮、N_2O控逸和环境耐受能力,可有效避免水处理过程对大气的二次污染.

    2020年02期 v.41 831-838页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 包埋厌氧氨氧化菌的环境因子影响特性及群落结构分析

    王晓曈;杨宏;苏杨;刘旭妍;

    针对厌氧氨氧化菌悬浮培养启动慢、易流失、活性易受环境因子抑制等问题,利用聚乙烯醇-聚丙烯(PVA-PP)制备厌氧氨氧化菌包埋填料,在实现厌氧氨氧化菌活性提高及反应体系稳定运行的基础上,采用批次实验明确了COD干扰、pH值变化及摇床转速对包埋填料脱氮特性的影响.并通过高通量测序技术分析了填料内菌群结构和多样性的变化.结果表明,厌氧氨氧化菌活性可在第30 d恢复至100%,阶段培养99 d,总氮容积负荷(NLR)为0. 69 kg·(m~3·d)~(-1)时,总氮去除率为87. 7%,140 d长期运行,总氮去除速率(NRR)可达1. 83 kg·(m~3·d)~(-1),是包埋前悬浮污泥的9. 4倍.种群多样性在包埋载体内得到保持,厌氧氨氧化功能菌Candidatus Kuenenia(AF375995. 1)有效富集,占比由11. 06%上升至32. 55%. PVA-PP包埋载体可实现厌氧氨氧化-反硝化耦合脱氮,有机碳源干扰及pH值的变化对厌氧氨氧化菌影响抑制明显减弱,并且摇床转速的适当提高会促进包埋体系厌氧氨氧化反应的进行.

    2020年02期 v.41 839-848页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 包埋反硝化填料强化二级出水深度脱氮性能研究及中试应用

    周亚坤;杨宏;王少伦;何海超;刘宗跃;苏扬;张辉;

    利用包埋广谱性高效反硝化填料处理城市污水厂二级出水,可有效降低出水总氮(TN)浓度,本研究共分为两部分,D1阶段研究了包埋反硝化填料对污水厂二级出水的适应性、TN去除效果、稳定运行及填料反冲洗的工况条件; D2阶段研究了填料在中试条件下稳定运行1 a脱氮性能的变化,并通过高通量测序和荧光定量分析(q PCR)手段,研究对比了包埋填料运行前后微生物种群的变化规律.通过研究发现,包埋反硝化填料在水温为(24±1)℃、pH为7. 1、HRT为1 h和填充率为10%,投加乙酸钠保证碳源充足的条件下稳定运行7 d,即可适应二级出水水质,实现出水总氮<5 mg·L~(-1).通过对比研究不同水力停留时间(HRT)对填料TN去除效果的影响,得出适宜的HRT为30 min,填充率为10%的运行条件,在7. 2 m~3·d~(-1)的进水条件下经过1 a的稳定运行,TN去除率最高可达到90. 42%,出水总氮可稳定在5 mg·L~(-1)以下.通过对比反冲洗效果,确定了反冲洗强度为5. 2 L·(m~2·s)~(-1),周期为每3 d进行一次.高通量测序和荧光实时定量PCR分析结果表明,运行前后填料上反硝化功能菌属的丰度及拷贝数都有了明显增长,这说明细菌在包埋条件下可实现良好的自我生长.

    2020年02期 v.41 849-855页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 厌氧时间对间歇进水-间歇曝气的好氧颗粒污泥系统影响

    张杰;王玉颖;李冬;曹思雨;李帅;

    为启动生活污水AGS工艺,实验以间歇进水-间歇曝气方式运行,降低硝氮浓度,减轻对PAO的抑制,利用除磷中产生的磷酸盐沉淀和正电微粒促进颗粒化实现.接种污水厂污泥于SBR反应器R1、R2、R3和R4中,在总厌氧时间为30、60、90和120 min时,研究厌氧时间对生活污水AGS系统的影响.实验表明,R1、R2、R3和R4历时56、48、39和35 d启动成功;运行105 d,平均粒径达750、764、791和650μm.运行期间,R1和R2在43 d和47 d除磷恶化,延长厌氧时间至90 min后恢复;R3处理效果良好; R4在63~77 d颗粒解体,处理效果下降,DPAO富集程度降低.运行后期,R1、R2、R3和R4出水水质均满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准.结果表明,长厌氧时间运行能实现快速颗粒化,但长期运行时颗粒易解体.较长的厌氧时间能减轻硝氮对PAO释磷的抑制,有助于富集DPAO,能获得良好的脱氮除磷效果.

    2020年02期 v.41 856-866页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 除磷颗粒诱导的同步短程硝化反硝化除磷颗粒污泥工艺

    李冬;刘博;王文琪;张杰;

    以低C/N比生活污水为研究对象,接种成熟除磷颗粒污泥,通过联合调控好氧时间及曝气强度成功将其诱导成具有同步短程硝化反硝化除磷功能的颗粒污泥,并分析了此过程中系统脱氮除磷特性变化.结果表明,好氧段曝气强度为5L·(h·L)~(-1),在较短曝气时间下(140 min)可实现AOB的富集,但同步硝化反硝化能力难以提高;降低曝气强度为3. 5L·(h·L)~(-1),延长曝气时间(200 min),好氧段氮损增加.根据pH及DO曲线进一步优化曝气时长抑制NO_2~-向NO_3~-转化,优化后系统出水TP <0. 5 mg·L~(-1)和TN <15 mg·L~(-1),可实现氮磷的同步去除.在系统功能由单纯的除磷向同步脱氮除磷转化的过程中,释磷量下降,PAOs在内碳源储存过程中的贡献比例有所下降,但仍占主体地位(60%).批次实验表明,颗粒中可利用NO_2~-为电子受体的DPAOs占绝大部分达52. 43%,其富集减轻了系统的碳源压力,从而改善脱氮除磷效果.

    2020年02期 v.41 867-875页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 桂西南地球化学异常区农田重金属空间分布特征及污染评价

    王佛鹏;肖乃川;周浪;庞瑞;宋波;

    为了解桂西南地球化学异常区土壤Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的空间分布特征及污染状况,共采集自然土壤和农田土壤256个并分析重金属含量.结果表明:①自然土壤Cd、Cu、Ni、Pb和Zn背景值分别为0. 890、32. 58、51. 50、55. 57和168. 1mg·kg~(-1).农田土壤(n=193) pH值在4. 8~7. 9之间,Cd、Cu、Ni、Pb和Zn几何均值分别为0. 637、30. 76、27. 04、39. 59和123. 9 mg·kg~(-1);②Kriging插值结果显示农田Cd、Ni、Pb和Zn空间分布特征较为相似,高含量区主要集中在崇左—龙州一带;田林县、凌云县、百色市和田阳县农田Cu含量最高;③以《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准》(GB 15618-2018)和土壤基线值为标准,农田Cd、Cu、Ni、Pb和Zn的超标率分别为57. 5%、6. 2%、0. 5%、3. 6%、10. 9%和4. 1%、14. 0%、0. 5%、2. 1%和2. 1%.综合污染指数表明,天等县、隆安县、大新县、龙州县和崇左市表现出较严重的复合污染特征.研究区地层发育时代齐全,构造性质复杂,矿床种类繁多,母质(岩)自身具有较高含量重金属,进而在风化成土过程土壤继承母质(岩)中的重金属,是桂西南地球化学异常区土壤具有较高背景值(特别是Cd元素)的最主要自然因素.

    2020年02期 v.41 876-885页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 青藏高原表土重金属污染评价与来源解析

    杨安;王艺涵;胡健;刘小龙;李军;

    为了解青藏高原表层土壤重金属的污染特征、空间分布及污染来源,沿东北-西南方向对青藏高原表土(0~20 cm)样品进行了采集,对土壤中的Ba、Cd、Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Mo、Ni、Pb、Sb、Sc和Zn等13种重金属总量进行了分析,并利用主成分分析-绝对主成分分数-多元线性回归(PCA-APCS-MLR)受体模型初步定量解析了重金属的潜在来源.结果表明Cd和Sb均显著超标,分别是20世纪70年代青藏高原土壤背景值的2. 13与1. 52倍.富集因子(EF)、地累积指数(I_(geo))和Nemero综合指数(PN)分析同样表明青藏高原表土主要以Cd和Sb污染为主,但污染程度普遍不高.在空间分布方面,青藏高原中部、东南部及东北部均呈不同程度污染,但中部及东南部污染相对较重. PCA-APCS-MLR分析表明,青藏高原土壤重金属主要有3个来源,分别为自然、交通和采矿等综合因素. Co、Cr、Cu、Fe、Mn、Ni和Sc主要受自然因素影响,Ba、Cd、Mo和Pb主要受交通因素影响,Zn主要受自然和交通因素共同影响,Sb主要受采矿、自然和交通等综合因素影响.青藏高原土壤重金属污染防治过程中应着重考虑受交通、采矿等综合因素影响下的Cd和Sb污染.

    2020年02期 v.41 886-894页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 黄河三角洲不同植物群落土壤酶活性特征及影响因子分析

    莫雪;陈斐杰;游冲;刘福德;

    土壤酶是滨海湿地群落构建和演替的关键因子,但水盐胁迫条件下土壤酶活性的驱动机制尚不明确.以黄河三角洲盐地碱蓬、芦苇、柽柳这3种盐生植物群落为对象,研究其根际与非根际土壤中蔗糖酶、磷酸酶、过氧化氢酶和脲酶的活性特征及其分布规律,并结合土壤理化性质的变化探讨滨海湿地群落演替过程中土壤酶活性的驱动因子.结果表明,盐地碱蓬、芦苇、柽柳群落的根际土壤酶活性和土壤肥力指标均显著高于非根际土壤(P <0. 05).在根际土壤中,磷酸酶与过氧化氢酶活性均表现为盐地碱蓬<芦苇<柽柳,蔗糖酶与脲酶活性则分别表现为柽柳<盐地碱蓬<芦苇、盐地碱蓬<柽柳<芦苇,且不同盐生植物群落根际土壤理化性质存在显著差异(P <0. 05),说明植物类型及其根际效应均会影响土壤酶活性和土壤肥力特征,且根际效应对土壤酶活性的影响大于植被类型.土壤蔗糖酶活性与有效钾(AK)、有效磷(AP)、铵态氮(NH_4~+-N)显著正相关(P <0. 05);脲酶活性与全氮(TN)、有机质(SOM)、AK、AP、NH_4~+-N和硝态氮(NO_3~--N)显著正相关(P <0. 01);二者均与土壤电导率(EC)显著负相关(P <0. 01).磷酸酶和过氧化氢酶活性与土壤含水率(MC)、全碳(TC)、TN、全磷(TP)、SOM、AK和NH_4~+-N均呈显著正相关关系(P <0. 05),同时,pH、总钾(TK)、NO_3~--N还与过氧化氢酶活性显著正相关(P <0. 05).冗余分析(RDA)结果显示,黄河三角洲土壤酶活性特征的主要影响因子从大到小依次为:TC(P <0. 01)、SOM(P <0. 01)、MC(P <0. 01)、TN(P <0. 05)、NH_4~+-N(P <0. 05)和EC(P <0. 05),表明土壤肥力、水分与盐度是黄河三角洲盐生植物群落土壤酶活性的主要影响因子.

    2020年02期 v.41 895-904页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 管理措施对黄土高原油松人工林土壤水溶性碳氮及其三维荧光特征的影响

    宋亚辉;张娇阳;刘鸿飞;薛萐;李秧秧;

    为研究不同管理措施(凋落物去除、油松幼林、灌木和草地)下土壤水溶性碳、氮含量的变化以及土壤溶解性有机质(SDOM)的组分,选取黄土高原油松人工林为研究对象,以未皆伐油松人工林作为对照,对土壤水溶性碳、氮以及SDOM荧光组分等相关重要特征量进行研究分析.结果表明,灌木和油松幼林的土壤水溶性有机碳含量显著高于其他管理措施,并且土壤水溶性有机碳含量随土层深度的增加而降低,土壤水溶性有机碳/土壤有机碳(WSOC/SOC)值随深度增加呈上升趋势;土壤水溶性氮含量的变化和水溶性碳的变化趋势一致,油松幼林土壤水溶性氮组分含量高于其他管理措施,总体上随深度的增加而降低.不同管理措施对SDOM组分影响显著,基于三维荧光光谱技术结合平行因子(EEM-PARAFAC)分析可知SDOM有4种组分,主要分为类腐殖质、类蛋白和可溶性微生物代谢产物三大类,其中SDOM的主要成分为富里酸类腐殖质,油松幼林土壤中富里酸含量最高.本研究表明,管理措施对土壤水溶性碳氮含量变化和SDOM组分具有一定的影响,特别是油松幼林和灌木影响较大.两种管理措施提高了土壤水溶性有机碳以及水溶性氮组分的含量,增强其在土壤中的迁移转化能力,同时改变土壤有机物的结构组成,加深腐殖化程度,进一步改善土壤质量.

    2020年02期 v.41 905-913页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 生物炭输入对不同滨岸带土壤营养元素有效态变化的影响

    周慧华;袁旭音;熊钰婷;韩年;叶宏萌;陈耀祖;

    生物炭作为一种新型环保材料常被用于改良土壤和污染修复,生物炭输入对土壤中营养元素的有效态会产生明显影响.本文基于太湖滨岸带不同土地利用类型(林地、草地、耕地和荒地),对比研究生物炭施加对不同类型土壤中营养元素有效态含量的影响,并探讨其动力学变化规律.结果表明,生物炭施加能够明显影响滨岸带土壤营养元素有效态含量,但对碳氮磷的影响效果存在差别.添加生物炭之后,土壤中溶解性有机碳呈显著下降趋势,而有效氮轻微增加,有效磷则明显增加.林地、草地、耕地和荒地土壤中溶解性有机碳含量分别下降了33. 3%、27. 4%、29. 5%和51. 4%;有效氮含量分别提高了10. 8%、18. 2%、16. 4%和15. 2%;有效磷含量分别增加了40. 0%、50. 2%、34. 0%和43. 6%.对比控制组(CK)和添加组(BC)的变化,土壤溶解性有机碳和有效磷含量在两组之间差别不大,而有效氮的含量变化差距较大,且在4种利用类型土壤中,生物炭施加后对不同营养元素有效态的影响程度有所差异.

    2020年02期 v.41 914-921页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 水热炭减少稻田氨挥发损失的效果与机制

    余姗;薛利红;花昀;李德天;谢斐;冯彦房;孙庆业;杨林章;

    作为生物质水热碳化的产物,水热炭因其丰富的孔隙结构和官能团等良好的表面特性,在稻田氨(NH_3)挥发减排方面有着良好的应用前景.本研究将水热炭作为一种土壤调理剂施加到稻田土壤中,通过水稻全生育期土柱试验,考察其对稻田氨挥发的影响.试验通过设置3个处理:CKU(不施加水热炭对照)、SHC(锯末水热炭)和W-SHC(水洗锯末水热炭),研究了不同水热炭对田面水pH、田面水NH_4~+-N浓度、氨挥发排放通量和累积量及单位产量氨挥发排放累积量的影响.其中水热炭和水洗水热炭施加量为0. 5%(质量分数).结果表明,SHC处理显著降低了NH_3挥发累积排放量和单位产量NH_3挥发累积排放量(P <0. 05),相比CKU分别减少了32. 42%和47. 61%. W-SHC处理氨挥发减排效果稍弱,NH_3挥发累积排放量和单位产量NH_3挥发累积排放量相比CKU分别减少了10. 14%和27. 71%.氨挥发减排可能与水热炭的施用导致的田面水pH变化和NH_4~+-N浓度的降低有关.与CKU相比,SHC和W-SHC处理均降低了田面水pH和NH_4~+-N浓度,且在水稻基肥期(BF)和蘖肥期(SF1)影响较明显.土壤脲酶活性受到水热炭施加的显著抑制(P <0. 05),同时土壤氨氧化基因(AOA和AOB)丰度也显著增加(P <0. 05),导致土壤氨氧化作用增强,这对于田面水NH_4~+-N浓度有削减作用.本研究将为实现稻田氨挥发减排背景下的水热炭农业环境应用提供理论和数据支持.

    2020年02期 v.41 922-931页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 接种菌根真菌对湿生植物根际土壤硝化反硝化活性的影响及其微生物机制

    刘躲;王磊;曹湛波;段灏;

    为探究接种菌根真菌对湿生植物根际土壤硝化-反硝化作用的影响,以湿生植物旱伞草和石菖蒲为材料,接种筛选自本地植物根系及根际土壤的菌根真菌混合菌种MF-MD为试验组,并设置未接种植物作为对照组.在水体氮素富营养化条件下种植3个月,然后测定植物根际土壤硝化反硝化活性.结果表明,接种MF-MD能促进两种植物根际土壤硝化反应,同时接种MF-MD促进了旱伞草根际土壤反硝化作用但是抑制了石菖蒲根际土壤反硝化作用.从接种后植物根际土壤微生物量,硝化细菌与反硝化细菌群落结构变化等角度分析了引起土壤硝化-反硝化反应发生变化的原因.发现接种处理的试验组湿生植物根际土壤微生物量(soil microbial biomass,SMB)高于对照组但差异不显著,且与对照组相比,试验组与土壤硝化反硝化作用相关的微生物群落结构发生变化.此试验对于研究菌根真菌结合湿生植物去除富营养化水体中的N元素具有积极意义.

    2020年02期 v.41 932-940页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 基于漂浮箱法和扩散模型法测定淡水养殖鱼塘甲烷排放通量的比较

    胡涛;黄健;丁颖;孙志荣;徐梦凡;刘树伟;邹建文;吴双;

    本研究以我国东南部地区淡水养殖鱼塘为研究对象,于2017年9月到2018年8月采用漂浮箱法和扩散模型法同步原位观测其CH_4排放通量,旨在明确运用两种不同方法观测CH_4的排放特征、排放强度及其驱动因子,综合比较两种方法观测结果的差异性,其中扩散模型法能够进一步量化扩散传输对CH_4排放通量的贡献.结果表明,两种方法观测的CH_4排放通量有相似的季节变化特征,即夏秋季排放高,冬春季排放低.通过漂浮箱法观测淡水养殖鱼塘CH_4排放通量的变化范围为0. 14~3. 13 mg·(m~2·h)~(-1),其年平均排放通量为(0. 86±0. 30) mg·(m~2·h)~(-1),而由扩散模型法估算出鱼塘CH_4排放通量变化范围为0. 04~1. 41 mg·(m~2·h)~(-1),其年平均排放通量为(0. 45±0. 08) mg·(m~2·h)~(-1).基于两种方法观测的CH_4排放通量具有相同的环境驱动因子,CH_4排放通量与水温、底泥可溶性有机碳(DOC)和水体化学需氧量(COD)呈现显著的正相关关系,与水体溶解氧(DO)呈现出极显著的负相关关系.综合比较两种方法观测结果,发现由扩散模型法估算出的淡水养殖鱼塘CH_4排放通量约为漂浮箱法测定结果的45%左右(P <0. 01),扩散模型法可能低估淡水养殖系统CH_4排放通量.综上所述,漂浮箱法更适合用于观测我国东南部内陆地区淡水养殖生态系统CH_4排放.

    2020年02期 v.41 941-951页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 超高效液相色谱串联质谱法同时测定叶菜中13种抗生素

    陈乾;刘洋;肖丽君;邹德玉;刘海学;吴惠惠;

    建立了超高效液相色谱串联三重四极杆质谱(UPLC-MS/MS)同时检测叶菜类蔬菜中磺胺类、喹诺酮类、大环内酯类13种抗生素的分析方法.优化蔬菜基质中抗生素的提取液种类、净化方式、洗脱液种类,以及探讨环境变化和实验条件对实验结果的影响后,确定最优方案为称取500 mg的蔬菜样品,加入20 mL甲醇-Mcllvaine-Na_2EDTA溶液,超声和离心提取3次后,旋转蒸发至20 mL过HLB固相萃取柱.以6 m L甲醇洗脱,收集洗脱液,氮吹近干,用乙腈∶水(体积比2∶8)混合溶液复溶,离心、过滤后采用UPLC-MS/MS进行检测.流动相A相为1‰的甲酸水溶液,B相为乙腈,梯度洗脱.结果显示,小白菜在300ng·g~(-1)加标时,13种抗生素的加标回收率为38. 05%~96. 97%,150 ng·g~(-1)时,加标回收率为34. 52%~111. 10%,50 ng·g~(-1)时,加标回收率为41. 75%~107. 13%,相对偏差RSD值均小于8. 68%.检出限为0. 4~1 ng·g~(-1)、定量限为1. 5~3 ng·g~(-1),在不同种类的叶菜上也表现出较好的提取和回收效率,具有较好的分析应用效果.实际的样品检测发现,4种叶菜不同程度地检测出了抗生素的残留.总的含量范围(以干重计)为1. 59~32. 01 ng·g~(-1).小白菜所含抗生素含量最高,其次为白菜、生菜和芫荽.磺胺二甲基嘧啶为叶菜中含量最高的抗生素种类.各抗生素检测出的含量虽很低,但仍不能忽略长期食用带来的潜在健康风险.

    2020年02期 v.41 952-961页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 青菜中镉的吸收和累积对硒的响应规律

    余垚;罗丽韵;刘哲;付平南;李花粉;

    镉是一种有毒重金属,广泛种植的青菜却对镉有较强的富集能力.鉴于我国土壤的镉污染现状,消减青菜可食部位镉的累积有重要意义.硒可以调控植物对镉的吸收.通过3种青菜的水培硒、镉处理,以及硒影响下镉的吸收动力学,结果表明,3个浓度亚硒酸盐均使杭州油冬儿地上部镉含量显著降低50%左右;苏州青根和上海青的地上部镉含量则随硒水平提高而降低,但不显著.不同浓度亚硒酸盐可以降低青菜中镉转移系数,高浓度硒的抑制效果更明显; 50μmol·L~(-1)亚硒酸盐使杭州油冬儿和苏州青根的镉转移系数显著降低了50%左右.亚硒酸盐可以提高青菜中铁、锰的含量,50μmol·L~(-1)亚硒酸盐使杭州油冬儿地上部铁含量提高了1/2. 1 h吸收试验中,两种硒均显著提高了青菜对镉的吸收速率,并使V_(max)提高了100%以上.因此,硒可以降低青菜可食部位的镉累积,但此效果依赖于品种,而且主要来源于硒对镉在植物内转运的影响,而非根表的吸收竞争.

    2020年02期 v.41 962-969页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 两种不同镉富集能力油菜品种耐性机制

    卞建林;郭俊娒;王学东;杨俊兴;杨军;陈同斌;曹柳;成永霞;任战红;王杰;周小勇;

    利用水培试验研究了不同浓度镉(cadmium,Cd)胁迫条件下(0、2和5 mg·L~(-1))两种Cd富集能力油菜品种[秦油1号(QY-1)和三月黄(SYH)]生长状况与Cd富集特征的差异,并从Cd亚细胞区隔化和抗氧化酶活性等角度探索了两种油菜Cd富集能力的差异机制,并通过田间试验进行验证.结果表明,水培条件下,这两种油菜在Cd胁迫下生长均未受到明显的抑制.在低浓度Cd(2 mg·L~(-1))处理下,两种油菜地上部Cd含量无显著差异,在高浓度Cd(5 mg·L~(-1))胁迫下SYH的地上部和根部Cd含量均显著高于QY-1,分别提高32. 05%和99. 57%,同时其根部生物富集系数(BCF)也较QY-1显著提高.对两种油菜叶片中Cd亚细胞区隔化研究结果表明,随着Cd处理浓度的增加,QY-1和SYH叶片中Cd在热稳定蛋白和镉富集颗粒组分的分布分别提高了143. 69%、118. 91%和63. 34%、118. 91%,由此可见将Cd区隔在热稳定蛋白和镉富集颗粒体等重金属解毒组分是油菜在亚细胞水平上的重要解毒机制.同时,高浓度Cd胁迫下SYH叶中Cd在细胞碎屑组分的含量达QY-1的4. 41倍,可知Cd在细胞碎屑组分中的分布是导致两种油菜Cd富集能力差异的重要机制.结合对两种油菜抗氧化酶活性研究结果,发现抗氧化酶系统可能是QY-1应对高浓度Cd胁迫的重要解毒机制,而SYH则更多地通过将Cd区隔在金属低活性的亚细胞组分来减轻其毒性.田间试验结果验证表明,SYH地上部和地下部Cd含量均显著高于QY-1,分别是QY-1的2. 34和1. 43倍.综上所述,SYH具有更高的Cd提取量和富集能力,具有应用于中轻度Cd污染农田修复的潜力.

    2020年02期 v.41 970-978页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 可生物降解螯合剂GLDA强化三叶草修复镉污染土壤

    贺玉龙;余江;谢世前;李佩柔;周宽;何欢;

    螯合剂可增加重金属的生物可利用性,强化植物的富集作用.以三叶草为研究对象,通过盆栽试验考察不同浓度可生物降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)对三叶草修复重金属Cd污染土壤的影响机制.结果表明,低剂量GLDA能显著促进三叶草的生长,其中以2. 5 mmol·kg~(-1)的处理浓度三叶草生物量最高,达到对照组的1. 30倍;不同浓度GLDA均能提高三叶草各部分的Cd含量,总体而言,5 mmol·kg~(-1)GLDA的处理效果最为理想,根部、地上部分和整株Cd含量分别为对照组的3. 57、4. 69和4. 67倍; GLDA能显著增加土壤有效态Cd含量,促进三叶草根部对其直接吸收,并较好地转运至地上部分;通过拟合土壤理化性质、GLDA与三叶草Cd含量的线性关系得出的预测模型,可为今后土壤-三叶草富集效果的研究提供参考.研究表明,在强化植物修复重金属Cd污染土壤方面,生物可降解螯合剂GLDA具有潜在应用前景.

    2020年02期 v.41 979-985页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 我国畜禽粪便重金属含量特征及土壤累积风险分析

    穆虹宇;庄重;李彦明;乔玉辉;陈清;熊静;郭丽莉;江荣风;李花粉;

    由于饲料中微量元素的添加,造成畜禽粪便中重金属元素的环境污染风险增高.本文通过各地畜禽粪便样品采集分析和文献查阅等途径,搭建了我国畜禽粪便重金属元素含量数据库,使用统计学方法系统分析了我国畜禽粪便中重金属含量特征及不同来源畜禽粪便重金属的含量差异;在此基础上,借助农田土壤重金属流动模型进行情景分析,定量了施用畜禽粪便时土壤中主要污染元素的累积速率和对应的最大施用年限.结果表明,我国畜禽粪便中各重金属元素含量分布为偏态分布,镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、汞(Hg)、铜(Cu)、锌(Zn)和镍(Ni)的含量(mg·kg~(-1))范围分别为未检出(ND)~147、ND~1 919、0. 003~2 278、ND~978、ND~103、ND~1 747、ND~11 547和1. 22~1 140,均值(中位值,mg·kg~(-1))分别为2. 31(0. 72)、13. 5(8. 96)、36. 3(12. 0)、14. 0(3. 52)、0. 97(0. 07)、282(115)、656(366)和21. 8(13. 1),均值比中位值高1~13倍.依据我国有机肥行业标准NY 525-2012,畜禽粪便中Cd、Pb、Cr、As和Hg的超标率分别为12. 3%、2. 58%、2. 76%、20. 6%和3. 69%;按照德国腐熟堆肥标准,Cu、Zn和Ni的超标率分别为53. 9%、45. 7%和0. 59%.我国畜禽粪便中Cd、As、Cu和Zn的超标率比较高,达到10%以上.不同区域畜禽粪便重金属含量也有明显差异,山东省畜禽粪便As、Cd平均含量最高,分别是全国平均含量的1. 7倍和10. 1倍,江西省畜禽粪便Cu、Zn含量相对最高,分别是全国含量均值的2. 1倍和2. 4倍;华东沿海地区畜禽粪便重金属含量相对较高.不同来源畜禽粪便重金属含量存在一定差异,猪粪中Cd、As、Hg、Cu、Zn、Ni这6种元素平均含量分别是牛、羊、家禽粪便的1. 0~3. 0、1. 8~6. 8、1. 1~15. 8、4. 9~17. 5、2. 7~12. 0和1. 7~2. 1倍;家禽粪的Pb含量最高,其均值分别是对应猪、牛、羊粪便的2. 8、2. 5和2. 2倍.进一步预测施用不同来源动物粪便后土壤重金属累积风险,发现超过90%的情形下,Cd的累积速率低于0. 02 mg·(kg·a)~(-1); Pb累积速率均低于0. 15 mg·(kg·a)~(-1),施用家禽粪便情景下Cr累积速率最大,最大值达到了0. 28 mg·(kg·a)~(-1).

    2020年02期 v.41 986-996页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 畜禽粪便和桃树枝工业化堆肥过程中微生物群演替及其与环境因子的关系

    蔡涵冰;冯雯雯;董永华;马中良;曹慧锦;孙俊松;张保国;

    为了解畜禽粪便和桃树枝工业化堆肥中微生物群落的变化,本研究以猪粪、桃树枝和腐熟有机肥为堆肥原料进行堆肥,通过测定理化指标和利用高通量测序技术,分析了堆肥中理化参数的变化和堆肥微生物群落结构变化.理化参数结果表明,堆体于第2 d快速进入高温期,整个高温期持续30 d;堆肥过程中有机质含量呈波动性变化,但总体下降;堆肥结束时TN含量为20. 58 g·kg~(-1),与堆肥初期相比损失了5. 90%.α多样性分析表明,不同好氧堆肥时期具有不同的微生物群落多样性.在细菌门水平上,厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)在整个堆肥过程中占主导地位,其相对丰度所占比例分别为79. 31%~95. 09%和2. 98%~19. 70%;此外,在堆肥初期,厚壁菌门(Firmicutes)和放线菌门(Actinobacteria)相对丰度分别为87. 36%和9. 66%,在堆肥末期,两者的相对丰度分别为79. 38%和19. 70%;在细菌属水平上,随着堆肥的进行,优势类群从Clostridium_sensu_stricto_1、Terrisporobacter和Bacillus演变为norank_f_Bacillaceae、Bacillus、Oceanbacillus和Pseudogracilibacillus;在真菌门水平上,Ascomycota始终为优势门类;在真菌属水平上,norank_c_Sordariomycetes的比例逐渐增加,在堆肥末期成为优势类群.冗余分析结果显示,环境因子对细菌和真菌群落结构影响相关性排序均为pH>铵态氮>温度> TOC> TN,其中pH对微生物群落组成影响最大. norank_c_Sordariomycetes、norank_o_Sordariales和norank_c_Agaricomycetes可能与铵态氮的挥发有关.

    2020年02期 v.41 997-1004页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
  • 4种粪便堆肥过程中抗生素的降解特性

    朱为静;朱凤香;王卫平;洪春来;姚燕来;

    饲料中抗生素的广泛使用导致了粪便中抗生素的大量残留,堆肥工艺可以降解残留的抗生素.本研究以蛆粪、鸡粪、猪粪和牛粪为对象,利用中试好氧堆肥装置,研究不同类型粪便的抗生素残留情况及其堆肥降解特性.结果表明,磺胺类、氟喹诺酮类、四环素类和大环内酯类是主要存在的抗生素类型,不同类型粪便其优势抗生素均不同.对各粪便堆肥中抗生素降解规律研究发现:氟喹诺酮类抗生素和土霉素在堆肥第7 d检出水平为0,降解速度最快;强力霉素在4种粪便堆肥中的降解幅度在85%以上;磺胺类抗生素在鸡粪、猪粪和牛粪堆肥中的降解幅度在80%以上,但是在蛆粪堆肥中的降解效果较差;大环内酯类抗生素仅存在蛆粪中,经堆肥其降解幅度为70. 79%.相关性结果显示,含水率和容重是影响4种粪便堆肥抗生素降解率最主要的环境因子.

    2020年02期 v.41 1005-1012页 [查看摘要][在线阅读][下载 0]
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