环境工程技术学报

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2021 第11卷第6期

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2021, 11(6): .

摘要(222) PDF(8317KB)(46)

摘要:

青岛市夏季VOCs污染特征及来源解析

刘锐泽, 方渊, 张韬, 张敬巧, 王少博, 张文杰, 王涵, 王淑兰

2021, 11(6): 1041-1048. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210202

摘要(585) PDF(3934KB)(73)

摘要:
于2020年7月1—31日在山东省青岛市开展VOCs在线监测,对VOCs浓度、污染特征、反应活性及来源进行分析。结果表明:2020年青岛市夏季VOCs浓度为(24.78±11.69)×10^-9,其中烷烃浓度占比最大(44.79%),醛酮(21.98%)和卤代烃(16.85%)次之;烯烃对臭氧生成潜势(OFP)和羟基反应速率(L_·OH)的贡献较大,分别为37.10%和55.63%,丁烯、正丁烷和丙烯为对OFP和L_·OH贡献较高的3类物种。使用正矩阵因子分解(PMF)模型对VOCs进行了来源解析,识别出5个来源,包括液化石油气(LPG)/二次生成源(31.1%)、固定燃烧源(22.6%)、移动源(20.6%)、橡塑生产源(18.1%)和工业溶剂源(7.6%),LPG使用是青岛市大气VOCs的控制要点。后向气流轨迹聚类结果表明,青岛市夏季主要受省内城市气团、东北方向远距离海上气团、东—东南方向海上气团的影响,其中来自省内的短程气团对青岛本地VOCs浓度贡献最大。

乌鲁木齐市PM_2.5中水溶性离子特征及来源分析

石小翠, 帕丽达·牙合甫, 宋思醒

2021, 11(6): 1049-1056. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210045

摘要(547) PDF(3622KB)(62)

摘要:
为探究乌鲁木齐市采暖期与非采暖期PM_2.5中水溶性离子污染特征及其来源,分别于2019年10月、12月开展采样,使用离子色谱仪和电感耦合等离子体发射光谱仪对PM_2.5中9种水溶性离子(K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、$NH_4^+$、$SO_4^{2-}$、$NO_3^-$、Cl^-、F^-)进行分析测定,并运用主成分分析法和PMF模型对离子进行源解析。结果表明:乌鲁木齐市新疆农业大学、小西门、三屯碑和米东区采样点总水溶性离子浓度平均值分别为(100.8±59.0)、(61.1±18.4)、(53.1±22.5)和(103.1±67.4)μg/m³,占PM_2.5的57.9%、56.7%、44.0%和54.1%。其中$NH_4^+$、$ SO_4^{2-}$和$NO_3^-$是PM_2.5水溶性离子的主要组分。乌鲁木齐市各采样点的硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)均值均大于0.1,说明研究期间,乌鲁木齐市大气环境中存在明显的二次转化过程。主成分分析和PMF分析的结果表明,各采样点水溶性离子主要来源于二次污染物转化、扬尘和生物质燃烧。

云南省芒市春季PM_2.5水溶性离子特征及来源分析

赵丽多, 任丽红, 李军, 黄顺祥, 李刚, 张佳浩, 张凯

2021, 11(6): 1057-1064. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210073

摘要(582) PDF(1162KB)(59)

摘要:
为了解云南省芒市春季水溶性离子在PM_2.5中的化学特征,于2019年3月11日—4月1日对芒市3个监测站点同步进行PM_2.5样品采集,并分析9种水溶性离子($SO_{4}^{2-}$、$NO_{3}^{-}$、Cl^-、F^-、$NH_{4}^{+}$、K⁺、Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺),同时采用主成分分析法探讨PM_2.5中水溶性离子的主要来源。结果表明:观测期间,芒市PM_2.5浓度日均值为25.5~84.1 μg/m³,3个监测站点的PM_2.5浓度日均值大部分小于GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值。SNA($SO_{4}^{2-}$、$NO_{3}^{-}$和$NH_{4}^{+}$三者统称)占总水溶性离子的84.1%,说明SNA是PM_2.5的重要组成部分。$SO_{4}^{2-}$在总水溶性离子中占比最高(约为52.8%),同时在二次离子中的贡献最大。春季硫氧化速率(SOR)为0.58,说明大气中存在明显的SO₂向$SO_{4}^{2-}$的二次转化过程。$SO_{4}^{2-}$/$NO_{3}^{-}$>1,说明固定源对水溶性离子的贡献大于移动源。Cl^-与Ca²⁺、Mg²⁺的相关性均较好,表明大气颗粒物中Ca²⁺、Mg²⁺可能以CaCl₂、MgCl₂的形式存在;K⁺与$NO_{3}^{-}$的相关性达0.81,表明K⁺可能以KNO₃的形式存在; $NH_{4}^{+}$和$NO_{3}^{-}$、$SO_{4}^{2-}$主要以(NH₄)₂SO₄、NH₄NO₃的形式存在。PM_2.5中阴离子与阳离子当量浓度之比为0.82,说明PM_2.5呈弱碱性。主成分分析结果表明,芒市春季PM_2.5中水溶性离子主要来源为扬尘源、生物质燃烧源、二次无机气溶胶。

新冠疫情防控期京津冀重污染气象成因分析

刘艳杰, 刘小雪, 马庚雪

2021, 11(6): 1065-1074. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210037

摘要(572) PDF(14191KB)(59)

摘要:
针对2020年2月8—13日新冠疫情防控期间京津冀地区一次持续的区域性重污染天气过程,利用地面、高空气象观测资料和欧洲中心ERA5数据,从环流背景、温度平流变化、地面气象要素和边界层风场分布等方面,分析了本次重污染天气过程的气象成因。结果表明:1)本次过程大气环流稳定,污染前期高空以西北气流为主,10日开始陆续有短波槽东移,850 hPa及以下转为偏南风,地面多次出现闭合低压,气压场整体较弱,天气形势静稳。2)中部地区冷空气活动不显著,大部分时段中低层为暖平流或弱冷平流。逆温出现次数明显偏多,且逆温层厚度和强度均大于南部,污染物不易扩散。3)中部地区地面风力较小,且边界层1 000 m以下风向较不稳定,通风性能差,加之南部污染物输送,导致该地区及周边重污染加强。4)重污染区域与地面辐合线分布相一致,出现在地面辐合线和湿区的北侧。5)对比2014年2月京津冀重污染天气过程,本次过程气象要素更加不利于污染物扩散,但防控减排在一定程度上减弱了污染程度。

基于COPERT模型北京市机动车大气污染物和二氧化碳排放研究

沈岩, 武彤冉, 闫静, 李韧菲, 崔阳阳, 刘欣宇, 樊守彬, 翟冀飞, 曹西子, 万芸菲, 薛亦峰

2021, 11(6): 1075-1082. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210289

摘要(1294) PDF(5861KB)(173)

摘要:
机动车大气污染物及CO₂减排对于改善空气质量和缓解气候变化具有重要的作用。综合利用北京市机动车保有量、道路行驶工况、气象、燃料组分及燃料消耗量等数据,应用COPERT模型计算得到北京市机动车主要大气污染物和CO₂排放量,并识别其污染排放特征和不同车型、排放标准等级车辆的排放贡献,采用ADMS-Urban模型模拟了机动车污染排放对周边环境的影响。结果表明:2019年北京市机动车4项主要大气污染物CO、NO_x、PM_2.5和VOCs排放量分别为12.15万、4.06万、0.18万和2.57万t。车辆结构得到优化,国四及以上排放标准车辆占比达86.97%,数量占4%的柴油客货车排放贡献大,分别占机动车NO_x和PM_2.5排放总量的84%和60%;非末端排放占机动车VOCs排放量的20%,需要引起关注。机动车尾气排放对5个交通监测站点贡献的NO₂平均浓度为15.7 μg/m³,其对环境质量影响较大;机动车CO₂排放量为1 683万t,其中柴油车排放贡献约21%。对北京市机动车大气污染物和碳排放需要进一步协同控制。

克鲁伦河流域地下水饮用水水源中挥发性有机物的污染特征与风险评价

张坤锋, 昌盛, 赵少延, 杨光, 王恩瑞, 樊月婷, 付青, 谢琼, 孙兴滨

2021, 11(6): 1083-1091. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210092

摘要(645) PDF(4345KB)(53)

摘要:
为明晰克鲁伦河流域地下水饮用水水源中挥发性有机物(volatile organic compounds,VOCs)的污染特征和风险水平,采用吹扫捕集气相色谱质谱联用仪对2020年8月在克鲁伦河流域采集的12个水样(7个地表水、5个地下水)进行分析,并采用美国国家环境保护局(US EPA)推荐的健康风险和生态风险评价模型对VOCs风险进行评价。结果表明:研究区域水体中VOCs污染程度较低,总体呈现地下水略高于地表水的状况;12个采样点均有VOCs检出,其中1,1-二氯乙烷、2,2-二氯丙烷、1,2-二氯丙烷、1,3-二氯丙烷、1,1-二氯乙烯检出率为100%;检出的VOCs中,1,3-二氯丙烷浓度最高,为1 186.44~4 677.97 ng/L,平均值为2 524.01 ng/L,邻二甲苯浓度最低,平均值仅为0.99 ng/L;各采样点无非致癌健康风险,致癌健康风险在可接受范围内,对水生生物有中等强度生态风险。

典型城市河流底泥溶解性有机质与重金属响应机制研究

朱宁美, 崔兵, 刘东萍, 于会彬, 高红杰, 郑昭佩

2021, 11(6): 1092-1101. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210093

摘要(801) PDF(7574KB)(84)

摘要:
应用三维荧光光谱(EEMs)结合平行因子(PARAFAC)分析、典范对应分析(CCA)和结构方程模型(SEM),以沈阳市建城区黄泥河、新开河、满堂河为研究对象,测定河流底泥营养盐和重金属浓度,检测溶解性有机质(DOM)三维荧光光谱,研究城市河流底泥DOM与重金属响应机制。总氮(TN)和总磷(TP)的平均浓度均为新开河>黄泥河>满堂河,TP平均浓度均大于650 mg/kg,根据US EPA底泥分类标准属于重度污染。基于相关性分析,黄泥河Cu、Ni、Cr具有同源性,新开河As、Cd和Hg具有同源性,满堂河As和Zn具有同源性。基于PARAFAC分析,DOM含有5个荧光组分,即陆源类腐殖质(C1)、类富里酸(C2和C3)、类胡敏酸(C4)和类色氨酸(C5)。C1的丰度占总丰度的30.31%,C2和C3占37.76%,显示陆源类腐殖质和类富里酸为DOM的主要组分。黄泥河与新开河DOM受外源影响较大,而满堂河受内源影响较大。CCA分析表明:C3、C5、Cr和Pb是影响黄泥河底泥的特征因子,Hg是影响新开河底泥的特征因子,TP、As和Zn是影响满堂河底泥的特征因子。基于SEM分析,TN、TP、C1、C2、C3和C5对重金属的权重分别为25.46%、22.16%、17.52%、15.42%、9.11%和10.33%,表明TN和TP是3条河底泥重金属的主要影响因子。营养盐对重金属的路径系数为-0.18,重金属对Hg、As、Zn、Cd路径系数分别为-2.83、-1.69、-1.91和-3.24,表明它们具有同源性;此外,DOM与重金属路径系数为0.11,重金属对Pb和Cr的路径系数为1.58和1.00,表明DOM与Pb和Cr具有同源性。

新疆开都河流域水环境特征研究

吾甫尔·托乎提, 赛·巴雅尔图, 张建平, 胡洋, 邵克强, 高光, 汤祥明

2021, 11(6): 1102-1109. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210422

摘要(423) PDF(13714KB)(55)

摘要:
以新疆开都河流域为研究对象,分别在开都河上游支流、干流及下游博斯腾湖(简称博湖)设置了15、12及17个采样点,于2014年6—10月及2015年6—9月进行了9次水环境调查,探讨了开都河流域不同类型水体理化参数时空分布特征及其形成原因。结果表明,开都河流域支流、干流和博湖水体主要水环境参数时空差异显著。开都河支流和干流pH、水温、矿化度(TDS)、总氮(TN)浓度、高锰酸盐指数(COD_Mn)和叶绿素a(Chla)浓度均显著低于下游的博湖,但浊度显著高于博湖,尤其是在6—8月的雨季,而开都河干流水体TP浓度显著高于支流及博湖。博湖TDS均值为1.62 mg/L,水体呈微咸水状态。博湖TDS与TP浓度和COD_Mn空间分布特征较为一致,表现为西北部>东南部>西南部;TN浓度均值为0.88 mg/L,呈现由西北黄水沟水域及西南河口区向湖心及东部逐步降低的趋势。这种盐分及营养盐的空间分布特征与流域内频繁的农业活动及开都河的污染输入密切相关。

中国土壤和湖泊沉积物中钚同位素分布特征和应用研究

冯冬霞, 廖海清, 杨芳, 王希欢, 贾世琪, 赵茜宇, 张艺, 柏杨巍

2021, 11(6): 1110-1120. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210111

摘要(439) PDF(1216KB)(36)

摘要:
钚(Pu)是与核工业密切相关的、以痕量或超痕量存在于环境中的重要放射性核素。综述了近年来中国土壤和湖泊沉积物中^239+240Pu的分布特征、迁移行为及其在环境地球化学中的应用。结果显示:中国土壤和湖泊沉积物中^239+240Pu沉降通量分别为7.31~554.00和4.80~240.60 MBq/km²,因研究区域所处环境及纬度的差异而变化;²⁴⁰Pu/²³⁹Pu同位素比值分别为0.048~0.307和0.164~0.193,平均值分别为0.181±0.026和0.179±0.021;全球大气核试验沉降是中国土壤和湖泊沉积物中^239+240Pu的主要来源。作为重要的长寿命放射性核素,在今后的研究中应加强Pu同位素与其他放射性核素示踪技术(¹³⁷Cs、²¹⁰Pb和⁷Be示踪法等)、遥感技术以及传统研究方法相结合,有利于提升大尺度环境区域中Pu的分析精度,提高^239+240Pu放射性核素示踪技术的示踪效率。

1985—2016年南漪湖湖泊面积变化对沉积速率及泥沙输移通量的影响

王小雷, 薛滨, 姚书春, 程龙娟, 朱洪伟, 殷露, 赵子涵

2021, 11(6): 1121-1130. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210010

摘要(446) PDF(4838KB)(54)

摘要:
通过测试南漪湖2008年、2014年和2015年沉积物柱芯中的环境放射性核素²¹⁰Pb_ex和¹³⁷Cs,辅以相互印证的²¹⁰Pb CRS计年模式和¹³⁷Cs定年时标方法,定量估算了南漪湖过去百余年间的沉积速率变化;基于遥感目视解译方法获得了南漪湖1985—2016年湖泊面积时空变化,结合构建的湖泊泥沙输移模型,定量估算了南漪湖出湖河流的年均泥沙输移量;基于此,进一步分析了湖泊沉积速率和泥沙输移通量与湖泊面积变化之间的相关关系。结果表明:南漪湖同一湖区不同年份沉积物柱芯剖面中²¹⁰Pb_ex和¹³⁷Cs比活度分布特征相近,²¹⁰Pb_ex比活度遵循随深度增加而减小的趋势,¹³⁷Cs则在24和16 cm左右分别记录了1954年首次沉降和1963年最大沉降蓄积峰值;南漪湖沉积速率整体呈现波动变化趋势,在20世纪50年代前后沉积速率出现极大值,随后至采样年份该沉积速率呈缓慢上升趋势,这种变化可能与不同历史时期的自然因素和人类活动密切相关;过去31年间,南漪湖湖泊面积整体上呈缩小趋势,减少了57.37 km²,主要集中于西北、东北和东南部等区域,湖泊周边过度围垦是影响湖泊面积变化的主导性因素;南漪湖出湖河流的年均泥沙输移量约为1 904.60 t/a,湖泊沉积速率和泥沙输移通量受湖泊面积变化影响较大,随着湖泊面积的增加,湖泊沉积速率和泥沙输移通量分别呈指数降低和线性增加的趋势。

辽东湾营养盐基准值的研究与确定

朱韻洁, 朱晓艳, 林英姿, 许秋瑾, 雷坤

2021, 11(6): 1131-1136. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210065

摘要(593) PDF(1191KB)(35)

摘要:
辽东湾作为我国重要沿海经济区,多年来承载着沿海地区排放的大量营养物质,近岸海域富营养化严重。依据2014—2017年辽东湾海水环境质量监测数据,采用频数分析法推导出辽东湾近岸海域营养盐溶解无机氮、活性磷酸盐及其响应指标溶解氧(DO)的基准值,并应用1974年辽东湾尚未被污染时,国家海洋局渤海专项调查数据绘制频数分布曲线,以中值作为参照状态进行校验,对比2种方法的结果,综合分析推导出溶解无机氮、活性磷酸盐及DO的推荐基准值。结果表明,应用频数分析法得到辽东湾溶解无机氮、活性磷酸盐和DO的基准值分别为0.050、0.002和9.61 mg/L,应用参照状态法得到溶解无机氮、DO浓度分别为0.053、6.29 mg/L。对比频数分析法和参照状态法的结果可知,2种方法得到的溶解无机氮基准值基本一致,但DO基准值相差比较大。考虑GB 3097—1997《海水水质标准》中DO浓度的第一类水质标准限值(6.0 mg/L),最终确定辽东湾溶解无机氮、活性磷酸盐和DO的推荐基准值分别为0.05、0.002和6.29 mg/L。

水专项科技成果转化绩效及影响因素实证研究

吴静, 王深, 谢显传, 吕连宏, 罗宏

2021, 11(6): 1137-1146. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210046

摘要(489) PDF(1192KB)(43)

摘要:
科技成果转化是实现创新驱动发展战略的重要举措,对我国经济高质量发展具有重要意义。以国家水体污染控制与治理科技重大专项(简称水专项)淮河项目的科技成果转化为例,在实地调查的基础上,系统分析其科技成果转化和产业化的运行机制,采用层次分析法测度水专项淮河项目科技成果转化绩效,通过构建多元有序Logistic回归模型,分析成果转化绩效的影响因素。结果表明:新型研发机构模式的科技成果转化绩效最好,其次是高校孵化模式和环保企业合作转化模式;参与水专项项目的连续性、技术的先进性、研发资金占比、技术联盟的作用、政府提供的资金和硬件条件支持以及绩效考核激励是影响水专项淮河项目绩效水平的重要因素。未来,加快构建以创新平台为重要载体的生态环境科技成果转化体系,系统推动生态环境领域科技成果真正转化落地,还需要政府、市场和科研创新主体的共同发力。

典型高山堰塞湖湖滨带和缓冲带的划定及生态修复思路——以镜泊湖为例

谢自建, 魏伟伟, 李春华, 叶春, 王昊

2021, 11(6): 1147-1153. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210095

摘要(743) PDF(2048KB)(48)

摘要:
镜泊湖是中国最大、世界第二大高山堰塞湖,具有特殊的地形地貌,属于典型通江型深水湖泊。通过对镜泊湖及周边生态环境调查,划定了湖滨带和缓冲带的类型及宽度。基于镜泊湖岸带地形地貌特征及水文情况,将镜泊湖湖滨带划分为山体型、大堤型、道路型、河口型、村落型、农田型6种类型,将镜泊湖缓冲带划分为山体型、农田型、村落型3种类型。结合湖滨带和缓冲带的生境、土地利用方式、土壤侵蚀状况及植被分布现状等因素,阐述镜泊湖湖滨带和缓冲带生态环境面临的主要问题,提出镜泊湖湖滨缓冲带生态修复思路,以期为镜泊湖湖滨缓冲带的生态保护及修复提供参考。

水体原位修复中沉水植物化感物质的分离与鉴定

张之浩, 李威, 吴晓芙

2021, 11(6): 1164-1172. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210090

摘要(470) PDF(1480KB)(26)

摘要:
水体中蓝绿藻的大量生长是引起水体富营养化的重要原因,故而在原位生态修复中抑制蓝绿藻的生长至关重要。藻类的生长可被沉水植物分泌的某些化感物质所抑制,对沉水植物分泌的化感物质进行定性定量的研究,探明其作用机理对富营养化水体的生态治理具有一定的理论指导与实践意义。选取我国南方地区常见的狐尾藻(Myriophyllum verticillatum)、苦草(Vallisneria natans)、伊乐藻(Elodea canadensis)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)和金鱼藻(Ceratophyllum demersum)5种沉水植物,通过对其水培液做GC-MS分析,鉴定了沉水植物次生代谢物的种类,并对其潜在的抑藻效应进行探究。结果显示:水培液中共检测出56种化合物,其中检出最多的为有机酸类物质;狐尾藻、苦草、伊乐藻和黑藻分泌的有机酸类物质含量高于其他检出物质,而金鱼藻的水培液检出物中酮和酯类物质含量较高。研究推测,狐尾藻水培液中检测鉴定出的琥珀酸、柠檬酸和苯酚为主要的化感物质,苦草水培液中的乳酸、癸酸、壬二酸、硬脂酸、月桂酸和苯酚起主要的抑藻作用;伊乐藻水培液中的主要化感物质为壬二酸、对羟基苯甲酸和棕榈酸,黑藻和金鱼藻水培液中起抑藻作用的物质为壬酸、阿魏酸和癸酸、油酸、乙酸丁酯和邻苯二甲酸二异丁酯。

基于Innography平台的生物修复技术专利分析

冯烁, 李红娜, 宋婷婷, 颜蒙蒙, 李路瑶, 朱昌雄

2021, 11(6): 1173-1181. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210021

摘要(584) PDF(10172KB)(49)

摘要:
为全面了解全球生物修复技术的研发状况与趋势,以Innography专利分析平台为基础,分析全球专利数量、申请人分布、申请人所属国的竞争态势及国际专利分类法(IPC)分类,探讨核心专利的来源和研发主题等,并对我国生物修复技术专利数量和发展趋势进行分析。结果表明:从全球来看,2002年后生物修复技术专利数量迅速上升,其中中国的专利数量最多,但核心专利中80.0%来自美国,核心专利的热点主题为有机污染物、能耗、水处理等;来自中国的专利中,马鞍山新洲葡萄酒公司、中国科学院、南京大学、哈尔滨工业大学和西安建筑科技大学拥有专利数量较多,其中马鞍山新洲葡萄酒公司和中国科学院同时拥有较强的综合实力和技术创新能力;中国生物修复专利技术的热点主题为医疗、废水、生物可用性、重金属和地下水等。未来生物修复的研究将更多集中在土壤重金属污染、水环境综合治理以及有机污染物治理等方面。

基于非参数核密度估计模型的尾矿库事故后沉积物中Pb和Hg的水生生物风险评估

陈家琳, 苏海磊, 孙福红, 柏杨巍, 郭飞

2021, 11(6): 1182-1188. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210206

摘要(347) PDF(3304KB)(16)

摘要:
汞(Hg)和铅(Pb)是2种典型的重金属污染物,对水生生态系统具有较强的毒害作用,是环境管理的重要指标。2015年11月的陇星锑业尾矿库泄露事件,造成嘉陵江流域约346 km长河段受到重金属污染,尾矿砂中高含量Hg和Pb主要归宿在污染团经过的河道沉积物中,引起的嘉陵江流域生态风险尚未被全面评估。为解决沉积物中污染物对水生生物的毒性效应数据较少的问题,采用相平衡分配法,利用大量的水生生物毒理试验数据,将其转化为相应的沉积物毒性效应数据;采用基于非参数核密度估计的物种敏感度分布(SSD)法,对嘉陵江沉积物中2种重金属(Hg和Pb)进行生态风险评价,并与其他分布模型(Normal、Logistic和Weibull)进行对比。结果表明:Hg的非参数核密度估计模型的K-S检验统计量、均方根误差(RMSE)和误差平方和(SSE)分别为0.111 1、0.025 04和0.000 627,相较其他分布模型为最小;Pb的非参数核密度估计模型的K-S检验统计量为0.125 0,相较其他分布模型为最小,RMSE和SSE分别为0.028 42和0.000 807,为较优。非参数核密度估计模型对2种重金属毒性数据有很好的适应性,可获得较优的模拟效果。嘉陵江流域15个采样点沉积物中Pb浓度显著高于Hg,但沉积物中Hg的生态风险水平远高于Pb。

初沉池优化运行对改良型A²/O工艺脱氮除磷的影响

李航, 董立春, 方建飞, 丁力, 吕利平

2021, 11(6): 1189-1195. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210038

摘要(572) PDF(1387KB)(41)

摘要:
采用改良型A²/O工艺处理城市污水,设置6种工况,即原水进入初沉池与超越初沉池直接进入生物池流量分配比分别为10∶0、8∶2、6∶4、4∶6、2∶8、0∶10,在具体工程实例中考察初沉池优化运行对脱氮除磷效果的影响。结果表明:初沉池的优化运行对出水总氮浓度和生物除磷率具有显著影响,而对出水氨氮浓度影响较小。工艺中存在反硝化除磷现象,且反硝化除磷率与原水超越初沉池直接进入生物池流量分配比呈正相关。基于6种工况,较为优化的原水进入初沉池与超越初沉池直接进入生物池流量分配比为6∶4。该工况后期出水总氮平均浓度为8.79 mg/L,较原工况降低了33.9%,氨氮浓度低于0.5 mg/L,好氧区总磷平均浓度为0.34 mg/L,满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A排放标准;电耗为0.337 kW·h/m³,仅比原工况上涨了5.31%,涨幅较小。相比于原工况,虽然电耗出现了轻微上涨,但出水水质可控性得到了进一步强化,且显著优于一级A排放标准。

室外真空排水系统及其在我国农村生活污水治理工程中的应用

叶美瀛, 王平波, 刘宇奇, 王建鹏, 刘研萍, 李鸣晓

2021, 11(6): 1196-1201. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210074

摘要(747) PDF(1052KB)(70)

摘要:
农村生活污水的收集需结合当地的地形条件、村落分布,因地制宜地采用不同的模式。室外真空排水系统是一种新型排水技术系统,可解决重力排水管道施工盲区内的污水收集问题,在国外已广泛应用并实现了商业化,在我国目前处于工程推广应用阶段。综述了近几年来室外真空排水系统在我国农村生活污水收集工程中的应用状况,介绍了室外真空排水系统的组成、特点及现有设计标准规范体系。与传统重力排水系统相比,室外真空排水系统具有不受地形限制、适用范围广、节水、隔臭、防堵、管网施工便捷、对周边环境影响小等优势。室外真空排水系统在我国农村厕所改造及生活污水治理工程中具有巨大的应用前景,可作为传统重力排水系统的重要补充。

水热炭在土壤环境中的应用研究进展和展望

程虎, 张佳鹏, 宋洋, 卞永荣, 李威, 李胎花, 张萌, 蒋新, 韩建刚

2021, 11(6): 1202-1209. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210378

摘要(679) PDF(1542KB)(99)

摘要:
近年来,水热处理农林生物质废物制备水热炭成为新兴的固体废物资源化方式。由于水热炭在改良土壤、提升地力、减排温室气体、修复污染土壤等方面表现出优异的性能,将其还田应用已成为农林业环境领域的研究热点和重点。系统分析了水热炭的制备过程,及其还田应用中对土壤理化性质、温室气体排放和污染土壤修复方面的影响、效果与潜在机制,指出了水热炭在还田应用中存在的问题,并提出未来的研究思路与重点方向,以期为推动、管理、指导水热炭在土壤环境中的应用提供参考与借鉴。

北方干旱地区非正规垃圾填埋场堆体特征及环境影响分析

张宪奇, 殷勤, 年跃刚, 宋永会, 梁雨, 闫海红

2021, 11(6): 1210-1216. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210120

摘要(558) PDF(3369KB)(55)

摘要:
填埋是我国垃圾处理的主要途径。处于不同气候条件的垃圾堆体对周边环境影响程度不同,在治理过程中要充分考虑填埋场特征选择适宜的污染防治及修复措施。以北方干旱地区典型非正规垃圾填埋场为研究对象,通过垃圾堆体理化性质、填埋气组成以及微生物群落结构的检测分析,研究干旱条件下垃圾堆体的特性。结果表明:场内垃圾呈弱碱性,有机质浓度为5.9%~17.4%,含水率为5.4%~7.8%;填埋气组成与准好氧填埋场相近,垃圾堆体中有机质浓度对CH₄、CO₂和CO生成量起到决定性作用;堆体内优势降解菌为Firmicutes(厚壁菌门)、Proteobacteria(变形菌门)、Actinobacteria(放线菌门)以及Bacteroidetes(拟杆菌门),物种丰度与垃圾降解进程及有机质浓度密切相关;在北方干旱地区垃圾填埋场渗滤液产生量小,堆体对周边环境影响较小;对于有机质浓度低于20%,pH呈弱碱性的垃圾堆体,在制定封场方案时可因地制宜地采用简易覆盖方式进行差异化治理修复。

基于文献计量分析的大数据驱动城市固体废物监管研究进展

詹梨苹, 赵锐, 杨天学, 俞阳

2021, 11(6): 1217-1225. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210081

摘要(556) PDF(3235KB)(56)

摘要:
利用文献计量学方法,对Web of Science核心合集数据库中2010—2020年大数据驱动固体废物监管的研究论文开展综述研究,通过对发文量、发文机构、出版物、关键词等文献指标统计分析,全面了解研究现状,掌握发展趋势,洞悉前沿热点,以期为推进城市固体废物信息化和智能化管理提供科学依据。研究发现:在检索时间段内发文数量呈逐年上升趋势,但总发文量相对较少,共计83篇,说明该研究属于新兴、前沿性的领域;发表载体主要包括期刊论文、会议论文和综述论文3种类型,论文主要在Sustainability、Journal of Cleaner Production和Waste Management等期刊发表,且引用频次较高;既有研究主要考虑数据工程和数据科学2个维度的应用,以实现固体废物全生命周期的节点管控,前者关注数据源获取以记录废物的流向与流量信息,后者通过对各类大数据进行建模分析,为提升固体废物管控效率提供决策支持。

环境中重金属暴露对抗生素抗性基因演变影响研究进展

邱文婕, 秦艳, 高品

2021, 11(6): 1226-1231. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210050

摘要(939) PDF(1784KB)(101)

摘要:
抗生素抗性基因(ARGs)已被列为环境新兴污染物,其污染散播和环境演变已成为生态环境领域的关注焦点和研究热点。重金属因其不可降解性,可在自然环境中稳定存在,具有长期生物可利用度,对ARGs会产生持续性选择性压力影响。综述了细菌在抗生素、重金属,以及二者协同作用条件下的不同抗性机制,重点探讨了重金属对ARGs存在丰度和水平转移等环境行为的过程影响。结果表明:多种重金属及其化合物会对ARGs的丰度和水平转移产生影响,根据重金属的种类以及浓度不同可能会产生不同的影响结果;重金属影响ARGs水平转移主要是通过影响细胞分泌胞外聚合物(EPS)、改变细胞膜通透性以及影响基因表达等方式,不同种类的重金属可通过不同的方式影响ARGs的水平转移。虽然目前关于重金属对ARGs环境行为的过程影响已有较多研究报道,但是针对重金属对ARGs影响的内在机制以及不同环境介质中重金属对ARGs丰度和水平转移的协同选择作用有待进一步的研究。

基于文献计量学的环境领域病毒研究现状分析

李中浤, 张列宇, 许秋瑾, 李国文, 李曹乐, 黎佳茜, 李晓光, 陈素华

2021, 11(6): 1232-1240. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210016

摘要(439) PDF(8842KB)(36)

摘要:
为深入了解环境领域病毒研究的最新研究进展、研究热点及发展趋势,客观反映相关国家、机构和个人在该领域的科学贡献和影响,采用ISI Web of Knowledge的Web of Science^TM核心合集数据库,利用HistCite Pro引文图谱分析软件及VOSviewer可视化分析软件,对2000—2020年该库收录的相关文献进行计量分析,从发文量排名前10的国家/地区、高产作者、来源期刊、重要研究机构、研究热点等方面对近20年环境领域病毒的研究现状进行分析。结果表明:2000—2020年环境领域病毒相关期刊发文量总体呈上升趋势,其中由于新型冠状病毒疫情的爆发,2020年环境领域病毒研究发文量激增;该领域研究发文量最多的国家是美国,其次是中国,但中国篇均被引频次较低;发文量排名前3的作者分别为美国学者Gerba C P、Sobsey M D和日本学者Katayama H;发文量排名前3的期刊分别为Water Research、Food and Environmental Virology和Environmental Science & Technology;发文量排名前3的研究机构分别为亚利桑那大学、巴塞罗那大学和美国国家环境保护局;环境领域病毒研究多集中在饮用水、废水、地下水、地表水等水环境领域,研究的病毒种类集中于诺如病毒、甲肝病毒、腺病毒等肠道病毒,环境中病毒的检测和环境介质中病毒的灭活与去除是研究热点。

基于政策工具的中国生物质发电补贴政策评估

王斯一, 白梓函, 吕连宏, 罗宏

2021, 11(6): 1241-1249. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210062

摘要(552) PDF(1821KB)(40)

摘要:
生物质发电兼具环境效益与社会效益,对支撑中国推进能源消费革命和乡村振兴,实现碳达峰、碳中和目标具有重要意义。对截至2020年12月31日国家层面出台的生物质发电补贴相关政策进行梳理,运用政策工具理论与方法,从环境、供给、需求3个角度,研发、投资推广、原料资源、生产并网、消费5个环节评估生物质发电补贴政策的实施情况和存在问题,提出生物质发电补贴政策的优化建议。结果表明,现阶段生物质发电产业在研发、原料供应、基础设施领域补贴不足,财政补贴有逐步退坡并向市场机制转变趋势,但相应政策工具及制度创新尚存在欠缺。中国生物质发电补贴政策应在更多关注技术研发、充分涉及中间链条、完善激励机制等方面不断改进,并大力强化市场培育,在配套措施保障下引入市场机制,以促进产业长期可持续发展。

环境规制内涵、表征及应用述评

张晓敏, 邬娜, 吴佳, 封强, 傅泽强

2021, 11(6): 1250-1257. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210056

摘要(2384) PDF(1292KB)(166)

摘要:
环境规制是为防治环境污染、改善环境质量,政府所实施的政策措施与社会组织、公众对污染排放主体的排污行为所产生的约束性影响的总和。环境规制形式多种多样,学术界对环境规制的定义、内涵一直以来都有争议,而环境规制强度的表征更会直接影响学术研究结果和决策行为。通过对国内外现有环境规制文献进行阅读梳理,分析了环境规制的提出主体、本质、目的和作用,分类总结了环境规制强度表征方法;归纳总结了环境规制文献研究内容,并将其划分为环境规制的社会环境效应和经济效应2个领域,对其研究应用进行了评述。最后,根据文献梳理结果,对环境规制的定义进行了新的诠释。

我国医药制造业危险废物产生特性及污染防治分析

姚光远, 刘玉强, 刘景财, 徐亚

2021, 11(6): 1258-1265. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210238

摘要(1140) PDF(1414KB)(157)

摘要:
医药制造业是国家环境保护规划中重点治理的12个行业之一,其中约80%的污染是化学原料药生产过程中产生的。化学原料药产生的危险废物具有毒性、易燃性、腐蚀性、化学反应性、感染性、浸出毒性等危害特性,对生态环境具有极大的潜在危害。从发酵类、化学合成类以及提取类原料药的生产工艺流程出发,总结了各环节危险废物的产生及危害特性,分析了其利用和处置现状及存在的问题,针对性提出了原料药制造过程中典型危险废物利用和处置的对策建议:1)源头上减少环境风险;2)过程中提高企业清洁生产水平;3)末端利用中提升医药制造业危险废物资源化水平。

我国农药工业危险废物产生和污染特性研究

迭庆杞, 黄泽春, 杨玉飞, 黄启飞, 郝雅琼

2021, 11(6): 1266-1272. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210394

摘要(606) PDF(1396KB)(39)

摘要:
我国是农药的生产和使用大国,农药工业的危险废物因产量大、毒性强、处理处置困难等问题引起了公众和管理者的广泛关注。梳理和阐明农药工业危险废物的产生来源、污染特性及环境风险关键节点对于我国农药工业危险废物的管理具有重要的支撑作用。母液、废酸、废盐和污泥是农药工业中产生量最大的几类危险废物。农药工业危险废物中所含的污染物种类繁多,主要为残留的反应原料、副反应产物和农药有效成分。目前,农药工业副产物的利用环节是农药工业危险废物处理处置过程中环境风险的关键节点。针对农药工业危险废物利用处置过程中存在的问题,建议生态环境管理部门制定完善的污染控制标准,并采取针对性政策鼓励和引导企业研发先进工艺,开展源头减量,提高资源化利用水平,全面提升农药工业固体废物的环境风险防治水平。

铝冶炼行业危险废物产生和利用处置现状与管理对策建议

刘宏博, 郝雅琼, 吴昊, 田书磊, 黄启飞

2021, 11(6): 1273-1280. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210110

摘要(568) PDF(1097KB)(43)

摘要:
随着我国铝冶炼行业的迅猛发展,每年会产生上百万吨炭渣、大修渣和铝灰等危险废物。为推进我国危险废物精细化管理,经过深度调研,梳理了当前我国铝冶炼行业危险废物产生工艺环节、污染特性、利用处置情况及管理现状;分析了当前铝冶炼行业危险废物利用处置现状,探讨了其环境管理面临的问题,尤其是利用处置先进适用技术以及污染控制标准缺乏,综合利用产品质量标准缺失等突出瓶颈问题;并从完善标准体系、优化利用处置技术等方面,提出铝冶炼行业危险废物污染防治建议,以期助力铝冶炼行业绿色健康发展。

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