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2022年  第12卷  第5期

流域/区域保护与修复
京津冀地区流域水质目标管理技术集成研究
王菲菲, 伍海闻, 雷坤, 安立会
2022, 12(5): 1359-1368. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210308
摘要(178) HTML (78) PDF(2648KB)(41)
摘要:

流域水质目标管理已成为发达国家水环境管理的主要模式。京津冀地区是海河流域的核心区域,也是国家生态环境保护的重点地区。针对京津冀地区水资源、水环境、水生态(简称“三水”)统筹系统管理中面临的水资源短缺和统筹调配能力不足、水环境污染严重和协同治理水平较弱以及水生态退化且稳定性趋向脆弱等问题,从“十一五”“十二五”及“十三五”国家水体污染控制与治理科技重大专项(简称水专项)涉及到京津冀管理技术相关研究内容的项目及课题中提炼关键技术并进行集成,根据技术特点对集成技术从生态水量保障管理技术与政策,基于水资源、水环境、水生态3个方面进行凝练,进一步构建京津冀地区“三水”统筹的流域水质目标管理集成技术体系框架。应用集成技术对京津冀地区重点流域水质目标管理思路的构建展开思考并提出工作建议,以期支撑京津冀地区经济社会与生态环境保护协同发展新形势下水生态环境精细化管理能力提升。

西北干旱区流域水污染特征与控制策略—以宁夏清水河流域为例
马玉珅, 朱翔, 彭福全, 庞晴晴, 倪利晓, 杜鹏
2022, 12(5): 1369-1377. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210323
摘要(195) HTML (149) PDF(1809KB)(49)
摘要:

以宁夏境内黄河最大的一级支流清水河流域为例,分析重点断面水质、水环境容量及各控制单元污染负荷特征,并提出有针对性的污染控制策略。结果表明:2015—2018年清水河三营国控断面水质无法稳定达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类水质标准,泉眼山断面化学需氧量(COD)存在超Ⅳ类水质标准风险。流域水环境容量COD为592.83~1 238.25 t/a,氨氮为51.99~193.60 t/a,总磷(TP)为5.02~12.85 t/a;流域平水期污染负荷入河量COD为15 661.1 t/a,氨氮为1 670.2 t/a,TP为784.5 t/a,分别是平水期水环境容量(COD为940.57 t/a,氨氮为114.64 t/a,TP为8.81 t/a)的16、14和89倍。固原控制单元单位面积污染负荷入河量最高(COD为3.04 t/a,氨氮为0.22 t/a,TP为0.06 t/a),工业源与城镇生活源污染问题突出,中卫控制单元总污染负荷入河量最高(COD为 6 738.45 t/a,氨氮为868.88 t/a,TP为218.12 t/a),城镇生活源污染较严重,而吴忠控制单元禽畜养殖污染较严重。基于水质目标和各单元的污染特征,建议固原控制单元加强工业企业污水回收利用、提高城镇污水处理能力,中卫控制单元重点关注污水收集处理设施建设与改造升级,吴忠控制单元在规模化养殖场推行禽畜粪污集中处理与回用。

天津市近岸海域水质变化趋势分析及水质目标研究
许自舟, 李亚芳, 程嘉熠, 吉志新, 张晓霞, 林建国
2022, 12(5): 1378-1388. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210302
摘要:

掌握海域水质变化趋势、制定科学合理的水质目标,有助于精准实施重点海域排污总量控制,制定有效的污染物管控政策。利用广义加性模型(GAM),基于2007—2018年天津市近岸海域营养盐浓度及降水量数据,建立水质变化趋势分析模型和水质目标确定方法,在评估天津市近岸海域12个监测站位无机氮和活性磷酸盐浓度变化趋势的基础上,提出天津市近岸海域水质控制目标,并分析水质目标的合理性和可达性。结果表明:2013—2018年与2007—2012年相比,天津市近岸海域无机氮浓度总体呈下降趋势,下降比例为13.19%,95%的置信区间为−30.37%~3.96%;活性磷酸盐浓度总体呈上升趋势,上升比例为7.01%,95%的置信区间为−11.43%~25.45%,尚未恢复到2007—2012年的平均水平;提出2025年天津市近岸海域无机氮、活性磷酸盐二者综合优良水质比例达到75%的控制目标;将天津市近岸海域划分成7个区域,建议据此实施海域水质分区管理,进一步加强农业面源污染防治,强化流域上下游协同治理和省际水污染联防联治,持续改善天津市近岸海域水质。

北京市典型湖泊中对羟基苯甲酸酯类化合物污染特征
孟甜, 王晓伟, 汪素芳, 董淮晋, 冯学良, 何连生
2022, 12(5): 1389-1394. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210383
摘要(121) HTML (83) PDF(1394KB)(27)
摘要:

通过在冬季和春季分别采集北京市某典型湖泊11个点位的湖水样品,采用固相萃取-液相色谱-三重四极杆串接质谱法测定样品中14种对羟基苯甲酸酯类化合物(PBs),进而对该湖泊PBs的污染水平和分布特征进行分析。结果表明:湖水中共检出10种PBs,其中对羟基苯甲酸甲酯(MeP)和对羟基苯甲酸丙酯( PrP)浓度较高,分别为24.8、44.8 ng/L;同一采样点检出的PBs浓度随季节性变化而变化,与冬季相比,氯代对羟基苯甲酸酯(氯代-PBs)在春季浓度偏低,冬季靠近污水处理厂排污口水样中,氯代-PBs浓度高于其他采样点;外来污水是湖水中PBs的主要来源,春季电厂排水口MeP浓度(24.8 ng/L)高于冬季(1.30 ng/L)。调查结果显示,该湖泊中PBs种类和浓度水平与其他国家地表水相比,属中等浓度水平,湖泊中PBs主要来源于周边污水排放,不同季节PBs浓度变化较大。

巴音布鲁克高寒草原植被覆盖度时空格局及影响因素
吾甫尔·托乎提, 吕田田, 赛·巴雅尔图, 冯朝阳
2022, 12(5): 1395-1401. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210353
摘要(175) HTML (65) PDF(1934KB)(21)
摘要:

基于MODIS NDVI数据采用线性混合光谱模型,对巴音布鲁克草原2000—2020年植被覆盖度状况进行测算,采用一元回归线性分析方法分析了其时空变化特征,以及气象、地形和土地覆被变化对区域植被覆盖度的影响。结果显示:1)2000—2020年巴音布鲁克草原平均植被覆盖度为46.19%,总体呈西部高东部低的空间分布格局。植被覆盖度大于60%的区域分布在西北部和南部,面积占比为24.70%;植被覆盖度小于15%的区域面积占比为19.91%,分布在研究区边缘。2)2000—2020年巴音布鲁克草原植被覆盖度呈先下降后升高的变化趋势,总体年下降速率为0.093%。像元尺度上,大部分地区植被覆盖度基本不变,呈降低趋势的面积占比为24.86%,呈面状分布在中东部和北部;呈增加趋势的面积占比为10.54%,分散分布在研究区中部和西部边缘。3)植被覆盖度随着海拔升高逐渐降低,阳坡植被覆盖度总体低于阴坡;年降水量和年平均气温对植被覆盖度的影响具有明显的空间异质性,分别约10.70%和13.99%的地区植被覆盖度与当年降水量和上年降水量呈正相关,8.23%和11.11%的地区植被覆盖度与当年和上年平均气温呈正相关,8.23%和5.35%的地区与当年和上年平均气温呈负相关。土地覆被类型的转化,尤其是冰川和永久积雪的减少促进了植被覆盖度的变化。

国内外水生态健康评价研究进展
曹家乐, 张亚辉, 张瑾, 黄子晏, 杜士林, 孙福红
2022, 12(5): 1402-1410. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210425
摘要(764) HTML (119) PDF(554KB)(215)
摘要:

我国《水污染防治行动计划》提出对江河湖泊实施水生态保护和水资源管理,在“十四五”期间开展流域、河湖的水生态健康评价方法研究,支撑我国由水质向水生态目标管理转变,同时也为我国水生态环境管理提供依据。通过梳理国外水生态健康评价体系的发展历程,着重介绍了预测模型法、生物完整性指数法等几种典型的评价体系和方法,并通过应用案例分析了评价体系的局限性;同时梳理了我国已经颁布的水生态健康相关的标准及规范,分析了我国本土流域的水生态健康评价方法及其优缺点;最后对我国水生态健康评价体系、管理准则和政策体系提出建议,以期为我国水生态健康评价的研究发展及实践应用提供借鉴和参考。

基于微生物生物完整性指数的北京市城市河道生态系统健康评价
董婧, 卢少奇, 伍娟丽, 王子康, 王恒嘉, 徐菲
2022, 12(5): 1411-1419. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210368
摘要(215) HTML (92) PDF(5717KB)(36)
摘要:

生物完整性指数(IBI)是河道生态系统健康评价的重要且被广泛应用的指标,然而,基于水体中分解者微生物群落构建IBI评价标准的研究较少。针对北京市城市河道生态系统健康状况开展评价,探索微生物生物完整性指数(M-IBI)评价流程与标准构建方法。基于沉积物中微生物Illumina高通量测序信息,筛选出关键环境因子(水质指标TN、TP、NH3-N、NO3-N和NO2-N)确定候选生物指标,根据判别能力分析结果,确定Shannon指数、拟杆菌门(Bacteroidota)相对丰度、绿弯菌门(Chloroflexi)相对丰度、蓝藻门(Cyanobacteria)相对丰度、CODCr耐受属相对丰度和NH3-N清洁属相对丰度6个指标,提出了指标标准化公式和健康评价标准。结果表明,以自然水体为补水的永定河各采样点评价结果均为健康状态,其他3条以城镇再生水厂出水为补水的河道中,清河4个采样点为健康至亚健康状态,凉水河5个采样点为健康至一般状态,大龙河4个采样点为亚健康至一般状态。M-IBI可以有效区分不同程度的受损点位,较合理地评价城市河道生态系统健康状况。

生物磁效应在环境污染治理与修复中的应用
李卫平, 张明天, 张列宇, 杜彩丽, 祝秋恒, 李晓光
2022, 12(5): 1420-1427. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220026
摘要(254) HTML (85) PDF(555KB)(38)
摘要:

磁场是一种具有特殊能量的场,是影响生物体生理过程的物理因素之一。所有生物体自身均具有磁场,外加磁场可对生物体组织和代谢过程产生影响。磁场通过对生物体内重要物质——生物酶的改变进而影响生物从生长到衰亡的全过程;磁场对微生物的影响较为复杂,会对微生物产生不同程度的促进或抑制作用;同时,施加磁场会对细胞结构、基因表达、细胞膜通透性等产生影响。近年来,磁场诱导生物磁效应在水体、土壤、固体废物等污染治理过程中的作用受到了普遍关注。系统梳理了外加磁场对生物酶活性、微生物特性及生物细胞等产生的生物磁效应影响,总结了生物磁效应在废水处理、土壤环境治理及固体废物处理等领域的研究现状,并提出了未来生物磁效应在环境领域的应用展望。

生态修复
基于“三生空间”的土地利用转型的生态效应及驱动力分析—以苏州市为例
贲薛晨, 余成
2022, 12(5): 1428-1436. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210359
摘要(216) HTML (114) PDF(10265KB)(39)
摘要:

为探索快速城市化背景下苏州市土地利用转型规律及其生态效应,利用苏州市1980年、2000年、2010年、2018年4期土地利用数据,按照生产、生态、生活(简称“三生”)土地利用主导功能分类,采用土地利用转移矩阵、生态环境质量指数、土地利用转型的生态贡献率等方法,定量分析了苏州市土地利用转型的模式及其生态效应,并通过最小二乘法回归揭示了生态环境质量演变的驱动机制。结果表明:1980—2018年,基于“三生”用地的土地利用转型表现为生产用地减少,生态用地少量增加,生活用地快速增加;苏州市生态环境质量指数从1980年的0.431 2降至2018年的0.413 9,整体生态环境质量有所下降。苏州市同时存在生态环境质量改善和恶化2种趋势,1980—2000年农业生产用地转变为水域生态用地和林地生态用地,是促使生态环境质量改善的主要因素,农业生产用地对水域生态用地的挤占、城镇和农村生活用地对农业生产用地的占用是导致生态环境质量恶化的主要原因;2000—2018年,农业生产用地转化为水域生态用地是生态环境质量改善的主要因素,城镇和农村生活用地对农业生产用地的挤占是导致生态环境质量恶化的重要原因。产业结构与能源结构的调整是苏州市生态环境质量改善的主要因素,而人口增加、不合理的经济发展模式、社会消费水平的提高等因素加大了生态环境保护的压力。

武夷山主峰黄岗山片区生态安全格局构建研究
朱振肖, 柴慧霞, 张箫, 王夏晖, 牟雪洁, 于洋
2022, 12(5): 1437-1445. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210363
摘要(132) HTML (73) PDF(8060KB)(18)
摘要:

生态安全格局理论为区域尺度的景观综合体生态保护修复实践提供了理论依据和技术路径。以我国东南地区重要的生态屏障——武夷山主峰黄岗山片区为例,按照识别生态源地—构建阻力面—提取生态廊道的研究框架,采用定性与定量相结合的方法,评估提取区域内生态系统服务功能极重要区,将其与自然保护地叠加生成生态源地;采用地类和地形因子对研究区设置阻力面,运用最小累积阻力模型提取生态廊道,将生态功能重要区确定为生态缓冲区,构建黄岗山片区生态安全格局。结果显示:黄岗山片区生态源地面积为5 808.80 km2,占区域面积的34.16%,占比较大,主要分布在江西省南部、福建省北部山地的交界地带;提取生态廊道共21条,长度为455.1 km,呈组团式将中部与东北部、西南部源地斑块连通起来;生态缓冲区面积为1 574.13 km2,占比为9.2%,主要分布在研究区的北部山区。研究打破省域、市域、流域界限,将研究区视为一个完整的生命共同体,充分考虑生态结构的完整性、生态过程的连通性以及生态功能的重要性,构建区域尺度点线面状的生态安全格局,可为当地实施区域一体化保护和修复提供空间指引。

基于生态系统服务重要性和生态敏感性的武汉市生态安全格局评价
方臣, 匡华, 贾琦琪, 陈曦, 朱正勇, 叶琴
2022, 12(5): 1446-1454. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210335
摘要(234) HTML (174) PDF(15909KB)(54)
摘要:

生态型现代化城市是国家生态文明建设的重要支撑,构建生态安全格局是实现城市生态优先、绿色发展的重要基础。以武汉市为例,利用生态系统服务重要性和生态敏感性识别生态源地,通过最小累积阻力模型提取生态廊道,判别生态节点,构建武汉市生态安全格局。结果表明:武汉市共有98个生态源地,面积为2 214.7 km2,占全市总面积的25.82%,生态源地类型主要为水体,符合武汉市江河纵横、湖泊星布的水资源生态特点;提取重要生态廊道80条,长度为928 km,廊道相互交错,形成“五横四纵”的稳定生态网络结构;判别了6个生态节点(生态廊道的关键区位,保障生态空间整体连通性),最终组合构建了武汉市综合生态安全格局网络体系。以“源地—生态廊道—生态节点”模式的生态格局构建,能够识别重要生态功能区,明确区域生态安全风险,可为武汉市的城市生态安全保护和区域可持续发展提供科学依据。

基于土地利用变化的广西近20年生态系统服务价值研究
丘海红, 胡宝清, 张泽
2022, 12(5): 1455-1465. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210352
摘要(154) HTML (179) PDF(38046KB)(40)
摘要:

为探究广西土地利用变化对生态系统服务价值(ecosystem service value,ESV)的影响,采用随机森林算法对2000—2020年5期Landsat系列遥感影像进行土地利用分类,运用土地利用动态度、土地利用转移矩阵方法揭示土地利用变化规律,运用当量因子法计算ESV,探究其时空变化特征,并分析各土地利用类型与ESV变化之间的内在联系。结果表明:林地和耕地是广西主体土地利用类型;建设用地面积逐年增加,主要是侵占耕地;单一土地利用类型动态度表现为未利用地>草地>建设用地>耕地>水域>林地。广西生态系统服务价值总体呈波动下降趋势;单向生态系统服务价值以水文调节和气候调节为主;在空间分布上,ESV呈中部低、四周高的特征;广西近20年的ESV变化,草地、林地和耕地是主要贡献因子和敏感因子。

清水河流域生态系统服务评估及预测
裴宏伟, 张红娟, 张良, 李雅丽, 张高伟, 刘孟竹
2022, 12(5): 1466-1473. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210341
摘要(151) HTML (101) PDF(11714KB)(30)
摘要:

城镇化扩张、农业活动和生态修复等人为因素给清水河流域土地格局和生态环境带来了显著改变,评估并预测未来的土地格局以及生态系统服务与价值对于流域生态可持续发展具有重要意义。基于CA-Markov模型和GIS软件,以预测+设计的方式通过InVEST模型模拟了未来生态系统服务与价值。结果显示:1)清水河流域2000—2018年单位面积碳储量、单位面积土壤保持量、单位面积产水量分别为100.68 t/hm2、800.62 t/hm2、57.88 mm,除碳储量呈减小趋势外,产水量和土壤保持量均呈增长趋势;2)2018年流域生态系统服务价值为24.42亿元,比2000年减少了2.2%,分别为该区2018年农林渔牧业总产值、GDP的2.31、0.78倍;3)未来在坡度大于15°的区域退耕还林条件下,除产水量显著减小外,流域碳储量、土壤保持量生态系统服务价值均显著提升。研究表明,近20年清水河流域在气候均质条件下,生态系统服务及其价值的提升仍然不显著甚至有所下降,但在大于15°陡坡上的植树造林措施能够有效改善这一趋势。

磺胺甲恶唑胁迫下人工湿地植物与根际微生物的响应
胡劲召, 张璇, 王永强, 徐佳敏, 卢洪斌, 叶长兵, 刘晓晖, 陈中兵, 卢少勇
2022, 12(5): 1474-1483. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210386
摘要(152) HTML (96) PDF(3346KB)(14)
摘要:

为探究磺胺甲恶唑 (sulfamethoxazole,SMX) 胁迫下人工湿地植物与根际微生物的响应机制,对不同浓度SMX在5种植物与根际微生物联合修复中的去除效率进行表征;依据SMX的去除效率,对唐菖蒲和风车草的根系活力、活性氧与抗氧化系统进行研究,同步分析其根际微生物群落在SMX和温度胁迫下的响应特征。结果表明:5种人工湿地植物与根际微生物联合修复中,唐菖蒲、风车草对SMX的去除率较高,平均值分别为40.38%、44.70%。当SMX浓度超过30 mg/L时,与0 mg/L时相比较,唐菖蒲、风车草的根系活力受到抑制,分别下降了69.77%、67.26%;随着SMX浓度的升高,唐菖蒲和风车草的活性氧含量分别增加了69.08%、72.67%,抗氧化酶活性降低了19.32%、24.83%;与常温条件(20~25 ℃)相比,低温条件下(4~12 ℃)下唐菖蒲、风车草的活性氧含量分别增加了2.26%、1.98%,抗氧化酶活性降低了47.72%、44.42%。高通量测序技术对根际微生物群落的测定结果表明,高浓度SMX对植物根际微生物群落多样性与物种丰富度有抑制作用,利用PICRUSt功能预测软件对微生物群落功能预测发现,以氨基酸和碳水化合物代谢功能为主的微生物细菌相对丰度较高。

水污染控制
改良填料折流式生物滞留系统对雨水中氮磷削减的效果
冉阳, 付峥嵘, 马满英, 王冶, 叶青勇
2022, 12(5): 1484-1491. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210290
摘要:

针对生物滞留池对雨水中氮、磷去除效果不稳定,甚至出现负去除现象,开展改良生物滞留系统的研究。通过构建直流式和折流式2种生物滞留系统,分别填充传统填料和羟基铝蛭石污泥颗粒(HAVSP)改良填料,搭建传统填料直流式生物滞留柱(1#)、改良填料直流式生物滞留柱(2#)、改良填料折流式生物滞留柱(3#)3个模拟试验柱;比较了3个模拟试验柱对雨水中氮、磷的去除效果,并探讨了HAVSP对生物滞留填料的改良作用。结果表明:HAVSP改良填料折流式生物滞留系统对氮、磷的削减效果比传统填料和改良填料直流式生物滞留系统更加明显,且在350 mm淹没出流高度时对氮、磷削减效果最佳,总氮和硝态氮去除率最高可达76%和77%。

基于降水等级分异方法的低影响开发小区雨水径流污染负荷削减率的评估
王生愿, 陈江海, 陈小龙
2022, 12(5): 1492-1499. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210413
摘要(138) HTML (56) PDF(2182KB)(16)
摘要:

为定量评估低影响开发(LID)技术对雨水径流污染负荷的削减率,选取嘉兴市柳岸禾丰小区作为LID小区,与其临近且下垫面类型相似的浅水湾小区作为传统小区,同步监测小区的外排水量和TP浓度,根据降水等级分异计算2个小区同等降水情景下单位面积污染负荷量,再以传统小区的单位面积污染负荷量为基准核算LID小区的雨水径流污染负荷削减率。结果表明:小雨时,LID设施可消纳其服务范围内的所有径流及所携带的污染物,污染负荷削减率达100%;当降水量增至超过LID设施功能阈值时,污染物削减率开始降低,中雨时降至67%,大雨时降至46%,年均雨水径流污染负荷削减率约为66%。整体来看,LID设施雨水径流污染负荷削减率表现出明显的降水等级差异。采用降水等级分异的方法能够减少降水等级所造成的误差,确保评估结果的精准程度,为小区LID设施建设提供可靠的决策依据。

含酚废水α-Fe2O3催化臭氧氧化参数优化及机理分析
王勇, 张耀宗, 毕莹莹, 杜明辉, 孙晓明
2022, 12(5): 1500-1507. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210355
摘要:

传统工艺对含酚废水的处理效果有限,催化臭氧氧化技术能够有效处理含酚废水。α-Fe2O3在试验中表现出了高臭氧催化活性,催化产生的·OH可对苯酚及中间产物进行无选择性矿化,显著增强了污染物去除效果和臭氧利用水平。为明确催化臭氧氧化过程主要影响因素并优化工艺参数,以苯酚模拟含酚废水,设计了L16(44)正交试验。结果表明,臭氧投加量、催化剂投加量、pH、反应时间是COD去除率及单位臭氧COD降解量的主要影响因素,其中,臭氧投加量与反应时间的影响较为显著。方差分析与试验验证表明,催化剂投加量对COD去除率影响较小,pH对单位臭氧COD降解量影响较小。通过权矩阵计算得到优化后的反应条件:臭氧投加量为5 mg/(L·min),催化剂投加量为0.10 g/L,pH为9,反应时间为45 min。叔丁醇屏蔽试验表明,·OH显著促进了催化臭氧氧化进程。

厌氧氨氧化在城市污水脱氮处理中的研究与应用进展
刘华光, 董文艺, 王宏杰, 戴仲怡, 王雪, 陈颖童, 侯子泷, 谢晋, 曾志伟
2022, 12(5): 1508-1518. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210293
摘要(273) HTML (176) PDF(13210KB)(85)
摘要:

厌氧氨氧化(anaerobic ammonium oxidation,Anammox)是城市污水处理工艺未来最具发展潜力的新型脱氮技术之一。基于Anammox反应机理,归纳了在城市污水条件下实现短程硝化耦合Anammox (partial-nitritation coupled Anammox,PN/A)和短程反硝化耦合Anammox (partial-denitrification coupled Anammox,PD/A) 的运行调控措施,阐述了Anammox强化城市污水脱氮的工艺模式,并从工程化应用角度总结了阻碍城市污水实现Anammox处理的瓶颈问题,同时对PN/A与PD/A的脱氮性能、降耗减排效果、工艺特征及应用场景进行了对比分析,最后总结并展望了Anammox在城市污水处理中的研究方向,以期为城市污水处理工艺向Anammox转变提供借鉴和参考。

短程反硝化耦合厌氧氨氧化强化脱氮工艺研究与应用进展
常根旺, 杨津津, 李绍康, 罗景文, 杨一飞, 李翔
2022, 12(5): 1519-1527. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210578
摘要(190) HTML (321) PDF(4182KB)(68)
摘要:

短程反硝化耦合厌氧氨氧化(PD-A)工艺外加碳源和曝气成本较低、NO2 生成稳定高效、总氮去除率高,并且可以减少温室气体N2O的排放,是一种新型的生物脱氮工艺。现有关于PD-A的研究多以水质条件单一的模拟废水为对象,针对实际废水的研究尚少。分析了PD-A工艺的机制与特点,通过对比核心功能菌短程反硝化菌和厌氧氨氧化菌的最佳生长条件,并结合现有研究提出PD-A工艺运行的优化策略,继而分析了PD-A工艺在实际废水中的应用案例。结果表明,优化COD/NO3 、接种不同结构的污泥和添加生物膜载体等有利于工艺高效稳定地运行;PD-A工艺在实际生活污水、养殖废水、高硝酸盐废水的处理中实现了较高的脱氮率,说明其处理实际废水具有可行性。最后,对PD-A工艺的发展进行展望,认为应以实际废水为处理对象,进一步研究系统内核心菌群的协同作用机制和混合生物脱氮调控方式,以提升工艺的稳定性及碳氮协同处理效率。

磷对硫自养反硝化效果的影响
赵东华, 岳冬梅, 郑岩皓, 束梦照, 葛俊, 孙菲菲
2022, 12(5): 1528-1533. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210391
摘要(173) HTML (95) PDF(5289KB)(25)
摘要:

为探究硫自养反硝化所需的最低磷浓度,对硫自养反硝化系统进行磷饥饿处理,给予不同磷浓度的进水,考察磷浓度对硫自养反硝化效果和微生物群落结构的影响。结果表明:随着磷饥饿期的延长,$ {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{x}^{-} $-N去除率由饥饿前的98.1%~99.6%逐步降至24.8%~49.6%,且出水中随之出现亚硝酸盐的积累。补充磷后,$ {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{x}^{-} $-N去除率随进水磷浓度的增加显著提升,且进水磷浓度越高,$ {\mathrm{N}\mathrm{O}}_{x}^{-} $-N去除率能越快恢复至饥饿前水平(98%以上),出水中的亚硝酸盐氮浓度也越快降至饥饿前水平(不足0.05 mg/L)。当进水中磷浓度不低于0.200 mg/L时,硫自养反硝化效率不受磷浓度限制。磷浓度影响硫自养反硝化系统的微生物多样性,磷恢复处理组的物种多样性和丰度均显著高于磷饥饿处理组。在磷恢复处理组中,硫自养反硝化相关的功能菌属是优势菌属,相对丰度占45.78%,而在磷饥饿处理组中,该功能菌属相对丰度仅占4.67%,磷浓度极大地影响了硫自养反硝化系统中的硫自养反硝化相关功能菌的相对丰度。

污水处理厂二沉池数值模型研究进展
李自改, 张宏, 徐贵华
2022, 12(5): 1534-1540. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210369
摘要(126) HTML (99) PDF(737KB)(21)
摘要:

数值模型模拟在污水处理厂二沉池设计、运行操作和优化方面具有无可替代的优势,对现有数值模型进行归纳与总结对实际应用中选择及建立模型至关重要。介绍了用于二沉池数值模拟的欧拉-拉格朗日模型、欧拉-欧拉模型和混合模型等多相模型的原理,对各模型的适用性进行阐述,总结其优点和不足;阐述了单相模型在污泥沉降中的应用原理,提出单相模型通过耦合单独的固相输运方程来描述污泥沉降运动规律,其在二沉池污泥浓度分布预测上优于多相模型;论述了污泥沉降速度模型研究现状,其中包含利用批量沉降试验的污泥间歇沉降模型和描述污水处理厂二沉池连续流污泥沉降模型;较为系统地综述了二沉池污泥负荷、几何结构、温度等因素对二沉池内水质模拟结果的影响;最后对污水处理厂二沉池数学模型的选择和沉降模型后续研究进行了展望。

基于AHP-FCE模型的制药行业清洁生产技术评价
李娟, 沈亮, 王良杰, 黄晶琳, 钱锋, 曾萍, 王辉锋, 王晨昊
2022, 12(5): 1541-1547. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210218
摘要(158) HTML (72) PDF(1028KB)(19)
摘要:

在制药行业推行清洁生产技术,从源头减少污染物的产生,有利于促进制药行业的健康、可持续发展。为正确选择适合的制药行业清洁生产技术,建立了包含技术、经济和环境指标的制药行业清洁生产技术评价指标体系,构建了层次分析法-模糊综合评价法(AHP-FCE)评价模型,确定了制药行业清洁生产技术的评价标准,并对4项制药行业清洁生产技术进行了综合评价。结果表明:在技术性能方面表现较优的是头孢氨苄酶法合成技术,在经济性能方面表现较优的是抗生素合成固定化酶规模化制备技术,在环境性能方面表现较优的是基于培养基替代的青霉素发酵减排技术;技术综合得分表明,头孢氨苄酶法合成技术是4项制药行业清洁生产技术中的最优技术。

地下水治理
地下水脱砷技术的研究现状及发展趋势
石乐琪, 郭莉, 吕晨阳, 杜冬云
2022, 12(5): 1548-1554. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210284
摘要(124) HTML (71) PDF(7585KB)(29)
摘要:

为明确地下水脱砷技术研究现状及未来发展趋势,采用文献计量学方法统计分析了Web of Science(WoS)数据库中2008—2020年发表的关于地下水脱砷技术的文献资料,并从年度发文量、发文机构、发文期刊、发文作者以及论文关键词等方面进行分析。结果表明:WoS数据库中地下水脱砷技术方面的研究型论文共1 501篇,年度发文量总体呈上升趋势;中国、美国和印度为发文量排名前3的国家;共计1 503家研究机构、4 875名作者参与地下水脱砷技术研究,其中高等院校为主要研究机构,而高校教师与硕士、博士研究生则为研究的主力军;关键词分析表明,吸附和电絮凝技术是地下水脱砷的主流方法,其中零价铁材料作为吸附剂是贯穿2008—2020年的研究热点;通过突现分析得出,二元甚至多元氧化物和纳米复合材料的制备将成为未来地下水脱砷技术研究的热点方向。

西南某退役化工厂场地地下水污染特征及污染物迁移规律分析
李书迪, 谢湉, 张荣海, 张芊, 苏丽丽, 张德明, 黄锦孙, 周永信
2022, 12(5): 1555-1563. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210382
摘要(225) HTML (117) PDF(10190KB)(47)
摘要:

针对某退役化工厂场地受有机物污染的地下水含水层,开展地下水污染特征调查,通过风险评价模型、DRASTIC模型分别对研究区进行人体健康风险及地下水脆弱性评价,构建污染物地下水迁移扩散模型,进一步剖析典型污染物迁移扩散的影响因素及动力学模式。结果表明:研究区地下水受1,2-二氯乙烷、苯、三氯甲烷的污染,1,2-二氯乙烷的总致癌风险为4.00×10−6,超过人体健康风险可接受水平,主要暴露途径为吸入室内空气中来自地下水的气态污染物;研究区地下水脆弱性指数为4.912~5.305,整体处于中等脆弱性水平,地下水系统抵御污染能力较强,地下水埋深、净补给量和含水层厚度是影响地下水脆弱性的主要因素;1,2-二氯乙烷迁移扩散受地下水对流作用、含水介质吸附阻滞作用、生物化学作用共同影响,地下水对流作用是其迁移扩散的主要动力,含水介质吸附阻滞作用及生物化学作用对于其分布范围影响显著。

河流入海口潮间带某工业地块石油烃污染特征及迁移规律
张荣海, 陈余道, 韦壮绵, 谢湉, 李书迪, 欧丽
2022, 12(5): 1564-1571. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210449
摘要:

以河流入海口潮间带某工业地块为研究对象,采集和分析土壤及地下水样品中的石油烃(TPH),探究TPH在潮间带工业地块土壤和地下水中的迁移规律及潮汐作用的影响。结果表明:地块沿江区域地下水位受潮汐作用影响波动明显,含水层渗透系数平均为1.40 m/d,且近江区域含水层渗透性较好;地块土壤TPH最大超标倍数为1.39倍,污染主要分布于核心生产区,主要赋存于第一个2个不同岩性层间的交界处附近,地层结构和潮汐效应对土壤TPH垂向分布作用明显,当水位下降时TPH向下迁移,部分残留在包气带中,水位上升则导致相反的过程;地块地下水TPH最大超标倍数为95.23倍,污染羽中心与土壤TPH污染主要区域一致,地下水流场对污染物迁移分布影响显著;潮汐效应使得TPH污染羽的范围扩大,地下水水位波动和无长期稳定流向使得TPH在土壤和地下水之间发生数次的重新分配,导致其迁移规律不明显。本研究在一定程度上揭示了潮汐效应引起的潮间带地下水位长期波动对污染物在土壤和地下水中的迁移规律产生的显著影响,可为类似污染地块的有效管控和修复治理提供科学指导。

基于AHP-TOPSIS的在产企业地下水铁锰污染修复技术比选
刘锋平, 孙宁, 呼红霞, 丁贞玉
2022, 12(5): 1572-1579. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210494
摘要:

筛选科学合理的在产企业地下水修复技术对于有效修复受污染地下水体、节约企业环保投资、实现绿色可持续发展具有重要意义。针对某在产企业铁锰污染的地下水,提出抽出处理、原位化学氧化、可渗透反应墙、监测自然衰减4套技术方案,运用层次分析法(AHP)与逼近于理想解的排序技术(TOPSIS)联合选取最佳修复方案。选取技术、经济、环境、社会4方面的14项指标建立层次分析模型,先由AHP确定指标权重,然后采用TOPSIS对4种技术方案进行优劣排序。结果表明,监测自然衰减技术方案由于在资源和能源消耗、废物产生及排放量、工程建设前期投入等方面的优势,适用于该在产企业地下水的治理与修复。

大气/废气污染控制与管理
双碳背景下煤基产业绿色低碳转型之路
姜华, 李艳萍, 高健
2022, 12(5): 1580-1583. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220001
摘要(100) HTML (120) PDF(2803KB)(34)
摘要:

加快煤基产业的绿色低碳转型发展,对于中国实现碳达峰、碳中和目标至关重要。重点分析了煤炭、煤电、煤化工行业产品产量、温室气体排放等基本现状,识别煤基产业绿色低碳转型在产业布局、生态环境保护压力、能源利用效率、低碳技术创新等方面面临的风险挑战,并从科学谋划产业布局、加大生态环境保护力度、强化节能改造提效、聚焦技术创新应用、深化多产业耦合发展等角度提出煤基产业绿色低碳发展路径,为煤基产业的绿色低碳发展提供政策支撑。

我国减污降碳与地区经济发展水平差异研究
李慧, 王涵, 王淑兰, 张文杰
2022, 12(5): 1584-1592. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210268
摘要(181) HTML (145) PDF(5290KB)(61)
摘要:

我国正处于经济转型与快速发展时期,二氧化碳与大气污染物的协同减排是经济社会发展的挑战,同时也是推动经济结构绿色转型,加快形成绿色生产、生活方式,助推高质量发展的重大机遇。因此,全面了解我国各地区减污降碳与经济发展水平,有助于国家和地方政府因地制宜地制定减污降碳相关政策。构建了减污-降碳-经济综合评价指标体系,选择2016年和2018年30个省(自治区、直辖市)的能源经济与污染物及二氧化碳排放数据,利用灰色关联度法对各地区减污、降碳和经济指标进行综合评价,分析各项指标发展情况。通过对指标间二元、三元耦合协调度计算,分析各地区指标发展协调情况。根据各地评价指标得分及耦合协调度数据因地制宜地提出减污降碳与地区经济发展建议。

汾渭平原典型污染城市PM2.5来源分布及传输分析
崔宏, 刘肖, 秦巧燕
2022, 12(5): 1593-1600. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210310
摘要(151) HTML (156) PDF(12139KB)(33)
摘要:

基于后向轨迹模式(HYSPLIT)和美国国家环境预报中心的GDAS数据(2019年3月—2020年2月),模拟了临汾市冬季24 h的气团后向轨迹按季节的聚类,研究了不同来源区域对临汾市PM2.5的主要污染来源和污染传输通道,阐明了PM2.5不同轨迹传输的季节特征,结合潜在源贡献(PSCF)分析法和浓度权重轨迹(CWT)分析法,解析了不同污染源区对临汾市的污染贡献强度。结果表明:临汾市PM2.5污染主要集中在冬季,春秋季次之,夏季最低;通过气团后向轨迹聚类分析发现,沿汾河流域西南与西北方向是大气污染主要传输通道;潜在源贡献和浓度权重轨迹分析发现,临汾市境内、洪洞县、尧都区、襄汾县污染贡献强度较大,周边城市榆林、运城、焦作对临汾市有所影响。

重庆市典型道路机动车排放NO2污染特征
李永锋, 马杰, 王胜蓝, 蒋月, 杨海蓉, 张潇天, 王俭
2022, 12(5): 1601-1608. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210379
摘要(155) HTML (126) PDF(5493KB)(30)
摘要:

为研究城市道路机动车排放NO2浓度的变化,选取重庆市大渡口区4条道路进行1周的自动在线监测,结合道路RFID基站的车流量及车型信息,分析NO2浓度与车流变化特征及其相关性。结果表明:4条道路NO2日均浓度为29~57 μg/m3,均低于GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值;NO2小时浓度变化趋势为20:00左右峰值浓度明显高于08:00峰值浓度,最小值出现在14:00左右。4条道路车流量呈明显的早晚高峰趋势,周末的车流量比工作日平均车流量下降20%~40%,出现比例较高的车型为小型客车、出租车、公交车、轻型货车。NO2小时浓度变化与车流量变化规律基本一致,均呈现较为明显的早晚高峰趋势,但晚高峰时段NO2峰值浓度的出现稍微滞后于车流量峰值的出现。

深圳市典型溶剂使用源VOCs排放特征、治理现状与减排对策
黄俊霖, 邱向阳, 程义君, 吴家浩
2022, 12(5): 1609-1617. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210292
摘要(313) HTML (123) PDF(4251KB)(48)
摘要:

为强化工业企业VOCs的综合整治,选取工业经济发达的深圳市作为研究区域,通过实地调研和现场检测的方式探讨了橡胶和塑料制品行业、印刷行业、表面涂装行业、电子元件制造业等典型溶剂使用源的VOCs排放特征和末端治理现状,并就源头替代和末端管理提出了具体的减排对策。结果表明:深圳市典型溶剂使用源VOCs的平均排放量为表面涂装(51.8 t/a)>电子元件(36.5 t/a)>印刷(21.0 t/a)>橡胶塑料(17.4 t/a),不同排放规模的橡胶塑料企业和印刷企业对各自行业的排放贡献较为均匀,而排放量>300 t/a的涂装企业、电子企业对各自行业的贡献率则分别占63.9%、44.9%;受水性原料替代和末端治理设施等控制政策的影响,四大行业固定排放源VOCs组分以OVOCs为主(排放量占比为76.8%~97.0%),特征污染物为甲醛和乙醛;四大行业末端工艺类型均以UV光解、水喷淋、活性炭吸附的低效组合工艺为主,占比约51.4%~69.6%;评估结果显示,所测试的典型组合工艺中,78%的设施平均处理率均低于35%,治理方案缺乏针对性、运行管理缺乏规范性是造成溶剂使用源VOCs末端削减率偏低的主要因素。因此,为控制未来溶剂使用源VOCs排放量,应当推动源头排放控制从“底线约束”向“先进带动”持续转变;末端治理应统筹考虑技术可行性和管理有效性,确保实现行业VOCs排放总量的高效削减。

土壤与固废污染控制与管理
西藏年楚河流域农用地土壤重金属分布与生态风险评价
杜梅, 张强英, 任培, 高爽, 布多
2022, 12(5): 1618-1625. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210381
摘要(169) HTML (115) PDF(9138KB)(26)
摘要:

以西藏年楚河流域江孜县、白朗县农用地土壤为研究对象,对Hg、As、Pb、Cd、Cr、Cu、Mn、Zn和Ni 9种重金属进行调查;采用单因子指数法、内梅罗综合污染指数法等方法,结合空间插值法评价年楚河流域农用地土壤重金属污染状况,同时运用相关性和主成分分析探究土壤重金属来源。结果表明:1)农用地土壤中Hg、Cu、Mn和Ni浓度与西藏土壤环境背景值相比,均表现为不同程度的累积,与GB 15618—2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》比较,As元素超标率最大;从江孜县到白朗县,农用地土壤重金属综合生态风险指数逐步增大;2)研究区的区域污染负荷指数为1.45,属低污染等级,重度污染集中在白朗县;3)主成分分析表明,9种重金属的来源可分为自然与人为源复合因子、矿山开采因子、农业因子、土壤母质因子和大气传输因子。

粉葛对农田土壤镉的富集特征
林小兵, 武琳, 周利军, 黄欠如, 刘少华, 陈锋, 欧阳国平, 张秋梅
2022, 12(5): 1626-1632. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210271
摘要(235) HTML (95) PDF(3652KB)(28)
摘要:

选用生长速度快、生物量大、经济价值高的富集植物是重金属生物修复新的突破口。为研究粉葛对农田土壤镉(Cd)的富集特征,采用大田试验探讨3种污染程度下粉葛不同部位葛根(葛粉和葛渣)、葛头、主藤、侧枝和叶片中Cd浓度。结果表明:粉葛不同部位中Cd浓度表现为侧枝(8.96 mg/kg)>主藤(6.85 mg/kg)>叶片(5.22 mg/kg)>葛头(2.80 mg/kg)>葛渣(1.36 mg/kg)>葛根(1.21 mg/kg)>葛粉(0.16 mg/kg),且随土壤污染程度增加而增加,表现为中、高污染显著高于低污染(P<0.05)。除葛根外,粉葛其他部位对土壤Cd的富集系数均大于1(1.09~8.65),转运系数为2.59~8.98。粉葛各部位中Cd的分配率表现为侧枝(35.64%~43.81%)>主藤(21.55%~25.49%)>叶片(15.40%~23.63%)>葛根(7.03%~9.94%)>葛头(5.99%~9.57%)。粉葛各部位生物量表现为葛根>侧枝>叶片>主藤>葛头,粉葛对Cd移除量随土壤污染程度递增,具体为高污染(45.39 g/hm2)>中污染(39.96 g/hm2)>低污染(16.56 g/hm2)。总体上,粉葛各部位中Cd浓度与土壤有机质、有效态Cd、总Cd浓度呈显著正相关,而与土壤pH均呈负相关。在Cd污染农田土壤治理中,粉葛(用作葛粉)对Cd污染农田土壤修复具有应用价值。

污泥-稻壳协同焚烧对污泥磷资源回收效率的影响
熊巧, 吕航, 吕瑞斌, 吴翔, 吴旭
2022, 12(5): 1633-1639. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210484
摘要:

污水处理厂污泥中含有丰富的营养元素磷,回收其中的磷在一定程度上能缓解磷资源的衰竭。利用焚烧法处理污泥,以稻壳作为添加物,采用Hedley逐级提取法和酸浸出法考察污泥-稻壳焚烧灰中磷的形态和浸出效果的变化,并探讨稻壳添加量对焚烧灰中磷形态的影响。结果表明:当稻壳添加量为总质量的50%时,磷的生物可利用性最高;响应曲面法优化结果表明,最佳试验条件是HCl浓度、浸出时间和液固比分别为0.33 mol/L,6.4 h和50 mL/g,该条件下,磷的浸出率达93%,与污泥焚烧灰相比提高了20%;比较污泥灰、稻壳灰及污泥-稻壳混烧灰的理化性质可知,污泥-稻壳协同焚烧并未改变污泥灰和稻壳灰的主要组分,但出现了新的物相,形貌也发生了一定变化。污泥-稻壳协同焚烧能提高焚烧灰中磷的浸出率,从而有利于从污泥中回收磷资源。

改性蓝藻生物炭促进生物电化学系统阴极氢自养反硝化过程研究
熊江磊, 罗嘉豪, 严群
2022, 12(5): 1640-1646. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210362
摘要(136) HTML (137) PDF(17907KB)(27)
摘要:

以太湖蓝藻为原料制备不同种类的活性生物炭,并将其投入到生物电化学系统(BES)的阴极促进氢自养反硝化。通过扫描电镜、能谱仪和傅里叶红外光谱对未经改性(ABC-800)、硝酸改性(ABC-800N)和KOH改性(ABC-800K)3组蓝藻生物炭进行观察,并与不加入蓝藻生物炭的对照组进行比较,以考察生物炭促进BES生物阴极的反硝化过程中的电子传递机制。结果表明:ABC-800N表面的N、O元素含量最高,同时与电子传递能力及生物相容性相关的共轭醌、酮结构的丰度也最高;将蓝藻生物炭投加至BES的非生物阴极中可提高阴极的脱氮效率,ABC-800N投加量为0.5 g时,7 d内脱氮效率达到最高,为96.0%,而对照组仅为29.6%;高通量测序表明,ABC-800N组的优势菌属为Thauera、JGI_0001001_H03、ThiobacillusDenitratisoma等。

填埋场防渗系统高密度聚乙烯膜漏洞修补技术探析
朱铭珠, 杨延梅, 徐亚, 姚光远, 刘玉强, 黄启飞
2022, 12(5): 1647-1652. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210640
摘要(140) HTML (75) PDF(5532KB)(13)
摘要:

高密度聚乙烯(HDPE)膜是填埋场防渗系统的核心组成部分,其破损引发的渗滤液渗漏会严重污染土壤和地下水环境,因此填埋场HDPE膜漏洞修补至关重要。系统总结了生活垃圾、一般工业废物和危险废物填埋场的防渗结构,并从HDPE膜漏洞成因与漏洞特征出发,分填埋场运行阶段探讨了目前不同填埋场HDPE膜漏洞修补技术的优缺点与适用条件。结果表明:自封自修技术能够在漏洞产生后进行自动修补,是未来填埋场防渗层的设计方向;电动修补技术可以实现对运行及封场后填埋场HDPE膜漏洞的靶向、精准修补,具有较广阔的应用前景。

改性无烟煤材料的制备及其对磷的吸附回收性能
武越, 赵婷, 金彦任, 薛燕, 张凌旋, 李达, 乔晋如, 黄杨
2022, 12(5): 1653-1659. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210349
摘要(123) HTML (72) PDF(7136KB)(18)
摘要:

为了实现污水中磷的回收与资源化利用,提出采用Fe-Al-Zr改性的无烟煤材料吸附-回收磷的方法。该吸附剂对磷的总吸附量为13.022 mg/g,吸附机理主要包括静电作用、配体交换和表面沉积等;微孔提供主要的吸附位点,决定了磷的吸附容量。该吸附剂可循环使用4个周期,直至磷的吸附率低于50%。在碱性条件下,通过投加一定量的CaCl2〔Ca∶P(摩尔比)=2∶1〕,磷能够以羟基磷灰石(HAP)的形式脱附和被回收。

富含硅铝的工业灰渣合成沸石的研究进展
马慧, 徐德福, 李伯启, 薛震, 王金光, 薛飞, 张军, 刘兆飞
2022, 12(5): 1660-1667. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210493
摘要(148) HTML (102) PDF(2875KB)(13)
摘要:

沸石是一系列多孔硅铝酸盐材料的统称,因其具有较高的阳离子交换能力,作为吸附材料广泛应用于污水的净化和催化合成化学品等多个领域。燃煤灰渣、煤气化灰渣、铸造灰渣等工业灰渣含有大量的Si、Al元素,可以作为合成沸石的主要原料,达到资源化利用这些固体废物的目的。分析了燃煤灰渣、煤气化灰渣和铸造灰渣的形成和来源,对比三者的化学成分发现,燃煤灰渣的化学成分含量表现为SiO2>Al2O3>Fe2O3>CaO,煤气化灰渣的烧失量比较高,可达36.1%,铸造灰渣的硅铝比显著高于煤气化灰渣和燃煤灰渣。目前,3种灰渣中,燃煤灰渣的研究和利用比较多,而铸造灰渣和煤气化灰渣相对较少;铸造灰渣的Al2O3和SiO2的总含量比较高,烧失量和金属氧化物含量较低,是一种合成沸石的优质原料,可合成高品质沸石;煤气化灰渣的残碳含量比较高,在考虑煤气化灰渣Si、Al回收和利用的同时,还应充分考虑其残碳的资源化利用。

工业废盐热处理技术研究进展
吴骞, 袁文蛟, 王洁, 张柯, 田书磊, 李梅彤
2022, 12(5): 1668-1680. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210373
摘要(233) HTML (168) PDF(18284KB)(46)
摘要:

随着我国经济快速发展,工业固体废物产量不断增多,特别是化工、制药、印染等行业产生的大量有害工业废盐对人体健康和自然环境安全造成了严重的威胁,同时也制约着企业的快速发展。在总结近年我国工业废盐处理处置方法的基础上,介绍了工业废盐的产量、特征和危害,以及工业废盐处理的常规方法,重点分析了当前工业废盐热处理技术,其中包括传统热处理技术和新型热处理技术。在传统热处理技术中,主要介绍了回转窑焚烧技术、流化床焚烧技术和液体喷射焚烧技术等。在新型热处理技术中,介绍了悬浮炉处理技术、分级碳化技术、熔融盐氧化技术、高温热管技术和微波吸收技术。对比分析了不同热处理技术处理效果和优缺点,系统梳理了我国工业废盐热处理技术的最新发展进程。此外,探讨了工业废盐热处理技术过程中有机污染物的消除机制,包括活性氧的产生机理以及有机污染物消除随温度的变化情况。最后,总结了在热处理过程中废盐所含的非金属元素(主要为N和S等)、重金属元素迁移转化规律,以及二噁英可能造成的二次污染问题。

环境风险评估与管理
基于DPSIR模型的省域绿色发展绩效评价
解蕾, 姚扬, 但智钢, 史菲菲, 袁殷, 方琳, 苑雯
2022, 12(5): 1681-1686. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210612
摘要(155) HTML (119) PDF(1224KB)(29)
摘要:

提高绿色发展水平是推动生态文明建设,实现美丽中国的重要途径。将驱动力—压力—状态—影响—响应(DPSIR)模型运用在绿色发展绩效评价中,构建了建设美丽中国愿景下的省域绿色发展绩效评价指标体系,采用层次分析法确定指标权重,采取目标渐进法进行标准化处理,在此基础上构建省域绿色发展绩效综合指数。以贵州省为研究对象,对2009—2019年的绿色发展水平进行评估。结果表明:2009—2019年贵州省绿色发展绩效综合指数呈逐年递增,从Ⅰ级(低)向Ⅲ级(一般)转化的趋势;DPSIR模型中压力层的社会压力、资源消耗、污染排放指标对贵州省绿色发展影响最大;目前贵州省绿色发展处于一般水平(Ⅲ级),下一阶段应重视提升经济发展水平、实施生态环境整治、推进减污降碳、加大民生保障等方面,从而提高贵州省绿色发展水平,最终实现“美丽贵州”。

基于物联网的固定源大气污染物排放现场执法监管信息系统设计与应用
刘柏音, 刘孝富, 孙启宏, 罗镭
2022, 12(5): 1687-1694. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210340
摘要:

固定源大气环境执法工作亟需依托智能执法系统实现对企业违法排污行为精准定位以及污染物排放浓度快速监测取证。针对现行大气环境执法系统重管理、轻取证的普遍功能缺陷,采用物联网理念,有机组合筛选多尺度大气监测技术,依托多元数据传输与融合技术,实现机载、车载、便携式监测设备数据与执法系统的实时通信,通过系统数据库与内嵌分析计算模型,解决大气排放异常区域识别、现场大气污染物浓度快速监测执法取证、暗查式执法取证、执法流程引导、违法识别与超标判定、远程执法指挥等信息化智能执法功能,形成新一代软硬件结合的固定源大气污染物排放现场执法监管系统。该执法系统在钢铁、重金属等行业进行了大气环境执法示范,通过监测传感器物联采样,现场发现了企业排污口超标、厂界大气浓度超标、排气口批建一致性违规等问题,提出处罚意见并备案,显著提高了环境执法工作的执法效率与精准度。

北方地区农村清洁取暖技术适用性评价—以北京为例
吕连宏, 张楠, 夏捷, 张保留, 白梓函, 罗宏
2022, 12(5): 1695-1702. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210298
摘要(129) HTML (88) PDF(510KB)(30)
摘要:

为了切实改善区域大气环境质量,中国在北方地区大规模开展以煤改电、煤改气为主的农村清洁取暖改造工程,如何选择技术可行、经济上可接受的清洁取暖技术路径是清洁取暖改造可持续的关键问题。基于北京农村地区实地调研数据,从经济性和舒适性2个维度对4种农村清洁取暖技术进行适用性评价,总结出各种技术的适用条件,提出农村清洁取暖技术路径选择建议。结果表明:空气源热泵运行费用较低,舒适性较好,适合冬季温度不低于−20 ℃的各类区域;燃气壁挂炉运行费用略高于空气源热泵,舒适性较好,适合距离燃气管线或燃气站较近的平原、半山区地区,不同气候温度范围均适用;蓄能式电暖器运行费用较高,舒适性较差,适合冬季温度接近于城区的农村或城乡接合部、农宅面积较小的区域;地源热泵取暖最好结合政府资金支持项目实施,运行费用较低,舒适性较好,适合地质结构适宜建井,有足够空间进行地埋管的区域。建议农村清洁取暖工作立足长远,因地制宜地选择清洁取暖技术,着力降低农户清洁取暖运行成本,同时提高农村清洁取暖电力和天然气供应的可靠性。

四环素水生生物基准及对中国部分水体的生态风险评估
刘萌硕, 陈浩林, 郝子垚, 王革林, 刘莹莹, 马云龙, 王莉
2022, 12(5): 1703-1710. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210558
摘要(176) HTML (117) PDF(1008KB)(21)
摘要:

四环素是四环素类抗生素,环境中四环素残留会对水生生物产生慢性影响,且中国目前尚缺乏四环素的淡水水生生物基准。搜集筛选了四环素对中国淡水水生生物的急慢性毒性数据,共获得7门12科的12个急性毒性数据和7门9科的9个慢性毒性数据。利用毒性百分数排序法和物种敏感度分布法推导四环素的水生生物基准,最终采用物种敏感度分布法推导出短期水质基准为61.650 μg/L,长期水质基准为9.439 μg/L,可作为保护我国水生生物的水质基准。采用熵值法和安全阈值法评估了四环素在我国部分水体的生态风险,最终采用熵值法评估我国淡水环境中四环素的生态风险水平,评估结果显示风险区域主要集中在贵阳南明河,其他大部分区域基本无风险。研究结论可为四环素水质标准制定、水生生物保护和水生态环境管理提供科学依据。

基于生物配位体模型的汾河铜水质基准研究
李扬, 牛永华, 李会仙, 孙福红, 苏海磊
2022, 12(5): 1711-1718. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210404
摘要:

铜是山西汾河流域主要污染物之一,为准确评估流域铜暴露的生态风险,调查了汾河流域本土水生生物的毒性数据,运用生物配位体模型方法获得汾河铜的保护水生生物短期和长期水质基准值,分别为98.62和29.71 μg/L。依据铜的水质基准进行风险评价,结果显示,汾河水体中铜对水生生物属于无风险水平。