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2020年  第10卷  第3期

封面+目次
封面+中英文目录
2020, 10(3): .
摘要:
大气污染治理技术
北京市不同功能区冬季道路扬尘排放特征
亓浩雲, 樊守彬, 王凯
2020, 10(3): 323-329. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190171
摘要:
以北京市东城区、朝阳区、顺义区、平谷区分别代表首都功能核心区、城市功能拓展区、城市发展新区、生态涵养区,分析四大功能区冬季道路扬尘排放特征。采用AP-42方法和移动式检测系统对各功能区不同类型道路采集扬尘数据,建立各功能区道路扬尘排放清单,并利用ArcGIS中的北京市路网数据制作各功能区道路扬尘排放空间分布图。结果表明:核心区、拓展区的各类型道路积尘负荷平均值为支路>次干道>主干道>快速路;发展新区、生态涵养区的各类型道路积尘负荷平均值为村道>乡道>县道>省道>国道。核心区、拓展区的道路扬尘排放总量较小,而单位面积道路扬尘排放量较大;发展新区、生态涵养区的道路扬尘排放总量较大,而单位面积道路扬尘排放量较小。
能见度参数化方案优化及在北京地区的应用评估
王继康, 谢超, 张天航, 张碧辉, 张恒德, 饶晓琴
2020, 10(3): 330-337. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190186
摘要:
为了利用订正后PM2.5浓度预报结果提高能见度预报准确性,根据不同相对湿度下能见度与PM2.5浓度的相关关系,提出了一种改进的能见度参数化方案(S1)。为了评估该方案的预报性能,利用基于最优多模式集成方法预报的PM2.5浓度对北京市2019-02-18—03-05污染过程的能见度进行预报,并对比评估了利用美国大气能见度观测项目建立的经验参数化方案(IMPROVE,S2)和基于神经网络(S3)的能见度预报效果。结果表明:基于多模式最优集成方法对PM2.5浓度和WRF4.0模式对相对湿度的预报效果均较好,相关系数达0.90。3种方案都对选取时段能见度的变化趋势有较好的预报,其中S1方案相关系数最高(0.85),均方根误差最小,预报效果最好;S1方案较S2方案平均偏差降低3.6 km;S1方案较S3方案预报效果的提升主要是在能见度大于10 km的范围内。PM2.5浓度预报效果对能见度预报效果的影响高于相对湿度,但在相对湿度大于70%的情况下,其预报效果对能见度预报效果的影响更大。
大气颗粒物对斑马鱼胚胎的毒性及机制研究进展
郭少娟, 张元元, 王菲菲, 杨立新
2020, 10(3): 338-345. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190155
摘要:
流行病学研究揭示PM2.5暴露与低体重新生儿,早产,先兆子痫,自发性流产,胎儿心血管、消化和神经系统发育异常以及出生缺陷具有相关性,但PM2.5对儿童发育影响的毒性机制尚不清楚。斑马鱼现已成为体内发育毒性研究的主要模式动物,综述了大气颗粒物对斑马鱼胚胎的毒性及机制相关研究进展,结果表明:大气颗粒物暴露可增加胚胎畸形率和死亡率,且效应强度与颗粒物来源和暴露方式有关;大气颗粒物还可造成胚胎骨骼、心脏、鱼鳔、肝、肠、肌肉等器官组织损伤;毒性机制主要包括改变胚胎全基因表达、microRNA表达及心脏AhR和Wnt/β-catenin通路相关基因表达,最终引起炎症和氧化应激过程,导致胚胎毒性和器官畸形,影响心血管、神经、运动等系统发育。
大气棕色碳测定方法研究进展
王镭, 靳文静, 支国瑞, 张宇哲, 郭思聪, 孙建中
2020, 10(3): 346-361. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190157
摘要:
大气棕色碳(brown carbon,BrC)是碳气溶胶中具有吸光性的有机碳(OC)的总称,与黑碳(black carbon,BC)相比,其吸光能力随波长变短增长更快,是近年大气气溶胶能量收支研究领域的热点之一。BrC来源广泛且并不特指一种化学物质,因而当前鲜有公认的BrC标准测定方法或参考物质。介绍了文献报道的BrC测定方法,包括通过溶剂萃取的方式将BrC分离的化学法,借助BrC与BC吸光性差别分离出BrC吸光贡献的光学法,在传统的热光学法碳分析仪上借助BrC与BC热稳定性差异从光学上分离BrC与其他物质的热光学法,以及面向分子水平的BrC表征方法质谱法。对各类测定方法的原理、特点、应用和研究进展进行了系统的总结和评述,指出当前几乎所有关于BrC的定量测定方法都是探索性的,具有很大的局限性,需构建一个不排斥多样性和独立性的包容性方法体系,以便使不同方法的测定结果具有一定程度的可比性。
无烟煤冶炼碳化硅废气排放规律研究
王宏亮, 张亚辉, 杜士林, 丁文文, 都基峻
2020, 10(3): 362-367. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190169
摘要:
我国碳化硅(SiC)产能世界第一,但因冶炼方式粗放、行业排放标准缺失等原因,废气大量无组织排放,造成大气环境严重污染。使用半密闭收集装置,将废气由无组织排放变为有组织排放,继而研究其污染因子及排放规律。通过现场实测、标准比对等方法,确定污染因子为SO2、NOx、PM 3种常规污染因子和CO 1种特征污染因子。结果表明,SO2、NOx、PM的日排放量变化规律与冶炼温度存在趋同性;SO2、NOx、PM的日排放量在恒温阶段(高温段)最高,分别达439.00、59.04、38.81 kg/d。CO因同时受主副反应竞争性影响,其日排放量在升温和降温阶段较高,达6 488.37 kg/d;在恒温阶段较低,为1 203.70 kg/d。根据污染物日排放量,通过变频控制风机风量和吸收液流速,使之适配不同冶炼时期的污染物浓度,从而降低污染治理成本。
流域污染治理技术
基于EFDC模型的洱海水温模拟
张锦鹏, 吴越, 田泽斌, 储昭升, 袁静, 侯泽英
2020, 10(3): 368-376. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190197
摘要:
洱海是处于富营养化初期的高原中深水湖泊,夏秋季节没有明显的温跃层,具有独特的水温垂向分布特点。为掌握洱海水位、水温等要素的变化规律,分析其可能造成的影响,采用环境流体动力学(EFDC) 模型建立了洱海三维水动力模型,并用拉丁超立方采样(LHS)和标准秩回归(SRR)方法对影响水温的重要参数进行了敏感性分析。结果表明:湖体水温对太阳短波辐射中的快速波占比(FSWRATF)和快速衰减系数(SWRATNF)2个参数的变化较为敏感,而对太阳短波辐射慢速衰减系数(SWRATNS)的敏感性较弱;洱海水温的空间分布主要呈南北方向变化,且随季节变化明显,春夏季水温自北向南递减,秋冬季水温南北低、中间高,这可能与洱海湖盆地形及出入流河口位置有关。洱海水温模拟结果较好地拟合了水温的弱分层现象,对解释洱海营养盐的垂向分布特征、藻华发生条件等具有重要意义。
基于负荷历时曲线法的永定河流域河北段磷纳污能力研究
赵杰杰, 雷坤, 孙明东, 徐香勤, 程全国
2020, 10(3): 377-384. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190142
摘要:
以永定河流域2002—2016年水文数据为依据,利用负荷历时曲线(LDC)法计算永定河流域河北段老鸦庄、左卫、石匣里、响水堡和八号桥5个断面的总磷(TP)纳污能力,并分析纳污能力的时空变化;结合2010—2016年水质监测数据,计算各断面水体TP现状负荷,分析其主要污染源类型与污染负荷应削减量。结果表明:永定河流域河北段水体TP纳污能力时空差异较大,下游纳污能力大于上游;5个断面不同月份、季节的TP允许负荷波动较大,强纳污能力主要集中在7月、10—11月,而1—2月纳污能力较弱;永定河流域河北段主要受非点源污染排放的影响,除老鸦庄断面在丰水区和中流量区TP负荷无需削减外,其他4个断面在丰水区、中流量区和枯水区均需进行不同程度的削减。永定河流域河北段水体TP现状负荷已超过允许负荷,需要制定不同时间尺度的总量控制目标与方案。
基于底泥重金属污染及生态风险评价的星云湖疏浚深度判定
魏伟伟, 李春华, 叶春, 侯雪超, 王昊
2020, 10(3): 385-391. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190120
摘要:
湖泊污染底泥环保疏浚工程需判定合理的疏浚深度。以星云湖底泥为研究对象,采集8个底泥柱状样,分析底泥中As、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn浓度的垂向变化特征,应用地累积指数法和潜在生态风险指数法评价了重金属污染程度及潜在生态风险,基于重金属污染程度和生态风险水平确定合理的环保疏浚深度。结果表明:星云湖底泥中As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn浓度平均值分别为14.76、35.76、46.14、46.08、115.76和109.82 mg/kg,As、Pb和Zn浓度均超过GB 15618—2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》中农用地土壤污染风险筛选值;底泥中重金属的污染多为清洁水平,部分采样点Pb和Zn偏中度污染,总体表现为Pb>Zn>As>Ni>Cu>Cr;底泥重金属潜在生态风险处于轻度生态风险水平,各采样点生态风险水平为1#>7#>2#>6#>4#>3#>8#>5#;利用临界累积深度法结合生态风险变化拐点法推荐星云湖除东南部外湖湾底泥环保疏浚深度为20~30 cm。
氮、磷吸附/解吸法确定环保疏浚深度方法探讨——以太原汾河示范段为例
马永刚, 程瑾, 励彦德, 葛高岭, 苏召斌
2020, 10(3): 392-399. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190057
摘要:
有效疏浚深度是决定疏浚工程造价和治理效果的关键指标,目前我国现行标准规范尚未明确底泥营养盐浓度的标准,对营养盐超标河湖污染底泥的评价和有效疏浚深度确定十分不利。以太原汾河示范段为例,取其代表性柱状样0.3~0.4、0.9~1.0、1.4~1.6、1.9~2.0 m深度的底泥,分别设计Ⅰ类~劣Ⅴ类氨氮( N H 4 + -N)、正磷酸盐( P O 4 3 - )的模拟水和柱状样实际上覆水,进行氮、磷吸附/解吸试验,并分析不同深度底泥氮、磷吸附/解吸特征。结果表明:柱状样1.6 m深度以内底泥中 NH 4 + -N对水体呈释放状态,1.9 m深度底泥对水体中 NH 4 + -N具一定吸附性;1.6 m深度以内底泥中 PO 4 3 - 对水体有释放风险,1.9 m深度底泥对水体中 PO 4 3 - 具一定吸附性;1.3 m深度底泥中总氮(TN)、 NH 4 + -N浓度出现较明显的拐点,1.6 m深度底泥中总磷(TP)浓度出现较明显的拐点。结合底泥对上覆水体影响及底泥中氮、磷浓度垂向变化等因素,确定太原汾河示范段有效疏浚深度为1.6 m。
城市河道环保疏浚与水利疏浚效果研究——以无锡市梁塘河薛家浜为例
郭赟, 黄晓峰, 李海妮, 邱伟建
2020, 10(3): 400-405. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190104
摘要:
以内源污染严重的无锡市梁塘河薛家浜为研究区,开展环保疏浚和水利疏浚试验,通过疏浚前后底泥和水体中总氮、总磷浓度变化及底泥中氮、磷的静态释放通量,评估2种疏浚方式对河道内源污染削减效果的影响。结果表明:2种疏浚方式都能有效降低底泥中营养盐浓度,环保疏浚后底泥中总氮、总磷浓度分别削减了46.50%和35.51%,水利疏浚后分别削减了40.10%和30.51%。但达到同样疏浚效果时,相较环保疏浚,水利疏浚的工程量增加;在外源污染得到较好控制的前提下,2种疏浚方式均能有效削减内源释放对水体的污染,其中环保疏浚对氮、磷释放通量削减率较高,分别为46.92%和38.53%,水利疏浚则为40.99%和30.09%;考虑到城区土地资源紧缺,水利疏浚易超挖及疏浚后水生态系统较难恢复的问题,建议采取环保疏浚方式解决城市河道内源污染问题。
5种水生植物对模拟菜地径流中总氮和硝氮净化效果
邵凯迪, 段婧婧, 薛利红, 薛利祥, 周贝贝, 徐德福
2020, 10(3): 406-413. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190160
摘要:
近年来,太湖地区蔬菜大棚种植面积日益增加,高施肥量造成菜地土壤硝氮( NO 3 - -N)积累严重,夏季揭棚期菜地在降雨初期会产生高浓度 NO 3 - -N(富硝)的地表径流。为净化菜地富硝地表径流,选取苦草、伊乐藻、黄花水龙、狐尾藻和铜钱草5种常见水生植物,开展了模拟富硝地表径流的箱内净化试验。结果表明:在模拟径流总氮(TN)浓度为6.32~6.80 mg/L、 NO 3 - -N浓度为4.76~5.09 mg/L时,5种水生植物在试验初期(第1周)均表现出较好的氮去除效果,TN和 NO 3 - -N去除率分别超过80%和90%,试验后期(第3、4周)苦草、伊乐藻和铜钱草对TN、 NO 3 - -N的去除率明显下降,而黄花水龙和狐尾藻仍保持较高的 NO 3 - -N去除率(90%以上);在模拟径流TN浓度为15.62~18.00 mg/L, NO 3 - -N浓度为13.19~13.96 mg/L时,5种水生植物的生长均受到不同程度的胁迫,但黄花水龙和狐尾藻对氮去除能力显著高于其他植物;黄花水龙和狐尾藻具有较大的生物量,使其具有良好的氮去除能力,2种植物通过反硝化等途径去除的氮在不同处理间无显著差异,黄花水龙和狐尾藻较适宜净化富硝地表径流。
水污染治理技术
生物质-硫磺混合营养反硝化体系对尾水中 NO 3 - -N的去除效果
唐诗琴, 熊丽丽, 蒋睿, 毛旭辉
2020, 10(3): 414-423. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190143
摘要:
生活污水经二级处理工艺处理后排放,尾水 NO 3 - -N浓度仍较高。构建了生物质-硫磺混合营养反硝化体系,对其去除 NO 3 - -N的效果进行了研究。静态试验结果表明:木屑-硫磺混合营养反硝化体系能在较短的时间内去除 NO 3 - -N,反应速率常数为0.041 6 d-1,且 NO 2 - -N、 NH 4 + -N转化量低;初始pH为6~9、木屑与硫磺配比为0.5~2.0时,对反硝化过程影响不大,铁屑的添加对体系的pH具有一定的调控作用。动态试验结果表明:含有50 g硫磺和25 g木屑的混合营养反硝化体系,对初始浓度为15 mg/L的 NO 3 - -N有较好的去除效果,去除率接近90%;通过改变木屑与硫磺配比或加入铁屑能适当提高高浓度 NO 3 - -N的去除率,其中,50 g硫磺+50 g木屑的反硝化体系在 NO 3 - -N浓度为30 mg/L时,也能维持约90%的去除率。初始NO   3 - -N浓度会对反应柱内微生物群落的丰度产生一定影响,但对微生物群落的结构基本没有影响。
芦竹-砾石A/O生物滤池对农村污水强化脱氮效能的研究
赵远哲, 董伟羊, 王海燕, 储昭升, 闫国凯, 常洋, 王欢, 凌宇, 李丛宇
2020, 10(3): 424-432. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190153
摘要:
雨污混流农村污水具有低污染、低碳氮比的特性,由于碳源缺乏导致其采用生物法处理时总氮(TN)难以去除,无法达标排放。采用芦竹碎段作为缺氧/好氧(A/O)生物滤池(2#)缺氧段填料和碳源强化对农村污水脱氮,以砾石A/O生物滤池(1#)作为对照组,研究芦竹对氮的强化去除作用,并采用扫描电镜(SEM)和实时荧光定量聚合酶链式反应(qPCR)分析生物滤池中的脱氮微生物群落。结果表明:当进水CODCr NH 4 + -N、TN和 PO 4 3 - -P浓度分别为(79.47±14.21)、(34.49±2.08)、(34.73±3.87)和(2.38±0.46)mg/L,水力停留时间为10 h时,1#和2#生物滤池对其去除率分别为88%±7%和86%±6%、90%±2%和97%±7%、38%±13%和65%±9%、27%±13%和40%±18%。芦竹作为缺氧段填料能显著增强A/O滤池对 NH 4 + -N、TN和 PO 4 3 - -P的去除效果。1#和2#生物滤池缺氧段填料上的微生物均以短杆菌为主;2#生物滤池缺氧段中微生物反硝化脱氮和厌氧氨氧化(ANAMMOX)功能基因丰度高于1#生物滤池。
基于不同自由基的高级氧化技术对水中诺氟沙星的去除效果
许若梦, 吴桐, 锁瑞娟, 钱雅洁
2020, 10(3): 433-439. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190177
摘要:
抗生素在水中的赋存浓度较低,难以被常规的城市污水处理系统有效去除。考察了紫外光联合氯(UV/氯)、双氧水(UV/H2O2)、过硫酸盐(UV/PS) 3种高级氧化体系对诺氟沙星(NFX)的去除效果。结果表明:UV/氯体系降解NFX相比于其他2种具有显著的高效性,当溶液初始pH为7、氯浓度为30 μmol/L时,NFX在2 min内的去除率可达98.67%,相同氧化剂浓度下,UV/H2O2和UV/PS体系10 min内对NFX的去除率仅为41.41%和65.73%;对于UV/氯体系,NFX的去除率随氯浓度的升高而上升,同时考虑成本,最优氯浓度为30 μmol/L;pH影响3种体系对NFX的去除速率,但效果不同,对于UV/氯体系,强碱性条件有利于NFX的去除,对于UV/H2O2和UV/PS体系,中性及弱碱性更有利于NFX的去除;水体基质Cl-对UV/氯体系去除NFX有抑制作用,但对UV/H2O2和UV/PS体系影响不大; HCO 3 - 对3种体系去除NFX均有抑制作用。
土壤与固体废物治理技术
烟草—红叶甜菜轮作对镉污染农田的修复潜力试验
谭可夫, 涂鹏飞, 杨洋, 袁婧, 陈璘涵, 曾清如
2020, 10(3): 440-448. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190167
摘要:
植物修复重金属污染土壤具有环境友好、成本适中、可原位修复等优势。采集中、高重金属污染风险的农田土壤开展盆栽试验,探究烟草—红叶甜菜轮作模式对2种农田污染土壤中Pb、Zn、Cu、Cd的修复潜力。结果表明:烟草和红叶甜菜对2种农田污染土壤中Pb、Zn、Cu、Cd均有一定的富集能力,其中对Cd的富集能力最为显著;在高重金属污染风险土壤中,烟草成熟期下部叶的Cd浓度最高,达41.63 mg/kg,富集系数(BCF)和转运系数(TF)分别为17.06和17.42,红叶甜菜成熟期根部Cd浓度为7.55 mg/kg,BCF为3.85,高于地上部位;在中重金属污染风险土壤中,烟草成熟期下部叶的Cd浓度达34.59 mg/kg,BCF和TF分别为40.69和13.67,红叶甜菜成熟期根部Cd浓度为4.33 mg/kg,BCF为7.69;轮作试验结束后,中、高重金属污染风险土壤中Pb、Zn、Cu、Cd全量浓度分别下降了2.99%、3.55%、12.41%、57.64%和3.32%、1.63%、9.45%、24.59%,同时,土壤中Pb、Cu、Cd有效态浓度显著降低。烟草—红叶甜菜轮作模式在中、高重金属污染风险农田土壤修复中具有一定的应用潜力。
伴矿景天植物汁液还田对土壤重金属形态及植物吸收的影响
李振炫, 杨钰莹, 董蓓, 胡鹏杰, 吴龙华, 骆永明
2020, 10(3): 449-455. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190152
摘要:
超积累植物伴矿景天在Cd和Zn污染土壤修复方面展现出广泛应用前景,但收获物压榨脱水后产生的含重金属汁液处理是目前亟待解决的问题。选用酸性和中性土壤,通过盆栽试验将不同剂量的伴矿景天汁液还田并种植伴矿景天,监测土壤中pH、可溶性有机碳(DOC)浓度和CaCl2提取态Cd与Zn(CaCl2-Cd/Zn)浓度动态变化及植物生长和重金属再吸收情况。结果表明:添加汁液后7和30 d,酸性土壤pH升高而中性土壤pH降低,2种土壤中DOC浓度均显著升高;生长中后期土壤pH、DOC浓度与不添加汁液的对照接近;汁液处理的酸性土壤中CaCl2-Cd/Zn浓度随着生长时间延长逐步升高,在第105天达最高,而中性土壤中浓度呈现逐步降低趋势;汁液处理使伴矿景天生长受到抑制,生物量降低,但其地上部Cd浓度升高;酸性土壤用100 mL/kg汁液处理,伴矿景天地上部Cd和Zn吸收量大于汁液带入量,修复后土壤Cd和Zn浓度低于原土的本底值。因此,酸性土壤适当剂量汁液还田并种植伴矿景天,可将汁液带入的Cd和Zn再次吸收去除,达到汁液处理和净化土壤的双重目的。
石油污染土壤原位生物修复强化技术研究进展
代小丽, 王硕, 李佳斌, 魏燕, 魏文侠
2020, 10(3): 456-466. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190141
摘要:
因石油污染物的性质及土壤环境条件限制,石油污染土壤中的石油降解微生物普遍存在数量偏少和活性不足的问题,导致其自然净化能力较低,且速度缓慢。多种原位强化技术可提高石油降解微生物的降解能力,主要包括生物投加法、生物刺激法、生物通风法及微生物燃料电池等。生物投加法主要包括高效微生物、固定化微生物及植物-微生物的投加等方法;生物刺激法主要包括营养物质、生物表面活性剂、共代谢生长基质、电子受体的投加等方法。系统分析了各原位生物修复强化技术的作用机理及研究、应用现状,在此基础上提出了电动-微生物联合修复技术、微生物燃料电池-微生物联合修复技术及固定化材料纳米粒子的应用是原位生物修复强化技术未来的研究方向。
基于风险评估的陶粒砌块中重金属含量限值研究
杨延梅, 王黎阳, 杨玉飞, 胡兰, 黄启飞
2020, 10(3): 467-474. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190190
摘要:
为控制用于建材的陶粒中重金属的环境风险,采集利用电镀污泥烧制的陶粒制取的陶粒砌块样品,分析其重金属含量、浸出毒性浓度和有效量,识别其特征重金属及潜在风险,建立陶粒砌块用于墙体材料和路面铺设2种暴露场景时,基于风险评估方法的重金属含量限值制订方法,并采用该方法计算了陶粒砌块中重金属含量限值。结果表明:陶粒砌块中特征重金属为Cr、Ni、Cu、Zn和Ba,其浸出(释放)浓度分别为30.0~48.6、37.2~132.0、28.7~50.6、12.9~169.0和609~674 μg/L,低于GB 5085.3—2007《危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别》中的标准限值,利用电镀污泥制取陶粒砌块是可行的资源无害化处理方法;废陶粒砌块中Cr、Ni、Cu、Zn、Ba浸出(释放)浓度限值分别为1.50、0.20、10.00、10.00和7.00 mg/L,含量限值分别为186 198、3 313、8 740、36 703和3 272 mg/kg。提出的重金属含量限值制订方法可为陶粒中重金属环境风险控制提供依据,为建材中重金属含量限值制订提供参考。
硫化氢催化氧化技术的研究进展
尹梦雪, 樊飞跃, 赵龙, 侯红
2020, 10(3): 475-481. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190165
摘要:
随着经济的发展以及人们对环保的重视,国家层面对硫化氢(H2S)的排放进行了严格的规定。因此,对H2S的去除材料成为研发重点。催化氧化技术是去除H2S的主要方法,目前研究较为深入的催化剂有炭基催化剂(包括无负载活性炭)、金属负载活性炭和金属氧化物催化剂(包括金属氧化物负载催化剂、金属氧化物催化剂和阴离子黏土负载催化剂)。详细介绍了2种催化剂的催化氧化原理、制备方法、去除效果和应用前景:炭材料由于其巨大的比表面积、高孔隙率和可以改性的表面活性位是催化剂或载体的热门选择,而炭基催化剂具有相对较低的操作温度和良好的稳定性,不需要遵循严格的O2和H2S化学计量比,但只能处理低浓度H2S,且要求在较低的空速下进行,催化剂必须定期进行再生;金属氧化物催化剂可以处理高浓度H2S,且在较高的温度(200~300 ℃)下有良好的催化性能,但由于其操作过程需要遵循严格的O2和H2S化学计量比和较高的温度,且再生性能差,因此成本较高;富氮多孔炭和负载碱金属的碱性毫米级中孔炭球(MCS)表现出优异的催化性能。在此基础上,对H2S催化氧化技术的发展方向进行了展望。
过硫酸盐氧化修复多环芳烃污染土壤的研究
周金倩, 马建立, 商晓甫, 张良运, 李晓光, 林晓泉
2020, 10(3): 482-486. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190148
摘要:
介绍了过硫酸盐氧化作用的活化方法和机理,在此基础上设置了对比试验,分析了氢氧化钠和硫酸亚铁活化过硫酸钠氧化修复多环芳烃污染土壤的效果,探究了pH、硫酸亚铁与过硫酸钠物质的量之比及反应时间对硫酸亚铁/过硫酸钠体系去除多环芳烃的影响,并分析了反应产物的组分。结果表明:硫酸亚铁比氢氧化钠活化过硫酸钠氧化修复多环芳烃污染土壤的效果好;在pH为酸性或中性、硫酸亚铁与过硫酸钠物质的量之比为1∶2.0、反应时间为5 d时,对多环芳烃的去除效果最佳。在控制反应条件的基础上,过渡金属离子活化过硫酸钠是修复多环芳烃污染土壤的可行方法之一。
放牧区生活垃圾特点与治理实践——以内蒙古自治区克什克腾旗西部区域为例
孟根图娅, 尹雪峰
2020, 10(3): 487-493. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190128
摘要:
放牧区生活垃圾治理是农村生态文明建设实践的重要组成部分,也是构建我国北方生态屏障的条件之一。以典型的放牧区——内蒙古自治区克什克腾旗西部为研究对象,对区域内生活垃圾特点及组分进行调查;以当地开展的“蒙家环保”农村牧区垃圾分类模式实践为研究案例,对垃圾收集量及组分变化进行分析,对垃圾收集成本进行计算,并对垃圾治理模式的效果进行了评价。结果显示:放牧区生活垃圾可分为资源回收物、厨余物、一般垃圾,实际排放中厨余物非常少;生活垃圾中可回收物比例平均为95.48%,生活垃圾产生量为0.50 kg/(户·d),生活垃圾处理成本为1 848.76元/t,户均处理费用为337.39元/a;“蒙家环保”农村牧区垃圾分类模式使嘎查(村)生活垃圾得到有效治理,环境效益和社会效益明显提升。研究区生活垃圾治理的实践对推动放牧区生活垃圾治理和农村生态文明建设具有一定的参考意义和示范效应。
环境风险评估与管理
南京市水环境承载力情景预测研究
徐志青, 刘雪瑜, 邓齐玉, 颜秉斐, 肖书虎, 孙晨
2020, 10(3): 494-503. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190168
摘要:
了解区域水环境承载力未来发展状况,有助于支撑区域生态文明建设。以南京市为研究区域,构建基于社会经济-水资源-水环境复合系统的水环境承载力指标体系,建立区域适用的系统动力学模型,设计未来发展的6种可能情景;在此基础上,将遗传算法用于投影寻踪优化,构建遗传投影寻踪方法,预测2017—2030年不同发展方案下的水环境承载力。结果表明:2017—2030年各方案下南京市水环境承载力均呈上升趋势,各方案对水环境承载力的提升效果表现为综合方案(30.1%)>节水方案(28.5%)>水污染治理方案(24.2%)>经济优化方案(24.0%)>原始方案(21.3%)>人口增长方案(12.5%)。原始方案中水环境承载力稳步提升,2027年开始超过Ⅰ级,即在现状发展模式下,南京市社会经济发展的规模处于水环境承载力可支撑的规模范围内;综合方案下,水环境承载力最快达到Ⅰ级;人口增长方案下,水环境承载力发展水平显著受阻,在预测期内始终未达到Ⅰ级。南京市若采取人口增长、经济优化、水资源节约与水污染治理协同发展模式,其水环境承载力将会快速提升。
差异化标准下长江经济带省际环境绩效比较研究
燕波, 孙启宏, 李小敏, 许亚宣
2020, 10(3): 504-511. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190198
摘要:
为合理判断长江经济带11省(市)生态环境保护成效,通过构建环境绩效评价指标体系的方法开展环境绩效研究。考虑到经济发展水平对地区环保投入能力的影响,借助环境库兹涅茨曲线(EKC)与均值思想设定了不同经济发展水平下差异化的指标评价值,并结合熵值法计算出反映地区致力于生态环境保护努力程度的环境绩效指数(EPI)。结果表明:2011—2017年长江经济带的环境绩效整体呈上升态势,11省(市)EPI年均值由49.74增至61.70,但固体废物排放绩效有所下降;2017年11省(市)EPI从高到低依次为湖南(68.76)、安徽(66.62)、重庆(64.86)、四川(64.30)、浙江(61.26)、上海(60.96)、江西(59.53)、湖北(58.80)、贵州(58.68)、云南(57.65)、江苏(57.24),下、中、上游地区EPI平均得分分别是59.82、63.43、61.37,指数空间分布较为均衡;研究区域按照EPI与人均GDP可聚类划分为加速转型区、稳定发展区、缓慢提升区3种类型,针对不同类型地区分别提出差异化发展建议。研究采用的评价方法考虑了不同地区经济发展水平的差异,能在一定程度上反映各地区致力于生态环境保护的努力程度,可作为常规环境绩效研究的补充。
中国保护水生生物的甲基汞水质标准制订初探
苏海磊, 郭飞, 魏源, 时迪, 孙福红
2020, 10(3): 512-516. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20190172
摘要:
甲基汞是具较强生物有效性和毒性的有机汞形态,其具有高生物累积性和生物放大效应,能对水生态系统中高营养级生物产生极高的危害,对脊椎动物造成神经毒性、内分泌干扰和生殖毒性等。我国不同环境介质(水、沉积物和生物体组织)中均检测到了甲基汞的存在。传统的水质基准仅依据水环境中水生生物急慢性毒性数据推导得到,未考虑污染物的生物有效性和生物累积性,采用该水质基准可能会对水生态系统造成欠保护。组织浓度是累积性物质生物有效性的直接体现,使用基于组织浓度的毒性数据推导水质基准进而确定水质标准,科学性更强,能更加合理、可靠地保护水生态系统。综述了甲基汞暴露最新毒性研究,在此基础上,采用物种敏感度分布法计算了甲基汞基于组织浓度的基准值为23.15 μg/kg,确定了其保护水生生物的水质基准值为0.12 ng/L,由此推导了其适合我国水环境的水生生物水质标准值为0.35 ng/L。研究结果可为甲基汞水质基准向水质标准的转化及生物累积性物质的水环境质量管理提供思路和支持。