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2022年  第12卷  第1期

特别约稿
关于统筹建立二氧化碳排放总量控制制度的思考
姜华, 李艳萍, 高健, 吕连宏, 马占云, 付加锋, 阳平坚
2022, 12(1): 1-5. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210778
摘要:
统筹建立二氧化碳排放总量控制制度是党中央、国务院提出的明确要求,也是保障双碳目标实现的重大举措。在分析我国二氧化碳排放现状及排放趋势的基础上,系统梳理了我国实施二氧化碳排放总量控制存在的问题,并从建立二氧化碳排放清单、摸清底数,开展不同地区二氧化碳排放盈亏测算,全国“一盘棋”统筹考虑二氧化碳排放总量指标的分配,系统谋划制定分阶段、分级分类的减排任务,实施与经济发展相协调的有序减排措施,将总量控制目标、减排任务完成情况及其考核纳入中央环保督察,通过健全机制激励政府、企业和个人等多元主体的减排积极性等方面提出对策建议,为双碳目标约束和倒逼结构调整、实现经济转型和高质量发展提供参考。
大气污染控制与管理
北京市通州区秋季典型工地出口道路尘负荷排放特征
王海斌, 樊守彬, 韩力慧, 李婷婷, 曲松, 崔浩然, 刘俊芳
2022, 12(1): 6-14. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210115
摘要:
为研究不同类型工地以及搅拌站和消纳场出口道路尘负荷变化特征,于2020年秋季对北京市通州区主要施工工地(场站)出口道路及137条常规道路(指未受工地影响的公共道路,包括城市道路和公路)进行道路尘负荷监测。根据AP-42模型计算分析典型工地(场站)出口道路扬尘排放因子和排放量。结果表明:2020年秋季北京市通州区不同类型工地(场站)出口2个方向100 m道路尘负荷均值呈搅拌站>消纳场>拆迁工地>房建工地>水务工地>园林绿化工地>交通工地;常规道路尘负荷均值为0.59 g/m2,各典型工地(场站)出口2个方向100 m道路尘负荷均值是常规道路的1.3~21.1倍;典型工地(场站)出口道路尘负荷随距出口距离变化在不同的工地类型之间差异明显,其出口2个方向各200 m道路的PM10和PM2.5扬尘排放因子高出其背景值的1.26~7.37倍,对应的道路扬尘排放量相当于背景点道路路长增加了0.10~2.55 km,平均值相当于13个典型工地(场站)出口道路各增加了1.16 km;所有监测工地(场站)出口及周边道路尘负荷和道路扬尘PM10、PM2.5排放量空间分布表现为北低南高,其影响因素与工地(场站)类型和密度分布、出口道路类型及车流量等密切相关。
餐饮油烟净化技术中紫外光解和高压静电产生臭氧的实证研究
杨超, 林子吟, 邬坚平, 张钢锋, 何校初
2022, 12(1): 15-21. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210136
摘要:
餐饮行业的发展持续保持平稳的增长态势,同时商居矛盾、异味投诉等一系列餐饮油烟污染问题日益凸显。目前餐饮企业在治理餐饮油烟方面可选用的净化设施类型较多,紫外光解与高压静电的复合式产品在油烟净化市场上占据主导地位,然而紫外光解和高压静电在净化油烟污染的同时可能会产生臭氧的二次污染。在某实际应用场景下,对紫外光解和高压静电不同运行组合情况下的臭氧浓度进行实测分析。结果表明:紫外光解与高压静电单独使用时均会产生臭氧;相同标准设计风量下,紫外光解产生的臭氧浓度比高压静电高96%以上;相同参数的紫外线灯使用数量越多,产生的臭氧浓度越高;臭氧浓度与烹饪工况有一定相关性。
邢台市冬季一次重污染过程PM2.5污染特征分析
王涵, 王崇臣, 王淑兰, 张文杰, 张敬巧, 李慧, 张萌, 王少博
2022, 12(1): 22-28. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210059
摘要:
为了解邢台市秋冬季重污染过程的污染特征,于2018年11月10—16日,在邢台市一中、内丘以及沙河3个点位采集PM2.5样品,分析PM2.5浓度及其化学组分。结果表明:重污染过程期间邢台市PM2.5平均浓度为176.2 μg/m3,超过 GB 3095—2012《环境空气质量标准》二级标准限值1.4倍;水溶性离子以NO3 、SO4 2−和NH4 +为主,平均浓度分别为(32.3±13.4)、(16.4±9.0)和(15.0±6.8)μg/m3,分别占PM2.5的18.3%、9.3%和8.5%,3种离子浓度在污染加重时较污染初期分别升高了0.8、2.3和1.2倍;OC平均浓度为(12.9±5.8)μg/m3,占PM2.5的7.4%,EC平均浓度为(4.6±1.4)μg/m3,占PM2.5的2.7%。邢台市该次重污染过程以二次污染为主导,主要受到燃煤及机动车排放影响较大。
流域/区域保护与修复
基于VFSMOD模型的植被缓冲带对千岛湖地区农田面源污染磷负荷削减效果模拟
李芸, 王斌, 袁静, 储昭升, 金春玲
2022, 12(1): 29-37. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210173
摘要:
植被缓冲带是控制农业面源污染的有力生态措施,其净化能力受到许多因素影响,设计施工时应考虑不同污染源区的具体情况。以千岛湖地区农田径流磷负荷削减为例,应用VFSMOD模型分析植被缓冲带宽度、坡度以及降水量对入流泥沙削减的影响,并估算拟合了入流总磷(TP)负荷的削减变化情况。模拟结果表明:植被缓冲带削减能力与缓冲带宽度呈正相关,与缓冲带坡度、降水量呈负相关;植被缓冲带坡度为3%时,对污染物削减效果最好;植被缓冲带对污染物的削减一般集中在前段的10 m。根据模拟结果,提出基于不同长度径流区丰、平、枯水文年植被缓冲带宽度设计的工作曲线,在设计时可根据期望的削减目标以及实际的径流区立地情况,因地制宜地确定相应的缓冲带宽度。研究可为植被缓冲带净化农田面源污染时宽度设计提供指导。
冬季Z市水源DOM组成、三卤甲烷生成势特性及去除研究
郝桂珍, 卢炳珩, 徐利, 赵勇, 范宇成
2022, 12(1): 38-45. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210158
摘要:
以冬季Z市水源地2条入库河流为研究对象,通过联合运用三维荧光光谱、树脂分离分级和紫外可见分光光度法,探究水源地原水中溶解性有机物(DOM)的荧光成分、来源、组成、腐殖化程度与消毒副产物三卤甲烷(THMs)生成势的关系。结果表明:三维荧光光谱解析出水源地2条入库河流原水中共有类蛋白物质(C1)、紫外腐殖酸类物质(C2)、陆地/人造腐殖质类物质(C3)3个荧光峰;水源地的2条入库河流(Q河与X河)的3个荧光峰峰值分别为4.50、10.75、7.56和1.33、9.24、7.56;荧光源指数(FI)与生物源指数(BIX)均体现出水源地原水中的DOM主要为陆源输入;此外,水源地原水中的DOM化学分级之后,5个组分浓度表现为疏水性有机酸(HoA)>亲水物质(HiM)>疏水中性有机物(HoN)>疏水碱性有机物(HoB)>弱疏水酸性有机物(wHoA);Q河原水氯化后产生CHCl3、CHClBr2和CHBrCl2 3种成分,X河氯化后产生CHCl3和CHBrCl2 2种成分,说明河水并没未受到明显的工业污染。水源地2条入库河流原水的DOM各化学分级组分的THMs生成势的研究结果表明,THMs的主要前驱物为HoA和HiM,而HoA、HiM、wHoA 3种组分对THMs的生成能力均较强,与紫外吸收特性SUVA相一致,说明生成THMs的能力也很强,应选取工业聚合氯化铝进行强化混凝去除。
济南市城区泉水离子成分变化特征与回归分析
杨青, 王兆军, 唐厚全, 田勇
2022, 12(1): 46-54. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210165
摘要:
以济南市城区泉水SO4 2−、NO3 、Cl为研究对象,从降水、补源、人类活动3个维度选取影响因子,研究影响因子与3种离子浓度的相关性;以通径分析判定影响因子的直接作用和间接作用,通过计算决策系数判定影响因子对离子浓度变化的作用大小和方向;通过建立的回归方程预测泉水NO3 浓度和环境可承载的废水排放总量。结果表明:2008—2019年,城区泉水SO4 2−、Cl、NO3 浓度均呈上升趋势,SO4 2−和Cl浓度为显著上升(P<0.01)。废水排放总量与SO4 2−、Cl浓度呈显著正相关(P<0.01,P<0.05),相关系数分别为0.811和0.577;补源水库H+浓度与NO3 浓度呈显著正相关(P<0.05),相关系数为0.692。各影响因子中,对泉水SO4 2−、NO3 、Cl浓度直接作用最大的均为废水排放总量。废水排放总量在SO4 2−、Cl浓度变化过程中起增进作用;水库H+浓度、降水量、废水排放总量在泉水NO3 浓度变化过程中起增进作用,水库H+浓度为主要决策变量。通过方程预测2020年泉水NO3 浓度为8.42 mg/L,满足GB/T 14818—2017《地下水质量标准》Ⅲ类标准。如将泉水NO3 浓度保持在10 mg/L以下,废水排放总量应控制在6.324×109 m3以内。
光催化功能材料及其提升湖库水环境质量的验证研究
仇健, 朱浩, 李广鹏, 庞治, 耿波, 陈斌, 袁宇栋, 刘向辉, 许亮, 张磊, 杨海超
2022, 12(1): 55-61. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210204
摘要:
为验证石墨烯基氧化钛光催化功能材料在实际工况条件下的适用性及其对污染水体的净化效果,分别选择云南省大理州西湖(ST-1)及浙江省舟山市嵊泗县的长弄塘水库(ST-2)进行为期105~107 d的野外原位围隔试验验证研究。结果表明:光催化功能材料与土著生物耦合(光催化耦合生态净化技术)对2种类型水体中污染物降解具有较好的效果,试验期间ST-1和ST-2水体中的氨氮、总磷浓度和COD分别下降71.8%、45.5%和27.3%以及3.8%、62.1%和33.3%;该技术实施后水体溶解氧浓度较稳定,分别为6.05~9.50和6.60~10.60 mg/L,水体透明度分别提升109.0%和185.7%;另外,该技术对藻类具有抑制作用,ST-1、ST-2试验组与对照组相比,藻类总生物量分别下降了30.3%和64.6%。
微涡流絮凝工艺处理高浊水的数值模拟与响应面优化试验
徐琪珂, 戴红玲, 赵国强, 胡锋平
2022, 12(1): 62-69. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210620
摘要:
针对微涡流絮凝工艺处理高浊水开展连续性工艺优化研究,采用计算流体力学(CFD)数值模拟软件,探究不同流量(流速)下絮凝区液流状态变化,确定最佳絮凝时间;应用响应面Box-Behnken设计方法,研究流量、混凝剂投加量与回流比及其交互作用对微涡流絮凝工艺处理高浊水效果的影响。结果表明:随着流量(流速)增大,絮凝区内湍动能、有效能耗、速度梯度及其变化率逐渐增大,但流速过大会导致絮凝时间不足,最佳流量为4.2~7.0 m3/h(最佳流速为0.41~0.67 m/s);回流比是微涡流絮凝工艺的极显著影响因素,其次是混凝剂投加量,最后是流量,三者间具有协同作用;微涡流絮凝工艺处理高浊水的最佳工艺参数,流量为5.9 m3/h,混凝剂投加量为34.8 mg/L,回流比为0.8,浊度、UV254、CODMn去除率分别可达99.23%、95.03%、71.42%。优化后的微涡流絮凝工艺为高浊水处理提供了新途径,具有一定的应用前景。
环境水体中自由基的检测技术研究进展
卢成龙, 常红, 孙福红
2022, 12(1): 70-80. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210322
摘要:
自由基化学性质高度活泼,极易发生得失电子的氧化还原反应,是环境水体中降解污染物的重要因素。自由基的环境鉴定和分析对揭示环境污染物降解转化机制具有重要意义。但由于自由基环境浓度极低、反应活性高、寿命短,再加上复杂环境基质的干扰效应,使其环境分析一直是研究的重点和难点。而且,目前的研究主要针对一些已知的自由基展开,对未知自由基的识别和鉴定研究较为匮乏。在系统总结典型自由基检测方法及其应用现状的基础上,阐述不同检测方法的优点和缺点,重点探讨适用于环境水体中羟基自由基等典型自由基的检测方法,并提出自旋捕获结合质谱分析技术具有特异性和高灵敏性的优点,可同时检测天然水体中多种自由基,并能够识别和鉴定未知自由基,是未来的研究方向。
不同生境来源硝化细菌群对氨氮的去除性能
杜杭涛, 徐睿, 徐慧, 施文卿, 邓皓元, 何俊龙, 朱琳
2022, 12(1): 81-91. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210380
摘要:
硝化细菌是微生物脱氮的关键功能菌群之一,筛选优质硝化细菌对于强化微生物脱氮具有重要意义。将河流沉积物、土壤自然环境和市场售人为环境3种生境来源的硝化细菌功能进行比较研究,并利用分子生物学手段分析了硝化细菌群落结构。结果表明,沉积物生境中硝化细菌的活性以及耐氨氮、pH和盐度等环境因子的能力高于土壤和市售硝化细菌。利用MPN-PCR法和克隆文库分析法对各生境硝化细菌丰度及群落结构组成进行分析,发现沉积物生境中硝化螺旋菌(Nitrospira)生物量较高,促使该生境硝化细菌氨氮去除率较高。沉积物生境中硝化细菌的高耐氨氮和耐pH能力与群落中存在硝化杆菌(Nitrobacter)有关,而高耐盐性可能是由于该生境中存在耐盐或适度嗜盐特异基因型硝化细菌,运用Blast程序进行序列比对发现,这些特异基因型硝化细菌为不可培养微生物。
生物法治理蓝藻水华研究进展
王敏, 刘浩, 王江南, 邱雨, 马增岭
2022, 12(1): 92-99. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210094
摘要:
水体富营养化会引起蓝藻水华暴发,严重影响水生态系统健康,威胁饮用水安全,水体富营养化和蓝藻水华治理是当前我国湖库治理的难点。蓝藻水华治理技术主要聚焦于物理法、化学法和生物法3个方面。近年来,生物法因其兼具经济友好和环境友好的双重特点,逐渐受到国内外学者的关注。综述了目前生物控藻的3种主要方法(微生物法、植物法和动物法),总结了各种方法的作用机制、应用优势及其当前在应用过程中存在的问题,并对未来的研究方向进行了展望。
河流污染底泥原位覆盖材料及其应用研究进展
陈重军, 潘钰伟, 谢嘉玮, 谢军祥
2022, 12(1): 100-109. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210107
摘要:
原位覆盖技术是控制底泥污染的重要手段之一,覆盖材料的选择和优化作为技术核心是研究热点。综述了污染底泥原位覆盖技术的主要原理,介绍了过氧化钙、沸石、生物炭3种目前常用的覆盖材料的修复机制和修复效能。针对单一覆盖材料存在的目标污染物选择性弱、污染物二次释放、材料消耗速率过快、修复周期短等缺点,提出采用改性剂进行改性或多种覆盖材料联用的方法,可有效延长覆盖材料处理时效,避免污染物短期抑制后再次释放,提高覆盖材料对底泥污染物的修复效能,并综述了覆盖材料改性工艺及多种覆盖材料联用工艺修复污染底泥的优势和应用前景。同时,提出将来可在多种覆盖材料联用、覆盖材料的收集回用及降低生态风险等方面进一步开展研究。
基于Web of Science和CNKI的湖泊沉积物文献计量分析
张雅然, 付正辉, 王书航, 姜霞, 许野, 李薇
2022, 12(1): 110-118. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210113
摘要:
为了解湖泊沉积物研究领域现状和未来发展趋势,采用信息可视化、网络分析的研究方法,以Web of Science(WoS)和中国知网(CNKI)数据库中近35年(1985—2019年)湖泊沉积物研究领域的论文作为数据来源绘制社会网络图谱,剖析湖泊沉积物研究领域的发展动态、研究热点及前沿趋势。结果表明:WoS数据库近35年来湖泊沉积物研究领域的发文量呈显著上升趋势,发文量位居前3的国家依次为美国、中国和德国;近5年中国发文量较高,但发文总被引频次相对较低;Bindler R、Birks H J B和Bakke J为该领域以第一作者发文量排名前3的作者,Journal of PaleolimnologyHydrobiologiaLimnology and Oceanography为发文量排名前3的期刊。CNKI数据库的发文量滞后于WoS数据库,国内研究者有偏向于投稿国外期刊的趋势;CNKI数据库中湖泊沉积物研究领域发文量最高的期刊为《湖泊科学》,张恩楼、金章东和薛斌为发文量排名前3的作者。国内外湖泊沉积物研究领域的研究热点大致相同,主要包括沉积物重金属和有机物的污染与风险评估、湖泊沉积物与气候变化研究等方面,未来该领域在正定矩阵因子分析模型和多元统计方法包括相关性分析、聚类分析、因子分析等方向的研究有待进一步加强。
水污染治理
净水除磷基质的综合筛选与长效建模预测
王明玉, 朱琳, 王鹏
2022, 12(1): 119-126. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210155
摘要:
为筛选效果好且长效的除磷基质,选取电气石陶粒、赤泥陶粒、凹凸棒石、硅胶、海绵铁、活性炭、火山岩、沸石8种基质进行磷静态吸附试验,优选3种基质进行单基质柱状除磷渗流试验和微观结构表征,获取基质的除磷特征,并依据渗流试验数据建模预测长效除磷效果。结果表明:8种基质对磷的吸附能力差异较大,其中电气石陶粒、赤泥陶粒、沸石吸附能力较好;渗流试验中,电气石陶粒在111 d后对磷的去除率仍维持在67%,赤泥陶粒则降至37%;不同基质出水总磷浓度随时间呈现不同变化规律,其统计模型预测性较好,经建模预测得出,电气石陶粒在第160天左右对磷的去除率降至50%,第300天左右达到吸附饱和,赤泥陶粒则在第150天左右达到吸附饱和。基质微观结构(比表面积、表面特征)及化学元素组成等对除磷效果有明显影响。
杭锦土负载硫化零价铁的研制及除磷性能
练依宁, 吴红斌, 蔡金水, 龚斌, 康得军, 简志强, 龚亚萍, 吕茳芏
2022, 12(1): 127-136. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210137
摘要:
以具有较大比表面积和良好吸附性能的天然杭锦土为载体制备杭锦土负载硫化零价铁(HJ@S-nZVI)。优化铁负载比、硫铁摩尔比(S/Fe)以及陈化时间等制备条件,利用扫描电子显微镜(SEM)、能量色散光谱(energy dispersive spectroscopy,EDS)、X射线光电子能谱(XPS)及比表面积(specific surface area,SSA)等手段对HJ@S-nZVI进行综合表征分析。考察投加量、初始pH以及共存离子等因素对HJ@S-nZVI去除磷酸盐效果的影响,并结合吸附等温线和吸附动力学研究其吸附性能和吸附机理。结果表明:HJ@S-nZVI的优化制备条件为铁负载比为0.25,S/Fe为0.01,陈化时间为10 d;SEM、EDS和元素分布图分析表明,硫化零价铁以球状颗粒形式成功负载于杭锦土表面,XPS表明HJ@S-nZVI表面铁的主要存在形态为FeS和FeOOH等;投加量、初始pH和SiO3 2−共存对HJ@S-nZVI去除磷酸盐的效果影响较大,而SO4 2−、CO3 2−和Cl共存对磷酸盐的去除效果无明显竞争影响;HJ@S-nZVI对磷酸盐的吸附过程符合Freundlich等温模型(R2=0.992),不同初始浓度下,准二级动力学模型可较好地描述磷酸盐的去除过程(R2>0.995)。
MBR技术在农村生活污水处理中的研究进展
何志琴, 陈盛, 李云
2022, 12(1): 137-144. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210177
摘要:
农村生活污水由于进水水质水量波动较大,较难选择合适的处理工艺,另外,部分缺水地区由于农村居民习惯生活污水被多次反复利用,导致农村生活污水中有机污染物浓度较城市生活污水偏高。膜生物反应器(MBR)由于具有占地面积小、生化处理效率高和出水水质好等优点,在污水处理领域有着广泛的应用。从MBR技术在国内农村生活污水和国外分散生活污水的应用现状、膜污染控制及能耗优化3个方面进行了综述。针对膜污染控制问题,建议从加强电场辅助控制膜污染,采用无机纳米材料对膜进行亲水改性和对污染机理深入探索等几个方面开展研究;针对节能降耗问题,建议从控制曝气入手,优化整体能耗,降低运行成本,从而促进MBR技术在农村地区的推广应用。
土壤与固体废物污染控制与管理
植被恢复方式对红壤丘陵区弃土场植被生长指标与土壤理化性质的影响
董焕焕, 赵红, 邓俊双, 余小晴, 谢劲松, 廖原, 孙滨峰
2022, 12(1): 145-152. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210127
摘要:
以江西高速公路某弃土场为例,探讨红壤丘陵区弃土场植被恢复的关键技术,在了解弃土场气候特点及地质情况的基础上,通过测土配方,采用草灌混播方式,设置3种植被配置方案,包括植被配置1(狗牙根+百喜草+紫花苜蓿+白三叶+伞房决明+紫穗槐)、植被配置2(紫花苜蓿+白三叶+狗牙根+马棘+美丽胡枝子)、常规喷播(狗牙根+紫花苜蓿+马棘),2种基肥配置方案,包括基肥配置1(50 g/m2复合肥)、基肥配置2(100 g/m2复合肥),分析不同处理下植被恢复情况及土壤理化性质,并确定最佳组合。结果表明:植被配置1+基肥配置2恢复方式下植被长势好,密度较大,1个月后覆盖率达到80%,土壤理化性质较其他处理具有显著变化,与常规喷播相比,土壤容重减少0.17 g/cm3,土壤总孔隙度、有机质及碱解氮浓度分别提高了19.68%、62%和8%,有效解决了弃土场复绿覆盖不均匀、时间长的难题,可以起到预防和减轻水土流失的作用,具有一定的经济效益和较好的生态效益。
重金属污染土壤修复中的根际效应研究进展
景文杰, 全占军, 韩煜, 蔡譞, 马俊勇
2022, 12(1): 153-160. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210505
摘要:
由根际分泌物介导的根际效应表现为根际土壤中微生物种类和活性、土壤理化性质(如酶、pH、有机质等)显著不同于非根际土壤。根际效应受土壤类型、植物种类等影响较大,在农业生产、林业防护等领域被广泛研究,并被投入到实际应用中。近年来,根际效应在土壤修复领域的研究取得了一定进展,但对其修复机制、影响因素等尚缺乏系统性的认识。综述了受重金属污染土壤中根际效应的修复机制、影响因素,并提出加强修复效果的措施,以期利用根际效应提高土壤生物修复效率。根际效应驱动根际土壤与非根际土壤中重金属的形态和分布差异显著,受土壤类型、植物功能性状、重金属性质等因素影响,土壤改良、接种外源微生物等措施可强化植物根际对重金属污染土壤的修复效果。然而目前相关研究时间较短、规模较小,忽略了多年生植物不同生长阶段的根际效应对重金属修复效果的影响,植物生长发育周期长导致筛选特异性修复植物也存在一定的挑战。随着根际效应在土壤修复领域研究的深入,建议展开更系统、全面、长期的指标监测研究,从而明确影响根际效应修复重金属的主次因素,同时筛选出针对不同重金属污染土壤的特异性修复植物,以便于建立土壤生物修复的植物资源库。
生物质炭特性及其对土壤性质的影响与作用机制
陈斐杰, 夏会娟, 刘福德, 孔维静, 卢少勇
2022, 12(1): 161-172. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210067
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摘要:
生物质炭(biochar)是一种碳含量高、比表面积大、孔隙度高且吸附能力强的土壤改良与修复材料,可通过物理、化学和生物方式作用于土壤,但其影响和作用机制随土壤性质和生物质炭类型不同而异。从生物质炭组成、比表面积和孔隙度、酸碱度及表面官能团等特性与原料和制备工艺关系入手,结合土壤和生物质炭类型,综合阐述了生物质炭添加在改善土壤结构、提高土壤肥力、调节土壤酸碱度、修复污染土壤、增强生物活性和促进养分转化等方面的作用。发现生物质炭通过填充扩容、孔隙截留、胶结凝聚、物理吸附、化学吸附、离子交换、配位络合、共沉淀、微生物介导等方式作用于土壤,实现土壤改良和修复。从物理、化学和生物3方面分类阐述了生物质炭对土壤的影响和作用机制,同时提出未来可重点关注生物质炭改性与制备工艺、不同生物质炭混施比例及施用后的环境风险评估等方面。
土壤改良剂改良酸化土壤的研究进展
刘娇娴, 崔骏, 刘洪宝, 潘琦, 何小松
2022, 12(1): 173-184. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210119
摘要:
推进酸化土壤改良,提高农业生产力是实现作物提质增收和发展绿色农业的重要任务。土壤改良剂具有降低土壤酸度、增加土壤养分、优化土壤结构、提高微生物活性、改善土壤微环境等作用,在修复酸化土壤方面具有重要意义。基于上述背景,从离子迁移转化角度阐明土壤酸化成因,总结酸性改良剂分类、作用机理、改良效果及其对作物长势的影响;指明现有改良剂在酸化土壤改良方面存在的问题,提出新型土壤改良剂研发方向以及在应用过程中的关键影响因素;最后对改良剂未来发展趋势进行展望,以期为土壤改良剂的研发和制备提供借鉴。
我国废PET饮料瓶产生量与回收水平研究
毕莹莹, 刘景洋, 董莉, 孙晓明
2022, 12(1): 185-190. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210123
摘要:
聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)饮料瓶属一次性塑料包装,应用广泛且周期短,废弃量大,从节约资源、减少碳排放和保护环境等方面看,废PET饮料瓶回收都具有重要的意义。基于PET瓶装的饮料产量和PET瓶消费量的正相关性,建立了饮料总产量-PET瓶装的饮料产量-废PET饮料瓶产生量(PET饮料瓶消费量)间的数量响应关系,结合灰色模型,预测2020—2025年我国废PET饮料瓶的产生量;根据国内PET饮料瓶回收现状和物质代谢定性分析,确定了废PET饮料瓶的主要流向;通过问卷调查和现场实测,测算出现阶段我国PET饮料瓶回收总体水平。结果表明:2020—2025年,我国废PET饮料瓶的年产生量预测值为370万~409万t,主要流向回收利用体系、餐厨垃圾处理厂、垃圾填埋场、垃圾焚烧发电厂以及海滩等地,其中流向餐厨垃圾处理厂、垃圾填埋场、垃圾焚烧发电厂、海滩等地的废PET饮料瓶所占比例总体低于5%,即全国废PET饮料瓶回收率在95%以上,处于较高的回收水平。
煤焦化残渣污染特性与环境风险研究
黄耿博, 杨延梅, 黄启飞, 李雪冰, 杨玉飞
2022, 12(1): 191-198. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210088
摘要:
以某煤焦化企业生产过程产生的焦油渣、煤焦油、硫铵酸焦油、焦粉、剩余污泥5种残渣为研究对象,采用气相色谱-质谱联用仪分析残渣中16种优先控制的多环芳烃(PAHs)浓度和环数分布,采用电感耦合等离子体质谱仪测定8种重金属浓度,通过计算残渣的苯并[a]芘(BaP)等效毒性和重金属潜在生态危害指数分析煤焦化残渣的环境风险。结果表明,5种残渣的PAHs总浓度为0.94~238 367 mg/kg,表现为煤焦油>焦油渣>硫铵酸焦油>焦粉>剩余污泥,焦油渣、煤焦油、硫铵酸焦油中高致突变性物质、致癌性物质浓度超过GB 5085.6—2007《危险废物鉴别标准 毒性物质含量鉴别》标准限值;焦油渣、煤焦油、焦粉、剩余污泥中Zn浓度最高,硫铵酸焦油中As浓度最高;5种残渣的BaP等效毒性为0.31~9 586.96 mg/kg,煤焦油、焦油渣、硫铵酸焦油具有更高的致癌风险;Hg是5种残渣中潜在环境风险最大的重金属,5种残渣对土壤均具有很强的潜在生态风险。
生态修复与风险评估
生态恢复模式对若尔盖高寒沙化草地土壤微生物群落功能多样性的影响
朱粟锋, 刘煜杰, 张强, 江聪, 简小枚, 税伟
2022, 12(1): 199-206. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210138
摘要:
若尔盖高原生态战略地位突出,在维持地区生物多样性、生态系统稳定等方面起到重要作用。研究不同生态恢复模式下土壤微生物群落功能多样性,有助于为在高寒草地以及全国其他类似地区实施退牧还草、退耕还林还草等生态环境重建工作提供科学依据。以若尔盖草地不同恢复模式下的土壤微生物群落为研究对象,采用Biolog微平板法对比研究了生态治理措施对沙化草地生态系统及其土壤微生物功能多样性的影响。结果表明:人工生态恢复模式提高了沙化草地土壤微生物的活性,其中灌草间作模式下的恢复样地与自然恢复样地在稳定时二者的平均颜色变化率差值达到0.761;灌草间作模式下草地土壤微生物群落的Shannon指数、Simpson指数及McIntosh指数分别为3.290、0.960和10.408,均比草地建植模式下高,该模式能为土壤微生物群落提供更多的生态位;灌草间作恢复模式下草地土壤微生物群落利用各类碳源能力较其他恢复模式高,碳水化合物和氨基酸类是若尔盖草地土壤微生物群落利用最多的碳源;采用灌草间作模式的人工治理方式,同时结合增加草地土壤中碳水化合物、氨基酸类等碳源含量的生物措施,可以高效地治理若尔盖高寒沙化草地。
西南地区土地利用变化对生态系统服务价值的影响
张钰莹, 孙美莹, 杨荣金, 张乐
2022, 12(1): 207-214. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210159
摘要:
选择西南地区2000年、2010年、2020年3期土地利用遥感影像数据,利用土地利用动态度分析土地利用变化情况,并依据当量因子法对生态系统服务价值(ecosystem service value,ESV)开展评估。结果表明:西南地区土地利用以林地、耕地和草地为主,分别约占总面积的48%、28%、20%。人工表面、草地、林地和耕地面积变化显著,20年间的净变化量分别为11 971.18、−8 738.63、−5 344.95、−2 244.40 km2。土地利用动态度呈上升趋势,尤其是2010年后土地利用变化程度加剧,其中人工表面动态度正向变化幅度最大。2000—2020年总ESV呈下降趋势,共减少195.55亿元,其中四川省、云南省下降较为明显。各类ESV变化趋势与土地利用类型变化趋势相似,林地、草地和耕地面积的减少是导致ESV亏损的主要因素。在未来发展中,应加大对林地、草地的保护力度,加强基本农田保护和高标准农田建设,提高土地集约节约利用水平,合理规划城乡建设用地,缓解经济增长对土地资源和生态系统的压力。
合成生物技术对生物多样性影响的评估探索
汪保卫, 常江, 王智文
2022, 12(1): 215-223. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210213
摘要:
合成生物技术是近年来兴起的一类新兴生物技术,是现代生物技术的新发展阶段;在微生物细胞工厂、人工合成菌群、人工基因组合成、基因组编辑和基因驱动等多个领域取得了一系列重要进展,也获得了多国政府及产学研机构的大力支持。随着合成生物技术研究、开发与应用的深入发展,评估其对人类社会生存发展至关重要的生物多样性的影响成为一个重要课题。基于防范降低负面风险、促进有益开发应用和保护生物多样性的评估原则,采用综合考虑合成生物技术适用范围和基于合成生物技术的制品、组分和生物的安全性2个维度的评估方法定性分析了合成生物技术研究、开发与应用对生物多样性的影响,提出了应对其潜在风险的策略与建议,以期为合成生物技术的良性发展、造福社会提供参考。
浙江省丽水市山水林田湖草生态保护修复工程规划与实践
苏海磊, 王凡凡, 陈海燕, 刘雪松, 魏源, 罗艳, 陈灵敏, 白敏冬
2022, 12(1): 224-231. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210170
摘要:
山水林田湖草生态保护修复工程(简称“山水工程”)是生态文明建设的重要内容,也是“绿水青山”向“金山银山”(“两山”)转化的基础和保障。丽水市是浙江省陆地面积最大的地级市,是长江经济带、“一带一路”和海西区等的交汇区,华东地区的生态屏障和浙江大花园的核心区。以丽水市为例,开展山水林田湖草生态保护修复研究。在摸清丽水市生态环境状况的基础上,确定了保护优先、修复为辅的生态保护修复思路,提出了将丽水市的生态保护修复功能分区划分为“三区一带”,并重点部署了流域水环境保护与整治、矿山环境修复、水土流失防护与治理、森林与生物多样性保护、土地整治与土壤改良共5大类生态建设工程、20类二级工程。探讨了“山水工程”实践与“绿水青山”向“金山银山”转化的关系,研究结果可为未来“山水工程”的规划和“两山”转化的探索提供支撑。
生态系统净化空气服务研究进展
张欣, 尤春赫, 李诗菁, 田美荣, 冯朝阳, 张璐
2022, 12(1): 232-239. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210168
摘要:
生态系统服务对人类福祉和区域可持续发展具有不可替代性,净化空气是生态系统服务主要类型之一,对于人居质量改善和区域生态文明建设具有重要意义。对生态系统净化空气服务及其量化研究成果进行归纳整理,阐述了生态系统净化空气服务的来源、概念及内涵,归纳总结了市场理论法和生态模型法估算净化空气服务的优缺点,梳理了国内外相关研究实践与进展。针对净化空气服务研究理论体系不完善、时空动态研究方法较少、生态系统类型较单一和尺度整合研究成果不足等问题,提出未来应强化生态系统净化空气服务理论基础针对性,重视研究方法动态化和精准化,加强多尺度融合和生态系统类型多样性。
生物滞留设施排空时间影响因素研究
李凯, 王建龙, 林宏军, 王泽熙, 彭柳苇, 张长鹤
2022, 12(1): 240-247. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210156
摘要:
生物滞留设施是我国海绵城市建设中应用较为广泛的技术措施之一,在其设计和运行维护过程中,排空时间对雨水径流总量的控制效果、植物生长状况等具有重要影响,但目前尚缺乏排空时间影响因素的系统研究。通过实验室试验,研究了调蓄水深、降雨间隔、淹没区高度及构造类型对排空时间的影响。结果表明:试验条件下,不同构造类型生物滞留设施调蓄层排空时间为10~140 min,完全排空时间为6~47 h。调蓄层排空时间随调蓄水深和淹没高度的增加而增加,随降雨间隔的增加而降低,调蓄水深对调蓄层排空时间影响最大;完全排空时间随调蓄水深和降雨间隔的增加而增加,随淹没高度的增加而降低,降雨间隔对完全排空时间影响最大。研究结果可为海绵城市建设过程中生物滞留设施优化设计提供技术支撑。
城市生态安全研究进展
邓淏丹, 叶露锋, 刘丽香, 杨科, 韩永伟
2022, 12(1): 248-259. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210179
摘要:
当前城市化发展使得人口大量涌入城市,各种城市生态安全问题显现。城市生态安全是城市居民生产、生活的重要保障,对推动绿色发展、促进人与自然和谐共生具有重要意义。梳理了城市生态安全的相关概念,从城市生态安全评价、影响因素分析、城市生态安全预测与预警以及基于生态安全的城市格局构建与空间规划4个方面介绍了目前城市生态安全研究的主要成果与不足。在此基础上,指出了未来需要重点开展的研究,包括:1)探索建立城市生态安全评价标准体系,以实现城市生态安全的规范化评价,并服务于管理实践;2)加强从更大尺度上开展城市生态安全研究,如从城市群或城乡统筹的角度进行研究;3)加强以人为本的城市生态服务安全研究,重视生态系统服务在生态安全领域的应用。
环境风险评估与管理
煤炭工业资源-环境-经济耦合协调分析—以榆林市为例
李妍林, 阮久莉, 王艺博, 李晓晗, 郭玉文
2022, 12(1): 260-266. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210126
摘要:
耦合协调发展水平的测度对于研究煤炭工业可持续发展具有重要意义。根据煤炭工业资源-环境-经济系统耦合机制,构建了该系统的评价指标体系,利用熵权法和TOPSIS法计算煤炭工业资源-环境-经济系统以及各子系统的评价值,通过耦合协调度模型计算耦合协调度,评估煤炭工业的资源-环境-经济系统的耦合协调水平。结果表明:2008—2018年,榆林市煤炭工业资源-环境-经济系统综合评价值呈U型变化趋势,与环境子系统评价值变化趋势相似,有明显提升;煤炭工业资源-环境-经济系统耦合协调水平不断优化且均处于协调范围,呈现平稳—下降—上升的趋势,2018年耦合协调度为0.86,达到良好耦合协调水平。
基于灰色动态模型群的衡水市居民年用水量预测
吴永强, 李明凯, 唐中楠, 王书盛, 王锦涛
2022, 12(1): 267-274. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210233
摘要:
针对居民用水量序列的随机性和周期性以及传统灰色模型由于离散程度大而产生的过拟合问题,依据灰色模型理论构造了由5个GM(1,1)模型组成的灰色动态模型群;基于衡水市2007—2019年居民年用水量数据,采用灰色动态模型群对衡水市2020—2030年居民年用水量变化进行预测研究,并对预测结果进行残差检验以及残差修正;将灰色动态模型群分别与5个GM(1,1)模型进行对比,以检验模型性能。结果表明:灰色动态模型群的预测相对误差整体小于传统GM(1,1)模型,具有更好的准确性和适用性;衡水市2019年居民年用水量为1 795.00万m3,2030年预计增至2 862.21万m3,未来衡水市居民年用水量呈明显增长趋势,这与衡水市未来人口增长和社会经济发展趋势相吻合。衡水市未来居民用水量预测结果可为供水优化调度和水资源优化配置提供参考。
辽东湾近岸海域石化产业环境风险综合评价
张晓霞, 郑丙辉, 汪星, 殷雪妍, 程嘉熠
2022, 12(1): 275-283. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210091
摘要:
为探究临港石化产业对海洋生态环境造成的不利影响,以2014—2018年辽东湾近岸海域生态环境监测数据为基础,结合环境灾害学理论体系与数理统计法构建了环境风险评价模型。并借助ArcGIS空间矢量叠加分析技术,开展了辽东湾近岸海域环境风险状况评价研究。结果表明:辽东湾近岸海域环境风险承载能力整体较为脆弱,从远海至近岸海域环境脆弱性加重;同时,从近年环境监测数据来看,其生态环境状况有向不利方向发展的趋势;研究海域整体处于中风险态势,高风险区域约占总海域面积的17.6%,主要分布于双台子河口至辽河口海域,分布状况与临港石化产业及其输油线路密切相关。建议管理部门对高风险区域予以密切关注,并建立起与之配套的风险防控、应急快速处置与防灾减灾的综合管理体系。
工业污染源产排污系数编码方法与应用
张玥, 乔琦, 白璐, 李雪迎, 刘丹丹, 许文
2022, 12(1): 284-292. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210134
摘要:
编码是将文字信息转换为计算机编程代码的重要工具。为进一步推进工业污染源产排污系数信息化应用,以2017年版产排污系数为核心,根据产排污系数结构及表达方式,建立工业污染源产排污系数编码体系,分别对产污系数和排放量核算参数两部分进行编码。产污系数编码是对表征产污系数的关键因素进行编码,包括行业类型、产污工段、产品、原料、工艺、规模、污染物种类等。排放量核算参数编码是对污染治理技术和治理设施运行效率分别进行编码。再根据各项关键因素的特征、包含信息种类数以及预留一定开发空间等条件,设定编码组成和位数,建立编码方案,并以“3825光伏设备及元器件制造行业”为例进行编码方案应用。产污系数编码为22位,排放量核算参数编码为28位或更多位。产排污系数编码体系的建立为搭建产排污系数信息平台,支撑系数持续更新完善,实现应用于更多环境管理系统提供直接技术支撑。
我国农村生活污水处理地方标准现状、问题及对策建议
李云, 夏训峰, 陈盛, 李松, 刘平
2022, 12(1): 293-300. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210061
摘要:
农村生活污水处理设施水污染排放标准关系到农村生活污水治理技术的选取、建设投资及运行维护,科学合理地制定排放标准具有重要意义。对我国30个省(区、市)已发布的农村生活污水处理设施水污染物排放地方标准的适用范围、分级分类情况、污染物控制指标选取及限值、监测采样方法等进行了对比分析,发现我国农村生活污水污染物排放地方标准存在适用范围及分级分类不科学、指标限值区域化不明显、监测及采样方法不明确等问题。针对上述问题提出根据功能分区及处理规模科学制定分级分类标准,因地制宜地选取污染物控制指标,指标限值应做到宽严相济,进一步明确监测频次及采样方法,强化标准的基准研究等相关建议,以期为完善农村生活污水处理标准体系提供指导与借鉴。
突发环境污染应急处置特色研究专栏
化工园区爆炸事故高苯胺河水脱毒预处理技术比较与应用
宋玉栋, 吴昌永, 王盼新, 孙晨, 张恒亮, 于茵, 虢清伟, 宋永会
2022, 12(1): 301-307. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210400
摘要:
江苏某化工园区发生爆炸,造成周边河道积聚大量高苯胺河水,该类受污染河水具有较高的活性污泥抑制性,需在进入园区污水处理厂应急处理前进行脱毒预处理。研究对比了芬顿氧化法、活性炭吸附法和生物处理法对受污染河水的预处理效果。结果表明,芬顿氧化法处理效率较高、运行成本中等,且现场处理设施易于改造利用,最终被选为高苯胺河水的脱毒预处理工艺。实际应急处置工程运行效果表明,芬顿氧化预处理实现了重污染河水中苯胺类的有效去除,在苯胺类浓度为30~90 mg/L的情况下,批次出水苯胺类浓度基本稳定在1 mg/L以下,保证了园区污水处理厂的稳定运行,最终实现其出水达标。
河流铊污染应急处置方法探究与应用
王盼新, 吴昌永, 胡映明, 付丽亚, 宋玉栋, 席宏波, 于茵, 赵檬
2022, 12(1): 308-313. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210398
摘要:
面对频发的铊污染事件,开发实用高效的应急除铊方法是防范生态环境风险和保障饮水安全的迫切需求。以某河流铊浓度异常事件为例,对比分析了直接混凝、氧化+混凝、氧化+吸附及硫化物沉淀法4种方法在铊污染应急处置中的效果和可行性。结果表明:硫化物沉淀法可将超标5倍左右的铊浓度降低到0.1 μg/L以下,达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中集中式生活饮用水地表水源地铊浓度限值要求,通过投加NaOH维持河水pH为8~9,可有效减少H2S气体的产生。该方法成功应用于事件河流铊浓度异常的应急处置中,并取得了良好的效果。
基于CiteSpace分析的突发性环境污染应急技术研究进展
谢晓琳, 向洋, 钱锋, 孙晨, 宋永会
2022, 12(1): 314-321. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210436
摘要:
梳理我国环境污染应急处理技术领域的研究进展,对我国突发环境事件应急的技术创新和科学管理具有重要意义。以1995—2020年中国知网数据库为数据源,基于文献计量学分析方法,应用CiteSpace软件对文献特征、研究热点和研究趋势等进行可视化研究。结果表明:我国环境污染应急处理技术领域起步较晚,文献数量不多,研究基础较薄弱,领军人物和核心研究团队还比较缺乏;应急处理技术主要集中在水环境领域,聚类分析发现,应急处理技术研究主要围绕应急监测、技术筛选、活性炭吸附、混凝沉淀等方面开展,关键词聚类时间线显示,未来发展的方向主要是技术筛选、活性炭吸附和应急监测等。
突发环境事件中典型水污染物应急去除技术及案例
付丽亚, 宋玉栋, 王盼新, 赵檬, 黄琪, 席宏波, 于茵, 吴昌永
2022, 12(1): 322-328. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210401
摘要:
突发环境事件在短时间内排放大量污染物,对生态环境造成污染,具有发生突然、扩散迅速、初期风险不明,处置艰巨等特点。我国现阶段突发环境事件多发频发态势未根本改变,环境应急处置技术体系尚不完善。针对我国环境污染应急处置技术需求,围绕受污染水的河道应急处置、自来水厂应急处理和工业园区污水处理厂应急处理3种情景,系统总结了突发环境事件中水污染物的特征和应急技术要求;梳理了突发水污染应急过程中重金属类和有机类污染物等典型水污染物常用应急去除技术,并结合当前技术进展情况对未来水污染物应急去除技术的方向进行了展望。