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2023年  第13卷  第3期

大气/废气污染控制与管理
“近零排放”技术、标准、实践与哲学思考
王树民, 张翼, 朱江涛, 王强, 陈云峰, 余学海, 顾永正, 张永生, 唐宏
2023, 13(3): 897-908. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230036
摘要(296) HTML (124) PDF(8277KB)(60)
摘要:

生态文明建设是一场涉及生产方式、生活方式、思维方式和价值观念的革命。总结了清洁煤电“近零排放”的提出背景、环保政策及排放标准的发展历程,分析了燃煤大气污染物烟尘、二氧化硫(SO2)、氮氧化物(NOx)和汞等重金属排放控制技术发展现状以及燃煤机组实现“近零排放”的技术路线。选取不同区域典型燃煤机组进行案例分析,结果表明:典型机组烟尘、SO2及NOx排放浓度长期低于5、35、50 mg/m3,锦界三期、寿光电厂等机组低于1、10、20 mg/m3,舟山4号、三河4号机组实现“近零排放”后已稳定运行超过7年。研究“近零排放”煤电的经济性,分析“近零排放”的环境和社会效益,提出“近零排放”技术、标准和实践的哲学思考,展望清洁煤电绿色发展方向。燃煤发电“近零排放”技术和工程实践推动了我国环保标准的发展,标准提升促进了技术进步,基于我国国情持续推进煤炭清洁高效利用,不断提升环保标准,对保障我国的能源安全和可持续发展具有重要意义。

伊犁河谷城市群夏季不同粒径大气颗粒物组分特征及来源解析
代冉, 谷超, 徐涛, 李新琪, 殷宝辉, 赵雪艳, 郑镇森, 韩金保, 杨文
2023, 13(3): 909-920. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220598
摘要(237) HTML (138) PDF(3298KB)(39)
摘要:

为研究伊犁河谷城市群不同城市不同粒径大气颗粒物的组分特征和来源,于2021年7月19—29日,在伊犁河谷城市群的伊宁市、伊宁县、察布查尔锡伯自治县(简称察县)和霍城县布设6个采样点采集大气PM2.5和PM10样品,对样品中的化学组分(无机元素、水溶性离子和碳组分)进行分析,并使用化学质量平衡模型对其来源进行解析。结果表明:研究期间伊犁河谷核心区城市群PM2.5和PM10浓度均处于较低水平,分别为(22.81±2.79)和(58.81±6.95)μg/m3;从空间分布来看,伊宁市和伊宁县的颗粒物浓度相对较高,霍城县和察县的浓度相对较低。化学组分质量重构结果表明,地壳元素是研究期间PM2.5和PM10的主要组分,占比分别为39.8%和54.1%;其次为有机物,占比分别为33.2%和19.8%;二次无机离子在PM2.5和PM10中也有一定占比,分别为20.2%和10.7%。源解析结果表明,PM2.5主要来自二次颗粒物(29.1%)和扬尘源(28.3%)的贡献,工业源(16.1%)、机动车(10.5%)、燃煤源(9.3%)也均有一定贡献;PM10中则以扬尘源的贡献最大(42.3%),远高于二次颗粒物(14.7%)、工业源(14.1%)、机动车(8.4%)和燃煤源(7.3%)。

乌昌石都市圈城市空间发展对NO2浓度时空变化的影响
曹扬, 李艳红
2023, 13(3): 921-928. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220366
摘要(205) HTML (110) PDF(2902KB)(22)
摘要:

为探究城市空间发展对天山北坡经济带重心乌昌石都市圈NO2污染的影响,利用多源遥感数据对乌昌石都市圈NO2排放量时空变化进行研究。结果表明:基于2006—2020年OMI遥感数据,按全疆NO2平均排放量大小进行划分后发现,新疆地区NO2低污染区为和田等小城市,较低污染区为喀什及哈密等地区,中污染区在其中西部地区,次高污染区出现在天山南坡中等城市巴音郭楞蒙古自治州中部,高污染区在乌昌石都市圈。在空间格局上,城镇用地与建设用地以乌鲁木齐市五大城区为中心,以昌吉回族自治州昌吉市、阜康市及石河子市城区为副中心不断增长。乌昌石都市圈城市化进程加快,距离城区越近NO2浓度越高,对其周围环境的污染程度越高。乌昌石都市圈2次疫情防控时,NO2浓度下降幅度最大。对新型冠状病毒感染疫情防控前后(2019—2021年)乌昌石都市圈潜在源贡献因子(PSCF)及浓度权重轨迹(CWT)进行分析,结果表明主要潜在源区为乌鲁木齐本地区域以及昌吉回族自治州西南部邻近城市。

典型城市道路交通加密监测点大气污染特征及影响因素
张永林, 吴睿, 杨孝文, 杨道源, 李悦, 王人洁, 徐洪磊
2023, 13(3): 929-939. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221266
摘要(252) HTML (96) PDF(6099KB)(41)
摘要:

基于“十四五”生态环境监测要求,针对目前国内城市道路交通加密监测点大气污染特征及影响因素相对缺乏这一问题,以移动源为主要大气污染来源的甘肃省兰州市为例,在典型道路两侧不同点位、不同高度监测6种常规大气污染物浓度及气象参数,同时获取道路车流量和车型信息,探究其大气污染特征及影响因素。结果表明:道路两侧及道路同侧不同高度处大气污染物监测浓度均存在差异。PM2.5、PM10浓度随高度升高而逐渐降低,在2 m高度处最高,SO2、NO2、CO、O3浓度均呈现随高度先升高再降低的趋势,在4 m高度处最高。SO2、NO2、PM2.5、PM10、CO小时浓度在05:00—09:00达到峰值,在15:00—17:00达到谷值;而O3小时浓度峰谷值的时间恰好相反。NO2、CO浓度受车流量影响较大,代表时段NO2浓度与重型货车流量表现出极强的相关性,CO浓度与小型客车流量表现出强相关性。监测时段6种污染物日均浓度与相对湿度均呈负相关;NO2、PM2.5、PM10、CO日均浓度与风速均呈负相关,O3日均浓度与风速呈正相关。

基于时空数据挖掘的大气重污染传输过程时空规律分析
屠星月, 邵社刚, 张潇天, 王维, 孙彩萍, 王标, 康玉麟
2023, 13(3): 940-948. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220696
摘要(470) HTML (201) PDF(12770KB)(113)
摘要:

为掌握区域性空气污染传输扩散时空规律,支撑大气污染区域联防联控及应急管控,基于空气质量地面观测数据和时空数据挖掘算法,识别重污染气团的区域传输路径和传输强度,以2021年春季和冬季期间京津冀地区的PM2.5重污染过程为例进行验证。结果表明:研究时段内京津冀地区共发生17次区域重污染,长(>48 h)、中长(24~48 h)、短(<24 h)时间的污染过程分别为3、7和7次,长时间污染过程均发生在春季,污染强度较高,污染范围和传输范围覆盖整个区域;中长和短时间污染过程春、冬季均有发生,污染强度较低,前者影响范围(>80%)高于后者(<63%);中长时间污染过程的传输范围存在季节性差异。京津冀各城市的重污染过程污染传输强度系数普遍符合本地(0.32~1.00)>城市内(0.01~0.95)>城市间(0.00~0.28)的规律,其中,邢台市的城市间传输强度大于城市内传输,衡水市对周边城市的影响则低于平均水平。

汽油清净性快速检测方法与监管方案研究
贾明, 张容硕, 庞玉洁, 刘嘉, 刘鸣宇, 王博文, 王鸣宇, 马遥, 朱仁成, 鲍晓峰
2023, 13(3): 949-954. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220527
摘要(109) HTML (80) PDF(1388KB)(14)
摘要:

车用汽油清净性与汽车尾气污染物排放水平、燃油经济性等密切相关。为提高汽油清净性检测效率、提升相关职能部门的监管能力,提出了一种车载移动式多通道汽油清净性快速模拟检测方法(简称多通道快速模拟检测法)。与我国法规推荐的汽油机进气阀沉积物模拟试验方法(简称快速模拟检测法)相比,多通道快速模拟检测法的单个油样检测总耗时降低77.8%,多个油样检测总耗时降低94.4%,检验用油量减少约80%,成本降低约90%;多通道快速模拟检测法与快速模拟检测法具有较好的相关性(皮尔逊相关系数为0.4~0.8),可用于汽油清净性的快速检测。最后,提出了汽油清净性的现场监管检测方案。

低温环境汽油机颗粒捕集器再生间隔里程评估方法
付雨民, 钱立运, 许闯
2023, 13(3): 955-964. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220654
摘要(158) HTML (73) PDF(2045KB)(14)
摘要:

对汽油机颗粒捕集器(gasoline particulate filter,GPF)碳载量估算的温度修正方法,以及低温环境下的GPF再生间隔里程进行研究。利用发动机台架试验测量了GPF颗粒物再生反应速率,通过对数作图法拟合反应速率得到再生反应活化能,氧和颗粒物的反应活化能为81.6~91.4 kJ/mol,二氧化碳和颗粒物的反应活化能为159.2~218.9 kJ/mol。基于反应活化能计算了不同环境温度下颗粒物再生反应速率的修正系数;测量试验车低温冷启动阶段颗粒物累积速度,计算颗粒物排放的温度修正系数。以轻型车排放国六标准I型试验为基础,利用颗粒物再生反应速率和排放的温度修正系数对低温环境下GPF主动再生间隔里程进行了仿真。与寒区道路试验中获得的实际GPF颗粒物累积数据对比,仿真结果能较为准确地预测GPF在寒区不同工况下的颗粒物累积速度。试验和仿真结果均显示车辆低速行驶时GPF内颗粒物累积速度更易受低温环境影响。

燃煤机组电除尘器入口烟道流场优化数值模拟研究
马修元, 孙尊强
2023, 13(3): 965-972. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220019
摘要(253) HTML (159) PDF(3703KB)(21)
摘要:

燃煤机组环保设施连接烟道阻力增加是风机能耗增大的主要因素之一,对烟道进行流场优化,降低烟道阻力和风机能耗是燃煤电厂节能降耗的有效途径之一。采用CFD数值模拟对某电厂660 MW燃煤机组电除尘器入口烟道进行流场优化,重点分析了5种不同优化方案下烟道阻力、风机能耗、灰质量流量分配比例、烟气灰浓度、导流板磨损速率等参数的变化规律。结果表明:通过设置合理结构形式及数量的导流板实现烟道降阻幅度28.7%,单台机组最大可节约风机能耗190 kW·h,节能降耗效果显著。新增导流板对烟气中灰质量流量分配比例具有调节作用,优化后A、B两侧烟道内灰质量流量比例偏差由14.8%降低至6.6%,提高了电除尘器的综合除尘率。烟道流场优化在改善灰浓度场分布的同时降低了导流板的磨损,优化后导流板的平均磨损速率由1.33×10−7 kg/(m2·s)降低至0.56×10−7 kg/(m2·s),降幅高达57.6%,导流板使用寿命是优化前的2.4倍,提高了机组运行的安全性和可靠性。

基于实测的超低排放燃煤电厂砷、硒、铅迁移与排放特性
陈夏盟, 王华生, 曹元明, 邓双, 张辰, 龙红艳, 郭凤艳
2023, 13(3): 973-981. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230076
摘要(159) HTML (59) PDF(2500KB)(16)
摘要:

选择煤粉炉(PC)和循环流化床(CFB)超低排放燃煤电厂开展实测研究,同步采集烟气净化装置(APCDs)前后烟气样品进行分析;并同时采集分析入炉煤、飞灰、底渣、省煤器(LTE)灰、脱硫浆液和湿式电除尘器(WESP)废水等样品,以揭示砷(As)、硒(Se)和铅(Pb)迁移与排放特性。结果表明:两家电厂APCDs对烟气中As、Se和Pb的总协同脱除率达到96%,净烟气中污染物浓度低,分别为0.13~0.49、1.05~2.15和0.86~3.19 μg/m3;不同APCDs的协同脱除率存在较大差异,其中布袋除尘器(FF)最高(99.56%~99.74%),静电除尘器(ESP)次之(85.61%~98.44%),湿法烟气脱硫(WFGD)的脱除率波动较大,WESP脱除率为11.61%~55.08%。燃煤中As、Se和Pb大部分迁移到飞灰中,占比为74.38%~95.24%;CFB底渣占比为3.51%~24.08%;LTE灰占比为5.85%~12.11%;脱硫浆液中均低于6%;WESP废水和出口烟气中占比最低,分别为0.68%和0.62%。相对于煤粉炉,循环流化床电厂底渣中As和Pb富集性更高;而对于Se,则燃烧方式无明显影响,但其在净烟气中占比高于As和Pb。

流域/区域保护与修复
海南岛三大流域“十三五”水质变化特征及“十四五”趋势预测
符诗雨, 王丽娜, 吕凤春, 陈表娟, 徐诗琴, 郭欣
2023, 13(3): 982-991. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220618
摘要(201) HTML (107) PDF(1569KB)(25)
摘要:

为服务海南自由贸易港水生态环境保护,基于海南省地表水环境质量监测网监测数据,对海南岛南渡江、昌化江、万泉河三大流域“十三五”期间水质状况、主要污染物浓度、综合污染指数变化进行了分析,采用Spearman秩相关系数研判其污染变化特征,并采用均值GM(1,1)模型(EGM)预测“十四五”期间水质变化趋势。结果表明:“十三五”期间,海南岛三大流域水质状况总体呈稳中向好趋势,南渡江、万泉河流域水质优良比例分别上升至96.3%、100%,昌化江流域水质优良比例保持在100%;三大流域CODMn、CODCr、氨氮、总磷浓度年均值均处于较低水平,低于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类标准限值,其中CODCr年均值均低于Ⅰ类标准限值,“十三五”期间除氨氮浓度下降外,其他指标均有不同程度的上升或波动,上升幅度为6.7%~23.8%;干流综合污染指数均小幅下降,下降幅度为0.03~0.04,主要支流综合污染指数自上游到下游呈波动上升的空间变化特征。EGM预测结果表明,“十四五”期间海南岛三大流域干流和绝大部分支流水质综合污染指数呈上升趋势,最大上升幅度达108.3%,三大流域水环境仍面临较大的压力,尤其是支流汇入带来的污染负荷不容忽视。“十四五”期间,应以系统保护思路,落实“六水共治”“一河一策”等措施,进一步改善三大流域水质。

华北典型丘陵地区地下水水质特征及污染成因分析—以河南省安阳市龙安区为例
韩雪萌, 蔡文倩, 王军强, 李慧颖, 徐香勤, 田胜艳
2023, 13(3): 992-1000. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220624
摘要(156) HTML (121) PDF(2672KB)(29)
摘要:

为探明华北典型丘陵地区——安阳市龙安区的地下水水质状况,共检测了龙安区内127个监测井的24项水质指标,开展区域地下水水质特征及污染成因研究;在水化学统计和水质评价的基础上,应用反距离权重空间插值法对污染物进行空间分布特征解析,并通过主成分分析法识别污染源。结果表明:龙安区浅层地下水化学类型多为HCO3-Ca型,区域内93.0%的地下水样品中NO3 浓度超过GB/T 14848—2017《地下水质量标准》中Ⅲ类标准限值,最大超标倍数为47.1倍。单因子污染指数评价结果显示,研究区地下水样品中NO3 污染指数最大值为48.10,其中27%的样品处于较重污染状态,19%处于严重至极重污染状态;SO4 2−处于中度污染状态,Cl、NH4 +、F处于轻度污染状态。内梅罗综合污染指数评价结果显示,研究区地下水综合污染指数为0.01~34.69,地下水水质整体处于良好水平,但有4%的样品处于极差状态,主要分布于研究区中部。NO3 、NH4 +、SO4 2−、Cl浓度高值区主要分布于区域中部,且呈现中部高、东西低的分布特征;F浓度高值区分布于地下水滞留区,且呈现西低东高的分布特征。污染成因分析结果表明,研究区地下水水质状况主要受区域水文地质条件、地下水地球化学特征和农业面源污染影响。

衡水湖水动力水质特征及驱动机制
范振宇, 刘振杰, 白静, 谢培, 孙宁, 乔飞, 张冰烨, 黄法铭
2023, 13(3): 1001-1010. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221145
摘要(180) HTML (125) PDF(3545KB)(21)
摘要:

为探究衡水湖水动力水质特征,在现场调查的基础上,基于EFDC(Environmental Fluid Dynamics Code)模型,构建衡水湖二维水动力水质模型,分别用2018年和2019年的水位、温度和水质等观测数据对模型进行率定和验证,该模型可较好地反映衡水湖的水动力和水质情况。在此基础上,模拟衡水湖水动力学和水质在空间和时间的变化特征,分析衡水湖水动力水质演化的驱动机制。结果显示:衡水湖水动力较弱,补水是改善水动力的重要方式,对于保持湖泊生态水位,提升水交换能力有促进作用;补水带入的大量营养盐对湖区水质有显著影响,各站点的水质指标在补水期产生较大波动,其中王口闸和小湖心受影响较大。在进水水质较差的情况下,补水容易使湖泊水体污染加重,控制入湖水质仍然不能忽视。

基于铅稳定同位素的骆马湖沉积物重金属铅来源解析
张家根, 夏建东, 陈书琴, 武宇圣, 庞燕, 黄天寅
2023, 13(3): 1011-1020. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220454
摘要(184) HTML (77) PDF(1811KB)(22)
摘要:

骆马湖作为南水北调东线工程重要的调蓄湖泊和水源地,其水环境安全对于江苏北部乃至南水北调东线工程的影响深远。通过对骆马湖湖区及入湖河段表层沉积物、湖周地区环境中潜在污染源土壤的Pb浓度和Pb同位素组成进行分析,评估Pb的空间分布;利用富集系数法进行Pb生态风险评价,结合二元线性混合模型进行湖区表层沉积物Pb来源解析,并计算各污染源的相对贡献率。结果表明:骆马湖表层沉积物中Pb浓度为8.09~27.97 mg/kg,平均值为20.94 mg/kg,Pb污染程度为清洁~轻度富集,表层沉积物Pb污染主要集中在东部和北部湖区;表层沉积物Pb同位素中206Pb/207Pb与208Pb/(206Pb+207Pb)(丰度之比)分别为1.170~1.249和1.125~1.131,Pb污染主要来源于老沂河和以渔业养殖为主的农业污染的直接排放,农业源的相对贡献率为46.71%。为防控骆马湖水环境中Pb的污染风险,需加强对渔业养殖的规范化管理和入湖河流的污染管控。

湖北网湖沉积物重金属分布特征、源解析及风险评价
赵显林, 段磊, 周建利, 刘晓伟, 卢文洲, 丘锦荣, 柯华, 郑和松
2023, 13(3): 1021-1030. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220729
摘要(161) HTML (87) PDF(4984KB)(16)
摘要:

为揭示湖北网湖沉积物重金属污染特征,采用空间插值法、主成分分析法和地累积指数对其污染特征、来源识别及生态风险状况进行分析。结果表明:5种重金属的平均浓度从高到低依次为Zn>Cr>Cu>Pb>Cd,且浓度均超过湖北省土壤背景值;Pearson相关性分析表明,Zn与Cd、Pb浓度呈正相关(P<0.05),Cu与Zn、Cr浓度呈负相关(P<0.05)。主成分分析发现,主成分1由Pb、Cd、Zn构成,主要来源于河流运输和农业活动影响;主成分2由Cr和Cu构成,主要来源于矿物风化等自然背景和工业活动及水产养殖等人类活动污染影响。地累积指数结果显示,网湖沉积物中重金属处于低风险状态,但Cd和Cu达到中度污染,为主要污染物,应予以关注。

南四湖表层沉积物中砷赋存特征及污染评价
刘浩志, 张菊, 贾润娜, 张建康, 吴金甲, 邓焕广
2023, 13(3): 1031-1038. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220501
摘要(170) HTML (107) PDF(3850KB)(20)
摘要:

为了解南四湖表层沉积物中砷(As)的赋存与分布特征及污染状况,分别采用王水消解-原子荧光法和Tessier修正连续提取法分析59个表层沉积物样品中As含量及其赋存形态,并利用次生相与原生相比值法和风险评价编码法进行As污染与生态风险评价。结果表明:南四湖表层沉积物中总砷(TAs)含量为8.81~25.14 mg/kg,平均值为(18.06±5.26)mg/kg,高于山东省土壤As背景值和黄河干流沉积物As背景值;各形态As平均含量依次为残渣态(17.30 mg/kg)>腐殖酸结合态(0.31 mg/kg)>铁锰氧化态(0.30 mg/kg)>离子交换态(0.05 mg/kg)=水溶态(0.05 mg/kg)>碳酸盐结合态(0.04 mg/kg)>强有机质结合态(0.004 mg/kg);各湖区均以残渣态As为主,可提取态As仅占TAs的4.46%。次生相与原生相比值法评价结果表明,南四湖沉积物中As均为清洁水平;风险评价编码法评价结果表明,南四湖沉积物整体上无生态风险,但约有28.8%的采样点沉积物中As处于轻度生态风险。

乾务水库表层沉积物氮磷和重金属时空分布特征与生态风险评价
王恩瑞, 杨光, 昌盛, 张坤锋, 樊月婷, 王山军, 付青
2023, 13(3): 1039-1049. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220636
摘要(220) HTML (120) PDF(8376KB)(20)
摘要:

为了解乾务水库表层沉积物中的环境质量状况,于2019年丰、枯两季(8月和10月)对库区6个采样点的氮磷营养元素和8项重金属进行了监测,采用综合污染指数法、地累积指数法及潜在生态风险指数法开展生态风险评估和溯源分析。结果表明:乾务水库表层沉积物中TN和TP浓度在丰、枯水期的平均值分别为2 010和433、1 873和308 mg/kg,且总体呈现库中高、南北两端低的时空分布特征。综合污染指数评价结果表明,乾务水库整体TN为重度污染,TP为轻度污染。乾务水库表层沉积物中Hg、As、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn和Pb的平均浓度分别为0.22、10.64、30.97、293.25、17.51、21.01、102.65和55.32 mg/kg。时空分布方面,除Mn和Zn外,其他重金属在丰水期污染相对枯水期较重;受水库地形和季节性调水影响,除Mn和Pb外,其他重金属浓度水平在丰水期均表现出库首至库中区域(Q3和Q4采样点)为高值区,库中至库尾区域(Q2和Q3)在枯水期则为高值区。地累积指数法及潜在生态风险指数法评价结果均表明,Hg为主要的生态风险贡献因子,贡献率达75.8 %,库区综合潜在生态风险等级总体为中风险。

白洋淀入淀河流溶解有机物沿程变化特征及来源解析
岳龙飞, 李洪波, 梁淑轩, 李平, 姜甜甜, 刘晶, 赵建国
2023, 13(3): 1050-1060. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220425
摘要(178) HTML (97) PDF(4400KB)(26)
摘要:

采用紫外-可见吸收光谱、三维荧光光谱,结合平行因子分析、主成分分析等方法,分析了白洋淀3条入淀河流(府河、孝义河、白沟引河)中发色团溶解有机物(CDOM)的光谱特征,阐释了CDOM组成、来源及对水质的影响机制。结果发现:河流CDOM平均浓度顺序为府河>孝义河>白沟引河,其中,府河CDOM的芳香性与分子量高于其他河流,白沟引河腐殖化程度高于其他河流,孝义河CDOM中内源性物质占比高于其他河流;3条河流均检出类腐殖质组分C1、C2、C3和类蛋白质组分C4,其中C1、C2、C3来源相近,且与C4异源;3条河流各组分最大荧光强度和总荧光强度的沿程变化表明,府河CDOM为点源、面源混合来源,孝义河CDOM以点源输入为主,白沟引河CDOM来自水源本身。

再生水受纳河流自然入渗过程中B(a)P对浅层地下水的影响预测
任杰, 马伟芳
2023, 13(3): 1061-1069. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220832
摘要(191) HTML (127) PDF(4367KB)(11)
摘要:

在调查和监测再生水受纳河流凉水河中苯并芘〔B(a)P〕浓度的基础上,利用Hydrus-1D耦合GMS模型研究B(a)P的时空分布和迁移演变,预测再生水受纳河流对地下水水质的影响。结果表明:B(a)P在包气带的垂直入渗率为0.102 m−1,仅为水运移的0.73%。由于吸附和生物降解作用,B(a)P穿透16 m深的包气带时间约为63年,其中吸附和生物降解的贡献率分别为78.4%和19.3%。当B(a)P与地下水相交,受地下水流的推动,B(a)P的迁移以地下水流方向迁移为主。B(a)P在地下水中沿地下水流方向的迁移速率为6.65 m/a,分别为垂直地下水流方向和垂向迁移速率的2.42倍和16.22倍。时空分布表明,地下水中B(a)P浓度随与河流距离的增加而降低,其在平行地下水流方向、垂直地下水流方向和垂向的衰减率常数分别为1.19×10−4、3.05×10−4和3.67×10−3 m−1,与迁移率呈负相关。然而,地下水中B(a)P浓度随入渗时间的延长而增加,积累率为7.3×10−2 d−1。B(a)P的迁移和积累对以地下水为饮用水的沿岸居民造成潜在的危害,导致地下水安全利用范围在20年内将从平行地下水流方向、垂直地下水流方向和垂向的438、276和19.8 m分别缩减至568、324和27.7 m。

不同水质评价方法在通江湖泊中的适用性—以洞庭湖为例
殷雪妍, 严广寒, 汪星, 黄代中, 李利强
2023, 13(3): 1070-1078. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220397
摘要(147) HTML (54) PDF(2071KB)(22)
摘要:

三峡工程运行使得通江湖泊与长江原有的江湖关系发生明显变化,进而影响通江湖泊水环境,如何有效评价长江流域最大的通江湖泊洞庭湖的水质显得尤为重要。在洞庭湖湖区设置15个采样点,选取9项水质参数,运用单因子指数法、主成分分析(PCA)法、内梅罗污染指数法及Shannon-Weaver多样性指数法对2019年1—12月洞庭湖水质进行综合评价。结果显示,单因子指数法可快速准确评价水质类别,内梅罗污染指数法计算简单并在水质评价中得到广泛应用,但这2种方法均无法准确给出不同采样点间受污染程度的差异,而Shannon-Weaver多样性指数评价结果与部分采样点实际情况不符。综合考虑不同评价方法的适用性和准确性,推荐使用PCA法开展洞庭湖水质评价,该方法既能反映各主要污染指标及其贡献率,也能对不同区域水体受污染程度进行排序,且评价结果客观实际,更适用于洞庭湖区域的水质评价工作。但是在水质评价管理工作中,建议结合单因子指数法对水质类别进行判定,以保证管理的实效性。

水污染控制
氧氟沙星胁迫下5种湿地植物及其根系微生物群落的差异性响应
秦玉春, 邹涛, 张璇, 王永强, 国晓春, 刘晓晖, 卢少勇
2023, 13(3): 1079-1087. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220380
摘要(168) HTML (81) PDF(3490KB)(22)
摘要:

人工湿地中植物及其根系微生物对环境中的抗生素具有较好的去除效果,但对抗生素胁迫下多种植物及微生物响应特征的了解仍然不足,因此有必要研究不同浓度抗生素胁迫下植物及微生物的差异性响应特征。探讨了典型极性抗生素氧氟沙星(OFL)胁迫下5种湿地植物(唐菖蒲、风车草、水葱、水芹、灯心草)-微生物系统对OFL的去除性能。基于不同植物对OFL的去除效率,对唐菖蒲和风车草的根系活力、活性氧、抗氧化系统进行研究,同时分析其根系微生物在OFL胁迫下的响应特征。结果表明:5种湿地植物对OFL的去除效果具有明显差异性,其中风车草对OFL的去除性能最佳,其次是唐菖蒲。植物-微生物系统在不同浓度OFL胁迫下表现出不同敏感性,以10 mg/L为转折点,当OFL浓度低于10 mg/L时,可促进唐菖蒲和风车草植物根系生长,增强植物根系活力以及根系抗氧化酶的活性;当OFL浓度超过10 mg/L时,唐菖蒲和风车草根系被OFL毒害,植物根系活力和抗氧化酶的活性受到抑制。利用高通量测序技术对根系微生物群落进行测定,结果表明,低浓度OFL(1 mg/L)与植物根系微生物群落多样性及物种丰富度呈正相关,高浓度(50 mg/L)下则呈负相关;利用PICRUSt功能软件对微生物群落功能进行预测,发现高浓度OFL胁迫可加快植物根系微生物的代谢速度。

三氯乙烯对厌氧水解酸化菌的抑制作用及去除特性
宋雨佩, 马玉石, 张朝志, 沈志强, 周岳溪
2023, 13(3): 1088-1096. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220650
摘要:

三氯乙烯(TCE)是石化废水中典型的有机污染物,对微生物具有极强的毒性。通过对挥发性脂肪酸批次试验进行生物测定,探讨TCE对厌氧水解酸化菌的产酸抑制作用,在TCE作用下水解酸化菌的胞外聚合物(EPS)和污泥zeta电位的变化以及TCE的去除特性。结果表明:TCE浓度为75 mg/L(半抑制浓度,EC50)时,对水解酸化菌的产酸量有抑制作用;随着TCE浓度升高,水解酸化菌的EPS中蛋白质浓度先增大后减少,其中TCE浓度为50 mg/L时EPS中蛋白质浓度达到最大值,为(33.94±0.25)mg/L;zeta电位的结果显示,污泥的凝聚性能随TCE浓度增大(0~100 mg/L)而增大;厌氧水解酸化菌对TCE的脱氯能力随TCE浓度的升高而降低,水解酸化菌转化TCE的脱氯率由TCE浓度为10 mg/L时的77.83%降为200 mg/L时的6.67%。TCE对水解酸化菌具有强烈的抑制作用,TCE主要是通过抑制细胞的蛋白质合成来抑制微生物活性,进而限制水解酸化菌降解TCE的能力。

广元市周边废弃煤矿酸性矿井涌水水质分析及地下水健康风险评价
朱明澹, 李波, 刘国
2023, 13(3): 1097-1107. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220622
摘要(214) HTML (82) PDF(5311KB)(38)
摘要:

为揭示酸性矿山废水对其周边地下水和地表水水质构成的影响,以及地下水中金属元素对人体健康的潜在危害,以广元市周边废弃煤矿为研究区域,对区域内23个地下水样品和39个地表水样品中的常规指标和金属元素进行测定和分析。基于内梅罗综合指数法和污染指数法分析研究区地下水及地表水环境质量,应用健康风险评价模型评价研究区地下水健康风险。结果表明:研究区范围内地表水中的TDS(总溶解性固体物质)、SO4 2−、Ca2+和Mg2+浓度较高,其中TDS和SO4 2−平均浓度最高,超过GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类限值。研究区范围内地下水水质较差,SO4 2−、TDS、Mg2+、Ca2+浓度较高,其中SO4 2−以及TDS的平均浓度最高;地下水的金属元素平均浓度的大小顺序为TFe(Fe2+、Fe3+总和)>Al>Pb>Zn>Mn>Cu>TCr(Cr3+、Cr6+总和)>Cd>As>Hg,有9种金属元素超过GB/T 14848—2017《地下水质量标准》Ⅲ类限值;从地下水的金属元素浓度空间分布来看,东部地区高于西部地区,旺苍县地下水水质受重金属污染最为严重。内梅罗指数评价结果显示,大部分地表水评价结果为良好或极好,少部分为较差或极差,这与污染指数评价结果具有较好的一致性,主要由矿井涌水排放导致。健康风险评价结果表明,研究区地下水健康总风险较高,主要来源于致癌性元素As、Cd和Cr,致癌风险均高于最大限值(10−4),非致癌总风险均大于可接受的健康风险最大限值(1),表明地下水具有较为严重的非致癌健康风险;研究区地下水经口暴露途径出现的潜在非致癌风险超过皮肤暴露途径,且成年人的潜在非致癌风险高于儿童。研究区范围内地下水水质存在较大健康风险,该类水体不宜饮用,在日后使用过程中应重点防控重金属Al、Pb、Zn和Fe引致的风险。

玉米芯对磺胺甲恶唑和甲氧苄啶的吸附效果及机制
张艳杰, 董伟羊, 王欢, 闫国凯, 常洋, 王海燕, 凌宇
2023, 13(3): 1108-1117. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220375
摘要(176) HTML (57) PDF(2611KB)(16)
摘要:

为探究农业废物是否能吸附去除抗生素以及不同抗生素之间是否存在相互作用,通过对玉米芯的理化特征分析、傅里叶红外光谱分析、吸附动力学和吸附等温线分析,研究了玉米芯对磺胺甲恶唑(SMX)和甲氧苄啶(TMP)的吸附效果及机制。结果表明:在只含有单一抗生素(初始浓度为 10mg/L)、温度为25 ℃、玉米芯浓度为25 g/L的体系中,玉米芯对SMX和TMP吸附量分别为131.18和358.75 mg/kg;在同时含有SMX和TMP的体系中(初始浓度均为 10mg/L),玉米芯对其的吸附量分别为131.02和358.74 mg/kg,SMX和TMP之间为非交互吸附过程。在2种体系中,SMX和TMP的吸附均较好地符合准二级反应动力学方程,Langmuir和Freundlich等温线较好地拟合了SMX的吸附过程,而Freundlich等温线对TMP的拟合效果较好。SMX吸附主要为静电作用、π-π堆积作用,且以静电作用为主;TMP吸附主要通过疏水分配、π-π堆积作用和氢键作用。

酰胺基两性分子对二硫化钨吸附铀容量的影响机制
赵家印, 柳玉辉, 王子鸣, 唐梦, 卢雅宁, 张爽, 王英财, 刘云海, 邓圣
2023, 13(3): 1118-1126. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220498
摘要(219) HTML (94) PDF(3315KB)(10)
摘要:

含铀废水中铀的回收主要是基于材料与[UO2(H2O)5]2+中UO2 2+之间的络合,但H2O的电偶极矩对络合有显著弱化作用。采用酰胺基两性分子N,N-二甲基-9-癸烯酰胺(NADA)氢键作用与[UO2(H2O)5]2+形成UO2[(H2O)xC12H23NO]n *x<5,UO2-Coordination Compound,简称UO2-CC),选取惰性物质WS2为吸附材料,通过静态吸附试验(不同pH、接触时间、浓度和温度)分别研究其对UO2 2+和UO2-CC的吸附量。动力学拟合结果表明,二者的吸附反应是化学吸附过程,UO2 2+经NADA重构后,吸附时间从240 min缩短至180 min,准二级动力学吸附常数提高1.35倍。等温吸附研究结果表明,WS2与UO2-CC络合过程符合Langmuir吸附等温模型,且NADA的加入使吸附由自发吸热过程转变为自发放热过程,吸附反应过程有序度增加。NADA原位重构[UO2(H2O)5]2+后,WS2对UO2 2+的平衡吸附量由45.03 mg/g(WS2/UO2 2+体系)提高到122.14 mg/g(WS2/UO2-CC体系)。采用光谱分析(X射线光电子能谱法)从分子水平深入研究NADA原位重构[UO2(H2O)5]2+后在WS2上的吸附机制,揭示静电、氢键和U—S共价键等作用力对吸附的贡献,特别是NADA的氢键作用。

全氟辛酸光催化材料应用及降解机理研究进展
魏健, 徐晓月, 郭壮, 段丽杰, 宋永会
2023, 13(3): 1127-1138. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220573
摘要(402) HTML (116) PDF(1415KB)(74)
摘要:

全氟辛酸(PFOA)是一种广泛存在于环境介质中的典型全氟化合物,具有高毒性、难降解等特点,严重威胁生态环境安全及人类遗传、免疫、神经和生殖健康,其环境危害和风险防控引起广泛关注。光催化技术具有反应条件温和、处理效率高、应用成本低且无二次污染等优势,在PFOA的降解处理方面具有广阔应用前景。为研发活性强、可见光吸收性能好、稳定性高的新型光催化材料,实现水中PFOA的高效降解,系统梳理了近20年来PFOA光催化降解材料制备的相关研究,对不同光催化降解材料的降解特性及存在问题进行全面分析;结合现有材料对PFOA的光催化降解,总结光催化降解材料的反应机理及活性增强机制,阐明PFOA的光催化降解路径。

球磨钒钛磁铁矿尾矿活化过硫酸盐去除2,4-二氯苯酚的研究
夏甫, 徐祥健, 路红丽, 郜普闯, 韩旭, 肖瀚, 王新港, 杨昱, 姜永海
2023, 13(3): 1139-1149. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220407
摘要(148) HTML (89) PDF(5667KB)(29)
摘要:

为探究球磨钒钛磁铁矿尾矿(B-VTMT)活化过硫酸盐(PS)去除地下水中有机污染物2,4-二氯苯酚(2,4-DCP)可行性,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、X射线光电子能谱等表征手段对B-VTMT的形貌和组成进行测试分析,探讨B-VTMT投加量、PS初始浓度、初始pH、2,4-DCP初始浓度及地下水常见阴离子(Cl、NO3 、SO4 2–)对2,4-DCP去除率的影响。结果表明:在B-VTMT投加量为0.5 g/L,PS浓度为5 mmol/L,2,4-DCP初始浓度为20 mg/L,初始pH为7.1,室温条件下39 h内2,4-DCP的去除率为45.4%。自由基淬灭和捕获试验证实,硫酸根自由基(SO4 ·)和羟基自由基(·OH)是体系去除2,4-DCP的主要活性自由基,通过高效液相色谱-质谱仪(HPLC-MS)识别了8种中间产物,推测了2,4-DCP可能的降解路径。地下水中Cl提高了2,4-DCP的去除率,而NO3 和SO4 2–降低了2,4-DCP的去除率。研究显示,B-VTMT作为PS的活化剂是一种很有前景的尾矿资源化利用方式。

正渗透微生物燃料电池反向溶质通量和膜污染控制技术研究进展
段亮, 李世龙, 邢飞
2023, 13(3): 1150-1160. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220593
摘要(188) HTML (82) PDF(1229KB)(22)
摘要:

正渗透微生物燃料电池(OsMFC)采用正渗透(FO)膜代替传统微生物燃料电池(MFC)中的质子交换膜,可以在回收生物电的同时借助FO膜对原料液即阳极污水进行处理并提取高质量水,该技术受到广泛关注。与传统MFC相比,OsMFC在产电性能和出水水质方面均有提升。但是,FO膜的引入使得OsMFC系统反向溶质扩散和膜污染等问题十分突出,进而导致FO膜的水通量降低,OsMFC的产电和产水性能下降,限制了OsMFC的发展和应用。随着近年来材料和生物等领域的不断发展,上述问题可以通过合理的技术手段解决。从优化OsMFC性能出发,重点从反向溶质通量(RSF)控制和膜污染控制2个方面对近几年的研究进行分析和总结,主要包括通过膜材料的选择、汲取液的选择和OsMFC系统内产电对RSF进行抑制,以及通过膜污染形成机制、膜污染的技术调控、膜污染清洗、膜材料的改性和阳极微生物的筛选与培养对膜污染进行控制,并对未来OsMFC的RSF和膜污染的控制技术进行了展望。

基于文献计量学的近20年水环境中抗生素污染研究趋势及热点分析
严岩, 尤本胜, 刘伟京, 朱冰清, 陈东强, 张松贺
2023, 13(3): 1161-1167. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220343
摘要(397) HTML (182) PDF(1223KB)(67)
摘要:

为探明水环境中抗生素污染特征及发展趋势,基于Web of Science(WoS)数据库2000—2020年发表的水环境中抗生素污染研究的相关文献信息,运用文献计量学方法对发文量、引用频次、作者、发文国家、研究机构、发文期刊、关键词等进行分析,解析近20年该领域的研究进展并对未来发展提出建议。结果表明:2000—2020年共发表水环境中抗生素污染研究相关文献3 312篇,年发文量呈上升趋势;文献涉及全球108个国家,其中中国发文量为1 208篇,占总发文量的36.46%;antibiotic resistance(抗生素抗性)、diversity(多样性)、drinking water(饮用水)是中介中心性较高的关键词,也是抗生素污染研究的核心内容;Science of the Total EnvironmentEnvironmental Science and Pollution Research是该领域文献的主要期刊载体;抗性基因对水生态系统造成的影响、抗性基因在食物链中的富集迁移特征等为近年来该领域的研究热点。

MOFs在水处理应用领域研究的文献计量学分析
秦伟伟, 唐嘉, 杜丛, 段晓虎, 肖书虎, 颜秉斐
2023, 13(3): 1168-1178. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220433
摘要(197) HTML (128) PDF(2692KB)(22)
摘要:

金属有机框架(MOFs)材料具有比表面积大、孔隙率高,结构和功能可调等优异特性,在水处理领域应用广泛。为深入了解MOFs在水处理应用领域的研究热点和发展趋势,采用文献计量学方法,利用VOSviewer软件对Web of ScienceTM核心合集数据库中MOFs在水处理应用领域相关文献进行定量分析。结果表明:1995—2021年MOFs在水处理应用领域研究发文量共1 281篇,发文量总体呈逐年递增的趋势;中国是该研究领域发文量和总被引次数最高的国家,发文量达800篇,但篇均被引次数相对较低;Jhung S H是该领域最富有成效的作者,其发表的14篇论文总被引次数为1 657次。该领域研究热点为使用MOFs改性复合升级材料(如MOFs衍生碳、MOFs膜等)及运用吸附去除、催化降解等方式处理水中的染料、重金属离子等典型污染物,未来应注重低廉高效合成方法的探索,材料稳定性和可重复性的提升以及改性方式和污染物结构特性的构效关系,复合物或衍生物的作用机制等方面的研究。

土壤与固废污染控制与管理
珠三角典型区域农田小区尺度氮、磷、镉、砷输移特征与控制对策
薛雪, 毛宇鹏, 张洪
2023, 13(3): 1179-1186. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220391
摘要(178) HTML (100) PDF(2504KB)(21)
摘要:

区域氮、磷、镉、砷输移变化是影响农业生产、导致农田面源污染的主要因素。基于土壤表观平衡模型,以珠三角流域佛山市农业科学研究所试验农田为典型研究区域,构建农田小区尺度土壤表观氮、磷、镉、砷平衡模型,对4种元素在土壤中输移结构和平衡进行分析。结果表明:研究区域4种元素的主要输入途径是施肥,而输出的主要形式各有不同。其中,氮、磷主要输出形式是作物富集输出,输出占比分别为57.5%和39.0%;镉、砷主要输出形式分别是地表径流和作物富集输出,输出占比分别为66.7%和10.7%。研究区域4种元素均出现了不同程度土壤富集现象,农田小区尺度氮、磷平衡处于盈余状态,而镉、砷平衡处于亏损状态,4种元素的平衡强度分别为37.40、8.88、−1.35和−20.50 kg/(hm2·a),仅氮、磷未超过当地土壤环境安全阈值。分析试验农田中5类蔬菜各部位镉、砷富集情况发现,砷的富集系数均达到70.0%以上,而镉的富集只在辣椒叶中较为突出,富集系数达到57.5%。研究显示,应重视肥料输入的有效利用,加强农田灌溉水、农作物和地表径流中重金属的监测,以保障区域粮食安全和水环境安全。

沈阳市政污泥制备烧结砖的试验探究
张钧羿, 魏建兵, 韩冬, 徐斌韬, 陆庆轩, 程全国
2023, 13(3): 1187-1193. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220469
摘要(164) HTML (50) PDF(1236KB)(23)
摘要:

以沈阳市政污泥为研究对象,开展污泥混合煤矸石和页岩材料制烧结砖的操作过程和产品应用的可行性研究。通过原材料测试评价和正交试验优化混配材料比例来确定最佳烧结制度,在此基础上,评估污泥添加量对砖性能的影响和样砖的环境安全性。结果表明:3种材料混配制砖的最佳烧结制度是污泥添加量为5%,烧结温度为1 050 ℃,烧结时间为9 h,该烧结制度下烧结砖样品检测指标达到或优于GB 5101—2003《烧结普通砖》的要求;混配材料试验中污泥添加量为0%~15%时,制得的烧结砖样品的抗压强度均能达到出厂标准;污泥添加量为0%~20%,烧结温度为1 050 ℃,烧结时间为9 h时,制得的烧结砖样品对环境安全无害。

生态修复
黑龙江省生态足迹时空演变与生态可持续分析
李蕴峰, 陈卓, 雷海亮, 刘畅, 卢昱润
2023, 13(3): 1194-1203. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220797
摘要(165) HTML (85) PDF(7646KB)(22)
摘要:

为分析黑龙江省生态可持续性状态,基于植被净初级生产力(NPP)构建了均衡因子和产量因子,采用改进的生态足迹模型,核算黑龙江省2000—2020年生态足迹、生态承载力,揭示生态足迹空间格局变化特征。结果表明:黑龙江省均衡因子为林地>草地>耕地>水域;产量因子为水域>草地>林地>耕地。黑龙江省21年间人均生态足迹增速远大于人均生态承载力,致使人均生态赤字状况日益严重;但考虑到国内贸易后,人均生态足迹呈现先增加后平稳状态,仅在2005—2010年为生态赤字状态,2010年后处于生态平衡状态;在空间上呈现明显的空间异质性。黑龙江省一直处于轻度消耗资产存量发展状态;耕地、草地资本流量无法满足社会需求;化石燃料生态足迹深度增长迅速,且表现为高生态赤字。黑龙江省总体呈现区域发展稍不安全、弱可持续发展状态;草地长期处于强不可持续状态。近年来黑龙江省生态环境状况得到有效改善,但土地资源利用不均的问题突出,应引起关注。

东北山地山口湖生态系统的营养结构和演变趋势
石展耀, 张靖天, 黄炜惠, 翁南燕, 张含笑, 霍守亮
2023, 13(3): 1204-1213. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220533
摘要(347) HTML (112) PDF(2650KB)(47)
摘要:

为探究东北山地湖泊山口湖生态系统的食物网结构并预测更合理的生态管理方式,结合多元逐步回归分析探索了理化因子对山口湖初级生产力的影响,使用Ecopath模型对2014年山口湖生态系统数据进行建模,并利用Ecosim模型分析不同情景下浮游生物和主要鱼类自2014年开始未来20年的变化趋势,结合相关性分析探究山口湖未来的管理方式。结果表明:山口湖是磷限制型湖泊,水温和总磷对初级生产力的增加有促进作用。山口湖生态系统生物之间捕食关系复杂,能量流动集中在第Ⅱ营养级以上,关键种为“其他鱼类”功能组,山口湖Ecopath模型的Pedigree指数为0.537,可信度较高。浮游植物的生产率(PD/B)增加显著促进了鲫、鲤和鲢相对生物量的增加,PD/B每年下降超过5%时对上述3种鱼类相对生物量的影响不显著,鲢搜索率的增加会提高鲢对桡足类、枝角类和轮虫等浮游动物的捕食效率,通过营养级间联合作用导致浮游植物的相对生物量略微上升。结合情景分析和相关性分析发现,增加浮游植物的生物量会提高渔业产量,山口湖生态系统中鲢控藻效果不佳,要加强对外源营养盐的限制。

基于生态系统服务供需的农牧交错带流域生态修复分区—以桑干河上游为例
高嫄, 原野, 赵艺芳
2023, 13(3): 1214-1222. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220387
摘要(247) HTML (218) PDF(2543KB)(49)
摘要:

基于农牧交错带流域生态本底和社会经济特征开展生态修复分区研究,有助于维护农牧交错带生态安全和社会经济可持续发展。以地处农牧交错带的桑干河上游为例,选取土地利用、气象观测、统计年鉴等多源数据,基于InVEST模型和ArcGIS空间分析模块探讨2020年桑干河上游碳固持、食物供给、产水和土壤保持这4项生态系统服务供需空间分布格局,并通过象限匹配法和耦合协调度模型进行生态修复分区研究。结果表明:2020年桑干河上游4项典型生态系统服务供给的空间分布与流域地形地貌基本保持一致,形成一个环绕桑干河主干道的半闭环式的高值带,需求的高值区则与人口密集区基本吻合。桑干河上游生态系统服务供需匹配类型以高供给-高需求和高供给-低需求的匹配类型为主,供需耦合协调度平均值为0.23,处于轻度失调状态,生态系统服务供需错配现状突出。根据桑干河上游生态系统服务供需匹配和耦合协调关系及社会经济特征,将桑干河上游划分为5个生态修复区,即神头泉域生态修复区、北部古长城沿线生态屏障带、大同盆地防风固沙区、内长城沿线水源涵养和生物多样性保护区、桑干河水生态修复与生态多样性保护带,并通过搭配组合“辅助再生、自然恢复、生态重建、保护保育”等生态修复措施,提升各分区以固碳保持、耕地保护、水源涵养、水土保持为主的生态功能。

漓江流域陆地生态系统碳储量时空特征与预测
魏玺, 邵亚, 蔡湘文, 林珍铭, 肖连刚, 刘泽昊
2023, 13(3): 1223-1233. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220378
摘要(252) HTML (181) PDF(12208KB)(40)
摘要:

评估生态系统碳储量,对区域生态管理具有重要意义。利用InVEST模型和PLUS模型,基于解译的土地利用数据和未来土地利用预测数据,研究2000-2020年漓江流域土地利用变化和碳储量时空特征,并预测未来不同发展情景下碳储量的变化。结果表明:2000-2020年漓江流域土地利用变化表现为耕地、林地和草地面积减少,水域、建设用地和未利用地面积增加;受土地利用变化的影响,2000-2020年漓江流域碳储量减少了0.945×106 t,其中2015-2020年减幅最大;碳储量高的区域主要分布在流域西北、西南及东部高海拔地区,碳储量低的区域主要分布在流域中部平原地区且2000-2020年明显扩大,流域内的临桂区、兴安县和灵川县碳储量减少较为显著。预测2030年漓江流域在自然发展情景下碳储量会进一步下降,耕地保护情景下碳储量相较自然发展情景增加0.345×106 t,生态保护情景下碳储量比自然发展情景、耕地保护情景分别增加1.540×106、1.195×106 t。耕地保护情景能够保护耕地数量,但建设用地扩张受到较大限制;生态保护情景能够增强固碳能力,但不能有效控制耕地面积的缩减。未来漓江流域国土空间规划需综合统筹生态保护和耕地保护措施,提升区域碳汇能力,实现绿色可持续发展。

国土空间规划背景下的山体生态修复规划研究—以南宁市为例
何舸
2023, 13(3): 1234-1241. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220973
摘要(298) HTML (208) PDF(5385KB)(81)
摘要:

为探索系统性、大尺度的山体国土空间生态修复新路径,以南宁市为例,通过构建山体生态系统服务功能评价指标体系并开展山体生态功能评价,划分山体生态功能分区,制定山体生态修复与提升方案,建立了以“本底评价—功能分区—修复提升”为一体的区域山体国土空间生态修复规划方法。结果显示,研究区主要山体面积占比约37.26%,在空间上集中连片分布;山体生态功能高度和中度重要区占比达85%,是山体生态保护修复的核心区域;研究区可划分为山体生态保育区、水源地保护区、生态游憩协调区等8类分区,分别执行相应的管控措施;统筹保护与发展需求,制定了速生桉种植调整、山体群落结构优化、生态游憩带构建、受损山体生态修复等山体修复提升规划方案。区域山体国土空间生态修复规划应协调生态保护修复与城市发展需求,统筹山体资源的保护、修复和利用,分区、分类制定方案。

外掺料对植被混凝土高羊茅根系生长及抗剪强度的作用
李双洋, 陈芳清, 熊丹伟
2023, 13(3): 1242-1248. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220657
摘要(216) HTML (128) PDF(1441KB)(13)
摘要:

为揭示外掺料对植被混凝土根系生长和固土护坡的作用,以高羊茅(Festuca arundinacea)为研究材料,分别添加不同含量的椰纤维与粉煤灰构建植被混凝土,测定高羊茅地下部根系的生长特征及根土复合体的抗剪强度。结果表明,椰纤维掺量和粉煤灰掺量对高羊茅根系生长有显著影响。根系总根长、根系表面积、根平均直径及地下生物量均随椰纤维与粉煤灰掺量的增加呈先增后减的变化趋势,在椰纤维掺量为0.3%、粉煤灰掺量为2%时达到最大值,分别比未添加椰纤维的处理增加了31.39%、30.20%、30.57%、12.80%,分别比未添加粉煤灰的处理增加了42.17%、22.85%、16.48%、29.22%。椰纤维掺量和粉煤灰掺量对植被混凝土基材的抗剪强度也有显著影响,基材的抗剪强度均随着外掺量增加呈先增加后减少的变化,在椰纤维和粉煤灰掺量分别为0.3%和2%时达到最大值。综合评估显示,高羊茅根系在外掺椰纤维0.3%和粉煤灰2%的改良植被混凝土生长最好,植被混凝土的抗剪强度最高。

环保产业政策与管理
钢铁行业节能技术潜力与成本分析—以长三角地区为例
杨中雅, 孙启宏, 沈鹏, 宋晓聪, 王佳邓
2023, 13(3): 1249-1258. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221235
摘要(202) HTML (75) PDF(3342KB)(34)
摘要:

钢铁行业是能源消耗和碳排放的重点行业,节能减排是钢铁行业绿色低碳转型发展的有效途径,节能技术是钢铁行业提高能源效率、降低碳排放和减少空气污染的关键。运用节能供给曲线方法对长三角地区钢铁行业技术节能成本进行评价,并对2030年长三角地区钢铁行业技术节能潜力进行评估。结果表明:钢铁行业28项技术在2030年预计为长三角地区累计节能875.74 PJ,约为2020年长三角地区钢铁行业总能耗的34%;考虑不同收益项时的技术节能成本存在差异,当不考虑任何收益时技术的节能成本最高,当将协同效益纳入考虑后,技术的节能成本降到较低水平;贴现率、温室气体或污染物交易价格等因素会对技术的节能成本产生影响,贴现率越高意味着资金成本越高,技术的节能成本也相应越高;温室气体或污染物价格上升会增加技术节能的收益,从而降低技术的节能成本。

自然资源资产负债表编制研究—以青海祁连山区为例
杜乐山, 刘海鸥, 马超, 张颖, 李俊生
2023, 13(3): 1259-1268. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220511
摘要(110) HTML (53) PDF(1111KB)(15)
摘要:

祁连山区是我国重要的生态功能区、西北地区重要的生态安全屏障和水源涵养地,开展该区自然资源资产负债表编制对摸清自然资源家底、指导地区绿色发展具有重要意义。综合考虑土地资源、林木资源、水资源和矿产资源等要素,根据“先实物量后价值量、先存量后流量、先分类后综合”的编制原则,构建“总表—分类表—扩展表—底表”的报表体系,对祁连山区自然资源资产实物量和价值量进行综合评估并形成自然资源资产负债表。结果显示:青海祁连山区自然资源资产自2011年以来稳中有增,2011年、2015年和2017年总资产分别为91 672.31亿、91 674.95亿、91 698.19亿元,其中,土地资源资产占99%以上,其次为矿产资源和水资源,林木资源价值最小。所构建的报表体系及核算结果对青海祁连山区乃至青海省自然资源资产负债表编制工作具有重要参考价值。

中国污染物排放配额有偿使用政策费用效果研究
吕志贤, 石广明, 吴雨霏, 李彩艳, 谭峥铮
2023, 13(3): 1269-1274. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220566
摘要(157) HTML (86) PDF(607KB)(15)
摘要:

为研究我国现行的污染物排污权有偿使用政策及环境税政策对排污交易市场费用效果的影响,从排污交易原理出发,分析排污交易、污染物排污权有偿使用及环境税3种环境管理手段促进企业污染物减排的原理。在此基础上设置10个虚拟企业模拟分析不同政策组合的费用效果。结果显示,当排污交易政策为主导时,3种手段并存对企业排污交易结果没有影响,且污染物排污权有偿使用政策和环境税政策在排污交易市场中所起的作用一样,均是压缩了排污交易市场中企业排污权的交易价格,增加了企业的污染物减排成本。若污染物排污权有偿使用价格或环境税税率(或二者之和)超出了原有排污交易市场均衡时企业污染物边际减排成本,则排污交易市场将会出现“失灵”现象,即企业不再寻求开展排污交易,而是缴纳污染物排污权有偿使用费或/和环境税。