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2023年  第13卷  第4期

“人工湿地深度净化城镇污水处理厂尾水”特色研究专栏
基于CiteSpace的国内外人工湿地研究动态与未来展望
侯耀钧, 陈启斌, 王朝旭, 王永, 李作臣, 王亚炜, 李亚男, 崔建国
2023, 13(4): 1275-1286. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220788
摘要(950) HTML (307) PDF(8408KB)(167)
摘要:

人工湿地因具有耗资少、处理效果好等优点受到国内外学者的高度关注,相关研究文献数量大幅增长,但有关人工湿地领域的文献分析相对缺乏。基于文献计量学的方法,以中国知网(CNKI)核心期刊数据库和Web of Science(WoS)核心合集数据库为数据源,利用CiteSpace等软件对2000—2021年人工湿地领域国内外发表的文献进行统计分析;基于年发文量、发文国家、发文作者、研究方向和研究热点演化等的对比分析,揭示国内外研究动态差异。结果表明:2000—2021年,国内外关于人工湿地研究的年发文量呈快速上升趋势;在WoS核心合集数据库中,中国学者发文量居世界首位。国外人工湿地领域的主要研究方向,在传统研究的基础上还关注到了耦合微生物燃料电池技术与个人护理品等新兴污染物的去除等;国内人工湿地领域的主要研究方向围绕除污机理、除污效能、除污对象及其应用4方面展开。利用基因测序技术从微观角度研究人工湿地和人工湿地-微生物燃料电池耦合技术将是近年人工湿地领域的研究热点。人工湿地技术已进入成熟阶段,未来有望与更多新兴领域结合。

技术标准视角下我国污水处理厂尾水人工湿地设计分析
马昱新, 陈启斌, 王朝旭, 李作臣, 李伟强, 申志鹏, 崔建国
2023, 13(4): 1287-1294. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220937
摘要(380) HTML (1083) PDF(955KB)(173)
摘要:

人工湿地已逐渐应用于我国污水处理厂提标改造和尾水资源化利用工程实践中,并成为一项备受关注的技术。为指导和规范国内各地区污水处理厂尾水人工湿地工程的设计和建设,国家和地方相关职能部门及专业协会发布实施了多部尾水人工湿地技术标准。在全面梳理国内外尾水人工湿地工程应用现状和当前指导尾水人工湿地设计、建设的相关技术标准实施情况的基础上,对不同层面尾水人工湿地技术标准从工艺选型、设计参数等方面进行对比分析。依据尾水人工湿地碳水平调控策略的可行性、经济性并结合实际工程应用可达性的综合分析,确定湿地结构优化、工艺改进、耦合工艺是优化尾水人工湿地工程设计和强化其脱氮效能的较好策略和途径。为保障人工湿地工程安全和正常运营,建议人工湿地工程设计时应依据当地的水文条件,进行湿地的总水量平衡计算。未来应构建基于基质和水生植物选择、工程运营监测等方面的基础数据库,加强技术标准在尾水人工湿地全生命周期中的指导作用。

外加碳源对生物炭基潜流人工湿地净化污水处理厂尾水效能的影响
刘勇超, 陈启斌, 王朝旭, 王加勇, 孙兆森, 张业国, 魏阳
2023, 13(4): 1295-1303. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220733
摘要(370) HTML (197) PDF(4086KB)(75)
摘要:

生物炭作为一种多功能生态环保材料,近年来被广泛应用于人工湿地污水处理中,其可为异养反硝化提供碳源,从而提高人工湿地的脱氮能力。通过室内构建石英砂/杏仁壳生物炭基质(体积比7∶3)人工湿地,同时以石英砂基质人工湿地为对照,运行后期通过外加碳源设计不同碳氮比(C/N),且分别采用连续流和间歇流的运行方式,探究外加碳源对生物炭基水平潜流人工湿地深度净化实际污水处理厂尾水效果的影响。结果表明:外加碳源前,人工湿地的化学需氧量(COD)去除率为负,总氮(TN)和硝氮(NO3 -N)去除率在41 d内持续降低;而外加碳源后,石英砂单元和石英砂/生物炭单元的COD去除率分别增至37.88%~90.44%和73.60%~97.90%,TN和NO3 -N去除率也明显提高。在外加碳源使进水C/N为8且间歇流运行时,石英砂/生物炭单元的TN和NO3 -N去除率最高,分别达65.61%和74.20%。生物炭添加提高了湿地微生物生物量,同时创造了有利于反硝化作用发生的氧化还原环境,使石英砂/生物炭单元的COD、TN和NO3 -N去除率分别提高了5.66%~130.35%、9.34%~54.03%和8.71%~63.04%。外加碳源与生物炭添加可作为一种有效手段强化实际污水处理厂尾水人工湿地系统的脱氮效能。

流域/区域保护与修复
黄河流域国家生态文明建设示范区发展水平测度及其时空差异
熊向艳, 韩永伟, 孟晓杰, 刘丽香, 王德旺
2023, 13(4): 1304-1314. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220805
摘要(266) HTML (169) PDF(5140KB)(42)
摘要:

以黄河流域36个国家生态文明建设示范区为对象,从生态本底、绿色经济、人居环境和制度文化4个维度筛选出21项关键指标,构建黄河流域生态文明建设发展水平测度指标体系,全面探析生态文明发展水平及其时空差异。结果表明:所有指标体系中,水质达到或优于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类比例、单位地区生产总值用水量、城镇污水处理率这3个与水资源相关的指标权重较高,分别为0.095 3、0.069 9和0.060 6,水资源利用和管理是影响黄河流域生态文明建设的关键因素;2016—2019年,36个示范区生态文明建设取得了一定进展,生态文明指数由0.645 3增长到0.735 4,人居环境、制度文化、生态本底和绿色经济指数增幅分别为31.22%、14.08%、12.68%和6.69%。流域内示范区生态文明建设水平呈上游和中游较高且相近、下游相对较低的特征,不同地区生态文明建设的侧重点应有所不同,上游应注重生态保护和系统治理,中游在污染治理和人居环境建设方面有待加强,下游需进一步推进经济绿色化发展水平。

川西北长江黄河源区生态安全格局构建及优化
刘斯媛, 罗勇, 于慧, 王晓, 李梓涵, 董维
2023, 13(4): 1315-1324. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220792
摘要(319) HTML (235) PDF(14047KB)(44)
摘要:

以生物多样性保护为出发点,聚焦生态环境脆弱、地灾频发的川西北地区,实现阿坝藏族羌族自治州(简称阿坝州)生态安全网络构建及优化。选取高程、坡度、土地覆被、植被覆盖度、地质灾害易发性、距水系距离、距建设用地距离为阻力面因子,加权叠加构建综合阻力面,基于电路理论、利用Linkage Mapper工具,构建阿坝州生态廊道,识别生态节点,进而优化阿坝州生态安全格局。结果表明:识别18处生态源地,面积为28553.83 km2,呈现南部和北部集中分布、东西部零星式分布格局;构建生态廊道39条,识别生态节点61个,其中夹点35个,障碍点26个,呈现中西部区域廊道长、东部廊道短的空间格局;规划核心生态源地8处、中枢生态源地4处、一般生态源地6处,一级生态廊道9条、二级生态廊道22条、三级生态廊道8条,一级生态节点17个、二级生态节点44个,实现生态源地和生态廊道科学分级;提出“两区、两带、三廊”的格局优化体系, 发展高质量旅游业、改善物种迁徙通道、连通河流廊道等措施可有效维护川西北黄河源区的生态安全格局。

基于生态系统服务簇评价的长沙市生态修复优先区识别
蒋红波, 覃盟琳, 王政强, 罗丁丁, 吴欣芋
2023, 13(4): 1325-1333. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220983
摘要(296) HTML (318) PDF(8443KB)(49)
摘要:

为快速有效地划分长沙市生态修复优先级,构建了“生态系统服务簇—城市化强度”体系的生态修复优先区识别研究框架,运用生态系统服务价值计算模型、聚类分析、线性回归模型、空间统计等方法,识别研究区生态系统服务簇,对生态系统服务簇综合服务能力演变和城市化强度变化进行空间统计,进而识别出研究区生态修复优先区,并提出生态修复和保护策略。结果表明:城市扩张大量侵占城市周边土地,致使长沙市主城区4个生态系统服务簇在2000—2020年,有1 821个网格(占比为20.15%)发生了服务簇类型的改变;城市扩张破坏原有生态环境和景观格局,致使城市化发展对生态系统服务簇发展的影响始终是负面的,且随着城市化速度加快,其负面影响愈加明显;生态修复优先区被划分为5个等级,2 609个网格(占比为28.87%)需要进行生态修复,其中Ⅰ级生态修复优先区占比为13.53%,Ⅱ级、Ⅲ级、Ⅳ级占比分别为0.58%、12.53%、2.23%。Ⅰ级和Ⅲ级生态修复优先区应注重关键生态系统服务能力的提升,Ⅱ级和Ⅳ级生态修复优先区和生态保护区则应注重现有生态系统服务功能的保持。该方法能够快速定位高速城市化与生态系统受损同时发生的区域,并为不同分区修复策略的制定提供参考,在提升生态系统服务能力的同时,降低城市化对生态系统的负面影响。

基于生态安全格局的县域国土空间生态保护修复关键区域识别—以抚州市宜黄县为例
黄丽萍, 向芳芳, 陈荣清
2023, 13(4): 1334-1344. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221028
摘要(308) HTML (185) PDF(16185KB)(50)
摘要:

为了有效实现国土空间生态保护与修复,探讨国土空间生态安全格局构建与生态保护修复关键区域识别的方法具有重要意义。以抚州市宜黄县为例,基于“生态源地—景观阻力面—生态廊道”的基本框架,以MSPA(形态空间格局分析)模型识别生态源地,将生态保护重要性评价成果作为指标之一构建景观综合阻力面,集成最小累积阻力模型(MCR)、重力模型和电路理论,识别与提取生态廊道,构建国土空间生态安全格局。在此基础上,基于电路理论识别生态夹点、障碍点,进而判断出宜黄县国土空间生态保护修复的关键区域,对需要修复的关键区域进行修复分区并提出修复建议。结果表明:宜黄县有10个生态源地;生态廊道共19条,包括7条重要生态廊道和12条一般生态廊道;待修复生态夹点20处,障碍点26处;待修复关键区域38处,划定为5个生态修复分区,分别为农业用地生态建设区、城镇绿地建设维护区、河道治理修复区、生态用地维护修复区以及道路生态廊道畅通区。

考虑地形与生物多样性的InVEST模型及其在县域生物多样性安全格局分析中的应用
陈朝, 杨贤房, 陈进栋, 王琦, 刘婷, 邓南荣
2023, 13(4): 1345-1353. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220783
摘要(315) HTML (185) PDF(2404KB)(55)
摘要:

县域尺度生物多样性安全格局精细评估可为区域生物多样性保护规划、实施与管理提供科学参考。以粤北山区翁源县为例,采用InVEST生境质量模型,结合区域地形与生物多样性特征,以生境质量指数、地形与生物多样性综合指数为评价指标,开展区域生物多样性安全格局综合评估。结果表明:翁源县整体生境质量指数(HQI)较高,尤其在人为扰动较弱的水系和林区最为明显,生境质量指数较低区集中在建设用地、耕地等人类活动影响强烈区域;地形多样性综合指数(TDCI)与地形起伏度和地形坡度位置指数分布格局较为一致,而与地形湿度指数相对差值分布格局相反;生物多样性指数(BCI)分布格局受到香农-威纳指数物种多样性本底及生物多样性丰富度、人类足迹指数、生物多样性重要度与植被总覆盖度的交互影响;生物多样性综合安全格局指数与HQI、BCI及TDCI分布有较好的一致性,低风险/低脆弱(高安全)区集中在县域内城镇建设用地、交通水利和耕地等人类活动强烈区,高风险/高脆弱(低安全)区主要分布在县域北部、西北部、东南部、东北部自然保护和饮用水源等人类活动干扰微弱区。通过与区域生态保护红线等相关资料进行验证与分析,改进优化后的评估结果更能精细和客观地反映研究区生物多样性安全格局。

南水北调东线工程沿线湖泊表层沉积物重金属污染特征及生态风险评价
张家根, 黄天寅, 陈书琴, 武宇圣, 庞燕, 许秋瑾
2023, 13(4): 1354-1363. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220913
摘要(185) HTML (177) PDF(8907KB)(32)
摘要:

以南水北调东线工程的南四湖、骆马湖、洪泽湖、高邮湖为研究对象,通过优劣解距离多指标综合评价模型(TOPSIS法)和潜在生态风险指数法分析4个湖泊表层沉积物中7种重金属(Cr、Cu、Ni、Zn、Pb、Cd、As)空间分布特征及生态风险,并与我国五大湖区其他湖泊进行对比分析。结果显示:4个湖泊表层沉积物重金属浓度均低于同在东部平原湖区的太湖、巢湖、洞庭湖、鄱阳湖等湖泊,但高于蒙新、青藏、东北山地与平原湖区的湖泊,不同区域湖泊沉积物重金属分布具有明显的差异,除了地质构造特征外,工农业生产等人类活动也是导致湖泊沉积物重金属存在差异的主要因素;TOPSIS法评价结果显示,4个湖泊表层沉积物重金属综合风险存在一定空间差异,可能受沿线陆域土地利用类型变化、工农业生产等人类活动等因素的影响,重金属污染程度排序为南四湖>高邮湖>洪泽湖>骆马湖;4个湖泊表层沉积物重金属综合潜在生态风险水平为低,但Cd单项重金属存在中度至较高潜在生态风险。建议加强南水北调东线工程沿线湖泊周边工农业生产排放的监管,进一步调整和优化各湖泊沿线的产业结构,同时加强重金属特别是Cd等入湖的管控,以确保南水北调东线工程沿线湖泊的水环境安全。

流域农业面源污染迁移过程与模型研究进展
黄国鲜, 聂玉玺, 张清寰, 童思陈, 赵健, 梁东方, 陈炜
2023, 13(4): 1364-1372. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220981
摘要(909) HTML (303) PDF(2878KB)(181)
摘要:

当前农业面源污染仍是我国水污染的主要来源,面源污染过程涉及农业、水利、环境、生态等多学科交叉,是国内外环境污染学术研究和流域污染控制与管理关注的焦点之一。不同学科通常在不同的时空尺度上采用不同的方法研究农业面源污染的产生与迁移过程,如农业学科注重农田—山坡—流域尺度下灌溉、不同作物在不同阶段施肥、营养盐转化吸收及其土壤库收支与微生物对营养盐的作用等过程,但忽略了不同尺度或系统之间的迁移过程内在联系,尤其是较少开展集成模拟研究。本文综述了典型空间尺度(从田块到山坡,再到流域尺度)农业面源污染迁移过程及影响因素,总结了流域农业面源污染建模方法,提出在模型系统中除需要深入考虑田块、山坡等尺度的局部水文及其污染物产生、累积、释放与迁移外,还迫切需要综合考虑农田—山坡—流域系统的水文和污染物迁移过程与集成面源模型的研发。同时,针对农业面源污染迁移过程的尺度转换、建模方法和模型不确定性,分析了其现有研究存在的不足,并对未来研究进行了展望。

水污染控制
稳定同位素技术在水体硝酸盐污染源解析中的研究进展
张列宇, 马阳阳, 李国文, 唐文忠, 杜彩丽
2023, 13(4): 1373-1383. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221103
摘要(504) HTML (277) PDF(3675KB)(126)
摘要:

准确识别水体中硝酸盐污染来源至关重要,目前稳定同位素已被广泛应用于水体硝酸盐污染源解析研究,但关于同位素分馏影响源解析结果准确性的研究仍不足。介绍了稳定同位素分析技术及其在水体硝酸盐污染源解析中的应用,通过对比氮转化中δ15N-NO3 δ18O-NO3 的时空差异性,结合其他技术方法在硝酸盐污染源解析研究中的应用,提出目前稳定同位素技术在硝酸盐污染源解析中应用的局限性。结果表明,氮转化中同位素分馏对水体δ15N-NO3 δ18O-NO3 的影响很大,使用符合环境特征的潜在来源δ15N-NO3 δ18O-NO3 是保证稳定同位素模型解析结果准确性的关键。因此,深入研究水体中与氮转化相关的微生物信息将有助于进一步了解硝酸盐在迁移转化中的特征;土壤层或者地下水硝酸盐的输入应成为地表水体硝酸盐污染源解析的重点考察端元;结合机器学习发展出适应研究区域地理气候特征的稳定同位素模型是今后实现精准溯源的研究方向。

城市污水处理厂抗生素抗性基因研究进展
张冰, 赵琳, 陈坦
2023, 13(4): 1384-1394. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220847
摘要(610) HTML (163) PDF(1650KB)(89)
摘要:

抗生素抗性基因(ARGs)是一类对自然环境及人体健康造成极大威胁的新型污染物,城市污水处理厂是ARGs的重要源和汇,具有重大潜在生态风险。系统梳理了污水处理过程中不同类型ARGs的组成变化特征和转移机制,提出β-内酰胺类、大环内酯类、四环素类、磺胺类、氨基糖苷类等类型ARGs广泛存在于全球污水处理厂中,但不同类型ARGs的丰度随污水处理过程的变化特征各异,且不同处理单元中的高丰度ARGs存在差异,水平转移是ARGs的主要转移机制。总结了环境条件、进水水质、操作参数等常见因素对ARGs丰度和分布的影响。在此基础上提出,识别具有指示作用的ARGs及其关键影响因素,定量分析各类因素对ARGs丰度、种类及水平转移机制的影响,以及建立ARGs风险评价标准体系是城市污水处理厂监测与控制ARGs潜在生态风险的未来发展方向。

植草沟曼宁粗糙系数变化特征及影响因素
王建龙, 孙铮, 夏旭, 王文海, 吴学蕾
2023, 13(4): 1395-1403. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220840
摘要(275) HTML (130) PDF(10077KB)(21)
摘要:

随着海绵城市的快速发展,植草沟得到了广泛应用。目前关于植草沟沿程流量的计算一般采用谢才公式,但其适用条件与植草沟存在显著差异,导致计算结果存在一定误差,其中曼宁粗糙系数变化是引起误差的原因之一。在假定谢才公式适用的前提下,通过足尺试验,系统研究了恒定流量、变流量进水条件下植草沟曼宁粗糙系数的变化特征,并进一步分析了植被高度对曼宁粗糙系数的影响。结果表明:植草沟沿程流量以及曼宁粗糙系数均随流动距离增加而降低;不同进水流量条件下,曼宁粗糙系数与进水流量密切相关,随进水流量增加而增加,试验条件下其最大值为0.22;另外,在植草沟不同植被高度以及不同变流量进水条件下,曼宁粗糙系数在峰值流量时刻的变化范围为0.19~0.22,试验条件下植被高度对曼宁粗糙系数影响较小。因此,植草沟的曼宁粗糙系数受沿程流量的影响较大,研究成果可以为植草沟沿程流量计算时曼宁粗糙系数的精确取值提供参考。

纳米二氧化钛与磷互作对莱茵衣藻砷累积与生物转化的影响
张鑫, 杨帆, 于子悦, 颜昌宙
2023, 13(4): 1404-1414. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220728
摘要(175) HTML (108) PDF(3542KB)(16)
摘要:

纳米材料因其较大的比表面积以及较强的反应活性,对砷(As)的环境行为具有一定的调控作用,而这可能对微藻As吸收代谢产生潜在的影响。以模式生物莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)为研究对象,探究不同磷酸盐(PO4 3−)浓度下,纳米二氧化钛(nano-TiO2)对莱茵衣藻中As(Ⅴ)累积和生物转化的影响。结果表明:暴露初期(第1天)nano-TiO2作为载体显著促进了0.013、0.100和0.500 mmol/L PO4 3−处理组藻细胞对As的累积,但随着暴露时间的延长,nano-TiO2的载体效应呈下降趋势;暴露结束后(第8天),nano-TiO2添加组中,进入藻细胞的As(Ⅴ)除了还原成As(Ⅲ)及甲基化成二甲基砷外,还能进一步转化为一种可能为砷糖的未知化合物,且随着PO4 3−浓度的降低,藻细胞内这种砷糖所占比例逐渐增加,这可能会抑制As(Ⅲ)的外排;暴露结束后(第8天),培养基中主要检测到的As形态为As(Ⅴ)和As(Ⅲ),1.0和0.5 mmol/L处理组还有少量二甲基砷。nano-TiO2的添加降低了培养基中As(Ⅲ)的浓度,尤其是0.5和1.0 mmol/L PO4 3−处理组。研究结果表明,纳米材料与PO4 3−的互作可显著改变微藻As的累积与代谢过程。

大气压等离子体射流在环境领域的应用进展
郝小龙, 石朝阳, 张一波
2023, 13(4): 1415-1424. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220815
摘要(249) HTML (501) PDF(1641KB)(71)
摘要:

大气压等离子体射流(APPJ)是一种新兴的大气压等离子体放电技术,其在大气压下产生,具有放电温度和激发电压低、放电装置灵活、操作简便安全等优点,能够在大气环境中产生,在生物医学、环境卫生、材料改性等多领域具有广泛的应用前景。概述了近年来国内外APPJ在环境卫生和环境污染治理等环境领域,特别是环境灭菌、环境污染物去除和环境藻类治理等方面的应用;阐述了APPJ的射流装置与处理方式、效果和机理;基于研究现状,探讨了APPJ在环境领域应用存在的问题与解决途径,主要包括其灭菌降解机理、试验规模放大、等离子体射流发生装置设计和等离子体射流电源研发;最后展望了该技术未来在环境领域应用的发展方向和趋势。

喷雾热解技术及其在环境污染控制领域的应用
刘振刚, 孙月, 罗磊
2023, 13(4): 1425-1433. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221018
摘要(295) HTML (71) PDF(4625KB)(33)
摘要:

喷雾热解作为一种一步完成、连续、拓展性强、可大规模制备环境功能纳米材料的新型热解技术受到研究者的广泛关注。详细介绍了喷雾热解技术的工作原理、产物特性、环境应用以及工业化推广面临的挑战,并可视化分析了喷雾热解技术在环境污染控制领域的研究热点。结果表明:喷雾热解是通过高温下分解前驱体溶液制备纳米颗粒的技术,其设备主要由雾化器、加热设备和收集装置组成。喷雾热解的产物特性受到前驱体溶液和热解过程参数的影响,通过调控前驱体的溶液组分和热解过程参数,可以得到尺寸和形貌可控的特定环境功能纳米材料。喷雾热解技术制备的环境功能纳米材料(如粉末或薄膜)的应用研究表明,由于其特殊的物化结构,可实现大气和水体中污染物的高效去除。同时,基于研究热点分析了喷雾热解技术的热解方式、产物特性、应用领域和去除污染物的主要机理。但目前喷雾热解技术从实验室规模拓展到工业化应用还面临着诸多挑战,如何克服这些挑战也是喷雾热解技术走向工业化应用的重要内容。研究可为喷雾热解技术在环境污染控制领域的应用提供理论和技术支撑。

油气田采出水锂资源回收可行性、技术现状及展望
赵紫伊, 周雪, 王铁夫, 李承琛, 孙广东, 孔繁鑫, 杨德敏, 陈进富, 张颖
2023, 13(4): 1434-1443. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221190
摘要(508) HTML (252) PDF(4992KB)(90)
摘要:

锂资源高需求低产量的供需矛盾使得开发新的锂资源刻不容缓,而油气田采出水中锂资源丰富,是潜在的液体锂资源,因此分析油气田采出水提锂可行性并提出可行技术路线具有重要的现实意义。首先通过对油气田采出水的组成进行分析,明确了油气田采出水的水质特性;然后对国内主要盆地锂资源禀赋进行分析,强调其复杂的有机-无机高度混杂体系中有机物浓度高且离子组成丰富对提锂的挑战;最后从水质特性、水处理技术和油气田采出水锂资源高效回收技术出发,阐述盐湖提锂技术如沉淀法、膜分离、吸附法、溶剂萃取法和耦合技术对于油气田采出水提锂的适用性。结合提锂实践和产业现状,认为“预处理+富集浓缩(吸附/萃取-膜分离)+沉淀”是可行的提锂技术路线。

大气/废气污染控制与管理
2015—2020年中国三大城市群臭氧浓度时空变化特征及影响因子
叶深, 王鹏, 折远洋, 丁明军
2023, 13(4): 1444-1453. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221094
摘要(403) HTML (98) PDF(8500KB)(57)
摘要:

针对中国京津冀、长三角、珠三角三大城市群,分析了2015—2020年三大城市群的臭氧浓度时空变化特征,基于随机森林模型和地理探测器模型分别研究了影响其时间变化和空间变化的主要因子。结果表明:1)2015—2020年三大城市群臭氧浓度整体呈逐年升高的时空演变特征。其臭氧变化率存在中部向南北递减的趋势,即长三角(3.4%)>京津冀(2.9%)>珠三角(2.1%);臭氧浓度平均值呈北高南低的空间变化特征,即京津冀(98.3 μg/m3)>长三角(96.7 μg/m3)>珠三角(90.5 μg/m3)。2)温度、风速、人均GDP和能源消耗量不仅是影响三大城市群臭氧浓度时间变化的主要因子,而且与臭氧浓度存在着阈值效应。3)能源消耗量和人均GDP是影响三大城市群臭氧浓度空间变化的主要因子,其对臭氧浓度空间变化的解释率均超过36%。今后关于城市群臭氧的防控应更关注经济发达地区,并通过重点监测和预警高耗能区等手段,达到城市群臭氧防治效果。

北京市机动车排放趋势与协同控制情景分析
叶贺勇, 樊守彬, 李婷婷, 王亚洲, 龙腾
2023, 13(4): 1454-1463. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220917
摘要(149) HTML (150) PDF(2475KB)(37)
摘要:

为了分析北京市长时间尺度的机动车尾气排放趋势,研究机动车排放大气污染物和温室气体的协同控制效应。应用COPERT 5模型构建2005—2020年北京市机动车污染物CO、NOx、VOCs、PM2.5和CO2、CH4、N2O的排放清单,以2020年为基准年,设置5种减排情景评估2025年各情景下的机动车污染物减排效果,并利用协同减排弹性系数法和坐标系法分别分析了大气污染物与温室气体的协同效应。结果表明:CO2排放增长趋势显著,相比2005年,2020年其排放增长率达到85.25%,而其他污染物相比2005年均呈下降趋势。不同控制情景下,北京市机动车大气污染物和温室气体排放量相比于基准情景(BAU)均具有减排效果,综合控制情景(RIS)减排效果最好。从协同减排弹性系数法和坐标系法分析结果看,不同控制情景下大气污染物和温室气体均具有协同效应,且RIS下协同效应最优。未来北京市应积极采取综合控制对策,兼顾统筹各种减排措施,为尽快实现降碳减污协同治理和绿色低碳经济社会转型奠定基础。

土壤与固废污染控制与管理
浙江省某尾矿库周边农田土壤重金属污染特征及来源解析
吕玉娟, 王秋月, 孙雪梅, 张志伟, 张毅敏, 高月香
2023, 13(4): 1464-1475. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221193
摘要(219) HTML (172) PDF(3915KB)(39)
摘要:

尾矿库周边生态环境安全受到高度关注,土壤重金属污染是农田治理和保护的风险源之一。以地处浙东丘陵山地的浙江省某铜矿尾矿库周边农田为研究对象,测定了农田土壤中8种重金属元素Cd、Hg、As、Pb、Zn、Cu、Cr、Ni的浓度,运用地累积指数法、污染指数法、潜在生态风险指数法和生态风险预警指数法对农田土壤重金属污染程度以及生态风险进行评价,结合正定矩阵受体模型(PMF),定量解析农田土壤重金属的来源。结果表明:1)研究区农田土壤中Cd、Hg、Cu、Zn浓度分别是土壤元素背景值的5.36、2.06、8.19、5.36倍,具有高度变异性;污染指数评价结果表明,Cu、Zn、Cd重度污染占比均达到10.5%,中度污染占比为5.26%,靠近尾矿库(<300 m)的15.8%的点位处于重度污染等级;地累积指数评价结果表明,Cd、Cu、Zn和Hg可能具有累积风险。2)潜在生态风险评价结果表明,Cd为很强生态风险,Hg为较强生态风险,Cu为中等生态风险,其余重金属均为轻微风险;综合潜在生态风险指数(RI)为308.91,综合潜在风险为较强风险。生态风险预警评估结果表明,Cu为重警,Cd和Zn为中警,Hg为轻警,As为预警,Pb、Cr和Ni为无警;综合生态风险预警指数(IER)为16.06,综合生态风险预警为重警。RI和IER空间分布基本一致,主要受Cd、Cu、Zn和Hg的影响。3)PMF解析出3个源,Cd、Zn、Cu主要受铜矿尾矿库尾砂和坝下渗水的混合源影响,贡献率分别为94.4%、94.3%和67.1%;Hg可能是以肥料、农药施用等农业活动源为主,贡献率为61.5%;Cr、Ni、Pb和As主要受成土母质和交通运输活动混合源的影响,贡献率分别为89.7%、82.7%、75.0%和68.3%。

典型电镀场地重金属污染程度综合评价分析
王春林, 蒋卫国, 宋颉, 耿治鹏
2023, 13(4): 1476-1485. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221104
摘要(226) HTML (117) PDF(5779KB)(20)
摘要:

针对污染程度评价研究中存在的单一指数评价不全面、空间分析不足的问题,基于电镀场地调查报告、遥感影像等数据,综合多种污染指数构建场地综合评价空间模型对电镀场地的污染程度进行综合评价,分析土壤重金属污染分布情况。结果显示:电镀场地中Cr、Ni、Zn、Cu浓度较高,污染超标情况较为突出;其他重金属元素浓度较低,不存在超标情况。各场地不同污染指数空间分布一致性较高,但也存在差异性。在综合评价值空间分布中,各场地功能区分布差异较大,其中污水处理区和电镀车间区的综合值较高。单一指数评价内容较为片面,通过综合评价模型可更全面分析场地污染分布,为场地未来开发提供参考依据。

铬污染场地原位修复技术应用现状与展望
韩伟, 赵瑞锋, 石一辰, 刘婉蓉, 王玉晶, 聂晶磊
2023, 13(4): 1486-1496. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221240
摘要(618) HTML (202) PDF(2057KB)(68)
摘要:

六价铬Cr(Ⅵ)是一种来源广泛的重金属污染物,因其形态、价态多样,地球化学反应过程极其复杂,同时国内Cr(Ⅵ)污染场地众多,对其修复具有很大的挑战性。原位修复因不开挖土方、对环境干扰小等诸多优势逐渐成为污染场地修复策略的主流。综述了国内外Cr(Ⅵ)不同类型原位修复技术研究进展,在结合大量原位修复工程案例的基础上重点分析了原位生物、原位化学修复技术与不同注入方式的应用效果。阐明了不同类型原位修复技术的适用地层条件、适用浓度范围、影响半径、修复工期、修复介质、药剂类型及用量与施加方式等关键参数。针对复杂的Cr(Ⅵ)污染场地,建立精准的污染场地概念模型,选取高效适宜的修复药剂和注入方式或者修复工艺组合,是确保修复效果的关键。通过分析现有Cr(Ⅵ)不同原位修复技术在实际应用中的优缺点,探索其在不同场景的适用性,同时对技术发展方向进行了展望。

原位水平阻隔风险管控技术在某退役工业污染场地治理中的应用
臧常娟, 孙玉超, 刘志阳, 蒋梦迪, 郭宝蔓
2023, 13(4): 1497-1505. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220677
摘要(215) HTML (93) PDF(4094KB)(43)
摘要:

为满足人体健康风险管控目标,结合某退役工业污染场地后期开发工作情景,分别针对室内外区域设计了针对性的风险管控方案。室内区域建筑物地基下方−2 m污染土采用土壤气阻隔控制工程,在建筑物地基底板与导气层之间喷涂隔气膜对土壤气进行阻隔,控制建筑物下方导气层负压为−5~−2 Pa,利用抽提系统对土壤气进行集中收集,经尾气处理系统处理达标排放;室外区域原始地面标高−3 m以下污染土采用HDPE膜(两布一膜)进行水平阻隔,阻隔层上方采用清洁黏土覆盖压实。工程设施完工1年内开展的风险管控效果评估结果表明,室内外区域风险管控工程的工程性能指标及污染物指标均符合评估标准要求,达到预期效果,工程已于2021年12月通过生态环境主管部门验收,进入后期环境监管。

蒸汽注入-电阻耦合加热过程影响因素及热脱附效果探究
陈智康, 刘柳君, 岳瑞, 司马菁珂, 毛旭辉
2023, 13(4): 1506-1513. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220864
摘要(241) HTML (172) PDF(3501KB)(24)
摘要:

针对单一热脱附技术的应用局限性,构建蒸汽注入-电阻加热(SEE-ERH)耦合热脱附三维试验系统,研究耦合热脱附技术的影响因素及处理效果。温度场分布试验结果表明,含水率、电压强度、蒸汽注入速率和抽提速率均可影响加热效果;并且,在一定范围内,前3个因素与升温效果呈正相关关系。采用COMSOL软件建立的模型能较好地模拟三维试验系统的加热过程。污染脱附试验结果表明,在ERH的基础上增加SEE可促进污染组分的解吸,并加快污染物去除速率;在20%含水率、80 V电压、1.00 L/min蒸汽注入速率和1.2 L/min抽提速率的条件下,SEE-ERH的加热效率较好,对菲的去除率可达到99.0%。

不同物料堆肥过程中溶解性有机质和腐殖酸的物质结构演化时序差异分析
赵芹, 程东会, 王燕, 赵昕宇, 党秋玲
2023, 13(4): 1514-1524. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221230
摘要(392) HTML (118) PDF(3016KB)(44)
摘要:

以提取鸡粪未添加菌剂(CM)、鸡粪添加菌剂(CMB)及餐厨垃圾(FW)堆肥过程中提取的溶解性有机质(DOM)和腐殖酸(HA)为研究对象,利用荧光光谱平行因子分析及二维相关光谱分析对DOM和HA的物质结构及转化时序进行表征。结果表明:DOM的腐殖化指数(HIX)表现为CMB>CM>FW,FW堆肥有机质的自生源特性更强,CMB堆肥有机质腐殖化程度最高。与堆肥时间相比,DOM和HA的光谱结构特性对堆肥种类的响应更强烈;3种堆肥的DOM中,类蛋白组分相对浓度整体表现为CM>FW>CMB,类腐殖质组分表现为CMB>FW>CM;HA中,类蛋白组分相对浓度为CM>CMB(FW),类腐殖质组分表现为CMB(FW)>CM。二维相关光谱表明:鸡粪堆肥中,DOM各组分演化时序为类胡敏酸>类酪氨酸>类色氨酸>类富里酸,HA各组分表现为类酪氨酸>类富里酸>类色氨酸;餐厨垃圾堆肥中,DOM各组分演化时序为类色氨酸>类酪氨酸>类富里酸,HA各组分表现为类胡敏酸>类酪氨酸>类色氨酸>类富里酸。适当的含水率有利于DOM中类腐殖质物质的生成,氨氮(NH4 +-N)浓度的降低与鸡粪堆肥DOM中类蛋白物质的降解以及腐殖化程度的增强有关,硝氮(NO3 -N)浓度与类腐殖质组分呈显著正相关;水溶性有机碳(DOC)浓度和含水率的降低可能标志着堆肥过程中HA的腐殖化程度增强。

一种新型钢渣基免烧陶粒滤料的制备及其性能研究
沈鑫宇, 闫肖雅, 林杨, 徐悦清, 刘荣
2023, 13(4): 1525-1534. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220709
摘要(358) HTML (135) PDF(5573KB)(34)
摘要:

采用免烧工艺以钢渣为主要原料制备陶粒滤料,并用其替代高炉底滤法水冲渣工艺过滤池中的鹅卵石,为钢渣资源化利用提供新思路。在确定基础配比(钢渣:水泥为2.0)后,选取石膏和水玻璃作为激发剂研究其对滤料性能的影响。最终选取石膏添加量为8%作为滤料的最优制备参数,此时滤料颗粒强度为4.14 MPa,1 h吸水率为9.05%,颗粒密度为1.49 kg/m3,25次抗冷热冲击后强度降幅仅为3%,过滤速度为5.92 mm/s。借助X射线衍射仪(XRD)与扫描电子显微镜(SEM)对滤料进行物相组成和微观形貌的表征,发现所使用的激发剂可促进钢渣中主要矿物C3S和C2S的水化反应,生成C—S—H类凝胶,这些水化产物相互交织黏结,使滤料内部孔隙率降低,滤料颗粒强度和25次抗冷热冲击性能不断提升。该系列滤料同时也可作为建筑陶粒应用于建材骨料等。

钢渣应用于土壤修复的研究进展
王安, 吴美玲, 李忠元, 周玉强, 黄占斌
2023, 13(4): 1535-1543. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230169
摘要(357) HTML (168) PDF(1875KB)(53)
摘要:

钢渣是钢铁行业制造生产中的副产物,大量未经处理的钢渣废弃堆积,不仅严重浪费资源还占据大量的土地资源,对周边土壤和环境造成污染,甚至对人类生产和生活产生极大威胁。目前我国钢铁行业钢渣产量快速增加,但钢渣综合利用率仅20%左右,而钢渣应用于土壤修复是固体废物处置与生态建设相结合的重要方向之一。在总结钢渣资源物理化学特性的基础上,概括了钢渣应用于土壤修复的基本原理和国内外研究现状。系统分析了钢渣作为土壤改良剂、土壤肥料及土壤重金属钝化剂的主要作用:钢渣作为土壤改良剂不仅可以改良酸化土壤还可以有效减轻温室气体的排放;作为土壤肥料可以为土壤提供微量元素和养分;作为土壤重金属钝化剂可以降低土壤中重金属含量。指出钢渣应用于土壤修复的潜力,同时也探讨了钢渣应用于农业土壤中所产生的环境影响并进行了风险评估,对钢渣应用于土壤修复未来的研究方向进行了展望。

山西废钢再生利用影响因素及资源化潜力评估
冯琳, 袁进, 何泓, 邓天陆
2023, 13(4): 1544-1551. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220824
摘要(189) HTML (104) PDF(1609KB)(13)
摘要:

探究山西省内废钢再生利用影响因素及资源化潜力对加快循环经济发展、促进钢铁行业绿色低碳转型具有积极意义。在PEST(political、economic、social、technological)模型的基础上利用主成分分析法识别山西省废钢再生利用影响因素;运用系统动力学、生命周期法、GM(1,1)模型对2021—2035年山西省废钢资源化潜力进行综合评估。结果表明:山西省废钢再生利用的影响因素可归纳为企业综合实力、行业政策环境和行业市场环境3个方面;山西省废钢资源化潜力较大,废钢资源利用量将在2021—2030年快速增加,在2030年后趋于稳定。为提高山西省废钢资源化利用水平,促进行业高质量发展,提出以下政策建议:培育规范化、大型化的废钢再生利用企业;提升行业智能化信息水平,强化企业科技创新能力;加强市场监管力度,引导市场良性发展。

生态修复
生物多样性导向的再生水补给型城市河道水生态修复效果
孟婷婷, 董月群, 闻丞, 薛晓飞, 冒建华, 黄越, 李丹, 汪洋, 徐开翔
2023, 13(4): 1552-1561. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221067
摘要(555) HTML (273) PDF(3806KB)(106)
摘要:

在再生水补给型河道开展水生态修复并监测分析其效果,有助于提升再生水补给河道的生态健康水平。在北京市萧太后河老河道开展全营养级生态修复并进行为期1年的监测,通过生物群落结构、生物多样性指数、水质分析水生态系统变化。结果表明,虽然试验区经历了水质恶化、水量剧减的双重冲击,但河道水生态、水质仍表现出明显改善。生态修复实施后浮游动物、底栖动物、鱼类、鸟类的物种丰富度分别上升为修复前的6、2、3、2倍。浮游动物、底栖动物、鱼类优势种数量均明显增加,且表现出耐污型向健康指示型的变化。底栖动物、鱼类、鸟类的Shannon-Wiener多样性指数、Pielou均匀度指数、Margalef丰富度指数均有上升;鸟类的优势种表现出季节性变化且已出现猛禽。项目区内总磷浓度平均比项目区外低35%,氨氮浓度平均低31%,总氮浓度平均低30%。综合来看,结构完整的水生态系统具有抵抗外界水质、水量冲击的韧性,且能够起到良好的水质改善效果。各生物群落的多样性指数、群落结构均对水质变化有明显的反馈和指示作用,多个生物多样性指数的综合表征效果更全面、更客观。

生态修复河流微生物群落组成及影响因素研究
王革林, 于鲁冀, 王莉, 范鹏宇, 刘萌硕, 黎亚辉, 谷立坤
2023, 13(4): 1562-1572. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220876
摘要(568) HTML (203) PDF(4420KB)(78)
摘要:

为明确生态修复类型河流的微生物群落结构、功能及其影响因素,以许昌市清潩河为例,采用高通量测序的方法研究生态修复措施对河流水体和沉积物微生物群落结构的影响,并在此基础上分析碳氮硫功能菌群在生态修复措施中的净化作用及水体病原菌分布状况。结果表明:在人类干扰较少的河段,近自然河岸带对陆源污染起着较好的拦截效果,生态滤坝设施的截留和复氧能力有助于河流对化学需氧量(COD)的去除;城区段河流受人类活动影响水质变化较大,生态修复措施净化效果不明显;城郊段人类干扰较少,河流自净能力提升,总磷(TP)、氨氮(NH4 +-N)等指标逐渐恢复原有水平。清潩河沉积物中微生物多样性和丰富度均高于水体,且变形菌门(Proteobacteria)是沉积物和水体中的优势物种。部分河段参与氮循环的蓝藻菌门(Cyanobacteria)相对丰度达到4.7%,说明清潩河仍存在富营养化河段。清潩河水体中相对丰度最高的致病菌群为不动杆菌(Acinetobacter),而沉积物中相对丰度最高的致病菌群为梭状芽孢杆菌属(Clostridium)、黄杆菌属(Flavobacterium)和拟杆菌门(Bacteroidetes),其中拟杆菌门在城区段相对丰度最高。Spearman相关性分析表明,水体中微生物多样性与温度、pH、COD有显著相关性(P<0.05),城郊段沉积物中微生物群落结构的主要影响因子为NH4 +-N、总氮(TN)和TP。生态修复河流城区段微生物丰度和多样性较高,致病风险大;城郊段碳氮硫功能菌群丰度高,是物质循环的主要场所。

呼伦贝尔沙化草地不同生态修复阶段植物群落特征研究
郝颢晶, 关潇, 曹明, 李俊生
2023, 13(4): 1573-1585. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220877
摘要(295) HTML (187) PDF(3893KB)(45)
摘要:

人工植被修复是减缓草地沙化与生态重建的重要措施,理解不同修复阶段的沙地植物群落演替特征及其影响因素有利于沙地植被的持续修复。以呼伦贝尔市甘珠尔沙地植被修复为例,分别调查了修复9、11、13、15 a共4个不同修复阶段植物群落结构特征及土壤理化性质,探索甘珠尔沙地人工修复植物群落演替变化及其对环境因子的响应。结果表明:研究区共发现植物42种,隶属于17科35属。草本39种,以菊科、禾本科、蔷薇科和豆科为主;灌木3种,为豆科和菊科。不同修复年限物种数变化依次表现为28种(15 a)、25种(13 a)、19种(9 a)和16种(11 a)。各年限内多年生草本物种数均明显高于一年生和一/二年生植物。草本与灌木在不同修复阶段其优势种、地上生物量及物种多样性均存在波动变化,具体表现为草本植物中地梢瓜(Cynanchum thesioides)、虫实(Corispermum hyssopifolium)、披碱草(Elymus dahuricus)、糙隐子草(Cleistogenes squarrosa)、羊草(Leymus chinensis)与狗尾草(Setaria viridis)的优势度较高,灌木以小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)为主要优势种。草本植物地上生物量和总盖度整体呈现波动增加的趋势但差异不显著。灌木总盖度15 a显著高于9 a,地上生物量整体呈现逐渐增加的趋势,表现为11、13、15 a均显著高于9 a。不同修复阶段的物种多样性指数在草本中无显著差异,但在灌木层表现为15 a显著高于9 a。随机森林模型表明,沙化草地的修复过程中气候及土壤因子对植物群落结构特征贡献度存在差异。土壤总氮含量、总钾含量、有机质含量、年降水量和年均风速是影响甘珠尔沙地草本植物多样性的主导因子,其中除年均风速外均为正相关。因此,建议在沙地植被修复中适当增加含氮、钾、有机质等营养物质的肥料,促进沙化生态系统的植物群落结构重建与多样性的恢复。

地下水治理
某污染场地地下水中溶解性有机质组成特征及其自然衰减指示作用
赵萌, 姜永海, 贾永锋, 廉新颖, 尚长健, 臧永歌, 冯帆
2023, 13(4): 1586-1594. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220813
摘要(287) HTML (145) PDF(2003KB)(45)
摘要:

溶解性有机质(DOM)影响着地下水中污染物的降解转化行为,其结构组成的变化可以反映外来污染物的迁移转化过程。以山东某污染场地地下水为研究对象,利用三维荧光光谱(EEM)、同步荧光光谱(SFS)和荧光区域体积积分法(FRI)分析研究区地下水DOM的组成及结构变化规律,并结合自然衰减能力评估方法——水文地球化学指标分析方法和微生物学分析方法探讨DOM光谱信息对地下水有机污染自然衰减效果的指示作用。结果表明:在地下水有机污染持续存在和长期的微生物作用下,地下水DOM中类腐殖质和类蛋白物质组分含量均增加,随着生物降解作用越来越强烈,DOM中类蛋白物质占比逐渐升高。基于FRI分区理论,提出可用特定荧光分区相对含量比〔P(Ⅰ+Ⅱ)/P〕,即类蛋白物质与类腐殖质物质的相对含量比,作为快速判断地下水有机污染自然衰减生物作用效果的代替表征指标,P(Ⅰ+Ⅱ)/P越大,表明自然衰减中的生物降解作用越强。

Fe0去除地下水Cr(Ⅵ)过程中的钝化作用及电化学解钝参数优化
彭月, 冯艳平, 兰伟伟, 刘建
2023, 13(4): 1595-1603. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221003
摘要(154) HTML (122) PDF(4200KB)(29)
摘要:

零价铁(Fe0)广泛用于Cr(Ⅵ)污染地下水的修复,但存在Fe0钝化降低修复效率的问题。首先使用Fe0去除地下水中的Cr(Ⅵ)并制备不同钝化程度的钝化铁屑,然后采用电化学方法对钝化铁屑进行解钝,并通过单因素试验和正交试验研究电极设置、电解电压、电解时间及电极距对解钝效果的影响,同时对解钝溶液和解钝前后的铁屑及解钝过程中产生的沉淀进行分析。结果表明:以钝化铁屑作阳极时解钝效果最佳;解钝效果随电解电压增大先上升后降低,随电极距增大而降低,随电解时间增加而上升,3个因素对解钝效果的影响依次为电解时间>电解电压>电极距;X射线衍射仪、扫描电子显微镜和能谱分析表明,钝化铁屑在电化学作用下因表面沉淀脱落使得其活性得到有效恢复;钝化铁屑解钝的最佳条件(以钝化铁屑作阳极,电解电压为10 V,电解时间为60 min,电极距为2 cm)下,解钝后铁屑对Cr(Ⅵ)的去除率可恢复至原来的90%以上;解钝过程中不会促使Cr(Ⅲ)沉淀溶解,但会增加溶液中Fe的浓度。上述研究成果对提高Fe0修复Cr(Ⅵ)污染地下水的修复效果及材料使用率具有参考作用。

煤矸石堆场地下水污染特征及成因研究
赵子千, 沙浩群, 黄赳, 何小松, 潘琦, 柳榭阳
2023, 13(4): 1604-1613. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20221129
摘要(279) HTML (101) PDF(3943KB)(59)
摘要:

选择山西太原典型矿矸石堆场,采集自燃程度不同的煤矸石及其周边受污染地下水,测定其中重金属、无机盐和有机物组成与浓度,并基于统计学分析探究地下水污染来源。结果显示:矸石浸提液和堆场下山腰自流出的地下水,重金属Cd、Pb、As、Zn未污染,但Cr和Ni达到轻度污染;浸提液SO4 2−、Fe、Mn浓度较高,SO4 2−浓度高达5 982 mg/L,Fe浓度超过GB/T 14848—93《地下水质量标准》Ⅳ类标准限值1 081倍、Mn超标19倍。污染源解析显示,矸石堆场自流出的地下水Na+、K+、Cl、NO3 主要来自土壤和含水层介质,但SO4 2−、Fe、Mn、Cd、Zn、As、Cr、Ni主要来源于矸石浸出;不同的煤矸石污染浸出能力表现为正在自燃的矸石>自燃完全的矸石>新鲜矸石。矸石的自燃过程会强化污染物的释放,在矸石渗滤液迁移过程中,重金属污染快速衰减,但SO4 2−、Ni、Mn仍具有一定的风险,超过GB/T 14848—93Ⅳ类标准。

环境风险评估与管理
基于物质流模型的长三角城市群食物生产与消费系统氮素流动格局及影响因素
董莉, 邹天森, 徐睿, 张泽乾, 杨鹊平
2023, 13(4): 1614-1624. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20210732
摘要(250) HTML (122) PDF(3767KB)(29)
摘要:

作为区域社会经济发展的重要增长极,城市群食物生产与消费系统活性氮的释放对区域氮素循环格局有着重要影响。采用物质流分析模型,定量分析2019年长三角城市群农田种植、畜禽养殖、水产养殖和人类消费子系统的氮素流动格局,评估各子系统氮素损失的结构,阐明氮素损失的空间分布,并探究氮素损失强度的主要影响因素。结果表明,系统总体氮输入为3 472.56 Gg/a,最大氮素输入项为化肥输入;系统总体氮输出为3 061.29 Gg/a,主要表现为氮素损失,占90.9%。农田种植、畜禽养殖和水产养殖子系统的氮素利用效率分别为42.6%、30.8%和40.1%。农田种植子系统对系统氮素损失的贡献最大,为1 325.53 Gg/a,占比为47.6%;其后依次为人类消费子系统、畜禽养殖子系统和水产养殖子系统。长三角各城市氮素损失强度空间异质性较大,上海、扬州、盐城较高,分别为26.43、23.20和22.26 kg/hm2;杭州、宣城、池州较低,分别为6.14、5.83和4.55 kg/hm2。氮素损失强度空间异质性与经济、人口、农业生产和土地利用等因素的相关性具有统计学意义(P<0.05或0.01),相关系数为0.42~0.76。

污染场地修复后再利用的典型安全风险及长期监管策略研究
史鹏飞, 彭政, 马妍, 艾圣基, 程芦, 王丽芳, 于靖靖, 李发生
2023, 13(4): 1625-1634. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220841
摘要(198) HTML (262) PDF(2748KB)(48)
摘要:

从国内外工程实践看,部分污染程度较重、污染情况复杂的场地,修复后再利用过程中对人体健康、生态环境或工程建设会产生一定的安全风险。长期监管是保障修复后场地安全再利用的核心措施,目前我国在这方面的研究还很不足。统计分析了我国近年来550个污染场地案例数据,结果表明修复后场地再开发为居住用地类型的占比达58.7%;在此基础上剖析了重金属污染场地固化/稳定化后再释放和有机污染场地修复后蒸气入侵2类典型安全风险。借鉴国外的长期监管经验,结合国内案例实践,从长期监测、制度控制、定期回顾、公众参与及场地档案管理5个方面提出了针对上述典型安全风险的长期监管建议。

基于生命周期评价的原生和再生PET纤维环境影响对比分析
刘奇汶, 毕莹莹, 董黎明, 董莉, 刘景洋
2023, 13(4): 1635-1642. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20220835
摘要(520) HTML (179) PDF(7302KB)(98)
摘要:

分别以再生长丝〔以回收再生聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)瓶片为原料制备〕及原生长丝(以精对苯二甲酸和乙二醇为原料制备)为分析对象,利用生命周期评价(LCA)方法量化分析生产各阶段的环境影响及贡献,并提出减小环境影响的建议。选取全球变暖潜值、酸化效应潜值、非生物耗竭、光化学臭氧合成、陆地生态毒性潜值 5种环境影响类别进行分类计算。结果表明:再生长丝生产过程中熔融纺丝阶段的环境影响贡献大于物理处理阶段;通过特征化分析和归一化分析,与原生PET长丝相比,生产每100 kg的再生PET长丝全球变暖潜势减少32.09 kg (以CO2计),酸化效应潜值减少0.37 kg (以SO2计);原生PET长丝和再生PET长丝生产过程中环境影响贡献最大的类别均为非生物耗竭。根据生命周期多边形法对5种环境影响类别的综合直观评估结果表明,再生PET长丝相比于原生PET长丝对环境影响更小,可以从能源优化、工艺环节改善等方面减小环境影响。