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当期目录

2024年  第14卷  第3期

“微塑料污染特征及毒性效应”特色研究专栏
微塑料对土壤微生物群落结构影响及共生网络分析
尚耘旭, 古雄杰, 余红, 郑涵云, 李文金, 全占军, 王菲菲
2024, 14(3): 719-731. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20240111
摘要:

土壤是微塑料的主要储存库,微塑料进入土壤生态系统后可以形成与周围环境显著不同的“塑料圈”,影响土壤微生物群落结构。通过外源添加微塑料颗粒模拟不同程度的农田土壤微塑料污染,探究微塑料对土壤微生物群落的影响。结果显示,微塑料污染会对土壤中微生物属水平细菌和真菌群落带来极大改变,根际土壤和非根际土壤的微塑料处理高浓度组真菌群落特有属数量显著高于低浓度组(p<0.05),且微塑料污染引起的根际土壤与非根际土壤的细菌群落和真菌群落结构变化均存在较大差异。土壤微生物群落多样性及共生网络分析结果表明,高浓度组微塑料添加显著降低土壤微生物多样性,微塑料对根际土壤微生物的影响大于非根际土壤。研究结果提示土壤真菌群落对微塑料污染的响应程度大于细菌群落,未来土壤微塑料相关研究需要进一步重视根际土壤监测。

微塑料对土壤生态系统的影响及其修复技术
李信茹, 董翠敏, 石峰, 周民, 米屹东, 苏海磊, 刘雪松, 王凡凡, 魏源
2024, 14(3): 732-741. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230425
摘要(116) HTML (53) PDF(2581KB)(45)
摘要:

由于农膜破碎、污水灌溉等活动,土壤中的微塑料含量与丰度正逐渐超越海洋,并成为土壤的主要污染源之一。土壤生物能吸收土壤微塑料,其中粮食作物中的微塑料能通过食物链进入人体,造成人体微塑料暴露风险,此外,土壤微塑料也会直接对土壤产生毒性。概述了微塑料在土壤生态系统中的来源、迁移等环境行为,重点综述了微塑料对土壤生态系统的影响。结果表明:1)微塑料能通过土壤颗粒间的空隙、植物侧根裂缝及动物运动等在土壤环境系统中迁移转运;2)微塑料能影响土壤物理化学性质、植物生长发育、动物行为和微生物多样性;3)微生物和酶能降解土壤环境中的微塑料,并直接减少土壤系统中的微塑料,而生物炭可以减轻微塑料对土壤生态系统的毒性,三者均为土壤微塑料修复技术的潜在选择。最后,提出了土壤微塑料未来可能的研究方向,以期为土壤微塑料的污染防治提供指导。

武都水库微塑料的赋存特征研究
李全威, 余红, 杨轲, 古雄杰, 王菲菲, 全占军
2024, 14(3): 742-749. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20240085
摘要:

为探讨水库水体与生物体的微塑料的赋存特征,以武都水库为研究区域,于2022年丰水期采样并分析水库内不同水域表层水和鱼体内的微塑料。结果表明:2022年9月武都水库表层水中的微塑料平均丰度为(63.61±16.26)个/L,库首、库中和库尾微塑料丰度无显著性差异;鱼体胃肠道微塑料平均丰度为(13.61±8.43)个/g,鱼鳃中微塑料平均丰度为(12.22±4.99)个/g;肌肉中微塑料平均丰度为(4.66±3.34)个/g,肌肉中微塑料的丰度显著低于胃肠道和鱼鳃(P<0.05)。微塑料组分和粒径分析结果显示,水体和鱼体微塑料均以聚氯乙烯占比最多,其次为聚酰胺,水体和鱼体中的微塑料均以小粒径(20~50 μm)的微塑料为主。相关性分析结果显示,水库水体与鱼体组织中的微塑料在化学组成和粒径组成上显著相关(P<0.05)。

微塑料对冰生消及密度的影响研究
王志超, 康延秋, 李卫平, 窦雅娇, 李嘉辰, 杨文焕
2024, 14(3): 750-757. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230700
摘要:

随着海洋及淡水中塑料垃圾数量的急剧增加,以乌梁素海为代表的寒区淡水湖泊中微塑料含量增长显著,冰封期结冰会促进微塑料富集于冰盖中,为深入理解微塑料在寒区冰冻区的环境迁移特点,利用自制结冰装置试验模拟湖水结冰期、融冰期,揭示微塑料对冰厚度增长率、消减率以及冰密度的影响。结果表明,微塑料的赋存促进冰生长,并且冰厚度增长值随微塑料丰度增加呈现出先增加后减小的趋势;且微塑料阻碍冰层融化,随着微塑料丰度的增加阻碍作用愈加明显。通过对不同条件下冰样密度进行观测发现,冰密度的变化是微塑料丰度和结冰温度为主导、微塑料粒径存在微弱影响的一种共同作用,微塑料丰度和结冰温度会对冰的生消过程和冰密度的变化造成影响。

瓶装饮用水中微塑料的含量研究
郑涵云, 武志鑫, 李全威, 杨颖, 王慢想, 安立会, 王菲菲
2024, 14(3): 758-763. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20240110
摘要(106) HTML (133) PDF(665KB)(55)
摘要:

聚焦瓶装水中微塑料污染的来源特征(水源及包装材料)和小粒径微塑料检测方法的瓶颈问题,选择市面上常见的不同品牌及不同类型的瓶装水作为研究对象,采用热脱附-气相色谱质谱法(ATD-GCMS)对水中5种微塑料(PP、PE、PS、PVC、PET)的含量进行检测。结果显示:瓶装水中微塑料主要成分为PVC〔(2.95±2.03)μg/L〕、PET 〔(1.84±2.14)μg/L〕及PE 〔(1.86±1.84)μg/L〕;国内外不同品牌瓶装矿泉水中PVC和PET含量存在显著性差异(P<0.05),PE含量差异不显著;不同品牌纯净水之间PVC和PET含量差异不具有统计学意义,但PE含量存在显著差异(P<0.05)。瓶装水中微塑料的赋存情况受到水源水中微塑料污染情况的影响和包装材料微塑料的释放影响,通过比较分析瓶装饮用水中微塑料赋存特征可为未来制定降低饮用水微塑料摄入风险和健康风险防控相关管理措施提供数据支撑。

吸入暴露途径下纳米塑料在SD大鼠体内的富集特征研究
董小艳, 杨波, 谢颖, 李明姣, 陈嘉禾, 李浩然, 阮鸿洁, 王琼
2024, 14(3): 764-768. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20240109
摘要:

为探讨吸入暴露纳米级塑料在生物体呼吸系统以外组织上的富集特征,以100 nm聚苯乙烯微球对SD大鼠进行2 h短期吸入暴露,使用热裂解-气相色谱质谱法测定大鼠肝脏、肾脏、心脏以及脑组织上的聚苯乙烯浓度。结果显示:暴露组大鼠肾脏、心脏和肝脏中的浓度〔(0.416±0.143)、(0.633±0.278)和(0.617±0.179)g/g〕显著高于对照组大鼠〔(0.249±0.020)、(0.070±0.096)和(0.101±0.140)g/g〕,差异具有统计学意义(P<0.05),但各组织间的相关性不显著(P>0.05);2组大鼠脑组织均未检出聚苯乙烯。研究表明,100 nm聚苯乙烯微球吸入暴露2 h后,可通过肺泡进入血液循环,进而在大鼠肝脏、肾脏、心脏中形成沉积。通过探讨纳米级塑料在生物体内的累积特征,为深入开展吸入纳米塑料对人体的健康影响研究提供数据支撑。

进口再生塑料颗粒中特征污染物的筛选及污染特征研究
白月娇, 林晔, 岳波, 孟棒棒, 张颖, 王超
2024, 14(3): 769-777. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230591
摘要:

为了掌握进口再生塑料颗粒中污染物的污染特性,选取5种不同类型的进口再生塑料颗粒,基于来源及再生利用过程分析其可能含有的污染物类型,筛选出重金属、双酚类化合物〔包括四溴双酚A(BPA)与四溴双酚S(BPS)〕和挥发性有机物(VOCs)3种特征污染物进行污染特征分析。结果发现,5种再生塑料颗粒中检测出6种重金属,包括Cr、Mn、Pb、Cd、Cu、Hg,其中Cr、Mn、Pb的浓度相对较高;5种再生塑料颗粒中BPS的检出率达100%,BPA的检出率为20%~100%,且BPS浓度大于BPA,这可能与实际生产中使用BPS等代替BPA有关;5种再生塑料颗粒中检测出的VOCs中,除二氯甲烷外均为苯的同系物。研究结果可为塑料颗粒后续的再生利用提供基础数据支持,并有助于相关部门进一步规范进口再生塑料颗粒的管控。

降碳减污
内蒙古沿黄河流域七盟市碳排放影响因素与情景分析
于晓燕, 沈碧霞, 吴雨彤, 高雅娴, 魏光普
2024, 14(3): 778-787. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230678
摘要:

“双碳”目标下,内蒙古沿黄河流域七盟市经济高质量发展是实现该地区高质量发展的关键途径。为探讨碳排放影响因素并预测碳排放峰值,选取内蒙古沿黄河流域七盟市2005—2022年面板数据,运用岭回归和扩展STIRPAT模型探究人口规模、城镇化率和人均GDP等6个因素以及各因素间的交互作用对七盟市碳排放的影响,并基于情景分析法预测七盟市2023—2035年碳排放变化趋势和达峰量。结果表明:2005—2022年七盟市碳排放量总体呈现波动上升趋势;人口规模、城镇化率、人均GDP的增加导致碳排放量增加,而能源强度和碳排放强度的降低可以有效减缓碳排放量增加;城镇化率和人均GDP的交互作用会导致七盟市碳排放量增加,而人口规模和人均GDP的交互作用、能源强度和产业结构的交互作用能有效抑制该地区碳排放量增加;6种不同预测情景下七盟市的碳排放量变化趋势差异较大,高碳情景和基准情景模拟下2030年碳排放量均未达到峰值,而其他4种情景碳排放量均在2030年出现峰值,且此4种情景模拟下碳减排的效果依次为全面低碳情景>能源强度降低情景>碳排放强度降低情景>产业结构优化情景。因此,全面实现产业结构优化、清洁能源开发和绿色工业技术突破性发展是内蒙古沿黄河流域七盟市实现经济与节能减排协同发展目标的最优策略。

基于情景分析法的安徽省能源消耗及碳排放分析
陆彪, 郝永康, 陈德敏, 王索军, 张雨
2024, 14(3): 788-797. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230537
摘要(106) HTML (51) PDF(2597KB)(44)
摘要:

为了从区域层面开展能源消耗和碳排放量预测分析,以安徽省能源消耗和碳排放量为研究对象,通过构建LEAP-Anhui预测模型,设计了基准情景(BAS)、发展规划情景(DPS)、节能减排情景(ERS)3种情景,预测了安徽省未来3种不同的发展路径。结果显示:到2035年,BAS情景下能源消耗总量达到23 459×104 t(以吨标准煤计),相比BAS情景,DPS与ERS情景能源消耗总量分别下降了20.6%、30.7%,其中ERS情景的能源消耗总量于2030年实现达峰,峰值为16 416×104 t;BAS情景下,安徽省碳排放总量到2035年已达到512.2×106 t,年均增长率为2.6%。DPS与ERS情景下,碳排放总量分别于2030年(389.1×106 t)、2025年(357.2×106 t)达到峰值,均能够完成我国提出的争取在2030年前实现碳达峰的目标承诺。基于碳约束目标对于安徽省能源结构进行了优化分析,在约束路径下,分配给三大系统清洁能源的比例分别为:第三产业39.3%、居民生活23.3%、第二产业37.4%,最小清洁能源需求量为107×1016 J,在能源需求总量中的占比为20.6%。

提标升级对乡镇污水处理厂碳排放特征的影响
刘思玉, 张建强, 白华清, 汪锐, 陈杨武, 何杨
2024, 14(3): 798-807. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230749
摘要:

在碳达峰、碳中和和流域水污染防治的背景下,乡镇污水处理厂减污降碳协同势在必行。基于成都市某乡镇市政污水处理厂2016—2022年水质水量数据,分析提标升级前后化学需氧量、氨氮、总磷、总氮的时间变异性,利用《IPCC 2006 国家温室气体清单指南》(2019年修订版)、《城镇水务系统碳核算与减排路径技术指南》评估直接、间接碳排放强度特征,探究提标升级前后碳排放量对季节、水质及污染物削减量的响应。结果表明:1)污水处理厂主体工艺从周期循环活性污泥法(CASS)升级为厌氧-缺氧-好氧-膜生物反应器法(AAO-MBR)后,出水水质满足DB 51/2311—2016《四川省岷江、沱江流域水污染物排放标准》,升级后通过增加碳源、利用MBR膜截留污泥等措施,使出水水质指标更加稳定,对污染物的处理效率更高;2)提标升级后,直接、间接碳排放强度分别为0.296和1.082 kg/m3(以CO2当量计),分别增加41.59%和105.70%,且夏季碳排放强度显著低于其他季节(P<0.01),升级前后的间接碳排放强度均高于直接碳排放强度;3)提标升级后,总碳排放强度增加了0.643 kg/m3(以CO2当量计),工艺升级导致的电耗增加,使得间接碳排放强度变化更显著。乡镇污水处理厂提标升级在提高处理效能的同时也增加了碳排放量,建议在工艺改造中协同考虑污染物去除与能耗控制,以实现减污降碳协同增效。

大气/废气污染控制与管理
树干高度耦合壁面热效应对城市街谷内污染扩散的影响研究
姬蓉, 姚成, 崔鹏义, 黄远东, 罗杨, 杨瑞涛
2024, 14(3): 808-817. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230864
摘要:

在半封闭的街道峡谷内,交通排放和二次污染物容易在通风不良的区域积聚,严重威胁人们的健康。在影响街道峡谷流场和污染物扩散特性的诸多因素中,太阳辐射引起的壁面热浮力以及不同树干高度对空气动力学的影响一直没有得到足够的重视。通过设置5种树干高度(0.18H、0.40H、0.62H、0.84H、1.06HH为建筑高度)耦合4种壁面加热配置,研究不同树干高度(耦合树木遮阴效应)和墙体加热条件对城市街道峡谷内气流流动和污染物扩散的影响。结果表明,不同树干高度及壁面热效应对城市街道峡谷内气流流动和污染物扩散有显著影响。当树干高度低于建筑物高度时,壁面加热产生的热浮力作用会降低街谷内污染物浓度并增强通风性能;当树干高度超过建筑物高度时,迎风面加热所产生的热浮力会对污染物扩散造成阻碍。采用全壁面加热能够实现更低的污染物积累。研究结果可为城市绿色设施的优化设计,实现对局部微气候环境和空气质量精准调控提供技术指导。

灌木篱墙对高架桥街道峡谷内CO扩散的影响
王薇, 陈昌萍, 郑翥鹏, 张祥敏
2024, 14(3): 818-825. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230755
摘要:

为探究灌木篱墙布局对高架桥街道峡谷内部流场及污染物扩散的影响,将灌木篱墙假设为多孔介质,采用标准k-$ \varepsilon $模型结合组分运输方程对布置中央灌木篱墙和两侧灌木篱墙的高架桥街谷的底部和桥面道路机动车排放的CO扩散过程进行模拟,并与风洞试验结果比较。结果表明:数值模拟方法可靠,且与标准街谷不同,高架街谷中的灌木篱墙不仅不会阻碍流场运动,还能加强底部受阻风场与上部风场的对流,有利于底部道路排放污染物的扩散,能够有效降低街谷的整体污染物浓度,改善污染物在背风侧、桥体上方和底部集聚的问题。两侧均设置篱墙时风场的上下对流更强,背风面壁面处CO质量分数降低60%,增设灌木篱墙可作为改善其内部空气污染程度的有效措施。

移动监测技术在大气环境研究中的应用
朱明玉, 初红涛, 高元官, 李刚, 全权浩, 蔡爀基, 赵刚, 张浩, 杨小阳
2024, 14(3): 826-835. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230604
摘要:

移动监测是把用于环境监测的设备安装在移动载体(汽车、自行车、无人机和船等)上,开展环境质量监测的技术。移动监测技术以其灵活、机动、及时等优势,近年来被广泛应用于大气环境监测中,但针对移动监测技术在大气环境研究中的应用场景及其存在的优缺点等缺少系统性研究。通过文献调研的方式对国内外移动监测技术在大气环境研究中的应用进行综述,重点讨论了监测设备及其搭载平台。将移动监测设备划分为传感器和大型设备2类,其中传感器以体积小、成本低等优势被大量应用在无人机、汽车等平台中。大型设备则包括监测仪和分析仪,但由于受到体积和成本的限制多被应用在飞机和船等面积较大的平台中。根据大气环境移动监测设备搭载的平台将其划分为车载移动监测、机载移动监测和船载移动监测三大类,其中车载移动监测主要用于环境质量监测、溯源分析和热点监测、汽车尾气排放监测及空气污染暴露监测等,机载移动监测主要用于环境空气质量监测、溯源分析和热点监测及大气污染物传输监测,船载移动监测主要用于海表大气组分、溯源分析和船舶尾气排放等研究。最后讨论了移动监测平台现有应用中存在的问题(例如覆盖率、续航、数据质量等),并对未来研究进行了展望。

催化剂的非均匀分布对船舶SCR系统特性的影响
梁海明, 许红祥, 雷小霞, 陈正科, 潘光明
2024, 14(3): 836-845. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230713
摘要:

选择性催化还原(SCR)系统常用于降低柴油发动机尾气排放出的氮氧化物(NOx)。为进一步提高其脱硝性能,首先建立三维数值模拟模型,通过改变SCR转换器中孔隙率来实现催化剂的非均匀分布,从而研究在不同发动机负荷下的催化剂非均匀分布对SCR系统中的流动、传质和传热等性能的影响;其次,与催化剂的均匀分布进行对比,重点考察催化剂非均匀分布时对SCR系统性能的影响;最后,基于场协同原理分析SCR系统中的速度场和温度场对传热过程的影响。结果表明:催化剂的非均匀分布可以提高SCR系统的性能。在发动机25%的负荷下,与均匀分布相比,案例P-R5的压力损失降低165 Pa,脱硝率提高了0.8%,氨的逸出量减少了7 mg/L;案例P-R5的温度梯度高于均匀孔隙率催化剂温度梯度的最大峰值,这表明向外部传递的能量较少,催化剂非均匀分布的结构可以保持催化区域的温度,提高催化剂的活性,有利于脱硝反应。

流域/区域保护与修复
基于PSR模型的太湖流域生态健康评价及主要影响因素
董稳静, 陶艳茹, 庞燕, 许秋瑾, 余小梅
2024, 14(3): 846-855. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230927
摘要:

压力—状态—响应(PSR)模型能反映社会经济状况对湖泊水体生态环境带来的影响。基于PSR模型,构建包含人口密度、流域植被指数、换水周期、浮游植物多样性指数等18项指标的评价指标体系,评价太湖流域生态健康状况。选取1999年、2007年作为历史对照年份,将2011—2020年流域健康状况与对照年份进行比较,分析太湖流域生态健康状况变化。结果显示:1)所构建的指标体系状态层、压力层、响应层权重分别为0.418、0.291、0.291,对太湖流域生态健康产生较大影响的指标主要为大型水生植被覆盖度、湖泊总磷达标率、环保投资占GDP比例、湖泊综合营养状态指数(TSI)、水资源利用开发率及浮游植物多样性指数,其总贡献率为51.74%。2)1999年、2007年太湖流域生态健康评价结果为不健康,2011—2020年处于一般健康至健康状态,其中2015年、2017年生态健康评价指数降低,但总体上2011—2020年流域健康状况呈好转趋势。2011年之后太湖流域健康状况好转主要得益于近十几年中央与地方合力进行流域治理、生态修复和综合管理。2015年、2017年流域生态健康指数波动主要归因于不利的气象因素。3)大型水生植被覆盖度、湖泊总磷达标率、湖泊TSI、浮游植物多样性指数这4项指标的变化与太湖流域生态健康评价指数的变化及健康水平相关性较高,近20年来环保投资占GDP比例的提高、水资源开发利用率的优化在一定程度上减缓了这4项指标下降对太湖流域生态健康带来的不利影响。

肇兰新河河流生态系统健康评价及改善对策
赵晓珊, 董彭旭, 冯可心, 姜兵, 杜慧玲, 于晓英, 孙健, 李秀媛, 张乐天, 李广来
2024, 14(3): 856-866. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230608
摘要:

为诊断肇兰新河的水环境问题,从水质、底质、水生态状况3个方面开展对肇兰新河流域为期1年(2021年夏季—2022年春季)的系统调研、监测与数据分析。采用多指标综合分析法,构建三层次递阶评价体系,选取物理完整性、水资源与安全、水质等7项指标构建肇兰新河河流生态系统健康综合评价指标体系,评价其健康状况。结果表明:肇兰新河源头青肯泡污染严重,干流沿岸以农业面源污染为主,水生态系统受到人类干扰强度较高,河流生态系统脆弱。肇兰新河河流健康总体评价得分为0.26,介于0.20~0.40,等级评级为“差”,其中河流上游、中游和下游健康总体评价的7个方面得分均低于0.4,部分评分低于0.2,评价等级为“差”或“极差”。从河流管理、水污染控制和水生态修复方面提出治理策略,采取优化断面布设、深度控制污染来源、清淤治理等措施改善肇兰新河生态环境。

螳螂川—普渡河流域浮游植物群落特征及环境影响因子
秦海娇, 史秋月, 支国强, 王永强, 韩镇阳, 毕斌, 杨莉园, 霍笑康, 陈金明, 卢少勇, 刘宪斌
2024, 14(3): 867-878. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230909
摘要:

浮游植物和环境因子是水生态的重要组成部分,目前对于高原河流浮游植物与环境影响因子之间关系的研究还不充分。以云贵高原河流螳螂川—普渡河流域为研究对象,在2022年4—11月(枯水期、丰水期、平水期)对该河流域的浮游植物和水体进行采样调查,运用多样性指数、综合营养状态指数和冗余分析(RDA)等对螳螂川—普渡河流域的水质及浮游植物与环境因子之间的关系进行解析,探讨该流域浮游植物群落特征及其与环境因子的关系。结果表明:调查期间共检出浮游植物8门128属261种,以蓝藻门、绿藻门和硅藻门为主,水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae)为全年优势种。浮游植物群落结构及多样性时空变化显著,与枯水期和平水期相比,丰水期细胞密度较少,生物多样性较高,螳螂川干流的细胞密度高于其他流域。综合营养状态指数表明流域整体处于中营养至重富营养水平,且螳螂川干流的富营养化水平最严重。RDA分析揭示了不同子流域影响浮游植物群落结构的主导因素不同,螳螂川干流为高锰酸盐指数(CODMn)和pH,螳螂川支流为CODMn,普渡河干流为流量和硝酸盐氮,普渡河支流为水温。

乌梁素海黄苔分布及其关键影响因素研究
张晓蝶, 崔江龙, 熊瑛, 张列宇
2024, 14(3): 879-888. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230782
摘要:

黄苔暴发是乌梁素海水环境和水生态健康的重要环境问题,识别黄苔分布并探究其关键影响因子对预防黄苔暴发以及进行科学管控具有重要的现实意义。以2013—2020年卫星遥感影像以及无人机航拍数据为基础,利用随机森林方法识别乌梁素海黄苔分布并进行面积统计,利用灰色关联度模型筛选影响黄苔面积变化的关键因子。结果表明:通过十折交叉验证随机森林模型在训练集上的精确度达到99%,在测试集上的平均精确度达到92.8%。从年际变化趋势来看,黄苔面积在2014—2015年、2016—2017年波动较大,前者从18.92 km2降至10.59 km2,后者从13.31 km2升至22.48 km2,而其他年份黄苔面积相对稳定;从空间变化看,黄苔在乌梁素海入口区和湖心区分布更为密集。灰色关联分析结果显示,不同生长期的黄苔面积与水质指标的关联性呈现动态变化,5月黄苔面积受水温和有机物浓度影响显著,6—8月受综合环境因素(水温、有机物及氮磷营养盐浓度)影响较大,9月受氮磷营养盐浓度及生物竞争关系影响较强。研究揭示了黄苔生长与水质指标和生物竞争等影响因素的复杂交互关系。

云南省九湖流域低污染水总量、类型及利用现状分析
邹凯波, 杨智, 彭菲, 戍国标, 肖复晋, 李锐
2024, 14(3): 889-896. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230739
摘要:

为有效推进云南省九湖流域低污染水资源化利用,基于九湖流域2021年的城镇污水处理厂、气象和农业灌溉相关数据,分别从城镇污水处理厂尾水和农田径流排水水量2个方面计算九湖流域2021年低污染水总量,并结合实际调查对其利用现状进行分析。结果表明:1)九湖流域内产生的低污染水总量为150 736.07万m3,其中城镇污水处理厂尾水水量为82 544.14万m3,农田径流排水水量为68 191.93万m3。2)九湖流域低污染水回用总量为46 279.44万m3,回用率为30.70%。城镇污水处理厂尾水回用率为54.46%,其中滇池流域回用率最高,其尾水主要用于景观用水,其次是农业灌溉和城市杂用;农田径流排水回用率为1.94%,主要是通过建有调蓄带的洱海、抚仙湖、杞麓湖、星云湖等流域实现回用,其中星云湖流域农田径流排水回用量最高。3)九湖流域低污染水回用还有很大空间,不同湖泊流域可根据产业结构及发展定位设立不同的低污染水回用目标,加强对农田径流排水的水质监测;根据不同时期农田径流排水水质,科学合理确定农田径流排水用途和去向,充分利用调蓄带的拦蓄储存净化功能,加强污水处理厂尾水、农田退水、初期雨水之间的综合利用。建议在九湖流域内选择典型地区开展低污染水利用配置试点工作,通过试点示范总结成功经验,形成可复制、可推广的低污染水资源化利用模式,促进流域内低污染水资源回用。

冬春季生态沟渠对农田径流污染物的净化效果分析
张迎颖, 闻学政, 宋雪飞, 王岩, 姜智绘, 刘海琴, 张志勇
2024, 14(3): 897-906. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230784
摘要:

为有效提高冬春季沟渠的净化效率,在原有土质沟渠中增设耐寒植物黑麦草浮毯与填料透水坝构建生态沟渠,分析生态沟渠对农田径流中主要污染物的削减率,对比沿程不同处理段对污染物的净化效果,估算植物吸收对于污染通量降低总量的贡献。结果显示:在冬春季节,生态沟渠对总氮(TN)、硝氮(${\mathrm{NO}}_ 3^-{\text{-}}{\mathrm{N}}$)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)和悬浮物(SS)的总削减率均值分别为29.06%、54.93%、20.76%、54.08%和49.85%。透水坝段的TN和${\mathrm{NO}}_ 3^-{\text{-}}{\mathrm{N}}$沿程削减率最高;植物浮毯+透水坝段的TP和COD沿程削减率最高;植物浮毯段的SS沿程削减率最高,其对${\mathrm{NO}}_ 3^-{\text{-}}{\mathrm{N}}$、TP和COD也有较好的净化效果。在降水量达到10 mm以上的9 d内,TN和TP的污染通量降低总量分别为11.43和0.27 kg;黑麦草吸收的氮、磷量分别约占污染通量降低总量的20.6%和55.6%。大雪融化后气温降至0 ℃以下,可能引起土壤冻融作用,雪水径流中的氮、磷浓度显著升高,此时生态沟渠对径流中氮、磷的净化效果不明显,可利用周边河塘暂存雪水径流,后续结合生态措施对污染物实施强化处理。

基于文献计量学的河流中抗生素与内分泌干扰物研究热点分析
刘琛, 顾晓云, 陈杰
2024, 14(3): 907-920. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230877
摘要:

抗生素与内分泌干扰物是近些年全球广泛关注的新污染物。基于中国知网和Web of Science数据库检索河流中抗生素与内分泌干扰物环境行为的研究动态,使用CiteSpace和VOSviewer软件进行文献计量学分析。结果表明:2000—2022年共发表该研究领域相关文献2 085篇,包括399篇中文和1 686篇英文文献,年发文量呈上升趋势且在过去5年迅速增长。英文文献涉及全球96个国家和2 022所研究机构,中国和美国的国际表现力较为突出,发文量分别为773和251篇,其中中国科学院大学发文量位居第一且与国内外机构合作紧密。发文的期刊以环境科学类为主,多学科交叉融合,其中中英文期刊分别以《环境科学》和Science of the Total Environment发文量最多。关键词聚类与时区图谱表明,该领域当前以区域性研究为主,双酚A、壬基酚、有机氯农药等内分泌干扰物与四环素类、磺胺类、喹诺酮类等抗生素在河流中的污染特征研究较为广泛,而针对激素类内分泌干扰物的研究仍不充分,污染物在河流中的迁移、转化、去除等机理研究是当前主要方向。突现词结果表明,过去20年该领域研究可分为3个阶段,早期研究以分析方法和河流中赋存特征等污染调查为主,中期研究以探究污染物的运移归趋为主,近年来研究由生态风险评估转向河流水生态健康管理服务,发展符合区域特征的污染物管控策略与去除技术是当前热点和未来趋势。此外,由抗生素污染衍生的耐药性问题引起全球关注,抗生素抗性基因的产生和传播机制及生态与健康风险也是当前热点和未来关注的重点。

水污染控制
芯片行业再生水灌溉矮牵牛的植物毒理效应及环境风险评价
陈鸿芳, 余波平, 卢星星, 陈何曦, 谢林伸, 黄毅, 陈瑛
2024, 14(3): 921-932. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230690
摘要:

芯片行业废水的再生利用对减少水环境污染、缓解水资源短缺、推动行业绿色发展具有重要意义。为明确芯片行业再生水灌溉对植物的毒理效应,采用矮牵牛作为模型生物,分析2种再生水灌溉期间其生长形态及对总蛋白、叶绿素、抗氧化系统和能量系统标志物的响应特征,基于第二代综合生物标志物响应指数(IBRv2)法评估再生水灌溉的环境风险。结果表明:2种再生水灌溉期间未对矮牵牛的生长形态产生明显不良影响;灌溉中期(9 d)矮牵牛总蛋白、叶绿素均被显著诱导,随后诱导作用减弱,抑制作用开始显现;灌溉中长期(9~15 d)矮牵牛的抗氧化标志物以抑制效应为主,但机体未出现明显的氧化损伤;灌溉期间矮牵牛能量系统标志物的响应规律无明显的一致性。芯片行业再生水灌溉矮牵牛的平均IBRv2为0.85~1.72,环境风险水平较低,但因再生水仍含有高浓度的氯离子和溶解性总固体(TDS),可选择敏感的生物标志物组合谷氨酸脱氢酶、丙酮酸激酶、丙二醛(MDA)或超氧化物歧化酶、MDA对环境风险进行监测和管控。建议进一步研发可有效降低芯片行业再生水中氯离子和TDS浓度的处理工艺,以保障芯片行业再生水回用于绿化灌溉的生态环境安全。

水处理用絮凝剂对发光细菌的联合毒性研究
范雪滢, 许玉洁, 吴欣颖, 徐志锐, 梁嘉慧, 林健辉, 梅承芳
2024, 14(3): 933-940. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230687
摘要:

随着絮凝剂在污水污泥处理过程的广泛使用,其残留在水处理系统中可能存在的单一或联合毒性效应日益受到关注。以聚合硫酸铁(PFS)、聚合氯化铝(PAC)和聚丙烯酰胺(PAM)为研究对象,通过发光细菌单一毒性和联合毒性试验探讨其可能造成的毒性效应。结果表明:1)对于单一毒性效应,PFS、PAC和PAM对发光细菌抑制效应的半数效应浓度(EC50)分别为29.41、71.82和1 072.64 mg/L,毒性效应大小为PFS>PAC>PAM。2)对于二元絮凝剂联合毒性效应,PFS-PAM在毒性比为1∶1混合时具有协同作用,而PAC-PAM在毒性比为1∶3和3∶1混合时均存在拮抗作用。3)采用浓度加和(CA)和独立作用(IA)模型对联合毒性进行预测,PFS-PAM组合实测值与CA模型的预测值相近,而PFS-PAC和PAC-PAM组合实测值与IA模型预测结果相近。4)三维偏差响应面结果显示,试验观测值与CA模型预测值的偏差(dCA)和试验观测值与IA模型预测值的偏差(dIA)会随着絮凝剂浓度变化而变化,CA模型在PFS和PAC浓度较高时拟合程度较好,而对于PAC-PAM体系,IA模型的拟合程度较CA模型好。研究发现,PFS和PAC对发光细菌的毒性效应较强,PFS与PAM混合使用可能会增加毒性效应,对水处理系统中的微生物造成环境风险。

旱季污水处理厂污水中溶解性有机质特征及其与氮素关系
刘交, 潘国强, 杨帆, 李晓曼, 谢彦杰, 韦敏祥, 任美洁
2024, 14(3): 941-952. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230513
摘要:

针对市政污水处理厂污水中溶解性有机质(DOM)变化及其与氮素可能存在的相互影响关系,采用三维荧光光谱结合平行因子分析以及相关性分析,以西南某市旱季市政污水处理厂为研究对象,探究DOM荧光组分随工艺单元的变化规律及其与氮素转化的相关性。结果表明:1)市政污水处理厂水体DOM主要由4个荧光组分组成,即类蛋白质组分C1(类酪氨酸)、C2(类色氨酸)和类腐殖质组分C3、C4。污水处理厂进水以类蛋白质组分为主,该组分占总荧光强度比例的平均值为66.5%,其中C1含量较高,其荧光强度占类蛋白质组分比例的平均值为54.6%。最终出水则以类腐殖质组分为主,该组分占总荧光强度比例的平均值为71.7%,而出水的类蛋白质组分中C2含量较高,其荧光强度占类蛋白质组分比例的平均值为99.8%。2)随处理工艺流程的进行,DOM的荧光强度基本呈现逐渐降低的趋势,尤其是C1在工艺流程中荧光强度逐渐趋于0;而类腐殖质组分相对稳定,不随处理流程的进行而变化。3)污水处理厂生物处理单元之后DOM的荧光指数(FI)均大于1.9,表明DOM以转化为自生源为主。4)污水处理厂工艺流程中${\mathrm{NH}}_4^+{\text{-}}{\mathrm{N}} $和溶解性总氮(DTN)与C1组分和腐殖化指数(HIX)之间有良好的相关性,采用多元回归方式可有效预测工艺流程中${\mathrm{NH}}_4^+{\text{-}}{\mathrm{N}} $和DTN的浓度。建议污水处理厂可根据DOM光谱性质与氮素(${\mathrm{NH}}_4^+{\text{-}}{\mathrm{N}} $和DTN)之间的大量数据建立普适模型,对尾水的排放和受纳水体中氮的变化趋势进行预测。

五格式净粪池与三格式化粪池处理农村生活污水效果及成本对比
蒋进元, 陈朱迪, 罗勇, 谭伟, 宋浩洋, 石冬妮
2024, 14(3): 953-962. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230558
摘要:

针对三格式化粪池(TcST)出水COD及氮、磷浓度高,直排或溢流造成当地局部水体污染或黑臭的问题,构建了等容积五格式净粪池(FcPTR),并以实际生活污水为处理对象,对比研究2种反应器的运行特性和单位污染物去除成本。结果表明:FcPTR连续运行120 d,出水COD平均值为74 mg/L,TN、$ {\rm {NH}}_4^+ {\text{-N}}$、TP平均浓度分别为26、20、1.6 mg/L,在我国进水水质相似的农村地区使用时,可满足11个省(区、市)发布的农村生活污水处理设施水污染排放地方标准二级水质要求。厌氧折流区、好氧区填料与污泥上变形菌门(Proteobacteria)的生长代谢促进了含氮和含磷物质的去除。相比于TcST,FcPTR明显增强了系统对有机物的降解和脱氮除磷效果,提高了系统的抗冲击负荷能力。经成本核算,在设计容积和运行场景相同时运行10年,FcPTR削减1 kg COD、1 kg $ {\rm {NH}}_4^+ {\text{-N}}$的成本均比TcST降低19.8%。

固相碳源的特性对生物反硝化脱氮技术的影响研究进展
柴文云, 郭亚南, 杨铮, 朱烨, 侯俊, 苗令占
2024, 14(3): 963-972. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230718
摘要:

固相碳源反硝化技术是处理低碳氮比污水的重要手段之一,其影响生物反硝化效率的重要因素是碳源特性。针对碳源的自身特性对反硝化的作用原理尚不明晰的问题,从固相碳源应用于脱氮的原理出发,比较和揭示了不同类型固相碳源(人工合成可生物降解聚合物、天然纤维素物质和混合固相碳源)的优势与应用前景,详细梳理了碳源的理化性质(合成物质、释碳组成、表面特性)和投加位点等对污水处理中生物反硝化过程的影响。结果表明,固相碳源的释碳量和利用率是影响反硝化效率的重要因素,通过优化材料组成和混合方式等来改变材料特性可以实现释碳最大化利用,使释放组分更好地被反硝化微生物利用。提出未来固相碳源领域应从改进碳源合成方式和研究电子传递机理等角度优化释碳能力及提高反硝化速率,以期深入开发及推广新型的固相碳源。

城镇分流制排水系统初期雨水污染特征与控制对策
高雅弘, 林炳权, 刘宇轩, 王振北, 胡潜, 齐飞, 孙德智
2024, 14(3): 973-985. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230657
摘要:

由于我国城镇防洪和排涝及城镇面源污染控制的需求,分流制排水系统在城市中占比不断提升,由其带来的初期雨水污染问题已成为城镇水体污染的主要成因之一。结合国内外研究成果,采用文献计量学方法分析了国内外在分流制排水系统初期雨水污染方面的研究热点,对城镇分流制排水系统初期雨水污染的来源、污染特征、不同控制措施及其削减效能进行了综合分析。结果表明:我国分流制排水系统普遍存在管道沉积问题,城市下垫面及管道沉积物中的污染物是初期雨水污染的主要来源;源头和管道沉积物冲刷是影响初期雨水水质变化特征的主要原因;此外,初期雨水污染还受降雨特征、下垫面类型、雨前晴天数、大气污染状况等多个因素的影响。根据初期雨水的污染来源及特征,应将工程性控制措施和非工程性控制措施相结合,从源头、过程、末端及法律法规等方面进行全方位控制,以减少城镇分流制排水系统初期雨水带来的污染,提升城镇水环境质量。

雨污合流制地区溢流污染影响因素及管控建议
安子倩, 乔肖翠, 刘琰, 卢延娜, 李雪, 王海燕
2024, 14(3): 986-994. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230810
摘要(144) HTML (33) PDF(3898KB)(32)
摘要:

雨污合流制地区汛期溢流成为城市河流返黑返臭的重要原因,溢流污染的有效控制,对改善水环境,提升人民幸福感、获得感与安全感有着重要作用。针对雨污合流制地区汛期溢流污染防控,总结了合流制溢流污染的特点、对水环境质量的影响以及合流制溢流污染的影响因素等内容,分析了我国溢流污染严重区域的分布特征并提出管控建议。研究发现,我国合流制溢流污水呈现出成分复杂、水量水质变化大、初期雨水水质差等特点,且合流制溢流污染会导致城市面源污染,加重地表水质恶化程度。通过分析合流制溢流污染的2个主要影响因素(降水量和管网条件),初步识别出我国溢流污染严重区域主要集中在东部、南部地区,且相关性分析结果表明汛期降水量及管网密度与区域水质存在中等相关关系。为加强合流制地区溢流污染防控,提出要因地制宜制订汛期雨污溢流污染排放管控标准、开展溢流污染控制技术更新行动、加强汛期雨污溢流污染的全过程管理、加强汛期雨污溢流污染治理成效考核等具体建议,以期为有效控制合流制溢流污染,推动水环境质量持续改善提供参考。

土壤与固废污染控制与管理
天津市农田土壤重金属来源及健康风险评价
朱玲, 刘琨, 李兰兰, 苑红丹, 赵美姿, 李炜
2024, 14(3): 995-1004. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230770
摘要(137) HTML (30) PDF(5097KB)(54)
摘要:

为揭示城市周边蔬菜粮食种植区土壤重金属风险,同时针对目前研究中缺少经手-口摄入、呼吸途径和皮肤接触暴露途径引起的人体健康风险及估算不同来源下量化的成人和儿童的健康风险情况,以天津市西青区农田表层土壤为研究对象,分析了Cr、Cu、Ni、Pb、Zn、As、Hg、Cd共8种重金属的浓度,采用主成分分析(PCA)、正定矩阵分解(PMF)、健康风险评价模型(PMF-HRA)分别评价土壤重金属污染程度、来源及健康风险,厘定主要的重金属污染物及其暴露途径。结果表明:天津市农用地土壤8种重金属中Cd、Hg污染最为严重,均值分别超出背景值151.9%、324.1%,约有15%的点位处于中度至重度污染等级。研究区土壤重金属污染的来源主要包括自然成土过程、农业生产和交通运输、燃煤、农药使用。Cd(农药源)和Hg(燃煤源)是研究区农用地土壤污染的重要元素。在摄食农作物、手-口摄入和皮肤接触3种暴露途径下,均不存在显著的非致癌健康风险。自然源的总致癌风险指数(TCR)最高,Cr元素是源贡献中儿童非致癌风险总指数(HI)和儿童TCR的主要贡献者;燃煤源中Hg对HI的贡献最大,Cu和Zn对HI的贡献来自于农药和交通混合源。以上重金属元素的污染来源均与周围居民的工业、农业及交通活动存在密切的联系,应引起重视。

手持式XRF在土壤调查修复项目中应用的可靠性分析
孙中瑾, 张莹莹, 叶小瑭, 李新元, 满伟慧, 刘超, 史瑞, 刘敬兵, 王子鸣
2024, 14(3): 1005-1014. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230715
摘要(201) HTML (48) PDF(6839KB)(42)
摘要:

为确定手持式X射线荧光光谱仪(XRF)测量精度和准确度是否能够满足土壤环境快速检测要求,以山东省济宁市某地块土壤污染状况调查项目为背景,分别采用XRF快速检测仪检测和实验室检测方法对浅层土层(0.2~0.5 m)和深层土层(1.5~2.0 m)样品中砷(As)、铜(Cu)、铅(Pb)、锌(Zn)和镍(Ni)5种元素浓度进行检测。结果表明:浅层土层重金属As的XRF检测值普遍高于实验室检测值,Cu、Pb、Zn、Ni的XRF检测值普遍低于实验室检测值,误差普遍在±30%以内;浅层土层的重金属元素XRF检测值与实验室检测值普遍相对偏差(RD为−33.82%~23.53%)及总体相对偏差标准差(6.79~19.52)小于深层土层(分别为−30.26%~98.36%、9.53~49.77),相对偏差的离散程度小于深层土层;浅层土层的重金属的决定系数(R2为0.776 2~0.954 9)普遍高于深层土层(R2为0.776 2~0.954 9),相关性高于深层土层。野外使用XRF对土壤样品中重金属进行检测时,所取的土壤样品尽量避免大颗粒,对样品待测面进行压实、压平处理,对于含水率高的样品应适当进行干燥处理,以降低检测误差。虽然手持式XRF检测存在一定误差,但在土壤污染状况调查项目中可以较好地反映土壤元素浓度范围,具有较高的可靠性,可以满足项目土壤快速检测需求。

复合改良剂对石墨尾矿物理性状的影响
易富, 杨磊, 杜常博, 程传旺
2024, 14(3): 1015-1025. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230898
摘要:

为了解决石墨尾矿复垦过程中物理性状较差的问题,研制出一种能够改善其透气性、保水性及结构性的复合改良剂。首先,通过室内试验分别探究玉米秸秆、牛粪和风化煤3种材料对石墨尾矿物理性状的影响以及施用量范围;其次,采用响应面法(RSM)设计试验,得到复合改良剂(玉米秸秆+牛粪+风化煤)的最优配比;最后,分别从透气性、保水性和结构性上分析改良后尾矿的物理性能,并利用扫描电镜(SEM)技术探讨复合改良剂对其微观结构的影响及作用。结果表明:施用单一改良材料时,玉米秸秆对石墨尾矿透气性影响效果最为明显,牛粪对其保水性提升最为显著,风化煤对其大团聚体含量的影响效果最强。复合改良剂的最优配比为玉米秸秆4.10%、牛粪10.49%、风化煤2.94%,此时石墨尾矿的容重、田间持水量和大团聚体含量分别为1.1 g/cm3、61.71%和84.51%;对比改良前石墨尾矿总孔隙率和水稳性大团聚体含量分别提升了17.42%和14.48%,持水能力也得到明显改善;SEM分析显示改良后石墨尾矿表面出现明显胶结物,颗粒之间由角-面接触和边-面接触转变为直接点接触,大量颗粒凝聚在一起形成团聚结构,从微观尺度验证了复合改良剂对石墨尾矿物理性状的影响。该复合改良剂对石墨尾矿物理性状改善作用显著,对于实现石墨尾矿复垦利用具有可行性。

尾矿库环境事故因素分析及建议
袁华山, 张明慧, 陶霞, 王宏洋, 赵鑫, 张国宁, 江梅
2024, 14(3): 1026-1033. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230764
摘要(117) HTML (54) PDF(669KB)(35)
摘要:

基于我国尾矿库环境风险特征,分析近年来尾矿库环境事故原因,并针对环境事故发生后的应急处理及环境次生灾害应急处理展开讨论。针对我国尾矿资源存量大、类型多,资源综合利用率较低以及矿山企业生产管理水平不高的实际问题,提出建议:一是要实现尾矿资源的综合利用,达到减量减排的目的;二是要对尾矿库采取系统性的污染治理,特别是针对因不可抗拒因素而引起的环境污染问题;三是要加强安全管理,减少溃坝等安全风险,从源头降低安全事故次生环境污染风险。

基于危害性评价的危险废物分级方法研究—以电子行业为例
吴丹, 刘彦君, 孟令易, 傅海辉, 王雪娇, 杨子良
2024, 14(3): 1034-1042. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230808
摘要:

为解决不同危险特性之间的风险比较及探索危险废物的分级分类管理问题,将危险废物中的有毒有害物质作为风险物质,参考GB 18218—2018《危险化学品重大危险源辨识》和HJ 941—2018《企业突发环境事件风险分级方法》中风险源评价方法中临界量的概念,提出危险废物危害值和危害率的概念,将危险废物的危害性定量化,建立危险废物分级方法,对危险废物及产废企业进行分级。对北京市5家电子行业企业的7种危险废物进行采样检测,并按建立的方法进行评价,结果表明:采集的危险废物涉及易燃性、腐蚀性、毒性,危害率从高到低分别为具有易燃性、腐蚀性、毒性的危险废物;废有机溶剂与酸洗废液的危害值较高;企业的危险废物危害值从大到小依次为A(6.13)、B(2.12)、C(1.23)、E(1.20)、D(0.82)。研究显示,危害率可以区分危险废物自身的固有危害,可作为危险废物分级的指标,比较不同危险特性废物的风险;危害值可作为企业危险废物分级管理的参考。

危险废物鉴别采样技术要点解析
郝雅琼, 黄泽春, 杨玉飞, 傅海辉
2024, 14(3): 1043-1047. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230736
摘要:

我国危险废物产生源和种类非常复杂,产生量巨大且持续增长,规范化环境管理和污染防治面临较大压力。危险废物鉴别是识别固体废物危险特性和确定危险废物环境管理对象的重要技术手段和关键依据。根据危险废物鉴别经验以及发布的危险废物鉴别报告复核工作简报发现,部分鉴别单位在危险废物鉴别过程中,由于对HJ 298—2019《危险废物鉴别技术规范》中采样技术要求未充分掌握,采样不规范,致使危险废物鉴别结论依据不充分甚至错误。因此,对确定生产工艺过程中产生废水处理污泥采样对象、堆存状态固体废物采样对象、平行线固体废物份样数、连续产生固体废物采样时间和频次、间歇产生固体废物采样时间和频次、生产工艺过程产生固体废物的采样方法等采样技术要求进行解析,同时给出了常见的错误采样方式,以期为危险废物鉴别过程中样品采集提供借鉴。

基于灰色系统的城市生活垃圾产生量预测研究
杨延梅, 舒辉秀, 周奇, 赵彤, 包为磊
2024, 14(3): 1048-1055. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230798
摘要:

探究“无废城市”建设下城市生活垃圾产生量影响因素有助于指导城市制定有效的治理方案。基于灰色系统,以11个国内“无废城市”建设试点城市为对象,采用灰色关联分析法研究城市生活垃圾产生量的相关影响因素,并通过灰色预测模型预测城市未来9年的生活垃圾产生量。结果表明:1)城市的经济发展水平对生活垃圾产生量的影响最大,其相关影响因素的影响程度表现为地区生产总值>社会消费品零售总额>第三产业占比>人均GDP。2)GM(1,1)模型预测10个试点城市生活垃圾产生量的结果表明,2023—2030年重庆市和深圳市的生活垃圾产生量年增长率基本保持不变,威海市、盘锦市、三亚市等8个城市的生活垃圾产生量年增长率逐年降低,以铜陵市的降低幅度最大,绍兴市最小。3)加入5个相关影响因素的GM(1,N)模型预测6个试点城市生活垃圾产生量表明,2023—2030年盘锦市和重庆市的生活垃圾产生量年增长率呈下降趋势,深圳市、许昌市、三亚市、徐州市的年增长率逐年上升,增长幅度最大的是深圳市,最小的是徐州市。研究结果可为“无废城市”建设背景下城市的固废管理提供有效策略支撑。

污酸石膏渣的环境稳定性与金属释放特性研究
王云燕, 何紫彤, 柯勇, 罗永健, 唐巾尧, 孙竹梅, 闵小波
2024, 14(3): 1056-1065. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230769
摘要(112) HTML (28) PDF(5676KB)(28)
摘要:

为探究火法炼铜过程产生的污酸石膏渣的环境风险,通过解析污酸石膏渣性质,采用模拟堆存、静态侵蚀、半动态侵蚀的方法研究污酸石膏渣的长期稳定性与重金属释放特性。结果表明,污酸石膏渣中As、Cd浸出浓度超标,分别为1 488.66、22.98 mg/L。其中,As的酸可提取态达87.55%,Cd的有效态超90%,存在严重环境风险。模拟堆存结果表明,污酸石膏渣为严重生态风险等级,应做好防淋失、防扬尘等措施。在静态与半动态侵蚀下,污酸石膏渣表面附着的As、Cd在化学反应、扩散等作用下大量浸出,使浓度均处于较高水平。其中,模拟填埋场环境各元素浸出浓度远高于其他模拟环境,需重点关注。

生态修复与风险评估
基于景观生态风险和生态系统服务价值的海岸带地区生态修复分区研究—以防城港市为例
沈杨, 汪晗, 聂鑫
2024, 14(3): 1066-1076. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230734
摘要:

以防城港市海岸带地区为例,计算其在不同时期内的景观生态风险和生态系统服务价值,利用空间自相关分析二者的空间关联性,基于分析结果划定海岸带地区的国土空间生态修复分区。结果表明:2000—2020年防城港市海岸带地区的土地利用类型以林地为主,约占研究区面积的50%,其次为海域(18%)、耕地(16%)和建设用地(6%),在研究期间海岸带地区林地、海域和建设用地的类型转换最为剧烈。研究区整体生态风险等级以较低生态风险为主,约占研究区面积的32%,其次为中生态风险(26%)、低生态风险(18%)和较高生态风险(16%),而高生态风险的面积较少,约占研究区面积的8%,研究期间较低生态风险和中生态风险的范围呈现缩减趋势,而低生态风险、较高生态风险和高生态风险的范围呈现扩张趋势。研究区的生态系统服务价值呈现先增后减的趋势,20年间累计减少5.43亿元。基于景观生态风险和生态系统服务价值的空间集聚分析结果,将研究区划分为生态优先修复区、生态重点修复区、生态综合提升区、生态预防治理区和生态保育涵养区,针对不同分区分别提出了滨海湿地修复、农地肥力培育、城市内河治理、提升生态用地完整度和促进林草自然更新等生态修复措施。

以旗舰物种为视角的生物多样性价值评估初探
李晓蔚, 邓陈宁, 黄小娱, 谢明辉
2024, 14(3): 1077-1086. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230846
摘要:

利益相关者对生物多样性的价值感知影响其态度与行为,从而影响环境保护政策执行的效率与效果。为准确刻画出利益相关者对特定区域内生物多样性的价值感知,提出一套以旗舰物种为视角的选择实验设计方法,具体步骤包括:结合研究区域选择旗舰物种进行属性设计;根据预调研结果优化生成正式调研的选择实验问卷;通过问卷调研获取支付意愿;评估局地生物多样性价值。将该方法应用于秦岭(陕西段),选取秦岭大熊猫、秦岭金丝猴、朱鹮为旗舰物种,调查了1 288位受访者,结果显示:陕西省内、省外受访者对秦岭生物多样性保护的边际货币支付意愿分别为146.29、212.60元/a,边际时间支付意愿价值分别为240.12、350.01元/a。根据边际支付意愿估算得到秦岭(陕西段)生物多样性价值为4 897.72亿~9 795.45亿元/a。该方法能较为全面地反映局地生物多样性的价值并兼具可理解性,为生物多样性保护政策的制定与执行提供数据基础。

环境风险评估与管理
基于文献计量学的环境领域有机磷农药研究热点和趋势分析
周摇, 张新伟, 谢晓琳, 钱锋, 宋永会
2024, 14(3): 1087-1097. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230759
摘要:

有机磷农药(OPPs)已逐渐取代有机氯农药成为广泛应用的农药之一,其大量使用对环境构成威胁,了解环境领域中OPPs的研究动态与趋势,可为相关领域的科研工作和环境管理提供借鉴。运用文献计量学方法,对2000—2022年中国知网(CNKI)核心数据库和Web of Science(WoS)核心数据库收录的环境领域OPPs的相关文献进行了分析,系统梳理了该领域OPPs的研究现状,阐述了OPPs研究的发展态势及热点前沿,同时提出了未来重点研究方向。结果表明:2000—2022年,国内外关于环境领域OPPs的研究论文共3 427篇,近10年来发文量呈显著上升趋势;环境领域OPPs的研究介质主要是水体和土壤,且对水体中OPPs的环境行为和特性探究更为深入;OPPs的检测手段以气相色谱法为主,毒死蜱〔O,O-二乙基-O-(3,5,6-三氯-2-吡啶基)硫代磷酸酯〕是OPPs研究中出现频率较高的目标污染物之一,且其在环境中的检出率较高;国内外关于OPPs在环境中的研究脉络基本相似,前期研究(2000—2010年)主要集中在环境中OPPs的萃取方法,中期研究(2011—2018年)主要集中在环境中OPPs的危害及对其的环境影响评价,近年来(2019—2022年)研究热点主要集中在OPPs的残留、环境检测以及高效去除等领域。未来建议加强OPPs降解产物的鉴定和环境毒性研究、OPPs复合暴露研究及环境修复研究,同时开发新型纳米材料和绿色农药替代方案等。

环境监测中异常数据识别与修复
景永志, 艾自东, 田相臣
2024, 14(3): 1098-1104. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.20230717
摘要:

为获取完整、可靠的环境监测数据,提出一种基于GeoHash算法的局部离群因子算法(GeoHash-LOF)。相较于传统的局部离群因子算法(LOF),GeoHash-LOF算法引入了地址划分和区域编码的思想,降低了算法计算量。针对识别出来的异常数据,采用基于遗传算法改进的灰色预测(GA-GM)算法进行修复,通过对灰色预测中的背景值和初值进行择优,从而提高预测值的准确度。以欧洲核能机构所提供的数据为例,将本文所提出的GeoHash-LOF算法、GA-GM算法与其他算法进行比较,结果表明本文所提出的算法异常数据识别效率更高且缺失数据修复拟合度更好。