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2019年  第9卷  第5期

封面+目次
2019年第五期封面+目次
2019, 9(5): .
摘要:
特别策划:“山水林田湖草”特色研究专栏
山水林田湖草生态保护修复的系统思想——践行“绿水青山就是金山银山”
姜霞, 王坤, 郑朔方, 胡小贞, 储昭升
2019, 9(5): 475-481. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.09.020
摘要:
我国地域广阔,但由于人口基数庞大,可利用国土资源空间分布不均。在我国经济实力和人民生活水平得到显著提升的当今,如何在有限的国土资源下,实现经济的可持续发展,促进社会经济与环境保护的协同发展,成为迫切需要解决的发展难题。习近平总书记提出的“山水林田湖草是一个生命共同体”的重要理念和系统治理思路为解决这一发展难题指明了方向。解析了山水林田湖草生态保护修复的战略背景;阐释了山水林田湖草生态保护修复的指导思想、基本原则和系统设计思路;提出了山水林田湖草生态保护修复工作的重点任务,包括编制修复方案,科学确定空间布局,优化调整产业结构与人口布局,因地制宜地开展生态修复,多部门联动推进生态保护修复等,并明确了其技术要求。
抚仙湖流域山水林田湖草生态保护修复思路与实践
牛远, 胡小贞, 王琳杰, 张有林, 余辉, 曹熏予, 何永俊, 尹骄, 姜霞
2019, 9(5): 482-490. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.08.010
摘要:
抚仙湖流域是我国西南地区和珠江流域重要的生态屏障,是我国“两屏三带”生态安全战略格局的重要组成部分,其生态安全对于保障珠江流域生态安全和云贵高原生态服务功能乃至国家水土资源安全具有战略意义。基于“山水林田湖草是一个生命共同体”的理念,针对抚仙湖流域空间格局有待优化、土地退化较为严重、入湖污染负荷超载、生态风险持续加大等生态环境问题,提出以保障抚仙湖Ⅰ类(GB 3838—2002《地表水环境质量标准》)优质水资源为目标,以流域空间格局优化和管控为前提,以“修山扩林、调田节水、生境修复、控污治河、保湖管理”并重为总体思路,设计了涵盖水源涵养与矿山修复、田地整治与节水减排、生态保护与修复、污染源治理与入湖河流清水修复、湖泊保育与综合管理调控五大类47项工程的流域生态保护修复方案;方案实施1年多,在扩增森林植被面积,提高农田质量和利用效率,削减入湖污染负荷,增强流域生态系统稳定性和改善湖滨区生态环境等方面初见成效;建议下一步加强流域空间管控,统筹推进各项工程实施,以期全面恢复抚仙湖流域生态功能,保障水体洁净和流域生态安全,促进抚仙湖流域的健康发展。
小兴安岭—三江平原山水林田湖草生态保护修复问题识别及方案探讨
张博, 王书航, 郑朔方, 姜霞, 倪艳芳
2019, 9(5): 491-498. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.07.290
摘要:
小兴安岭—三江平原是东(华)北平原的生态安全屏障,是我国生物多样性的重点区域,也是我国重点粮食生产基地,其生态环境保护备受关注。针对小兴安岭—三江平原区域特征,分别从森林、矿山、草场、湿地、水体等各要素层面识别区域重大生态环境问题,在明确区域功能定位的基础上,提出了其山水林田湖草生态保护修复方案的设计思路、总体布局及具体工程方案。小兴安岭—三江平原区域存在森林水源涵养功能减弱,废弃矿山生态破坏,草场面积缩减与退化,湿地面积萎缩,局部水体功能下降等生态环境问题;按照优化生态空间管控与分区分类精准修复相结合的思路,结合区域的湖泊、山脉、河流等重要自然地理界线,提出构建小兴安岭—三江平原区域“两屏一带一区”(小兴安岭生态安全屏障和完达山生态安全屏障、松花江水土污染防控带、三江平原湿地生物多样性保护区)的总体布局;在此基础上整体推进森林保护修复、矿山环境治理、土地整治与修复、生物多样性保护及水环境保护与治理等五大类工程。方案实施预计将为区域带来良好的生态效益、社会效益和经济效益。
山水林田湖草思想的理论内涵及生态保护修复实践——以广西左右江流域工程试点为例
李春华, 叶春, 刘燕, 谢华, 张振华, 于赐刚, 杨瑞刚, 王亚空, 吕美婷, 戴婉晴
2019, 9(5): 499-506. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.07.300
摘要:
对习近平总书记“山水林田湖草是一个生命共同体”思想的理论内涵进行了解读,并以广西壮族自治区左右江流域山水林田湖草生态保护修复工程试点为例,进行山水林田湖草生态保护修复实践探索。对左右江流域的区位特征及生态环境问题进行了分析,表明该流域为典型的喀斯特岩溶地貌区,目前石漠化与水土流失问题突出,许多矿山生态破坏和环境污染历史遗留问题亟待解决,生物多样性保护现状堪忧。以流域清水产流机制为理论依据,明确了其山水林田湖草生态保护修复的总体思路与绩效目标,将流域分为山地水源涵养与生物多样性保护区、丘陵水土流失与石漠化治理区、平原污染源控制与环境综合整治区、湿地和水体生态保护与修复区4个功能区,分别提出不同功能区的修复方案;工程试点方案实施1年多,取得了较好的效果,实现了经济效益、社会效益、生态效益良好结合,可为类似项目的实施提供借鉴。
洱海流域山水林田湖草各要素特征、存在问题及生态保护修复措施
储昭升, 高思佳, 庞燕, 王圣瑞, 熊仲华, 段彪, 杨学松, 赵继东
2019, 9(5): 507-514. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.07.291
摘要:
洱海作为我国水质较好湖泊的代表,也是我国“新三湖”重点保护湖泊之一,山水林田湖草生态保护修复是洱海流域生态文明建设的重要内容,也是破解当前洱海保护治理难题的必然要求。系统阐述了流域山水林田湖草各要素特征,诊断了其存在的主要问题,按照“修山育林、净田治河、修复宜居、增容保水”的思路,以提升洱海水质为核心,坚持山水林田湖草综合施策、系统治理,明确生态保护修复总体目标和绩效指标,提出优化流域生态空间,强化山体林区生态修复,发展绿色生态农业,强化入湖河流小流域综合治理,实施洱海水生态调控与修复,提升流域环境监管能力等一系列任务措施,形成洱海流域山水林田湖草一体化保护修复方案,为流域山水林田湖草保护治理工作提供总纲和指导,同时也为洱海保护治理和流域可持续发展提供科学依据。
典型农牧交错带山水林田湖草生态保护修复——以内蒙古岱海流域为例
王书航, 白妙馨, 陈俊伊, 赵丽, 张博, 郭云艳, 姜霞
2019, 9(5): 515-519. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.08.050
摘要:
典型的农牧交错带——岱海流域是我国“两屏三带”生态安全战略格局中北方防沙带的重要组成部分,也是京津冀地区生态屏障的重要组成部分,其生态环境保护意义重大。针对岱海流域独特的地理特征和生境状况,围绕着水量减小和生态退化两大核心问题,梳理了其水量、水质、水生态等方面的优先问题清单;以保障岱海流域生态安全为核心目标,按照优化生态空间管控与分区分类精准修复相结合的思路,构建了“一湖三区”的国土空间管控体系和“两增、两减、三平衡”的山水林田湖草生态保护修复工程体系,以期增强岱海流域生态服务功能,促进农牧交错带生态脆弱区域经济社会发展。
大气污染治理
一种最优多模式集成方法在我国重污染区域PM2.5浓度预报中的应用
张天航, 王继康, 张恒德, 张碧辉, 吕梦瑶, 江琪, 迟茜元, 栾天
2019, 9(5): 520-530. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.04.250
摘要:
为了提高我国重污染区域PM2.5浓度预报准确率,基于4套国家级以及区域环境气象业务中心发展和维护的空气质量数值预报模式,通过均值集成、权重集成、多元线性回归集成和BP-ANNs集成分别建立集成预报,在实时预报效果评估基础上,建立了最优多模式集成预报。对2015—2016年预报效果进行评估,结果表明:相对于单个空气质量数值预报模式,均值和权重集成对预报偏差的改进幅度有限,但多元线性回归、BP-ANNs和最优集成能较大幅度降低预报偏差;最优集成预报与观测值间的归一化平均偏差(NMB)和均方根误差(RMSE)分别为-10%~10%和10~70 μg/m 3,且在更多的站点表现出强相关性,但依然低估了高污染等级的PM2.5浓度。对2018年2月25日—3月4日京津冀地区污染过程进行评估,结果表明:最优集成能较好预报出该过程中PM2.5浓度的变化趋势和量级;在北京、石家庄和郑州3个代表城市中,预报和观测值间的NMB和相关系数(R)分别为-26%~-4%和0.49~0.77;最优集成对轻度污染及中度污染的TS评分为0.39~0.73,重度污染及以上TS评分为0.13~0.30,能为预报员提供客观参考,但对污染峰值的预报能力还需进一步改进。
空气特性对湿烟羽治理技术的影响
郭小虎, 张小龙, 李军民, 杜媛, 李媛
2019, 9(5): 531-537. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.02.250
摘要:
针对空气的气压、温度、相对湿度对烟气热力状态、湿烟羽的形成和湿烟羽治理技术的影响进行研究。结果表明:空气特性会影响饱和湿烟气温湿度的选定;空气温度对湿烟羽的影响程度大于相对湿度;气压对排烟温度的影响随饱和湿烟气温度的降低而增大;空气温度降低,排烟温度的基准变化率减小。空气温度和相对湿度会影响湿烟羽消白效果,由所需消白效果决定烟气的冷凝及再热温度。
宣威市冬季室内PM2.5中水溶性无机离子污染特征
吴凡, 邵龙义, 鲁静, 席春秀, 常玲利, 高秋生
2019, 9(5): 538-543. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.03.220
摘要:
2016年冬季,在云南省宣威市虎头村和西泽乡新村住户室内采集PM2.5样品共48组,采用重量法测定PM2.5浓度,离子色谱法测定Na +、$NH^{+}_{4}$、K +、Mg 2+、Ca 2+、Cl -、$NO^{-}_{3}$和$SO^{2-}_{4}$等8种水溶性无机离子浓度,分析其污染特征。结果表明:宣威市燃煤旧户室内PM2.5日均浓度为52.5~417.0 μg/m 3,用电新户室内PM2.5日均浓度为43.6~77.9 μg/m 3。燃煤旧户PM2.5中8种水溶性无机离子日均浓度为21.90~68.90 μg/m 3,且Cl ->Na +>$NO^{-}_{3}$ >$SO^{2-}_{4}$ >$NH^{+}_{4}$ >K ++Ca 2++Mg 2+;用电新户8种水溶性无机离子日均浓度为12.53~48.04 μg/m 3,且$NO^{-}_{3}$>$SO^{2-}_{4}$ >Cl ->Na +>$NH^{+}_{4}$ >K +>Ca 2+>Mg 2+。宣威市室内PM2.5浓度、水溶性无机离子浓度均为燃煤旧户>用电新户,燃煤是造成室内空气污染的主要来源。
流域污染治理
永定河怀来段冬季表层沉积物细菌群落特征及其主要影响因子
赵建国, 翟学正, 郭祥, 王叶姣, 王江华, 周紫梦, 姜甜甜
2019, 9(5): 544-551. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.03.250
摘要:
对永定河怀来段冬季表层沉积物及上覆水水质指标进行分析,通过高通量测序技术研究沉积物细菌群落结构及多样性,并对沉积物细菌群落结构与环境因子进行相关性分析。结果表明:永定河怀来段冬季表层沉积物OTUs数量平均为7 357;表层沉积物门水平的细菌优势种群包括变形菌门(Proteobacteria)、拟杆菌门(Bacteroidetes)、绿弯菌门(Chloroflexi)和厚壁菌门(Firmicutes)等,表层沉积物属水平细菌优势种群并不明显;沉积物细菌Shannon指数为8.135~10.647,ACE指数为6 060.643~7 182.679,Chao1指数为5 553.562~6 967.912,香蒲湿地沉积物中细菌的种类最为丰富,支流冰封水体表层沉积物中细菌种类较少;沉积物有机磷(OP)与氨氮($NH^{+}_{4}$-N)浓度,上覆水总磷(TP)与亚硝氮($NO^{-}_{2}$-N)浓度是沉积物中细菌丰度的主要影响因子,沉积物中细菌丰度与沉积物OP、$NH^{+}_{4}$-N浓度呈负相关,与上覆水TP、$NO^{-}_{2}$-N浓度呈正相关。
铝污泥复合填料特性及在人工湿地中的应用
奚道国, 张瑞斌, 周乃, 陈凡, 祖白玉, 王乐阳
2019, 9(5): 552-558. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.05.070
摘要:
利用铝污泥、钢渣和沸石制备了3种铝污泥复合填料——铝污泥-沸石、铝污泥-钢渣、铝污泥-沸石-钢渣,研究了其物理特性和对磷的等温吸附性能,并应用于人工湿地小试系统中,探讨其对湿地水质的净化效果。结果表明:相较铝污泥和传统湿地填料,3种复合填料具有较大的体积密度、孔隙率和比表面积;3种复合填料对磷的吸附效果存在较大差异,表现为铝污泥-钢渣>铝污泥-沸石>铝污泥-沸石-钢渣;3种复合填料对人工湿地进水中化学需氧量(CODCr)的去除率无显著差异,均为70%左右;对总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH3-N)的去除率差异较大,其中铝污泥-钢渣、铝污泥-沸石对TP去除率较高(93%以上),铝污泥-沸石、铝污泥-沸石-钢渣对TN和NH3-N去除率较高(TN高于65%,NH3-N高于77%);铝污泥-沸石复合填料对人工湿地污染物去除的综合效果最好,可使人工湿地出水水质达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准。
麸皮生物絮团技术在鲢鲤鱼混养鱼塘中的应用
刘超, 翟国威, 吕亚军, 冯鹏, 王斌
2019, 9(5): 559-565. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.03.270
摘要:
在鲢鲤鱼混养鱼塘内进行增饲麸皮碳源的试验研究,探讨麸皮在常规养殖鱼塘生成生物絮团的效果及对鱼类生长和养殖水体水质的影响。结果显示:增饲麸皮可以显著促进鱼塘生物絮团的生长;与对照鱼塘相比,增饲麸皮的鱼塘鲜鱼产量提高16.32%,其增重率、特定生长率、生长势显著高于对照鱼塘;鲢鱼的生长性能高于鲤鱼,鲤鱼的饲料系数低于对照鱼塘,生物絮团对鲢鱼的促生长作用高于鲤鱼;与对照鱼塘相比,增饲麸皮的鱼塘水体透明度降低、总悬浮物(TSS)浓度上升,NO2-N、NH3-N、TN浓度显著降低,养殖水体部分水质指标得到改善。
水污染治理
氨化改性小麦秸秆对水体Cd 2+的吸附性能研究
李志琳, 解宇峰, 程德义, 王磊, 石佳奇, 祝欣
2019, 9(5): 566-572. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.04.010
摘要:
利用尿素溶液氨化改性小麦秸秆,通过扫描电镜和傅里叶变换红外光谱观察其改性前后的表征,研究不同初始pH与投加浓度对改性前后小麦秸秆吸附水溶液中Cd 2+的效果,并通过动力学与热力学模型拟合小麦秸秆的吸附动力学与等温吸附特征。结果表明:氨化改性小麦秸秆的结构疏松,孔隙增大,表面嫁接了伯酰胺基团,各官能团活性增强,有利于提高对Cd 2+的吸附能力;氨化改性小麦秸秆吸附Cd 2+的最适宜条件是pH为6、温度为25 ℃、吸附剂投加浓度为1/300 g/mL,此条件时对Cd 2+的吸附率达74.32%,最大饱和吸附量为11.29 mg/g;不同温度下,氨化改性小麦秸秆对Cd 2+的吸附可用准二级动力学方程描述,表现为吸热反应;对Cd 2+的吸附热力学过程可用Langmuir模型描述,表现为以化学吸附为主。
BP神经网络和ARIMA模型对污水处理厂出水总氮浓度的模拟预测
林佳敏, 陈金良, 林晶晶, 李宣辑, 马聪, 张志强, 沈亮
2019, 9(5): 573-578. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.03.261
摘要:
污水处理厂出水总氮(TN)浓度是评价水处理效果的关键指标之一。建立BP神经网络模型对污水处理厂脱氮工艺进行模拟,引入自回归整合移动平均模型(ARIMA模型)对污水处理厂未来短期出水TN浓度进行预测。结果表明:BP神经网络模型在训练集和测试集模拟结果的平均相对误差分别为15.9%和16.5%,模型预测结果的平稳性较差;ARIMA模型对未来7 d出水TN浓度的时序预测平均误差为4.41%,预测精度较高;2个模型相结合有助于实现污水处理厂快捷和高效的在线检测。
土壤及固体废物污染治理
新疆巴音布鲁克草原不同退化程度对土壤特性影响
胡妍玢, 许秋瑾, 胡小贞, 赛·巴雅尔图, 张慧, 杨天学
2019, 9(5): 579-586. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.04.180
摘要:
以高寒草原巴音布鲁克草原为研究对象,通过对不同类型草场的草地利用方式、土壤退化程度和植被类型差异的调查,分析不同类型草场退化程度对土壤理化特性的影响,揭示植被和地表特征及草地利用方式对土壤肥力的影响。结果表明:高寒沼泽草场、高寒草原草场的草地利用方式合理,草地未退化,土壤养分含量高,植被状态良好,高寒草甸草场随放牧压力增大,生境退化程度加重,土壤退化程度加大,表现为土壤容重增大,含水率减少,土壤全磷和有机质浓度减少,植被盖度降低;不同类型草场退化程度与土壤容重、pH和水溶性盐浓度呈显著正相关,与含水率、全磷浓度、有机质浓度和植被盖度呈极显著负相关,与植被盖度相关系数高达-0.907,草场退化过程中土壤肥力因子与植被状态呈极显著正相关。
黏土与粉煤灰吸附农村生活垃圾渗滤液的效能及机理
吴海霞, 吴小卉, 孟棒棒, 岳波, 禾海伶, 高红
2019, 9(5): 587-596. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.05.140
摘要:
分别以黏土和粉煤灰作为吸附剂,研究单一材料下吸附时间、吸附剂投加量和渗滤液初始pH对农村生活垃圾渗滤液吸附效能的影响及吸附机理。综合考虑去除效果、运行成本及可操作性,选择吸附时间为180 min、吸附剂投加量为50 g/L、渗滤液初始pH为自然值(7.5~8.0)作为实际运行工况。结果表明:黏土对农村生活垃圾渗滤液中化学需氧量(CODCr)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)、总磷(TP)的去除率分别为25.58%、14.87%、41.63%和62.25%,粉煤灰为33.01%、18.18%、22.07%和60.46%;黏土对重金属Cr、As、Cd、Ni和Pb的去除率分别为13.04%、43.34%、60.24%、47.52%和61.77%,粉煤灰为10.53%、31.52%、84.30%、65.73%和68.65%。黏土和粉煤灰对渗滤液中污染物的等温吸附较符合Freundlich模型,化学吸附在多种吸附作用中占主导作用。
丙烯酸树脂漆渣共混改性PVC泡沫复合材料性能研究
张清杰, 马蓬杨, 向兰
2019, 9(5): 597-602. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.01.242
摘要:
利用回收热塑性丙烯酸树脂漆渣共混改性聚氯乙烯(PVC)发泡体系,并通过热压法制备泡沫复合材料,研究了树脂漆渣添加量对体系剪切黏度及发泡产品泡孔微观形貌、表观密度、力学和耐热性能的影响。结果表明:丙烯酸树脂漆渣的加入可增加PVC分子链间相互作用力,提高PVC发泡体系的剪切黏度,从而调控熔体强度,得到泡孔结构细密均匀的泡沫复合材料;最佳树脂漆渣添加量为10%,PVC发泡体系的剪切黏度由2 726.1 Pa·s升至9 029.4 Pa·s,制备的PVC泡沫复合材料表观密度由0.63 g/cm 3降至0.49 g/cm 3,弯曲强度和冲击强度分别由13.6 MPa和4.7 kJ/m 2升至18.2 MPa和8.9 kJ/m 2,玻璃化转变温度(Tg)由72 ℃升至75 ℃。
NaOH和沼液浸泡预处理对麦糠厌氧发酵的强化作用比较
孙嘉臣, 李子富, 朱立新
2019, 9(5): 603-608. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.01.150
摘要:
采用浓度分别为2%、4%、6%、8%的NaOH在80 ℃下预处理麦糠2 h,鸡粪和牛粪沼液在25 ℃下预处理麦糠5 d,比较NaOH和沼液浸泡预处理对麦糠厌氧发酵的强化作用。结果表明:6%NaOH获得最大产甲烷潜力,为199.5 mL/g,比对照组增加了191.2%(68.5 mL/g),且消化时间仅为6 d;鸡粪沼液的预处理效果明显优于牛粪沼液,最大产甲烷潜力达130.8 mL/g,相当于2%NaOH的预处理效果,但无需额外添加化学或生物等预处理药物。因此,在应用中可以根据实际情况,灵活选择2种预处理方式。
环保产业政策及动态
关于稀土行业排污许可证申请与核发技术规范的思考
赵若楠, 马中, 乔琦, 李艳萍, 昌敦虎
2019, 9(5): 609-615. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.04.290
摘要:
我国稀土行业产品众多,生产工艺复杂,行业污染特殊性明显,亟需针对其污染特征科学制定排污许可证申请与核发技术规范。介绍了稀土行业主要生产工艺、污染物类型和排污节点,借鉴有色金属工业和再生金属行业的排污许可证申请与核发技术规范的思路,分析了稀土行业排污许可技术规范制定中污染因子确定、排放口类型划分、许可量核算等难点,并从增加稀土行业特征污染因子,划分排放口为主要排放口和一般排放口,确定许可排放限值及核算许可排放量,增加南方离子型稀土矿的污染控制要求等方面提出稀土行业技术规范制定的建议。
水环境的生物监测方法及其应用
计叶, 吴雨蒙, 许秋瑾
2019, 9(5): 616-622. doi: 10.12153/j.issn.1674-991X.2019.04.150
摘要:
近年来,水环境污染造成的危害事件频频发生,对水环境进行监测是科学进行水污染防治的基础。相对于传统的理化监测技术,生物监测方法具有敏感性、稳定性、多样性及长期性等优势,可直接、有效地反映水环境面临的生态风险。总结了生物监测方法的重要性、优势及主要监测生物类型;基于国内外大量文献,综述了水环境生物监测的主要生物类型——微生物、浮游植物、浮游动物、着生生物、底栖动物、高等水生植物和鱼类等监测方法的研究进展;对生物监测方法国内外的实践和应用进行了探讨,对生物监测方法未来的发展进行了展望。