化学品足迹:概念、研究进展及挑战

化学品污染被联合国环境规划署列为影响人类生存与发展的全球重大环境问题之一。为实现可持续的化学品管理,需定量评价产品生命周期内由化学品排放造成的生态影响。然而,当前的化学品风险评价指标体系往往指向零碎的危害性或毒性终点,未能综合出整体性指标来定量表征生态系统所承受的损害,亦不能衡量人类活动排放的化学品总量与环境承载容量的相对大小。作为环境足迹一员,化学品足迹继承了"足迹"指标的特点,可定量表征生态系统受化学品影响的程度,并结合生态阈值及环境承载容量,有助于评价人类活动对环境可持续性的影响,有望成为公众、企业、决策者及利益相关者之间相互交流的重要工具。本文概述了化学品足迹的基本概念及其发展历程,介绍了现有的化学品足迹计算方法及其应用于不同空间尺度下的案例研究,讨论了化学品足迹研究中存在的问题与挑战,并对其应用前景进行了展望。     

A two-dimensional numerical model for eutrophication in Baiyangdian Lake

Hydrodynamic, physical, and biochemical processes in the Baiyangdian Lake water environment were analyzed comprehensively. An eutrophication ecodynamics model including the effects of reed resistance on flow was coupled with the hydrodynamics governing equations. An improvement on the Water Quality Analysis Simulation Program (WASP, a modeling system introduced by the US Environmental Protection Agency) is established, which uses the zooplankton kinetic equation. The model simulates water quality constituents associated with eutrophication in the lake, including phytoplankton, zooplankton, nitrogen, phosphorus, dissolved oxygen, and others. Various kinetic coefficients were calibrated using measured data or information from relevant literature, to study eutrophication in the lake. The values calculated by the calibrated model agree well with field data, including ammonia nitrogen, total nitrogen, total phosphorus and dissolved oxygen. Changes related to nutrition and dissolved oxygen during the processes were simulated. The present model describes the temporal variation of water quality in Baiyangdian Lake with reasonable accuracy. Deviations between model-simulated and observed values are discussed. As an ideal tool for environmental management of the lake, this model can be used to predict its water quality, and be used in research to examine the eutrophication process.     

酿酒酵母氮代谢物阻遏效应及其对发酵食品安全的影响

综述了国内外发酵食品中氨(胺)类代谢物的研究进展,包括氨基甲酸乙酯的5种形成机制、生物胺和亚硝酸胺的形成机制,阐述了上述生物危害物形成的本质原因——发酵微生物的氮代谢阻遏效应;重点介绍了酿酒酵母胞内5大调控因子(Gln3p、Ure2p、Gat1p、Dal80p和Gzf3p)对其氮源利用的全局调控作用.并以精氨酸和尿素代谢为例,详细介绍了氮代谢阻遏效应的作用机理.酿酒酵母氮代谢物阻遏效应的研究结果,可为解决由于相关含氮有害代谢物积累导致的普遍存在于发酵中的食品安全问题提供理论依据和技术支撑.     

生物膜填料塔启动及烟气脱硫研究

进行了生物膜填料塔挂膜启动及烟气脱硫实验研究。循环液的Fe2+的氧化速率与吸光度有明显的相关性,同时,压力损失和pH也是挂膜启动完成的重要指标。通入低浓度SO2气体驯化后,脱硫率可达到90%以上,Fe2+氧化速率维持在0.2g/(L.h)左右,连续保持7d,挂膜启动完成。脱硫实验结果表明,在SO2入口质量浓度小于2 000m g/m3、喷淋液中Fe2+浓度大于或等于0.06m o l/L、喷淋率约为12L/(m3.h)、空塔气速约为0.15m/s的条件下,脱硫率可达96%以上。当喷淋液循环使用7次后,必须补充新鲜营养液,以保证较高的脱硫率。     

草原区露天煤矿开发景观格局影响回顾性评价——以胜利一号露天矿为例

本文以胜利一号露天矿为例,通过解译近40年来矿区周边的遥感影像图片,对矿区周边的景观类型和景观格局变化进行回顾性评价,结果表明：（1）目前胜利一号露天矿周边景观以草原景观为主,75.41%的景观为草原景观,其中以克氏针茅草原所占面积最大,占整个评价区面积的60.22%,其次为羊草草原景观（占11.58%）。（2）胜利一号露天矿周边景观类型在近40年来发生了明显变化,草原景观不断减少,而人工景观类型却在不断增加2,000年以后人工景观增加幅度最大,2010年人工景观类型面积是2000年的3.54倍。（3）胜利一号露天矿周边土壤质地正逐步由低湿化向中生化和砾石质化转变,草原景观类型也发生了一定变化,与1973年相比2,010年克氏针茅草原面积增加了14.22%,而羊草草原面积却降低了53.6%。（4）人工景观的增加使得矿区周边整个景观更趋于多样化,景观分布也趋于均匀,而景观优势度指数降低,景观斑块密度逐渐增大,最大斑块指数、平均斑块周长面积比、最近邻体距离、蔓延度指数逐渐减小,景观斑块趋于小型化,使景观异质性增加,景观破碎化加大。（5）人工景观的增加使草原景观内部的多样性和均匀度正在遭受破坏;而且随着草原景观中克氏针茅草原面积的不断增加,草原景观的优势度指数不断增加。     

Role of hydrogen bond capacity of solvents in reactions of amines with CO2: A computational study

Various computational methods were employed to investigate the zwitterion formation,a critical step for the reaction of monoethanolamine with CO_2,in five solvents(water,monoethanolamine,propylamine,methanol and chloroform) to probe the effect of hydrogen bond capacity of solvents on the reaction of amine with CO_2 occurring in the amine-based CO_2 capture process.The results indicate that the zwitterion can be formed in all considered solvents except chloroform.For two pairs of solvents(methanol and monoethanolamine,propylamine and chloroform) with similar dielectric constant but different hydrogen bond capacity,the solvents with higher hydrogen bond capacity(monoethanolamine and propylamine) facilitate the zwitterion formation.More importantly,kinetics parameters such as activation free energy for the zwitterion formation are more relevant to the hydrogen bond capacity than to dielectric constant of the considered solvents,clarifying the hydrogen bond capacity could be more important than dielectric constant in determining the kinetics of monoethanolamine with CO_2.     

低温等离子体降解污染土壤热脱附尾气中DDTs

为优化低温等离子体技术对污染土壤热脱附尾气的处理效果,采用脉冲电晕放电等离子体处理含DDTs（滴滴涕）的热脱附尾气,控制进气中的ρ（DDTs）为2.873 mg/m3,考察了载气φ（O₂）、等离子体温度、载气湿度和脉冲电压对DDTs降解效果的影响,分析了O₃在降解过程中的作用.结果表明:①当氮气/氧气混合载气中φ（O₂）分别为0、3%、6%、10%、21%和100%时,DDTs降解率分别为80.1%、76.5%、78.4%、81.1%、88.8%和94.6%,ρ（O₃）分别为0、0.20、0.25、0.40、0.99和1.93 mg/L.随着φ（O₂）的增加,ρ（O₃）逐渐增大,除氮气气氛外,DDTs降解率均逐渐增大,当φ（O₂）超过10%时,DDTs降解率较氮气气氛下更高.p,p'-DDD降解率均为100%,p,p'-DDE和o,p'-DDT的降解率随φ（O₂）的增加而增大.氮气气氛下p,p'-DDT降解率高于低浓度氧气气氛,除氮气气氛外,p,p'-DDT降解率随φ（O₂）的增加而增大.②当等离子体温度分别为80、100和150 ℃时,DDTs降解率分别为88.8%、83.2%和56.3%,ρ（O₃）分别为0.99、0.65和0.35 mg/L.当载气湿度为0、1.0、2.7和20.5 g/m3时,DDTs降解率分别为88.8%、81.6%、68.6%和30.0%,ρ（O₃）分别为0.99、0.73、0.56和0.32 mg/L.随着等离子体温度升高、载气湿度增大,反应器内ρ（O₃）逐渐减小,DDTs降解率也随之降低.③DDTs降解率随脉冲电压的升高而增大,当脉冲电压为24 kV、脉冲频率为50 Hz、等离子体温度为80 ℃、气体在反应器中的停留时间为10 s时,DDTs降解率达86.9%.研究显示,脉冲电晕放电等离子体能够快速、有效地去除热脱附尾气中的DDTs.      

珠江三角洲土壤Hg污染区生态地球化学评价

通过系统的区域土壤地球化学调查,珠江三角洲部分地区土壤存在Hg高含量区,主要分布于广州市、佛山市等城市及周边地区。通过多种方法调查分析,认为Hg高含量区属人为污染引起。土壤垂直剖面测量显示:土壤Hg低含量区自地表往2m深处Hg含量变化甚微,而大部分Hg高含量区的土壤从表面往2m深处Hg含量则显著降低。通过相态分析和重砂分析等方法,证实土壤污染区Hg主要以硫化物存在,部分硫化物为结晶态(即辰砂);污染区土壤在酸性→弱酸性→中性→弱碱性环境下,活泼相态Hg含量极低且变化极小。通过壤中Hg气测量和模拟大气Hg试验,推测污染区土壤Hg极可能有部分进入大气层。通过对部分农作物Hg含量调查,显示土壤Hg污染对不同种类农作物的影响差异较大,初步表明土壤Hg污染已影响部分农产品的质量但对质量安全构成的威胁并不大。     

水稻田非点源污染原位试验研究

为了研究野外水稻田的非点源污染,本试验采取一种新的原位观测方法:即在不改变水稻田原有出流特征前提下,在水稻生长季采集田面水水位和降雨信息,通过水位变化曲线计算水稻田每日的蒸散发和渗漏损失量,再根据水量平衡关系计算径流量.观测期间定期采集田面水测定总氮(TN)、总磷(TP)浓度,根据径流量和浓度估算非点源污染流出负荷量.试验选取北京市海淀区上庄镇某村水稻田试验田块,通过1年的试验观测得到在生长季内的37场降雨中共有9场降雨产生了出流.另外,还有2次人工排水和1次农田回归流形成了非点源污染.经计算试验区水稻田每个生长季TN输出系数为8.8 kg·hm-2,TP输出系数为0.47 kg·hm-2.该观测方法针对具有多出水口且最低田埂高度动态变化的野外水稻田的非点源污染观测具有较强的可操作性.