基于RS和GIS的生态环境状况时空变化研究--以河南省为例

生态环境状况评价是资源合理利用、制定社会经济发展规划及生态环境保护对策的重要依据。现以河南省行政区为研究区域,基于遥感影像、水资源及环境统计数据,采用生态环境状况指数(EI)和空间格局分析方法,综合对比分析河南省2014—2018年生态环境状况时空变化及其冷热点空间分布。研究结果表明:(1)2014—2018年河南省EI值变化范围为60.6~63.5,生态环境状况整体呈现稳中趋好态势,除开封市和济源市外,16个省辖市的EI值均有所增加,位于西部山区丘陵地带的三门峡、洛阳和平顶山市EI值增加明显。(2)2014—2018年河南省生态环境的G*i指数的高值区域位于西部地区的三门峡市和洛阳市,且5年内没有发生变化,较为稳定。G*i指数的高、低值区域与EI值的高值和低值区表现出较高的一致性。     

乙酰丙酮荧光法在线监测环境空气中的甲醛

我国现行环境空气中甲醛的标准测定方法普遍难以满足当前大气监测中对痕量浓度水平甲醛的监测需要。在乙酰丙酮分光光度法的基础上改进得到的乙酰丙酮荧光法具有更低的检出限和更高的灵敏度,适用于大气中痕量浓度水平甲醛的监测。基于乙酰丙酮荧光法设计了甲醛在线监测系统,并对其主要性能指标进行了评估测试。测试结果显示,该系统的吸收效率为98.9%~100.1%,检出限为0.045 4×10^-9,精密度为0.44%,线性误差为-0.55%,线性范围为0.0~80.0×10^-9,响应时间为282 s,单日零点漂移为-0.04×10^-9~1.33×10^-9,单日跨度漂移为-0.90×10^-9~3.45×10^-9。测试结果表明,其各项性能指标均能满足当前对大气环境中痕量浓度水平甲醛的监测需求。     

矿渣基改性剂对城市污泥重金属稳定化

以城市生活污泥为研究对象,采用矿渣基改性剂在不同投加量和养护时间条件下对其改性,并通过重金属的稳定效率及形态变化分析和评价污泥中Cr、Cu、Zn、Pb、As和Cd等重金属的固化效果.结果表明：随养护时间或投加量的增加,重金属稳定效率不断提升,在养护14 d后,改性剂的投加量为50%时达到最大,其中Cu最高为69.62%,Cr最低为48.68%,且皆在投加量为5%~20%时增长最快.通过对投加量、养护时间和稳定效率回归分析,发现Cu的拟合相关系数最高为0.97,改性剂的掺量与养护时间两个影响因素相互作用极强,对重金属稳定效率的增加均有显著的影响.此外,污泥改性后Pb和As以残渣态为主;Cu和Cr以可氧化态和残渣态为主;Zn和Cd以可还原态和可提取态的形式为主.随养护时间或投加量增加,各重金属的残渣态有7%~86%的增加,这表明矿渣基改性剂可有效固化污泥中重金属,使污泥等固体废物再利用.     

基于高空间分辨网格的郑州市城镇居民PM2.5暴露浓度与健康风险变化评估

近年来,我国以PM_2.5为特征污染物的复合型大气污染问题依然严峻,居民长期暴露在PM_2.5环境中会造成健康损伤,可以增加特定疾病过早死亡.郑州市PM_2.5浓度年均值远高于国家Ⅱ级标准,对居民健康造成了极为不利的影响.基于网络数据爬取建立的高空间分辨率人口密度网格,依据室外浓度监测数据和城镇居民源排放量,评估了包括室内和室外暴露的郑州市城镇居民的PM_2.5暴露水平,并采用综合暴露-反应模型量化了相应的健康风险,最后评估了不同削减措施与空气质量标准对降低城镇居民PM_2.5暴露浓度的贡献.结果表明,2017年和2019年郑州市城镇居民的时间加权PM_2.5暴露浓度年均值分别为74.06μg·m^-3和60.64μg·m^-3,下降了18.12%.其中室内暴露浓度占时间加权暴露浓度的质量分数分别为83.58%和83.01%,对时间加权暴露浓度下降的贡献率为84.06%. 2017年和2019年郑州市与PM_2.5     

我国主要粮产区PM2.5、PM10时空分布特征及影响因素——以河南省为例

利用2018年河南省PM_2.5、PM₁₀监测数据,结合统计学方法及克里格插值技术,分析河南省PM_2.5、PM₁₀的时空分布特征及影响因素,结果表明:（1）PM_2.5、PM₁₀日均、月均浓度均呈现出“U”型变化特征,PM_2.5/PM₁₀月均值呈现出“W”型变化特征,PM_2.5、PM₁₀季均浓度及其比值均呈现出冬季>秋季>春季>夏季的规律;（2）PM_2.5、PM₁₀月均浓度的空间分布差异较大,而年均浓度则呈现出相似的分布规律,PM_2.5/PM₁₀季均值呈现出不同的空间分布规律,总体上东部及东南部较高,中西部区域较低;（3）PM_2.5、PM₁₀与NDVI、年降水量呈显著负相关,与人口密度、第二产业占比呈显著正相关。研究结论可为粮产区大气污染防治及粮食安全生产提供重要的科学依据。     

郑州市大气PM2.5中重金属的污染特征、来源及健康风险评估:基于高分辨数据

为了研究城市大气PM_2.5中重金属的污染特征和来源,于2017年的7月和10月及2018年的1月和4月,利用在线金属分析仪对郑州市大气PM_2.5中的21种元素进行在线检测,分析了重金属浓度变化;通过富集因子、主成分分析和潜在源贡献等方法对重金属进行溯源;采用环境健康风险评价模型评估其健康风险.结果表明,K、 Zn、 Mn、 Pb、 Cu、 As、 Cr和Se的浓度随污染等级的提高而增加;富集因子和主成分分析法结果表明,重金属主要来源为地壳源、混合燃烧源、工业源和机动车源;雷达特征图表明,地壳源主导的污染主要发生在春、冬两季,混合燃烧源主导的污染主要发生在冬季;Pb、 As和Ni受汾渭平原、京津冀和河南南部的传输影响较大,Cd受采样点西北部影响较大;As对成年人和儿童均有显著致癌风险,Pb和Sb对儿童存在显著非致癌风险.     

2019年郑州冬、春季重污染期间PM2.5污染特征分析

为研究郑州冬、春季重度污染期间细颗粒物的组分特征、污染来源、气象影响因素及外来传输影响,基于本地超级站污染监测数据及相关气象要素监测数据对重污染时段进行分析,并对本地污染成因进行探讨.结果表明,2019年1—3月郑州共有426 h达到重度及以上污染水平,首要污染物均为PM_2.5.重污染时段碳组分（OC+EC）共占PM_2.5的14.6%,OC与EC存在显著相关性,1、2、3月的r值分别为0.72、0.89和0.91,且二者比值多介于2~4之间,表明机动车和燃煤排放是碳组分的主要来源;水溶性离子浓度排序为NO₃^- > NH₄⁺ > SO₄^2- > Cl^- > K⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺ > Na⁺,SNA（SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺）浓度达123.37 μg·m^-3,占PM_2.5的61.2%,且NO₃^-占比达30.2%, NO₃^-/SO₄^2-值为1.98,说明移动源对水溶性组分的贡献大于固定源. PMF受体解析结果按污染源贡献量大小依次为：机动车源（34.9%）、二次源（24.6%）、燃煤源（20.2%）、扬尘源（9.2%）、生物质及烟花爆竹源（8.2%）和工业源（2.9%）,机动车和燃煤燃烧是造成大气重污染的主要排放源.气象分析表明,与清洁时段相比,重污染期间大气整体处于有利于颗粒物二次生成和不利于污染扩散的条件下,整体温度偏低（3.2 ℃）,相对湿度较高（67%）,风速较弱（1.3 m·s^-1）.除本地污染物的累积外,来自偏东和偏南方向的短距离传输及东北方向中长距离输送（分别占外界传输的36.4%、22.6%和22.0%）也是造成郑州重污染天气的重要原因.     

河南省典型炭素企业VOCs排放特征及臭氧生成潜势分析

挥发性有机物（VOCs）是主要的臭氧前体物之一,控制VOCs排放是打赢“蓝天保卫战”的重要组成部分.研究工业源VOCs排放特征和对O₃生成贡献对制定和修订相关VOCs排放标准、有针对性控制VOCs排放具有重要意义.炭素行业是非金属制品业的重要组成部分,属于高污染行业,对该行业有组织VOCs排放的研究鲜见文献报道.本文选取河南省某典型炭素企业Y炭素厂作为研究对象,通过实地采样分析了不同工序有组织和车间内、外无组织117种VOCs排放特征,计算臭氧生成潜势（OFP）并评估了不同VOCs类别和物种对O₃生成的贡献.研究表明,Y炭素厂排放因子为0.031 g·kg^-1,其中焙烧工序有组织VOCs排放量最大.总有组织排放占比较大的VOCs类别有烯烃（23.56%）、烷烃（21.24%）、芳香烃（18.17%）、卤代烃（15.34%）和含氧化合物（8.95%）等,占比较大的VOCs物种有乙烯（18.2%）、乙烷（11.5%）、苯（8.66%）和 乙炔（7.15%）等.车间内无组织排放占比较大的VOCs物种则为萘和四氯化碳等.总有组织排放的VOCs中,烯烃、芳香烃和含氧化合物的OFP占比较大,分别为71.72%、11.35%、10.05%,其中乙烯、丙烯的OFP占比分别为52.91%和13.98%,是需要重点治理的O₃生成前体物.     

河南省北部区域霾污染过程中城市和农村点位PM2.5组分差异

近年来,我国京津冀及其周边地区暴发了多次霾污染过程,受观测仪器等因素的限制,尚未有对河南省北部城市和农村霾污染的对比研究.利用一系列在线高时间分辨率的观测仪器在河南省2个城市点位和3个农村点位对一次区域重污染过程(2018年1月12～25日)进行综合观测.结果表明SO₄^2-、 NO^-₃和NH⁺₄(SNA)是此次区域污染过程中5个点位PM_2.5中占比最高的组分,位于53%～63%之间,以NO^-₃为主24%～32%,其次为SO₄^2-(13%～17%).相较于城市点位,农村点位PM_2.5中有机物的占比更高,尤其是夜间.随着污染的加重,SNA的占比上升,重污染时段可达67%.此外,当区域受南部气团的传输影响时,5个点位PM_2.5中NO^-₃的占比增大;受北和东北部气团的传...     

汜水河（荥阳段）入河排污口水体微塑料赋存特征及风险评估

城市河流是微塑料的主要接纳者与传输者.探明城市河流微塑料污染状况及其环境风险,可为进一步控制微塑料污染提供依据.以黄河支流汜水河作为研究对象,采集汜水河（荥阳段）9个排污口的污水样品,通过显微镜对微塑料尺寸、形状及颜色等赋存形态进行分析,发现微塑料在排污口水体中多以透明状的纤维和碎片形式存在,且500 μm以下占比较高;进一步采用激光红外成像仪对微塑料种类进行鉴定,发现PET和PE聚合物是主要的微塑料种类,且二者显著相关,表明它们在来源上有相似性.环境风险评价结果表明,微塑料种类是影响评价结果的主要因素,有PVC检出的6个排污口水体环境风险值较高,而污染负荷指数评价结果显示整个研究区段处于低风险水平.