湖北省生态足迹和生态承载力时空动态研究

研究湖北省内部可持续发展的趋势,以2005年、2010年、2013年统计数据为基础,应用生态足迹分析法核算湖北省17个市(州、林区)在三个时间节点的生态足迹与生态承载力,对各地区生态足迹和生态盈亏状况从时间和空间上进行动态研究。研究结果表明:湖北省17个市(州、林区)的总生态足迹和人均生态足迹呈迅速增长趋势,其中中部地区增长最快;2005年生态赤字最为严重的地区集中于以武汉为代表的中东部,2013年生态赤字最为严重的地区集中于中西部,生态赤字空间分布的重心逐渐由东部向西部转移;6种生态生产性土地增长速度由快到慢依次是建筑用地、化石能源、草地、水域、林地和耕地,其中潜江、恩施、天门、仙桃、黄冈等地建筑用地生态足迹增速最快,十堰、鄂州、黄石、荆州、荆门等地则是水域生态足迹增速最快,草地、水域、化石能源用地和耕地的生态足迹增长共同决定各地区人均生态足迹的变化趋势。     

山东半岛城市群人居环境质量综合评价

随着中国城市化的高速发展,"城市病"问题日益突出,城市群作为统筹区域协调发展、建设宜居人居环境的重点地区,其人居环境发展状况备受关注。基于此,本文以山东半岛城市群为例,从人文环境、经济环境、社会环境和生态环境4个方面构建人居环境质量综合评价指标体系,利用人居环境质量计算模型和系统协调度模型,对其人居环境质量进行静态定量化评价和动态综合性评价。研究表明:(1)山东半岛城市群人居环境质量与社会环境的关联性最大,经济实力、基础设施水平时空发展不均衡、地域差异大,是制约山东半岛城市群人居环境发展的突出问题。(2)2000—2014年山东半岛城市群人居环境综合水平呈现良好的上升趋势,且增速较稳,增幅较小;各要素间的协调性均达到了中级协调等级;系统层的评价值除人文环境外,均呈现不同程度的波动式上升态势;领域层的评价值差异明显,发展不均衡。(3)城市群内部各城市人居环境综合质量水平逐步提高,且排名相对稳定;各要素间的协调度等级差异较小,但起伏变化较大;人居环境质量时空分异特征明显,呈现东西高、中间低的格局,内部级别差异显著,可分为较好、一般、较差、差4个等级。在今后的发展中,应针对山东半岛不同城市人居环境问题采取因时因地制宜的协调对策,创造整体最优人居环境。不仅要提高城市群的整体经济水平,提升城市群的短板建设,推动人居环境协调发展,还要符合新常态下城市发展与建设的要求,加快山东半岛城市群的区域创新体系构建,科学引领产业转型升级,优化产业结构,加强山东半岛城市规划研究与实施力度,探索"多规合一"模式。     

高效絮凝剂产生菌的分离筛选及培养条件优化

从活性污泥中分离得到两株高效的微生物絮凝剂产生菌MBP-31和MBG-15.通过培养条件优化,考察各种因素,如碳源、氮源、pH值、碳氮比、培养时间、絮凝剂投加量对絮凝效果的影响.结果表明,MBP-31对高岭土悬浊液的最佳絮凝条件为:碳源为葡萄糖,氮源为尿素,pH值为7.0～8.0,碳氮比为25,培养时间为48 h,絮凝剂投加量为1 mL.MBG-15对高岭土悬浊液的最佳絮凝条件为: 碳源为葡萄糖,氮源为蛋白胨,pH值为7.0～8.0,碳氮比为25,培养时间为96 h,絮凝剂投加量为2 mL.在最佳絮凝条件下进行絮凝试验,MBP-31、MBG-15对高岭土悬浊液的絮凝率分别达到89.87%、91.25%.对两菌株所产微生物絮凝剂的活性分布、热稳定性进行了研究,两种微生物絮凝剂均分布在发酵液离心后的上清液中,MBG-15有较好的热稳定性.     

以聚丁酸丁二醇酯为碳源去除含盐水体硝酸盐的研究

以可生物降解聚合物为碳源和生物膜载体可以解决异养反硝化有机碳源的添加不足或过量的问题.在序批式反应条件下,以聚丁酸丁二醇酯(PBS)为碳源和生物膜载体,对含盐水体异养反硝化过程中的细菌群落特征进行了研究.结果表明,试验条件下硝酸盐可以得到很好的去除,虽然有亚硝酸盐的明显积累,但最终被降低.硝酸盐的存在会降低含PBS水体中溶解性有机物的含量.应用变性梯度凝胶电泳和16S rDNA的方法鉴别到的细菌包括:Pseudomonas stutzeri,Pseudomonas sp.,Alteromonas sp.,Marinobacter salsuginis,Thalassospira xianheensis,Itellibacter vladivostokensis,Euplotopsis encysticus,Alcanivorax venustensis,Halomonas sp.,Agrobacterium tume aciens,Pannonibacter phragmitetus,Vitellibacter vladivostokensis.试验结果表明,反硝化条件下PBS具有较好的可生物降解性和明显的NO3--N去除能力,是比较理想的低C/N含盐水体异养反硝化碳源.     

悬浮载体生物膜工艺挂膜试验研究

悬浮载体挂膜需经历微生物在载体表面可逆吸附-不可逆吸附-固着态生长的过程.试验研究发现,悬浮载体挂膜效果受载体性质、环境因素、接种污泥活性及悬浮微生物浓度等多种因素影响,而控制较低的悬浮态微生物浓度,保证固着态微生物的优势生长,是挂膜能否成功的关键.在适宜的温度和操作条件下,经历20 d左右时间可完成悬浮载体挂膜.     

ENSO事件对上海降水中氢氧同位素变化的影响

根据2012年1月至2017年2月上海206个降水样品实测数据,结合全球大气降水同位素网络(GNIP)提供的南京、武汉、福州、香港1961~2012年大气降水同位素数据分析不同强弱程度的ENSO事件对降水中同位素组成影响的差异性.研究时段内上海降水中δD与δ~(18)O夏秋为低值,冬春为高值.El Nino事件期间大气降水线的斜率与截距均大于非El Nino事件期间,La Nina事件期间反温度效应、降水量效应、水汽压效应较非La Nina事件期间显著.不同强弱程度的El Nino和La Nina事件影响下的上海降水中δ~(18)O、d值与海洋尼诺指数(ONI)、海表温度距平值(SSTA)、ONI极值、累积值ΣONI这4个指数具有明显的负相关关系,并且降水中δ~(18)O与ONI、SSTA两个指数相关性大小受ENSO事件的影响较大.     

去除城市生活污泥中有机络合态金属强化其厌氧生物制气

为提高城市生活污泥厌氧消化沼气产率,本文考察了通过金属络合剂EDTA预处理污泥,以去除城市生活污泥中有机络合态金属,强化其厌氧生物制气的效果.结果表明,经EDTA预处理去除金属后的污泥(实验组)较未预处理的污泥(对照组)的有机络合态金属含量减少[(5.09±0.57)%~(1.37±0.20)%,以TS计],溶解性有机质显著提高(SCOD提升627%),暗示该预处理方法能够极大地去除有机络合态金属并强化污泥有机质的溶出.通过测定污泥有机质溶出表观活化能发现,实验组污泥有机质溶出表观活化能比对照组降低36%,表明预处理能够有效降低有机质溶出反应的能量壁垒.污泥厌氧发酵研究发现,在16d的污泥厌氧产酸实验中,实验组VFAs浓度高于对照组,较对照组最大提升42%;在22 d的污泥厌氧产甲烷测试实验(BMP)中,实验组单位有机质累积甲烷产量比对照组增加48%,表明EDTA预处理对提高污泥厌氧消化产沼气具有重要的作用.通过进一步产沼气动力学研究发现,实验组的产沼气限速步骤在产甲烷阶段,而对照组限制于水解阶段,表明经EDTA预处理能有效地破除城市生活污泥厌氧消化过程的水解限速.     

氨化松香基交联聚合树脂对水中诺氟沙星的吸附性能

将松香基功能高分子进行胺基化得到氨化松香基交联聚合树脂(aminated rosin-based resin,ARBR),采用扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)和比表面分析(BET)对ARBR进行了表征.利用ARBR树脂对水中诺氟沙星(NOR)吸附去除,系统研究了树脂投加量、pH值、接触时间、离子强度和温度等因素对NOR吸附性能的影响.结果表明,pH在2.0~6.0范围内,ABRA对NOR的去除效果随着溶液pH值的增加而升高,在8~10之间则呈现下降趋势;共存离子溶液的存在对ARBR去除NOR的行为总体上表现为促进作用.ARBR对水中诺氟沙星的吸附动力学过程符合准二级动力学模型.Langmuir等温吸附模型可较好地描述ARBR对水中NOR的吸附过程,理论最大吸附量为30.29 mg·g~(-1)(pH 6.0、20℃).吸附热力学分析表明,ARBR对水中诺氟沙星的吸附是自发吸热的过程,属于物理吸附,其吸附机制主要为氢键与静电作用.脱附再生实验发现,0.1 mol·L~(-1)HCl溶液效果明显优于其它脱附液,进一步确证了氢键在吸附中的主导作用;经过5次吸附-脱附循环后,对NOR仍具有稳定的吸附性能,可再生循环使用.对比了不同类型商品化树脂,ARBR具有较好的吸附效果.该研究结果拓展了松香高值化的应用研究领域,对开发松香在环境微污染控制中的应用具有理论指导意义.     

华北地区乡村站点(曲周)夏季PM2.5中二次无机组分的生成机制与来源解析

利用大气PM2.5水溶性组分及其气态前体物在线测量系统(GAC-IC)于2014年6月9日~7月11日对华北地区乡村站点曲周大气PM2.5中水溶性组分及其气态前体物进行了在线测量,分析了PM2.5中水溶性组分与气态前体物日变化规律及其相互作用,探讨了当地细颗粒物的气粒转化机制并分析了其来源.结果表明夏季曲周大气PM2.5中水溶性无机离子与相关气态前体物的浓度呈现明显的日变化规律.观测期间,PM2.5中SO2-4、NH+4和NO-3的平均浓度分别是26.28、18.08和16.36μg·m-3,是PM2.5中最主要的水溶性无机离子,约占PM2.5质量浓度的76.23%;气态前体物中,NH3浓度明显偏高、平均值为44.85μg·m-3,主要来源于当地的农业活动排放;硫氧化率(SOR)和氮氧化率(NOR)平均值分别是0.60和0.30,表现出明显的二次污染特征.经相关性分析发现:曲周大气PM2.5中NH+4与NO-3、SO2-4有良好的相关性,且表现为富氨状态,NH+4以(NH4)2SO4形式存在,NO-3的生成主要受HNO3的限制.对NH4NO3平衡进行研究发现:与夜间相反,白天曲周大气环境不利于NH4NO3生成和保持.结果也表明,二次转化是曲周夏季细颗粒物的主要来源,堆肥与农田释放的NH3是导致高浓度二次无机颗粒物(SNA)的重要因素.     

西北石化区周围毒害类空气污染物污染特征及健康风险评价

采用SUMMA罐、活性炭吸附及玻璃纤维滤膜富集3种方式,于2014年12月对西北地区3个代表性炼化生产基地周围环境空气收集样品,并采用气相色谱-质谱联用、气相色谱法及高效液相色谱法3种方法,对13种典型毒害类物质进行分析,以研究其污染特征和人群健康风险.结果表明,3个石化区周围环境空气中8种毒害类物质普遍检出,检出率超过80%;石化区苯系物、1,3-丁二烯、对二氯苯、苯并[a]芘平均质量浓度范围分别为48.01~182.75μg·m~(-3)、6.28~7.95μg·m~(-3)、5.53~12.62μg·m~(-3)、7.03~36.08 ng·m~(-3).其中,苯并[a]芘超标最为严重,日均浓度超二级标准限值1.8~13.4倍,苯、甲苯、二甲苯也存在不同程度超标现象.3个石化区苯并[a]芘、1,3-丁二烯非致癌健康风险均已超出可接受的风险水平,兰州石化区周围人群遭受苯的非致癌不良影响风险也较高.与此同时,苯、乙苯、苯乙烯、1,3-丁二烯、对二氯苯、苯并[a]芘的致癌风险均超出了可接受的范围,其中苯、1,3-丁二烯、对二氯苯的致癌风险最为显著.