厦门市土地利用及氮负荷变化研究

高强度的人类活动改变了城市土地利用方式和城市内氮素循环,但城市土地利用变化如何影响城市氮负荷时空变化的研究仍缺乏.本研究以厦门市为例,基于物质平衡的城市氮流动估算方法,分析了2005—2010、2010—2015年两个时间段内厦门市土地利用及氮负荷的时空演变特征及土地利用变化对氮负荷的影响.结果表明:2005—2010、2010—2015年期间城市各土地利用类型中工业、居民区及交通用地面积增加最为显著,占总面积的比例从16.9%增加到30.3%,而林地和其他类型面积的比例从53.78%下降至38.01%.大量农林地转变为工业和交通用地,导致单位面积氮负荷强度分别增加了10倍和25倍.城镇居民用地、交通用地等氮排放强度较高的土地利用类型不断扩张,造成城市中活性氮排放增加了2.1倍.同时,土地利用的空间格局也影响着城市氮负荷的空间变化特征,氮排放热点在空间上逐渐向岛外扩张,且强度也随之增加.     

厦门市船舶控制区大气污染物排放清单与污染特征

以船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)数据,结合大量厦门港口实地调查信息,采用自下而上的动力法对在控制区内航行的船舶进行逐艘计算,得出2018年厦门市船舶控制区大气污染物排放清单,并详细分析了其污染物排放特征及时空分布.结果表明, 2018年厦门市船舶控制区内船舶污染物排放总量共16 413 t,其中进出港船舶污染物排放占82.2%,未进港船舶占17.8%,各污染物中以NO_x的排放量最大,占比达64.2%,不同航行状态下污染物排放量的顺序为停泊巡航低速巡航机动操控锚泊,控制区内船舶的主要污染来源于货船,并以集装箱船的污染物排放量为最大; 1 d中09:00～16:00处于船舶污染物排放高峰期,1 a中以2月的排放量为最低, 3月和5月出现排放峰值;空间特征上各污染物排放高值主要分布于主航道和港区海岸线.     

厦门市生态系统供水服务量化与价值评估

突出的水污染问题严重影响生态系统供水服务,针对现有研究对水质影响和供水价值的评估考虑不足,尚无法将水质、供水服务及其价值与管理措施相联系,难以满足水资源和水环境管理的决策需求等问题,综合考虑水资源和水环境,建立了水质水量-供水服务-供水价值的联系,应用于厦门市生态系统供水服务评估并提出管理建议.采用SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型模拟水量,引入主要污染物超标当量和水质当量的概念评估水质,采用市场价值法和环境恢复成本法评估其价值.结果表明:2015年厦门市生态系统供水量为9.26×108 m3,供水价值量为14.82×108元,比2010年分别增加了1.77×108 m3和2.60×108元.2015年和2010年厦门市水质恶化导致供水价值量分别损失0.31×108和0.27×108元.厦门市供水服务具有较强的时空异质性和水体差异性,发掘潜力较大,受到总体下降的水质影响,建议从提升水源涵养能力和改善水质这两方面入手开展研究,以提升供水服务.该研究方法操作简单,评估结果易于比较和被决策者理解,但对经济发展程度的影响和水质定价考虑不足,在今后研究中应将地方经济发展程度纳入评估体系,并修正水污染处理成本.      

厦门港大气PM2.5中重金属污染特征及健康风险评价

于2020年夏季和秋冬季在厦门港海天码头和嵩屿码头进行大气PM_2.5的采集,并对20种元素污染特征、来源及健康影响进行了分析.结果表明,厦门港大气PM_2.5浓度较低,且两个站点的PM_2.5浓度并无显著性差异,也不存在明显的昼夜差异.地壳元素中以Ca和Si的含量最高,而痕量元素中以Zn和Mn的含量为最高.与标准值相比,重金属元素中只有Cr（Ⅵ）出现超标.受风向和吞吐量季节性变化的影响,部分元素浓度在夏季高于秋冬季. Cu、 Zn、 SO₂和NO₂有较一致的明显昼夜变化,但来自重油燃烧排放的V和Ni并无明显昼夜差异.PMF源解析确定码头PM_2.5的4个污染因子为工业源、船舶排放、交通源和海盐+建筑尘混合源,其中工业源对PM_2.5浓度的贡献率最大（55.2%～59.4%）,远高于船舶排放的贡献率（7.1%～7.7%）.健康风险评估显示,厦门港大气PM_2.5中重金属对人群具有潜在的致癌风险(>1×10^-5...     

导电性生物炭促进Geobacter和Methanosarcina共培养体系互营产甲烷过程

近年来研究发现互营氧化产甲烷过程中存在种间直接电子传递(direct interspecies electron transfer,DIET),这种电子传递方式比传统的种间氢转移或种间甲酸转移更为高效。导电生物炭作为导电介质,可以有效促进DIET介导的互营产甲烷进程。乙酸作为有机物厌氧降解的重要中间产物,其降解过程是否存在DIET途径尚不清楚,导电生物炭对乙酸互营降解产甲烷过程的影响机制也未有研究报道。以具有DIET功能的Geobacter sulfurreducens和Methanosarcina barkeri菌株为研究对象,构建共培养体系,以乙酸为电子供体,比较添加不同导电性生物炭共培养体系的甲烷产生和微生物生长情况。结果表明:(1)导电性生物炭处理的产甲烷速率为0.015~0.017 mmol?d~(-1),显著高于对照处理的0.012 mmol?d~(-1);而不导电生物炭处理的产甲烷速率低于对照处理。说明导电性生物炭促进共培养体系中的产甲烷过程,而不具导电性的生物炭没有促进效应;(2)导电性生物炭存在时,共培养体系的甲烷产生速率(0.008 mmol?d~(-1))和产量(0.14 mmol)明显高于Methanosarcina barkeri单菌体系的产甲烷速率(0.006 mmol?d~(-1))和产甲烷量(0.09 mmol),而添加不导电生物炭的共培养体系和单菌体系的甲烷产生速率和产量无明显差异。以上结果表明,导电性生物炭能介导Geobacter sulfurreducens和Methanosarcina barkeri之间的直接电子传递,即Geobacter sulfurreducens氧化乙酸产生的电子,以导电生物炭为导电通道直接传递至Methanosarcina barkeri还原CO2产生甲烷,从而促进乙酸互营氧化产甲烷过程。本研究结果有助于我们理解种间直接电子传递对互营产甲烷过程的贡献及影响效应,为研究甲烷产生的微生物机制提供新的研究思路。     

厦门海陆风环流特征与环境空气质量影响研究

根据气象观测资料,研究本市海陆风特征及其变化过程.结果表明,海陆风环流方向产生较大变化,环流途径由1986年的台湾海峡→厦门岛→工业区→厦门西海域→台湾海峡,转变为2013年的台湾海峡→厦门岛→工业区→鼓浪屿→厦门岛→台湾海峡.统计了1989年-2015年鼓浪屿测点SO2、NO2、PM10浓度占市区平均浓度的比例,结果发现该比例随环流途径的变化而不断升高,海陆风环流特征的变化使得鼓浪屿环境空气质量受工业污染影响的程度加大,治理工业污染对改善鼓浪屿环境空气质量具有重要意义.     

莲花水库水体中抗生素污染特征及生态风险评价

采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱法对厦门市新建饮用水源地莲花水库中4类(四环素类、喹诺酮类、大环内酯类和磺胺类)13种典型抗生素进行了检测,并评价了其污染特征和生态风险等级.结果表明,除红霉素、磺胺二甲嘧啶和磺胺甲■唑外,其余10种抗生素均有不同程度检出,总浓度范围为n.d.～925.26 ng·L~(-1).其中阿奇霉素的浓度最高(n.d.～232.61 ng·L~(-1)),检出率为75%;其次为恩诺沙星(n.d.～187.69ng·L~(-1))、四环素(n.d.～155.05 ng·L~(-1))和环丙沙星(n.d.～83.66 ng·L~(-1)),检出率均超过60%.抗生素浓度随采样点呈现出上游莲花溪S1澳溪支流S2库区下游S3入库口S4库区中心S5的趋势.抗生素季节分布特征较为明显,枯水期总浓度明显高于丰水期和平水期.生态环境风险评价表明氧氟沙星、恩诺沙星和环丙沙星的生态环境风险较高,环丙沙星为主要风险因子;枯水期的抗生素联合风险商值比丰水期和平水期高,且大于1,对生态环境存在较高风险,应引起相关部门足够重视.     

厦门市大气磷沉降研究

根据地域使用功能的差异,在厦门及其周边地区设置了6个大气磷沉降观测站位,进行了为期1a的观测。结果发现,通过大气沉降进入厦门海域的总磷年沉降量约为6.52 t;各点位总磷年总沉降通量范围为9.73~16.26 kg/km2,平均值为12.39 kg/km2;各点位总磷湿沉降通量占总沉降通量比例范围为38.3%~87.0%,平均值为65.3%,其中港口区域所占比例最小,远离城市的自然保护区所占比例最大。经初步测算,厦门海域总磷污染主要来自于九龙江入海,其次分别为农业、工业与生活污染,大气磷沉降仅占0.2%。     

厦门市工业源VOCs排放清单及控制对策分析

根据收集厦门市所辖6个区的工业源活动水平数据和厦门市环境统计数据等相关资料,运用排放因子法计算得到2019年厦门市6个辖区的8个行业的工业源VOCs排放清单,分析了厦门市各辖区VOCs排放强度的空间分布格局.在工业源VOCs排放清单的基础上结合企业调研,分析排放清单企业VOCs污染处理技术情况并提出相应的控制对策建议.结果表明,2019年厦门市工业源VOCs产生总量为16027.88 t,排放总量为5514.58 t,其中厦门岛外的海沧区、同安区、翔安区和集美区VOCs排放量分别为1648.35、2111.13、667.52和750.48 t,岛内的湖里区和思明区VOCs排放量较少,分别为292.42 t和44.68 t.除了湖里区,厦门市排放强度呈现岛外大于岛内的空间分布特点.厦门市8个行业中,VOCs排放主要来自于涂装、印刷、化工和橡胶行业,分别占厦门市总排放量的51.21%、20.18%、13.63%和10.67%.厦门市VOCs废气处理工艺情况分析结果表明,从源头控制层面,企业使用低（无）产生VOCs的原辅材料,可有效地从源头控制VOCs产生和排放;从末端处理工艺层面,UV光解/光催化、吸附处理、低温等离子体和生物法的实际处理效率均低于80%,吸附与催化燃烧等组合工艺以及燃烧法的实际处理效率均高于90%.