排放控制区政策下船舶辅机大气污染物排放特征研究

船舶运输业蓬勃发展的同时，也向大气中排放了大量有害气体.为此我国制定了分阶段实施的船舶排放控制区政策，以期通过限制燃油含硫量控制船舶大气污染问题.本研究于2016年和2018年在排放控制区政策实施前后，连续对A船和B船2艘万吨级航海船进行登船实测，使用"碳平衡法"计算了船舶尾气中各类污染物基于燃油消耗量的排放因子.结果表明，A船、B船由使用含硫量为2.20%和2.10%的燃油转为使用含硫量为0.470%和0.003%的燃油后，SO₂排放因子分别由44.00 g·kg^-1和42.00 g·kg^-1下降到9.40 g·kg^-1和0.80 g·kg^-1，PM_2.5排放因子分别由2.44 g·kg^-1和1.02 g·kg^-1下降到0.870 g·kg^-1和0.003 g·kg^-1，TVOC排放因子则分别由0.061 g·kg^-1和0.106 g·kg^-1升高到0.292 g·kg^-1和0.706 g·kg^-1.对比使用不同含硫量燃油时船舶PM_2.5的减排情况发现，现阶段以燃油含硫量≤ 0.5%为限值的排放控制区政策，以及即将推行的以燃油含硫量≤ 0.1%为限值的排放控制区政策都能有效地降低船舶颗粒物排放.在成分特征方面，转用含硫量更低的燃油后，A船、B船PM_2.5中硫酸盐在水溶性离子中的占比分别由58.6%和44.3%下降到18.1%和7.9%；PM_2.5中钒元素含量分别降低了82.5%和98.9%，镍元素含量分别降低了20.8%和98.5%；VOCs中烯烃占比分别提高了11.9%和19.3%，而芳香烃占比则分别下降了32.0%和4.5%.由于排放控制区政策实施以后，船舶排放的颗粒物中钒元素的含量大幅减少，钒元素将不再适合作为船舶大气污染示踪物.     

基于实测的船舶辅机大气污染物排放量估算

于2017年3月—2018年5月在广州市南沙港区选取不同吨位的5艘船舶进行登船实测,建立了基于燃油消耗的排放因子.结果表明,船舶辅机CO₂排放因子为(3085±439)~(3195±121) g·kg^-1,CO排放因子为(5.50±1.33)~(26.10±8.90) g·kg^-1,TVOC排放因子为(0.29±0.02)~(1.68±0.06) g·kg^-1,PM_2.5排放因子为(0.56±0.09)~(12.50±3.11) g·kg^-1,NO_x排放因子为(19.20±4.12)~(83.30±11.80) g·kg^-1,基于燃油消耗量,估算2017年广州港船舶停泊工况辅助发动机SO₂、CO、TVOC、PM_2.5和NO_x排放总量分别为736、(794±209)、(46.40±2.39)、(223.0±49.4)和(3237±698) t.船舶引擎功率对排放CO、TVOC和PM_2.5影响显著,引擎功率较低的船舶以上3种大气污染物排放因子更高.从吨位而言,≥10000总吨的船舶对SO₂、CO、TVOC和NO_x 4种大气污染物的排放分担率均超过50%,≤2999总吨的船舶则对PM_2.5的排放分担率最高.从船舶类型而言,分担率最高的是集装箱船,分别占SO₂、CO、TVOC、PM_2.5和NO_x排放总量的43.8%、30.8%、41.4%、16.3%和40.9%,此外,散货船、其他货船、顶推拖船和油船对排放量的分担率也较高,以上5种船舶占到了各类大气污染物排放总量的90%.     

玉米/花生间作条件下土壤环境因子的相关性和主成分分析

玉米/花生间作具有明显的间作优势,对作物生长和产量均有促进作用。为了阐明玉米/花生间作效应机制,测定了玉米/花生间作根际土壤养分含量、酶活性和微生物数量的变化规律,并对这些环境因子进行相关性和主成分分析。结果表明,与单作玉米和单作花生相比,玉米/花生间作显著提高了根际土壤的全氮、有效氮、有效磷含量以及脲酶和酸性磷酸酶活性,促进了间作玉米根际土壤细菌和微生物总数量显著增加。相关分析表明,有效磷含量与脲酶和酸性磷酸酶活性呈极显著正相关(P<0.01),脲酶活性和酸性磷酸酶活性显著正相关(P<0.05),真菌和放线菌数量显著正相关(P<0.05)。总钾含量和p H值、蔗糖酶活性呈显著负相关(P<0.05),蛋白酶和过氧化氢酶呈极显著负相关(P<0.01)。主成分分析获得3个主成分,解析贡献率分别为48.981%,43.617%和7.402%。第一主成分主要是放线菌、真菌、有效磷等组成,第二主成分主要为有机质和p H,第三主成分主要是总氮和细菌。经标准化后计算栽培措施得分显示:间作花生得分最高1.937,其次是间作玉米1.008,两者均显著高于单作玉米和单作花生。该研究表明玉米/花生间作系统的生态环境优于单作系统,机制解析为玉米/花生间作可明显促进土壤有效氮磷含量、脲酶和酸性磷酸酶活性及微生物数量的增加,进而改善土壤微生态环境。     

酸性矿山废水污灌区水稻土重金属的形态分布及生物有效性

通过野外采样调查和实验分析,对粤北大宝山矿山下游酸性矿山废水污灌区水稻土中重金属（Cd、Zn、Pb、Cu）的形态分布特征和生物有效性进行了研究.运用TCLP（toxicity characteristic leaching procedure）和BCR（community bureau of reference）连续提取法研究了土壤中重金属的生物有效性问题,并运用多元逐步线性回归分析进行对比.结果表明,酸性矿山废水污灌区水稻土中Cd以酸提取态和残渣态为主;Cu各形态含量的分配顺序为：残渣态>可还原态>酸提取态>可氧化态,以残渣态为主;Pb以可还原态和残渣态为主,占总量的86.54%;Zn主要以残渣态的形式存在、占总量的50%以上,各形态含量的分配顺序为：残渣态>酸提取态>可还原态>可氧化态.TCLP提取的重金属Cd、Cu、Pb和Zn含量分别为：0.17～0.89、 8.12～70.33、 3.16～90.33和10.24～106.85 mg·kg^-1,其平均值分别为0.41、 36.60、 15.97和50.78 mg·kg^-1.水稻籽粒中重金属Cd、Cu、Pb、Zn含量范围分别为：0.183～0.947、 3.542～5.997、 0.285～1.532和17.54～41.10 mg·kg^-1.参照卫生部颁布的食品中重金属元素限量卫生标准评价水稻籽粒重金属污染情况,其结果表明,Cu和Zn含量未出现超标现象,而Cd和Pb含量超标现象很严重,其超标率分别为87.50%和81.25%.逐步回归分析结果表明,水稻籽粒中的Cd和Zn含量显著地受到土壤中酸提取态Cd和Zn含量的影响,Cu含量显著地受到酸提取态和可氧化态Cu含量的影响,Pb含量显著地受到可还原态Pb和有机质含量的影响.水稻籽粒中重金属含量受到TCLP提取重金属含量的显著影响,重金属总量、pH和有机质对其的影响不显著.TCLP法适于对酸性矿山废水污灌区水稻土重金属生物有效性进行快速简单地评估.