基于CMAQ的大气环境容量计算方法及控制策略

利用空气质量模型CMAQ建立了真实条件下基于不同达标率的大气环境容量计算方法,为大气环境质量管理提供了科学依据。采用CMAQ建立研究区域的空气质量模型系统,设置多层嵌套网格(最小网格分辨率3km),获得了2006年1月、4月、7月、10月(四季代表月)的小时污染物浓度值。通过调整研究区域的污染源排放量,并结合空气质量监测数据和环境空气质量标准,建立了不同污染物的达标率与环境容量关系曲线。研究证明,该方法可以确定可吸入颗粒污染物、二氧化硫和二氧化氮在不同达标率下的大气环境容量,并充分反映三种污染物环境容量的季节性变化特征。研究结果不仅有利于环境管理者制定针对研究区域的空气总量控制方案,还有助于构想基于季节性变化的污染控制策略。     

Phosphorus sorption capacities in a headstream landscape The pond chain structure

Understanding phosphorus sorption phenomena in different wetland sediments is important in controlling the P output in headstream watersheds. The pond chain structure （PCS） is widespread in the headstream agricultural watersheds in the southeast of China. Phosphorus sorption characteristics were determined for pond surface sediments （0-12 cm） along a pond chain structure in Liuchahe watershed of Chaohu Lake. Results showed that P sorption capacities （expressed by P sorption index （PSI）） varied both with the landscape position of the ponds and sediment depth. From foothill ponds to riverside ponds the P sorption capacities indicated a significant gradient variability. The higher elevation ponds showed greater sorption capacities, and with the pond elevation decline, P sorption capacities gradually decreased. Some physico-chemical properties, such as pH, oxalate-extractable Fe （Feox）, organic matter （TOC） and Mehlich l-extractable Ca, Mg of pond sediments also indicated significant gradient variability from high elevation ponds to low elevation ponds. Feox was the sediment parameters most highly positively correlated with PSI and was the key factor in controlling P sorption capacity in the pond chain structure （r=0.92, p〈0.001）. Long-term hydrologic and sediment inputs can affect the distribution of sediment constituents and further affect the P sorption capacity. Making the best of the spatial difference of sorption capacities of ponds in watersheds to control nonpoint source P pollutant is necessary.     

三峡水库营养状态评价标准研究

采用一维水力学模型和30年的系列水文数据,计算了三峡库区干流及其主要支流在不同来水条件下的月滞留时间和月平均流速,通过统计不同类型滞留时间和流速的发生概率,综合计算了库区的富营养化敏感指数,对三峡库区水体的敏感类型进行了划分,将库区水体分为河流型、过渡型和湖泊型3种.根据三峡水库营养状态调查结果,统计分析了过渡型和湖泊型水体的营养指标分布概率、富营养化阈值及其与叶绿素a的回归关系,确定了库区过渡型和湖泊型2种水体的营养指标分级标准值,提出了三峡水库营养指标指数值的确定方法和权重大小,对三峡水库不同类型敏感区的营养状态进行了综合评价,分析了评价结果与同期监测的浮游植物密度的相互关系,从而对三峡水库的评价标准和评价方法的科学性进行了验证.结果表明,三峡水库富营养化敏感程度从库尾至库首逐渐增加,三峡库区长江在银杏沱以上江段为河流型水体,在银杏沱至坝前江段为过渡型水体,位于丰都县以下的支流的回水区以湖泊型水体为主.分别制定了三峡水库过渡类型区和湖泊类型区的营养状态标准值,依据该标准所开展的营养状态综合评价结果与浮游植物数量具有显著的相关性,其中湖泊类型区的营养化程度高于过渡类型区,与三峡水库的现实状态相符合.     

石家庄市土壤中喹诺酮类抗生素空间分布特征及其与微生物群落相关性

微生物群落作为土壤生态系统重要组分,长期低含量抗生素干扰会影响土壤中微生物群落结构及其功能.选取石家庄市为研究区,在2020年9月采集12个样点的表层土壤（0~25 cm）,并根据空间方位将其划分为4个区（S1、S2、S3和S4）;运用超高效液相色谱-质谱联用（HPLC-MS/MS）方法测定土壤中典型抗生素——喹诺酮类（quinolones,QNs）含量,明晰QNs在土壤中的空间分布特征,同时利用16S rRNA高通量测序技术对土壤中微生物群落结构及功能进行研究,识别其主要环境影响因子.结果表明：①4个区域的QNs总含量平均值由大到小依次为：S3（313.5 μg·kg^-1）>S4（65.54 μg·kg^-1）>S1（46.19 μg·kg^-1）>S2（12.63 μg·kg^-1）.其中诺氟沙星（NOR）含量最高（平均值为91.99 μg·kg^-1）,而喹草酸（OXO）含量最低（平均值为0.4486 μg·kg^-1）;②土壤颗粒以粉粒（2~50 μm）占比最高（66.7%~93.2%）,而黏粒（小于2 μm）占比最低（2.50%~9.10%）;土壤中总磷（TP）和氨氮（NH₄⁺-N）无显著空间差异,而硝氮（NO₃^--N）、亚硝氮（NO₂^--N）和土壤粒径呈现显著空间差异;③6种,优势菌属有5种,其中放线菌门（18.3%~34.6%）和变形菌门（13.6%~34.1%）为主要优势菌门,Arthrobacter（3.24%~8.61%）和Nitrososphaeraceae（2.93%~9.46%）为主要优势菌属;α多样性分析结果表明,Shannon值在S2区最高（6.48）,而在S3区最低（5.89）;④相关性结果表明,QNs和土壤理化参数均会显著改变微生物群落的结构组成,OXO、NO₃^--N和土壤粒径会影响微生物群落多样性,而FLU、NH₄⁺-N和NO₂^--N和土壤粒径会对微生物群落的功能产生影响.因此,需进一步加强石家庄市土壤环境中抗生素的风险管控.     

纳米Au/TiO2薄膜真空紫外光催化降解甲醛

为提高真空紫外光催化对甲醛的去除率并降低副产物O3的浓度,采用低温吸附法在TiO2薄膜上负载纳米Au.研究比较了UV254nm光催化(TiO2/UV)、真空紫外光降解(VUV)、真空紫外光催化(TiO2/VUV)等3种方法对低浓度甲醛的降解效果.结果表明,TiO2/VUV对甲醛的去除率显著高于VUV和TiO2/UV.TiO2表面负载纳米Au粒子能促进光生电子和空穴的分离.因此,在真空紫外光催化降解过程中, Au/TiO2不仅提高甲醛的降解率,还显著分解副产物臭氧,使尾气臭氧浓度降低32%.而且Au/TiO2薄膜在真空紫外光催化过程中具有很好的稳定性.     

Interaction of humic substances and hematite: FTIR study

IntroductionInteractionsofhumicsubstances(HSs)andironoxidesareofgreatsignificanceinmanygeochemicalprocesses.ItisclearthatadsorptionofHSstothesurfaceofironoxidescangreatlyinfluencethepropertiesofsuchsurfaces,thuspotentialaffectthefate,behavior,transportandtransformationofenvironmentalpollutants(Mcknight,1992).Ononehand,whenadsorbedtosurfacesofironoxides,HSsmaybindandhenceimmobilizetracemetals,radionucilides,andnonionicorganicpollutants,andtheyalsoalteroxidesurfacechargepropertiesandflocculat…     

我国淡水中锌的水生生物水质基准和生态风险

选取了中国常见的5种本土生物物种作为受试物种进行锌的急慢性毒理学实验,并搜集整理了其他国内外已报道的锌对中国本土物种的毒性数据,推导出锌的淡水水生生物的短期和长期水质基准。结果表明:由物种敏感度分布法(SSD)推导出的短期基准和长期基准分别为102.33,25.03μg/L,由毒性百分数排序法推导出的基准最大浓度(CMC)和基准连续浓度(CCC)分别为105.94,38μg/L,两种方法得出的基准值无显著差异,最终选用物种敏感度分布法得出的基准作为我国淡水中锌的水生生物基准。另外,运用商值法对我国主要水体中锌的生态风险进行评价,发现锌对水生生物的生态风险逐年升高,尤其是铅锌矿区周围水体中锌的生态风险更应引起广泛关注。     

福州市大气环境红线空间区划研究

环境红线划定是城市环境总体规划的核心内容,本研究以福州市城市环境总体规划为例,首次提出了大气环境红线的内涵,将大气环境红线分为源头布局敏感区、聚集敏感区及环境受体敏感区三类,并基于WRF/CALMET/CALPUFF模型首次建立了大气环境红线划定技术方法。福州市大气环境红线研究结果表明,源头布局敏感区主要集中在罗源县、中心城区和闽江沿岸地区,红线区面积约312km2,占全市域面积的2.61%左右;聚集敏感区主要集中在闽清县、中心城区至闽江上游沿江带,红线区面积约190km2,占全市域面积的1.59%左右;环境受体敏感区为各区县中心,以及市域内自然保护区、风景名胜区,红线区面积约185km2,占市域面积1.55%左右。大气环境红线总体特征表现为:源头布局红线区主要受到主导风向和风速大小影响,集中在城市上风向区域;聚集红线区主要受到地形条件影响,集中在城市山地、河谷等地势低洼、扩散条件差的区域;受体敏感区主要包括环境空气一类功能区及人口密集区。     

模拟放牧改变了氮添加作用下高寒草甸生物量的分配模式

高寒草甸是氮素匮乏的生态系统,氮添加和放牧都会显著改变土壤养分的有效性及高寒植物对养分的利用方式,从而影响群落生产力。为了认识氮沉降和放牧干扰对青藏高原高寒草甸的影响,在西藏当雄县高山嵩草草甸开展了氮添加及模拟放牧实验。在模拟放牧样地(G+N)和不放牧样地(NG+N)分别设置4个氮添加处理:0、 10、 20和40 kg N·hm^-2·a^-1,在生长季采用原位封顶埋管法测定净氮矿化速率,同时分析群落生物量分配与植物氮利用的相互关系。研究表明:氮添加与模拟放牧对植物的分配模式有不同的影响。在无放牧压力下,氮添加主要刺激植物地上部分的生长;在放牧压力下,氮添加更倾向于促进植物地下部分的生长。虽然剪草移走了15%~20%的地上生物量,但由于氮添加促进了植物的补偿生长,模拟放牧与不放牧处理的总生物量无显著差异,甚至前者高于后者。高寒草甸植物生物量分配对氮添加和模拟放牧的响应也体现在土壤供氮潜力的作用模式上,土壤净氮矿化速率在NG+N样地与植物地上生物量呈显著负相关,而在G+N样地与植物地下生物量呈显著负相关。这表明高寒草甸植物可以通过改变自身光合产物的分配模式来响应土壤养分状况和放牧干扰,在有效养分匮乏的高寒草甸添加氮素能够促进植物的补偿性生长。     

平板构型太阳光催化反应系统中甲基橙降解脱色研究

利用太阳光作为光源，采用自制的非聚焦开放式平板构型光催化反应装置和二氧化钛悬浆体系，以甲基橙溶液光催化脱色为依据，考虑了不同催化剂投加量、溶液初始浓度、ＵＶ辐射强度及体系流量等因素条件下，反应系统的运行情况．实验结果表明，自制的平板式太阳光反应系统能够很好的利用太阳光，在较广泛的运行条件下均能达到较高的去污效果．本实验的最佳运行条件为：平均ＵＶ光照强度２６９３Ｗ／ｍ２的晴天，ＴｉＯ２催化剂投加量１ｇ／Ｌ，系统循环流量１６００Ｌ／ｈ，初始浓度为２０ｍｇ／Ｌ的甲基橙溶液１５Ｌ，光照１ｈ色度去除率达８３６％以上，光照２ｈ达９７９％．