电场对污泥堆肥富里酸结构特征的影响

为了研究电场对污泥堆肥富里酸结构特征及电子转移能力(ETC)的影响,以市政污泥和米糠为原料,设置施加5V的直流电场(T1)和不施加电场(CK)的两个堆肥进行对比实验.通过三维荧光-平行因子分析(EEM-PARAFAC)、紫外可见光谱(UV-vis)、傅里叶红外光谱(FTIR)结合二维相关光谱(2DCOS)分析堆肥过程中富里酸结构和组成变化.通过电化学方法测定了堆肥富里酸的电子接受能力(EAC)和电子供给能力(EDC).结果表明,类色氨酸、类富里酸和类胡敏酸是堆肥FA的主要组分,随着堆肥的进行,FA中类色氨酸物质减少,类富里酸和类胡敏酸含量增加,电场能够促进FA在堆肥过程中类色氨酸的降解和类胡敏酸的形成,提高了FA的芳香性、分子量和腐殖化程度.电化学分析结果表明,FA的ETC呈现先增后减的趋势.相比CK处理,施加电场降低了FA的EDC,但同时增强了其EAC,使得堆肥后期的FA具有更强的ETC.结果将有助于进一步了解污泥堆肥过程中FA的形成过程及其氧化还原特性.     

硫酸盐对污泥高级厌氧消化过程中甲基汞迁移转化的影响

为研究污泥高级厌氧消化过程中甲基汞的迁移转化特征以及硫酸盐对污泥厌氧消化过程中汞形态迁移转化的影响,本研究以高温热水解污泥的厌氧消化为研究对象,考察了不同硫酸盐投加浓度下污泥厌氧消化过程中甲基汞的迁移转化特征.结果表明,污泥厌氧消化初期(第1～3 d)发生了汞的甲基化作用,平均甲基汞/总汞比例由0.024%(比值范围为0.019%～0.033%)增加到0.038%(比值范围为0.030%～0.048%),甲基汞净增量分别增加了3.97、 6.09、 0.17、 3.71和1.66倍,随后第3～5 d却发生了明显的汞去甲基化作用,甲基汞净增量降低了71.25%(范围为67.42%～75.10%).硫酸盐对厌氧消化初期汞的甲基化有一定的抑制,而厌氧消化后期,硫酸盐对汞甲基化影响并不明显,这与带电基团HgHS~-_2、 HgS_2~(2-)降低了中性汞络合物的生物有效性及铁硫化物、硫化汞等对S~(2-)和生物可利用态汞的固定作用有关.通过冗余分析,汞的甲基化受到多种环境因素的影响,丙酸、异丁酸和异戊酸等有机质和Fe可能促进汞甲基化,而蛋白质和较高的pH值可能是污泥厌氧消化过程中汞甲基化的抑制因子.     

北京市PM2.5中砷污染特征

本研究于2011年7月至2012年5月期间采集了北京市春夏秋冬4个季节的PM_(2.5)样品,使用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)分析了样品中的总砷,并使用高压液相色谱(HPLC)和氢化物发生-原子荧光光谱法(HG-AFS)分析了样品中的As(Ⅲ)和As(Ⅴ).结果表明,在采样期间,北京市PM_(2.5)中总As的平均浓度为(21. 82±17. 01) ng·m~(-3),总As在春夏秋冬春4个季节的平均浓度分别为(16. 62±5. 80)、(18. 34±9. 00)、(21. 49±10. 22)和(29. 52±27. 97) ng·m~(-3),呈现出冬季秋季夏季春季的季节变化特征.PM_(2.5)中As(Ⅲ)和As(Ⅴ)的平均浓度为(3. 15±1. 94) ng·m~(-3)和(10. 78±5. 39) ng·m~(-3).春夏秋冬四季As(Ⅲ)的平均浓度分别是(5. 42±2. 5)、(1. 61±0. 51)、(2. 88±1. 12)和(3. 27±1. 23) ng·m~(-3),表现出春季冬季秋季夏季的特征;不同季节As(Ⅴ)的平均浓度分别为夏[(13. 57±13. 34) ng·m~(-3)]秋[(12. 75±6. 54) ng·m~(-3)]冬[(8. 68±3. 57) ng·m~(-3)]春[(7. 55±1. 47) ng·m~(-3)],不同季节PM_(2.5)中As(Ⅲ)的平均浓度都高于As(Ⅴ),这种季节特征可能是由季节扩散条件、排放源和大气氧化性的差异等造成,As(Ⅲ)/As(Ⅴ)的季节变化也可以反映这些差异性,不同季节As(Ⅲ)与As(Ⅴ)的比值为春季(0. 67)冬季(0. 44)秋季(0. 27)夏季(0. 13). As(Ⅲ)/As(Ⅴ)与相对湿度(Rh)呈现出一定的负相关性,表明高湿度条件可能不利于As(Ⅲ)转化成As(Ⅴ).As(Ⅲ)/As(Ⅴ)和As(Ⅲ)与Ca~(2+)呈现出一定的正相关性,表明土壤扬尘可能是As(Ⅲ)的重要来源.     

邯郸市PM2.5中碳组分的浓度、来源及其变化

为明确邯郸市PM_(2.5)中碳组分污染浓度、来源和近年来的变化,分别于2015和2017年1、4、7、10月在河北工程大学能环实验楼4层采集PM_(2.5)样品,采用热/光碳分析仪测定了样品中8种碳组分含量,并计算得到有机碳(OC)、元素碳(EC)、Char-EC和Soot-EC含量.结果表明,2017年PM_(2.5)中碳组分浓度较2015年下降约15%,质量分数下降约17%,季节变化均表现为冬高夏低的特点;2017年SOC浓度和SOC/PM_(2.5)、SOC/OC比值均低于2015年,SOC浓度和SOC/PM_(2.5)比值下降约36%,季节分布特征相似(秋冬高、春夏低).两年除夏季外,其余季节OC、EC相关系数均高于0.7,表明存在共同来源;2017年OC、OC1与EC相关性高于2015年,此外,两年中EC1～EC3、Char-EC和Soot-EC与各组分相关系数差异较大;两年中Char-EC与OC、EC的相关性(r=0.5～1.0)明显高于Soot-EC与OC、EC的相关性(r=0.1～0.6),这主要与二者形成机理有关.碳组分之间的关系和主成分分析结果表明,燃煤、生物质燃烧和柴油车尾气的混合源是2015年碳质组分的主要来源,而2017年则来源于燃煤和机动车尾气排放.     

渤海湾大气金属元素沉降和来源解析研究

干湿沉降是污染物从大气进入到地表生态环境的主要途径.渤海湾临近大气污染严重的京津冀地区,同时受航运交通排放影响,但渤海湾大气金属元素沉降量及其来源并不十分清楚.本研究于2016年11月—2017年10月在渤海西岸采集了大气沉降样品,利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对样品中25种金属元素的含量进行了测定分析,估算了大气金属沉降量并进行了源解析.结果表明:沉降样品中25种元素的浓度变化范围为2458.8μg·L~(-1)(Ca)～9.9 ng·L~(-1)(Th),年沉降量变化为1229.9 mg·m~(-2)·a~(-1)(Ca)～5.0μg·m~(-2)·a~(-1)(Th).受降水量季节分布的影响,多数金属元素的沉降量在夏季最高,春秋季较低.除Be、Fe、Ni、Cr、Al、Th和U等元素外,其余18种元素都有不同程度的富集,特别是Cd、Ag、Se和Sb等元素已高度富集.燃煤(12.8%)、扬尘(25.9%)、工业(33.1%)和航运(28.2%)是渤海湾沉降样品中金属元素的主要来源,尤其是航运排放对海湾大气Sb、Cd和Mo沉降具有显著贡献.研究结果可为京津冀区域海陆协同发展和环境质量改善提供科学参考.     

土壤pH和Cd全量对伴矿景天修复效率的影响

修复效率是影响植物修复周期和技术推广的主要因素之一.采用不同pH和不同程度Cd污染农田土壤进行盆栽试验,其中,重度Cd污染土壤（简称"SKS处理"）中w（Cd）（Cd全量）高于GB 15618-2018《土壤环境质量农用地土壤污染风险管控标准（试行）》中的风险管控值,中度Cd污染土壤（通过人为调节并稳定其pH为3.97、4.97、6.03、6.90和7.93）中w（Cd）介于GB 15618-2018风险筛选值和管控值之间,轻度Cd污染土壤（简称"YH处理"）中w（Cd）略高于GB 15618-2018风险筛选值;比较修复前后不同pH和不同程度Cd污染对土壤Cd有效性、形态分配及w（Cd）的影响,并结合PCA（主成分分析）和Pearson相关性分析等方法深入研究影响植物修复效率的主控因素.结果表明:①与修复前相比,不同pH处理修复后土壤中w（有效态Cd）、w（弱酸提取态Cd）、w（可还原态Cd）、w（可氧化态Cd）和w（Cd）的减少量均随pH的降低而增加,土壤pH ≤ 6.0时,伴矿景天修复效率显著高于土壤pH>6.0的处理（P <0.05）.②修复后,轻度Cd污染土壤中w（Cd）降至GB 15618-2018风险筛选值以下,中度Cd污染土壤pH ≤ 6.0的处理中w（Cd）降至0.60 mg/kg左右,而pH>6.0的处理中w（Cd）仍高于1.00 mg/kg.③重度Cd污染土壤中w（有效态Cd）最高,其伴矿景天生物量与轻度Cd污染土壤处理无显著差异,w（Cd）达681.5 mg/kg,但修复效率显著低于其他处理（P <0.05）.综合PCA和Pearson相关性分析发现,影响伴矿景天修复效率的主控因素除土壤pH、Cd有效性和伴矿景天生物量外,伴矿景天的BCF（富集系数）对修复效率也具有重要作用.因此,伴矿景天更适用于弱酸性、中度Cd污染和轻度Cd污染土壤;而对碱性或重度Cd污染土壤进行植物修复时,可适当延长修复周期或联合修复以提高其修复效率.      

BiVO4表面氧缺陷调控及其光催化氧化三价砷

以乙二醇为溶剂,采用溶剂热-煅烧法制备缺陷型BiVO₄光催化剂,通过控制溶剂热反应时间调控BiVO₄表面氧缺陷以增强对As （III）的光催化氧化性能.同时,借助各种表征手段如XRD、SEM和XPS等分析样品的晶型结构、形貌特征及化学组成等性质,考察其在可见光下对As（III）的光催化氧化性能,并研究其氧化机理.结果表明,溶剂热反应时间对BiVO₄的晶粒尺寸和光吸收性能没有影响,但能通过影响比表面积调控BiVO₄的表面氧缺陷浓度.经优化得到,反应时间为14 h时制备的BiVO₄光催化剂（BiVO-14）对As（III）（6 mg·L^-1）的氧化效率高达95.7%,并具有良好的光催化稳定性.BiVO₄氧化As （III）的主要途径是光生空穴（h⁺）的直接氧化作用.表面氧缺陷能增强导电性能,促进电荷分离和迁移,强化h⁺的氧化作用,从而提高BiVO₄的光催化氧化性能.BiVO-14能有效促使As（III）转化为低毒的As（V）,在饮用水源As污染去除方面具有广阔应用前景.     

流域主体功能优化与黄河水资源再分配

立足流域主体功能优化概念内涵,系统性解析流域各类主体功能目标,基于流域主体功能评价指标体系建立以主体功能优化为目标导向的流域主体功能水资源分配机制,通过遗传算法求解多目标优化模型得到2017年黄河流域9省、自治区的四类水资源分配方案。研究结果表明：（1）流域主体功能实现水资源分配机制,使黄河流域最大可能节水23.01亿m³。（2）流域主体功能水资源分配机制给黄河流域主体功能实现分别带来4344.48亿元的生产功能增量、991.35亿元的生态功能价值增量,可多承载8194.84万人口。（3）减少宁夏和山东的农业用水及内蒙古工业用水分配对黄河流域水资源优化分配至关重要。     

黄河流域城市群与产业转型发展

黄河流域生态保护与高质量发展是国家重大战略之一。城市群和产业转型发展是实现黄河流域生态保护与高质量发展的内在要求和根本保障,揭示流域尺度城市群发展与产业转型升级的路径对指导黄河流域高质量发展意义重大。为此,本文聚焦“城市群和产业转型发展”,联合来自中国科学院地理科学与资源研究所、中国社会科学院生态文明研究所、黄河水利科学研究院、首都经济贸易大学、北京大学、河南大学等单位的专家学者,从生态保护、资源配置、动态演化、空间结构、整合调控等视角,探讨黄河流域城市群与产业转型发展的重要议题,以求服务于黄河流域生态保护与高质量发展的国家重大战略实施。核心观点如下：识别水资源、城市群和产业发展的关系是促进产业转型和城市转型协同、经济转型和社会转型并进的关键;分析流域生态保护和高质量发展复杂耦合与动力演化机制对于实现流域高质量发展意义重大;揭示黄河流域典型城市群和产业空间演变机理,构建城市群与产业转型发展空间一体化目标与模式,是促进黄河流域的高质量发展的有效途径;在全球化和能源革命导致贸易不确定性增加、社会经济与生态环境关系复杂、“双循环”的新发展格局构建背景下,黄河流域“城市群和产业转型发展”亟需更全面的整合调控机制。     

环境大气中半/中等挥发性有机物(S/IVOCs)的测量技术进展

总结了环境大气中半/中等挥发性有机物（S/IVOCs）的主要测量技术及其进展,重点介绍了基于气相色谱技术和化学电离质谱技术的测量方法.S/IVOCs的测量主要由气相色谱技术开始发展,并随着质谱技术的发展而不断发展.基于气相色谱技术的测量方法,能够直接测量非极性化合物,但在面对组分多达千万种的复杂体系时,传统的一维色谱相对耗时,而且由于峰容量不够,峰重叠现象十分严重,难以实现全组分的准确分离.新近发展的多维分离系统如全二维气相色谱,通过正交的分离系统,能够实现复杂体系中物种组分的准确、快速分离.目前基于化学电离质谱技术的在线测量方法已经逐渐应用于S/IVOCs的测量,虽然在物种定性方面相对较弱,但其可提供高时间分辨率的测量结果,帮助分析S/IVOCs在大气中的快速变化.在未来的研究中,高时间分辨率和全组分准确测量是S/IVOCs研究的关键.