大气污染防治综合科学决策支持平台的开发及应用

大气污染防治和环境治理的紧迫性和复杂性需要科学有效的决策,而以费效评估为标志的综合决策评估模型是支撑环境决策和管理的重要工具.当前以ABaCAS（Air Pollution Control Cost-Benefit and Attainment Assessment System,空气污染控制成本效益与达标评估系统）为代表的综合决策评估模型可以实现对特定减排方案的费效评估,然而无法支持开展基于费效的达标路径优化,以及对应不同环境目标下减排策略的优化制定.针对上述问题,建立了大气污染防治综合科学决策支持平台.该平台以ABaCAS的4个核心模块为基础,建立了新的基于环境目标的反算技术（LE-CO）及优化集成运行模式（ABaCAS-OE）,实现了对不同环境目标要求的减排量反算,并对优化的减排策略下的空气质量改善效果、目标可达性、控制成本及健康收益进行快速估算.将大气污染防治综合科学决策支持平台应用到京津冀及周边地区"2+26"城市,反算了2035年达标要求下的减排情景,以及对应减排方案的费用与效益.结果表明,相较于2015年,预测了2035年京津冀及周边地区的PM_2.5、SO₂、NO_x、VOCs、NH₃排放量需分别减排70%~87%、49%~85%、66%~74%、51%~66%、0~40%才可达标,并且该情景可以带来可观的效益,费用-效益比达3.7.未来大气污染防治综合科学决策支持平台的研究将进一步面向多目标、多行业、多组分、多区域的精细化调控技术,实现经济、能源、排放、浓度、成本、健康、生态、气候一体化的综合决策,以全面支撑我国大气污染防治的综合科学决策.      

宣威肺癌高发区燃煤排放颗粒物中铁的价态及其氧化性

云南宣威地区的高肺癌死亡率被认为是与居民室内燃烧烟煤有关.为探明宣威地区高肺癌死亡率的原因,在宣威4个不同区域采集了原煤样品并在室内利用一套自行设计的烟气采集装置对所采集的原煤样品模拟当地燃烧条件进行了燃烧,获取燃煤排放颗粒物样品.使用BCR连续提取法(community bureau of reference,BCR)获取原煤、底灰和燃煤排放颗粒物中铁的赋存形态及分布特征,用高效液相色谱(HPLC)检测燃煤颗粒物在替代肺液(surrogate lung fluid,SLF)中产生·OH水平的变化.结果显示,原煤中存在大量的可氧化态铁,经过燃烧后,飞灰颗粒物中生物可利用的铁(酸可提取态、可还原态、可氧化态)占了很大的比重(46%~78%);燃煤颗粒物24 h所产生·OH的量在不同粒径颗粒物之间存在一定差异,在细粒径段(1μm、1.1~2μm、2~3.3μm)和粗粒径段(3.3~7μm、7μm)均表现为·OH的量随粒径减小而增加;同时,燃煤颗粒物中可氧化态Fe的含量与产生·OH能力具有一定的线性相关性(R2=0.32).     

过硫酸钾氧化去除Cu (CN)32-中的氰污染物

近年来,氰化物污染问题日益严重,冶金工业、电镀工业中含有大量氰化物.采用常规的物化法难以对Cu(CN)_3~(2-)中的CN~-达到很好的去除效果,因此探索高效、环保的氰化物处理方法迫在眉睫.过硫酸钾作为一种绿色清洁氧化剂,目前被广泛应用于有机污染物废水的处理.采用均相过硫酸钾对Cu(CN)_3~(2-)中CN~-进行降解,并分析其降解机制,详细研究过硫酸钾投加量、铜氰络合比对CN~-去除率的影响.CN~-的去除率随着过硫酸钾量的增加而升高,当过硫酸钾量为2 mmol·L~(-1),反应时间为60 min时,CN~-的去除率可达89.6%;铜氰络合比的增加促进CN~-的降解.Cu~+被氧化为Cu~(2+)并且以氧化铜的形式存在于沉淀中.采用电子自旋共振波谱仪和自由基猝灭实验对反应过程中可能的自由基进行研究,结果表明在过硫酸钾氧化去除CN~-的过程中,既存在硫酸根自由基氧化途径,又存在非自由基氧化途径.     

石油污染与食细菌线虫对土壤微生物活性及石油降解的影响

随着经济快速发展,石油及其产品用量增多,石油污染问题日益严重,土壤石油污染治理刻不容缓.研究表明石油污染土壤中存在大量的食细菌线虫,但食细菌线虫在石油污染土壤中的作用还不清楚.本试验采用人工模拟石油污染土壤,通过接种不同密度模式线虫(Caenorhabditis elegans),研究食细菌线虫在石油污染土壤中的功能及其对污染土壤中石油降解及土壤微生物活性的影响.本实验共设6个处理:高温灭菌石油污染土壤(FSP),作为对照处理1;杀灭线虫土壤(S),作为对照处理2;石油污染土壤(SP);石油污染土壤+5条线虫/g干土(SPN5);石油污染土壤+10条线虫/g干土(SPN10);石油污染土壤+20条线虫/g干土(SPN20).研究结果表明:整个试验培养结束时,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比第0天采样时分别降低约60.78%、80.01%、67.63%和66.31%,处理SP、SPN5、SPN10和SPN20的石油残留量比处理FSP分别降低约43.60%、70.68%、52.34%和50.45%,得出接种线虫可以促进污染土壤的石油降解,其中接种5条线虫/g干土的处理促进石油降解效果最好.第7 d采样时,处理SP、SPN5、SPN10、SPN20中脱氢酶酶活性比处理S分别增加约132.76%、115.09%、118.67%和55.81%,表明石油污染可以激活脱氢酶;第14 d时,接种线虫处理SPN5、SPN10和SPN20的脱氢酶活性比未接种线虫处理SP的脱氢酶活性分别增加约5.16%、18.13%和29.56%,表明添加食细菌线虫也促进了土壤相关酶活性.该研究证明食细菌线虫可以在石油污染土壤中刺激微生物的繁殖,增强土壤酶活性,进而促进污染土壤石油的降解.     

纤维干燥尾气余热利用中的积灰研究

在纤维干燥尾气的余热回收利用中,飞灰沉积会直接影响设备的安全高效运行,不利于木材工业的节能减排。阐述了飞灰沉积机理和数值模拟等研究现状。对于弹性球形颗粒的沉积,已获得了一些科学可靠的机理模型和论证结果,为灰污防治提供了合理的技术支持;关于柔性细长颗粒的沉积,仅取得少量的成果,需要进一步全面深入展开相关研究。     

基于逸度方法的辽东湾海水-沉积物中多环芳烃扩散行为

为研究辽东湾PAHs（多环芳烃）在海水-沉积物之间的扩散行为,于2014年5月对辽东湾14个采样点海水和沉积物中的16种PAHs进行了调查研究,并采用逸度方法、变异系数、响应系数等统计和计算方法对研究结果进行分析.结果表明:辽东湾海水中ρ（∑PAHs）和沉积物中w（PAHs）的平均变异系数分别为0.25和0.39,属于中等变异,高分子量PAHs的变异系数高于低分子量PAHs;利用ff（逸度分数）评估PAHs在海水-沉积物间的扩散行为,Nap（萘）、Acp（苊）和Fl（芴）表现出从沉积物向海水释放,沉积物是二次释放源;Ace（二氢苊）、Phe（菲）、An（蒽）、Flu（荧蒽）、Pyr（芘）、BaA（苯并[a]蒽）、Chr（?）在海水-沉积物之间接近平衡状态,5环和6环PAHs则表现出从海水向沉积物沉降富集,沉积物是汇;有机碳和碳黑是影响PAHs在沉积物和海水之间扩散的重要参数.研究显示,7种潜在致癌PAHs[BaA、Chr、BbF（苯并[b]荧蒽）、BkF（苯并[k]荧蒽）、BaP（苯并[a]芘）、InP（茚并[1,2,3-cd]芘）和DbA（二苯并[a,h]蒽）]海水-沉积物之间的扩散行为可能受到陆源排污和海上石油开发活动的影响.      

基于海底地形地貌及浅地层剖面调查的倾倒区监测技术评价研究

本文以大连南海域三类疏浚物海洋倾倒区为例,对倾倒区海底地形地貌及浅地层调查技术中的单/多波束测深、侧扫声呐海底探测和声学浅地层剖面调查技术进行了评价。结果显示,倾倒使得海底地形发生明显变化,且相比单波束测深,多波束测深更能准确获取海底地形特征,推荐使用;由于倾倒造成微地貌与底质组成变化,侧扫声呐海底探测能明确识别出倾倒物质分布区域;而由于倾倒物质为与该海域沉积物组成差异不大的疏浚物,且近年倾倒量微小,声学浅地层剖面调查无法辨识倾倒物内部的期次分层,在该类倾倒区的监测中意义并不突出。     

泛杭州湾海域沉积物中多环芳烃分布及源解析

2011~2014年每年对泛杭州湾海域36个站位采集表层沉积物样品,对沉积物样品中16种多环芳烃（PAHs）的含量进行检测,了解其浓度水平、空间分布特征以及组成结构,并通过结构组成进行来源解析。结果表明,2011~2014年该海域沉积物中PAHs处于中度污染水平,平均含量及其标准偏差分别为（116.03±15.26）×10-9、（106.59±13.90）×10-9、（129.05±14.37）×10-9、（106.10±10.43）×10-9。空间分布上,PAHs高值区主要集中于长江口以及舟山海域附近,近岸区域高于远岸区域,远岸区有个别相对高值区。单体PAH中,菲的含量最高,环数主要分布在3~5环,以高分子量为主;来源解析结果表明污染源主要是煤、木柴和生物质的燃烧,部分站位同时受到石油源影响。     

坡耕地不同作物及有无树篱对土壤微生物群落结构与多样性的影响研究

为研究种植不同作物及有无树篱的坡耕地中土壤微生物群落结构与多样性是否有差异,以湖北秭归张家冲水土保持站试验田坡耕地有无树篱及3种典型作物(茶树、柑橘、花生)搭配共计6种样地为研究对象,测定其土壤的理化性质,并通过16S rDNA测序法对土壤微生物群落组成与多样性进行研究。结果表明:不同作物及有无树篱均对土壤微生物群落组成与多样性有显著影响(p0.05);花生样地含有最多种类的土壤微生物(p0.05),其土壤微生物多样性最高;无树篱样地土壤微生物门和目的数目高于有树篱样地;研究样地中土壤微生物优势种类在门的水平上有变形菌门(Proteobacteria)占总数的23.22%、酸杆菌门(Acidobacteria)16.59%、浮霉菌门(Planctomycetes)14.81%、放线菌门(Actinobacteria)9.38%,在属的水平上有DA101属11.34%、慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium)8.77%、出芽菌属(Gemmata)6.19%、红游动菌属(Rhodoplanes)5.05%;土壤微生物分布受土壤理化性质的影响,酸杆菌门和变形菌门细菌丰度与土壤pH值呈显著正相关(p=0.042),说明土壤pH值显著影响土壤微生物的分布。     

垃圾填埋场生态修复工程滑坡成因及应对措施

垃圾填埋场封场覆盖系统滑坡现象屡见不鲜。为探究其滑坡原因,以某垃圾填埋场生态修复工程覆盖系统为例,深入分析了滑坡现象产生的机理,并结合边坡稳定性分析,得出堆体沉降和突降暴雨是该填埋场产生滑坡的主要诱发因素。堆体沉降和突降暴雨带来的覆盖土层渗透系数提高、覆盖排水系统破坏、排水层饱和、边坡稳定性下降等影响若不及时维护或消除,则会造成覆盖土层边坡失稳。建议加强垃圾填埋场生态修复工程竣工后的维护管理制度建设和执行,解决好排水不畅的问题,对覆盖土层、排水沟、盲沟、截洪沟等设施进行及时维护,保障覆盖排水系统运行正常,以降低垃圾填埋场封场覆盖系统大面积滑坡的风险。