基于响应面模型的区域大气污染控制辅助决策工具研发

基于CMAQ模型结果,利用高维克里金插值算法,建立了排放控制因子与污染物环境浓度的响应面模型(RSM),实现了大气污染可控源排放与复合污染水平的实时函数响应.研究结果显示,RSM对PM2.5的预测结果与CMAQ实际模拟结果的误差在容许范围内(最大误差小于0.20μg.m-3,3.89%).基于所建立的RSM,开发了RSM-VAT区域大气污染控制可视化辅助决策工具.使用RSM-VAT对美国8个典型城市的PM2.5污染状况进行了控制情景分析,通过"可视化展示"和"图表分析"二大模块,输出不同控制情景下的环境污染物浓度的实时响应图、可视化展示和数据分析图表等结果.     

高效菌种处理制药废水的研究

青霉素在其生产过程中排放出高浓度有机废液水,该废液COD浓度高,成分复杂,可生化性差,是环境工程领域的研究难题。文章提出一种高效菌种处理青霉素废水的技术,试验表明,用此高效菌种处理制药废水有较好的处理效果。     

One century sedimentary record of lead and zinc pollution in Yangzong Lake, a highland lake in southwestern China

Reconstruction of trace metal pollution histories and sources may help us to regulate current pollutant discharge. This is especially important for the highland lakes in southwestern China, which are facing trace metals pollution. We present sedimentary records of 11 metals accumulated in Yangzong Lake since the 1870's, a highland lake in southwestern China. Pollution of lead and zinc (Pb and Zn) was differentiated based on principal component analysis, geochemical normalization, and lead isotope ratios. Nearly all the metals as well as grain size composition show generally constant values before the mid-1980's, denoting stable detrital input in the catchment. Fluctuations in the concentrations of the metals as well as grain size composition since the mid-1980's indicate an increase in soil erosion with strengthened human disturbance in the catchment. After geochemical normalization, Pb and Zn showed constant values before 1990 AD and then a gradual increase in parallel with the variations in ²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb and ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb ratios, indicating that Pb and Zn pollution occurred. Combining the data of ²⁰⁸Pb/²⁰⁶Pb and ²⁰⁷Pb/²⁰⁶Pb ratios in the sediments of Yangzong Lake, leaded gasoline, Pb-Zn ore and coal, and consumption or production historical trends, we deduced that the enhanced Pb and Zn pollution in Yangzong Lake is caused primarily by ore mining and refining.     

熵析污水处理资源与能源化

熵为热力学第二定律中的抽象概念.按熵之理论,自然熵增和逆熵增维系着生态平衡.人类生产、生活过程中摄取资源并排放污/废水等熵增产物会促进物质熵增并破坏生态平衡,加速生物消亡.而缓释、甚至抵消这种“人为熵增”则乃实现蓝色发展目标的重要一环.如今,人为熵增所引发的自然物质熵变循环塌陷是不争的事实,“自然熵增”之原生态方法显然已不适合大规模处理城市污水,“加速熵增”的传统污水处理技术显然也已不合时宜,只有发展“逆熵增”的污水处理资源、能源化技术才是人间正道.通过对熵的具象化释义,揭示出传统污水处理技术以及污泥填埋方式为“加速熵增”过程,对人类可持续发展十分不利.只有模拟元素循环的自然的“逆熵增”过程,才能使得污水处理走向可持续发展水平.因此,污水资源化与能源化首当其冲,一定是未来污水处理的发展方向.只有通过人工缓释熵增(高效低耗污水处理技术)和促进逆熵增手段(资源与能源化技术)才能抵消人为熵增造成的影响,从而维持生态平衡.     

中小型水库库区生态安全性综合评价

从库区生物环境,地质与气候环境和人类工程活动三个准则考虑建立了库区系统生态安全性评价指标体系,并采用层次分析和模糊评价有机结合的综合方法对库区系统生态安全进行综合评价。以四川中江县黄鹿水库为例进行的综合评价表明生态安全隶属于“安全”的程度最大,通过综合评价中间结果的计算分析,找出导致生态危险的薄弱因素是人类活动影响较大。     

塔里木盆地南缘人类活动干扰下地下水的变化及其生态环境效应

人类活动是塔里木盆地南缘近几十年导致地下水及生态环境变化的主要因素,通过天然河道人工渠系化、平原水库建设以及枢纽工程上移,加速了地表水资源的时空再分配,从而引起了地下水空间补给变化。山前倾斜平原的补给量不断减少,而人工绿洲区地下水补给量则随地表引水量的提高不断增加。同时以天然河道渗漏补给为主转向以渠系、田间入渗为主。山前平原区地下水补给46年减少26.2%,泉水削减37.6%,溢出带下移0.5～1.2km,进入平原荒漠区的水量减少33%;并导致土地沙漠化及盐渍化面积不断扩大,小气候环境日趋恶劣。     

程海沉积物重金属时空变化及人为污染与潜在生态风险

沉积物重金属污染是影响湖泊等水体环境质量与健康的主要因素之一.通过对程海9个沉积短岩芯中10种金属元素含量的分析,在~(210)Pb与~(137)Cs定年的基础上,研究了沉积物中重金属含量与污染的时空变化特征;采用潜在生态风险指数法与沉积物质量基准法、并参考重金属污染水平,评估了表层沉积物重金属的潜在生态风险.结果表明,各岩芯不同年代沉积物中,除了Cd含量变化较大之外(变异系数为0.59),其余各金属元素含量变化均较小(变异系数小于0.20);空间上,各岩芯之间每一种金属的平均含量差异较小,最大值与最小值的比值为1.2~1.8,显示了不同湖区重金属较为相似的富集规律.沉积物中主要污染元素为Cd、Pb和Hg,其中Cd和Pb污染始于20世纪80年代中期;近十年来Cd污染程度稍有下降,但仍呈中等污染水平,而Pb污染程度持续增加,属于弱污染水平;Hg污染始于20世纪90年代末期,呈弱污染水平;而As、Cu和Zn仅在部分近表层沉积物呈现较弱污染.空间上,沉积物中重金属污染水平并未表现出明显的趋势.除了大气沉降(主要为有色金属冶炼释放)输入之外,程海沉积物重金属污染还可能受到农业面源与生活污水排放的影响.表层沉积物中As、Cu、Ni、Pb和Zn具有较低的潜在生态风险,Hg和Cd具有中-高潜在生态风险.     

两种外源有机酸对蜈蚣草修复锑污染土壤的影响

以蜈蚣草(Pteris vittata L.)为受试材料,利用盆栽试验研究了不同添加量(0、5、10、20 mmol·kg^-1)外源柠檬酸和苹果酸对锑(Sb)污染土壤pH和Sb形态的影响,以及两种外源有机酸对蜈蚣草富集Sb和蜈蚣草抗氧化系统的影响,并分析了利用有机酸强化蜈蚣草修复锑污染土壤的可能性及其作用机制.结果表明,土壤锑含量为500 mg·kg^-1时,种植20 d后,两种有机酸使土壤pH从6.26降到4.99～5.93,土壤中弱酸提取态Sb含量增加,残渣态Sb含量减小.两种有机酸均提高了蜈蚣草根、茎和叶中Sb含量,且作用效果为柠檬酸>苹果酸;20 mmol·kg^-1柠檬酸的加入使根、茎和叶中Sb含量分别达到最大值4740、256、77.5 mg·kg^-1,较对照组分别提高77.08%、230.90%、84.39%.相比对照组,柠檬酸和苹果酸添加均可显著提高蜈蚣草根系活力和抗氧化酶活性,降低丙二醛(MDA)含量,其中,柠檬酸的作用最大.说明两种有机酸通过提高蜈蚣草对Sb的吸收富集,增强对S...     

厌氧/好氧SNEDPR系统处理低C/N污水的优化运行

为实现同步硝化内源反硝化除磷（SNEDPR）系统的优化运行,以实际生活污水为处理对象,采用厌氧（180min）/好氧运行的SBR反应器,并通过联合调控好氧段溶解氧（DO）浓度（0.3～1.0mg/L）和好氧时间（150～240min）,考察了该系统脱氮除磷特性.并结合荧光原位杂交（FISH）技术对系统优化过程中各功能菌群的结构变化情况进行了分析.试验结果表明,当系统好氧段DO浓度由约1.0mg/L逐渐降至0.3mg/L,且好氧时间由150min逐渐延长至240min后,出水PO₄^3--P浓度稳定在0.4mg/L左右,但出水TN浓度由14.3mg/L降至8.7mg/L,TN去除率由75%提高至84%.此外,随着好氧段DO浓度的降低,SNED现象愈加明显,SNED率由34.7%逐渐升高至63.8%.SNED的加强,降低了出水NO₃^--N浓度,并提高了系统的脱氮性能和厌氧段的内碳源储存量.FISH结果表明：经127d的优化运行,系统内PAOs,GAOs和AOB（氨氧化菌）仍保持在较高水平（分别全菌的29%±3%,20%±3%和13%±3%）,其保证了系统除磷、硝化和反硝化脱氮性能;但NOB（亚硝酸盐氧化菌）含量减少了50%,为系统内实现短程硝化内源反硝化提供了可能.     

济南市大气颗粒物短期暴露对老年人群血清淀粉样蛋白P组分影响的定群研究

为了解济南市不同粒径大气颗粒物暴露对老年人群血清淀粉样蛋白P组分（SAP）的急性影响,评估大气颗粒物暴露对人群神经系统的健康风险,以山东省济南市甸柳社区为研究地点,采用定群研究设计,对社区76名健康老年人进行5次重复测量,结合社区附近（< 2 km）环保监测超级站的PM_2.5和PM₁₀浓度数据,在控制年龄、性别等协变量情况下,利用线性混合效应模型分别分析PM_2.5和PM₁₀暴露对SAP的效应影响.结果表明:大气颗粒物短期暴露与老年人群SAP的升高呈正相关;PM_2.5累积滞后0~6 h,每升高1个四分位数间距（IQR）,SAP水平升高18.73%（95% CI为9.20%~29.08%）（FDR_H-P < 0.05）（其中,CI为可信区间,FDR_H-P为经多重校正后的P值）;PM₁₀累积滞后0~6 h,每升高1个IQR,SAP水平亦升高,但变化不显著（FDR_H-P>0.05）.研究显示,大气颗粒物暴露可以引起人群反应神经退行性病变的SAP指标升高,提示大气颗粒物对人群神经系统具有潜在威胁;PM_2.5对SAP的效应高于PM₁₀,提示小粒径颗粒物具有较高的健康危害,应加强对小粒径颗粒物的健康影响和干预防护研究.