长三角区域大气重污染应急减排效果评估

为评估长三角区域大气重污染应急减排方案的效果,依据上海市环境科学研究院编制的2015年长三角区域高分辨率大气污染源排放清单设计了3级减排方案,利用本地化的WRF-CMAQ模式对长三角区域一次重污染过程进行了模拟验证,并评估了各减排方案的效果.结果显示:①如各城市单独进行减排,在一级、二级和三级减排方案下ρ（PM_2.5）分别降低0~7.2、0~20.6和0.1~34.8 μg/m3,降幅分别为0~11.7%、0~19.5%和0.2%~28.0%,长三角区域空气质量优良率未见明显上升.②如进行区域协同减排,在一级、二级和三级减排方案下ρ（PM_2.5）分别降低0.5~10.0、2.7~30.2和4.3~51.8 μg/m3,降幅分别为1.8%~12.8%、9.3%~23.5%和14.7%~37.0%.对于多数城市,区域协同减排效果比单独减排效果显著,其中舟山市、连云港市和常州市的区域协同减排效果最突出.在三级减排方案下的区域协同减排会使空气质量优良率明显提升,空气质量优良的城市从6个升至10个,中度以上污染城市从12个降至2个.③工业源减排是应急减排的重点,其减排效果可占整体减排效果的50.0%~93.0%.研究显示,要在重污染期间达到较好的减排效果,需要进行区域协同减排,但针对不同城市需要协同进行污染控制的范围具有明显差异,因此,为实现精准管控,未来在开展重污染应急区域协同控制时,需根据实际情况进行协同控制关系的预测.      

邯郸市大气污染源排放清单建立及总量校验

邯郸作为"2+26"城市主要的重工业城市之一,位于京津冀南北传输通道的核心位置,在京津冀地区大气污染协同调控中处于重要地位.为改善当地空气质量,以邯郸市为研究对象,基于拉网式调查获取详细活动水平数据,结合相关排放因子,得到2016年邯郸市大气污染源排放清单;采用WRF-CMAQ（气象-空气质量）数值模型,模拟了2016年典型季节代表月（1月、4月、7月、10月）的空气质量,验证了数值模型的准确性;最后基于总量校验方法,反向估算了邯郸市典型污染物的排放总量,对初始大气污染源排放清单进行校验.结果表明:①2016年邯郸市SO₂、NO_x、TSP、PM₁₀、PM_2.5、CO、VOCs、NH₃的总排放量分别为78 533、183 126、497 466、258 940、124 637、3 735 355、200 309、187 299 t.②工业源是SO₂、NO_x、PM_2.5、CO和VOCs的主要排放源,分别占总排放量的74.5%、54.5%、30.6%、76.7%和28.1%;无组织扬尘源对TSP、PM₁₀、PM_2.5的贡献较大,分别占总排放量的58.5%、43.6%、30.3%;NH₃的主要排放源为农畜氨及人体和其他氨,二者排放的NH₃占总排放量的96.9%.③总量模型估算得到邯郸市PM_2.5、SO₂、NO₂年排放量分别为152 739、79 405、206 549 t;对比分析校验前、后典型污染物排放发现,校验前的大气污染源排放清单可能低估了PM_2.5和NO_x的排放量.研究显示,邯郸市污染物排放量较大,工业源为主要排放源,建议相关部门加强对工业源的管控力度.      

白洋淀喹诺酮类抗生素与微生物群落结构和多样性相关性研究

微生物作为水生态系统中的重要组成部分,其对水环境的能量流动和物质循环等具有重要作用,为研究富营养化湖泊中喹诺酮类抗生素(Quinolones,QNs)对微生物群落结构和微生物多样性的影响,本研究选取白洋淀为研究区,建立了QNs与微生物群落的相关性.结果表明,已测的QNs均有不同程度检出,其中,氟甲喹(Flumequine,FLU)和恶喹草酸(Oxolinic Acid,OXO)检出率较高;就空间分布而言,水体中QNs最大值出现在采蒲台区(433.52 ng·L~(-1)),最小值出现在枣林庄和烧车淀区(20.51 ng·L~(-1));沉积物中QNs最大值出现在端村区(372.72 ng·g~(-1)),最小值出现在藻苲淀区(20.29 ng·g~(-1)).高通量测序结果表明,白洋淀沉积物微生物群落的优势种群为变形菌门和绿弯菌门,平均含量分别为38.62%和19.85%;变形菌门和绿弯菌门占所有微生物的比例在端村区最高(62.31%),藻苲淀区最低(54.62%).多样性指数分析结果表明,枣林庄和烧车淀区和藻苲淀区的微生物多样性指数(Chao1指数、Shannon指数和Simpsoneven指数)最高,而端村区最低.研究表明,受抗生素污染严重的区域通常会使微生物群落丰度下降,与本研究结果基本相符,说明微生物多样性受抗生素污染影响,对研究QNs污染的治理具有重要意义,为未来解决污染问题提供了良好的基础.     

滇池宝象河流域氮磷流失空间格局解析

有效控制氮磷流失量是水质持续改善的关键因素,定量解析流域氮磷流失量对于氮磷污染精准控制至关重要.宝象河作为滇池流域最主要的入湖河流之一,对滇池水质的影响极为重要.该研究基于第二次全国污染源普查数据,建立了宝象河流域高分辨率的氮磷排放清单,通过构建宝象河LODEST模型估算流域氮磷非点源污染入河系数,并对宝象河流域的氮磷流失量及其空间格局进行解析.结果表明:①2018年宝象河流域TN和TP的排放量分别为1 456.92、191.16 t,流域内种植业非点源是最大的污染源,其次是城镇生活点源和未收集点源.②2018年宝象河干海子断面TN和TP的径流通量分别为270.49和11.19 t,非点源入河系数分别为0.297和0.048.③2018年宝象河流域TN和TP流失量分别为432.28和18.57 t,氮磷流失空间格局呈显著的空间异质性,流域内TN和TP流失强度总体呈外高内低的分布,农业污染为主的子流域氮磷流失最为严重.该研究提出的氮磷流失量估算方法较好地揭示了流域氮磷流失空间分布规律,论证了降雨和地形的不均匀性是造成流域氮磷流失量呈显著空间异质性的重要因素.研究成果可为滇池流域入湖污染负荷控制与削减工程提供重要的科学依据,同时能够为宝象河流域水环境的精准控污和精细管理提供有效的决策支撑.      

POC的结构参数对DMCC发动机排放影响的试验研究

在一台直列4缸增压中冷电控单体泵柴油机的进气道上增加甲醇喷射装置,实现柴油甲醇二元燃料燃烧(DMDF)模式.利用废气分析仪对其主要气体排放进行测量,研究在排气管上加装的柴油颗粒氧化催化转化器结构参数对尾气催化效率的影响,试验结果表明:POC长度越长,对碳烟、THC、和未燃甲醇的转化效果越好,甲醇替代率为30%、POC长度为100 mm时,对碳烟、CO、THC和未燃甲醇的平均净化效率分别为15.00%、91.61%、75.56%、66.96%,长度增加至200 mm后,上述效率明显提高,分别提高到30.37%、99.29%、67.55%、95.44%;POC孔密度增加,POC对碳烟、CO及未燃甲醇的转化效率有小幅增加,甲醇替代率为30%时,孔密度从200目增加到300目,对碳烟、CO和未燃甲醇的催化效率分别从19.61%、94.66%、86.07%提高到23.06%、97.44%和88.56%;POC结构参数的改变对NO_x的转化效率影响不大.     

不同活性炭活化过硫酸盐的效能及机理的规律研究

选取煤质活性炭(F400D)、木质活性炭(Norit)和椰壳活性炭(Youshi)作为过硫酸盐(PS)活化剂,通过动力学实验研究了不同活性炭对过硫酸盐的活化效能及机理,考察了氯化钠和碳酸钠对活性炭/过硫酸盐体系的影响.结果表明,3种活性炭/过硫酸盐体系均可实现橙黄G的高效去除,效能略有差异,依次为:F400D/PSNorit/PSYoushi/PS.活性炭对染料的去除包括吸附作用和活化过硫酸盐的氧化降解作用,吸附位点与活化位点在活性炭上具有不同的分布.活性炭/过硫酸盐体系对1~100 mmol·L~(-1)氯化钠有很强的耐受作用,适用于高盐废水中有机污染物的去除.1~10 mmol·L~(-1)的碳酸钠对体系有明显的抑制作用.     

模拟日光照射下土霉素的复合光化学转化动力学及环境归趋

环境水体中存在众多可解离的有机污染物,而不同的解离形态表现出相异的环境行为,如光化学反应活性和归趋.本文以土霉素(OTC)为例,研究了水中可解离化合物的表观光降解、光氧化等复合光化学转化动力学,并揭示了其相应的环境光化学归趋和贡献.模拟日光(λ290nm)照射下,OTC的光降解遵循准一级反应动力学,光解速率常数(k)对pH表现出明显的依赖性.这是由于随pH值升高,解离形态(i)从OTCH_2~0、OTCH~-到OTC~(2-)渐变,相应的k_i和量子产率(Φ_i)显著增大.竞争动力学实验进一步表明,·OH和~1O_2均可以氧化降解OTC,且降解速率随着pH的增大而加快.这与3种解离形态不同的去质子化程度和氧化反应活性有关.去质子化增加化合物的电子密度,利于活性氧物种的亲电攻击,从而促进光氧化反应.基于以上OTC解离形态的不同光化学转化活性,评估了环境表层水体(pH=6~9)中的复合光化学转化半减期(t_(1/2,E)).t_(1/2,E)值依赖于基质pH和季节,北纬45°晴天正午,t_(1/2,E)在0.131 h(仲夏,pH=9)到3.63 h(仲冬,pH=6)之间.多数情况下,OTC的表观光解是其最主要的光化学转化途径,~1O_2氧化次之,而·OH氧化的贡献非常小.以上结果证明了OTC不同解离形态具有不同的光化学转化动力学.因此,为了准确评价水环境中抗生素等可解离有机污染物的光化学归趋和风险,有必要综合考虑所有解离形态的复合光化学行为.     

青藏高原湖泊水质变化及现状评价

为探讨青藏高原湖泊水质变化及现状,于2016年9—10月在青藏高原面上东北部G315沿线,中部S301、S302、S206沿线,南部G219、G318沿线及叶如藏布流域采集湖泊水样,通过实验最终得到33个湖泊水样数据,包括22个构造湖和11个冰湖;同时,分析了湖泊水化学指标浓度、水化学组成和湖水矿化度空间分布,并与20世纪90年代以前湖泊矿化度做对比,以揭示青藏高原近几十年湖泊水质变化及驱动因素,探讨青藏高原湖泊水质现状.结果显示:(1)青藏高原湖泊水化学指标浓度和水化学组成差异显著,构造湖水样水化学指标浓度远高于冰湖水样.按离子总量分类,22个构造湖有6个淡水湖、4个微咸水湖、1个咸水湖、11个盐湖;而11个冰湖均属于淡水湖;按湖水化学类型分类,22个构造湖有6个为Ca~(2+)(Mg~(2+))-SO_4~(2-)型湖泊,16个为Na~+(K~+)-Cl~-型湖泊,而11个冰湖均为Ca~(2+)(Mg~(2+))-SO_4~(2-)型湖泊.(2)青藏高原湖水矿化度时空差异显著,自高纬向低纬湖泊矿化度降低,与20世纪90年代前对比研究发现,青藏高原部分湖泊矿化度较90年代前降低,湖泊水体呈淡化趋势,可能与青藏高原地区气候变暖、降水量和冰川融水增加、蒸发减少有关.(3)由于受地理环境、气候条件及水化学特性的共同影响,青藏高原大部分构造湖pH值、TDS严重超标,其次有6个湖泊也受到F-的污染;冰湖水体受到Fe、Mn、Cr、Ni的污染较为严重,尤其重金属元素Cr、Ni超标极为严重,可能与人类活动有关.     

超声辅助EDDS/EGTA淋洗对土壤重金属形态、环境风险的影响及响应面优化

采用响应面法实验设计研究了超声辅助EDDS/EGTA淋洗对Cu、Zn、Pb和Cd等不同重金属的洗脱效果和对残留重金属化学形态分布的影响,以超声功率、初始pH、EDDS投加量、EGTA投加量作为考察对象,以各重金属去除率及其环境风险削减率为响应值进行了模拟和优化.结果表明,EDDS对Pb的洗脱效率最高,Cu、Zn次之,Cd最低;EGTA对Cd的洗脱效率最高,Pb、Zn次之,Cu最低;超声功率对Cu、Pb去除强化效果明显,对Cd影响小,对Zn无显著影响;初始pH值为酸性时,Cu和Zn去除率高,碱性时Pb去除率较高,Cd去除率有所下降.EDDS与EGTA投加量及EGTA投加量与初始pH值对环境风险总削减率存在交互作用.超声辅助EDDS/EGTA对可还原态重金属洗脱效果较好,但容易导致弱酸提取态Cu和Pb残留率有所升高.响应面优化结果表明,当EDDS和EGTA投加量分别为重金属总摩尔数的1.92和2.56倍、超声功率为600 W、淋洗液初始pH值为5.27时,环境风险总削减率达到77.58%,与模拟值相近,模型具有较好的模拟和预测能力.