2001—2020年天津市大气污染特征的演变与防治历程

近20年来,随着经济社会的快速发展与污染防治工作的不断深入,我国大气污染特征发生显著变化,特别是京津冀及周边城市空气质量显著改善,大气污染特征与来源构成出现结构性变化,十分有必要对这20年来大气污染的演变历程加以梳理总结. 本文选取北方特大工业城市——天津市为研究对象,基于20年来连续监测数据与相关统计学方法,结合天津市历年大气颗粒物源解析结果,总结了该地区大气污染特征的演变过程. 结果表明:天津市环境空气质量在过去20年出现明显好转,大气污染类型由燃煤扬尘为主的一次混合型逐渐演变为O₃与PM_2.5为代表的二次复合型. 历年源解析结果表明,天津市2020年秋冬季二次硫酸盐贡献率比2011年同期减少了74.1%,燃煤贡献率则下降了31.6%;扬尘和机动车尾气尘贡献率分别从2011年的17.7%和19.9%降至2020年的15.8%和18.2%;而2020年二次硝酸盐贡献率比2011年增长了63.3%. 过去20年天津市重大污染防治措施的有效性分析表明,能源结构调整和“双散”替代使煤炭消耗量减少,PM_2.5浓度下降与煤炭消耗量减少呈显著相关〔偏相关系数(R)=0.879,P<0.05〕;粗颗粒(PM_2.5~10)浓度下降与绿化覆盖率增加呈显著相关〔偏相关系数(R)=?0.859,P<0.05〕;大规模取缔中小燃煤锅炉及脱硫除尘等重大举措的实施,使得SO₂浓度显著下降〔秩相关系数(r_s)=?0.958 6,P<0.05〕. 研究显示,近20年来大气污染防治减排措施的实施使得天津市环境空气质量明显改善,未来要紧密结合国家“双碳”战略,进一步优化产业与能源结构,实现空气质量的持续改善.      

微塑料对牟氏角毛藻的毒理效应

本文选取聚对苯二甲酸乙二酯（PET）和聚苯乙烯（PS）微粒作为目标污染物,探讨其不同浓度（50 mg/L、100 mg/L和200 mg/L）和不同粒径（100 μm、175 μm和250 μm）对受试生物牟氏角毛藻（Chaetoceros muelleri）的影响。结果表明,3种粒径和浓度的微塑料（PET 和 PS ）均对微藻细胞密度产生抑制作用,PET（100 μm,200 mg/L）和PS（100 μm,200 mg/L）对微藻产生的最大抑制率分别为 37.3% 和 32.5%。微塑料浓度越大,对藻细胞密度的抑制作用越强;而粒径变化对藻细胞密度的抑制作用未呈现明显规律。PET对牟氏角毛藻细胞干重的影响较小,与对照组相比无显著性差异（P>0.05）,PS则对牟氏角毛藻细胞干重无影响。微塑料对牟氏角毛藻叶绿素a（Chl a）的抑制作用与其类型和暴露时间有关。PET对Chl a起抑制作用,PS则起促进作用。     

腐蚀环境下典型“钛‒铝”复合耳片腐蚀防护性能研究

目的 研究腐蚀环境下典型“钛–铝”复合耳片的腐蚀防护性能。方法 开展典型“钛–铝”双耳两层结构的加速腐蚀环境试验,共10个周期。采用扫描电镜(SEM)和能谱(EDS)分析结构的腐蚀形貌、腐蚀产物,研究“钛–铝”复合耳片结构的腐蚀防护性能。结果 在腐蚀环境下,“钛–铝”复合耳片结构中衬套周围异种金属连接部位的电偶腐蚀敏感性高,其他部位防护体系的耐蚀性较好。经过10个周期的加速试验,衬套周围铝合金结构发生较为严重的点蚀,各蚀坑扩展相连,形成较大蚀坑。在第10周期,典型“钛–铝”复合耳片铜衬套周围铝合金蚀坑处出现裂纹扩展,并发生腐蚀疲劳破坏。结论 增强典型“钛–铝”复合耳片结构的腐蚀防护措施,加强典型“钛–铝”复合耳片异种金属接触部位的日常维护,能有效提高结构的腐蚀防护能力。     

壬基酚的环境生物地球化学研究进展及对新污染物管理的建议

近年来,我国大气环境、水环境和土壤环境质量得到一定的改善,“碧水蓝天”已经成为常态.但随着持久性有机污染物、内分泌干扰物、抗生素和微塑料等新污染物在环境中不断被检出,新污染物正逐步受到广泛的关注,壬基酚作为一种典型的内分泌干扰物也备受研究人员的关注.系统地概括了我国水体中壬基酚的环境行为和暴露水平,并基于风险商法和联合概率曲线法对壬基酚可能造成的生态风险进行了评估.结果表明,壬基酚对水生生物的毒性效应主要包括急性毒性、生长发育毒性、雌激素效应和繁殖毒性;壬基酚在我国主要流域水体中普遍存在,其浓度平均值在60～1 000 ng·L^-1,浓度最高值可达4 628 ng·L^-1;基于风险商法和联合概率曲线法的风险评估结果表明,壬基酚对我国主要流域里的水生生物均存在一定的风险.最后,总结了目前比较常用的壬基酚处理处置和风险管控技术,比较了国际上内分泌干扰物的监管方法,针对我国在新污染物环境管理中存在的问题,提出了针对性政策建议,研究结果可以为我国新污染物管理和管控提供参考.     

不同溶解氧条件下沉积物-水体系磷循环

磷是控制富营养化水平和水环境演变的关键元素.沉积物-间隙水体系是影响近海水体磷循环的主要界面,而上覆水溶解氧（DO）则是影响这一界面磷转化行为和界面通量的控制因子.针对近海环境特征,利用沉积物多管培养装置进行室内实验和动力学过程研究,探讨了DO变化对沉积物-间隙水体系磷的赋存形态、转化和释放的影响.结果表明,上覆水DO变化对沉积物-水界面溶解态活性磷酸盐（DRP）交换通量有显著的影响,低氧条件下沉积物具有较富氧和无氧更高的DRP交换通量;富氧条件下沉积物中总磷在表层富集量最高,具有较高的保存能力,低氧和无氧状态下沉积物对磷的保存能力降低;低氧条件下沉积物中铁结合磷的还原溶解和有机质的矿化是水体的主要磷源.在不同DO条件下,磷的转换呈现出差异化的特征,其中低氧状态下沉积物-水界面的变化和理想的早期成岩模式最为接近.可见,溶解氧对沉积物-间隙水体系磷的释放和转化有着显著的影响,是控制磷循环的重要因素.     

节水灌溉和控释肥施用耦合措施对单季稻田CH4和N2O排放的影响

以我国华东地区典型单季稻水稻田(江苏宜兴)的原柱状土为研究对象,通过两年土柱观测试验,研究不同灌溉管理模式(长期淹水CF、间隙灌溉Ⅱ、控制灌溉CI)和氮肥施用(不施氮CK、尿素Urea和控释肥CRF)耦合措施对水稻生长期内CH4和N2O排放和产量的影响,以期优选典型单季稻田减排增效的水肥管理模式.结果表明,两种节水灌溉方式(CI和Ⅱ)均显著影响稻田土壤CH4和N2O排放量及二者的综合温室效应(GWP)和排放强度(GHGI),与CF相比,Ⅱ和CI均显著提高了 N2O排放量(P＜0.05),降低了 CH4排放量(P＜0.05),进而二者的GWP和GHGI分别显著降低28.9％～71.4％和14.3％～70.4％(P＜0.05);两种节水灌溉模式相比,CI较Ⅱ模式呈现较好的CH4减排优势,排放总量降低了 57.7％～91.8％,而二者的N2O排放量无显著性差异(P＞0.05),最终CI对GWP和GHGI的减排效应略优于Ⅱ模式2.0％～56.2％.施用氮肥(Urea和CRF)均显著促进N2O排放18.4％～2547.8％(P＜0.05),其中CRF处理N2O排放量均略高于Urea处理32.7％～78.6％,但无显著性差异(P＞0.05);CH4排放总量对施氮处理的响应随水分管理模式的不同而不同,总体而言,施用CRF较Urea对稻田土壤GWP和GHGI均无显著影响(P＞0.05).相关分析表明,2018年CF模式的Urea处理和Ⅱ模式的Urea、CRF处理中N2O排放通量与田面水NH4+-N浓度分别呈现显著(P＜0.05)和极显著的正相关关系(P＜0.01),而二者在2019年CI模式的CK和CRF处理中呈现相反规律;2018年CI模式下CK、CRF处理的N2O排放通量与田面水NO3--N浓度呈极显著的正相关关系(P＜0.01).节水灌溉和氮肥施用对水稻产量均呈显著影响(P＜0.05),与CF相比,两种节水灌溉模式(Ⅱ、CI)水稻产量均下降了 14.7％～37.7％;CRF处理较Urea处理略提高水稻产量2.5％～7.4％(P＜0.05).综合考虑稻田土壤GWP、GHGI和水稻产量,节水模式与控释肥施用对稻田土壤减排增产的耦合效应仍有待进一步研究.     

化学及干湿循环作用下泥灰岩损伤劣化特性分析北大核心CSCD

库岸岩质边坡底部受水的化学腐蚀及水位变化形成的干湿循环影响,其强度远低于一般岩体。泥灰岩作为一种强度较差的特殊岩体,更易受到地质、水文等因素的联合破坏。对三峡库区巫山段常见的泥灰岩进行化学溶液浸泡及干湿循环作用,开展单轴压缩试验、直剪试验、电镜扫描试验、数值模拟,并采用PSO-BP神经网络对抗剪强度参数进行预测。研究结果表明:泥灰岩在化学及干湿循环作用后的受力变形经历着裂纹起裂-扩展-延伸-破坏四个阶段,破坏时的裂纹扩展路径呈现多向发展的趋势;岩石的单轴抗压强度、内摩擦角、黏聚力在酸性增强及干湿循环次数增加后都有明显下降,这主要与其内部结构、矿物组成有关,干湿循环作用下的热胀冷缩及化学作用下的腐蚀,加剧了泥灰岩内部裂隙扩展、孔隙增大;PSO-BP神经网络能较好地预测泥灰岩抗剪强度参数在不同pH值、不同干湿循环次数下的值,误差较小,可将该方法运用到类似案例分析中。     

IFAS工艺处理南方低碳源污水的泥膜微生物互作规律分析

针对低碳源条件下污水处理问题,开展了活性污泥和生物膜共生系统（IFAS）的实验研究,讨论了低碳源下泥膜两相微生物的赋存特征和互作规律,明确其生态位和对处理效能的影响,通过实际水厂的中试实验,分析生物膜挂膜特性、泥膜活性和菌群的演替规律,对比在不同活性污泥泥龄调控下的泥膜两相中微生物结构和相互作用.结果表明,在变SRT下,反应器内污泥浓度随着SRT的增大而增加;由于SRT-H中微生物浓度远大于SRT-L,因此SRT-H中泥膜之间的竞争关系较SRT-L更激烈,SRT-H中污染物去除效能较SRT-L更低.低碳源进水条件下,IFAS工艺中污泥活性随SRT增大而降低,当低SRT （5 d）条件下,活性污泥硝化、反硝化、聚磷和吸磷速率较高SRT （25 d）分别增加了122%、88%、34%和44%;而SRT对生物膜活性的影响较小,两种SRT下生物膜硝化活性、反硝化活性相差不大.微生物测序分析表明,IFAS工艺功能菌在泥膜两相间会随着SRT的变化而发生富集转移;SRT-L中,因"播种（seeding）"效应而在泥膜两相间发生富集转移的功能菌主要为unclassified_g__Enterobacteriaceae,SRT-H中则主要是Acinetobacter.同时,通过分析优势功能菌分布,发现活性污泥中脱氮菌和聚磷菌之间也存在一定竞争;在进水有机基质匮乏的条件下,脱氮菌的相对丰度明显高于聚磷菌的相对丰度,表明脱氮菌更能适应低碳源条件,所以能在竞争中占据优势地位,这种优势主要体现为好氧反硝化菌相对丰度的增加;此外,泥相的SRT变化会反作用于膜相,使得生物膜的停留时间相应发生改变,从而改变菌群结构,筛选出不同优势菌属,进一步加大差异.     

Oxidative stress and genotoxicity of 1-methyl-3-octylimidazolium chloride on loach (Misgurnus anguillicaudatus)

This study was a preliminary step to evaluate the acute toxicity of 1-methyl-3-octylimidazolium chloride ([C₈mim]Cl) on loach (Misgurnus anguillicaudatus) by determining the effects on hepatic antioxidant enzyme activities and by the comet assay. The results showed that [C₈mim]Cl had acute toxicity at concentrations above 20 mg L^?1, inducing oxidative stress and genotoxicity on fish liver cells. In respect to enzyme activities, [C₈mim]Cl induced changes in the activities of superoxide dismutase, catalase, and glutathione content the livers of fish exposed at 20–80 mg L^?1. [C₈mim]Cl at the same exposure level caused a remarkable increase in malondialdehyde level. The comet assay indicated that [C₈mim]Cl at 20–80 mg L^?1 induced genotoxicity in liver cells. With increased exposure concentration and time, the two comet parameters trailing rate and tail moment were significantly increased, with significant differences (P < 0.05) observed between control group and each treatment group. The present study shows that ionic liquids can be a threat to the health of aquatic organism when accidentally released to aquatic ecosystems.     

浙江拔茅银矿成矿地球化学条件及成矿物质来源

拔茅银矿为一赋存于中生代陆相火山岩中的浅成热液矿床。本文通过该矿床矿物中的气—液包裹体,S、Pb、H、O等稳定同位素组成,矿物共生组合稳定存在的热力学条件,稀土元素地球化学特征,岩石的含矿性等方面的研究,阐述了其成矿地球化学条件和成矿物质来源。