京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网的建设与应用

京津冀及周边地区大气染污综合立体观测网针对的是大气重污染发生-演变-消散全过程的核心科学问题,通过制定适用于京津冀及周边地区的大气污染综合观测技术规范,建立了区域大气污染综合立体观测网,开展了近地面及大气边界层气象和大气化学过程的同步观测,构建了监测数据综合分析及共享应用平台,实现了大气环境多源数据综合管理业务化,为大气重污染成因研究提供精准数据集,提升了京津冀秋冬季重污染成因机制研究和精细化源解析的能力,推动了京津冀及周边地区空气质量的持续改善.京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网开展了传输通道的加密观测,增加了背景站和手工采样点观测,建立了包括黑碳、氨和重金属等多要素的关键站点,并充分利用了服务于科学研究的超级站和垂直梯度观测技术.京津冀及周边地区大气污染综合立体观测网和数据平台的建立,实现了业务部门与科研部门数据的有效融合与综合管理业务化,具有效率高、代表性好、目的性强的特点,能够很好地应对决策部门不断提高的管理需求.观测网络和平台充分吸取了国外的先进技术和观测经验,保证了观测网长期稳定运行;通过综合环境空气质量监测预警和发布平台,为环境空气质量监测和污染成因综合研究提供技术支撑,最终为实现我国空气质量的全面改善奠定了坚实的基础.      

我国大气污染源排放清单发展历程和对策建议

为进一步推动我国大气污染源排放清单的发展,详细回顾了我国大气污染源排放清单的发展历程及面临的挑战.我国大气污染源排放清单起步于20世纪80年代,2000年之后尤其是2014年,原环境保护部发布了一系列大气污染源排放清单编制技术指南,使我国大气污染源排放清单工作得到了迅速发展.30多年来基本形成了结合我国实际情况的大气污染源分类、大气污染物排放系数、大气污染物排放量确定方法等大气污染源排放清单相关技术方法.但目前我国尚未建立起排放清单编制的规范化工作程序,国家、省级和城市级环保部门在大气污染源排放清单工作中的分工尚不明晰,清单编制没有融入日常环境管理工作中,现有排放清单工作和研究成果相对分散、缺乏系统性,排放清单对环境管理的支撑作用尚未得到充分发挥.在综合分析了我国大气污染源排放清单取得的进展和面临挑战的基础上,提出如下建议:进一步完善我国大气污染源排放清单技术体系,使排放清单工作制度化、程序化、规范化,明确国家、省级和城市级环保部门在大气污染源排放清单工作中发挥的作用,使大气污染源排放清单成为各级环保部门每年必须完成的工作;进一步推广结合网格化管理、基于区县和乡镇调研的城市大气污染源排放清单编制技术;加强排放清单校核和不确定性分析研究等.      

北运河底泥中异养硝化菌的筛选及其脱氮特性

通过富集培养、梯度稀释涂平板、平板划线分离等方法,从北运河底泥中筛选出6株具有异养硝化作用的细菌。其中,1株细菌HNM-4在初始ρ(NH_3-N)为140 mg/L,丁二酸钠为碳源,C/N为6的异养硝化培养基中培养48 h时,对NH3-N去除率为75. 67%。经16S rDNA测序鉴定,菌株HNM-4为假单胞菌(Pseudomonas sp.)。单因素实验表明:HNM-4发挥异养硝化作用的最适环境条件为初始ρ(NH_3-N)为140 mg/L,碳源为丁二酸钠,C/N为9～18,温度为30℃,初始pH值为7～8,盐度为0～0. 5%。在反硝化培养基中培养48 h时,HNM-4对NO_3~--N和TN去除率分别为100%和12. 05%。     

白洋淀典型持久性有机污染物污染特征与风险评估

对白洋淀表层水体和表层沉积物中多环芳烃(PAHs)、有机氯农药(OCPs)和多溴联苯醚(PBDEs)三类典型持久性有机污染物(POPs)的污染特征进行综合调查和分析。结果表明:(1)白洋淀水体中PAHs、OCPs和PBDEs浓度范围分别是71.32~228.27、2.62~6.13和0~6.5 ng·L-1;沉积物中PAHs、OCPs和PBDEs含量范围分别是163.20~861.43ng·g-1、2.25~6.07ng·g-1和230.96~1224.13pg·g-1。与历史数据相比,白洋淀沉积物PAHs和OCPs含量均有明显下降;与国内外湖泊相比,白洋淀沉积物中PBDEs含量处于较低水平。(2)水体和沉积物PAHs污染来自于油类排放和木材、煤炭燃烧的共同作用;白洋淀水体和沉积物中OCPs组成均以HCHs为主(93.76%,63.10%),水体中HCHs主要来源于工业HCHs的降解,部分地区来源于大气的远距离传输和林丹的使用,DDTs则主要来源于历史残留。沉积物中HCHs主要来源于新的林丹的使用,也有少量工业HCHs的输入,DDTs则以历史残留为主,可能部分地区存在新的DDTs输入;白洋淀水体中PBDEs组成以BD1E-2为主(65.80%),可能主要来源于大气远距离传输和高溴代联苯醚的降解,沉积物中PBDEs组成以BDE-209为主(63.82%),主要来源为商用的十溴联苯醚。(3)生态风险评价结果表明,白洋淀尚无明显生态风险,但部分采样点存在生态风险的可能性,应加强监控。     

Ag/P-g-C3N4复合材料可见光催化降解双酚AF的机理研究

利用简单的热聚合及原位沉淀法制备了一系列不同质量比(1%～10%)的Ag/P-g-C_3N_4复合材料,采用XRD、SEM、TEM、UV-Vis DRS、FTIR、BET和XPS等表征手段对复合材料的形貌结构、光学特性和化学组成进行了表征.利用合成材料光催化降解双酚AF(BPAF),研究了溶液初始pH、溶解性有机质(DOM)对BPAF降解的影响,并对光催化降解机理进行了探讨.结果表明,在pH=7时,5%Ag/P-g-C_3N_4表现出最强的光催化性能,其在90 min内对BPAF的降解率达到100%.DOM在低浓度(0.5 mg·L~(-1))时促进了BPAF的光降解,而在高浓度时(2～10 mg·L~(-1))抑制了BPAF的光降解.活性基团捕获实验结果表明,在Ag/P-g-C_3N_4降解BPAF过程中,h~+和·OH起主要的作用,直接参与了BPAF的降解.相对于P-g-C_3N_4,Ag/P-g-C_3N_4光催化性能的增强主要是因为Ag的负载促进了e~-和h~+的分离,同时Ag单质的SPR效应提高了复合材料对可见光的吸收率,延长了光生载流子的寿命.     

Pb2+对城市污水处理厂污泥中苏云金芽孢杆菌发酵的影响

以城市污水处理厂污泥为培养基,研究了添加Pb2+对Bt(Bacillus thuringiensis,苏云金芽孢杆菌)生长和晶体蛋白合成的影响,同时分析了Bt发酵过程中有效态Pb含量(以ρ计)的变化,并采用FTIR(傅立叶红外光谱)和XPS(X射线光电子能谱),初步探讨了Pb2+在Bt表面的作用机制.结果表明:污泥培养基在支持Bt生长代谢和降低重金属有效态含量方面均优于商用培养基,当初始ρ(Pb2+)高达400 mg/L时,与未添加Pb2+相比,污泥培养基中Bt活菌数与晶体蛋白产量约分别下降48%和54%,而商用培养基中约分别下降82%和75%,证实了污泥作为Bt发酵培养基的可行性;Bt对Pb2+有较好的耐受性,当ρ(有效态Pb)在80 mg/L以下时,Bt生长代谢不会受到显著影响.光谱学分析表明,Bt对Pb2+有少量吸附,从而降低Bt发酵过程中Pb的生物有效性,吸附位点主要为羟基,部分C O和S O也参与了吸附反应.     

鄱阳湖表层沉积物有机质和营养盐分布特征

通过历史数据分析及沉积物样品测定,研究了鄱阳湖表层沉积物OM、TN和TP的时空变化特征。结果表明：鄱阳湖表层沉积物中OM(0.420%~3.175%)和TN浓度(0.026%~0.235%)以“五河”尾闾最高,其次是湖心,而TP浓度(0.010%~0.094%)最高值出现在赣江、抚河及信江尾闾,并且均由南向北至长江入湖口呈降低趋势。丰水期“五河”来水量的增加显著提高了湖心及北部湖区沉积物中OM、TN和TP浓度,尤其以北部湖区增加较明显。但南部尾闾区沉积物TN浓度在枯水期明显高于丰水期。1992—2008年鄱阳湖沉积物中OM、TN和TP浓度均呈明显的增加趋势,尤其是OM和TP浓度增幅较大。2008年鄱阳湖沉积物中OM、TN和TP污染水平已经达到或超过富营养化湖泊沉积物的污染水平,与其他四大淡水湖泊相比,尽管鄱阳湖目前水质相对较好,但呈下降趋势,高氮磷营养底质则增大了其富营养化风险。     

太子河流域水生态功能Ⅱ级区的划分

流域水生态功能Ⅱ级区是实施流域层面水生生物多样性保护的重要依据. 以太子河流域为研究对象,开展分区指标筛选技术方法研究,通过指标的空间变异性、主导性及其与水生态因子相关性分析,从年均气温、年降水量、年蒸发量、高程、坡度、坡向和NDVI(归一化植被指数)等备选分区指标中筛选出适宜分区指标,在此基础上采用ISODATA(迭代自组织数据分析方法)非监督分类方法划分了太子河水生态功能Ⅱ级区. 结果表明,高程和NDVI具有良好的空间敏感性、主导性以及与水生态因子的相关性,可以反映地貌和植被对太子河水生态系统的影响,是太子河流域水生态功能Ⅱ级区划分的适宜指标. 采用上述指标可将太子河流域划分为3个水生态功能Ⅱ级区:①上游山地森林河流水生态亚区,平均海拔511m,区内以浅水性鱼类和激流性大型底栖动物为主;②中游丘陵森林河流水生态亚区,平均海拔282m,区内以溪流性鱼类和缓流性大型底栖动物为主;③下游平原农业河流水生态亚区,平均海拔65m,区内多受人类活动干扰,以耐污性大型底栖动物为主,少见鱼类.      

化学工业园区重大环境风险源监控技术研究与应用

基于监控系统综合集成的思想,以重大环境污染事件风险源监控技术规范、重大危险源控制规章、污染源在线监测为基础,从监控指标体系、监控布点范围及监控技术筛选三方面建立化学工业园区中重大环境风险源监控技术体系. 结果表明:重大环境风险源监控指标体系主要从企业内部及企业周边敏感受体两方面进行构建;监控范围从重大环境风险源本体、缓冲区及环境敏感受体三方面确定;监控技术筛选时考虑了环境风险源的状态、监控技术方法的实用性和环境风险源/受体属性. 以上海闵行区化学工业园区为例,经调研统计,该化学工业园区共有重大风险源87个,其中罐区60个、排放口12个,其余分散在库房、生产场所等处. 根据化学工业园区企业内部风险设施及周围敏感受体的监控指标、监控范围及常用监控技术,制定了以罐区、排放口的特征风险物质为指标,以储罐的温度、压力、图像视频、液位及排放口特征风险物质浓度的传感器监控技术为主的监控方案.      

洱海表层沉积物中总氮含量及氨氮的释放特征

通过现场调查和室内模拟试验,对洱海具有代表性的9个表层沉积物样品中w(TN)的分布特征以及沉积物中NH₄+-N释放动力学特征进行了研究. 结果表明,洱海表层沉积物中w(TN)在2.0844～6.5153g/kg之间,平均值为3.5378g/kg,北部西岸为高值区,南部(靠近大理市)为次高值区. 一级动力学模型可很好地拟合洱海表层沉积物NH₄+-N释放动力学特征,NH₄+-N最大释放量在0.1209～0.2810g/kg之间;释放主要集中在0~5min内,约占最大释放量的68%~83%;随后释放速率逐渐放缓,到120min后基本达到释放平衡.运用无限稀释法对沉积物NH₄+-N释放潜能进行测定表明,洱海沉积物NH₄+-N释放潜能在1.7001~3.5879 g/kg之间,在水土质量比约为2500时,NH₄+-N释放量达到最大,随后释放逐渐趋于平衡. 洱海沉积物NH₄+-N释放潜能及最大释放量均与其w(TN)呈显著正相关. 洱海沉积物中w(TN)与NH₄+-N释放潜能和最大释放量均高于长江中下游湖泊,具有较大的氮释放风险.