大气污染防治行动对哈尔滨常规大气污染物的影响

自2013年我国实施《大气污染防治行动计划》以来,我国大气中常规污染物的浓度逐年降低,环境空气质量得到了显著改善.哈尔滨市2014年以来,也陆续实施了《清洁空气行动计划》、《大气污染防治专项行动计划（2016─2018）》和《打赢蓝天保卫战三年行动计划》.本文基于哈尔滨市2015—2019年6种常规大气污染物在国控站点的浓度数据,对其污染特征和年际变化规律进行了深入研究.结果表明,PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂和CO的浓度呈现显著下降的趋势,而O₃的浓度却呈现上升的趋势.相关性分析表明大部分污染物与温度、湿度、降雨和风速均具有显著的相关性,反映了气象参数对于大气中常规污染物浓度的影响.谐波回归模型的结果表明,污染物的浓度具有明显的季节变化趋势和年际变化趋势,PM_2.5、PM₁₀、SO₂、NO₂和CO的半衰期分别为5.05±0.310、7.81±0.640、6.32±0.312、6.58±0.297和8.13±0.442年,O₃的倍增期为10.0±1.02年.结合哈尔滨近几年实施的大气污染防治行动计划,表明大气污染源的有效控制是常规大气污染物浓度持续下降的主要原因.     

基于能值分析的西安市三个发展核心区可持续性研究

本文基于能值分析和城市复合生态系统的理论与方法,从生态环境系统及社会经济系统两方面,对西安市灞桥区、雁塔区和未央区2014年的基础数据进行计算整理,通过分析三个发展核心区的能值利用效率,排除废物流能值对系统的消极影响,构建基于能值利用效率(EUE)的系统可持续发展程度指标(EUSDI),确切评估三个区城市复合生态系统的可持续发展能力。结果表明:灞桥区可持续发展指数为0.1545,雁塔区为0.0906,未央区为0.0579。灞桥区能值利用效率为较高的94.81%,可更新资源较为丰富,但较为依赖不可更新资源与外部输入产品;雁塔区能值利用效率为较低的86.57%,社会经济发展程度较高,但可更新资源较贫乏,人口过于集中对环境造成很大压力;未央区能值利用率为较低的84.93%,该区可更新资源较少,工业生产消耗大量不可更新资源,"三废"的排放也严重影响了该区的生态环境。     

直流电场强化活性污泥法处理木质素废水的效能、污泥特性及群落结构研究

以溶解态木质素模拟废水为研究对象,考察了不同直流电场条件下活性污泥反应器(R1,无电流,悬浮污泥)、电极生物膜反应器(R2,电流I=10~60 mA,无悬浮污泥)与电极生物膜-活性污泥反应器(R3,I=10~60 mA,悬浮污泥)中木质素废水的处理效能、污泥生理特性(活菌比、木质素过氧化物酶(LiP)、三磷酸腺苷(ATP)等)、细胞膜磷脂脂肪酸组成及微生物群落结构的差异.结果表明:相同的外加电流下,R3的木质素去除率均高于R2(p0.05),其中,30 mA时达到最大值30.19%±0.47%,分别为R1、R2木质素去除率的2.01倍和1.46倍.反应器R2在20~40 mA时的总氮去除效果最好,达到71.96%±5.79%.分析R1、R3悬浮污泥发现,外加电流升高不改变悬浮污泥的活菌比(p0.05),木质素去除率受LiP酶活影响不大;与低电流(10~30 mA)相比,高电流(40~60 mA)下悬浮污泥中C15∶0 ANTEISO的含量降低,长链磷脂脂肪酸(C19、C20)的相对含量增加;R3悬浮污泥中Flavobacterium、Pseudomonas和Janthinobacterium等可降解木质素的菌属在10 mA外加电流的刺激下相对丰度均最高.在电极微生物方面,与R3相比,R2阴极微生物中具有反硝化能力的Methyloversatilis成为优势菌属,阳极微生物中存在更多具有电子传递能力的菌属(Pseudomonas、Ralstonia).冗余分析(RDA)表明,悬浮污泥中Mycobacterium(降解木质素的好氧细菌)丰度与电流(I)显著正相关(p0.05),与不饱和脂肪酸(UFA)显著负相关(p0.05).     

菌群条件下铜绿微囊藻休眠体复苏期间光合效率变化

将3株冲天湖底泥优势菌(Exiguobacterium.sp013、Bacillus.spD06与Bacillus.spD24)按不同配比与铜绿微囊藻休眠体用底泥包埋,在梯度温度下(10、15、20和25℃)进行复苏模拟实验.结果表明,在15、20和25℃条件下,菌组和无菌组铜绿微囊藻休眠体均能从底泥复苏进入上覆水体,但菌组复苏率显著高于无菌组(p0.05).在10℃条件下,菌组铜绿微囊藻休眠体能复苏,而无菌组不能.在20和25℃时,菌组对铜绿微囊藻休眠体光合系统的光合效率F_v/F_m无显著提升作用(p 0.05),而在10和15℃时,菌组能显著提升铜绿微囊藻休眠体的光合效率F_v/F_m(p0.05),且菌组Mix-4的提升能力显著强于其他菌组和无菌组.基因测序和KEGG富集分析发现,15℃时菌组Mix-4差异表达的基因显著富集于Cell cycle通路中,包括氧化磷酸化(ATP生成反应)通路和内质网蛋白合成通路,同时与光合作用相关的蛋白基因psaB、psbA及rbcL的表达量均发生显著上调,这可能是Mix-4菌群在较低温度下(15℃)提升铜绿微囊藻休眠体光合效率F_v/F_m并促进其复苏的分子机理.     

新型IEM-UF耦合短程硝化反硝化系统脱氮特性

针对低碳氮比生活污水的特点,提出新型离子交换膜-超滤组合膜（IEM-UF）氮富集短程硝化反硝化脱氮工艺.研究了新型IEM-UF亚硝化反硝化脱氮系统在三阶段运行工况下各反应器的性能及整个系统的脱氮及COD去除效果,同时应用高通量技术探究菌群结构变化对脱氮效果的影响.试验结果表明：C/N为3,亚硝化反应器中DO=0.5mg/L条件下,亚硝化反应器中NO₂^--N积累率仅用19d就达到了90%;在短程反硝化进水流量比为2：1的条件下,COD及NO_x^--N平均去除率分别达到80%和89%以上.TN去除率最高达到64.8%.高通量16S rDNA测序结果表明,三阶段菌群结构变化与系统脱氮效果的变化一致,亚硝化反应3个阶段亚硝化单胞菌Nitrosomonas所占比例分别为3.69%、5.48%和0.53%,反硝化反应3个阶段反硝化菌Dechloromonas、Thauera之和占活性污泥总菌群比例达到33.35%、25.62%、20.52%.     

基于化肥削减潜力及碳减排的小麦生产效率

基于2004~2015年中国小麦主产省份的小麦生产投入产出数据,分析了中国小麦生产的化肥削减及碳减排潜力,并利用SBM模型和ML指数分别测算了小麦生产的环境效率和环境全要素生产率.结果显示：科学施肥条件下,主产省份小麦生产的化肥削减及碳减排潜力分别为51.66%、37.41%;化肥削减及碳减排条件下,小麦生产环境效率未降低,2004~2015年间平均的小麦生产环境效率为0.970,北方地区的小麦生产环境效率要低于南方地区,小麦生产的MLEFFCH指数、MLTECH指数、ML指数超过了1,大于化肥未削减、全碳排放条件下的MLEFFCH指数、MLTECH指数、ML指数,化肥削减及碳减排利于实际生产向最大产出迫近,以达到生产的帕累托最优状态.     

散煤采暖清洁化替代方式的生命周期清单分析

从生命周期的角度出发,以1m²房屋每日的供热量为基准,对散煤采暖,电锅炉,低温空气源热泵,燃气壁挂炉,热电联产集中供热,燃气锅炉集中供热,洁净型煤等7种采暖方式的生命周期污染物排放和能源利用效率进行对比分析.结果发现：相比散煤取暖,清洁采暖方式可有效地降低大气污染物排放量,尤其是PM₁₀和PM_2.5.其中,以天然气为热源的燃气锅炉集中供热和燃气壁挂炉最为清洁,可减排SO₂和NO_x 85%左右,减排PM₁₀和PM_2.5 99%左右;洁净型煤和电锅炉的减排效率相对较低.低温空气源热泵和热电联产集中供热对能源利用效率最高,可达到80%以上,而电锅炉仅30%左右.此外,改善建筑围护结构保温性能可有效降低农村地区采暖的大气污染物排放.     

黑龙江省近12年甲醛柱浓度时空变化及其影响因素

利用OMI传感器数据,研究黑龙江省2005~2016年对流层甲醛柱浓度时空分布特征,并探究甲醛柱浓度的主要影响因素.结果表明：近12年甲醛柱浓度值整体呈上升趋势,平均增速为0.43×10¹⁵（molec×a）/cm²,2005~2013年逐年加剧,2013~2014年小幅回降,2014~2016年趋于平稳;四季甲醛浓度水平为：夏季>秋季>冬季>春季;月均变化趋势符合正弦曲线分布,年内甲醛柱浓度最低值一般出现在2~3月,最高值一般在6~7月;空间整体分布具有明显梯度,呈现“南高北低”状态,高值区主要分布在哈尔滨市、大庆市等南部地区,低值区分布在大兴安岭地区、黑河市等地区;空间浓度变化显著,2005~2008年全省在1~4级水平污染内,2009年起首次出现6级污染,2009~2013年6级水平污染区域扩大,2014年6级水平污染区域明显缩小,2014~2016年以4~6级水平污染为主且分布均匀;甲醛柱浓度分布对地形地貌、风向、气温、降水变化均会产生响应,能源消费、工业生产、汽车保有量、建筑装修、化肥施用等是甲醛柱浓度变化的重要影响因素.     

“一带一路”重点地区全要素能源效率-测算、分解及影响因素分析

将“一带一路¹”国内重点地区作为研究对象,从“一带”和“一路”角度分析重点地区全要素能源效率.遵循测算、分解及影响因素分析的研究路径,考虑水体和大气污染两方面的三种非期望产出,采用超效率SBM模型测算重点地区2005-2015年的全要素能源效率,以Malmquist指数分解全要素能源效率变动,通过Tobit模型对10种影响因素进行回归分析.研究发现：2005-2015年,“一带一路”重点地区全要素能源效率未见进步.以经济带划分的全要素能源效率存在差异,“一路”地区全要素能源效率最高,“一带一路”重点地区总体次之,“一带”地区最低,分别稳定在0.96,0.82和0.76的水平;大部分重点地区的Malmquist指数大于1,显示生产效率进步,可能存在“回弹效应”;经济发展、产业结构、对外开放和能源价格可以促进重点地区全要素能源效率提高,研究开发、政府干预、生产要素比没有带来正面影响,工业污染显示显著负影响.最终.     

Fe3O4/BC复合材料的制备及其吸附除磷性能

为解决磁性吸附剂Fe₃O₄不稳定、易在水中团聚以及吸附效率较低的问题,以BC（生物炭）为载体,采用化学共沉淀法制备了Fe₃O₄/BC（生物炭负载的纳米四氧化三铁）复合材料,并将其应用于水体中PO₄3--P的吸附去除;探究了Fe₃O₄/BC对水中PO₄3--P的吸附-解析性能,考察了纳米Fe₃O₄负载比例、吸附体系pH和初始ρ（PO₄3--P）等因素对Fe₃O₄/BC吸附PO₄3--P效率的影响,并考察了吸附机制.结果表明:所制备的Fe₃O₄纳米颗粒呈球形,均匀散布在生物炭表面;Fe₃O₄/BC复合材料能高效吸附水中的PO₄3--P,在pH=3、温度为25℃、ρ（PO₄3--P）为50 mg/L、Fe₃O₄/BC投加量为400 mg（二者质量比为1:1）,吸附3 h达到平衡后,Fe₃O₄/BC吸附PO₄3--P效率达到92.14%. Fe₃O₄/BC复合材料吸附PO₄3--P的机制包括配位体交换和静电吸引,吸附过程较好地符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附方程. Fe₃O₄/BC具有良好的解析性能,用c（NaOH）为2.0 mol/L的溶液对吸附PO₄3--P饱和后的Fe₃O₄/BC进行解析,解析效率达到80%.研究显示,Fe₃O₄/BC重复利用性好,在第4次利用后还能保持75%以上的吸附效率.