利用SPAMS分析北京市硫酸盐、硝酸盐和铵盐季节变化特征及潜在源区分布

采用单颗粒气溶胶质谱仪(SPAMS)于2013年12月至2014年11月在中国环境科学研究院内对大气颗粒物进行全年在线观测,采用特征离子法提取了观测结果中硫酸盐、硝酸盐和铵盐(SNA)的小时均值数据,分析了SNA混合特征和粒径分布随季节的变化.采用Hysplit模拟气团48 h的后向轨迹,并结合浓度权重轨迹方法(CWT),计算得到了影响北京市各季节SNA的潜在源区分布.结果表明,春、夏季颗粒物中硫酸盐、硝酸盐和铵盐混合比例较秋、冬季更加稳定.硫酸盐和硝酸盐的粒径分布特征十分相似,表明硫酸盐和硝酸盐成分在颗粒物中大多同时存在.颗粒物中SNA粒径分布的季节变化特征为:秋季SNA最大粒径段夏季春季冬季.SNA潜在源区分布有较为相似的空间分布特征,对北京市SNA高贡献的潜在源区主要分布在北京本地以及南部区域,以天津、廊坊、衡水、保定、石家庄等地为主.     

化肥减量与有机物料添加对华北潮土微生物氮循环功能基因丰度和氮转化遗传潜力的影响

有机物料作为生态友好型的化肥替代品为农业生态系统带来了巨大的经济和环境效益.然而,在化肥减量的基础上添加有机物料会对土壤氮（N）循环产生何种影响依旧知之甚少.在此,设置了常规施肥（NPK）、化肥减量（NPKR）、化肥减量配施秸秆（NPKRS）、化肥减量配施有机肥（NPKRO）、化肥减量配施秸秆和有机肥（NPKROS）共5种施肥处理,采用实时定量PCR方法测定微生物N循环功能基因丰度,并估算微生物N转化遗传潜力.结果表明,与NPK处理相比,有机物料添加显著增加了参与有机N分解、N固定和N还原的异养微生物数量,而降低了执行氨氧化的自养微生物丰度.因此,异养微生物的比例增加,自养微生物的比例降低.施肥措施变化显著提高了微生物N存储和气态N排放潜力,降低了NO₃^-淋溶潜力,N₂ O还原潜力也有所提升.基于距离的冗余分析（db-RDA）表明,5种施肥处理间N循环功能基因丰度差异显著（PERMANOVA,P=0.002）,NH₄⁺是驱动这种变化的关键因子,施用有机肥有利于异养N循环功能微生物,并且同时加入秸秆增强了这种影响.Pearson相关分析表明N存储潜力和气态N排放潜力均与NH₄⁺含量显著负相关;NO₃^-淋溶潜力与SOC和TN含量显著负相关,而与NH₄⁺含量显著正相关.综上所述,在化肥减量基础上添加有机物料有利于增加农田土壤N库,降低土壤N淋溶损失,甚至在特定环境下可以降低N₂ O排放的环境风险.     

杭州富阳地区2015—2018年冬季不同天气形势下PM2.5传输路径和潜在源区分析

利用2015—2018年杭州市富阳地区国控站污染数据、自动站和GDAS气象资料及对海平面气压场进行天气分型的基础上,使用HYSPLIT模型、潜在源贡献因子（WPSCF）分析法和浓度权重轨迹（WCWT）分析法,研究富阳地区冬季污染现状及不同天气形势下PM_2.5的输送路径与潜在源区分布特征.结果表明,2015—2018年富阳地区冬季PM_2.5浓度持续较高且变化趋势不明显,污染区域输送问题不容忽视.通过天气分型得到该地区冬季主要受高压、高压前部、高压底部、L型高压、低压和低压前部6种天气形势影响,其中,高压和高压底部控制下PM_2.5浓度均值较高,分别为65 μg·m^-3和58 μg·m^-3.对各天气形势下气团轨迹聚类分析得到,高压和高压前部控制下污染气团主要来自山东、江苏等地,高压底部和L型高压控制下污染气团主要来自内蒙古、辽宁等地,低压和低压前部控制下污染气团主要来自浙江中部、东南部地区.不同天气形势下WPSCF和WCWT得到的分布特征类似,高压控制下潜在源区分布范围最广,位于浙江西南部、东北部、上海和江苏东南部地区,其次为高压底部控制,潜在源区位于浙江中东部、东北部和上海地区,高压前部、L型高压、低压和低压前部的潜在源区范围较小,基本位于浙江、江苏南部和上海等地.     

磷酸对八宝景天热解过程中As、Pb迁移转化的影响

本文利用管式炉在不同温度下对八宝景天进行直接热解和磷酸预处理热解,研究了As、Pb的迁移特性和形态分布.结果表明：生物炭中As的回收率随温度升高波动,Pb的回收率随温度升高先增大后减小,As、Pb的回收率均在500℃时达到最大,分别为66.2%和73.08%.添加8%磷酸后As、Pb回收率在一定温度范围内增加,并在300℃时达到最大值,分别为83.75%和92.78%.热解温度由300℃升到600℃时,生物炭中As的稳定形态（F4+F5）由不足20%增加到70%左右,Pb的最稳定形态（F5）由3%增加到32%.添加8%磷酸热解后,生物炭中As的稳定性小幅增加,500和600℃时F5分别增加20%和5%;Pb的稳定性显著增加,（F4+F5）均达到90%以上.磷酸添加量对重金属形态分布无明显影响.实验结果表明采用磷酸预处理用于修复植物热解可提高生物炭中重金属As、Pb的回收率及稳定性,并可降低其生态风险指数.     

鹤地水库沉积物营养盐及重金属分布和污染特征分析

为揭示鹤地水库沉积物营养盐及重金属分布和污染特征,对水库代表性区域柱状沉积物样品营养盐及重金属含量进行测定,在此基础上综合分析了水库沉积物营养盐及重金属空间分布特征、磷形态组成及其对水质的潜在影响,并对表层沉积物重金属进行了潜在生态危害评价.鹤地水库3个样点沉积物总氮(TN)含量在2.314～2.427 mg.g-1之间,其含量大小顺序为:湖泊区>过渡区>河流区,总磷(TP)含量在0.591～0.760 mg.g-1之间,其含量大小顺序为:过渡区>湖泊区>河流区;重金属(Cu、Cr、Pb、Zn、Cd和Hg)平均含量分别为31.094、46.85、75.615、385.739、0.624和0.171 mg.kg-1,除Cr外,湖泊区重金属含量均高于过渡区.垂直剖面上,沉积物营养盐及重金属含量总体上均表现出表层富集的特征.鹤地水库沉积物磷形态以无机磷(IP)为主,IP又以铁铝结合态的NaOH-P为主,NaOH-P含量占到IP含量的80%以上,磷组成特点表明其具有较强的潜在释放能力.潜在生态危害评价中,以工业化前沉积物最高背景值为参比的评价结果表明单种重金属基本属于轻微到中度污染,综合生态危害指数(RI)表明鹤地水库沉积物尚处于轻微生态危害程度;而以广东省土壤元素背景值为参比的评价表明重金属Cd和Hg均已达到强到极强污染程度,其余重金属则处于轻微污染水平,沉积物重金属综合RI值达到强到较强危害程度,这与该地区红壤中Cd和Hg的环境背景值较低有关,尽管2种参比评价结果有所不同,但均表明重金属Cd和Hg污染较其他重金属严重,对RI值的贡献最大.     

2000—2016年珠海市酸雨变化特征及酸雨概念模型

为评估我国酸雨控制效果与发展趋势,利用2000-2016年东亚酸沉降监测网（EANET）的监测数据及同步气象资料,研究了珠海市酸雨变化特征及EANET中国网所有4个城市（珠海、厦门、重庆、西安）的城市降水化学组分特征.利用HYSPLIT后向轨迹聚类和潜在源区PSCF分析方法,研究了珠海市降水气团和酸雨来源,建立了珠海市酸雨概念模型.结果表明：①珠海市酸雨日数与频率呈先增后减趋势,2008年后珠海市酸雨污染程度明显改善,我国酸雨控制效果明显.②沿海城市（珠海、厦门）与内陆工业城市（重庆、西安）降水离子组分区别明显,内陆工业城市酸雨受碱性颗粒物影响较大.③沿海城市（珠海、厦门）酸雨为硫酸-硝酸混合型;内陆工业城市（重庆、西安）酸雨以硫酸型为主,近年有向硫酸-硝酸混合型转变的趋势.④综合酸雨降水HYSPLIT后向轨迹聚类分析与PSCF潜在源区分析结果可建立酸雨概念模型,有助解释酸雨成因.珠海市强酸雨主要受珠海市外的珠三角地区污染物输送影响.     

典型农业城市街道灰尘重金属特征及其环境风险评价：以许昌市为例

街道灰尘重金属特征是评价城市环境质量的有效手段.对我国典型农业城市许昌市的街道灰尘Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、Mn和As等重金属元素含量水平和空间分布特征进行了分析,并采用地累积污染指数法和潜在生态风险指数法对街道灰尘中重金属的环境风险进行了评价.结果表明,Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、Mn和As的平均值分别为25.4、41.9、145.3、96.7、18.5、9.0、408.1和7.8μg·g-1,其中Ni、Co、Mn和As的平均值均小于河南省土壤背景值,而Cu、Pb、Zn和Cr的平均值分别是背景值的1.80、2.14、2.42和1.52倍,说明街道灰尘中这几种重金属元素聚集趋势较为明显.空间分布上,除Co、Mn和As外,Cu、Pb、Zn、Cr和Ni均表现出从西北向东南变小的趋势,反映了城市不同功能区划和人类活动强度的差异.地累积污染指数法的评价结果表明,许昌市街道灰尘中Ni、Co、Mn和As属于无污染水平,而Cu、Pb、Zn和Cr均属于轻度污染,污染水平是Zn>Pb>Cu>Cr.许昌市街道灰尘重金属潜在生态风险指数为40.71,属于低生态风险水平.     

低温SBR反硝化过程亚硝态氮积累试验研究

采用SBR法处理经缺氧/厌氧UASB预处理的渗滤液,在SBR反硝化过程观察到明显的亚硝态氮积累现象.在此基础上,为深入了解反硝化过程亚硝态氮积累的机制,考察低温条件下5种类型碳源(甲醇、乙醇、乙酸钠、丙酸钠和葡萄糖)对SBR反硝化过程亚硝态氮积累的影响.结果表明,在温度为13.9℃情况下,甲醇、乙醇、乙酸钠、丙酸钠为反硝化碳源时,系统内均发生明显的亚硝态氮积累.此外,4种不同初始NO_3~--N浓度(64.9、 54.8、 49.3、 29.5 mg/L)还原过程中, NO_2~--N最大积累浓度分别为37.8、 21.5、 25.2、 18.8 mg/L,积累速率(N/VSS·t)分别为 0.117、 0.136、 0.235、 0.068 g/(g·d),并且ORP曲线先后出现"nitrate knee"和"nitrite knee"2个拐点,可分别指示NO_3~--N、NO_2~--N还原反应结束.     

Acute toxicity formation potential of benzophenone-type UV filters in chlorination disinfection process

Benzophenones （BPs） are a class of widely used UV filters, which have been frequently detected within multiple environmental matrices. Disinfection is a necessary process in water treatment processes. The transformation behaviors and toxicity changes of 14 BP-type UV filters during chlorination disinfection treatment were investigated in this study. A new index, the acute toxicity formation potential, was proposed to evaluate the toxicity changes and potential risks of BP-type UV filters during chlorination treatment. It was found that 13 of 14 BP-type UV filters exhibited toxicity decreases in the chlorination disinfection process, more or less, while one showed a toxicity increase. The toxicity changes were dependent on substitution effects, such that 2,4-di-hydroxylated or 3-hydroxylated BPs exhibited significant toxicity decreases after chlorination treatment due to the ready cleavage of the aromatic ring. Importantly, the acute toxicity changes could be duplicated in an ambient water matrix.     

气候变化背景下京津冀地区濒危水鸟潜在适宜区模拟及保护空缺分析

明确濒危水鸟栖息地分布并加以保护对于维持水鸟物种多样性和提高湿地环境质量具有重要意义.自1980年以来京津冀地区水鸟数量出现较大波动,为了分析濒危水鸟潜在分布区域及其变化特征,借助GIS平台和MaxEnt模型,基于2015年濒危水鸟"出现点"信息,定量识别了影响京津冀地区濒危水鸟分布的主要驱动因素和贡献率,并预测了2050年RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5（依次代表低、中、高3种CO₂浓度排放模式）3种气候情景下濒危水鸟的潜在适宜区分布和保护空缺规律.结果表明:①京津冀地区濒危水鸟共有9种,东方白鹳、遗鸥和黑鹳3种濒危水鸟潜在适宜区面积较大.东方白鹳和遗鸥适宜区主要集中于环渤海湾沿岸和北京市中南部,黑鹳则主要集中于北京市南部房山区和东北部.②与2015年相比,2050年RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5三种气候情景下濒危水鸟适宜区面积均较大,相应适宜区面积增幅依次为96.24%、103.94%和65.51%,适宜区空间分布上向西南和东北方向扩张.③国家自然保护区对濒危水鸟潜在适宜区和热点区的覆盖率较低,相较天津市,河北省和北京市对这两个区域的覆盖不足.④在京津冀地区尺度下,不同情景下保护区覆盖濒危水鸟适宜区比例依次为基准情景（1.26%）> RCP8.5情景（1.11%）> RCP2.6情景（0.70%）> RCP4.5情景（0.29%）,保护区覆盖热点区比例依次为RCP4.5情景（0.83%）>基准情景（0.77%）> RCP8.5情景（0.08%）> RCP2.6情景（0）.研究显示,以单个水鸟为单位分析濒危水鸟潜在适宜区分布格局,能够精准有效地揭示国家自然保护区对濒危水鸟的覆盖情况.