2013年10月长株潭城市群一次持续性空气污染过程特征分析

2013年10月21~31日长株潭城市群经历了一次持续性空气污染过程.利用地面空气质量监测资料、地面气象资料及探空资料综合分析了此次污染过程与大气环流、边界层气象条件之间的相互关系,并利用卫星遥感火点监测资料和HYSPLIT4模式,分析了此次过程大气污染物的来源及输送路径.结果表明,过程前期(21~26日),污染物缓慢积累,过程后期(27~31日),PM2.5、CO、NO2等焚烧特征污染物浓度急剧升高,秸秆焚烧污染物的长距离输送是后期空气污染加重的主要原因.火点监测和后向轨迹分析表明,过程前期气流主要流经长株潭城市群东北方向的安徽、湖北等地,流经地区火点分布较少,后期气流主要流经长株潭城市群东南方向的江西等地,流经地区火点分布较多.高压均压场背景环流导致的稳定大气层结、南北冷暖气流对峙造成的地面静小风,是长株潭城市群污染过程发展、维持和加强的重要条件,污染物长距离输送对长株潭城市群区域空气质量有重要影响.     

秸秆和肥料管理措施对太湖流域水稻种植氮流失的影响

稻田系统的氮流失是农业面源污染的重要组成部分. 当前,氮肥投入量已得到有效控制,针对不同秸秆和肥料管理措施的多途径（径流、侧渗、下渗）氮流失特征研究还较为缺乏. 对此,选取太湖流域种植时长超过20 a且持续秸秆还田超过5 a的稻田,研究秸秆和肥料管理措施对水稻全生育期不同途径氮流失的影响,并基于作物产量、氮利用效率及氮流失强度,对秸秆和肥料管理措施的生产适宜性和环境友好性进行研判. 结果表明,秸秆离田会提升水稻植株对施氮的敏感度. 稻季氮总流失量为9~17 kg·hm^-2,占氮肥施用量的5%~7%. 对秸秆管理而言,秸秆离田的泡田排水具有更高氮流失风险;秸秆还田可降低15%以上的下渗途径氮流失量,但是对侧渗途径的氮流失作用并不明确. 对肥料管理而言,有机肥的适宜替代可较同施氮梯度下的化肥施用减少16%的种植期径流氮流失、26%的下渗氮流失,以及37%的侧渗氮流失. 综合产量数据,实施秸秆还田和肥料类型优化能够有效降低生产单位重量稻米的氮流失量,切实实现对农业生产和环境友好的双向兼顾.     

蚯蚓(Eisennia foetida)对玉米根际As、P形态转化及其吸收的影响

从湖南省石门县的As矿区附近采集不同程度As污染的农田土壤,通过盆栽添加秸秆和接种蚯蚓等处理来研究蚯蚓对玉米根际As、P形态转化及其吸收的影响,10周后收获玉米,测定了玉米生物量、体内As、P含量以及根际土壤中As、P形态.结果发现,与对照相比,不论土壤含As浓度高低,接种蚯蚓或同时施加秸秆增加玉米地上部和地下部的生物量,最高分别高出对照149％和222％.在中、高As土壤中,玉米地下部As浓度是蚯蚓和同时添加秸秆处理中最高,地上部是单接蚯蚓处理高于单施秸秆处理.不同As浓度下,地下部P浓度是单接蚯蚓处理的最高,地上部是单施秸秆处理的最高.逐级提取法分析根际土壤As、P形态表明,低As土壤中Ca-P影响玉米吸收As（r=0.981）,中、高As土壤中晶态的Fe、Al水合氧化物态As不利于玉米吸收Al-P,相关性系数分别为0.953、0.997.接种蚯蚓或同时施加秸秆,促进根际土壤中非专性吸附态的、Fe和Al结合态的As形态含量以及O-P含量升高,在中、高As土壤中效果更明显.     

Research on low emission MSW gasification and melting system

In order to eliminate secondary pollution caused by municipal solid waste (MSW) incineration, a MSW gasification and melting process is proposed. The process is expected to reduce the emission of pollutants, especially heavy-metals and dioxins. In this paper, the combustible components of MSW and simulated MSW were gasified in a lab-scale fluidized bed at 400°C–700°C when the excess air ratio (ER) was between 0.2 and 0.8. The experimental results indicated that the MSW could be gasified effectively in a fluidized bed at approximately 600°C–700°C when excess air ratio was 0.2–0.4. The melting characteristics of two typical fly ash samples from MSW incinerators were investigated. The results indicated that fly ash of pure MSW incineration could be melted at approximately 1,300°C and that of MSW and coal co-combustion could be melted at approximately 1,400°C. When temperature was over 1,100°C, more than 99.9% of the dioxins could be decomposed and most of the heavy-metals could be solidified in the slag. Based on the above experiments, two feasible MSW gasification and melting processes were proposed for low calorific value MSW: (1) sieved MSW gasification and melting system, which was based on an idea of multi-recycle; (2) gasification and melting scheme of MSW adding coal as assistant fuel. __________ Translated from Environmental Science, 2006, 27(1): 69–73 [译自: 环境科学]     

葫芦岛市土壤、蔬菜重金属污染空间变化规律

采用Ｋrige插值法分析葫芦岛市土壤重金属的空间变化规律,测定葫芦岛市土壤、蔬菜、粮食中Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的含量,应用指数方程和幂指数方程描述重金属与污染源的关系,分析土壤重金属的来源,并通过对当地种植和市售蔬菜、粮食重金属的比较,研究冶炼-氯碱工业对土壤与农作物生态系统的影响.结果发现葫芦岛市土壤受到重金属污染严重,Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的平均含量分别是1.422、 443.1、 60.94、 4 084、 247.8 mg·kg^-1,最大值分别达到6.092、 3 195、 341.7、 35 157、 1 557 mg·kg^-1,Cd、Zn污染属于重污染,Hg、Pb、Cu属于中度污染.土壤中Hg、Pb、Cd、Zn、Cu的污染主要呈现以葫芦岛锌厂为中心,向外围辐散降低的规律,其中Hg还受到氯碱工业的影响.葫芦岛市土壤重金属主要来源于大气沉降,指数方程和幂指数方程均能很好地描述Pb、Cd、Zn、Cu在土壤中随距离的变化趋势.地产农作物的重金属含量远高于市售农作物,则进一步说明了重金属对葫芦岛市土壤生态系统带来了严重影响.     

Fe3+、PO43-在煤气化废水处理中的应用

针对煤气化废水的特点,通过投加Fe3 、PO43-的方法来强化多阶段水解-好氧工艺处理煤气化废水的能力,不加Fe3 、PO43-时,CODcr总去除率为78 88%,出水CODcr仍高达931mg/l,当投加Fe3 、PO43-后,出水CODcr降到245mg/l,去除率达到93 93%。     

秸秆覆盖和施肥对关中灌区夏玉米生长后期土壤呼吸速率的影响

土壤呼吸是农田层面影响全球尺度碳循环的关键因素之一,对全球大气二氧化碳浓度的影响不可忽视.前人研究显示土壤呼吸与农田耕作模式及施肥有密切的关系,但目前对于免耕条件下秸秆覆盖和施肥对土壤呼吸的影响研究较少.通过大田定位试验,采用GXH-3010E1型便携式红外线分析器测量土壤CO2排放速率,进而分析探讨关中灌区免耕条件下秸秆覆盖和施肥对土壤呼吸的影响以及土壤呼吸对水热因子的敏感性.结果表明,夏玉米(Zea mays L.)秸秆不覆盖不施肥、施氮肥、秸秆覆盖、秸秆覆盖+施氮肥和夏闲5种处理条件下土壤呼吸速率存在明显规律,从8月9日到9月25日土壤呼吸速率整体呈下降趋势,土壤呼吸平均速率表现为施氮肥(7.78μmol·m-2·s-1)>秸秆覆盖+施氮肥(6.06μmol·m-2·s-1)>秸秆不覆盖不施肥(4.81μmol·m-2·s-1)>秸秆覆盖(4.68μmol·m-2·s-1)>夏闲(2.46μmol·m-2·s-1).施氮肥可以明显提高土壤呼吸速率,施氮肥处理较不施肥不覆盖处理提高61.75%,秸秆覆盖+施氮肥处理较秸秆覆盖处理提高29.49%.秸秆覆盖可以降低土壤呼吸速率,秸秆覆盖+施氮肥处理较施氮肥处理降低22.11%,秸秆覆盖处理较不覆盖不施肥处理降低2.70%.5种处理下秸秆不覆盖不施肥处理、秸秆覆盖+施氮肥和夏闲处理土壤呼吸速率与5 cm耕层土壤温度的相关性最大,秸秆覆盖处理和施氮肥处理分别与10和15 cm耕层土壤温度的相关性最大;秸秆覆盖处理各土层土壤含水率对土壤呼吸速率有显著影响(P<0.05).研究表明,秸秆覆盖和施氮肥对土壤呼吸有重要影响,施氮肥可以增加温室效应,秸秆覆盖对温室效应有缓解作用.     

通风对微小型密闭好氧堆肥过程的影响

为探究适于未来星球基地长期载人航天任务应用的微小型密闭好氧堆肥装置的运行条件,以小麦秸秆和模拟粪便的混合物为实验材料,开展了4种通风速率对堆肥过程的影响研究。结果表明,0.025、0.050、0.075和0.100 m³·(m³·min)⁻¹处理组高温期分别维持了125、125、43和24 h,0.050 m³·(m³·min)⁻¹的O₂消耗速率和CO₂产率为4个处理组最大。CH₄和N₂O主要产生于堆肥初期,累积排放量以0.100 m³·(m³·min)⁻¹处理组的最高,分别为296.50和169.16 mg·kg⁻¹。从堆体氨氮指标测试结果来看,0.050 m³·(m³·min)⁻¹处理组含量最高,其保氮效果最好。4个处理组的GI分别为64.09%、97.26%、72.95%和66.07%。综合各种指标分析认为,适于未来星球基地任务应用的微小型密闭好氧堆肥装置通风速率可以设置为0.050 m³·(m³·min)⁻¹,该通风速率既能确保堆肥过程中微生物对氧气的需求,又能减少热量的损失,产生的污染气体量相对较少,所得的堆肥产品质量最佳。     

温度与秸秆比例对牛粪好氧堆肥的影响

为了研究不同C／N比值在不同温度条件下牛粪堆肥30d时的全量养分和有机质的含量情况,提出了以新鲜牛粪和苜蓿秸秆混合物为堆料,在添加1％的生物腐熟剂的基础上,对堆肥温度及C／N比进行调控,并进行交叉实验。结果表明,（1）采用培养箱进行好氧发酵时,在温度为30℃和45℃的环境下堆肥最佳,温度过低或过高都会影响堆肥。（2）牛粪高温好氧堆肥时,添加一定比例的苜蓿秸秆可以调节堆料的C／N比值、含水量,缩短堆肥时间,其中牛粪与秸秆比例为1：l混合堆肥效果较好。（3）堆肥30d时,堆料的TN、TP和TK含量较堆肥初期都有所增加,有机质含量有所降低是因为矿化和释放养分造成的,且各含量均符合国家有机肥标准。     

生物质气化发电厂灰渣中微量元素的赋存形态及其析出

分别用Tessier逐级提取形态分离法和模拟酸雨浸提实验,研究了生物质气化发电厂的气化器、淋洗器和旋风分离器底灰中微量元素的赋存形态及其析出规律,探讨了微量元素析出浓度和影响其析出的因素．结果表明,微量元素大部分存在于残渣态,其有机态、Fe-Mn氧化态和碳酸盐结合态的浓度依次减少,可交换态的赋存量极低;元素的析出受浸提液pH值、浸提温度和浸提时间的影响,元素在灰渣颗粒物中的赋存形态及含量的高低也影响元素的释放和析出程度．