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2025年 第43卷 第8期
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2025, 43(8): 1-13.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508099
摘要:
当前，城市污水处理厂正经历从污染物消减向资源能源再生枢纽的范式转型。通过梳理污水处理发展历程，完整呈现了从水体自净、去除有机物、脱氮除磷到资源回收的发展历程。并深入剖析了现行处理方式的局限性，如碳排放问题突出（CH4、N2O直接排放及高电耗间接排放）以及跨介质二次污染问题（恶臭气体逸散、污泥处置困难）。针对碳、氮、磷主要污染物，当前常用的厌氧消化、生物电化学系统、化学沉淀等工艺可有效回收甲烷、铵盐、鸟粪石等资源产品。未来，污水处理厂需以“定向转化资源化”为核心，并寻求新兴技术的突破，将碳、氮、磷、硫等污染物精准定向转化资源化。最终构建出“资源需求引导-技术创新驱动-定向转化实施”体系，推动“水-能-材”复合系统的形成，实现从末端治理单元向多资源共生枢纽的转变，可为实现“双碳”目标与循环经济提供可持续解决方案。
当前，城市污水处理厂正经历从污染物消减向资源能源再生枢纽的范式转型。通过梳理污水处理发展历程，完整呈现了从水体自净、去除有机物、脱氮除磷到资源回收的发展历程。并深入剖析了现行处理方式的局限性，如碳排放问题突出（CH4、N2O直接排放及高电耗间接排放）以及跨介质二次污染问题（恶臭气体逸散、污泥处置困难）。针对碳、氮、磷主要污染物，当前常用的厌氧消化、生物电化学系统、化学沉淀等工艺可有效回收甲烷、铵盐、鸟粪石等资源产品。未来，污水处理厂需以“定向转化资源化”为核心，并寻求新兴技术的突破，将碳、氮、磷、硫等污染物精准定向转化资源化。最终构建出“资源需求引导-技术创新驱动-定向转化实施”体系，推动“水-能-材”复合系统的形成，实现从末端治理单元向多资源共生枢纽的转变，可为实现“双碳”目标与循环经济提供可持续解决方案。
2025, 43(8): 14-27.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508001
摘要:
非均相芬顿氧化作为一种典型的高级氧化技术，主要通过活化H2O2产生具有强氧化性的羟基自由基等活性氧物种降解有机污染物，广泛应用于工业废水和生活污水的深度处理。铁基非均相芬顿催化剂作为当前的研究热点，虽具有环境友好、成本低廉等优点，但仍然存在催化效率低、pH适用范围窄等局限。近年来，相关学者在拓宽铁基非均相芬顿催化剂pH适用范围、提高催化活性方面作了大量研究，有效改善了芬顿氧化技术的不足。系统介绍了非均相芬顿氧化的基本原理和拓宽pH适用范围的强化机制，综述了近几年国内外通过引入物理外场、化学助剂辅助诱导和催化剂内部结构调控等策略在拓宽pH适用范围的最新进展，提出了当前研究亟待解决的科学问题和未来发展方向，可为开发具有宽pH适用范围的高芬顿活性的非均相铁基催化剂提供参考。
非均相芬顿氧化作为一种典型的高级氧化技术，主要通过活化H2O2产生具有强氧化性的羟基自由基等活性氧物种降解有机污染物，广泛应用于工业废水和生活污水的深度处理。铁基非均相芬顿催化剂作为当前的研究热点，虽具有环境友好、成本低廉等优点，但仍然存在催化效率低、pH适用范围窄等局限。近年来，相关学者在拓宽铁基非均相芬顿催化剂pH适用范围、提高催化活性方面作了大量研究，有效改善了芬顿氧化技术的不足。系统介绍了非均相芬顿氧化的基本原理和拓宽pH适用范围的强化机制，综述了近几年国内外通过引入物理外场、化学助剂辅助诱导和催化剂内部结构调控等策略在拓宽pH适用范围的最新进展，提出了当前研究亟待解决的科学问题和未来发展方向，可为开发具有宽pH适用范围的高芬顿活性的非均相铁基催化剂提供参考。
2025, 43(8): 28-39.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508002
摘要:
以北京市某城市污水处理厂的二级出水为研究对象，采用紫外（UV）与亚氯酸钠（NaClO2）联用的高级氧化工艺，系统研究了UV/NaClO2工艺对二级出水中ARGs的去除效能。通过实时荧光定量PCR（qPCR）技术分析了9种典型ARGs（tetA、aadA、lnuB、blaTEM、ermF、qnrS、intI1、sul1、sul2）的绝对丰度变化，揭示了UV/NaClO2工艺中水环境参数对ARGs的去除影响。结果表明：UV/NaClO2工艺对二级出水中ARGs的去除效果显著优于单独UV消毒或单独NaClO2消毒工艺。单独UV消毒对16S rRNA去除率最高为74.2%；单独NaClO2消毒，当NaClO2投加量为0.9 g/L时，对16S rRNA去除率达到最高，为75.6%。在UV/NaClO2最佳处理条件下［UV254（/0.54 g/L NaClO2）］，UV/NaClO2联用工艺对16 SrRNA的去除率可达到99.5%，对总ARGs的去除率为99.9%。其中，对磺胺类抗性基因sul1和sul2的去除效果尤为显著。UV/NaClO2高级氧化工艺最佳消毒时间为30 min，ermF、aadA、tetA等基因的去除率均超过99.9%。水环境因素对UV/NaClO2工艺的去除效果具有显著影响：中性条件（pH=7）更有利于UV/NaClO2去除ARGs。UV/NaClO2体系中存在不同浓度Cl-、HCO3-与NOM时，均会对高级氧化工艺去除ARGs起到抑制作用。研究结果为UV/NaClO2高级氧化工艺在污水处理厂尾水消毒中的应用提供了理论支持，并为优化工艺参数，提升ARGs去除率提供了科学依据。
以北京市某城市污水处理厂的二级出水为研究对象，采用紫外（UV）与亚氯酸钠（NaClO2）联用的高级氧化工艺，系统研究了UV/NaClO2工艺对二级出水中ARGs的去除效能。通过实时荧光定量PCR（qPCR）技术分析了9种典型ARGs（tetA、aadA、lnuB、blaTEM、ermF、qnrS、intI1、sul1、sul2）的绝对丰度变化，揭示了UV/NaClO2工艺中水环境参数对ARGs的去除影响。结果表明：UV/NaClO2工艺对二级出水中ARGs的去除效果显著优于单独UV消毒或单独NaClO2消毒工艺。单独UV消毒对16S rRNA去除率最高为74.2%；单独NaClO2消毒，当NaClO2投加量为0.9 g/L时，对16S rRNA去除率达到最高，为75.6%。在UV/NaClO2最佳处理条件下［UV254（/0.54 g/L NaClO2）］，UV/NaClO2联用工艺对16 SrRNA的去除率可达到99.5%，对总ARGs的去除率为99.9%。其中，对磺胺类抗性基因sul1和sul2的去除效果尤为显著。UV/NaClO2高级氧化工艺最佳消毒时间为30 min，ermF、aadA、tetA等基因的去除率均超过99.9%。水环境因素对UV/NaClO2工艺的去除效果具有显著影响：中性条件（pH=7）更有利于UV/NaClO2去除ARGs。UV/NaClO2体系中存在不同浓度Cl-、HCO3-与NOM时，均会对高级氧化工艺去除ARGs起到抑制作用。研究结果为UV/NaClO2高级氧化工艺在污水处理厂尾水消毒中的应用提供了理论支持，并为优化工艺参数，提升ARGs去除率提供了科学依据。
2025, 43(8): 40-48.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508003
摘要:
为评估高度城镇化的深圳城市河流中药物与个人护理品（PPCPs）的污染特征及其生态效应，选取深圳河流域4条典型城市河流（深圳河、布吉河、福田河、大沙河），检测16种PPCPs的时空分布，解析浮游细菌群落结构和PPCPs的驱动作用。结果表明：深圳河流中共检出15种PPCPs，总平均浓度为1127.75 ng/L（浓度范围148.74~2427.4 ng/L），丰水期浓度（1518.27 ng/L）显著高于枯水期（737.23 ng/L），其中，林可霉素和咖啡因为主要污染物。4条河流中，大沙河PPCPs浓度较低；深圳河流的浮游细菌群落以变形菌门（平均相对丰度38.7%）和拟杆菌门（21.3%）为优势类群，深圳河物种丰富度最高，且不同河流间浮游细菌群落组成差异显著，而对同一河流而言，丰水期与枯水期浮游细菌组成无显著差异。冗余分析发现，丰水期罗红霉素、克拉霉素、环丙沙星、阿替洛尔和咖啡因显著驱动河流细菌群落结构，而枯水期以咖啡因和阿替洛尔为主要驱动因素。结果表明：深圳河流域PPCPs污染潜在地影响河流菌群结构和微生物生态功能，需加强流域新兴污染物的动态监测与风险管控。
为评估高度城镇化的深圳城市河流中药物与个人护理品（PPCPs）的污染特征及其生态效应，选取深圳河流域4条典型城市河流（深圳河、布吉河、福田河、大沙河），检测16种PPCPs的时空分布，解析浮游细菌群落结构和PPCPs的驱动作用。结果表明：深圳河流中共检出15种PPCPs，总平均浓度为1127.75 ng/L（浓度范围148.74~2427.4 ng/L），丰水期浓度（1518.27 ng/L）显著高于枯水期（737.23 ng/L），其中，林可霉素和咖啡因为主要污染物。4条河流中，大沙河PPCPs浓度较低；深圳河流的浮游细菌群落以变形菌门（平均相对丰度38.7%）和拟杆菌门（21.3%）为优势类群，深圳河物种丰富度最高，且不同河流间浮游细菌群落组成差异显著，而对同一河流而言，丰水期与枯水期浮游细菌组成无显著差异。冗余分析发现，丰水期罗红霉素、克拉霉素、环丙沙星、阿替洛尔和咖啡因显著驱动河流细菌群落结构，而枯水期以咖啡因和阿替洛尔为主要驱动因素。结果表明：深圳河流域PPCPs污染潜在地影响河流菌群结构和微生物生态功能，需加强流域新兴污染物的动态监测与风险管控。
2025, 43(8): 49-59.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508004
摘要:
全氟烷基类物质（PFASs）因其高化学稳定性，广泛应用于工业领域及日常生活。其具有较高的生物毒性和持久性，已经成为全球关注的典型持久性有机污染物。PFASs中高稳定的碳氟键，使其难以被常规方法彻底降解。热解技术凭借其对C—F和C—C键的高效裂解能力和较低的运行成本，成为降解PFASs的重要途径和方法。总结了PFASs自身理化性质（官能团和链长）和反应条件（温度、气氛和助催剂）对PFASs热解的影响，发现官能团自身热稳定性越低，PFASs热解温度越低；链长增加，PFASs的热解温度降低；随着温度上升，PFASs的降解效率和脱氟率增加，PFASs热解时间越短；氧气和水蒸气会加速PFASs的氧化分解；活性炭和铝/铜氧化物通过吸附作用降低PFASs的热解温度，促进PFASs低温分解；钙/钠基助催剂能提高PFASs的脱氟率，减少挥发性有机氟产物的生成。此外，总结了PFASs热解的反应路径，主要包括头端官能团脱除、碳链断裂、短链全氟碳和无机氟化物生成3个阶段。并指出彻底无害化处理PFASs需要继续深入揭示PFASs降解的分子动力学机制、优化助催剂、控制短链全氟碳的产生。该综述可为处理含PFASs的固废提供理论依据与技术支持，实现PFASs的无害化目标。
全氟烷基类物质（PFASs）因其高化学稳定性，广泛应用于工业领域及日常生活。其具有较高的生物毒性和持久性，已经成为全球关注的典型持久性有机污染物。PFASs中高稳定的碳氟键，使其难以被常规方法彻底降解。热解技术凭借其对C—F和C—C键的高效裂解能力和较低的运行成本，成为降解PFASs的重要途径和方法。总结了PFASs自身理化性质（官能团和链长）和反应条件（温度、气氛和助催剂）对PFASs热解的影响，发现官能团自身热稳定性越低，PFASs热解温度越低；链长增加，PFASs的热解温度降低；随着温度上升，PFASs的降解效率和脱氟率增加，PFASs热解时间越短；氧气和水蒸气会加速PFASs的氧化分解；活性炭和铝/铜氧化物通过吸附作用降低PFASs的热解温度，促进PFASs低温分解；钙/钠基助催剂能提高PFASs的脱氟率，减少挥发性有机氟产物的生成。此外，总结了PFASs热解的反应路径，主要包括头端官能团脱除、碳链断裂、短链全氟碳和无机氟化物生成3个阶段。并指出彻底无害化处理PFASs需要继续深入揭示PFASs降解的分子动力学机制、优化助催剂、控制短链全氟碳的产生。该综述可为处理含PFASs的固废提供理论依据与技术支持，实现PFASs的无害化目标。
2025, 43(8): 60-71.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508005
摘要:
水文过程是湿地植被群落结构演替的根本驱动力。鄱阳湖是中国面积最大的淡水湖泊湿地，湿地植被群落结构和空间分布对水情变化响应敏感。2003年后，受江湖关系变化影响，鄱阳湖年内枯水期开始时间提前，持续时间延长，枯水期平均水位不断降低，湿地植物组成向中生耐旱物种演替，分布高程不断下移。基于水文、地形和植被的野外调查及历史资料等基础数据，以鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区为研究区，耦合Lotka-Volterra模型和元胞自动机模型，建立了水文过程驱动下南矶湿地植被扩张的种群动力学模型。模拟结果表明：鄱阳湖南矶湿地植被面积对不同水文周期的响应具有明显差异。丰水周期湿地植被面积减少，平水周期和枯水周期植被扩张明显，总体上各种植被在3~5 a内形成稳定状态。不同水文周期下植被扩张均表现出明显空间异质性，赣江北支河口三角洲植被扩张态势要弱于中支和南支河口三角洲，这2个区域入湖流量较大，洲滩淹水时间相对较长，是造成差异的主要原因。在4种优势种群中，苔草和虉草扩张幅度相对较大，集中在10~13 m高程的滩地，芦苇和南荻的扩张多体现在入湖河道两侧（14 m高程），形成宽度≤5 m的条带。水文情势和不同的淹水适应策略（形态结构调整或季节性休眠）共同决定了湿地植被分布格局，在构建种群动力学模型开展预测时需充分考虑这2种因素的作用。
水文过程是湿地植被群落结构演替的根本驱动力。鄱阳湖是中国面积最大的淡水湖泊湿地，湿地植被群落结构和空间分布对水情变化响应敏感。2003年后，受江湖关系变化影响，鄱阳湖年内枯水期开始时间提前，持续时间延长，枯水期平均水位不断降低，湿地植物组成向中生耐旱物种演替，分布高程不断下移。基于水文、地形和植被的野外调查及历史资料等基础数据，以鄱阳湖南矶湿地国家级自然保护区为研究区，耦合Lotka-Volterra模型和元胞自动机模型，建立了水文过程驱动下南矶湿地植被扩张的种群动力学模型。模拟结果表明：鄱阳湖南矶湿地植被面积对不同水文周期的响应具有明显差异。丰水周期湿地植被面积减少，平水周期和枯水周期植被扩张明显，总体上各种植被在3~5 a内形成稳定状态。不同水文周期下植被扩张均表现出明显空间异质性，赣江北支河口三角洲植被扩张态势要弱于中支和南支河口三角洲，这2个区域入湖流量较大，洲滩淹水时间相对较长，是造成差异的主要原因。在4种优势种群中，苔草和虉草扩张幅度相对较大，集中在10~13 m高程的滩地，芦苇和南荻的扩张多体现在入湖河道两侧（14 m高程），形成宽度≤5 m的条带。水文情势和不同的淹水适应策略（形态结构调整或季节性休眠）共同决定了湿地植被分布格局，在构建种群动力学模型开展预测时需充分考虑这2种因素的作用。
2025, 43(8): 72-85.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508006
摘要:
挥发性有机化合物（VOCs）与氮氧化物（NOx）是大气中细颗粒物（PM2.5）和臭氧生成的关键前体，对生态环境和人类健康造成严重威胁。为解决多污染物治理问题，催化技术被广泛应用于VOCs和NOx的协同去除，展现了较高的效率和环境友好性。系统研究了VOCs与NOx协同去除的催化技术，比较VOCs和NOx单独去除与协同去除的反应机理，指出催化剂的组成设计，特别是过渡金属、贵金属活性组分与载体材料（MOF、石墨烯等）的调控，能够显著提升催化效率与稳定性。通过结构优化与理性设计，原子尺度催化位点精准构筑、纳米尺度界面调控及智能响应机制，能够有效优化催化剂性能。光催化、光电催化和光热催化等新型催化方式也取得了显著进展。研究阐明了协同去除的关键机制与技术进展，并提出了未来催化剂与催化方式的发展方向，可为VOCs与NOx的高效协同治理提供参考。
挥发性有机化合物（VOCs）与氮氧化物（NOx）是大气中细颗粒物（PM2.5）和臭氧生成的关键前体，对生态环境和人类健康造成严重威胁。为解决多污染物治理问题，催化技术被广泛应用于VOCs和NOx的协同去除，展现了较高的效率和环境友好性。系统研究了VOCs与NOx协同去除的催化技术，比较VOCs和NOx单独去除与协同去除的反应机理，指出催化剂的组成设计，特别是过渡金属、贵金属活性组分与载体材料（MOF、石墨烯等）的调控，能够显著提升催化效率与稳定性。通过结构优化与理性设计，原子尺度催化位点精准构筑、纳米尺度界面调控及智能响应机制，能够有效优化催化剂性能。光催化、光电催化和光热催化等新型催化方式也取得了显著进展。研究阐明了协同去除的关键机制与技术进展，并提出了未来催化剂与催化方式的发展方向，可为VOCs与NOx的高效协同治理提供参考。
2025, 43(8): 86-95.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508007
摘要:
大气组分对生态环境与人体健康的影响受到广泛关注。除有害污染物外，大气环境中还广泛存在着能够调节生态环境和增进人体健康的有益组分。以空气负离子、生物源挥发性有机物及大气微生物为主要代表，总结了大气化学和生物有益组分的主要来源、环境与健康效应，深入探讨了自然和城市环境大气有益组分浓度和组成特征差异的原因及其主要影响因素，分析了有益组分在不同环境条件下的反应活性与大气演化过程，并对大气有益组分领域未来的研究方向进行了展望。综述内容可为城市规划、生态景观设计、公共卫生管理提供理论指导，推动城市生态系统服务功能的有效提升，从而实现居民健康福祉的持续改善。
大气组分对生态环境与人体健康的影响受到广泛关注。除有害污染物外，大气环境中还广泛存在着能够调节生态环境和增进人体健康的有益组分。以空气负离子、生物源挥发性有机物及大气微生物为主要代表，总结了大气化学和生物有益组分的主要来源、环境与健康效应，深入探讨了自然和城市环境大气有益组分浓度和组成特征差异的原因及其主要影响因素，分析了有益组分在不同环境条件下的反应活性与大气演化过程，并对大气有益组分领域未来的研究方向进行了展望。综述内容可为城市规划、生态景观设计、公共卫生管理提供理论指导，推动城市生态系统服务功能的有效提升，从而实现居民健康福祉的持续改善。
2025, 43(8): 96-106.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508008
摘要:
为研究开封市精细化工园区污染特征及来源，基于罐采样分析结果，利用物种相关性分析，并结合正定矩阵因子分解（PMF）模型开展源解析研究。结果显示：该精细化工园区挥发性有机物（VOCs）平均水平为410.65 µg/m3，卤代烃占比49%，芳香烃20.4%，含氧挥发性有机物（OVOCs）16.4%，烷烃12.2%，烯烃1.7%，二硫化碳（CS2）0.2%。总臭氧生成潜势（OFP）为3066.47 µg/m3，芳香烃贡献率最大（53.1%），其次为OVOCs（29.1%），烯烃（8.1%），烷烃（5.7%），卤代烃（4%）。芳香烃中，甲苯、乙苯、间，对二甲苯、邻二甲苯是优势物种，异戊二烯是烯烃中的优势物种，对OFP的贡献率为2.7%。总二次有机气溶胶生成潜势（SOA）为18.98 µg/m3，芳香烃和烷烃中的长链烃对SOA的贡献率为89.83%和9.33%。芳香烃中C7（23.2%）和C8（46.5%）是生成SOA的主要物种。苯系物相关性分析显示，该精细化工园区主要受工业和溶剂使用源及机动车排放源的影响。PMF受体模型解析显示，该精细化工园区VOCs主要来源为燃烧源（5.6%）、工业和溶剂涂料使用源（22.6%）、区域老化气团（27.4%）、植物排放源（14%）以及机动车尾气排放源（30.4%）。
为研究开封市精细化工园区污染特征及来源，基于罐采样分析结果，利用物种相关性分析，并结合正定矩阵因子分解（PMF）模型开展源解析研究。结果显示：该精细化工园区挥发性有机物（VOCs）平均水平为410.65 µg/m3，卤代烃占比49%，芳香烃20.4%，含氧挥发性有机物（OVOCs）16.4%，烷烃12.2%，烯烃1.7%，二硫化碳（CS2）0.2%。总臭氧生成潜势（OFP）为3066.47 µg/m3，芳香烃贡献率最大（53.1%），其次为OVOCs（29.1%），烯烃（8.1%），烷烃（5.7%），卤代烃（4%）。芳香烃中，甲苯、乙苯、间，对二甲苯、邻二甲苯是优势物种，异戊二烯是烯烃中的优势物种，对OFP的贡献率为2.7%。总二次有机气溶胶生成潜势（SOA）为18.98 µg/m3，芳香烃和烷烃中的长链烃对SOA的贡献率为89.83%和9.33%。芳香烃中C7（23.2%）和C8（46.5%）是生成SOA的主要物种。苯系物相关性分析显示，该精细化工园区主要受工业和溶剂使用源及机动车排放源的影响。PMF受体模型解析显示，该精细化工园区VOCs主要来源为燃烧源（5.6%）、工业和溶剂涂料使用源（22.6%）、区域老化气团（27.4%）、植物排放源（14%）以及机动车尾气排放源（30.4%）。
2025, 43(8): 107-116.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508009
摘要:
实际工程应用与前人的相关研究已证实，多孔板收尘极对抑制二次扬尘有较好作用，但目前对于孔板式收尘极的结构参数设计主要依靠经验，且孔板结构对电除尘器电场性质的影响、抑制二次扬尘和提升除尘效率的效果还停留在定性分析水平，缺乏定量的理论支持。基于抑制二次扬尘、提高除尘效率的目的，采用数值计算方法研究孔板孔隙率和挡板配置形式，包括挡板与孔板的相对位置、挡板倾角、挡板间距、挡板与孔板的间隙，对孔板式电除尘器电场、流场和除尘效率的影响。结果表明：挡板的存在对孔板式电除尘器有积极影响，综合考虑抑制二次扬尘、提高除尘率，多孔极板的设计参数为孔板孔隙率43.5%、挡板正对板面中心、挡板倾角55°、挡板与孔板间隙3 mm、挡板间距45 mm。
实际工程应用与前人的相关研究已证实，多孔板收尘极对抑制二次扬尘有较好作用，但目前对于孔板式收尘极的结构参数设计主要依靠经验，且孔板结构对电除尘器电场性质的影响、抑制二次扬尘和提升除尘效率的效果还停留在定性分析水平，缺乏定量的理论支持。基于抑制二次扬尘、提高除尘效率的目的，采用数值计算方法研究孔板孔隙率和挡板配置形式，包括挡板与孔板的相对位置、挡板倾角、挡板间距、挡板与孔板的间隙，对孔板式电除尘器电场、流场和除尘效率的影响。结果表明：挡板的存在对孔板式电除尘器有积极影响，综合考虑抑制二次扬尘、提高除尘率，多孔极板的设计参数为孔板孔隙率43.5%、挡板正对板面中心、挡板倾角55°、挡板与孔板间隙3 mm、挡板间距45 mm。
2025, 43(8): 117-128.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508010
摘要:
研究于2022年3月初至2023年2月底在南京北郊利用黑碳仪（AE33）测定了气溶胶中黑碳（black carbon，BC）的光吸收系数，结合后向轨迹、潜在来源和日均变化，分析其季节变化特征。结果表明：880 nm处BC吸光系数年均值为13.23 Mm-1，呈现显著的季节差异（冬季最高，夏季最低）和日变化特征（双峰型分布，与交通早晚高峰吻合）。370nm短波长下，吸光有机物即棕碳（brown carbon，BrC）的吸光贡献在冬季显著增强（占比38.4%），而夏季占比最低（21.4%）。气溶胶吸收指数（AAE）年均值为1.37±0.19，冬季最高（1.51±0.20）。溯源分析进一步揭示，BC主要来自化石燃料燃烧（68.7%），但在冬季生物质燃烧贡献也较为显著（39.9%）。气象因素中，低温、低边界层高度和低风速易导致BC累积，而相对湿度对BC变化的影响较小。后向轨迹与潜在源分析表明，夏季受局地和区域混合源影响，春秋冬季则受周边区域的影响。研究为南京地区BC污染防控提供了一定的科学依据。
研究于2022年3月初至2023年2月底在南京北郊利用黑碳仪（AE33）测定了气溶胶中黑碳（black carbon，BC）的光吸收系数，结合后向轨迹、潜在来源和日均变化，分析其季节变化特征。结果表明：880 nm处BC吸光系数年均值为13.23 Mm-1，呈现显著的季节差异（冬季最高，夏季最低）和日变化特征（双峰型分布，与交通早晚高峰吻合）。370nm短波长下，吸光有机物即棕碳（brown carbon，BrC）的吸光贡献在冬季显著增强（占比38.4%），而夏季占比最低（21.4%）。气溶胶吸收指数（AAE）年均值为1.37±0.19，冬季最高（1.51±0.20）。溯源分析进一步揭示，BC主要来自化石燃料燃烧（68.7%），但在冬季生物质燃烧贡献也较为显著（39.9%）。气象因素中，低温、低边界层高度和低风速易导致BC累积，而相对湿度对BC变化的影响较小。后向轨迹与潜在源分析表明，夏季受局地和区域混合源影响，春秋冬季则受周边区域的影响。研究为南京地区BC污染防控提供了一定的科学依据。
2025, 43(8): 129-136.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508011
摘要:
微生物燃料电池（microbial fuel cell，MFC）作为一种新型清洁能源技术，其阴极电子传递效率是制约产电性能的关键因素之一。以黑色素为代表的氧化还原活性物质虽具有促进电子转移的潜力，但不同来源黑色素作为阴极催化剂，对MFC产电性能的影响及其作用机制尚未明确。为此，研究系统考察了生物源和化学源黑色素/石墨烯复合材料在MFC中的催化性能。结果表明：生物源黑色素较化学源黑色素表现出更优异的分散稳定性。与石墨烯复合时，尽管生物源黑色素/石墨烯复合材料的实际负载量较低，但其C—N键含量最高，且表面富集了Fe等有益微量元素。在不同碳源和温度条件下的性能评估中发现，以生物源黑色素/石墨烯复合材料为阴极催化剂的MFC表现出最佳的产电性能和环境适应性，在乙酸钠为碳源时最大输出电压达（0.254±0.003）V，较未修饰石墨烯和化学源黑色素/石墨烯复合材料分别提高了30.3%和33.7%。机理研究表明，生物源黑色素/石墨烯复合材料能够显著提升微生物细胞活力，增强微生物胞内的还原力和电子传递效率，从而实现MFC产电性能的显著提升。该研究为开发高效MFC阴极催化剂提供了新思路，同时也为深入理解电子传递过程中的关键影响因素奠定了理论基础。
微生物燃料电池（microbial fuel cell，MFC）作为一种新型清洁能源技术，其阴极电子传递效率是制约产电性能的关键因素之一。以黑色素为代表的氧化还原活性物质虽具有促进电子转移的潜力，但不同来源黑色素作为阴极催化剂，对MFC产电性能的影响及其作用机制尚未明确。为此，研究系统考察了生物源和化学源黑色素/石墨烯复合材料在MFC中的催化性能。结果表明：生物源黑色素较化学源黑色素表现出更优异的分散稳定性。与石墨烯复合时，尽管生物源黑色素/石墨烯复合材料的实际负载量较低，但其C—N键含量最高，且表面富集了Fe等有益微量元素。在不同碳源和温度条件下的性能评估中发现，以生物源黑色素/石墨烯复合材料为阴极催化剂的MFC表现出最佳的产电性能和环境适应性，在乙酸钠为碳源时最大输出电压达（0.254±0.003）V，较未修饰石墨烯和化学源黑色素/石墨烯复合材料分别提高了30.3%和33.7%。机理研究表明，生物源黑色素/石墨烯复合材料能够显著提升微生物细胞活力，增强微生物胞内的还原力和电子传递效率，从而实现MFC产电性能的显著提升。该研究为开发高效MFC阴极催化剂提供了新思路，同时也为深入理解电子传递过程中的关键影响因素奠定了理论基础。
2025, 43(8): 137-147.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508012
摘要:
重点关注了2017—2021年河北省11座城市49类危险废物处理处置现状，从产生量、处置量、处置企业及危险废物种类等方面进行深入分析，并预测2022—2030年各城市的危险废物产生量。结果显示：河北省2021年危险废物产生量和处置量已分别达到884.07万t，80.20万t，危险废物类型约31种。省内11座不同经济和工业发展阶段的城市，面临不同的挑战，其中，唐山危险废物产生量最高，达407.15万t。最终，建立GM（1，1）预测模型对危险废物产生量进行预测，得出河北省2022—2030年的危险废物产生量将呈指数型增长，预计到2030年可达1903.20万t。研究旨在通过进行详细的危险废物产生与处置数据分析以及对未来趋势的预测，为当前河北省面临的危险废物处理处置问题及未来生态环境建设提供数据与决策参考。
重点关注了2017—2021年河北省11座城市49类危险废物处理处置现状，从产生量、处置量、处置企业及危险废物种类等方面进行深入分析，并预测2022—2030年各城市的危险废物产生量。结果显示：河北省2021年危险废物产生量和处置量已分别达到884.07万t，80.20万t，危险废物类型约31种。省内11座不同经济和工业发展阶段的城市，面临不同的挑战，其中，唐山危险废物产生量最高，达407.15万t。最终，建立GM（1，1）预测模型对危险废物产生量进行预测，得出河北省2022—2030年的危险废物产生量将呈指数型增长，预计到2030年可达1903.20万t。研究旨在通过进行详细的危险废物产生与处置数据分析以及对未来趋势的预测，为当前河北省面临的危险废物处理处置问题及未来生态环境建设提供数据与决策参考。
2025, 43(8): 148-157.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508013
摘要:
甲壳类水产品副产物的不当处置易引发环境污染，通过提取其中富含的天然多糖甲壳素可实现资源化利用。综述了甲壳类废弃物中高效提取回收甲壳素的主要途径（酸碱法、生物法、离子液体法、低共熔溶剂法及其微波和超声等辅助技术）和关键作用过程（包括矿物质和蛋白质等杂质的化学或生物去除以及甲壳素的溶解再生），分析了不同回收途径的关键工艺参数对提取效率（如纯度或脱矿、脱蛋白率等）和甲壳素特性（如乙酰化程度和分子量等）的影响，并从提取效果、环境友好性等方面阐述了各方法的优势特点与局限性。最后，从工艺参数优化、甲壳素的高值转化等方面进行了展望，旨在为甲壳类废弃物资源化等相关研究提供参考。
甲壳类水产品副产物的不当处置易引发环境污染，通过提取其中富含的天然多糖甲壳素可实现资源化利用。综述了甲壳类废弃物中高效提取回收甲壳素的主要途径（酸碱法、生物法、离子液体法、低共熔溶剂法及其微波和超声等辅助技术）和关键作用过程（包括矿物质和蛋白质等杂质的化学或生物去除以及甲壳素的溶解再生），分析了不同回收途径的关键工艺参数对提取效率（如纯度或脱矿、脱蛋白率等）和甲壳素特性（如乙酰化程度和分子量等）的影响，并从提取效果、环境友好性等方面阐述了各方法的优势特点与局限性。最后，从工艺参数优化、甲壳素的高值转化等方面进行了展望，旨在为甲壳类废弃物资源化等相关研究提供参考。
2025, 43(8): 158-168.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508014
摘要:
压缩空气系统是工厂的基础设施和重要动力来源。根据工厂生产用气需求和压缩空气系统运行特点，选择合理的设备组合和适宜的用气调度方案，是隐藏在系统节能降耗工程的要求背后，需以全局优化方法重点解决的难题。基于此，提出了一种考虑了空压机设备选型与管网负荷变化的联合调度优化方法，通过纳入生产需求、可选机型配置、时变电价等条件以及用气负荷波动不确定性，构建了以空压机用能和投资成本最小为优化目标的混合整数线性规划（MILP）模型，通过全局优化求解，实现系统最优设备选型组合和用气错峰调度。以某企业园区级压缩空气系统为例，获得了其包含稳健最优设备选型和用气错峰调度的整体决策方案，根据不同的用气负荷，系统峰值负荷可降低18.05%~27.16%，耗电量可节约33.33%~34.56%，年度总成本可降低28.35%~31.42%，最高可节约2488.16万元。结果表明：就工厂生产需求与压缩机运行、供气端和用气端匹配为主的优化方案，可兼顾经济效益与节能需求，对压缩空气系统升级改造具有重要意义。
压缩空气系统是工厂的基础设施和重要动力来源。根据工厂生产用气需求和压缩空气系统运行特点，选择合理的设备组合和适宜的用气调度方案，是隐藏在系统节能降耗工程的要求背后，需以全局优化方法重点解决的难题。基于此，提出了一种考虑了空压机设备选型与管网负荷变化的联合调度优化方法，通过纳入生产需求、可选机型配置、时变电价等条件以及用气负荷波动不确定性，构建了以空压机用能和投资成本最小为优化目标的混合整数线性规划（MILP）模型，通过全局优化求解，实现系统最优设备选型组合和用气错峰调度。以某企业园区级压缩空气系统为例，获得了其包含稳健最优设备选型和用气错峰调度的整体决策方案，根据不同的用气负荷，系统峰值负荷可降低18.05%~27.16%，耗电量可节约33.33%~34.56%，年度总成本可降低28.35%~31.42%，最高可节约2488.16万元。结果表明：就工厂生产需求与压缩机运行、供气端和用气端匹配为主的优化方案，可兼顾经济效益与节能需求，对压缩空气系统升级改造具有重要意义。
2025, 43(8): 169-176.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508015
摘要:
油气管道等能源基础设施的快速扩张，对生态敏感区构成了风险。采用InVEST生境风险评估（HRA）模型耦合人类活动，评估了中国新疆柴窝铺干旱生态系统的累积生境风险。通过整合关于3种压力源（城镇村及工矿用地、公路用地、油气管道）和9种生境类型的空间数据集，量化了暴露-后果关系及空间风险异质性。结果表明：研究区域8.9%的面积面临中高生境风险，主要集中在城镇村及工矿用地区域和柴窝铺湖北岸。次生生境，如低覆盖度草地（平均风险：0.29；最大风险：3.91）和人工林地，由于生态系统复杂性较低，表现出更高的脆弱性。虽然油气管道影响很小，但与公路用地压力源耦合后，最大风险强度放大了1.32倍，平均风险放大了24.50倍。空间分析进一步识别了管道-公路交叉点处的协同风险，强调了协调土地利用规划的必要性。该研究结果可为平衡能源发展与生境保护提供了方法论框架，为生态敏感区的可持续管理提供参考。
油气管道等能源基础设施的快速扩张，对生态敏感区构成了风险。采用InVEST生境风险评估（HRA）模型耦合人类活动，评估了中国新疆柴窝铺干旱生态系统的累积生境风险。通过整合关于3种压力源（城镇村及工矿用地、公路用地、油气管道）和9种生境类型的空间数据集，量化了暴露-后果关系及空间风险异质性。结果表明：研究区域8.9%的面积面临中高生境风险，主要集中在城镇村及工矿用地区域和柴窝铺湖北岸。次生生境，如低覆盖度草地（平均风险：0.29；最大风险：3.91）和人工林地，由于生态系统复杂性较低，表现出更高的脆弱性。虽然油气管道影响很小，但与公路用地压力源耦合后，最大风险强度放大了1.32倍，平均风险放大了24.50倍。空间分析进一步识别了管道-公路交叉点处的协同风险，强调了协调土地利用规划的必要性。该研究结果可为平衡能源发展与生境保护提供了方法论框架，为生态敏感区的可持续管理提供参考。
2025, 43(8): 177-186.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508016
摘要:
工业污染源产排污数据是工业污染防治、环境管理及科学研究的重要基础。通过系统解析工业产排污规律，将工业行业划分为流程型和离散型，提出“最小产污基准模块”概念。流程型依据工艺环节切分独立单元，离散型提取共性特征消除冗余，建立了科学的划定方法。通过解构各基准模块，研究共识别出6种关键影响因素：原料、产品、生产工艺、规模、污染物种类及治理技术，构建了以关键因素为函数的排放量核算模型。为推进产排污系数广泛应用，研究开发了产排污系数编码体系，配套建设了管理平台和移动应用程序，实现了10万余条产排污系数的数字化管理。面向精准治污、"双碳"战略、大数据、人工智能等新领域新需求，将进一步深入研究以产污模块为单元实施精准治污的技术方法，探索基于产污基准模块的污碳协同核算技术，采用大数据、人工智能等信息化手段支撑产排污系数更新的新尝试。该研究成果可为工业污染防治和环境管理提供重要工具和技术支撑。
工业污染源产排污数据是工业污染防治、环境管理及科学研究的重要基础。通过系统解析工业产排污规律，将工业行业划分为流程型和离散型，提出“最小产污基准模块”概念。流程型依据工艺环节切分独立单元，离散型提取共性特征消除冗余，建立了科学的划定方法。通过解构各基准模块，研究共识别出6种关键影响因素：原料、产品、生产工艺、规模、污染物种类及治理技术，构建了以关键因素为函数的排放量核算模型。为推进产排污系数广泛应用，研究开发了产排污系数编码体系，配套建设了管理平台和移动应用程序，实现了10万余条产排污系数的数字化管理。面向精准治污、"双碳"战略、大数据、人工智能等新领域新需求，将进一步深入研究以产污模块为单元实施精准治污的技术方法，探索基于产污基准模块的污碳协同核算技术，采用大数据、人工智能等信息化手段支撑产排污系数更新的新尝试。该研究成果可为工业污染防治和环境管理提供重要工具和技术支撑。
2025, 43(8): 187-194.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508017
摘要:
蚯蚓堆肥技术作为高效环保的污泥处理手段，在有机物降解与资源化领域展现出显著潜力，但其对剩余污泥中有机物分子转化规律的系统解析仍存在研究空白。为探析实际降解可行性，为蚯蚓生态处理技术的优化与工程化应用提供理论支撑，分别设置5种不同污泥和牛粪比例的蚯蚓堆肥组分：V1（100%污泥）、V2（70%污泥+30%牛粪）、V3（50%污泥+50%牛粪）、V4（30%污泥+70%牛粪）、V5（100%牛粪），研究蚯蚓堆肥过程中污泥有机物的变化情况以及蚯蚓堆肥前后微生物数量和活性变化情况。结果表明：与蚯蚓堆肥前相比，蚯蚓堆肥后堆体的挥发性悬浮固体、总有机碳、碳氮比分别减少了27.1%、31.3%、30.9%，并且细菌总数、呼吸速率、脱氢酶活性分别减少了70.3%、89.3%、88.0%，表明蚯蚓堆肥可促进污泥中总有机物的降解，改善污泥的稳定化程度和成熟度，也有利于改善污泥的微生物稳定性。更重要的是，相较于牛粪处理，蚯蚓堆肥在堆肥成熟度与生态稳定性的协同增效上表现更佳。
蚯蚓堆肥技术作为高效环保的污泥处理手段，在有机物降解与资源化领域展现出显著潜力，但其对剩余污泥中有机物分子转化规律的系统解析仍存在研究空白。为探析实际降解可行性，为蚯蚓生态处理技术的优化与工程化应用提供理论支撑，分别设置5种不同污泥和牛粪比例的蚯蚓堆肥组分：V1（100%污泥）、V2（70%污泥+30%牛粪）、V3（50%污泥+50%牛粪）、V4（30%污泥+70%牛粪）、V5（100%牛粪），研究蚯蚓堆肥过程中污泥有机物的变化情况以及蚯蚓堆肥前后微生物数量和活性变化情况。结果表明：与蚯蚓堆肥前相比，蚯蚓堆肥后堆体的挥发性悬浮固体、总有机碳、碳氮比分别减少了27.1%、31.3%、30.9%，并且细菌总数、呼吸速率、脱氢酶活性分别减少了70.3%、89.3%、88.0%，表明蚯蚓堆肥可促进污泥中总有机物的降解，改善污泥的稳定化程度和成熟度，也有利于改善污泥的微生物稳定性。更重要的是，相较于牛粪处理，蚯蚓堆肥在堆肥成熟度与生态稳定性的协同增效上表现更佳。
2025, 43(8): 195-203.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508018
摘要:
准确识别重金属污染来源是土壤重金属污染防治的重要前提。由于缺乏土壤重金属污染影响因素有关信息，污染溯源分析的效果常受到限制。以广东省某典型工业地区为研究对象，基于577个采样点的土壤重金属浓度实测数据和18项环境协变量数据，采用随机森林（RF）和双变量局部空间自相关方法，识别了土壤Cd、Pb和Cr浓度的影响因素，确定了18项影响因素对Cd、Pb和Cr浓度的定量贡献，并提出了有针对性的土壤环境管理对策。结果表明：3种重金属浓度的预测模型决定系数分别为0.93（Cd）、0.97（Pb）、0.93（Cr）时，RF预测模型性能最佳；3种重金属相对浓度空间分布存在差异；Cd的主要影响因素为铁路（贡献率0.119），Pb的主要影响因素为土壤pH值（贡献率0.099），Cr的主要影响因素为危险废物集中处置场（贡献率0.100）；相较于研究区的其他地区，中部的3种重金属浓度较高，人类活动复杂，且他们与其最主要影响因素的高-高区较多。在实施土壤重金属污染源头防控时应优先关注中部。
准确识别重金属污染来源是土壤重金属污染防治的重要前提。由于缺乏土壤重金属污染影响因素有关信息，污染溯源分析的效果常受到限制。以广东省某典型工业地区为研究对象，基于577个采样点的土壤重金属浓度实测数据和18项环境协变量数据，采用随机森林（RF）和双变量局部空间自相关方法，识别了土壤Cd、Pb和Cr浓度的影响因素，确定了18项影响因素对Cd、Pb和Cr浓度的定量贡献，并提出了有针对性的土壤环境管理对策。结果表明：3种重金属浓度的预测模型决定系数分别为0.93（Cd）、0.97（Pb）、0.93（Cr）时，RF预测模型性能最佳；3种重金属相对浓度空间分布存在差异；Cd的主要影响因素为铁路（贡献率0.119），Pb的主要影响因素为土壤pH值（贡献率0.099），Cr的主要影响因素为危险废物集中处置场（贡献率0.100）；相较于研究区的其他地区，中部的3种重金属浓度较高，人类活动复杂，且他们与其最主要影响因素的高-高区较多。在实施土壤重金属污染源头防控时应优先关注中部。
2025, 43(8): 204-213.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508019
摘要:
南京老山南侧某地块不同剖面层次土壤砷（As）和钴（Co）检出含量异常偏高（超建设用地第一类用地筛选值的点位比例为12.15%和12.97%），超标点位遍布全场，超标样品集中分布于淀积层和运积型母岩层，总体呈现底土As和Co含量高于表土的现象。但该地块历史无人为污染痕迹，结合As和Co空间分布特征和地块地质条件等因素分析，可知地块内土壤As和Co含量偏高与成土母岩有关。现行土壤环境管理体系在评价地块尺度重金属高背景情况时具有一定局限性，采用统计学方法，选取95%分位值作为土壤背景值，该背景值也可作为制定本研究区土壤修复目标值的参考。形成的高背景土壤辨别及背景值确定方法有助于更为精细化开展重金属异常偏高地块调查和修复工作，可较大程度上避免过度调查和过度修复。
南京老山南侧某地块不同剖面层次土壤砷（As）和钴（Co）检出含量异常偏高（超建设用地第一类用地筛选值的点位比例为12.15%和12.97%），超标点位遍布全场，超标样品集中分布于淀积层和运积型母岩层，总体呈现底土As和Co含量高于表土的现象。但该地块历史无人为污染痕迹，结合As和Co空间分布特征和地块地质条件等因素分析，可知地块内土壤As和Co含量偏高与成土母岩有关。现行土壤环境管理体系在评价地块尺度重金属高背景情况时具有一定局限性，采用统计学方法，选取95%分位值作为土壤背景值，该背景值也可作为制定本研究区土壤修复目标值的参考。形成的高背景土壤辨别及背景值确定方法有助于更为精细化开展重金属异常偏高地块调查和修复工作，可较大程度上避免过度调查和过度修复。
2025, 43(8): 214-225.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508020
摘要:
随着全球气候变化的加剧，一系列碳负排技术被提出。然而，现有技术主要围绕CO2的一次固定。以偶联反应为代表的腐殖化作用长期以来在土壤和沉积物形成过程中扮演着重要角色，其对有机质和污染物的锁定作用有望成为碳固定、碳负排的核心环节，将有机残体转化为稳定的腐殖质，从而影响碳的储存和综合气候效应。铁矿物在这一过程中发挥着重要作用，其通过与有机碳的相互作用，促进腐殖质的形成，进而形成稳定的有机-无机复合体，促进有机碳的长期固存。综述了铁矿物促腐殖化的化学机制及其对碳循环的影响，探讨了腐殖化过程的关键反应路径，包括多酚途径、美拉德途径及其综合多酚-美拉德途径，并分析了铁矿物在土壤有机碳固存中的作用。最后，讨论了基于铁矿物促腐殖化的负碳排技术的开发，以期推动偶联促腐殖化技术在环境修复和碳中和领域的广泛应用。
随着全球气候变化的加剧，一系列碳负排技术被提出。然而，现有技术主要围绕CO2的一次固定。以偶联反应为代表的腐殖化作用长期以来在土壤和沉积物形成过程中扮演着重要角色，其对有机质和污染物的锁定作用有望成为碳固定、碳负排的核心环节，将有机残体转化为稳定的腐殖质，从而影响碳的储存和综合气候效应。铁矿物在这一过程中发挥着重要作用，其通过与有机碳的相互作用，促进腐殖质的形成，进而形成稳定的有机-无机复合体，促进有机碳的长期固存。综述了铁矿物促腐殖化的化学机制及其对碳循环的影响，探讨了腐殖化过程的关键反应路径，包括多酚途径、美拉德途径及其综合多酚-美拉德途径，并分析了铁矿物在土壤有机碳固存中的作用。最后，讨论了基于铁矿物促腐殖化的负碳排技术的开发，以期推动偶联促腐殖化技术在环境修复和碳中和领域的广泛应用。
2025, 43(8): 226-232.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508021
摘要:
精准测算电力行业CO2排放量，深入挖掘电力行业异质性排放特征，对于电力行业CO2减排至关重要。通过运用IPCC规范CO2测算方法，基于电力行业2020年典型区域机组维度的能耗数据、发电量和发热量，对中国典型区域省份的电力行业CO2排放量和排放强度进行测算，并从空间结构、燃料类型、年龄分组等维度展开了系统分析。结果表明：2020年，山东省、广东省、内蒙古自治区和江苏省电厂（发电机组）数量分别为324（489）、123（245）、165（255）和206（276）。从发电量和发热量看，山东省和江苏省在上述省份中占主导地位，且燃煤机组在各省电力供应中仍占主导位置。对于CO2排放总量，2020年上述4省的电力机组的CO2排放量存在显著差异，且CO2排放强度越高的省份，对应的排放总量也较高；从机组燃料类型看，CO2排放量主要来源于燃煤机组，其中，山东省和内蒙古自治区的CO2排放主要来源于装机容量小于400 MW的机组，广东省和江苏省的CO2排放主要来源于装机容量大于400 MW的机组；从机组年龄结构看，CO2排放主要来源于年龄在15~20 a的机组，且新机组的能效水平显著高于老旧机组。对于CO2排放强度，内蒙古自治区和山东省的CO2排放强度水平较高；燃气机组的CO2排放强度显著低于燃煤机组；对于燃煤机组，装机容量越大，机组CO2排放强度越低；新机组的CO2排放强度显著低于老旧机组。该研究结果可为我国电力行业制定差异化控制策略提供数据基础。
精准测算电力行业CO2排放量，深入挖掘电力行业异质性排放特征，对于电力行业CO2减排至关重要。通过运用IPCC规范CO2测算方法，基于电力行业2020年典型区域机组维度的能耗数据、发电量和发热量，对中国典型区域省份的电力行业CO2排放量和排放强度进行测算，并从空间结构、燃料类型、年龄分组等维度展开了系统分析。结果表明：2020年，山东省、广东省、内蒙古自治区和江苏省电厂（发电机组）数量分别为324（489）、123（245）、165（255）和206（276）。从发电量和发热量看，山东省和江苏省在上述省份中占主导地位，且燃煤机组在各省电力供应中仍占主导位置。对于CO2排放总量，2020年上述4省的电力机组的CO2排放量存在显著差异，且CO2排放强度越高的省份，对应的排放总量也较高；从机组燃料类型看，CO2排放量主要来源于燃煤机组，其中，山东省和内蒙古自治区的CO2排放主要来源于装机容量小于400 MW的机组，广东省和江苏省的CO2排放主要来源于装机容量大于400 MW的机组；从机组年龄结构看，CO2排放主要来源于年龄在15~20 a的机组，且新机组的能效水平显著高于老旧机组。对于CO2排放强度，内蒙古自治区和山东省的CO2排放强度水平较高；燃气机组的CO2排放强度显著低于燃煤机组；对于燃煤机组，装机容量越大，机组CO2排放强度越低；新机组的CO2排放强度显著低于老旧机组。该研究结果可为我国电力行业制定差异化控制策略提供数据基础。
2025, 43(8): 233-243.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508022
摘要:
“双碳”目标下，系统评估中国生物基经济碳足迹对于推动可持续发展至关重要。采用环境扩展的多区域投入产出模型（EE-MRIO），基于EXIOBASE v3.9.6数据库，系统性核算并分析了2000—2022年中国生物基经济由最终消费驱动的全球碳足迹及其时空演变与结构特征。研究发现：中国生物基经济由最终消费驱动的全球碳足迹总量巨大，并呈波动上升趋势，尽管本土碳足迹长期占据主导地位，但进口碳足迹同期显著增长，表明环境责任外溢效应日益增强。全球碳足迹构成上，初级生物质资源始终是最大来源，占比长期超60%，生物能源与废弃物资源化、相关生物基服务业贡献亦突出。本土碳排放结构深刻转型，热点从上游“种养型”加速向下游“制造+能源（含资源化利用）型”转移，新兴生物基化学品影响力持续增强，生物燃料则表现出与政策高度相关的显著波动。进口碳足迹的来源呈现显著的地域集中性，即资源密集型、碳排放强度较高的上游生产环节主要由发展中国家承担，发达国家更多集中于高附加值的加工与畜牧产品生产环节。该研究为中国生物基经济绿色转型、碳核算标准制定及全球供应链协同治理提供了科学支撑。
“双碳”目标下，系统评估中国生物基经济碳足迹对于推动可持续发展至关重要。采用环境扩展的多区域投入产出模型（EE-MRIO），基于EXIOBASE v3.9.6数据库，系统性核算并分析了2000—2022年中国生物基经济由最终消费驱动的全球碳足迹及其时空演变与结构特征。研究发现：中国生物基经济由最终消费驱动的全球碳足迹总量巨大，并呈波动上升趋势，尽管本土碳足迹长期占据主导地位，但进口碳足迹同期显著增长，表明环境责任外溢效应日益增强。全球碳足迹构成上，初级生物质资源始终是最大来源，占比长期超60%，生物能源与废弃物资源化、相关生物基服务业贡献亦突出。本土碳排放结构深刻转型，热点从上游“种养型”加速向下游“制造+能源（含资源化利用）型”转移，新兴生物基化学品影响力持续增强，生物燃料则表现出与政策高度相关的显著波动。进口碳足迹的来源呈现显著的地域集中性，即资源密集型、碳排放强度较高的上游生产环节主要由发展中国家承担，发达国家更多集中于高附加值的加工与畜牧产品生产环节。该研究为中国生物基经济绿色转型、碳核算标准制定及全球供应链协同治理提供了科学支撑。
2025, 43(8): 244-254.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508023
摘要:
如何将有限的水资源在不同省份和部门中合理分配并减少碳排放，是实现节水降碳协同发展的关键。基于此，设置了基准情景、用水强度约束情景和用水压力约束情景，改进环境拓展的投入产出模型，量化不同水资源约束情景对区域碳排放的影响情况，揭示了水资源约束下不同省份的水碳作用关系。结果表明：在生产侧碳排放方面，水资源约束通过影响部门生产活动，导致全国生产侧碳排放下降0.1%~15.5%，其中，西北地区万元经济损失碳减排量相对较高，应作为主要的降碳地区；在消费侧碳排放方面，水资源约束将主要影响地区间贸易活动，从而实现消费侧碳减排1.5%~3.1%；水资源约束通过区域间贸易网络对区域的碳转移产生影响，改变区域间隐含碳的净转移方向，使得碳排放压力从水资源匮乏的西部、北部地区向水资源相对充足的南部地区转移，从而减缓西部和北部地区的碳排放压力。以研究结果作为实践参考，适宜政策的制定和协同管理是实现节水降碳目标的重要环节，需首先识别重点区域和潜力区域，制定因地制宜、差异化的地区节水降碳政策与目标，以促进节水降碳协同，同时助力经济发展。
如何将有限的水资源在不同省份和部门中合理分配并减少碳排放，是实现节水降碳协同发展的关键。基于此，设置了基准情景、用水强度约束情景和用水压力约束情景，改进环境拓展的投入产出模型，量化不同水资源约束情景对区域碳排放的影响情况，揭示了水资源约束下不同省份的水碳作用关系。结果表明：在生产侧碳排放方面，水资源约束通过影响部门生产活动，导致全国生产侧碳排放下降0.1%~15.5%，其中，西北地区万元经济损失碳减排量相对较高，应作为主要的降碳地区；在消费侧碳排放方面，水资源约束将主要影响地区间贸易活动，从而实现消费侧碳减排1.5%~3.1%；水资源约束通过区域间贸易网络对区域的碳转移产生影响，改变区域间隐含碳的净转移方向，使得碳排放压力从水资源匮乏的西部、北部地区向水资源相对充足的南部地区转移，从而减缓西部和北部地区的碳排放压力。以研究结果作为实践参考，适宜政策的制定和协同管理是实现节水降碳目标的重要环节，需首先识别重点区域和潜力区域，制定因地制宜、差异化的地区节水降碳政策与目标，以促进节水降碳协同，同时助力经济发展。
2025, 43(8): 255-269.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508024
摘要:
电力系统作为国家能源体系的核心，在实现碳达峰与碳中和目标中发挥着关键支撑作用。由于其产业链条长、环节复杂，电力行业碳排放呈现出明显的阶段性与结构性特征。生命周期碳足迹核算方法通过追踪从资源开采到终端使用全过程的温室气体排放，为识别和优化碳减排路径提供了理论依据与数据支撑。基于碳足迹基本原理，系统梳理了电源侧及电力系统各典型碳排放环节，比较分析了过程分析法、投入产出法与混合方法的适用场景及优劣。进一步评估了ecoinvent、Sphera和国际能源署（IEA）等中外主流数据库及机构在电力碳足迹分析中的应用特点，并从系统边界设定、模型结构、数据来源等维度开展对比研究。在此基础上，结合多能互补发展、区域适应性提升、数据精细化处理与核算标准体系建设等关键方向，展望了电力生命周期碳足迹核算的未来发展路径。研究成果可为电力行业碳排放精细化管理提供技术支撑，也为绿色低碳政策制定与技术路径选择提供决策参考。
电力系统作为国家能源体系的核心，在实现碳达峰与碳中和目标中发挥着关键支撑作用。由于其产业链条长、环节复杂，电力行业碳排放呈现出明显的阶段性与结构性特征。生命周期碳足迹核算方法通过追踪从资源开采到终端使用全过程的温室气体排放，为识别和优化碳减排路径提供了理论依据与数据支撑。基于碳足迹基本原理，系统梳理了电源侧及电力系统各典型碳排放环节，比较分析了过程分析法、投入产出法与混合方法的适用场景及优劣。进一步评估了ecoinvent、Sphera和国际能源署（IEA）等中外主流数据库及机构在电力碳足迹分析中的应用特点，并从系统边界设定、模型结构、数据来源等维度开展对比研究。在此基础上，结合多能互补发展、区域适应性提升、数据精细化处理与核算标准体系建设等关键方向，展望了电力生命周期碳足迹核算的未来发展路径。研究成果可为电力行业碳排放精细化管理提供技术支撑，也为绿色低碳政策制定与技术路径选择提供决策参考。
2025, 43(8): 270-279.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508025
摘要:
为了将数字孪生、虚拟现实技术同步融入到污水厂运行建设中，实现污水处理厂高智慧化发展，构建了以数字孪生技术为支撑的智慧污水厂元宇宙体系，并探究虚实交互技术与智慧污水厂结合的最优方案。提出具体实现方式如下：通过多模态架构体系制作数字孪生模型、虚拟交互系统以及WRELM深度学习机制，一方面用于水厂全自动运行监控和污水处理数据的分析模拟，另一方面用于水厂的沉浸式虚实交互和智能运营。通过对比各深度学习模型在平台中的适用性，选择加权正则学习机建立元宇宙平台增量学习机制，来完成污水处理中工艺、单元参数选择的最优化配置。该平台可实现污水厂的实时监控、仿真模拟和沉浸式虚实交互，不仅有效保证了水处理过程的高效节能运行，也实现了污水处理的数据分析智能化、处理过程孪生化、虚拟漫游自主化和故障处理自动化。
为了将数字孪生、虚拟现实技术同步融入到污水厂运行建设中，实现污水处理厂高智慧化发展，构建了以数字孪生技术为支撑的智慧污水厂元宇宙体系，并探究虚实交互技术与智慧污水厂结合的最优方案。提出具体实现方式如下：通过多模态架构体系制作数字孪生模型、虚拟交互系统以及WRELM深度学习机制，一方面用于水厂全自动运行监控和污水处理数据的分析模拟，另一方面用于水厂的沉浸式虚实交互和智能运营。通过对比各深度学习模型在平台中的适用性，选择加权正则学习机建立元宇宙平台增量学习机制，来完成污水处理中工艺、单元参数选择的最优化配置。该平台可实现污水厂的实时监控、仿真模拟和沉浸式虚实交互，不仅有效保证了水处理过程的高效节能运行，也实现了污水处理的数据分析智能化、处理过程孪生化、虚拟漫游自主化和故障处理自动化。
2025, 43(8): 280-291.
doi: 10.13205/j.hjgc.202508026
摘要:
系统解决城乡黑臭水体问题是当前生态环境质量提升中的重要工作，面对黑臭水体形成过程中复杂的水质演变规律，准确掌握黑臭水体的形成机制，并提早干预是实现精准治理、避免“返黑返臭”的关键。以宁波市179个不同污染程度水体为基础，运用三维荧光-区域积分法（EEM-FRI）快速获取溶解性有机质（DOM）组成数据，以主成分分析结合Kmeans聚类（PCA-Kmeans）和随机森林（RF）两种机器学习算法对DOM数据进行深度解析，探讨黑臭水体的形成机制与关键指示因子。首先，基于EEM-FRI数据的PCA-Kmeans模型将样本按污染程度分为5组，分组结果与总氮（TN）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）等主要污染物变化规律高度吻合，微生物活动产生的蛋白质物质（ΦⅣ）累积是黑臭水体污染程度的关键指示因子，而人为源蛋白质物质（ΦⅠ和ΦⅡ）反映了水体黑臭关键要素——易降解有机碳的量。RF模型结果进一步指出了ΦⅣ对黑臭水体形成的关键指示（SHAP值贡献占比11.16%），且其影响相较总溶解性有机碳（DOC）更准确，在0.9×106 < ΦⅣ < 1.0×106条件下，SHAP值由-0.05提升至0.05，表明ΦⅣ对提早发现水体黑臭化演变具有指示意义。研究结果表明，DOM数据与机器学习相结合的手段可为黑臭水体精准治理提供有力数据支撑。
系统解决城乡黑臭水体问题是当前生态环境质量提升中的重要工作，面对黑臭水体形成过程中复杂的水质演变规律，准确掌握黑臭水体的形成机制，并提早干预是实现精准治理、避免“返黑返臭”的关键。以宁波市179个不同污染程度水体为基础，运用三维荧光-区域积分法（EEM-FRI）快速获取溶解性有机质（DOM）组成数据，以主成分分析结合Kmeans聚类（PCA-Kmeans）和随机森林（RF）两种机器学习算法对DOM数据进行深度解析，探讨黑臭水体的形成机制与关键指示因子。首先，基于EEM-FRI数据的PCA-Kmeans模型将样本按污染程度分为5组，分组结果与总氮（TN）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）等主要污染物变化规律高度吻合，微生物活动产生的蛋白质物质（ΦⅣ）累积是黑臭水体污染程度的关键指示因子，而人为源蛋白质物质（ΦⅠ和ΦⅡ）反映了水体黑臭关键要素——易降解有机碳的量。RF模型结果进一步指出了ΦⅣ对黑臭水体形成的关键指示（SHAP值贡献占比11.16%），且其影响相较总溶解性有机碳（DOC）更准确，在0.9×106 < ΦⅣ < 1.0×106条件下，SHAP值由-0.05提升至0.05，表明ΦⅣ对提早发现水体黑臭化演变具有指示意义。研究结果表明，DOM数据与机器学习相结合的手段可为黑臭水体精准治理提供有力数据支撑。
