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2025年 第43卷 第12期
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2025,
43(12):
1-12. doi: 10.13205/j.hjgc.202512001
摘要:
在人类世进程中，流域水循环系统内元素化学计量的失衡可能成为制约河流生态可持续发展的突出问题。区域发展差异导致水体中碳、氮、磷的跨境循环复杂性提高，使污染治理面临着空间异质性的难题。当前排放标准的制定过程忽视了水生态系统代谢平衡阈值，污染减排效果与环境风险反馈未能实现一致性，末端减排后尾水的水质不利于生态代谢系统的功能协调性。对此，通过多源数据分析了我国流域C、N、P元素比例的时空分异特征，污废水处理厂进水C、N、P比值［ρ（C）∶ρ（N）∶ρ（P）=（354.07±121.33）∶（10.84±1.85）∶1］至出水［ρ（C）∶ρ（N）∶ρ（P）=（73.44±26.52）∶（10.10±2.53）∶1］的过程中，营养物比例持续扩大，污染治理策略与区域自然水体的生态功能间匹配失衡；流域元素比例呈现显著的纬度梯度，部分河流因人类活动而偏离自然本底值［ρ（C）∶ρ（N）∶ρ（P）=（136.30±51.24）∶（75.15±48.15）∶1］；外流区普遍存在磷限制，水质结构以碳限制和营养物质过剩为特征，不利于植物利用与生物矿化。因此，流域水质管理存在总量减排、元素比例减排与径流混合减排的共同约束，有必要从化学计量比的角度出发，突破传统水质评价中绝对浓度指标的尺度局限，重点阐明处理技术优化与产业升级对元素流动的作用机制，为构建代谢平衡导向的流域治理体系提供科学依据。未来研究需要进一步耦合水文动力过程与生态代谢阈值，划定富营养化敏感区的空间边界及其气候、人类活动变化驱动下的演变趋势，通过模型实现技术减排、残余污染物与生态反馈的时空协调性。
在人类世进程中，流域水循环系统内元素化学计量的失衡可能成为制约河流生态可持续发展的突出问题。区域发展差异导致水体中碳、氮、磷的跨境循环复杂性提高，使污染治理面临着空间异质性的难题。当前排放标准的制定过程忽视了水生态系统代谢平衡阈值，污染减排效果与环境风险反馈未能实现一致性，末端减排后尾水的水质不利于生态代谢系统的功能协调性。对此，通过多源数据分析了我国流域C、N、P元素比例的时空分异特征，污废水处理厂进水C、N、P比值［ρ（C）∶ρ（N）∶ρ（P）=（354.07±121.33）∶（10.84±1.85）∶1］至出水［ρ（C）∶ρ（N）∶ρ（P）=（73.44±26.52）∶（10.10±2.53）∶1］的过程中，营养物比例持续扩大，污染治理策略与区域自然水体的生态功能间匹配失衡；流域元素比例呈现显著的纬度梯度，部分河流因人类活动而偏离自然本底值［ρ（C）∶ρ（N）∶ρ（P）=（136.30±51.24）∶（75.15±48.15）∶1］；外流区普遍存在磷限制，水质结构以碳限制和营养物质过剩为特征，不利于植物利用与生物矿化。因此，流域水质管理存在总量减排、元素比例减排与径流混合减排的共同约束，有必要从化学计量比的角度出发，突破传统水质评价中绝对浓度指标的尺度局限，重点阐明处理技术优化与产业升级对元素流动的作用机制，为构建代谢平衡导向的流域治理体系提供科学依据。未来研究需要进一步耦合水文动力过程与生态代谢阈值，划定富营养化敏感区的空间边界及其气候、人类活动变化驱动下的演变趋势，通过模型实现技术减排、残余污染物与生态反馈的时空协调性。
2025,
43(12):
13-20. doi: 10.13205/j.hjgc.202512002
摘要:
通过分析黄河中游煤化工工业园区13种酚类化合物的排放特征，研究工业排水对黄河干流中酚类污染物的贡献及影响。结果表明：黄河中游5个工业园区排污口和18个河流断面（包括支流如汾河的断面采样点）分别检出6种和7种酚类化合物，其总浓度分别为115.66~38462.44，44.13~2568.32 ng/L。排污口和河流断面的主要酚类污染物均为苯酚、邻甲苯酚和对甲苯酚。酚类在工业园区排污口的排放总浓度普遍高于其上游和下游断面，且排污口相近的河流断面中酚类污染物种类及浓度占比相似，表明工业园区污水排放是黄河干流中酚类污染的重要来源之一。采用风险商的方法评估酚类污染的生态风险，结果表明苯酚、邻甲苯酚和对甲苯酚在大部分采样点中存在中、低生态风险，而汾河中下游河流的采样点普遍存在潜在生态风险，因此这些酚类污染物和汾河中下游流域需重点关注。研究可为黄河中游流域酚类污染治理提供理论支撑和科学依据。
通过分析黄河中游煤化工工业园区13种酚类化合物的排放特征，研究工业排水对黄河干流中酚类污染物的贡献及影响。结果表明：黄河中游5个工业园区排污口和18个河流断面（包括支流如汾河的断面采样点）分别检出6种和7种酚类化合物，其总浓度分别为115.66~38462.44，44.13~2568.32 ng/L。排污口和河流断面的主要酚类污染物均为苯酚、邻甲苯酚和对甲苯酚。酚类在工业园区排污口的排放总浓度普遍高于其上游和下游断面，且排污口相近的河流断面中酚类污染物种类及浓度占比相似，表明工业园区污水排放是黄河干流中酚类污染的重要来源之一。采用风险商的方法评估酚类污染的生态风险，结果表明苯酚、邻甲苯酚和对甲苯酚在大部分采样点中存在中、低生态风险，而汾河中下游河流的采样点普遍存在潜在生态风险，因此这些酚类污染物和汾河中下游流域需重点关注。研究可为黄河中游流域酚类污染治理提供理论支撑和科学依据。
2025,
43(12):
21-27. doi: 10.13205/j.hjgc.202512003
摘要:
针对锰矿开采区的水环境问题，以典型锰矿区为研究对象，系统采集泉水、淋滤水、溪沟水和矿井涌水4类水样，综合运用水化学分析、单因子污染指数法和均值型综合污染指数法，结合空间统计与相关性分析，揭示了矿区水化学特征、污染状况及空间分异规律。结果表明：1）矿井涌水与溪沟水呈现高TDS、高SO2-4、高Mn 2+ 的“三高”特征，而泉水受采矿影响较小；2）矿区水污染普遍严重，矿井涌水极重污染点位占比为86.96%，溪沟水极重污染点位占比为66.10%，其中，SO2-4为首要污染物，Mn 2+ 为主要重金属污染物；3）污染空间分异显著，水田溪流域以矿井涌水点源主导，猫儿河与龙门溪流域以废渣堆淋滤与地下水连通驱动为主，形成“废矿-径流-地下水连通”三元污染模式。
针对锰矿开采区的水环境问题，以典型锰矿区为研究对象，系统采集泉水、淋滤水、溪沟水和矿井涌水4类水样，综合运用水化学分析、单因子污染指数法和均值型综合污染指数法，结合空间统计与相关性分析，揭示了矿区水化学特征、污染状况及空间分异规律。结果表明：1）矿井涌水与溪沟水呈现高TDS、高SO2-4、高Mn 2+ 的“三高”特征，而泉水受采矿影响较小；2）矿区水污染普遍严重，矿井涌水极重污染点位占比为86.96%，溪沟水极重污染点位占比为66.10%，其中，SO2-4为首要污染物，Mn 2+ 为主要重金属污染物；3）污染空间分异显著，水田溪流域以矿井涌水点源主导，猫儿河与龙门溪流域以废渣堆淋滤与地下水连通驱动为主，形成“废矿-径流-地下水连通”三元污染模式。
2025,
43(12):
28-37. doi: 10.13205/j.hjgc.202512004
摘要:
低有机物浓度的生活污水经过浓缩，可获得高有机物浓度的污水浓缩液，通过厌氧消化（AD）可回收化学能。基于实际生活污水的分级特性分析，构建了直接膜过滤工艺（DMF）与电絮凝-膜工艺（EFM），用于浓缩生活污水，经过1个浓缩周期，DMF工艺获得化学需氧量（COD）为1760 mg/L的浓缩液，EFM工艺浓缩液COD为2668.5 mg/L。DMF和EFM工艺均能有效截留沉降态有机物，且粒径＞40 μm的颗粒物占比相较生活污水分别提升了约30.1%和21.8%，EFM工艺还可促进溶解态和胶体态颗粒物向悬浮态转化，并显著提高总氮（TN）和总磷（TP）浓缩效果，浓缩率分别达到23.9%和22.6%。由于电絮凝过程使用了铁阳极，EFM浓缩液还引入了Fe2O3、Fe3O4以及Fe2.95（PO4）2（OH）2等铁物种，且Fe（Ⅱ）/Fe（Ⅲ）主要以无定形的形式存在。生化甲烷潜力（BMP）实验结果表明：DMF浓缩液具备较高的产甲烷潜力（268.58~281.76 mL/g），而EFM浓缩液仅在粒径＜5 μm和＜0.45 μm的组分中表现出更强的产甲烷活性，其产甲烷潜力（P0）分别为（328.71±10.85），（317.84±10.20） mL/g。EFM系统处理1 m3生活污水能耗（298.20×10-4 kW·h/m3）高于DMF（20.04×10-4 kW·h/m3），但其与AD耦合后净产能可达到0.208 kW·h/m3，较DMF+AD（0.081 kW·h/m3）提升约1.5倍，这表明EFM系统在污水能源化方面具有显著优势。研究结果可为污水处理及资源回收提供技术参考和理论依据。
低有机物浓度的生活污水经过浓缩，可获得高有机物浓度的污水浓缩液，通过厌氧消化（AD）可回收化学能。基于实际生活污水的分级特性分析，构建了直接膜过滤工艺（DMF）与电絮凝-膜工艺（EFM），用于浓缩生活污水，经过1个浓缩周期，DMF工艺获得化学需氧量（COD）为1760 mg/L的浓缩液，EFM工艺浓缩液COD为2668.5 mg/L。DMF和EFM工艺均能有效截留沉降态有机物，且粒径＞40 μm的颗粒物占比相较生活污水分别提升了约30.1%和21.8%，EFM工艺还可促进溶解态和胶体态颗粒物向悬浮态转化，并显著提高总氮（TN）和总磷（TP）浓缩效果，浓缩率分别达到23.9%和22.6%。由于电絮凝过程使用了铁阳极，EFM浓缩液还引入了Fe2O3、Fe3O4以及Fe2.95（PO4）2（OH）2等铁物种，且Fe（Ⅱ）/Fe（Ⅲ）主要以无定形的形式存在。生化甲烷潜力（BMP）实验结果表明：DMF浓缩液具备较高的产甲烷潜力（268.58~281.76 mL/g），而EFM浓缩液仅在粒径＜5 μm和＜0.45 μm的组分中表现出更强的产甲烷活性，其产甲烷潜力（P0）分别为（328.71±10.85），（317.84±10.20） mL/g。EFM系统处理1 m3生活污水能耗（298.20×10-4 kW·h/m3）高于DMF（20.04×10-4 kW·h/m3），但其与AD耦合后净产能可达到0.208 kW·h/m3，较DMF+AD（0.081 kW·h/m3）提升约1.5倍，这表明EFM系统在污水能源化方面具有显著优势。研究结果可为污水处理及资源回收提供技术参考和理论依据。
2025,
43(12):
38-47. doi: 10.13205/j.hjgc.202512005
摘要:
短程硝化（PN）是在“双碳”战略目标与日趋严格的污水排放要求下实现低碳高效脱氮的重要途径。对基于游离亚硝酸（FNA）抑制实现PN的研究进行了总结与梳理；分析了FNA的抑菌机制，主要包括降低胞内pH和裂解成具有强烈抑菌效能的活性物种；总结了氨氧化菌（AOB）与亚硝酸盐氧化菌（NOB）的分异响应规律，指出耐FNA的NOB（Candidatus Nitrotoga）的富集是FNA介导的PN失稳的关键之一；分析了FNA单一抑制下PN仍然存在难以长效稳定运行的问题，与耐酸型AOB结合构建酸性PN和与抑制机制互异的其他因子联合抑制，是应对NOB适应性的有效方法；对比分析了FNA抑制策略的应用方式，包括主流原位抑制和侧流污泥处理两种，分析其技术特点和适用范围。同时，展望了FNA主导的PN调控策略的未来发展，旨在为基于FNA调控的低碳高效脱氮技术的研究与应用提供参考。
短程硝化（PN）是在“双碳”战略目标与日趋严格的污水排放要求下实现低碳高效脱氮的重要途径。对基于游离亚硝酸（FNA）抑制实现PN的研究进行了总结与梳理；分析了FNA的抑菌机制，主要包括降低胞内pH和裂解成具有强烈抑菌效能的活性物种；总结了氨氧化菌（AOB）与亚硝酸盐氧化菌（NOB）的分异响应规律，指出耐FNA的NOB（Candidatus Nitrotoga）的富集是FNA介导的PN失稳的关键之一；分析了FNA单一抑制下PN仍然存在难以长效稳定运行的问题，与耐酸型AOB结合构建酸性PN和与抑制机制互异的其他因子联合抑制，是应对NOB适应性的有效方法；对比分析了FNA抑制策略的应用方式，包括主流原位抑制和侧流污泥处理两种，分析其技术特点和适用范围。同时，展望了FNA主导的PN调控策略的未来发展，旨在为基于FNA调控的低碳高效脱氮技术的研究与应用提供参考。
2025,
43(12):
48-55. doi: 10.13205/j.hjgc.202512006
摘要:
针对村镇污水普遍存在原水高氮，和因高氮导致的低C/N导致出水不稳定，特别是总氮（TN）去除效果不佳的情况，在重庆市某镇级污水处理厂内搭建了2.0 m3/d的倒置AAO型MABR处理工艺中试装置，考察该工艺在处理高进水总氮污水的实际效果。研究了装置启动期间的挂膜效果，分析运行期间主要参数如内回流比、污泥浓度和进水C/N（COD/TN）对污染物去除效果的影响。结果表明：在水温13~20 ℃条件下，当进水ρ（COD）、ρ（TN）分别为255~324，39.1~55.6 mg/L时，ρ（SS）约为3000 mg/L，曝气膜成功挂膜时间约需40 d。无内回流运行工况对COD、NH3-N和TN的去除均有较大不利影响，此时，TN去除率约40%；回流比达到200%后，COD、NH3-N去除稳定，继续增加回流比对其去除无明显影响；TN去除率随着回流比的增加而增加，回流比达到500%时，TH去除率达到最高，为90%。污泥浓度为2000 mg/L时，进水水质波动对出水的影响较小且能稳定达标。进水C/N分别为2.8、3.6时，进水ρ（TN）为40.0~100.1 mg/L，出水ρ（TN）平均为13.8 mg/L，平均去除率为83.1%；当C/N≥4.2时，进水ρ（TN）为42~58 mg/L，出水ρ（TN）为6.3~8.3 mg/L，平均值为7.3 mg/L，平均去除率为83.9%。倒置AAO型MABR工艺在高氮进水和因高氮导致的低C/N条件下表现出较好的稳定性和强化脱氮性能。膜曝气因无需反洗，管理方便，较适宜村镇污水提质增效。
针对村镇污水普遍存在原水高氮，和因高氮导致的低C/N导致出水不稳定，特别是总氮（TN）去除效果不佳的情况，在重庆市某镇级污水处理厂内搭建了2.0 m3/d的倒置AAO型MABR处理工艺中试装置，考察该工艺在处理高进水总氮污水的实际效果。研究了装置启动期间的挂膜效果，分析运行期间主要参数如内回流比、污泥浓度和进水C/N（COD/TN）对污染物去除效果的影响。结果表明：在水温13~20 ℃条件下，当进水ρ（COD）、ρ（TN）分别为255~324，39.1~55.6 mg/L时，ρ（SS）约为3000 mg/L，曝气膜成功挂膜时间约需40 d。无内回流运行工况对COD、NH3-N和TN的去除均有较大不利影响，此时，TN去除率约40%；回流比达到200%后，COD、NH3-N去除稳定，继续增加回流比对其去除无明显影响；TN去除率随着回流比的增加而增加，回流比达到500%时，TH去除率达到最高，为90%。污泥浓度为2000 mg/L时，进水水质波动对出水的影响较小且能稳定达标。进水C/N分别为2.8、3.6时，进水ρ（TN）为40.0~100.1 mg/L，出水ρ（TN）平均为13.8 mg/L，平均去除率为83.1%；当C/N≥4.2时，进水ρ（TN）为42~58 mg/L，出水ρ（TN）为6.3~8.3 mg/L，平均值为7.3 mg/L，平均去除率为83.9%。倒置AAO型MABR工艺在高氮进水和因高氮导致的低C/N条件下表现出较好的稳定性和强化脱氮性能。膜曝气因无需反洗，管理方便，较适宜村镇污水提质增效。
2025,
43(12):
56-62. doi: 10.13205/j.hjgc.202512007
摘要:
厌氧消化液中腐殖质会降低磷酸钙（CaP）结晶磷回收效果，但可提高结晶产物作为磷肥时的植物有效性。为解决腐殖质对CaP结晶的抑制，以流化床为反应器，通过提高n（Ca）/n（P）和增加搅拌，实现同步高效回收磷和腐殖质。结果表明，初始磷和富里酸（FA）浓度分别为30，25 mg/L，搅拌转速为100 r/min，n（Ca）/n（P）为5时，磷和FA的最大回收率分别为73%和53%。FA通过氢键和羧基表面络合迟滞CaP结晶，加强搅拌可促进CaP成核和晶核团聚，提高磷回收率；FA的回收由CaP共结晶和吸附作用共同实现，Ca2+桥联液相FA和表面吸附FA，将进一步提高FA回收率。pH值在7~10范围内，磷回收率随pH值的增加而增加，FA回收率随pH值的增加呈现先增加后降低趋势，最大去除率出现在pH=9时，为53%。FA存在情况下，CaP结晶产物包括羟基磷灰石（HAP）及其前体物。
厌氧消化液中腐殖质会降低磷酸钙（CaP）结晶磷回收效果，但可提高结晶产物作为磷肥时的植物有效性。为解决腐殖质对CaP结晶的抑制，以流化床为反应器，通过提高n（Ca）/n（P）和增加搅拌，实现同步高效回收磷和腐殖质。结果表明，初始磷和富里酸（FA）浓度分别为30，25 mg/L，搅拌转速为100 r/min，n（Ca）/n（P）为5时，磷和FA的最大回收率分别为73%和53%。FA通过氢键和羧基表面络合迟滞CaP结晶，加强搅拌可促进CaP成核和晶核团聚，提高磷回收率；FA的回收由CaP共结晶和吸附作用共同实现，Ca2+桥联液相FA和表面吸附FA，将进一步提高FA回收率。pH值在7~10范围内，磷回收率随pH值的增加而增加，FA回收率随pH值的增加呈现先增加后降低趋势，最大去除率出现在pH=9时，为53%。FA存在情况下，CaP结晶产物包括羟基磷灰石（HAP）及其前体物。
2025,
43(12):
63-72. doi: 10.13205/j.hjgc.202512008
摘要:
当前，我国水生态系统面临严峻挑战，水环境治理任务紧迫。通过实施多目标优化调度策略，对水环境治理项目群进行高效管理，对于推动水环境治理进程具有重要意义。综合考虑资源约束和多个子项目间的紧前关系约束，构建茅洲河水环境治理项目群工期-鲁棒性多目标优化模型，结合多种群NSGA-Ⅲ算法，进行双层编码并求解。在指定参数计算下获得项目群工期-鲁棒性优化调度前沿解集，发现项目鲁棒性较高时，工期也相对较长，整体上来看，Pareto解集在目标空间呈非线性递增分布，验证了模型的合理性和NSGA-Ⅲ算法解决水环境治理项目群调度问题的有效性。该研究为其他城市开展流域水环境治理提供参考，有助于提高同类水环境治理项目群的综合管理能力和决策水平。
当前，我国水生态系统面临严峻挑战，水环境治理任务紧迫。通过实施多目标优化调度策略，对水环境治理项目群进行高效管理，对于推动水环境治理进程具有重要意义。综合考虑资源约束和多个子项目间的紧前关系约束，构建茅洲河水环境治理项目群工期-鲁棒性多目标优化模型，结合多种群NSGA-Ⅲ算法，进行双层编码并求解。在指定参数计算下获得项目群工期-鲁棒性优化调度前沿解集，发现项目鲁棒性较高时，工期也相对较长，整体上来看，Pareto解集在目标空间呈非线性递增分布，验证了模型的合理性和NSGA-Ⅲ算法解决水环境治理项目群调度问题的有效性。该研究为其他城市开展流域水环境治理提供参考，有助于提高同类水环境治理项目群的综合管理能力和决策水平。
2025,
43(12):
73-80. doi: 10.13205/j.hjgc.202512009
摘要:
针对厌氧氨氧化（Anammox）在城市污水应用中稳定性较差的难题，通过添加联氨（N2H4）提高厌氧氨氧化菌的活性，从基质降解速率、N2H4降解速率、化学反应计量比、胞外聚合物（EPS）、血红素和微生物群落等指标变化进行分析，研究不同浓度N2H4在短期内对厌氧氨氧化生物膜脱氮性能的影响。结果表明：加入N2H4后增加了脱氮系统内NO-2-N的消耗率，减少了NO-3-N生成率。当N2H4浓度为40 mg/L时，系统强化脱氮效果最佳，TN去除速率（NRR）为78.35 mg/（L·d），较未投加N2H4时提高了3倍。从生物质中提取的EPS含量分析表明，N2H4浓度为20 mg/L时，TB-EPS含量最高为10.55 mg/g，比对照组增加了0.9倍，其含量的增长显著提高了生物膜的稳定性。在加入20 mg/L N2H4的实验组中测得血红素含量为3.00 μmol/g，较对照组提高了53%。因此，在短期内城市废水中添加20~40 mg/L N2H4可促进厌氧氨氧化菌的生长以及厌氧氨氧化生物膜系统的稳定。
针对厌氧氨氧化（Anammox）在城市污水应用中稳定性较差的难题，通过添加联氨（N2H4）提高厌氧氨氧化菌的活性，从基质降解速率、N2H4降解速率、化学反应计量比、胞外聚合物（EPS）、血红素和微生物群落等指标变化进行分析，研究不同浓度N2H4在短期内对厌氧氨氧化生物膜脱氮性能的影响。结果表明：加入N2H4后增加了脱氮系统内NO-2-N的消耗率，减少了NO-3-N生成率。当N2H4浓度为40 mg/L时，系统强化脱氮效果最佳，TN去除速率（NRR）为78.35 mg/（L·d），较未投加N2H4时提高了3倍。从生物质中提取的EPS含量分析表明，N2H4浓度为20 mg/L时，TB-EPS含量最高为10.55 mg/g，比对照组增加了0.9倍，其含量的增长显著提高了生物膜的稳定性。在加入20 mg/L N2H4的实验组中测得血红素含量为3.00 μmol/g，较对照组提高了53%。因此，在短期内城市废水中添加20~40 mg/L N2H4可促进厌氧氨氧化菌的生长以及厌氧氨氧化生物膜系统的稳定。
2025,
43(12):
81-91. doi: 10.13205/j.hjgc.202512010
摘要:
水污染溯源是环境监管的一个重要场景，基于数值法的污染溯源技术近年来得到了广泛关注。然而现有的数值法溯源往往只考虑利用一种污染物信息来溯源，忽略了同时排放的不同类别污染物，完全可以有效利用不同的污染物信息来提升数值溯源的可靠性和精度。为此，以AM-MCMC贝叶斯推理溯源模型为基准数值溯源算法，模拟了3种污染物同时同地排放的情景，设计了2类污染物信息融合的路径，结合数据同化进行数值溯源性能提升效果的研究。结果表明：信息融合显著提升了排放时刻和位置2个误差较大的源项参数的反演性能，特别是采用马尔科夫链加权的信息融合路径；排放位置反演结果的不确定性区间（95%置信区间）平均从10%提升到1%误差范围，精度（相对平均误差）从9.6%~18.6%提升到2.9%。信息融合结合数据同化的框架，不增加监测负担，只需要增加现有的监测的水质参数就可极大提升溯源的稳健性，具有较高实践价值。
水污染溯源是环境监管的一个重要场景，基于数值法的污染溯源技术近年来得到了广泛关注。然而现有的数值法溯源往往只考虑利用一种污染物信息来溯源，忽略了同时排放的不同类别污染物，完全可以有效利用不同的污染物信息来提升数值溯源的可靠性和精度。为此，以AM-MCMC贝叶斯推理溯源模型为基准数值溯源算法，模拟了3种污染物同时同地排放的情景，设计了2类污染物信息融合的路径，结合数据同化进行数值溯源性能提升效果的研究。结果表明：信息融合显著提升了排放时刻和位置2个误差较大的源项参数的反演性能，特别是采用马尔科夫链加权的信息融合路径；排放位置反演结果的不确定性区间（95%置信区间）平均从10%提升到1%误差范围，精度（相对平均误差）从9.6%~18.6%提升到2.9%。信息融合结合数据同化的框架，不增加监测负担，只需要增加现有的监测的水质参数就可极大提升溯源的稳健性，具有较高实践价值。
2025,
43(12):
92-101. doi: 10.13205/j.hjgc.202512011
摘要:
针对现有焦化废水处理工艺中存在的对水中化学需氧量（COD）和含氮污染物处理效果不稳定、功能菌群活性差等问题，探讨了双级串联序批式反应器用于人工模拟焦化废水的处理效能及其相关污染物降解规律。结果表明，双级串联序批式反应器对COD、氨氮、挥发酚的去除率经一级处理后相对稳定在88.33%、89.29%、92.86%，二级处理后相对稳定在95.83%、96.43%、98.57%；对氮杂环有机物（NHCs，吡啶、喹啉、吲哚）中吡啶、喹啉、吲哚的一级去除率分别为48.3%、87.13%、100%，二级去除率分别为91.09%、91.82%、100%；对急性生物毒性削减98%以上。大部分污染物质在一级处理的好氧段被降解，后续阶段可对残余污染物进一步去除；经污染物梯度浓度变化定向驯化的微生物菌群对废水中主要污染物质有良好耐受性，相关功能菌群丰度较高，多为兼氧菌。研究表明双级串联序批式反应器可用于实现焦化废水的高效稳定处理。
针对现有焦化废水处理工艺中存在的对水中化学需氧量（COD）和含氮污染物处理效果不稳定、功能菌群活性差等问题，探讨了双级串联序批式反应器用于人工模拟焦化废水的处理效能及其相关污染物降解规律。结果表明，双级串联序批式反应器对COD、氨氮、挥发酚的去除率经一级处理后相对稳定在88.33%、89.29%、92.86%，二级处理后相对稳定在95.83%、96.43%、98.57%；对氮杂环有机物（NHCs，吡啶、喹啉、吲哚）中吡啶、喹啉、吲哚的一级去除率分别为48.3%、87.13%、100%，二级去除率分别为91.09%、91.82%、100%；对急性生物毒性削减98%以上。大部分污染物质在一级处理的好氧段被降解，后续阶段可对残余污染物进一步去除；经污染物梯度浓度变化定向驯化的微生物菌群对废水中主要污染物质有良好耐受性，相关功能菌群丰度较高，多为兼氧菌。研究表明双级串联序批式反应器可用于实现焦化废水的高效稳定处理。
2025,
43(12):
102-111. doi: 10.13205/j.hjgc.202512012
摘要:
针对传统生物脱氮碳源需求大、能耗高等问题，构建了短程反硝化-厌氧氨氧化-膜生物反应器耦合工艺（SPDA-MBR）中试装置，进水由实际城镇污水配制，探究SPDA-MBR工艺对城镇污水的强化脱氮效果并解析其机理。结果表明：短程反硝化反应器（PD池）在17.8~27.9 ℃，厌氧氨氧化膜生物反应器（Anammox-MBR）在33.2~36.3 ℃的运行条件下，SPDA-MBR工艺平均TN去除率为89.59%；其中PD池和Anammox-MBR的脱氮负荷分别为0.13 kg/（m3·d）和0.15 kg/（m3·d）（以N计），对应脱氮贡献分别为53.94%和46.06%。高通量测序结果显示：PD池中成功富集Thauera（索氏菌属）和Thermomonas（热单胞菌属）两种短程反硝化菌属，相对丰度分别为1.7%和4.01%；组合运行前后Anammox-MBR中典型AnAOB菌属Candidatus_Jettenia受冲击影响，其相对丰度由13.87%降低至6.16%，但厌氧氨氧化伴生菌属SM1A02和SWB02相对丰度上升，说明在城镇污水处理过程中，复杂菌种间的协同作用有利于维持较高的厌氧氨氧化效果；研究进一步表明，SPDA-MBR工艺强化城镇污水稳定高效脱氮的关键是维持厌氧氨氧化与反硝化等多种脱氮途径的协同。
针对传统生物脱氮碳源需求大、能耗高等问题，构建了短程反硝化-厌氧氨氧化-膜生物反应器耦合工艺（SPDA-MBR）中试装置，进水由实际城镇污水配制，探究SPDA-MBR工艺对城镇污水的强化脱氮效果并解析其机理。结果表明：短程反硝化反应器（PD池）在17.8~27.9 ℃，厌氧氨氧化膜生物反应器（Anammox-MBR）在33.2~36.3 ℃的运行条件下，SPDA-MBR工艺平均TN去除率为89.59%；其中PD池和Anammox-MBR的脱氮负荷分别为0.13 kg/（m3·d）和0.15 kg/（m3·d）（以N计），对应脱氮贡献分别为53.94%和46.06%。高通量测序结果显示：PD池中成功富集Thauera（索氏菌属）和Thermomonas（热单胞菌属）两种短程反硝化菌属，相对丰度分别为1.7%和4.01%；组合运行前后Anammox-MBR中典型AnAOB菌属Candidatus_Jettenia受冲击影响，其相对丰度由13.87%降低至6.16%，但厌氧氨氧化伴生菌属SM1A02和SWB02相对丰度上升，说明在城镇污水处理过程中，复杂菌种间的协同作用有利于维持较高的厌氧氨氧化效果；研究进一步表明，SPDA-MBR工艺强化城镇污水稳定高效脱氮的关键是维持厌氧氨氧化与反硝化等多种脱氮途径的协同。
2025,
43(12):
112-120. doi: 10.13205/j.hjgc.202512013
摘要:
为解决地下水脆弱性与污染源之间的空间关系信息缺乏，导致地下水污染风险管控效果较差的问题，以广东省某工业化城市为研究区，耦合了遗传算法（GA）、反向传播神经网络（BPNN）、核密度估计（KDE）和双变量局部莫兰指数（BLMI），建立了地下水脆弱性与工业污染源的空间相关关系分析方法。在该方法中，利用GA-BPNN-DRASTICL模型确定地下水脆弱性空间分布图，降低DRASTICL模型指标权重的主观性；利用KDE生成工业污染源空间分布；利用BLMI生成地下水脆弱性与工业污染源的空间聚类图，明确地下水脆弱性与工业污染源的空间集聚类型与分布；并针对性地提出了不同聚类区域应采取的风险管控措施。结果表明：当训练函数为trainlm，隐层神经元数为6，学习率为0.1，种群大小为40，交叉概率为0.6，变异概率为0.1时，GA-BPNN算法的准确率最高，相应地地下水埋深、净补给量、含水层介质、土壤介质、地形、包气带介质、渗透系数和土地利用类型的最优权重分别为2.84、5.27、0.84、2.20、2.36、6.58、1.21、6.70。高、极高脆弱性等级区域主要集中在研究区的中部和南部，工业污染源主要位于研究区的中西部，高-高聚类类型主要分布在研究区的中部、东北部和东南部。
为解决地下水脆弱性与污染源之间的空间关系信息缺乏，导致地下水污染风险管控效果较差的问题，以广东省某工业化城市为研究区，耦合了遗传算法（GA）、反向传播神经网络（BPNN）、核密度估计（KDE）和双变量局部莫兰指数（BLMI），建立了地下水脆弱性与工业污染源的空间相关关系分析方法。在该方法中，利用GA-BPNN-DRASTICL模型确定地下水脆弱性空间分布图，降低DRASTICL模型指标权重的主观性；利用KDE生成工业污染源空间分布；利用BLMI生成地下水脆弱性与工业污染源的空间聚类图，明确地下水脆弱性与工业污染源的空间集聚类型与分布；并针对性地提出了不同聚类区域应采取的风险管控措施。结果表明：当训练函数为trainlm，隐层神经元数为6，学习率为0.1，种群大小为40，交叉概率为0.6，变异概率为0.1时，GA-BPNN算法的准确率最高，相应地地下水埋深、净补给量、含水层介质、土壤介质、地形、包气带介质、渗透系数和土地利用类型的最优权重分别为2.84、5.27、0.84、2.20、2.36、6.58、1.21、6.70。高、极高脆弱性等级区域主要集中在研究区的中部和南部，工业污染源主要位于研究区的中西部，高-高聚类类型主要分布在研究区的中部、东北部和东南部。
2025,
43(12):
121-128. doi: 10.13205/j.hjgc.202512014
摘要:
污水处理是重要的甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）排放源。如何快速提升污染物去除效能并减排温室气体，目前缺乏有效的技术方法。构建了脱氮与气体排放监测装置，考察了纳米四氧化三铁（n-Fe3O4）的短期生物效应，探讨了反硝化反应与部分反硝化-厌氧氨氧化（PD/A）反应的脱氮性能与温室气体排放。在处理实际生活污水时，n-Fe3O4使反硝化反应NO-3-N去除速率提高了2.13倍，N2O减排25%。n-Fe3O4使PD/A反应对NO-3-N的去除率提高了1.53倍，分别降低CH4和N2O排放71.4%和33.3%。在处理乙酸钠配制污水时，具有相似效果。n-Fe3O4在有限碳源条件下可有效提高脱氮效率，提升NO-3-N去除率，降低CH4和N2O排放，这可能是由于n-Fe3O4对关键功能酶活性及电子转移能力的促进作用。
污水处理是重要的甲烷（CH4）和氧化亚氮（N2O）排放源。如何快速提升污染物去除效能并减排温室气体，目前缺乏有效的技术方法。构建了脱氮与气体排放监测装置，考察了纳米四氧化三铁（n-Fe3O4）的短期生物效应，探讨了反硝化反应与部分反硝化-厌氧氨氧化（PD/A）反应的脱氮性能与温室气体排放。在处理实际生活污水时，n-Fe3O4使反硝化反应NO-3-N去除速率提高了2.13倍，N2O减排25%。n-Fe3O4使PD/A反应对NO-3-N的去除率提高了1.53倍，分别降低CH4和N2O排放71.4%和33.3%。在处理乙酸钠配制污水时，具有相似效果。n-Fe3O4在有限碳源条件下可有效提高脱氮效率，提升NO-3-N去除率，降低CH4和N2O排放，这可能是由于n-Fe3O4对关键功能酶活性及电子转移能力的促进作用。
2025,
43(12):
129-140. doi: 10.13205/j.hjgc.202512015
摘要:
随着PM2.5和O3复合污染现象频发，其危害性逐渐显现。基于此，开展大气污染防控重点区域之一的汾渭平原PM2.5-O3复合污染时空分布特征及其与气象因素关联性研究。结果显示：1）2014—2021年汾渭平原PM2.5年均浓度呈下降趋势，PM2.5污染集中分布于西安市、洛阳市和临汾市，O3污染却表现出波动上升的趋势，O3污染分布集中于汾渭平原东南部城市洛阳市、三门峡市、运城市和临汾市；汾渭平原PM2.5浓度日变化特征表现出“U”型趋势，而O3浓度日均值变化呈“倒U”型特征。2）研究期间，汾渭平原各年份PM2.5-O3复合污染天数和PM2.5单污染天数均出现下降趋势，年内4至10月出现复合污染天数较为集中，复合污染天数空间分布呈由东南角向两翼递减的特征，而汾渭平原PM2.5和O3相关系数总体呈“夏正冬负”趋势。3）汾渭平原PM2.5-O3的复合污染易出现于气温为13~29.7 ℃，相对湿度为35%~75%，偏东风，风速为1.5~3.1 m/s的气象条件下。4）后向轨迹聚类分析发现，汾渭平原西南部城市复合污染受来自于东南方向短路径气流影响显著，中部地区城市气流输送路径来自新疆和内蒙古部分区域，而来自西北和东北方向的长距离气流则影响东南部及北部城市。
随着PM2.5和O3复合污染现象频发，其危害性逐渐显现。基于此，开展大气污染防控重点区域之一的汾渭平原PM2.5-O3复合污染时空分布特征及其与气象因素关联性研究。结果显示：1）2014—2021年汾渭平原PM2.5年均浓度呈下降趋势，PM2.5污染集中分布于西安市、洛阳市和临汾市，O3污染却表现出波动上升的趋势，O3污染分布集中于汾渭平原东南部城市洛阳市、三门峡市、运城市和临汾市；汾渭平原PM2.5浓度日变化特征表现出“U”型趋势，而O3浓度日均值变化呈“倒U”型特征。2）研究期间，汾渭平原各年份PM2.5-O3复合污染天数和PM2.5单污染天数均出现下降趋势，年内4至10月出现复合污染天数较为集中，复合污染天数空间分布呈由东南角向两翼递减的特征，而汾渭平原PM2.5和O3相关系数总体呈“夏正冬负”趋势。3）汾渭平原PM2.5-O3的复合污染易出现于气温为13~29.7 ℃，相对湿度为35%~75%，偏东风，风速为1.5~3.1 m/s的气象条件下。4）后向轨迹聚类分析发现，汾渭平原西南部城市复合污染受来自于东南方向短路径气流影响显著，中部地区城市气流输送路径来自新疆和内蒙古部分区域，而来自西北和东北方向的长距离气流则影响东南部及北部城市。
2025,
43(12):
141-152. doi: 10.13205/j.hjgc.202512016
摘要:
通过黄河流域2000—2022年能源消费数据、人口栅格数据与夜间灯光数据，估算黄河流域地级行政区（以下简称“城市”）CO2排放量；采用探索性时空数据分析方法，揭示人均CO2排放的时空格局；借助STIRPAT模型，利用空间面板数据回归方法，揭示黄河流域城市人均CO2排放的影响因素。结果表明：1）黄河流域人均CO2排放呈现中游地区高，上游与下游地区低的分布特征；2）2000—2022年，黄河流域城市人均CO2排放量时空动态呈现总体稳定，局部变化的特征。总体稳定体现在，人均CO2时空凝聚率为81.5%，未发生关联形态转移的城市占主导地位；局部动态体现在，资源型城市以及部分经济发达地区城市人均CO2空间关联结构发生变迁，从两类时空跃迁的子类型来看，Type1（10.8%）>Type2（7.7%），表明部分黄河流域城市人均CO2存在空间关联锁定；3）空间面板数据回归结果表明：黄河流域经济增长与人均CO2排放量呈正相关；城镇化水平、人口规模、第三产业增加值占GDP比重、固定资产投资占GDP比重、进出口总额占GDP比重与人均CO2排放呈负相关；而第二产业增加值占GDP比重对人均CO2排放关系尚不确定。研究结果为黄河流域各地区深度合作、协同减排提供了决策参考，有助于推动黄河流域实现生态保护与高质量发展。
通过黄河流域2000—2022年能源消费数据、人口栅格数据与夜间灯光数据，估算黄河流域地级行政区（以下简称“城市”）CO2排放量；采用探索性时空数据分析方法，揭示人均CO2排放的时空格局；借助STIRPAT模型，利用空间面板数据回归方法，揭示黄河流域城市人均CO2排放的影响因素。结果表明：1）黄河流域人均CO2排放呈现中游地区高，上游与下游地区低的分布特征；2）2000—2022年，黄河流域城市人均CO2排放量时空动态呈现总体稳定，局部变化的特征。总体稳定体现在，人均CO2时空凝聚率为81.5%，未发生关联形态转移的城市占主导地位；局部动态体现在，资源型城市以及部分经济发达地区城市人均CO2空间关联结构发生变迁，从两类时空跃迁的子类型来看，Type1（10.8%）>Type2（7.7%），表明部分黄河流域城市人均CO2存在空间关联锁定；3）空间面板数据回归结果表明：黄河流域经济增长与人均CO2排放量呈正相关；城镇化水平、人口规模、第三产业增加值占GDP比重、固定资产投资占GDP比重、进出口总额占GDP比重与人均CO2排放呈负相关；而第二产业增加值占GDP比重对人均CO2排放关系尚不确定。研究结果为黄河流域各地区深度合作、协同减排提供了决策参考，有助于推动黄河流域实现生态保护与高质量发展。
2025,
43(12):
153-160. doi: 10.13205/j.hjgc.202512017
摘要:
对两级串塔脱硫系统的颗粒物协同脱除效果进行了数值模拟计算，建立了基于扩散、拦截及惯性撞击作用的液滴捕集模型，采用分段法、除雾器子模型和整体计算的方法，分析了预洗塔和吸收塔内的气液固三相流动，并对除雾器及整个脱硫塔的粉尘捕集效率进行了详细计算。结果表明：预洗塔和吸收塔本身能够有效地去除烟气中的粉尘颗粒，在除尘器出口粉尘浓度50 mg/m3的情况下，脱硫塔出口粉尘浓度降到2.8 mg/m3。吸收塔出口由于逃逸的石膏浆液导致的固体浓度为1.83 mg/m3，经综合计算其可以达到超低排放的标准。可以看出，由于浆液液滴逃逸占固体颗粒物排放的比例为40%，需要选择高效除雾器降低浆液的逃逸量才能保证排放水平。研究为湿法脱硫系统的优化设计和运行提供了参考依据。
对两级串塔脱硫系统的颗粒物协同脱除效果进行了数值模拟计算，建立了基于扩散、拦截及惯性撞击作用的液滴捕集模型，采用分段法、除雾器子模型和整体计算的方法，分析了预洗塔和吸收塔内的气液固三相流动，并对除雾器及整个脱硫塔的粉尘捕集效率进行了详细计算。结果表明：预洗塔和吸收塔本身能够有效地去除烟气中的粉尘颗粒，在除尘器出口粉尘浓度50 mg/m3的情况下，脱硫塔出口粉尘浓度降到2.8 mg/m3。吸收塔出口由于逃逸的石膏浆液导致的固体浓度为1.83 mg/m3，经综合计算其可以达到超低排放的标准。可以看出，由于浆液液滴逃逸占固体颗粒物排放的比例为40%，需要选择高效除雾器降低浆液的逃逸量才能保证排放水平。研究为湿法脱硫系统的优化设计和运行提供了参考依据。
2025,
43(12):
161-168. doi: 10.13205/j.hjgc.202512018
摘要:
在严寒地区供暖季期间，住宅室内常存在较高浓度的PM2.5污染，准确预测室内PM2.5污染水平对于制定有效的净化措施至关重要。针对严寒地区7户住宅在供暖季期间的室内PM2.5浓度及居住者的开窗行为进行了分析，得出住宅客厅的PM2.5浓度超标率可达35.94%，室内日平均开窗持续时长较短。同时利用室内PM2.5历史浓度数据对Informer模型进行训练，将住宅开窗时长作为特征值输入，实现对室内PM2.5浓度的预测。通过对比不同特征输入策略、输入步长、预测范围下和加入滚动预测后模型的预测表现，综合评估后确定了模型实现高精度预测的最佳配置。该模型能够预测未来一段时间内的室内PM2.5浓度，其预测性能的评价指标平均绝对误差（MAE）为10.70 μg/m3，均方根误差（RMSE）为13.75 μg/m3及可决系数R2为0.795。与TCN-LSTM模型相比，Informer模型的R2提高了13.9%。优化后的模型呈现了更加精确的预测效果。
在严寒地区供暖季期间，住宅室内常存在较高浓度的PM2.5污染，准确预测室内PM2.5污染水平对于制定有效的净化措施至关重要。针对严寒地区7户住宅在供暖季期间的室内PM2.5浓度及居住者的开窗行为进行了分析，得出住宅客厅的PM2.5浓度超标率可达35.94%，室内日平均开窗持续时长较短。同时利用室内PM2.5历史浓度数据对Informer模型进行训练，将住宅开窗时长作为特征值输入，实现对室内PM2.5浓度的预测。通过对比不同特征输入策略、输入步长、预测范围下和加入滚动预测后模型的预测表现，综合评估后确定了模型实现高精度预测的最佳配置。该模型能够预测未来一段时间内的室内PM2.5浓度，其预测性能的评价指标平均绝对误差（MAE）为10.70 μg/m3，均方根误差（RMSE）为13.75 μg/m3及可决系数R2为0.795。与TCN-LSTM模型相比，Informer模型的R2提高了13.9%。优化后的模型呈现了更加精确的预测效果。
2025,
43(12):
169-177. doi: 10.13205/j.hjgc.202512019
摘要:
低能耗高效地控制焦炉推焦前晾炉过程所产生的高温含尘烟气的无组织排放，是焦化行业超低排放亟待解决的难题。针对某焦化厂现有上升管废气收集系统收集效率低、运行能耗高的问题，采用数值模拟方法对上升管放散废气扩散规律进行分析，优化废气收集系统提高烟尘收集效率，并提出基于PLC的自动化控制系统。结果表明：现有废气收集系统集气罩吸入速度衰减幅度较大，烟尘逸散严重，收集率为40%；增设屋顶集气仓室能够缓冲烟气流速，在设计风量下可实现对烟尘的100%收集；相较于单个集气罩运行，2个集气罩同时运行能够有效抑制烟尘向两侧逸散，集气罩所需排风量更小；PLC系统结合焦炉推焦串序可实现上升管废气收集系统全自动智能化控制，废气收集系统风量由8×105 m3/h减少至1.6×105 m3/h，系统能耗降低80%。该研究可为低能耗高效控制上升管废气逸散提供参考。
低能耗高效地控制焦炉推焦前晾炉过程所产生的高温含尘烟气的无组织排放，是焦化行业超低排放亟待解决的难题。针对某焦化厂现有上升管废气收集系统收集效率低、运行能耗高的问题，采用数值模拟方法对上升管放散废气扩散规律进行分析，优化废气收集系统提高烟尘收集效率，并提出基于PLC的自动化控制系统。结果表明：现有废气收集系统集气罩吸入速度衰减幅度较大，烟尘逸散严重，收集率为40%；增设屋顶集气仓室能够缓冲烟气流速，在设计风量下可实现对烟尘的100%收集；相较于单个集气罩运行，2个集气罩同时运行能够有效抑制烟尘向两侧逸散，集气罩所需排风量更小；PLC系统结合焦炉推焦串序可实现上升管废气收集系统全自动智能化控制，废气收集系统风量由8×105 m3/h减少至1.6×105 m3/h，系统能耗降低80%。该研究可为低能耗高效控制上升管废气逸散提供参考。
2025,
43(12):
178-185. doi: 10.13205/j.hjgc.202512020
摘要:
火电厂NO x 生成单一模型只能基于部分数据特征进行预测模型训练，无法充分挖掘和利用潜在数据价值信息。为有效预测燃煤电厂NO x 排放，提出一种基于皮尔逊相关性分析（Pearson correlation analysis）的方法进行特征筛选，以及一种基于粒子群优化算法（particle swarm optimization，PSO）优化的极端梯度提升（extreme gradient boosting，XGBoost）算法。首先，通过使用皮尔逊相关性分析对各特征进行相关系数计算，并进行特征选择。其次，采用粒子群优化算法对XGBoost模型进行超参数调优，确保模型在不同工况下的鲁棒性和泛化能力。最后，与其他机器学习算法预测结果进行了对比验证。基于某锅炉机组实际数据进行预测，预测值与真实值平均绝对百分比误差MAPE为0.93%，均方根误差RMSE为5.959，平均绝对误差MAE为3.564，决定系数R2为0.97，结果表明改进后的模型NO x 排放预测效果优于其他机器学习算法，显著降低了预测误差，大大提升了模型的准确性与实用性。
火电厂NO x 生成单一模型只能基于部分数据特征进行预测模型训练，无法充分挖掘和利用潜在数据价值信息。为有效预测燃煤电厂NO x 排放，提出一种基于皮尔逊相关性分析（Pearson correlation analysis）的方法进行特征筛选，以及一种基于粒子群优化算法（particle swarm optimization，PSO）优化的极端梯度提升（extreme gradient boosting，XGBoost）算法。首先，通过使用皮尔逊相关性分析对各特征进行相关系数计算，并进行特征选择。其次，采用粒子群优化算法对XGBoost模型进行超参数调优，确保模型在不同工况下的鲁棒性和泛化能力。最后，与其他机器学习算法预测结果进行了对比验证。基于某锅炉机组实际数据进行预测，预测值与真实值平均绝对百分比误差MAPE为0.93%，均方根误差RMSE为5.959，平均绝对误差MAE为3.564，决定系数R2为0.97，结果表明改进后的模型NO x 排放预测效果优于其他机器学习算法，显著降低了预测误差，大大提升了模型的准确性与实用性。
2025,
43(12):
186-196. doi: 10.13205/j.hjgc.202512021
摘要:
大气PM2.5污染是北京市典型环境问题之一，PM2.5中细菌群落对人体健康产生的负面影响日渐引起公众关注。在北京城区典型大气监测站开展了为期1年的大气PM2.5采样，采集了四季常规天气和雾霾、降雨、降雪、沙尘暴等天气的样品，结合分子生物学方法和多元统计学方法对PM2.5中细菌群落结构季节变化展开研究。结果表明：在PM2.5中发现了43个菌门、1344个菌属，不同季节和典型天气下优势菌属和特征菌属各不相同，春季为norank_f__norank_o__Chloroplast和norank_f__Mitochondria，夏季为Acidibacter和Paracoccus，秋季为Ammoniphilus和unclassified_k__norank_d__Bacteria，冬季为Sphingomonas和Pseudomonas；雾霾天气特征菌属为Diaphorobacter，降雨天气为Delftia，降雪天气为Terrisporobacter，沙尘暴天气为norank_f__Cytophagaceae。非度量多维尺度分析结果表明，大气细菌群落在夏季较稳定，在其他季节降雨、降雪、雾霾、沙尘暴等典型天气会对细菌群落产生较大的扰动。基于BugBase的功能预测发现，大气微生物以好氧菌、革兰氏阴性菌为主，Acidibacter是四季最丰富的潜在致病菌，夏季大气微生物的潜在致病风险较大。研究结果对于制定不同季节和天气条件下的空气质量管理策略具有重要意义。
大气PM2.5污染是北京市典型环境问题之一，PM2.5中细菌群落对人体健康产生的负面影响日渐引起公众关注。在北京城区典型大气监测站开展了为期1年的大气PM2.5采样，采集了四季常规天气和雾霾、降雨、降雪、沙尘暴等天气的样品，结合分子生物学方法和多元统计学方法对PM2.5中细菌群落结构季节变化展开研究。结果表明：在PM2.5中发现了43个菌门、1344个菌属，不同季节和典型天气下优势菌属和特征菌属各不相同，春季为norank_f__norank_o__Chloroplast和norank_f__Mitochondria，夏季为Acidibacter和Paracoccus，秋季为Ammoniphilus和unclassified_k__norank_d__Bacteria，冬季为Sphingomonas和Pseudomonas；雾霾天气特征菌属为Diaphorobacter，降雨天气为Delftia，降雪天气为Terrisporobacter，沙尘暴天气为norank_f__Cytophagaceae。非度量多维尺度分析结果表明，大气细菌群落在夏季较稳定，在其他季节降雨、降雪、雾霾、沙尘暴等典型天气会对细菌群落产生较大的扰动。基于BugBase的功能预测发现，大气微生物以好氧菌、革兰氏阴性菌为主，Acidibacter是四季最丰富的潜在致病菌，夏季大气微生物的潜在致病风险较大。研究结果对于制定不同季节和天气条件下的空气质量管理策略具有重要意义。
2025,
43(12):
197-212. doi: 10.13205/j.hjgc.202512022
摘要:
准确预测二氧化氮（NO2）浓度对于预警空气污染风险、指导政策制定以及保护公共健康至关重要。为此，提出一种新的基于自适应噪声的完全集合经验模态分解（CEEMDAN）和Informer深度学习模型相结合的混合模型，用于预测上海市NO2日均浓度。针对NO2浓度时间序列的高噪声、波动性和非线性等特点，首先采用CEEMDAN对原始NO2序列进行分解。在分解之前，引入灰狼优化算法（GWO），并将最小样本熵（SE）作为适应度函数，实现对CEEMDAN关键参数的自动寻优。由此，能够有效减少原始数据序列的随机波动，得到一系列本征模态函数（IMFs）。综合运用皮尔逊相关系数（Pearson）和斯皮尔曼相关系数（Spearman）分析多种污染物的关联强度，从中为各IMF筛选最佳特征，以构建高耦合度的特征矩阵，并将其分别导入Informer模型进行编码和建模。通过多头概率稀疏自注意力（Multi-head ProbSparse self-attention）和注意力蒸馏（Distilling）等机制，提高预测的精度和效率，最后将各个IMF的预测结果相加得到最终的预测值。通过选取多种基准模型进行对比，结果表明，所提模型的预测精度优于原始Informer模型以及其他基准模型，成功实现了预期效果。
准确预测二氧化氮（NO2）浓度对于预警空气污染风险、指导政策制定以及保护公共健康至关重要。为此，提出一种新的基于自适应噪声的完全集合经验模态分解（CEEMDAN）和Informer深度学习模型相结合的混合模型，用于预测上海市NO2日均浓度。针对NO2浓度时间序列的高噪声、波动性和非线性等特点，首先采用CEEMDAN对原始NO2序列进行分解。在分解之前，引入灰狼优化算法（GWO），并将最小样本熵（SE）作为适应度函数，实现对CEEMDAN关键参数的自动寻优。由此，能够有效减少原始数据序列的随机波动，得到一系列本征模态函数（IMFs）。综合运用皮尔逊相关系数（Pearson）和斯皮尔曼相关系数（Spearman）分析多种污染物的关联强度，从中为各IMF筛选最佳特征，以构建高耦合度的特征矩阵，并将其分别导入Informer模型进行编码和建模。通过多头概率稀疏自注意力（Multi-head ProbSparse self-attention）和注意力蒸馏（Distilling）等机制，提高预测的精度和效率，最后将各个IMF的预测结果相加得到最终的预测值。通过选取多种基准模型进行对比，结果表明，所提模型的预测精度优于原始Informer模型以及其他基准模型，成功实现了预期效果。
2025,
43(12):
213-221. doi: 10.13205/j.hjgc.202512023
摘要:
为明确钻井废弃物污染领域的研究热点和发展趋势，基于Web of Science数据库，检索了1994—2024年该领域发表的文献，利用文献计量学软件CiteSpace对年发文量、发文国家、机构、作者群体、关键词聚类及突现词进行了可视化分析，并总结了未来可能的研究趋势。结果显示：近年来该领域文献发表数量呈增长趋势，中国和美国是发文量最多的两个国家；不同机构以及研究团队之间的合作较少，且在该领域的研究时间跨度较短；关键词聚类、突现词和时间线分析结果表明，钻井废弃物污染领域的研究重点由单一污染向复合污染转变，由污染场地生物修复转向钻井废弃物处置，由水体和土壤的污染风险和生物毒性效应向人体健康风险拓展，持续研发环境友好型钻井液。最后，提出了钻井废弃物污染领域的未来研究方向。
为明确钻井废弃物污染领域的研究热点和发展趋势，基于Web of Science数据库，检索了1994—2024年该领域发表的文献，利用文献计量学软件CiteSpace对年发文量、发文国家、机构、作者群体、关键词聚类及突现词进行了可视化分析，并总结了未来可能的研究趋势。结果显示：近年来该领域文献发表数量呈增长趋势，中国和美国是发文量最多的两个国家；不同机构以及研究团队之间的合作较少，且在该领域的研究时间跨度较短；关键词聚类、突现词和时间线分析结果表明，钻井废弃物污染领域的研究重点由单一污染向复合污染转变，由污染场地生物修复转向钻井废弃物处置，由水体和土壤的污染风险和生物毒性效应向人体健康风险拓展，持续研发环境友好型钻井液。最后，提出了钻井废弃物污染领域的未来研究方向。
2025,
43(12):
222-236. doi: 10.13205/j.hjgc.202512024
摘要:
随着国家和行业加速实现净零碳排放，捕集与封存（CCS）技术将在其中发挥关键作用，然而CCS项目的发展面临着诸多挑战，开发适用于我国的CCS项目碳减排量核算方法，对于将CCS纳入CCER碳交易体系和获得碳补贴具有重要意义。针对全流程二氧化碳捕集与地质封存（CCS）项目，借鉴国内外现有方法学经验，提出了一套CCS项目碳减排量核算方法学，给出了该方法学的适用条件及额外性论证，CCS项目核算边界及排放源、项目基准线情景识别及基准线排放计算方法，详细提出了CCS项目碳减排量核算方法，明确了项目计入期限及数据监测与管理要求，为准确核算多种情景CCS项目全流程净减排量提供支撑，适用于项目核证计入期内的碳减排量核算，可为企业CCS项目布局与产业规划提供决策依据。
随着国家和行业加速实现净零碳排放，捕集与封存（CCS）技术将在其中发挥关键作用，然而CCS项目的发展面临着诸多挑战，开发适用于我国的CCS项目碳减排量核算方法，对于将CCS纳入CCER碳交易体系和获得碳补贴具有重要意义。针对全流程二氧化碳捕集与地质封存（CCS）项目，借鉴国内外现有方法学经验，提出了一套CCS项目碳减排量核算方法学，给出了该方法学的适用条件及额外性论证，CCS项目核算边界及排放源、项目基准线情景识别及基准线排放计算方法，详细提出了CCS项目碳减排量核算方法，明确了项目计入期限及数据监测与管理要求，为准确核算多种情景CCS项目全流程净减排量提供支撑，适用于项目核证计入期内的碳减排量核算，可为企业CCS项目布局与产业规划提供决策依据。
2025,
43(12):
237-246. doi: 10.13205/j.hjgc.202512025
摘要:
土地利用/覆被（LULC）变化是影响陆地生态系统碳储量重要因素。定量分析LULC变化对碳储量的影响，对探索可持续城市发展以及提高生态系统服务价值具有重要意义。以山西省吕梁市为例，利用GeoSoS-FLUS模型模拟吕梁市2030年3种情景LULC情况，并基于InVEST模型估算了吕梁市2010—2030年的碳储量，同时分析并预测各情景下LULC变化对碳储量的影响。结果表明：1）耕地、林地、草地对吕梁市碳储量有着重要作用；2）2010—2020年，耕地、林地、草地转入建设用地是LULC发生改变的重要特征，造成了大量碳损失；3）2020—2030年，自然发展情景下，建设用地将进一步扩张，碳储量也会持续下降；耕地保护情景下，耕地禁止转为其他土地类型，碳储量有所改善；生态优先情景下，由于加强对生态用地保护，碳储量将会显著增加，但是耕地将不可避免地减少。
土地利用/覆被（LULC）变化是影响陆地生态系统碳储量重要因素。定量分析LULC变化对碳储量的影响，对探索可持续城市发展以及提高生态系统服务价值具有重要意义。以山西省吕梁市为例，利用GeoSoS-FLUS模型模拟吕梁市2030年3种情景LULC情况，并基于InVEST模型估算了吕梁市2010—2030年的碳储量，同时分析并预测各情景下LULC变化对碳储量的影响。结果表明：1）耕地、林地、草地对吕梁市碳储量有着重要作用；2）2010—2020年，耕地、林地、草地转入建设用地是LULC发生改变的重要特征，造成了大量碳损失；3）2020—2030年，自然发展情景下，建设用地将进一步扩张，碳储量也会持续下降；耕地保护情景下，耕地禁止转为其他土地类型，碳储量有所改善；生态优先情景下，由于加强对生态用地保护，碳储量将会显著增加，但是耕地将不可避免地减少。
2025,
43(12):
247-256. doi: 10.13205/j.hjgc.202512026
摘要:
黄河流域作为中国重要的煤炭生产基地，其碳排放量自2000年以来持续攀升，对实现中国“2030年碳达峰，2060年碳中和”目标构成挑战。污水处理厂作为高耗能基础设施，是温室气体排放的重要来源之一。以内蒙古某污水处理厂为例，依据IPCC碳排放核算标准和方法，结合污水处理运行管理规律，提出构建碳管理平台思路，探讨数字化碳管理效果。研究结果表明：该平台可准确识别主要碳排放源，量化评估减排效果，其中污水处理系统碳排占比为66%~75%，通过优化调控，曝气环节能耗可降低28%。研究首次将IPCC碳排放核算标准与数字化技术相结合，构建了数字化碳管理平台，实现了碳排放的全面监测、精准核算和优化调控，为污水处理厂减污降碳提供了可量化的管理工具和实践参考，对推动全行业绿色低碳转型具有重要示范意义。
黄河流域作为中国重要的煤炭生产基地，其碳排放量自2000年以来持续攀升，对实现中国“2030年碳达峰，2060年碳中和”目标构成挑战。污水处理厂作为高耗能基础设施，是温室气体排放的重要来源之一。以内蒙古某污水处理厂为例，依据IPCC碳排放核算标准和方法，结合污水处理运行管理规律，提出构建碳管理平台思路，探讨数字化碳管理效果。研究结果表明：该平台可准确识别主要碳排放源，量化评估减排效果，其中污水处理系统碳排占比为66%~75%，通过优化调控，曝气环节能耗可降低28%。研究首次将IPCC碳排放核算标准与数字化技术相结合，构建了数字化碳管理平台，实现了碳排放的全面监测、精准核算和优化调控，为污水处理厂减污降碳提供了可量化的管理工具和实践参考，对推动全行业绿色低碳转型具有重要示范意义。
