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2020年 第38卷 第2期
2020, 38(2): 1-15.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002001
摘要:
高级氧化技术（advanced oxidation processes，AOPs）因其具有氧化能力强、反应速率快、可提高废水的可生化性、二次污染少以及使用范围广等特点，在环境领域备受关注，已成功应用于废水中有毒有害、难降解污染物的预处理和深度处理。通过对相关文献进行较全面的统计与分析，梳理了水处理中典型AOPs的特征，着重阐述了活性物种的生成机制及其作用原理，分析技术过程的影响因素和优缺点，结合应用实例，强调各种技术在分解难降解污染物方面的特殊性与有效性，指出了在原理-技术-应用的多尺度结合方面，未来AOPs将为水处理领域带来更加广泛的学术空间与技术前景。
高级氧化技术（advanced oxidation processes，AOPs）因其具有氧化能力强、反应速率快、可提高废水的可生化性、二次污染少以及使用范围广等特点，在环境领域备受关注，已成功应用于废水中有毒有害、难降解污染物的预处理和深度处理。通过对相关文献进行较全面的统计与分析，梳理了水处理中典型AOPs的特征，着重阐述了活性物种的生成机制及其作用原理，分析技术过程的影响因素和优缺点，结合应用实例，强调各种技术在分解难降解污染物方面的特殊性与有效性，指出了在原理-技术-应用的多尺度结合方面，未来AOPs将为水处理领域带来更加广泛的学术空间与技术前景。
2020, 38(2): 16-27,15.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002002
摘要:
微塑料作为一种持久性污染物，对土壤生态系统具有严重影响，土壤中微塑料的污染已愈加受到国内外学者的广泛关注。当前关于土壤环境中微塑料的研究较少，针对当前土壤中微塑料的来源、分布、降解迁移、生态效应及污染防治等方面进行综述。主要包括以下几个方面：1）概括土壤生态系统中微塑料的来源、分布特点和迁移降解规律，确定了土壤环境中微塑料的赋存状态；2）总结土壤生态系统中微塑料与其他污染物的复合效应；3）分析了微塑料对土壤理化性质、动物、植物、微生物的影响，并揭示了微塑料对于土壤生态系统的影响；4）根据土壤微塑料的分布特点、降解迁移及生态效应提出污染防治措施。最后，对今后土壤微塑料的研究重点进行了展望。
微塑料作为一种持久性污染物，对土壤生态系统具有严重影响，土壤中微塑料的污染已愈加受到国内外学者的广泛关注。当前关于土壤环境中微塑料的研究较少，针对当前土壤中微塑料的来源、分布、降解迁移、生态效应及污染防治等方面进行综述。主要包括以下几个方面：1）概括土壤生态系统中微塑料的来源、分布特点和迁移降解规律，确定了土壤环境中微塑料的赋存状态；2）总结土壤生态系统中微塑料与其他污染物的复合效应；3）分析了微塑料对土壤理化性质、动物、植物、微生物的影响，并揭示了微塑料对于土壤生态系统的影响；4）根据土壤微塑料的分布特点、降解迁移及生态效应提出污染防治措施。最后，对今后土壤微塑料的研究重点进行了展望。
2020, 38(2): 28-34.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002003
摘要:
膜污堵是阻碍污水再生处理反渗透（RO）系统稳定、高效运行的突出问题。前期研究表明，RO系统常用的氯消毒预处理会导致微生物群落结构及代谢产物分泌特性发生显著改变，从而引起严重的生物污堵。为优化污水再生处理RO系统的预处理工艺选择，该研究全面考察了紫外线消毒对再生水中细菌的生长、群落结构和分泌特性的影响。结果表明：紫外线剂量为20，40，80 mJ/cm2时，对膜生物反应器出水中细菌的灭活率分别可达1log、3log、4log。紫外消毒后，存活细菌再培养时其生长迟滞期变长，稳定期细菌数量在紫外线剂量为40，80 mJ/cm2时分别比对照组降低18.6%和19.2%。高紫外线剂量下（40，80 mJ/cm2），变形菌门、β-变形菌纲、詹森菌属相对丰度有所增加。分泌特性方面，细菌胞外多聚物含量随紫外线剂量升高先减少后增多，且其中大分子物质增多，并表现出更强的RO膜污堵潜势。
膜污堵是阻碍污水再生处理反渗透（RO）系统稳定、高效运行的突出问题。前期研究表明，RO系统常用的氯消毒预处理会导致微生物群落结构及代谢产物分泌特性发生显著改变，从而引起严重的生物污堵。为优化污水再生处理RO系统的预处理工艺选择，该研究全面考察了紫外线消毒对再生水中细菌的生长、群落结构和分泌特性的影响。结果表明：紫外线剂量为20，40，80 mJ/cm2时，对膜生物反应器出水中细菌的灭活率分别可达1log、3log、4log。紫外消毒后，存活细菌再培养时其生长迟滞期变长，稳定期细菌数量在紫外线剂量为40，80 mJ/cm2时分别比对照组降低18.6%和19.2%。高紫外线剂量下（40，80 mJ/cm2），变形菌门、β-变形菌纲、詹森菌属相对丰度有所增加。分泌特性方面，细菌胞外多聚物含量随紫外线剂量升高先减少后增多，且其中大分子物质增多，并表现出更强的RO膜污堵潜势。
2020, 38(2): 35-40,69.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002004
摘要:
水利工程是社会发展的重要基础设施，作为其重要组成部分的水工混凝土构筑物在长期运行下会受到微生物腐蚀作用，造成不同程度的结构损伤，影响其安全运行，因此对水工构筑物表面细菌群落结构及功能的解析具有重要的科学和工程意义。以水工混凝土构筑物表面微生物群落为研究对象，阐述动静水条件下微生物群落组成分布及演替特征，探究表面微生物群落结构组成与环境因素之间的相关关系。结果表明：1）混凝土质量损失主要由水动力条件和微生物作用共同导致，其中微生物作用更为显著；2）相比于静水条件，动水条件未显著影响水工混凝土表面微生物群落的分布特征；3）动水条件下混凝土表面微生物群落在更短的时间内趋于稳定，由此推断模拟动水环境中水工混凝土将更早地遭受微生物腐蚀作用。研究对水利工程设施的安全运行具有积极的理论和工程意义。
水利工程是社会发展的重要基础设施，作为其重要组成部分的水工混凝土构筑物在长期运行下会受到微生物腐蚀作用，造成不同程度的结构损伤，影响其安全运行，因此对水工构筑物表面细菌群落结构及功能的解析具有重要的科学和工程意义。以水工混凝土构筑物表面微生物群落为研究对象，阐述动静水条件下微生物群落组成分布及演替特征，探究表面微生物群落结构组成与环境因素之间的相关关系。结果表明：1）混凝土质量损失主要由水动力条件和微生物作用共同导致，其中微生物作用更为显著；2）相比于静水条件，动水条件未显著影响水工混凝土表面微生物群落的分布特征；3）动水条件下混凝土表面微生物群落在更短的时间内趋于稳定，由此推断模拟动水环境中水工混凝土将更早地遭受微生物腐蚀作用。研究对水利工程设施的安全运行具有积极的理论和工程意义。
2020, 38(2): 41-47.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002005
摘要:
为研究贵州黔中水利枢纽工程水源地平寨水库的水化学特征及成因，利用变异系数、空间插值和因子分析等方法分析研究区2017-2018年40组库水水样测试结果，并探讨了平寨水库水化学特征的时空分布及水化学演化过程的主要控制因素。研究结果表明：1）库水主要的阴阳离子为HCO3-和Ca2+，水化学类型主要为HCO3--Ca2+型。2）除SO42-和NO3-外，枯水期离子浓度大于丰水期；空间上，离子浓度整体表现为三岔河干流大于各支流，且水公河浓度最小。3）Gibbs图分析表明，研究区水库水化学特征主要受到岩石风化的影响，因子分析表明，对水库水化学组成的影响程度表现为：水岩作用 > 人类活动 > 大气降水。建议对于黔中水利枢纽水源地平寨水库的保护必须控制生活污水的排放、化肥农药的使用以及加强周边区域工矿企业的管理。
为研究贵州黔中水利枢纽工程水源地平寨水库的水化学特征及成因，利用变异系数、空间插值和因子分析等方法分析研究区2017-2018年40组库水水样测试结果，并探讨了平寨水库水化学特征的时空分布及水化学演化过程的主要控制因素。研究结果表明：1）库水主要的阴阳离子为HCO3-和Ca2+，水化学类型主要为HCO3--Ca2+型。2）除SO42-和NO3-外，枯水期离子浓度大于丰水期；空间上，离子浓度整体表现为三岔河干流大于各支流，且水公河浓度最小。3）Gibbs图分析表明，研究区水库水化学特征主要受到岩石风化的影响，因子分析表明，对水库水化学组成的影响程度表现为：水岩作用 > 人类活动 > 大气降水。建议对于黔中水利枢纽水源地平寨水库的保护必须控制生活污水的排放、化肥农药的使用以及加强周边区域工矿企业的管理。
2020, 38(2): 48-54,47.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002006
摘要:
通过浸渍加焙烧制备出膨胀石墨（EG）负载CuO复合材料（CuO/EG），并通过X射线衍射和扫描电镜对催化剂的晶体结构和表面形貌进行表征分析。将复合材料用于活化过硫酸盐（过氧单磺酸钾，PMS）降解盐酸四环素（TC），在焙烧温度为500℃，负载量为1：4，催化剂投加量为0.2 g/L，PMS投加量为0.2 g/L的条件下，CuO/EG/PMS体系在20 min内即可将TC完全降解。同时，研究发现该复合催化体系在较广pH范围（3~9）内，以及无机阴离子共存的条件下均保持高效的催化性能。催化剂循环使用5次后，仍具有较高的催化活性。捕获实验表明，催化降解体系中起主要作用的是SO4-·。此外，CuO/EG/PMS体系对于染料罗丹明B和酸性红G同样具有优异的降解效果，表明催化剂具有较好的普遍适用性。
通过浸渍加焙烧制备出膨胀石墨（EG）负载CuO复合材料（CuO/EG），并通过X射线衍射和扫描电镜对催化剂的晶体结构和表面形貌进行表征分析。将复合材料用于活化过硫酸盐（过氧单磺酸钾，PMS）降解盐酸四环素（TC），在焙烧温度为500℃，负载量为1：4，催化剂投加量为0.2 g/L，PMS投加量为0.2 g/L的条件下，CuO/EG/PMS体系在20 min内即可将TC完全降解。同时，研究发现该复合催化体系在较广pH范围（3~9）内，以及无机阴离子共存的条件下均保持高效的催化性能。催化剂循环使用5次后，仍具有较高的催化活性。捕获实验表明，催化降解体系中起主要作用的是SO4-·。此外，CuO/EG/PMS体系对于染料罗丹明B和酸性红G同样具有优异的降解效果，表明催化剂具有较好的普遍适用性。
2020, 38(2): 55-62.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002007
摘要:
以含有FeSO4的活性污泥为原料，采用水热碳化法，在220℃，4 h条件下，制备得到磁性炭（Fe-SSBC），并实现污泥减量。以Cd2+和Pb2+为模型污染物，探究了Fe-SSBC的投加量、起始酸碱度对Cd2+和Pb2+吸附的影响以及吸附机理。采用元素分析（EA）、X射线能谱分析（EDS）、傅里叶红外光谱分析（FTIR）、比表面积（BET）、X射线光电子能谱分析（XPS）、磁滞回线对样品进行表征。研究结果表明：在投加量为0.2 g，pH为5的条件下，Fe-SSBC对Cd2+的吸附效果最好，在10 h后去除率接近100%；投加量为0.3 g，pH为6时，对Pb2+的吸附效果最佳，在8.5 h后Pb2+去除率接近100%。Fe-SSBC对Cd2+和Pb2+的吸附动力学拟合结果更符合准二级动力学模型，Langmuir吸附等温线模型能够更好地反映Cd2+和Pb2+在Fe-SSBC上的单分子层吸附，化学吸附为控制吸附过程，同时存在物理吸附。制备磁性炭在实现污泥减量的同时，具有有效去除水中Cd2+和Pb2+的作用。
以含有FeSO4的活性污泥为原料，采用水热碳化法，在220℃，4 h条件下，制备得到磁性炭（Fe-SSBC），并实现污泥减量。以Cd2+和Pb2+为模型污染物，探究了Fe-SSBC的投加量、起始酸碱度对Cd2+和Pb2+吸附的影响以及吸附机理。采用元素分析（EA）、X射线能谱分析（EDS）、傅里叶红外光谱分析（FTIR）、比表面积（BET）、X射线光电子能谱分析（XPS）、磁滞回线对样品进行表征。研究结果表明：在投加量为0.2 g，pH为5的条件下，Fe-SSBC对Cd2+的吸附效果最好，在10 h后去除率接近100%；投加量为0.3 g，pH为6时，对Pb2+的吸附效果最佳，在8.5 h后Pb2+去除率接近100%。Fe-SSBC对Cd2+和Pb2+的吸附动力学拟合结果更符合准二级动力学模型，Langmuir吸附等温线模型能够更好地反映Cd2+和Pb2+在Fe-SSBC上的单分子层吸附，化学吸附为控制吸附过程，同时存在物理吸附。制备磁性炭在实现污泥减量的同时，具有有效去除水中Cd2+和Pb2+的作用。
2020, 38(2): 63-69.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002008
摘要:
采用光沉积法掺杂Pt分别制备光催化剂Pt/TNTs和Pt/TiO2，采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和紫外可见分光光度计（UV-Vis）对光催化剂进行表征，考察甲醇溶液浓度和Pt掺杂量对光催化产氢效率的影响，并在紫外光（320~400 nm）和可见光（400~700 nm）下比较TiO2、TNTs、Pt/TiO2和Pt/TNTs 4种催化剂催化甲醇溶液的产氢效率。结果显示：掺杂Pt可将光催化剂吸收波长红移至可见光区域，由于TNTs具有更大的比表面积，可负载更多的Pt，使电子有效转移至金属上，降低电子电洞对再结合的概率，并增加光催化效果；Pt/TNTs在紫外光和可见光的照射下，光催化效率均高于Pt/TiO2，在最佳Pt负载量为1%（以质量分数计），甲醇溶液质量分数为20%的条件下，Pt/TNTs在紫外光和可见光下产氢率分别为2331，137.7 μmol/h。对比可知，本研究的可见光催化产氢系统具有很大的发展潜力。
采用光沉积法掺杂Pt分别制备光催化剂Pt/TNTs和Pt/TiO2，采用扫描电镜（SEM）、透射电镜（TEM）、X射线衍射（XRD）和紫外可见分光光度计（UV-Vis）对光催化剂进行表征，考察甲醇溶液浓度和Pt掺杂量对光催化产氢效率的影响，并在紫外光（320~400 nm）和可见光（400~700 nm）下比较TiO2、TNTs、Pt/TiO2和Pt/TNTs 4种催化剂催化甲醇溶液的产氢效率。结果显示：掺杂Pt可将光催化剂吸收波长红移至可见光区域，由于TNTs具有更大的比表面积，可负载更多的Pt，使电子有效转移至金属上，降低电子电洞对再结合的概率，并增加光催化效果；Pt/TNTs在紫外光和可见光的照射下，光催化效率均高于Pt/TiO2，在最佳Pt负载量为1%（以质量分数计），甲醇溶液质量分数为20%的条件下，Pt/TNTs在紫外光和可见光下产氢率分别为2331，137.7 μmol/h。对比可知，本研究的可见光催化产氢系统具有很大的发展潜力。
2020, 38(2): 70-76.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002009
摘要:
通过水解法在50℃低温条件下合成了锐钛矿型TiO2，使用XRD、FT-IR、BET等方法对TiO2进行了表征，并研究其对水中氟离子的吸附行为。结果表明：所合成锐钛矿型TiO2比表面积达到278.93 m2/g，常温下对氟离子的最大吸附量为30.02 mg/g。吸附过程符合Langmuir等温线模型和准一级动力学模型，是自发性的吸热过程，吸附机理为静电吸引。
通过水解法在50℃低温条件下合成了锐钛矿型TiO2，使用XRD、FT-IR、BET等方法对TiO2进行了表征，并研究其对水中氟离子的吸附行为。结果表明：所合成锐钛矿型TiO2比表面积达到278.93 m2/g，常温下对氟离子的最大吸附量为30.02 mg/g。吸附过程符合Langmuir等温线模型和准一级动力学模型，是自发性的吸热过程，吸附机理为静电吸引。
2020, 38(2): 77-80,127.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002010
摘要:
为研究镉胁迫下蛋白核小球藻生物膜的生理响应及其去除效果，实验设计了不同的镉初始浓度梯度，分析镉胁迫下蛋白核小球藻生物膜的叶绿素a、硝酸还原酶、胞外多聚糖（EPS）等生理特征指标，并比较了蛋白核小球藻生物膜在不同的镉初始浓度下对镉的去除效果。结果表明：镉会抑制蛋白核小球藻生物膜的生长及其硝酸还原酶的产生，并且抑制程度随着镉初始浓度的增大而增加，20 mg/L的镉还会导致部分藻类生物膜的死亡；另外，镉会抑制蛋白核小球藻生物膜EPS的产生，但随着接触时间的增加，镉会刺激藻类生物膜分泌少量EPS来阻止镉离子进入藻细胞；镉初始浓度为15 mg/L时，蛋白核小球藻生物膜对镉的去除效果最好，达到89.83%。以上成果可为藻类生物膜去除重金属镉的后续研究奠定基础。
为研究镉胁迫下蛋白核小球藻生物膜的生理响应及其去除效果，实验设计了不同的镉初始浓度梯度，分析镉胁迫下蛋白核小球藻生物膜的叶绿素a、硝酸还原酶、胞外多聚糖（EPS）等生理特征指标，并比较了蛋白核小球藻生物膜在不同的镉初始浓度下对镉的去除效果。结果表明：镉会抑制蛋白核小球藻生物膜的生长及其硝酸还原酶的产生，并且抑制程度随着镉初始浓度的增大而增加，20 mg/L的镉还会导致部分藻类生物膜的死亡；另外，镉会抑制蛋白核小球藻生物膜EPS的产生，但随着接触时间的增加，镉会刺激藻类生物膜分泌少量EPS来阻止镉离子进入藻细胞；镉初始浓度为15 mg/L时，蛋白核小球藻生物膜对镉的去除效果最好，达到89.83%。以上成果可为藻类生物膜去除重金属镉的后续研究奠定基础。
2020, 38(2): 81-85,139.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002011
摘要:
以CaO、MgO和白云石石灰（D-Lime）为晶种对模拟厌氧消化上清液进行磷回收试验，研究晶种投加量对磷去除效率的影响，分析试验反应动力学和产物表面形态。结果表明：磷浓度为0.645 mmol/L（ρ（P）=20 mg/L）、n（N）/n（P）为8：1、pH为7.80的模拟水中，投加一定量的CaO、MgO和D-Lime进行磷回收试验，磷的去除率在95%以上，试验反应过程符合准一级反应动力学。针对消化上清液中的高浓度常见离子CO32-，当c（CO32-）≥ 10 mmol/L时，其对CaO除磷具有明显抑制作用，而对D-Lime和MgO抑制作用有限。此外，投加晶种中含有Mg2+时会生成磷酸铵镁晶体（magnesium ammonium phosphate，MAP）。
以CaO、MgO和白云石石灰（D-Lime）为晶种对模拟厌氧消化上清液进行磷回收试验，研究晶种投加量对磷去除效率的影响，分析试验反应动力学和产物表面形态。结果表明：磷浓度为0.645 mmol/L（ρ（P）=20 mg/L）、n（N）/n（P）为8：1、pH为7.80的模拟水中，投加一定量的CaO、MgO和D-Lime进行磷回收试验，磷的去除率在95%以上，试验反应过程符合准一级反应动力学。针对消化上清液中的高浓度常见离子CO32-，当c（CO32-）≥ 10 mmol/L时，其对CaO除磷具有明显抑制作用，而对D-Lime和MgO抑制作用有限。此外，投加晶种中含有Mg2+时会生成磷酸铵镁晶体（magnesium ammonium phosphate，MAP）。
2020, 38(2): 86-90,76.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002012
摘要:
利用便携式排放测试系统（PEMS），对一艘内河船舶燃用B10餐厨废弃油脂制生物柴油（生物柴油：柴油为1：9，体积比）进行实际工况排放测试。出港和进港工况下，CO、THC、NOx和PM瞬态排放速率波动明显，巡航工况下，CO、THC和PM瞬态排放速率较稳定，NOx排放随空气流量变化而在一定范围内波动；同燃用纯柴油时气态物和颗粒物排放相比，船舶燃用B10生物柴油时，在出港、巡航和进港工况，CO排放速率下降了20.37%、24.39%和6.05%，THC下降了8.2%、8.13%和25.23%，PM下降了53.11%、22.38%和36.55%，PN下降了14.17%、18.75%和46.47%；在出港和进港工况，NOx排放速率下降了54.28%和40.39%，在巡航工况，NOx上升了10.45%；燃用2种燃油排放颗粒物均随粒径呈双峰分布，峰值粒径大致相同，燃用B10生物柴油时核态颗粒物数量下降明显。试验表明，船舶燃用B10生物柴油能有效降低气态物和颗粒物排放。
利用便携式排放测试系统（PEMS），对一艘内河船舶燃用B10餐厨废弃油脂制生物柴油（生物柴油：柴油为1：9，体积比）进行实际工况排放测试。出港和进港工况下，CO、THC、NOx和PM瞬态排放速率波动明显，巡航工况下，CO、THC和PM瞬态排放速率较稳定，NOx排放随空气流量变化而在一定范围内波动；同燃用纯柴油时气态物和颗粒物排放相比，船舶燃用B10生物柴油时，在出港、巡航和进港工况，CO排放速率下降了20.37%、24.39%和6.05%，THC下降了8.2%、8.13%和25.23%，PM下降了53.11%、22.38%和36.55%，PN下降了14.17%、18.75%和46.47%；在出港和进港工况，NOx排放速率下降了54.28%和40.39%，在巡航工况，NOx上升了10.45%；燃用2种燃油排放颗粒物均随粒径呈双峰分布，峰值粒径大致相同，燃用B10生物柴油时核态颗粒物数量下降明显。试验表明，船舶燃用B10生物柴油能有效降低气态物和颗粒物排放。
2020, 38(2): 91-98.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002013
摘要:
为了研究城市的空气质量指数（air quality index，AQI）与各污染物浓度序列之间的一致性，以及相邻城市间污染物的相似程度，提出一种新的多尺度交叉趋势样本熵（multiscale cross trend sample entropy，MCTSE），用于刻画2个具有趋势的序列在不同尺度上的一致性。利用该方法对长沙、株洲和湘潭3个城市春、夏、秋、冬的AQI与PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3 6种污染物浓度序列展开研究，为寻找影响这些城市空气质量的污染源以及共同治理提供参考。最后为这些城市制定空气污染防治目标提出了可行的治理对策。
为了研究城市的空气质量指数（air quality index，AQI）与各污染物浓度序列之间的一致性，以及相邻城市间污染物的相似程度，提出一种新的多尺度交叉趋势样本熵（multiscale cross trend sample entropy，MCTSE），用于刻画2个具有趋势的序列在不同尺度上的一致性。利用该方法对长沙、株洲和湘潭3个城市春、夏、秋、冬的AQI与PM2.5、PM10、SO2、NO2、CO和O3 6种污染物浓度序列展开研究，为寻找影响这些城市空气质量的污染源以及共同治理提供参考。最后为这些城市制定空气污染防治目标提出了可行的治理对策。
2020, 38(2): 99-106,134.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002014
摘要:
京津冀及周边地区大气污染问题突出，秋、冬季重污染天气频发。为探讨该地区PM2.5污染来源，分析其污染状况和气象因素的关系，利用2017年京津冀地区空气质量监测站的气象资料如气压、风速、相对湿度、温度、降水量等，结合ArcGIS软件空间插值法、SPSS 21.0的Pearson相关性分析等方法，采用拉格朗日混合型的扩散模型HYSPLIT后向轨迹聚类分析方法，探讨北京地区主要气团传输轨迹，结合GDAS气象资料计算潜在源贡献因子。结果表明：1）2017年京津冀地区ρ（PM2.5）年均为64.4μg/m3，比2016年下降11.5%，全年达标天数占比为74.2%。2）京津冀地区PM2.5与气压、相对湿度呈正相关，其中气压与PM2.5相关性最高；与风速、日照时长、温度、降水量呈负相关，其中日照时长与PM2.5相关性最高。冬季比其他季节影响更为显著。3）从时间尺度看，冬季污染最严重，秋、春季稍好，夏季PM2.5优、良级占92.4%；其中，1月平均ρ（PM2.5）最高。4）从空间范围看，整体上京津冀地区呈现南高北低，南北差异相对明显，其中其北部承德、张家口、秦皇岛地区ρ（PM2.5）最低，石家庄、邯郸PM2.5污染较严重。5）源解析结果表明，冬季北京地区主要受本地污染源影响，在春、秋季节受周边区域源贡献因子PSCF值>0.4，河北、山东、河南等地对北京PM2.5的污染有一定的源贡献。
京津冀及周边地区大气污染问题突出，秋、冬季重污染天气频发。为探讨该地区PM2.5污染来源，分析其污染状况和气象因素的关系，利用2017年京津冀地区空气质量监测站的气象资料如气压、风速、相对湿度、温度、降水量等，结合ArcGIS软件空间插值法、SPSS 21.0的Pearson相关性分析等方法，采用拉格朗日混合型的扩散模型HYSPLIT后向轨迹聚类分析方法，探讨北京地区主要气团传输轨迹，结合GDAS气象资料计算潜在源贡献因子。结果表明：1）2017年京津冀地区ρ（PM2.5）年均为64.4μg/m3，比2016年下降11.5%，全年达标天数占比为74.2%。2）京津冀地区PM2.5与气压、相对湿度呈正相关，其中气压与PM2.5相关性最高；与风速、日照时长、温度、降水量呈负相关，其中日照时长与PM2.5相关性最高。冬季比其他季节影响更为显著。3）从时间尺度看，冬季污染最严重，秋、春季稍好，夏季PM2.5优、良级占92.4%；其中，1月平均ρ（PM2.5）最高。4）从空间范围看，整体上京津冀地区呈现南高北低，南北差异相对明显，其中其北部承德、张家口、秦皇岛地区ρ（PM2.5）最低，石家庄、邯郸PM2.5污染较严重。5）源解析结果表明，冬季北京地区主要受本地污染源影响，在春、秋季节受周边区域源贡献因子PSCF值>0.4，河北、山东、河南等地对北京PM2.5的污染有一定的源贡献。
2020, 38(2): 107-113.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002015
摘要:
针对PM10浓度时间序列具有明显的非线性和波动性特征，提出一种基于自适应噪声的完整集成经验模态分解（complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise，CEEMDAN）-样本熵（sample entropy，SE）和长短期记忆神经网络（long short-term memory，LSTM）的组合预测模型。首先利用CEEMDAN-SE将原始PM10浓度时间序列分解为若干个复杂度差异明显的子序列；然后针对各子序列的内在特性结合气象因素分别建立适当参数空间的LSTM预测模型；最后将预测结果进行叠加得到最终预测结果。以唐山市4个空气质量监测站的实测PM10浓度数据进行模型验证分析，结果表明：所提预测模型对比其他几种预测模型显示出较高的预测精度，以及良好的普适性。
针对PM10浓度时间序列具有明显的非线性和波动性特征，提出一种基于自适应噪声的完整集成经验模态分解（complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise，CEEMDAN）-样本熵（sample entropy，SE）和长短期记忆神经网络（long short-term memory，LSTM）的组合预测模型。首先利用CEEMDAN-SE将原始PM10浓度时间序列分解为若干个复杂度差异明显的子序列；然后针对各子序列的内在特性结合气象因素分别建立适当参数空间的LSTM预测模型；最后将预测结果进行叠加得到最终预测结果。以唐山市4个空气质量监测站的实测PM10浓度数据进行模型验证分析，结果表明：所提预测模型对比其他几种预测模型显示出较高的预测精度，以及良好的普适性。
2020, 38(2): 114-121.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002016
摘要:
大气污染影响生产生活和人体健康，了解大气污染物时空分布特征及污染源是大气污染治理的基础和前提。基于济南市2014-2018年空气质量实时监测数据，主要污染物浓度数据和气象要素数据，运用相关分析法和BP神经网络预测模型，分析了济南市大气污染物时空分布特征及污染物来源，并对济南市6种主要污染物进行预测。结果表明：在时间维度上，空气质量呈逐年好转趋势，季节上则表现出冬季污染最严重，夏季最轻，采暖期污染物浓度远远高于非采暖期的特点；从日变化看，上下班高峰段是污染最严重时段。在空间维度上，城市外围污染较为严重，市区污染相对较轻。在污染物成分上，PM10逐渐成为颗粒物污染的主体。通过济南市污染物浓度预测结果，分析未来3年内污染物浓度变化情况，进一步提出合理优化的污染治理方案来改善济南市大气污染状况。
大气污染影响生产生活和人体健康，了解大气污染物时空分布特征及污染源是大气污染治理的基础和前提。基于济南市2014-2018年空气质量实时监测数据，主要污染物浓度数据和气象要素数据，运用相关分析法和BP神经网络预测模型，分析了济南市大气污染物时空分布特征及污染物来源，并对济南市6种主要污染物进行预测。结果表明：在时间维度上，空气质量呈逐年好转趋势，季节上则表现出冬季污染最严重，夏季最轻，采暖期污染物浓度远远高于非采暖期的特点；从日变化看，上下班高峰段是污染最严重时段。在空间维度上，城市外围污染较为严重，市区污染相对较轻。在污染物成分上，PM10逐渐成为颗粒物污染的主体。通过济南市污染物浓度预测结果，分析未来3年内污染物浓度变化情况，进一步提出合理优化的污染治理方案来改善济南市大气污染状况。
2020, 38(2): 128-134.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002017
摘要:
通过有机废弃物生物干化实验，研究了通风量对生物干化效果的影响。实验以果蔬、厨余和园林垃圾几种典型有机废弃物作为原料，设置3个梯度的通风量，对其温度、含水率和有机质含量变化对比发现：通风量会显著影响生化干化指数、空气利用率以及干化后物料的低位热值。低通风量下温度升高明显，且空气利用率较高，但携带水汽能力较弱，难以有效带走物料水分；高通风量下难以维持高温，热量损失较大，但物料最终含水率最低。当通风量为48 L/（kg·h）时，果蔬与园林协同干化的最终含水率能降低到13.97%，生物干化指数为2.34，物料的低位热值最终达到13932 kJ/kg，较初始热值提升了322%，能够基本满足制备垃圾衍生燃料（RDF）的条件，且能够在相对更低的能耗下提高生物干化效果。
通过有机废弃物生物干化实验，研究了通风量对生物干化效果的影响。实验以果蔬、厨余和园林垃圾几种典型有机废弃物作为原料，设置3个梯度的通风量，对其温度、含水率和有机质含量变化对比发现：通风量会显著影响生化干化指数、空气利用率以及干化后物料的低位热值。低通风量下温度升高明显，且空气利用率较高，但携带水汽能力较弱，难以有效带走物料水分；高通风量下难以维持高温，热量损失较大，但物料最终含水率最低。当通风量为48 L/（kg·h）时，果蔬与园林协同干化的最终含水率能降低到13.97%，生物干化指数为2.34，物料的低位热值最终达到13932 kJ/kg，较初始热值提升了322%，能够基本满足制备垃圾衍生燃料（RDF）的条件，且能够在相对更低的能耗下提高生物干化效果。
2020, 38(2): 135-139.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002018
摘要:
介绍了河北省某县通过热解气化技术处置当地生活垃圾的工程设计实例。工程设计规模为400 t/d，采用预处理+热解气化+烧结制砖技术一体符合循环经济原则的工艺路线。本项目所用处理工艺先进，在全国尚未有大规模应用。该工程的实施，能够有效解决县级城市、规模在100~500 t/d的生活垃圾处理处置难题，本项目经过热解气化+制砖工艺处理后，日产可燃气22万m3，生产标砖25万块，能够有效实现生活垃圾资源化利用，为解决县城级生活垃圾处理处置提供参考和借鉴。
介绍了河北省某县通过热解气化技术处置当地生活垃圾的工程设计实例。工程设计规模为400 t/d，采用预处理+热解气化+烧结制砖技术一体符合循环经济原则的工艺路线。本项目所用处理工艺先进，在全国尚未有大规模应用。该工程的实施，能够有效解决县级城市、规模在100~500 t/d的生活垃圾处理处置难题，本项目经过热解气化+制砖工艺处理后，日产可燃气22万m3，生产标砖25万块，能够有效实现生活垃圾资源化利用，为解决县城级生活垃圾处理处置提供参考和借鉴。
2020, 38(2): 140-146.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002019
摘要:
盆栽试验条件下，通过向污染土壤施加组配改良剂（TH-SM01）、种植景观植物，研究植物对盐、Zn和Mn的耐受能力，及TH-SM01对土壤全盐量、Zn、Mn有效态含量的影响，结果表明：鹤望兰（Strelitzia reginae Aiton）具有较强的耐盐和耐Zn、Mn能力，在重度盐、Zn和Mn复合污染土壤上可优先使用；红花檵木（Loropetalum chinense（R.Br.）Oliver var.rubrum Yieh）、含笑花（Michelia figo（Lour.）Spreng.）、桂花（Osmanthus fragrans（Thunb.）Loureiro）、叶子花（Bougainvillea spectabilis Willd.）对盐的耐受能力亚于鹤望兰，但仍可在TH-SM01的施用下生长，且含笑花、叶子花具有超富集Mn的能力；向土壤中施加TH-SM01可降低土壤全盐量，且种植3个月后TH-SM01仍可以继续发挥脱盐作用；TH-SM01可提高土壤pH，但随着施用时间延长，提高幅度在缩小，且TH-SM01可以降低土壤DTPA-Zn、DTPA-Mn含量，尤其是DTPA-Mn，种植3个月降低率达到94.45%~96.21%。因此，在修复重度盐、Zn和Mn复合污染土壤时，可通过施加TH-SM01和种植耐盐及耐Zn、Mn植物，以降低土壤全盐量和DTPA-Zn、DTPA-Mn含量。
盆栽试验条件下，通过向污染土壤施加组配改良剂（TH-SM01）、种植景观植物，研究植物对盐、Zn和Mn的耐受能力，及TH-SM01对土壤全盐量、Zn、Mn有效态含量的影响，结果表明：鹤望兰（Strelitzia reginae Aiton）具有较强的耐盐和耐Zn、Mn能力，在重度盐、Zn和Mn复合污染土壤上可优先使用；红花檵木（Loropetalum chinense（R.Br.）Oliver var.rubrum Yieh）、含笑花（Michelia figo（Lour.）Spreng.）、桂花（Osmanthus fragrans（Thunb.）Loureiro）、叶子花（Bougainvillea spectabilis Willd.）对盐的耐受能力亚于鹤望兰，但仍可在TH-SM01的施用下生长，且含笑花、叶子花具有超富集Mn的能力；向土壤中施加TH-SM01可降低土壤全盐量，且种植3个月后TH-SM01仍可以继续发挥脱盐作用；TH-SM01可提高土壤pH，但随着施用时间延长，提高幅度在缩小，且TH-SM01可以降低土壤DTPA-Zn、DTPA-Mn含量，尤其是DTPA-Mn，种植3个月降低率达到94.45%~96.21%。因此，在修复重度盐、Zn和Mn复合污染土壤时，可通过施加TH-SM01和种植耐盐及耐Zn、Mn植物，以降低土壤全盐量和DTPA-Zn、DTPA-Mn含量。
2020, 38(2): 147-152.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002020
摘要:
采用酸热活化、巯基有机化、羟基铁铝柱撑3种方法对天然海泡石进行改性，研究不同改性方法对海泡石结构及比表面积的影响，并将其作为吸附剂加入土壤，采用批量吸附试验考察吸附剂添加量、吸附时间、初始钒V（Ⅴ）离子浓度等因素对吸附效果的影响，探究添加改性海泡石的土壤对V（Ⅴ）的吸附效果及机理。研究结果表明：改性后海泡石比表面积增大，部分结构发生改变，吸附能力增强；添加羟基铁铝柱撑、酸热活化、巯基有机化改性海泡石的土壤对V（Ⅴ）的最大吸附量分别为2159.71，1619.57，936.57 mg/kg；吸附方式为单分子层物理吸附；解吸试验表明，添加羟基有机化改性海泡石的土壤解吸率最高，酸热活化和羟基铁铝柱撑海泡石次之。添加柱撑及酸热活化海泡石的土壤对V的吸附效果较好，用量5%时对V（Ⅴ）的固化率分别为30.24%、22.67%，但柱撑海泡石的稳定性仍有待提升。
采用酸热活化、巯基有机化、羟基铁铝柱撑3种方法对天然海泡石进行改性，研究不同改性方法对海泡石结构及比表面积的影响，并将其作为吸附剂加入土壤，采用批量吸附试验考察吸附剂添加量、吸附时间、初始钒V（Ⅴ）离子浓度等因素对吸附效果的影响，探究添加改性海泡石的土壤对V（Ⅴ）的吸附效果及机理。研究结果表明：改性后海泡石比表面积增大，部分结构发生改变，吸附能力增强；添加羟基铁铝柱撑、酸热活化、巯基有机化改性海泡石的土壤对V（Ⅴ）的最大吸附量分别为2159.71，1619.57，936.57 mg/kg；吸附方式为单分子层物理吸附；解吸试验表明，添加羟基有机化改性海泡石的土壤解吸率最高，酸热活化和羟基铁铝柱撑海泡石次之。添加柱撑及酸热活化海泡石的土壤对V的吸附效果较好，用量5%时对V（Ⅴ）的固化率分别为30.24%、22.67%，但柱撑海泡石的稳定性仍有待提升。
2020, 38(2): 153-159.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002022
摘要:
为了解决地面PM2.5监测网络在空间和时间覆盖受限的问题，提出了基于宽时空覆盖的卫星气溶胶光学厚度AOD，利用Stacking方法建立地面PM2.5浓度估算模型，将AOD、PM2.5和各气象参数以及与PM2.5排放有关的数据进行训练，使用改进网格搜索对模型超参数进行优化，通过对多重共线性分析，建立基于Stacking的最优PM2.5浓度估算模型。选取2016-01-01-2016-12-31的数据作为实验对象，结果表明：相比于随机森林、GBRT和XGBoost 3种模型，使用岭回归作为元学习器的Stacking模型性能更优，可见Stacking适用于大范围地理区域的大气污染监测。
为了解决地面PM2.5监测网络在空间和时间覆盖受限的问题，提出了基于宽时空覆盖的卫星气溶胶光学厚度AOD，利用Stacking方法建立地面PM2.5浓度估算模型，将AOD、PM2.5和各气象参数以及与PM2.5排放有关的数据进行训练，使用改进网格搜索对模型超参数进行优化，通过对多重共线性分析，建立基于Stacking的最优PM2.5浓度估算模型。选取2016-01-01-2016-12-31的数据作为实验对象，结果表明：相比于随机森林、GBRT和XGBoost 3种模型，使用岭回归作为元学习器的Stacking模型性能更优，可见Stacking适用于大范围地理区域的大气污染监测。
2020, 38(2): 160-165,152.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002023
摘要:
针对建设项目环境影响评价领域中无组织面源源强核算的难点，提出了一个基于CALPUFF模型浓度反推无组织面源源强的方法。以多个无组织面源构成的园区为案例，选取园区排放的典型污染物SO2，核算并验证基于该方法得到的无组织面源源强。研究结果表明：该案例园区污染物排放对周围环境影响较大，符合区域污染物超标的实际情况。对于动态变化的无组织面源，采用CALPUFF模型利用浓度反推法，核算出的分级源强可定量描述无组织面源源强的变化范围；得到的平均源强更具普适性和代表性，它可量化多个无组织不定常面源对周边环境污染影响的一般情形。因此，基于CALPUFF浓度反推核算无组织面源源强是可行并且合理的。
针对建设项目环境影响评价领域中无组织面源源强核算的难点，提出了一个基于CALPUFF模型浓度反推无组织面源源强的方法。以多个无组织面源构成的园区为案例，选取园区排放的典型污染物SO2，核算并验证基于该方法得到的无组织面源源强。研究结果表明：该案例园区污染物排放对周围环境影响较大，符合区域污染物超标的实际情况。对于动态变化的无组织面源，采用CALPUFF模型利用浓度反推法，核算出的分级源强可定量描述无组织面源源强的变化范围；得到的平均源强更具普适性和代表性，它可量化多个无组织不定常面源对周边环境污染影响的一般情形。因此，基于CALPUFF浓度反推核算无组织面源源强是可行并且合理的。
2020, 38(2): 166-170,146.
doi: 10.13205/j.hjgc.202002024
摘要:
利用吉林省"十二五"环境统计数据，通过计算畜禽单元密度、耕地总氮（磷）负荷、耕地猪氮（磷）密度、耕地总氮（磷）污染风险等指标，分析了吉林省畜禽养殖量区域差异，并评价其环境风险。结果表明：1）吉林省各地区畜禽养殖量呈现出中部地区较多，西部地区次之，而东部及东南部地区最少的分布特点；2）研究区畜禽养殖总氮（磷）产生量分别为23.18万，26.07万t，其中，图门地区总氮（磷）产生量均最低，而位于中部的长春、农安地区总磷产生量最高；3）各地区耕地总氮污染总体上较轻，只存在无污染、低污染和中污染现象，而总磷污染较严重，较高和高风险所占比重较高，其研究结果可为吉林省畜禽养殖业布局调整、环境污染治理和畜禽粪便资源化利用等决策提供支持。
利用吉林省"十二五"环境统计数据，通过计算畜禽单元密度、耕地总氮（磷）负荷、耕地猪氮（磷）密度、耕地总氮（磷）污染风险等指标，分析了吉林省畜禽养殖量区域差异，并评价其环境风险。结果表明：1）吉林省各地区畜禽养殖量呈现出中部地区较多，西部地区次之，而东部及东南部地区最少的分布特点；2）研究区畜禽养殖总氮（磷）产生量分别为23.18万，26.07万t，其中，图门地区总氮（磷）产生量均最低，而位于中部的长春、农安地区总磷产生量最高；3）各地区耕地总氮污染总体上较轻，只存在无污染、低污染和中污染现象，而总磷污染较严重，较高和高风险所占比重较高，其研究结果可为吉林省畜禽养殖业布局调整、环境污染治理和畜禽粪便资源化利用等决策提供支持。
