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基于减污降碳和水质目标约束下的黄河干流兰州段城区污水处理厂出水排放限值研究

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环境科学研究 2024年第1期37卷 202-211页

作者：彭定华张辉马雪菲黄河生态环境部黄河流域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心河南郑州450004

为科学合理地提出黄河干流兰州段城区污水处理厂出水排放限值,实施精准科学治污,持续改善黄河干流兰州段水环境质量,本文以兰州市城区四座有代表性的污水处理厂(西固、七里河安宁、盐场和雁儿湾污水处理厂)为研究对象,统计四座污水处理... 详细信息

为科学合理地提出黄河干流兰州段城区污水处理厂出水排放限值,实施精准科学治污,持续改善黄河干流兰州段水环境质量,本文以兰州市城区四座有代表性的污水处理厂(西固、七里河安宁、盐场和雁儿湾污水处理厂)为研究对象,统计四座污水处理厂主要污染物排放浓度、中水回用率、主要污染物去除率及减排效果,分析四座污水处理厂入河排污对黄河干流兰州段水质的影响,梳理污水处理厂运行阶段的碳排放情况.结果表明:(1)兰州市城区四座污水处理厂中水回用率低,介于0.86%~4.66%之间.(2)四座污水处理厂主要污染物的去除率高于国内污水处理厂主要污染物去除率的平均水平,COD、NH_(3)-N年均减排量分别为114584.1、8234.6 t,减排效果明显.(3)在黄河枯水期上游来水水量小、水质接近或超出GB 3838-2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类水质目标限值的条件下,叠加区间其他入河排污口的影响,兰州市城区四座污水处理厂均按照设计规模及设计出水水质排污会对下游河段水质造成影响.因此,不能一味地追求出水水质,盲目提标改造,要综合考虑污水处理厂运行过程中的碳排放,在满足受纳水体水质目标前提下,统筹考虑减污降碳.

关键词：污水处理厂排放限值减污降碳水质目标

潮-径相互作用下甬江总氮污染的降解、扩散及分布模拟

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中国环境科学 2024年第1期44卷 344-351页

作者：陈勤思胡松王晓华刘鹏霞刘星高照诠生态环境部太湖流域东海海域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心上海200125 上海海洋大学海洋生态系统与环境实验室上海201306 浙江省海洋生态环境监测中心浙江舟山316021

基于非结构有限体积法海洋模式(FVCOM)建立了宁波—舟山海域的水动力模型,结合海域海水监测数据分析了区域内总氮浓度的分布情况及影响污染物输运的动力因素,进而采用表观降解系数方法在示踪物(DYE)模块中补充了浓度衰减机制,从而对甬... 详细信息

基于非结构有限体积法海洋模式(FVCOM)建立了宁波—舟山海域的水动力模型,结合海域海水监测数据分析了区域内总氮浓度的分布情况及影响污染物输运的动力因素,进而采用表观降解系数方法在示踪物(DYE)模块中补充了浓度衰减机制,从而对甬江入海总氮污染物在2021年丰水期条件下的降解、扩散及分布进行了模拟分析.模拟结果表明,甬江输入到宁波—舟山海域的总氮污染物是造成2021年夏季宁波市镇海区、北仑区近岸海域海水总氮浓度出现高值的重要因素.在潮汐和甬江径流的共同作用下,甬江输入到宁波—舟山海域的总氮污染物将在短期内显著影响到宁波市镇海区东部和北部海域海水质量.以2021年夏季为例,考虑降解过程后,模拟结果显示甬江输入的总氮污染物在90d内使宁波市近岸站位海水总氮浓度增加约0.7mg/L.

关键词：非结构有限体积法海洋模式(FVCOM) 示踪物(DYE) 甬江总氮表观降解系数数值模拟

典型矿冶城市土壤重金属累积驱动因子研究和概率风险评估

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地学前缘 2024年第2期31卷 31-41页

作者：丁祥袁贝杜平刘虎鹏张云慧陈娟生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心北京100012 泰州市生态环境监测站江苏泰州225300 中国环境科学研究院北京100012

明确土壤重金属来源及其健康风险是有效开展土壤污染风险管控的重要环节。本研究以某典型矿冶城市作为研究案例,采用地累积指数法(I_(geo))评价8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg)的污染特征,结合相关分析和正定矩阵因子分解(P... 详细信息

明确土壤重金属来源及其健康风险是有效开展土壤污染风险管控的重要环节。本研究以某典型矿冶城市作为研究案例,采用地累积指数法(I_(geo))评价8种重金属(As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn和Hg)的污染特征,结合相关分析和正定矩阵因子分解(PMF)模型分析土壤重金属的潜在来源,进一步应用冗余分析探索土壤重金属累积的环境驱动因子,借助健康风险评估模型量化土壤重金属的风险水平。I_(geo)结果显示,Cd污染处于中度污染水平,Cu、Pb和Zn污染处于轻度污染水平。依据PMF模型确定研究区域土壤重金属存在4个可能的污染来源,结合相关分析和区域特征,判断污染来源包括铅锌矿采选和冶炼源(Cd和Pb)、自然源与铜矿采选和冶炼的混合源(Cr、Ni、Cu和Pb)、有色金属冶炼排放源(Hg)、金矿采选和冶炼源(As),其中自然源和铜矿采选、冶炼的混合源是最主要的来源(70.10%)。冗余分析进一步明确,阳离子交换量、含水率和企业距离是土壤重金属累积的关键驱动因子。从健康风险评估结果来看,研究区域土壤重金属对儿童存在不可接受的致癌风险(概率为15.21%),对成人的致癌风险以及对儿童和成人的非致癌风险处于可接受风险水平。值得注意的是,As是研究区域主要的致癌因子,致癌风险的95%分位值(1.75×10-4)超过可接受风险阈值1×10-4。上述研究结果可为研究区域土壤重金属的优先管控和污染防治提供数据支撑。

关键词：矿冶城市土壤重金属源解析 PMF模型冗余分析概率风险评估

北京市城市河流中抗生素的污染特征及多层次生态风险评估

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环境科学 2024年第6期45卷 3165-3175页

作者：赵晓帅郑其冰马瑞张恒陈苗郭昌胜邹平市生态环境监控中心邹平256200 滨州市生态环境局高新技术产业开发区分局滨州256623 中国环境科学研究院北京100012

为评估北京市河流中抗生素的污染特征和生态风险,利用固相萃取结合高效液相色谱串联质谱检测了4类共35种常见抗生素的浓度水平,并利用风险商法(RQ)和联合概率曲线法(JPCs)评估了抗生素的生态风险.结果表明,北京市10条河流地表水中共检测... 详细信息

为评估北京市河流中抗生素的污染特征和生态风险,利用固相萃取结合高效液相色谱串联质谱检测了4类共35种常见抗生素的浓度水平,并利用风险商法(RQ)和联合概率曲线法(JPCs)评估了抗生素的生态风险.结果表明,北京市10条河流地表水中共检测出33种抗生素,总浓度范围是N.D.~1573.57 ng·L^(-1),磺胺甲唑的浓度最高(N.D.~160.04 ng·L^(-1)),其次为磺胺嘧啶(0.09~147.90 ng·L^(-1))和氧氟沙星(0.28~94.72 ng·L^(-1)),其中检出率>50.0%的抗生素有16种;RQ法显示有12种抗生素存在生态风险,四环素、克拉霉素和甲氧苄氨嘧啶的风险最高,其风险商分别为3.99、1.86和1.01,污水处理厂出口的风险高于其所在河流干流的风险.四环素、克拉霉素和甲氧苄氨嘧啶的预测无效应浓度超标率均为2.3%,基于JPCs发现,克拉霉素的最大风险乘积为1.66%,对0.3%~7.0%的物种具有低等风险,其余抗生素的风险可忽略.抗生素的检出率、浓度分布、最敏感物种和物种敏感性分布对生态风险评估具有重要影响,采用多层次生态风险评估法能有效避免保护不足和过保护现象,有助于在全区域范围内对抗生素进行分级和分区管理.

关键词：北京市河流抗生素污染特征生态风险概率风险评估

污水处理过程中典型PPCPs的污染特征及降解转化研究进展

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环境科学 2024年第6期45卷 3247-3259页

作者：贺德春郑密密黄伟柳王荣胡嘉梧刘姜艳潘杰重庆三峡学院环境与化学工程学院重庆404000 生态环境部华南环境科学研究所广州510530 广州市生态环境局增城技术中心广州511330

药品和个人护理用品(PPCPs)是21世纪以来引起人们广泛关注的一类新污染物,由PPCPs造成的生态健康风险问题也逐渐受到政府管理部门的重视.PPCPs的日常使用导致其在污水处理厂进出水和污泥中频繁检出且浓度较高,但传统污水处理工艺难以将... 详细信息

药品和个人护理用品(PPCPs)是21世纪以来引起人们广泛关注的一类新污染物,由PPCPs造成的生态健康风险问题也逐渐受到政府管理部门的重视.PPCPs的日常使用导致其在污水处理厂进出水和污泥中频繁检出且浓度较高,但传统污水处理工艺难以将其有效去除,通过微生物降解、光降解和臭氧氧化强化PPCPs去除的研究大多还处于实验室研究阶段,应用于实际污水处理时去除效果并不理想.因此,如何有效去除生活废水中的PPCPs是未来几年急需研究和解决的关键技术问题.通过综述典型PPCPs在污水处理厂的赋存状况、去除特性及其污泥吸附特性,探讨了污水处理过程中典型PPCPs在微生物、紫外光和臭氧作用下的降解转化行为,并基于当期研究不足,展望了污水中PPCPs去除及降解转化的研究方向:①实际生化处理对PPCPs的去除特性调查研究;②生化处理过程中典型PPCPs微生物降解转化机制研究;③实际污水体系中紫外光/臭氧对典型PPCPs的降解转化机制研究;④微生物降解、光降解及臭氧氧化等去除污水中PPCPs的应用技术研究.研究结果可以为污水处理过程中典型PPCPs的污染治理提供参考.

关键词：药品和个人护理用品(PPCPs) 污水处理污染特征降解转化

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珠江流域浮游植物群落特征及驱动因素

环境科学研究 2024年

作者：张家卫王吉毅黄迎艳王旭涛耿平刘俊黄少峰生态环境部珠江流域南海海域生态环境监督管理局生态环境监测与科学研究中心

浮游植物常用于水生态监测及健康评价，珠江流域为典型的亚热带湿润区，水系组成复杂，沿程海拔落差较大，主要为山区性河流，目前尚未有对整个流域浮游植物的分布及环境效应的研究。为探究珠江流域浮游植物的种群结构、与环境因子的关... 详细信息

浮游植物常用于水生态监测及健康评价，珠江流域为典型的亚热带湿润区，水系组成复杂，沿程海拔落差较大，主要为山区性河流，目前尚未有对整个流域浮游植物的分布及环境效应的研究。为探究珠江流域浮游植物的种群结构、与环境因子的关系及评价水质情况，本文于2022年4—7月对珠江流域的西江水系、北江水系、东江水系的浮游植物及水体理化参数进行调查与分析。结果表明：①调查期间珠江流域共检出浮游植物8门79属204种，浮游植物平均密度为6.78×105cells/L，以硅藻门为主，绿藻门次之；②珠江流域浮游植物优势种主要为卵圆隐藻、啮蚀隐藻、小环藻、菱形藻、科曼小环藻、舟形藻，浮游植物Shannon-Wiener多样性指数北江水系>西江水系>东江水系，平均值3.81，为“优秀”状态；③主成分分析（PCA）分析表明，氮磷污染的主要在珠江-西江上游及东江下游水域，总氮、总磷、浊度、五日生化需氧量、高锰酸盐指数、化学需氧量是影响珠江流域浮游植物群落结构特征的主要因素；④冗余分析（RDA）分析表明，pH、水温、溶解氧是影响珠江流域浮游植物种群结构的重要因子。研究显示，珠江流域浮游植物整体组成为硅藻—绿藻型，其中东江水系为绿藻型，西江水系为硅藻-蓝藻型，北江水系属于蓝藻-硅藻型。珠江流域整体为中营养型状态，北江水系已基本形成连续型水库群特征，连通性受到严重阻隔，流速缓慢，导致河流富营养化加剧，存在水华现象发生的风险。

关键词：珠江流域浮游植物环境因子群落结构分布

不同生态类型沉积物磷释放特征及影响因素研究

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生态与农村环境学报 2024年第3期40卷 426-436页

作者：刘菲菲王伟平王万忠晁建颖韩天伦淮安市水利勘测设计研究院有限公司江苏南京210000 山东省潍坊生态环境监测中心山东潍坊261041 生态环境部南京环境科学研究所江苏南京210042

为探究黑臭河道(BO-S)、藻型湖泊(A-S)和草型湖泊(M-S)3种不同生态类型沉积物磷释放特征及其影响因素,通过物化表征、释放动力学模型等方法分析3种沉积物理化性质方面的差异,并探究阴离子(CO_(3)^(2-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、HCO_(3... 详细信息

为探究黑臭河道(BO-S)、藻型湖泊(A-S)和草型湖泊(M-S)3种不同生态类型沉积物磷释放特征及其影响因素,通过物化表征、释放动力学模型等方法分析3种沉积物理化性质方面的差异,并探究阴离子(CO_(3)^(2-)、SO_(4)^(2-)、NO_(3)^(-)、HCO_(3)^(-)和Cl^(-))和溶解性有机质(富里酸和胡敏酸)对3种沉积物磷释放特征的影响及其机理。结果表明,3种沉积物呈现不同的磷释放特征,BO-S和A-S沉积物主要释放可溶性活性磷(SRP),其占比分别为56.00%和57.14%,而M-S沉积物主要释放溶解性有机磷(DOP),其占比高达81.40%。阴离子和溶解性有机质均能促进沉积物磷的释放,阴离子主要促进SRP的释放,其中CO_(3)^(2-)的促进能力最强,与对照组相比,浓度为10 mmol·L^(-1)时CO_(3)^(2-)使3种沉积物SRP最大释放量平均增加39.2倍;而溶解性有机质主要促进DOP的释放,其中胡敏酸的促进能力较强,与对照组相比,浓度为100 mg·L^(-1)时胡敏酸使3种沉积物DOP最大释放量平均增加56.3倍。此外,磷释放前后沉积物中金属结合态磷含量的变化显示阴离子和溶解性有机质主要通过竞争沉积物金属氧化物中的磷吸附位点促进磷的释放。

关键词：沉积物物化性质磷释放影响因素

基于620 nm藻蓝蛋白特征吸收峰提取蓝藻水华光谱指数的方法研究

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环境科学研究 2024年第8期37卷 1736-1748页

作者：胡月红周丽芸张屹郭晶周芸陈琛李濠生态环境部土壤与农业农村生态环境监管技术中心北京100012 湖南省地质调查所湖南长沙410116 湖南省洞庭湖生态环境监测中心湖南岳阳414000 益阳市生态环境局大通湖分局湖南益阳413000 湖南省生态环境监测中心湖南长沙410014

湖库蓝藻水华为全球性水生态环境问题之一,藻蓝蛋白是蓝藻水华的特征标志物,在620 nm处具有明显吸收的特性,为此利用620 nm波段开展湖库蓝藻水华提取方法研究具有重大意义。本研究基于Sentinel-3数据,利用余弦定理计算光谱曲线上第7波段... 详细信息

湖库蓝藻水华为全球性水生态环境问题之一,藻蓝蛋白是蓝藻水华的特征标志物,在620 nm处具有明显吸收的特性,为此利用620 nm波段开展湖库蓝藻水华提取方法研究具有重大意义。本研究基于Sentinel-3数据,利用余弦定理计算光谱曲线上第7波段(中心波长为620 nm)与相邻波段反射率的夹角,构建出新型蓝藻水华光谱指数-PCAI(Phycocyanin Angle Index),并应用于太湖和大通湖蓝藻水华的提取,同时与NDVI、PCI、MCI等指数法的蓝藻水华提取结果、藻密度实测浓度、藻蓝蛋白反演浓度进行比对,研究PCAI指数法提取蓝藻水华的可行性和适用性。结果表明:①本研究构建的光谱指数PCAI,能够准确表征藻蓝蛋白的生物量和水华程度,以角度的形式表示水华程度,较其他指数更加形象、直观。②从太湖和大通湖水华分布、强度和面积来看,PCAI指数法与PCI指数法的蓝藻水华提取结果基本相当,与NDVI指数法仅部分甚至极少部分结果相当或接近,与MCI指数法较为接近,但其非水华区域MCI值相对较高。③采用PCAI指数法提取蓝藻水华,克服了NDVI指数法对较重水华过饱和、对轻度或轻微水华识别极不灵敏的问题,避免了MCI指数法易受富营养化水体中叶绿素a影响的问题,较PCI指数法更易于判定蓝藻水华程度。④PCAI与藻密度、蓝藻密度的相关性最强,因其不受叶绿素a影响在水华定性方面较NDVI、PCI和MCI指数法更具优势。研究显示,PCAI构建原理简单,方法独特,提取蓝藻水华的结果较为可信,可推广使用。

关键词：藻蓝蛋白 Sentinel-3数据蓝藻水华

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菹草腐解期上覆水浮游细菌群落动态模拟及其环境驱动因子分析

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湖泊科学 2024年第2期36卷 389-402页

作者：李昂松武闯朱琳徐丽桦张劲李兆华蔡伟冯学高湖北大学资源环境学院武汉430062 湖北大学生态文明建设研究院武汉430062 武汉市生态环境安全中心武汉430062 荆门市生态环境局沙洋县分局荆门448299

菹草生长期内可以从水体中吸收大量的营养物质,有效抑制水体富营养化。但在季节交替期,菹草衰亡后,其残体腐解会向上覆水释放大量营养物质,对湖泊生态系统造成瞬时冲击。通过实验室模拟,将菹草分别浸泡在不同稀释比的上覆水中自然腐解,... 详细信息

菹草生长期内可以从水体中吸收大量的营养物质,有效抑制水体富营养化。但在季节交替期,菹草衰亡后,其残体腐解会向上覆水释放大量营养物质,对湖泊生态系统造成瞬时冲击。通过实验室模拟,将菹草分别浸泡在不同稀释比的上覆水中自然腐解,旨在研究菹草残体腐解过程上覆水水质变化及环境因子对浮游细菌的驱动作用。结果表明:(1)在稀释组(B、C组)中,菹草腐解的氮素均出现了短期冲击(第1天),冲击程度与稀释比呈正相关。(2)上覆水水质越好,浮游细菌共有OTUs(operational taxonomic units,操作分类单元)数量占比越高,且浮游菌群结构受氮素冲击的变化越剧烈。实验第30天时,稀释湖水4倍组(C组)共有OTUs占比为61%,高于原水组(A组,OTUs占比40%)和稀释2倍组(B组,OTUs占比45%)。群落结构的剧烈变化主要通过影响厚壁菌门(Firmicutes)、疣微菌门(Verrucomicrobiota)、放线杆菌门(Actinobacteriota)和蓝藻菌门(Cyanobacteria)的相对丰度大小实现。(3)变形杆菌门(Proteobacteria)是整个腐解过程中的第一大优势菌群,A、B、C三组的第一大优势菌门均为变形杆菌门,水质提升有助于厚壁菌门的生长和繁殖,在B组和C组中的第二大优势菌群是厚壁菌门,稀释比越高两类细菌门的总相对丰度越大。(4)总悬浮物、氧化还原电位、浊度和总氮对水体中的细菌群落结构产生显著影响,腐解进程可分为2个时段,环境因子对菌群结构影响的变化与腐解进程有关。因此,相关人员可通过适度收割沉水植物残体,调节水体氮素、浊度等上覆水理化指标,调控水体中细菌的群落结构及优势菌群种类,从而降低季节性水生植物腐解引发的负面影响,最终达到科学管理沉水植物的目的。

关键词：菹草腐解上覆水氮素浮游细菌典范对应分析网络分析