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长江中游网湖沉积物重金属污染特征与生态风险评价

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环境工程学报 2023年第12期17卷 3859-3869页

作者：荣楠郭灿斌王文静周道坤刘晓伟卢文洲生态环境部华南环境科学研究所广州510530 国家环境保护水环境模拟与污染控制重点实验室广州510530 中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室北京100085 广东省水与大气污染防治重点实验室广州510530

湖北网湖位于长江中游,与长江干流相通,研究其沉积物中重金属分布特征及生态风险评价对长江经济带水质安全和水污染治理具有重要的意义。分析了网湖20个样点0~25 cm深度沉积物中As、Hg、Cu、Zn、Cd、Pb、Cr等7种重金属的质量分数和空间... 详细信息

湖北网湖位于长江中游,与长江干流相通,研究其沉积物中重金属分布特征及生态风险评价对长江经济带水质安全和水污染治理具有重要的意义。分析了网湖20个样点0~25 cm深度沉积物中As、Hg、Cu、Zn、Cd、Pb、Cr等7种重金属的质量分数和空间分布特征,利用相关分析和主成分分析探讨了表层沉积物中重金属的来源,并利用地累积指数法、潜在生态风险指数法和一致性沉积物质量基准进行重金属污染评价。结果表明:As、Hg、Cu、Zn、Cd、Pb、Cr等7种重金属的平均质量分数分别为37.5、0.137、108、123、0.283、37.8、108 mg·kg^(-1)。与长江流域其他重要湖泊如巢湖、太湖等相比,网湖沉积物重金属含量处于较高水平。Pearson相关性分析表明,As、Zn、Cd两两之间呈极显著正相关(p污染源。重金属污染评价结果表明,沉积物整体受到极严重的重金属污染和很强的潜在生态危害,入湖区附近相对较严重,需及时防控和治理。一致性沉积物质量基准评价结果显示,Zn、Cd、Hg和Pb引发生物毒性的概率低于25%,As、Cu和Cr有25%~75%的概率产生有害生物效应。

关键词：网湖沉积物重金属污染评价有害生物效应

长三角地区2004-2022年NO_(2)柱浓度演变特征及其主要影响因素分析

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环境科学研究 2024年第5期37卷 950-962页

作者：沈利娟刁一伟贾浩博王红磊施双双赵天良无锡学院大气与遥感学院江苏无锡214105 无锡学院中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室江苏无锡214105 南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室江苏南京210044

为研究长三角地区NO_(2)柱浓度长期的时间演变特征及其影响因素,利用OMI卫星观测的NO_(2)柱浓度数据、GPM降雨数据、MERRA-2再分析数据和社会经济数据,结合地面NO_(2)浓度数据,分析了卫星数据与地面观测数据的一致性以及NO_(2)柱浓度的... 详细信息

为研究长三角地区NO_(2)柱浓度长期的时间演变特征及其影响因素,利用OMI卫星观测的NO_(2)柱浓度数据、GPM降雨数据、MERRA-2再分析数据和社会经济数据,结合地面NO_(2)浓度数据,分析了卫星数据与地面观测数据的一致性以及NO_(2)柱浓度的年际、月际和季节性变化特征及其主要影响因素.结果表明:①OMI卫星观测的NO_(2)柱浓度与地面观测的NO_(2)浓度一致性较好,能够较好地反映地面NO_(2)浓度分布及其时间变化特征.②长三角地区2004-2022年NO_(2)柱浓度高值主要集中在南京、常州、无锡、苏州、上海和杭州等核心城市地区;NO_(2)柱浓度年际变化呈波动变化趋势,可分为2个阶段,2004-2011年为增加阶段,年均变化率为0.68%,2011-2022年为降低阶段,年均变化率为-4.51%.2011年NO_(2)柱浓度达最大值〔(12.63×10^(15)±9.16×10^(15))molec/cm^(2)〕,2022年达到最小值,仅为(7.16×10^(15)±4.80×10^(15))molec/cm^(2).③受气象条件和排放源的影响,导致NO_(2)柱浓度存在明显的月际和季节性变化,呈冬季>春季≈秋季>夏季的特征,其中12月〔(20.20×10^(15)±8.89×10^(15))molec/cm^(2)〕最高,7月〔(4.81×10^(15)±1.72×10^(15))molec/cm^(2)〕最低.④长三角地区NO_(2)柱浓度的长期演变特征受社会经济因素的影响.第二产业中的燃煤源和第三产业中交通运输对NO_(2)柱浓度的影响较大,机动车排放是长三角地区核心城市群对流层NO_(2)的重要来源.研究显示,2004-2022年随着一系列大气污染防治措施的执行,长三角地区在经济快速发展的同时NO_(2)柱浓度持续降低,充分证明了经济发展与环境保护可以实现良性互动.

关键词：长三角地区 NO_(2)柱浓度时间演变影响因素社会经济因素

废弃砷矿区周边生态系统的重金属分布特征及污染评价

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水生态学杂志 2022年第1期43卷 40-47页

作者：张蒙赵文博汪光廖文王宏伟河北大学生命科学学院生命科学与绿色发展研究院河北保定071002 生态环境部华南环境科学研究所国家环境保护水环境模拟与污染控制重点实验室广东广州510655 生态环境部华南环境科学研究所广东省水与大气污染防治重点实验室广东广州510655

研究废弃砷矿影响下水库及周边生态系统中重金属分布特征和生物污染状况,可为土壤和水生态修复及治理提供参考数据。2019年夏季采集了粤北某水库的动物、植物和水样,测定了砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、汞(Hg)共5种重金属含量,采用... 详细信息

研究废弃砷矿影响下水库及周边生态系统中重金属分布特征和生物污染状况,可为土壤和水生态修复及治理提供参考数据。2019年夏季采集了粤北某水库的动物、植物和水样,测定了砷(As)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)、汞(Hg)共5种重金属含量,采用单因子污染指数法和均方根综合指数法进行污染评价。结果显示,水中重金属含量沿矿口到水库一线下降明显,As含量最高,为0.0980~1.0010 mg/L;农作物中,重金属综合污染指数由高到低依次为:As>Cr>Pb>Hg=Cd,As污染程度从大到小依次为:白菜(中度污染)>花生(中度污染)>番薯(中度污染)>南瓜(轻度污染);乡土植物中,凤尾蕨对As富集效果明显,平均含量达1286.4234 mg/kg;5种重金属在水生生物中综合污染指数由高到低依次为:As>Pb>Cd>Cr>Hg,3种水生生物重金属综合污染指数由高到低为:河蚌(轻度污染)>太阳鱼(轻度污染)>鲤(轻度污染)。研究表明,受粤北地区重金属高背景值和砷矿的影响,水库生态系统已存在轻微的生态风险,植物和动物处于轻度污染状态,矿口周边的植物污染程度较严重,应引起足够重视。

关键词：重金属砷矿水库生物污染

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长三角地区2004—2022年NO柱浓度演变特征及其主要影响因素分析

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环境科学研究 2024年

作者：沈利娟刁一伟贾浩博王红磊施双双赵天良无锡学院中国气象局生态系统碳源汇重点开放实验室无锡学院大气与遥感学院南京信息工程大学中国气象局气溶胶-云-降水重点开放实验室

为研究长三角地区NO2柱浓度长期的时间演变特征及其影响因素，利用OMI卫星观测的NO2柱浓度数据、GPM降水数据、MERRA-2再分析数据和社会经济数据，结合地面NO2浓度数据，分析了卫星数据与地面观测数据的一致性以及NO2柱浓度的年际、月... 详细信息

为研究长三角地区NO2柱浓度长期的时间演变特征及其影响因素，利用OMI卫星观测的NO2柱浓度数据、GPM降水数据、MERRA-2再分析数据和社会经济数据，结合地面NO2浓度数据，分析了卫星数据与地面观测数据的一致性以及NO2柱浓度的年际、月际和季节性变化特征及其主要影响因素. 结果表明：①OMI卫星观测的NO2柱浓度与地面观测的NO2浓度一致性较好，能够较好地反映地面NO2浓度分布及其时间变化特征. ②长三角地区2004—2022年NO2柱浓度主要集中在南京、常州、无锡、苏州、上海和杭州等核心城市地区；NO2柱浓度年际变化呈波动变化趋势，可分为2个阶段，2004—2011年为增加阶段，年均变化率为0.68%，2011—2022年为降低阶段，年均变化率为-4.51%. 2011年NO2柱浓度达最大值〔(12.63×1015±9.16×1015)molec/cm2〕，2022年达到最小值，仅为(7.16×1015±4.80×1015)molec/cm2. ③受气象条件和排放源的影响，导致NO2柱浓度存在明显的月际和季节性变化，呈冬季>春季≈秋季>夏季的特征，其中12月〔(20.20×1015±8.89×1015)molec/cm2〕最高，7月〔(4.81×1015±1.72×1015)molec/cm2〕最低. ④长三角地区NO2柱浓度的长期演变特征受社会经济因素的影响. 第二产业中的燃煤源和第三产业中交通运输对NO2柱浓度的影响较大，机动车排放是长三角地区核心城市群对流层NO2的重要来源. 研究显示，2004—2022年随着一系列大气污染防治措施的执行，长三角地区在经济快速发展的同时NO2柱浓度持续降低，充分证明了经济发展与环境保护可以实现良性互动.

关键词：长三角地区 NO 柱浓度时间演变影响因素社会经济因素

基于机器学习算法的高海拔地区臭氧影响因素重要性分析

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宁夏大学学报（自然科学版） 2024年第2期45卷 196-202页

作者：施光耀杨思琪张劲松杜慧慧庞丹波宁夏大学生态环境学院/西北土地退化与生态恢复省部共建国家重点实验室培育基地宁夏银川750021 宁夏银川城市生态系统国家定位站宁夏银川750021 中国林业科学研究院林业研究所北京100091 银川市生态环境监测站宁夏银川750001

臭氧(O_(3))是表征大气氧化性和衡量光化学污染程度的重要指标,长期暴露在高浓度O_(3)环境中,生物体会受到严重危害.银川市位于西北高海拔地区,夏季持续高温且紫外线辐射强烈,在光化学反应下极易生成O_(3),导致O_(3)污染频发.因此,亟待... 详细信息

臭氧(O_(3))是表征大气氧化性和衡量光化学污染程度的重要指标,长期暴露在高浓度O_(3)环境中,生物体会受到严重危害.银川市位于西北高海拔地区,夏季持续高温且紫外线辐射强烈,在光化学反应下极易生成O_(3),导致O_(3)污染频发.因此,亟待开展O_(3)污染的研究,探明影响O_(3)浓度变化的关键因子.本研究依托宁夏银川城市生态系统国家定位站,以银川市凤凰公园为研究对象,开展野外同步定位观测试验,获取O_(3)浓度、气象因子和大气污染物等数据,应用机器学习算法中的随机森林模型,研究影响O_(3)浓度变化的关键气象因子和大气污染物.结果表明:(1)建立的随机森林模型,其方差解释率在88%以上,且观测值与拟合值间的决定系数R^(2)为0.974,均方根误差为85.8,拟合效果良好;(2)通过对模型筛选出的影响O_(3)浓度的关键因子进行重要性排序,对模型贡献较大的4个变量分别为相对湿度(27.8)、NO_(2)(0.1)、NO_(2)(16.1)和PM_(2.5)(12.7);(3)各变量与O_(3)浓度之间存在显著的非线性关系,其中氮氧化物(NO、NO_(2))对O_(3)浓度影响的阈值效应最大,其次为相对湿度和温度.因此,应用随机森林模型可从非线性角度阐明O_(3)浓度与气象因子和大气污染物的关系,明确影响O_(3)浓度的关键因子及其阈值效应,从而为高海拔地区O_(3)污染防治提供科学依据和技术支撑.

关键词：机器学习算法臭氧随机森林模型气象因子大气污染物

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基于定位栏试验的奶牛粪便中雌激素含量特征

中国环境科学 2022年第1期42卷 119-126页

作者：李艳潘杰梁紫薇胡嘉梧刘姜艳贺德春李廷真重庆三峡学院三峡库区水环境演变与污染防治重庆市重点实验室重庆404130 生态环境部华南环境科学研究所广东广州510530 仲恺农业工程学院广东广州510225

为探究奶牛粪便中雌激素含量特征,采用定位栏试验收集奶牛粪便样,采用超高效液相色谱串联(UPLC-MS/MS)法对粪便中4种天然雌激素(雌酮;17α-雌二醇,17β-雌二醇,雌三醇)和2种人工合成雌激素(17α-炔雌醇,己烯雌酚)的含量进行测定,结果表... 详细信息

为探究奶牛粪便中雌激素含量特征,采用定位栏试验收集奶牛粪便样,采用超高效液相色谱串联(UPLC-MS/MS)法对粪便中4种天然雌激素(雌酮;17α-雌二醇,17β-雌二醇,雌三醇)和2种人工合成雌激素(17α-炔雌醇,己烯雌酚)的含量进行测定,结果表明:6种雌激素的检出率居于8.33%~98.89%之间,4种天然雌激素中,除雌三醇检出率为8.33%外,其余3种的检出率均在90%以上;2种人工合成雌激素检出率分别为52.22%(17α-炔雌醇)和64.44%(己烯雌酚);6种雌激素总浓度范围为1.51~658.98μg/kg(干重),总雌激素活性当量浓度范围为3.76~478.50μg/kg(干重).不同生长阶段奶牛粪便中雌激素含量存在显著差异,6种雌激素总含量排序为泌乳牛>犊牛>育成牛,其中位值分别为79.21,47.20,25.72μg/kg.不同季节采集的粪便样品中雌激素含量总体表现为冬季与春季相对较高,夏季和秋季相对较低,其中秋季粪便样品中6种雌激素含量显著低于其他季节.养殖场粪便堆放场样品中雌激素总含量在7.63~3921.92μg/kg之间,显著高于通过定位栏试验采集的鲜粪中的雌激素含量.不同生长阶段、不同季节、不同采样点采集的牛粪样品中雌激素含量均存在较大差异,在开展奶牛养殖雌激素排放量调查及风险评估工作中,应充分考虑采样时间和采样点位的影响.

关键词：奶牛粪便雌激素生长阶段季节差异

湛江市夏季大气挥发性有机物污染特征及来源解析

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环境科学 2023年第5期44卷 2461-2471页

作者：庞晓蝶高博陈来国刘明陆海涛王硕赵伟梁小明郭送军中国环境科学研究院北京100012 生态环境部华南环境科学研究所国家环境保护城市生态环境模拟与保护重点实验室广州510535 广西大学资源环境与材料学院南宁530004

臭氧污染在全国呈加剧态势,在非重点区域和非重点城市其相关研究薄弱.在湛江市选取3个采样点,使用苏玛罐和2,4-二硝基苯肼(DNPH)吸附管采样,并利用气相色谱-质谱/氢离子火焰检测器(GC-MS/FID)和高效液相色谱(HPLC)分析了101种挥发性有机... 详细信息

臭氧污染在全国呈加剧态势,在非重点区域和非重点城市其相关研究薄弱.在湛江市选取3个采样点,使用苏玛罐和2,4-二硝基苯肼(DNPH)吸附管采样,并利用气相色谱-质谱/氢离子火焰检测器(GC-MS/FID)和高效液相色谱(HPLC)分析了101种挥发性有机物(VOCs),分析其主要组分和变化特点,计算VOCs的臭氧生成潜势(OFP),并利用正定矩阵因子分解模型(PMF)进行源解析.结果表明,采样期间湛江市φ(TVOCs)平均值为1.28×10^(-7),其中OVOCs占比最高,为52%,其次为烷烃(36%)、烯烃(7%)、卤代烃(2.42%)、芳香烃(1.61%)和炔烃(0.78%).VOCs组分日变化特征表明,芳香烃和烷烃早晚体积分数高而中午低,受光化学反应影响大;而OVOCs在光化学反应强烈的中午体积分数低而傍晚高,表明傍晚采样点附近OVOCs直接排放增多或受到上风向污染源输送的影响.湛江市TVOCs的OFP为3.28×10^(-7),优势物种为甲醛、1-丁烯、正丁烷、2-丁酮和乙醛.表征气团老化程度的X/E值和气团后向轨迹分析表明,采样期间,当受来自南或西南方向气团影响时,X/E小,气团老化程度高,受到远距离传输影响;当受来自东或东南方向气团影响时,X/E大,气团新鲜,VOCs主要来自本地排放.根据PMF源解析,湛江市VOCs的来源主要有:工业排放源、汽油车尾气及油气挥发排放源、区域背景及远距离传输源、生物质燃烧源、船舶及柴油车排放源和溶剂使用排放源,贡献率分别为:36.05%、28.99%、13.84%、10.13%、7.05%和3.95%.湛江市应加强对甲醛、1-丁烯、正丁烷和2-丁酮等物种的监管,工业源和移动源是管控重点.

关键词：湛江市挥发性有机物(VOCs) 臭氧生成潜势(OFP) 污染特征来源解析

沮河流域河岸带土壤重金属污染评价及来源分析

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环境化学 2024年

作者：王宇晨李鹏张洋王博于国强张国军孟永霞涂龙杰刘家亮中国地质调查局西安地质调查中心旱区生态水文与灾害防治国家林业局重点实验室中国地质调查局西安矿产资源调查中心西安理工大学省部共建西北旱区生态水利国家重点实验室西安国际港务区基层工作部宁夏回族自治区水土保持监测总站

为了解沮河流域（黄陵段）河岸带土壤重金属特征，在沮河流域（黄陵段）河岸带采集了12个样带共计84个土壤样品，分析了8种重金属（砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、汞（Hg）、铅（Pb）、镍（Ni）和锌（Zn））的含量状况及分... 详细信息

为了解沮河流域（黄陵段）河岸带土壤重金属特征，在沮河流域（黄陵段）河岸带采集了12个样带共计84个土壤样品，分析了8种重金属（砷（As）、镉（Cd）、铬（Cr）、铜（Cu）、汞（Hg）、铅（Pb）、镍（Ni）和锌（Zn））的含量状况及分布特征，利用单因子指数法、内梅罗综合指数法和地累积指数法对重金属污染程度进行评价，采用潜在生态风险指数法评价研究区生态风险程度，综合Pearson相关性分析和主成分分析法，定性分析8种重金属的来源.结果表明，沮河流域（黄陵段）河岸带土壤中，Pb、Cu、Zn、Ni和As存在轻微富集现象，Cd和Hg的污染最为严重，平均值为0.134 mg·kg-1和0.066 mg·kg-1，点位超标率分别达到了100%和58.3%. Pb、Cd、Zn、Cu和Hg等元素的含量在空间上分布相似，即从上游到下游为先递增后递减的趋势，而Ni和Cr两种元素的含量却呈现先递减后递增的趋势. As元素的含量从上游到下游一直呈递减趋势. 3种典型土地利用河岸带的重金属横向分布规律呈现出一定的相似性，均呈现出随着高程的降低先增加后减小的趋势.坡度和径流是影响重金属迁移的重要因素.污染评价和生态风险评价表明，Cd和Hg两种重金属元素存在较高的污染等级，分别达到了Ⅲ级和Ⅴ级，Cd和Hg两种种种重金属元素的潜在生态风险较高，其中Cd为Ⅳ级，Hg为Ⅴ级.相关性分析和主成分分析结果表明,As、Pb、Cd、Cu和Zn主要受农业生产、交通运输、工业生产的影响，为人为源；Cr和Ni的污染源主要为自然源，如地质活动和成土母质；Hg的主要来源为大气沉降.

关键词：沮河流域河岸带土壤重金属污染评价来源解析

改良A^(2)O-MBR工艺短程硝化和SND影响因素研究

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环境工程 2023年第S2期41卷 88-91,95页

作者：王丽刘钢温榛煌刘丽红黎京士陈明月石益广梅嘉鑫中国建筑第四工程局有限公司广州510700 生态环境部华南环境科学研究所广州510655 广东省水与大气污染防治重点实验室广州510655

构建了改良A^(2)O-MBR工艺,将好氧池分为O_(1)池和O_(2)池,并分段控制DO浓度,考察了NH_(4)^(+)-N负荷和DO浓度对短程硝化和同步硝化反硝化(SND)作用的影响。进水NH_(4)^(+)-N浓度为50 mg/L,C/N比为6。在污泥浓度为2573 mg MLSS/L时,NH_(... 详细信息

构建了改良A^(2)O-MBR工艺,将好氧池分为O_(1)池和O_(2)池,并分段控制DO浓度,考察了NH_(4)^(+)-N负荷和DO浓度对短程硝化和同步硝化反硝化(SND)作用的影响。进水NH_(4)^(+)-N浓度为50 mg/L,C/N比为6。在污泥浓度为2573 mg MLSS/L时,NH_(4)^(+)-N负荷为0.037 kg N/(kg MLSS·d),实现了短程硝化,亚硝氮积累率(NAR)最高达到38%,TN平均去除率为86.9%,最高达到90%;物质平衡分析表明,有61%的TN在好氧池通过SND得到去除。随着污泥浓度升高,NH_(4)^(+)-N负荷降低,TN去除率下降。在低NH_(4)^(+)-N负荷下,将O_(1)池和O_(2)池DO分别调整至1.0,1.6 mg/L左右,SND作用得到强化,TN去除效果改善,出水TN平均浓度9.6 mg/L,平均去除率80.7%。

关键词：生物脱氮氨氮负荷同步硝化反硝化短程硝化溶解氧控制