中国环境科学杂志

中国环境科学杂志2026年第4期

• 四川盆地中部城市春季PM2.5与O3复合污染特征与成因

  代新越, 蒋红斌, 王璞, 魏海川, 唐松, 刘淞, 周力, 杨超, 杨复沫

  为揭示四川盆地中部城市春季大气复合污染特征及成因,基于2024年春季遂宁市大气环境监测数据,分析了PM2.5与O3污染过程的气象特征及成因机制,并评估了SO2异常高值对二次颗粒物生成的作用.结果表明,PM2.5污染期间,二次无机组分和有机气溶胶共同占主导地位,两者合计占比约78%,本地二次转化是浓度升高的主要驱动因素.源解析结果显示,PM2.5主要来源于二次源、机动车排放和扬尘,三者合计贡献约70%.在O3污染过程中,高辐射条件下VOCs驱动的光化学反应增强,其中烯烃与芳香烃贡献最为突出,油气挥发和溶剂使用是主要排放来源,贡献约60%.春季遂宁城区在清晨出现SO2短时高浓度事件(最高可达40.7μg/m3),这一现象与东南和东北方向的工业源排放输送密切相关,并显著促进硫酸盐生成.研究表明,遂宁市春季复合污染的形成主要受二次转化与气象条件共同影响.控制二次污染前体物排放,减少交通与溶剂使用排放推进VOCs、NOx与SO2的协同减排是降低复合污染风险、改善空气质量的关键措施.

• 闽江口臭氧高值日VOCs光化学损耗与来源解析

  张映荷, 缪清清, 林晶, 应传友, 林春香

  为探究闽江口地区挥发性有机物(VOCs)污染特征及其对臭氧(O3)生成的影响,本研究基于2023年闽江口VOCs观测数据,结合光化学指示物种法和连续反应模型获得VOCs初始浓度,并综合运用臭氧生成潜势(OFP)、OH自由基消耗速率及正交矩阵因子受体模型(PMF),系统分析了VOCs光化学消耗特征、光化学活性及来源.结果表明,闽江口VOCs组分以含氧挥发性有机物(OVOCs)和烷烃为主,全年总挥发性有机物(TVOC)平均浓度为(15.8±7.0)×10-9,臭氧高值日TVOC平均浓度为(18.1±7.8)×10-9,显著高于非高值日的(15.3±6.7)×10-9.VOCs光化学消耗呈现显著季节差异:春夏季以烯烃、芳香烃主导的消耗量较高,秋冬季减弱.烯烃、OVOCs及芳香烃对L·OH和OFP的贡献最大,主要活性物种包括乙烯、丙烯、异戊二烯、甲苯等.PMF源解析显示,春夏季机动车排放源、石油化工源、油气挥发源的贡献均较高.经光化学校正,发现工业排放源、机动车排放源等源的实际贡献率被低估,且春夏季高值日机动车排放源的贡献均高于非高值日.基于上述机制分析,建议优先管控机动车排放源、溶剂涂料源及工业排放源,以实现闽江口O3的精准防控.

• 西安市PM2.5中棕碳的吸光特征及影响因素分析

  黄沙沙, 沈振兴, 徐红梅, 杨柳, 李彩兰

  以西安市冬、夏季高分辨率PM2.5为研究对象,结合超微量物质流体样品检测光谱仪(LWCC-UV-Vis)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)确定其中棕碳(BrC)的吸光特征和官能团组成,基于主成分分析(PCA)揭示不同季节影响BrC光学性质的来源和组分.结果显示:冬季的PM2.5、有机碳、无机离子浓度分别为(57.4±14.5), (8.9±4.6), (13.9±5.3) μg/m3,是夏季的1.9、1.4、1.6倍.冬季BrC的吸光能力高于夏季,其吸收系数(babs365)和质量吸收效率(MAE365)分别是夏季的15.6和12.9倍.夏季和冬季的Ångström指数(AAE)分别为1.74~6.63和1.50~5.84,覆盖了燃烧源、机动车和二次生成的特征区间.夏季BrC呈现更高的氧化程度和更丰富的含氧官能团,冬季BrC含有更多的芳香类化合物.PCA结果显示夏季白天NH3/NH4+介导的还原型含氮有机物(NOCs)主导BrC光吸收;夏季夜间生物质燃烧的一次排放及其与·NO3反应生成的氧化型NOCs共同调控BrC光学性质;冬季燃烧源为BrC首要来源,同时NH3/NH4+和NOx/NO3-介导的二次化学过程在白天和夜晚共同影响BrC光吸收.本研究结果为精准评估区域气溶胶辐射效应与制定有效的减排策略提供了科学依据.<

• 基于多源卫星的浙江开放生物质燃烧排放估算

  徐若妍, 赵文龙, 李将永, 夏峥, 王晓元, 章露, 张春林, 沈加思, 王伯光

  采用卫星遥感与排放因子相结合的方法,建立了浙江省2016~2024年生物质燃烧源VOCs排放清单,系统分析了排放时空特征,并评估了其臭氧生成潜势(OFP)和二次有机气溶胶(SOA)生成潜势.结果表明:浙江省生物质燃烧排放年均干物质燃烧量(DM)以森林和农田为主,占比分别为58.3%和41.2%,丽水、衢州和杭州为高值区.2016~2020年干物质年均下降4.7%,但2021年后整体趋势回升,2024年达峰值.污染物中CO排放量最高,年均7.80万t,其次VOCs、PM10、PM2.5、OC、NOx、NH3、BC、SO2分别为3.57, 0.82, 0.79, 0.42, 0.24, 0.11, 0.08, 0.07万t.值得注意的是,2023~2024年9种典型大气污染物的排放量均较研究期前期增长超30%.VOCs组分以甲烷和含氧有机物为主,其中甲醛、2,3-丁二酮等10种高活性物种贡献了74.0%的臭氧生成潜势,而苯系物虽仅占VOCs排放量的9.0%,却贡献93.2%的二次有机气溶胶生成潜势.不确定性分析表明排放清单呈右偏分布,生物质燃烧的火辐射功率不确定性(52%)和燃烧效率变异(33%)是主要不确定性来源.

• 长江中游内河航运排放对大气萘空间格局影响的走航观测研究

  徐子正, 郭照冰, 余海峰, 成琳, 丁天皓, 王盼, 刘晓, 李林军, 朱宽广, 李颖, 刘冲, 熊鑫, 夏瑞, 丁峰, 关中峰, 刘华龙, 朱亮, 谭稳, 刘巍, 常运华

  于2024年8月16日在长江中游湖北段(宜昌—武穴,全长约845km)开展船载走航观测,利用Vocus PTR-TOF-MS技术实现对大气萘、丙烯醛和二甲苯的高分辨率在线监测.结果显示,观测期间萘的平均浓度为(0.19 ± 0.19)μg/m3,最高值达3.19 μg/m3,超过美国环保署吸入参考浓度,表明局地排放对空气质量和健康风险具有显著影响.萘浓度在时间上呈现“低值为主、多点突升”的特征,在空间上表现为“上游偏高—中游偏低—下游波动强烈”的格局,沿程识别出宜昌三新工业园、城陵矶港、武汉港、黄冈沿江工业园和武穴港等5个高值点及荆州、洪湖两个高浓度片区,萘、丙烯醛和二甲苯的协同变化表明:部分区域三者同步显著升高,反映船舶不完全燃烧与港口/工业VOC排放叠加;部分区域仅萘与丙烯醛或二甲苯同步,或以萘单独升高为主,指示工业燃烧和沿岸工业过程等不同排放来源的作用.港区与巡航状态对比显示,城陵矶港和武穴港“港区附近段”萘浓度高于“巡航状态”,而武汉港略低于“巡航状态”,说明在国家政策的约束下,长期靠泊阶段燃油排放已部分减弱.进一步分析表明,萘与丙烯醛的相关性由上游的中等水平逐渐过渡到下游的高度一致,揭示了排放源结构由多源复合逐步向高强度燃烧源主导转变的机制.本研究揭示了长江中游航运活动与陆源排放的耦合作用对大气萘时空分布的驱动效应,为内河航运排放监管和区域空气质量改善提供了实证支撑.

• 厌氧出水分流强化反硝化除磷与短程硝化

  张杰, 吴润泽, 李帅, 李冬

  在同步短程硝化反硝化除磷(SPNEDPR)系统曝气时段内,好氧聚磷菌(APAO)先于氨氧化菌(AOB)利用溶解氧(DO),导致氮氧化物(NOx-)供给与磷去除存在速率差,不利于反硝化聚磷菌(DPAO)富集.为提升DPAO磷源竞争能力,提出厌氧含磷出水分流策略,通过调控磷量适当限制聚磷菌(PAO)的活性,提高有磷环境中NOx-供给量.试验设置3组反应器处理实际生活污水,分流比分别为20%,33%,50%,总计运行86d,考察系统处理效能与功能菌活性,探究DPAO富集效率与短程硝化稳定性.结果表明:高分流比利于富集DPAO,采用50%分流比的反应器具有最高的缺氧除磷速率1.044mg/(gMLVSS·h)与NO2-去除速率1.449mgN/(gMLVSS·h).然而,分流策略使PAO在与聚糖菌(GAO)间的碳源竞争中的劣势更显著,表现为除磷效率削弱与脱氮效率增强.分流比为20%时,85d氮磷去除率分别为71.54%,80.41%;而分流比为50%时,氮磷去除率分别为75.72%,75.45%.试验末期微生物群落分析表明,不同分流比条件下Candidatus_Competibacter等GAO均为主要菌属.分流比为20%时,Candidatus_Accumulibacter丰度最高(2.81%);而归属于DPAO的Dechloromonas属丰度在分流比为50%时达到最高(1.85%).此外,高分流比利于维持系统短程硝化稳定,尽管低C/N条件下各系统的NOB活性均上升,但以Nitrospira为代表的NOB丰度随分流比升高而降低.

• HRT调控残余氨联合DO对CANON稳定性的影响研究

  李冬, 王天朔, 张杰

  通过建立实验室规模的全程自养脱氮工艺(CANON)颗粒污泥反应器,系统分析了不同残余氨浓度和溶解氧(DO)浓度下的脱氮效果,微生物活性及污泥特性变化.实验结果表明,残余氨浓度对系统稳定性具有显著影响,适当提高残余氨浓度并控制DO浓度能够有效抑制亚硝酸盐氧化菌(NOB)活性,增强氨氧化菌(AOB)与厌氧氨氧化菌(Anammox)的活性.然而,过高浓度的DO会削弱残余氨对CANON系统的稳定作用,导致NOB活性恢复,影响工艺性能.此外,优化的残余氨和DO条件有助于胞外聚合物(EPS)的分泌,改善污泥颗粒的沉降性能,但过量DO可能导致颗粒结构松散.微生物群落分析显示,关键功能菌种的丰度发生了显著变化,包括AOB的Nitrosomonas属、Anammox菌的Candidatus_Brocadia属及NOB的Nitrospira属.尽管NOB的实际活性受到抑制,但其并未被完全消除.

• 考虑污染源不确定性的地下水监测网鲁棒优化

  杨宇, 季叶飞, 罗建男

  为应对污染源位置、释放强度及释放时长等不确定性导致的地下水污染监测难题,本文提出一种结合地下水数值模拟与鲁棒优化的监测井网优化方法.首先,建立地下水流与溶质运移模型,并利用椭球基函数神经网络(Ellipsoidal Basis Function Neural Network, EBFNN)构建替代模型,随后,以污染扩散最不利情景下最大化监测井浓度响应为目标,构建Max-min鲁棒优化模型,采用灰狼优化算法(Grey Wolf Optimizer, GWO)求解,得到最优监测方案.与随机监测方案和高污染区最大覆盖方案对比,结果表明,在污染扩散最不利的情景下,该方法在检出率与污染物浓度总量等指标上均表现更优.研究为提升污染扩散最不利情景下地下水污染监测网络监测能力提供了方法参考.

• 生物炭强化厌氧消化去除微量有机污染物-效能及机理研究

  张子欣, 王连旭, 田端云, 周佑飞, 陈荣

  通过批次实验探讨生物炭(BC)对厌氧消化(AD)效能及微量有机污染物(OMPs)去除效率的影响及其作用机制.研究结果表明,BC的投加对AD过程中甲烷的产生无明显影响.但OMPs的去除效率从(49.47 ± 5.00)%提高至(71.90 ± 2.50)%,主要通过吸附和生物转化这两个路径提升.BC通过与OMPs之间的π-π相互作用以及氢键作用吸附OMPs,使吸附效率从(21.31 ± 2.43)%提高至(36.01 ± 5.65)%.同时,非索非那定(FXF)、四环素(TC)、N-甲基苯胺(NML)、阿替洛尔(ATE)、对乙酰氨基酚(ACE)和甲氧苄啶(TMP)的生物转化效率也从(23.19 ± 5.33)%提高到(46.67 ± 9.33)%,其中含有氨基和羟基的化合物的生物转化效率提升尤为明显.微生物群落分析表明,BC的添加使与OMPs降解相关的关键功能菌种丰度增加,从而为OMPs的生物转化提供了更多的代谢途径.此外,电活性细菌丰度的增加,有助于OMPs的生物转化.本研究为提高AD过程OMPs的去除效率提出了一种有效策略.

• 电场协同Co(II)/CaSO3系统降解酸性偶氮染料

  冯力, 潘霆宇, 吕建兵, 樊庆鲁, 郭智聪, 岑柏洋, 杨峰, 张蒙

  采用介体电化学氧化法,构建了电场协同Co(II) 活化亚硫酸钙(E/Co(Ⅱ)/CaSO3)的新型氧化体系.结果表明,在优化条件下15min内对酸性橙7(AO7)的降解效率高达97%.通过实验计算出了该体系硫酸根自由基和羟基自由基是主要氧化活性物质,相对贡献率分别为46.80%和44.27%.降解路径分析结合密度泛函理论(DFT)与质谱验证,揭示了AO7的断裂机制及中间产物毒性降至几乎无毒性,证实体系能有效降低生态风险.以缓释性、易回收的亚硫酸钙替代传统亚硫酸钠,通过结合微量Co(II) 实现精准可控反应,具备高效、适应性强、二次污染极低等优势.

• 再生水厂退水对受纳水体溶解性有机物组成的影响

  许新源, 朱利英, 郁达伟, 于雯超, 王晓雯, 徐宇峰, 张文静, 魏源送

  为明确再生水厂退水对城市河流溶解性有机物(DOM)特征的影响,研究选取北京市沙河再生水厂、高安屯再生水厂退水及其受纳水体上下游为研究对象,综合应用紫外-可见吸收光谱、三维荧光区域积分(FRI)及傅里叶变换离子回旋共振质谱(FT-ICR MS)技术,系统解析了再生水环境质量、DOM的光谱特征、分子组成特征及其与水环境因子间的关系.水质分析结果表明,再生水补给显著改善了受纳水体的氧化还原环境(DO、ORP升高),并呈现“降磷、降氨、增硝”的营养盐结构调控特征.光谱分析结果表明,研究区域水体DOM主要分布在Ⅱ区(色氨酸类蛋白质)与Ⅳ区(溶解性微生物代谢产物),其体积之和均值占比超过50%.再生水补给后,下游a254显著降低.FT-ICR MS分析表明,与自然河流相比,再生水补给的河流DOM的m/z更高,O/Cw、H/Cw、AImodw和DBEw值更接近污水处理厂退水特征,CHOS与CHONS类分子占比较高,DOM分子整体呈现弱还原态(NOSCw值低)和低不饱和度(DBEw值低).分子转化分析发现,再生水中DOM分子稳定性较差,其中83.2%~76.62%的特征分子(Pro分子)在向下游输移过程中发生快速转化,且发生转化的主要是含氮(N)、硫(S)的分子.相关性分析表明,水环境因子对DOM的分子组成及结构参数间有明显影响,DO和营养盐是主要的影响因素,其中DO与DBE-Ow呈显著正相关(r=0.82,P<0.05),TP与CHOS、O/Cw呈显著正相关(r=0.82、0.86,P<0.05),COD与NOSCw、O/Cw呈显著正相关(r=0.88、0.91,P<0.05),NO3--N与DBEw、O/Cw显著负相关(r=-0.82、-0.81,P<0.05).再生水补给不仅引起受纳水体DOM分子数量的变化,更在分子组成上引发明显调控,进一步加深了对再生水影响受纳水体DOM组成特征的理解.

• 根际溶解氧影响尾水人工湿地氮去除效率机理

  成思源, 陈桢慧, 唐溪, 王文明, 蒋小梅, 宋凤鸣, 杨淇椋, 贺建伟, 唐崇俭

  在某再生水厂三级尾水人工湿地系统中,进行根际多种环境因子及宏基因组测序分析,研究发现:尽管TN从进水段至出水段只从5.48下降到5.03mg/L,但NO3--N削减了13.37%,说明NO3--N下降推动了TN去除,NO3--N在进水段和中段分别削减了9.4%和4.4%,说明沿程硝氮去除率下降.此外,TON由0.57提升至0.71mg/L,占比从10.37%升高至14.18%,说明TON升高制约着TN去除.DO含量在三级人工湿地中逐步上升,提升61.8%.基于环境因子和基因丰度的相关性、随机森林模型分析可知,根际DO是影响反硝化相关基因nirK和有机氮代谢相关基因GLUD1_2的最重要因子.宏基因组分析结果揭示反硝化相关基因narG、nirK、nosZ等下降21~43%;有机氮代谢相关基因GLUD1_2、glnA等降低了13.93~46.68%,表明湿地沿程根际反硝化脱氮和有机氮去除功能受抑.研究表明,根际DO通过影响人工湿地中微生物的有机氮合成与硝酸盐去除过程,成为限制TN深度脱除的关键因素.

• 中国固体废物产生治理格局探析与资源化跃迁展望

  徐静霞, 徐亚, 赵玉鑫, 黄启飞, 孟令易, 李唯实, 刘景财

  固废高质循环日益成为全球污染防治的关键路径和资源安全的核心保障.针对支撑我国固废资源高质循环的科技创新主攻方向不清、路径不明的问题,研究整合了多维度分类框架与2019~2023年全口径固废数据,综合运用定量分析、比较研究及系统诊断方法,系统开展全国全口径固废环境资源属性辨析、产生处理格局解译、利用处置短板识别和资源化跃迁路径探究研究.基于2023年93.2亿t固废总量(约占全球30%)的全景解析,发现中国固废产生格局深度耦合产业与区域特征:工业固废(43.8亿t)高度集中于电力、冶金等五大行业,并在空间格局呈现出东部建筑垃圾高峰带、西部工业强度密集区(>10000t/亿元)与东北农业固废压力大的梯度差异.尽管末端无害化处置率整体较高(城市生活垃圾无害化处理率达到100%),但资源转化率普遍偏低(如废旧纺织品资源转化率不足25%).最后,为实现固废治理体系的战略转型,本研究提出了一个以“多级治理效能评价体系、高质资源化关键技术和智慧决策模拟平台”为核心的治理框架,其中评价体系为治理方向提供标尺,技术突破释放资源潜能,智慧平台则打通“数据-决策-执行”闭环,为推动"无废城市"建设、实现减污降碳协同增效提供了理论支撑与实践方向.

• 废钒钛系脱硝催化剂真空蒸馏清洁化回收钼

  冯宇昂, 李朝阳, 马红周, 赖志强, 党小庆, 屈嘉鑫, 王赫, 张兴, 关明华

  失活的钒钼钛系脱硝催化剂被归类为HW50 类危险固体废物,其所含的有价金属具有显著的回收利用价值,兼具经济与环境效益.针对常规资源化回收方法的局限性,提出采用真空蒸馏技术实现钼组分的清洁分离与高效回收,在失活V2O5-MoO3/TiO2催化剂的化学成分和主要物相检测的基础上进行了真空蒸馏提取钼的实验研究,通过系统考察加热温度、保温时间对钼挥发行为的影响,优化并确定了关键工艺条件.研究结果表明:真空加热温度至800℃并保温120min,钼的回收率可达84.7%,MoO3(s)以Mo3O9(g)、Mo4O12(g)、Mo5O15(g)的形式进入气相中,并在冷凝区域沉降,回收挥发冷凝物主要为MoO3,纯度达到99%以上,真空蒸馏渣的物相转为金红石型TiO2,达到一级人造金红石标准.

• 外源AHLs信号分子加速污泥蚯蚓粪稳定化的研究

  郭天珍, 丁浚刚, 夏慧, 黄魁, 陈群丰, 任珂珂

  有机质降解缓慢已成为污泥蚯蚓粪稳定化过程的限速步骤.本研究以等质量比混合添加N-丁酰基-L-高丝氨酸内酯(C4-HSL)、N-己酰基-L-高丝氨酸内酯(C6-HSL)和N-辛酰基-L-高丝氨酸内酯(C8-HSL),设置对照组(0 μg/kg)、低浓度组(40 μg/kg)和高浓度组(400 μg/kg),探究外源AHLs信号分子对污泥蚯蚓粪稳定化过程的加速作用.结果表明,AHLs的添加促进了污泥蚯蚓粪有机质的降解与氮素保留,且低浓度AHLs的处理效果更为显著(P<0.05).实验结束时,低浓度添加使蚯蚓粪中细菌的Dominance指数下降23%,而Shannon指数上升1.9%.相比之下,高浓度组和对照组均呈现相反趋势.相较于对照组,低浓度组中微生物互作强度提高17.73%.偏最小二乘路径模型结果显示有机质降解在高浓度组和对照组主要受环境因子驱动,而在低浓度组中由群体感应(QS)主导.本研究证实,40μg/kg的AHLs可通过调控QS优化微生物群落结构,从而促进有机质降解,加速污泥蚯蚓粪的稳定化.

• 含固率和SRT对高含固产酸污泥厌氧消化系统的影响

  张含, 高金华, 王佳伟, 冯臣, 文洋, 李相昆, 任征然

  以高含固系统稳定运行和产甲烷量最大化为目标,采用动力学模型拟合和Illumina MiSeq高通量测序方法,分别考察不同固体停留时间(SRT)(15, 20, 25, 30d)高含固(10%、12%、15%)产酸污泥厌氧消化变化规律,旨在明确含固率和SRT对高含固厌氧消化系统性能及微生物群落结构的影响.动力学模型拟合结果表明,含固率10%反应速率k最高和迟滞期λ最小、含固率15%最大甲烷产量B0最高.通过提高含固率和缩短SRT来增加反应有机负荷时,厌氧消化过程中TAN和VFAs未造成抑制问题,系统能够稳定运行.SRT为25d时,含固率15%的产甲烷量最高为403.2mL/g VS,水解率、产酸率和产甲烷率最大为54.4%、54.2%和56.4%,含固率10%和SRT为20d次之.微生物群落检测结果显示,高含固产酸污泥的丰富底物有利于产甲烷菌富集与保持高活性.综合表明,含固率15%与SRT为25d是最优工艺条件,含固率10%与SRT为20d是次优选择.

• 基于质地指纹特征的外源土壤识别技术

  付融冰, 胡建, 许大毛, 徐则林, 郭小品, 温东东, 马栋, 黄理辉

  基于土壤质地的固有属性,提出了土壤质地指纹特征的概念,通过协同耦合土壤粒径分布、矿物学特征、有机质特征以及污染物赋存特征四类指标,构建了一基础三辅助多维度综合指纹识别体系.通过电子探针(EPMA)、自动矿物分析系统(MLA)和X射线光电子能谱(XPS)等技术手段,分析不同来源土壤的质地特征差异.土壤粒径分析显示,S1样品在0.01mm以下细颗粒区间的累积百分比显著低于S2和S3,不均匀系数差异明显,可快速筛查外源土壤.矿物学分析表明,不同土壤中石英、铁氧化物、硅酸盐矿物及重金属宿主矿物的种类、含量和嵌布形态具有高度特异性,如SS样品中高岭石含量达60.33%,而SSA中以黑云母(25.86%)和石英(25.38%)为主,SSB中则以含镁铝钙铁硅酸盐(73.28%)为标志性矿物.有机质特征上,原始土壤中胡敏酸、富里酸和胡敏素比例均衡,而受废渣入侵后富里酸和胡敏素分别上升至35.7%和39.5%,显示外源输入对有机质组成的干扰.污染物赋存形态分析进一步强化识别可靠性,如As在SS中以残渣态(63.1%)和铁锰氧化物结合态(20.4%)为主,而在SSA和SSB中,残渣态占比超过94.8%,XPS则揭示Fe、S、As的化学种态分布差异,如Fe(Ⅱ)/Fe(Ⅲ)及As(III)/As(V)形态比例可作为入侵判别指标.最后通过实际铅锌冶炼遗留场地的案例验证,该技术能够有效区分原生土壤与外源入侵物质,在复杂污染场景中表现出良好的适用性和可靠性.

• 有机酸复合淋洗剂分步淋洗六价铬污染土壤

  于逸轩, 曹军, 郭焱, 刘斌, 刘元元

  研究了柠檬酸、苹果酸、酒石酸等天然有机酸及其联合硫酸亚铁(FeSO4)对六价铬(Cr(VI))污染土壤的淋洗修复性能,观测了淋洗时间、淋洗剂浓度、液固比等因素对淋洗效果的影响,对比分析了天然酒石酸-FeSO4与磷酸二氢钠(NaH2PO4)的不同分步淋洗方式对土壤修复效果的影响.结果表明,酒石酸-FeSO4复合淋洗剂对土壤中Cr(VI)去除效果最优,在酒石酸浓度0.1mol/L、FeSO4浓度0.01mol/L、淋洗时间2h和液固比10:1条件下,土壤中Cr(VI)去除率达89.5%,土壤中残留Cr(VI)含量为32.6mg/kg.先采用酒石酸-FeSO4复合淋洗剂进行初淋洗,随后加入NaH2PO4固体继续淋洗的分步淋洗法效果最佳;分步淋洗后土壤中Cr(VI)去除率达93.34%,Cr(VI)含量降至20.66mg/kg;采用NaH2PO4与酒石酸-FeSO4分步淋洗可有效修复Cr(VI)污染土壤.

• 衢州市典型耕地土壤重金属污染评价及源解析

  孙毓, 郝秀珍, 李嘉玲, 隽铭阳, 王艮梅

  为探究浙西丘陵盆地耕地土壤重金属污染特征,识别重金属污染来源,在衢州市典型耕地区域采集109个表层土壤样品并测定土壤Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb的含量.采用单因子污染指数法、内梅罗综合污染指数法和地累积指数法系统评估土壤重金属污染程度,相关性分析、主成分分析(PCA)和APCS-MLR受体模型解析污染来源及其贡献率.结果表明,土壤以酸性为主,土壤重金属Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb总量平均值分别为84.3,36.7,41.3,138,0.595和35.5mg/kg,均高于浙江省和金衢盆地背景值.研究区域耕地土壤中6种重金属均有不同程度的累积,总体处于轻度污染,以土壤Cd污染最为严重.当研究区土壤pH≤6.5,Cd平均值大于农用地土壤污染风险筛选值(GB 15618-2018).Cr和Ni主要污染源为自然源,Cd、Zn、Pb主要为农业和交通运输混合源,Cu可能源自多种污染源;自然源、农业和交通运输混合源和工矿业活动对研究区域土壤重金属的贡献率分别为38.47%、42.07%和19.46%.研究结果可为该区域重金属污染耕地土壤的修复治理和安全利用提供数据支持.

• 不同微生物修复技术对多环芳烃污染土壤生态毒性效应的影响

  杜晓丽, 刘小鲁, 孙文谦, 崔瀚武

  采集经5种微生物修复技术修复30d的PAHs污染土壤,评估其对土壤中PAHs的去除效果,并以小麦(Triticum aestivum L.)为暴露物种,开展小麦种子萌发与幼苗生理毒性试验.结合PAHs去除效果与多生物标志物响应,利用综合生物标志物响应指数(IBRv2)系统评估修复后土壤的生态风险,为优化有机污染场地修复技术选用提供支撑.结果表明,酶制剂处理组对高毒性PAHs去除效果较佳,对二苯并[a,h]蒽和茚苯[1,2,3-cd]芘去除率分别可达77.1%和44.0%;酶制剂与表面活性剂联用表现更优,对二苯并[a,h]蒽和茚苯[1,2,3-cd]芘的去除率分别提高至80.4%和72.7%.菌剂处理组对低毒性PAHs去除效果较好,但表面活性剂联用仅提高了对芴的去除率;生物刺激剂能明显强化土著微生物对萘、芴、芘、二苯并[a,h]蒽和茚苯[1,2,3-cd]芘的去除.综合IBRv2指数,不同微生物修复技术修复PAHs污染土壤的生态毒性总体排序为:酶制剂>生物刺激剂>菌剂;酶制剂处理组显著抑制了小麦萌发并诱发强氧化胁迫,与未修复土壤相比发芽率降低了23%,生态毒性效应最强;酶制剂与表面活性剂联用修复进一步加剧了土壤生态毒性,完全抑制小麦萌发,与未修复土壤相比叶绿素a和叶绿素b的含量分别降低0.259和0.254mg/kg,过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)和丙二醛(MDA)分别升高16.1、15.937和3.262mmol/mg prot,而菌剂与表面活性剂联用可降低土壤生态毒性,提高小麦种子发芽率,促进小麦生长和光合色素合成,缓解氧化损伤,表现出较优的修复潜力.

• 硫化纳米零价铁修复铬污染土壤及菌群响应

  刘诺, 周哲先, 任芝霏, 郑春丽

  采用一步法合成了硫化纳米零价铁复合材料,通过SEM、XRD、Mapping等手段对其表观特征、元素分布和腐蚀产物进行了表征,通过迁移性实验分析了S-nZVI和nZVI的迁移性能,同时分析了土壤菌群对添加S-nZVI和nZVI后的响应过程.结果表明,nZVI颗粒通常呈球形,受磁偶极相互作用和化学吸附,颗粒以链状分布,而S-nZVI中颗粒被片状结构包裹;反应后铁的主要氧化产物为磁铁矿、针铁矿和纤铁矿.硫化纳米零价铁颗粒迁移性更强,说明硫化后能有效减少颗粒团聚.S-nZVI对Cr(VI)固定效能(接近100%)高于nZVI(83%).微生物测序结果显示,S-nZVI对土壤菌群多样性影响较小,并能进一步刺激与硫转化、铬还原相关的微生物菌属如Alcanivorax(食烷菌属)、Anaerovorax(厌氧消化菌属)等丰度上升.因此,S-nZVI不仅能够高效实现Cr(VI)的固定,而且对土壤菌群多样性影响较小,为铬污染土壤的修复提供了新的思路.

• 固相萃取技术的环境样品分析应用与发展

  陈涵阳, 李奕萱, 俞学如, 王新皓, 邱龙龙, 陈森, 张悦清, 盛峰, 孔德洋, 谷成, 陈张浩

  传统固相萃取(SPE)技术在处理复杂基质与痕量水平污染物时存在操作繁琐、选择性不足、装置易堵塞、溶剂需求量大等诸多难题,为应对这些挑战,近年来已陆续发展出固相微萃取、搅拌棒吸附萃取、磁性固相萃取、分散固相萃取等多种新型固相萃取技术与新型萃取材料.本文阐述了固相萃取技术的发展历程并从技术特点、应用场景、优势及挑战等方面梳理总结相关研究进展及关键技术瓶颈.研究认为,新型固相萃取技术在绿色分析、微型化与便携化及新型功能萃取材料开发上已取得显著进展,但仍面临装置集成复杂、普适性不足、应用转化受限等严峻挑战.同时,展望了SPE技术未来发展的3大趋势:面向特定污染物的高性能吸附剂开发、集成化与自动化智能平台的构建、以及技术标准与操作规范的完善.

• 基于GWO-CatBoost算法的海州湾营养盐时空变化及影响因素研究

  王知新, 赵成义, 唐伟

  基于改进的CatBoost算法构建了海州湾近海可溶性无机氮(DIN)和活性磷酸盐(SRP)浓度的反演模型,研究了海州湾近海营养盐浓度的时空变化及影响因素,结果表明,基于改进的GWO-CatBoost算法构建的近海营养盐浓度反演模型表现最优,DIN和SRP的决定系数R2分别为0.94和0.75,均方根误差RMSE分别为0.0394和0.0023mg/L.近7a,海州湾近海DIN和SRP浓度的年平均变化总体呈逐年下降趋势;在空间上由近岸向外海、由西南向东北海域呈递减趋势;季节上春、冬季最高,秋季次之,夏季最低.DIN和SRP与化学需氧量浓度变化均呈负相关,SRP与pH值变化呈负相关, DIN与pH值的关系则表现出不确定性.研究结果可为黄海海域快速全时监测近海水体氮磷等营养盐浓度的动态变化,诊断其动态变化的影响因素,开展海洋生态环境健康评价提供依据.

• 入湖河流总磷通量富营养化效应及基准阈值初探

  何赛兰, 朱元荣, 周琪皓, 宋庆帅, 邴小杰, 崔芳溪, 王玉尧, 蒋娟, 吴丰昌

  本研究收集了涵盖多个气候区和不同湖泊类型的入湖河流总磷通量(TPflux)、湖体总磷(TP)浓度和叶绿素a(Chl-a)浓度等数据资料,系统研究了湖泊总磷输入通量的时空分布特征,并采用回归分析明确了入湖TPflux、湖体TP浓度与湖泊富营养化指标(Chl-a)的关系,进一步基于线性回归模型和压力-响应模型对湖体TP浓度基准值和单位湖面面积TPflux (TPflux/area)基准阈值进行协同分析,旨在湖泊营养物基准的基础上,初探制定入湖河流输入通量控制基准阈值的可行性.结果表明:①1974~2022年间,研究湖泊TPflux总体呈上升趋势,热带地区(30°S~30°N)TPflux最高,由赤道向两极降低;并呈现出东高西低的经向分异特征.②TP浓度、入湖TPflux/area与Chl-a浓度均呈显著正相关,其中湖体TP浓度对Chl-a的影响更为直接和强烈.③通过压力-响应模型确定的湖泊TP浓度基准值和可能的TPflux/area基准阈值分别为0.04mg/L和0.394g/(m2·a).其中,不同湖泊类型的湖体TP基准值或TPflux/area基准阈值存在一定差异,浅水湖泊TP浓度基准值和TPflux/area阈值为0.098mg/L和1.31g/(m2·a),而深水湖泊分别为0.07mg/L和0.641g/(m2·a).研究结果初步明确了入湖河流总磷输入通量的基准阈值可行性.未来,可在营养盐基准制定和通量监测规范化的前提下,开展不同区域、不同类型湖泊总磷输入通量基准阈值的更多探讨,为湖泊流域外源输入负荷管控提供科学依据.

• CO2限制下赤潮藻脂肪酸及其稳定同位素组成

  陈海月, 刘瑀, 王国光, 荣广智, 王海霞

  本研究结合稳定同位素和多组学分析阐明了CO2限制下赤潮异弯藻(Heterosigma akashiwo, H. akashiwo)和中肋骨条藻(Skeletonema costatum, S. costatum)脂肪酸代谢响应机制及其稳定同位素(δ13CFAs)分馏特征.结果表明在300×10-6CO2组中,H. akashiwo优先固定12CO2,导致δ13CFAs降低,而S. costatumz对13CO2分馏效应减弱,δ13CFAs升高.100×10-6CO2组中,两者在合成短链脂肪酸过程中均出现δ13CFAs先升高、后降低、再升高的阶段性分馏模式.结合脂肪酸谱、转录组和代谢组学分析进一步发现,尽管两种微藻的脂肪酸合成均受抑制,但其分子调控机制存在显著差异.H. akashiwo中CO2限制使碳骨架供应不足,脂肪酸合成相关基因表达及多不饱和脂肪酸C20:5n-3含量减少.而S. costatum则通过协同激活C3与C4光合固碳系统,增强CO2固定能力,主要合成饱和脂肪酸.本研究为阐明赤潮藻的碳分配差异与环境适应性提供了重要见解.

• 中国北方典型湖泊湿地生态保护修复工程成效评估指标体系研究

  童仪, 马明睿, 王增龙, 范一凡, 王琪, 包萨茹, 单楠, 田雨桐, 曹秉帅

  针对中国北方寒旱区湿地生态系统保护修复工程成效评估中存在的指标-机制脱节、尺度错配及基准静态化问题,以呼伦湖湿地生态系统保护修复工程为案例,构建了耦合退化机制识别与多维度验证的差异化生态系统保护修复成效评估指标体系.通过级联关系分析(CRA)解析了暖干化-水文功能退化-生境破碎-生物链瓦解的生态系统退化传导路径,提出工程尺度的动态评估框架.在乌兰诺尔湿地试点工程中,该评估体系对小尺度工程修复成效展现出高灵敏度.结果表明:该体系实现了退化靶点与评估指标的精准级联映射,以退化斑块占比量化鼠害对草地退化的正反馈效应,特色指标与核心退化机制高度契合.研究采用湿地恢复类工程75%、草原恢复类25%的差异化权重分配策略,合理匹配区域退化主导因子,且通过工程投资占比与区域面积综合赋权确保评估精准性.此外,研究整合卫星遥感、无人机高光谱与地面标准化调查的多尺度验证技术,实现工程尺度精细化监测与结构-功能-服务协同验证.该体系较国际标准(如SER三位一体框架、欧盟WFD),更契合我国北方湖泊湿地生态系统特点:解决欧盟WFD忽略社会维度、SER未区分工程尺度问题.未来需深化气候-生态耦合模型动态校正基准,并推广至岱海、乌梁素海等北方典型湖泊标准化应用.

• 三峡水库澎溪河库湾脱氮潜力时空异质性及驱动因素分析

  赵冬瑞, 黄亚男, 杨正健, 李晓玲, 范向军, 邢龙, 黄宇波, 刘鑫宁

  以三峡水库典型支流澎溪河库湾为研究对象,将ΔN2作为评估脱氮潜力的核心指标,在不同水位调度期开展水体溶解性氮气(N2)原位监测,揭示支流库湾脱氮潜力的时空分布特征及其驱动因素.结果表明,除汛期个别点位外,不同水位调度期的ΔN2表现出较高的脱氮潜力,高水位运行期最高,为(226.42±18.87)μmol/L;蓄水期次之,为(88.69±40.49)μmol/L;消落期与汛期浓度相近且偏低,分别为(73.02±26.18)和(73.38±42.69)μmol/L.高水位运行期和蓄水期的ΔN2呈“河口高-中游低-上游回升”的纵向分布,消落期和汛期空间差异较小;底层水体ΔN2高于表层.水库调度促使干流水体以不同形式的异重流侵入支流库湾,改变了水体的分层结构,进而影响库湾水体中ΔN2的时空分布.同时,水库调度还通过调节pH值、溶解氧、藻类浓度、浊度等水环境因子,间接影响反硝化等脱氮过程.此外,研究发现尽管单位水体脱氮效率较低,但在较高水位下总体脱氮潜力更大.研究可为快速评估湖库脱氮潜力,提升水库综合生态效益提供科学依据.

• 茅尾海入海河口区沉积物生源要素分布及来源

  孙东启, 亢振军, 杨斌, 周姣娣, 莫小荣, 颜婷婷, 黄海方

  以茅尾海两个主要入海河口区柱状沉积物为研究对象,通过对沉积物粒度、总有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)、碳氮稳定同位素(δ13C和 δ15N)进行测定,探究入海河口区柱状沉积物生源要素的分布特征及有机质来源.结果表明,茅岭江河口(MRE)柱状沉积物TOC、TN和TP含量范围分别为0.09%~0.61%,0.01%~0.05%和0.006~0.018%;钦江河口(QRE)柱状沉积物TOC、TN和TP含量范围分别为0.63%~0.91%,0.05%~0.09%和0.034~0.060%.MRE柱状沉积物TOC、TN和TP含量均由表层至次表层总体呈增加的变化趋势,之后随深度总体呈递减趋势但变化波动较小;QRE柱状沉积物中TOC、TN和TP含量随深度增加总体呈现先减后增的变化趋势.MRE沉积柱TOC、TN和TP含量与细颗粒物(粉砂和黏土)均呈显著正相关(P<0.01),QRE沉积柱TN含量与细颗粒物(粉砂和黏土)呈显著正相关(P<0.05),表明细颗粒物对茅尾海主要入海河口区沉积柱生源要素含量及分布起着重要的作用.基于三端元混合模型,MRE和QRE沉积物有机质陆源输入占比分别为(48.2±26.0)%和(48.0±13.0)%,海洋浮游生物占比分别为(32.0± 18.5)%和(40.1±9.8)%,红树林凋落物占比分别为(19.8±8.3)%和(11.9±3.7)%,陆源输入是茅尾海主要入海河口区柱状沉积物有机质的主要来源.

• 土地利用变化与城市热岛的协同演化及空间异质性——以合肥市为例

  汪勇政, 赵闯, 余浩然

  以合肥市为例,整合2013~2023年6期土地利用数据与Landsat 8反演的地表温度,构建“土地利用-热环境”协同分析框架:采用土地利用转移矩阵刻画格局演变,以均值-标准差法划分热岛等级,引入土地利用贡献指数(CId)量化各地类对升温/降温的作用,并结合双变量LISA检验“地类-LST”的空间聚集关系.结果表明:(1)近10a建设用地显著扩张(+402.66km2),耕地与水域分别减少258.01和136.27km2,主城区呈持续外扩的空间形态;(2)热岛格局以中度热岛为主,强热岛区域年均占比26.53%,2013~2015年扩张最快(年均+511.67km2),2021~2023年收缩最快(年均-433.42km2);(3)不同地类对热环境的作用显著异质:建设用地对热岛具有主导的正贡献,水域具有最强的降温效应,林地次之,耕地整体为正贡献而年际波动明显;(4)“地类-LST”空间关系以高-高与低-高聚集为主,高-高主要集中在中心城区,低-高环布于其周缘;局部Moran’s I为0.82~0.88(Z > 1.96),显示显著空间集聚.研究定量揭示了合肥城市扩张与热岛协同演化的节律与空间指向,提示应以水体与绿地为核心的蓝绿网络稳固为优先,配套控制建设用地无序蔓延与强度边界,从源头减缓热岛.该框架为揭示城市增温机制与实施精细化国土空间管理提供了可操作的方法和量化依据.

• 江苏省不同林种林下盖度的时空分异特征

  蒙雯婷, 陆一, 谭露, 吴芳, 郭家瑜, 刘霞

  基于江苏省典型林种的空间分布特征,通过野外定位观测获取2020~2022年林下绿色、非绿色植被盖度,采用SG滤波、K均值聚类等方法分析不同林种林下盖度的时间变化特征和空间分异性.结果表明:1) 江苏省典型林种为用材林、防护林和经济林,分别占53.45%、26.06%和13.10%,南北差异主要表现在用材林和防护林由杨树、侧柏等转变为香樟、马尾松等,经济林由苹果、梨、板栗、银杏等转变为茶、桃、柑桔等;2) 从时间变化特征看,用材林和防护林林下盖度全年稳定在80%以上,林下绿色植被与非绿色植被占比有明显的季节交替,而经济林林下盖度波动明显,全年以非绿色植被为主,不同树种林下盖度变幅在28%~58%,波动的时间和强度与管理措施密切相关;3) 从空间分异特征看,由于主要林种的树种构成差异,江淮丘陵岗地农田防护保土区(V-1-2nt)、江淮下游平原农田防护水质维护区(V-1-1ns)、沿江丘陵岗地农田防护人居环境维护区(V-1-5nr)以及太湖丘陵平原水质维护人居环境维护区(V-1-4sr)的林下盖度变化趋势相似,主要林种的林下盖度水平较高,为71%~100%,而鲁中南低山丘陵土壤保持区(Ⅲ-4-2t)、黄泛平原防沙农田防护区(Ⅲ-5-3fn)和淮北平原岗地农田防护保土区(Ⅲ-5-4nt)的变化趋势相对一致,林下盖度季节波动更加明显,为7%~100%.研究结果可为区域土壤侵蚀监测与评价提供数据支撑和科学依据.

• 樟子松菌根化苗对干旱-复水的生长生理响应

  任悦, 高广磊, 丁国栋, 张英, 刘一麟, 鲁莹

  以2a生樟子松幼苗为材料,接种须腹菌属真菌(Rh)和棉革菌属真菌(To),采用室外盆栽控水法,设置5个水分胁迫梯度(湿润对照、轻度、中度、重度和极重度干旱)及复水处理(胁迫结束后1d复水),并设置4种接种处理(不接种对照、单接Rh、单接To、共同接种Rh+To).测定分析干旱及复水过程中幼苗生长、光合、水分、渗透调节物质、抗氧化酶活性、抗旱能力、干旱恢复能力和干旱适应能力等指标,并分析其相互关系.结果表明: (1)干旱胁迫显著抑制幼苗生长与生理特征(P<0.05),根茎比、光合荧光参数、叶片组织密度、叶水势和根水势随胁迫加剧而减小,相对电导率、丙二醛、抗氧化酶活性则增加.(2)复水与接种EMF均能促进幼苗恢复,轻、中度干旱后复水效果优于重度及以上胁迫;共同接种对幼苗促进作用优于单一接种,其中单接To更利于提升幼苗生长、光合和抗氧化系统,而单接Rh则在幼苗荧光、水分、渗透调节及细胞膜稳定性方面表现更优.(3)干旱胁迫降低幼苗抗旱能力,但显著提升干旱恢复和干旱适应能力(P<0.05);接种EMF可提高上述3种能力;且干旱恢复能力与干旱适应能力呈显著相关(r2=0.272, P<0.05).(4)幼苗生物量干重、根茎比与干旱恢复能力和干旱适应能力呈极显著正相关关系(P<0.01),光合参数与抗旱能力呈极显著正相关关系(P<0.01),相对电导率、脯氨酸、丙二醛与抗旱能力呈极显著负相关关系(P<0.01).综上,外生菌根真菌通过协同调控樟子松幼苗的生理过程,显著增强其对“干旱-复水”动态环境的适应与恢复能力,研究结果可为樟子松人工林高效培育及干旱区生态修复提供了重要理论依据.

• 木醋与生物质炭调控尾矿锑形态的微生物机制

  张晓峰, 何璐, 于焕云, 谢雨琦, 龙丹妮, 丁为, 欧梦萱, 陈俊毅, 马振宇, 李子宏, 唐戍亮

  设置以木醋(WV)和乙酸钠(AC)为碳源的处理,并在WV处理中引入生物质炭(BC),构建尾矿含量为1/10 (w/v)的微宇宙培养体系,系统考察体系中硫、锑含量及其赋存形态、功能基因丰度及微生物群落结构变化特征.结果表明,WV可促进SO42-和Sb(V)的微生物还原,并推动锑向与硫化物高度关联的专性吸附态/有机结合态转化,从而实现一定程度的固定作用.然而,与AC相比,WV碳源组成复杂,微生物对其利用效率较低.WV与BC联用后,相较于WV处理, dsrB、arrA和anrA基因丰度分别提高99.69%、104.62%和307.67%,SO42-和Sb(V)生化还原作用显著增强,专性吸附/有机结合态TSb分别增加39.48%和46.69%.研究表明,WV与BC的协同作用可有效增强锑在尾矿环境中的还原转化与稳定化程度,为Sb尾矿污染治理提供新的调控思路和技术途径.

• 高效扩充生物炭介孔强化去除水中四环素的研究

  牛晓旭, 赵傅杰, 罗云湘, 王洪臣, 刘国华, 齐鲁

  为强化生物炭对四环素(TC)的吸附能力,通过NaOH和ZnCl2联合改性制备了一种具有高介孔比例的等级孔生物炭(BZBC).结果表明,NaOH处理去除了部分灰分和杂原子化合物,有利于介孔结构的发育.单独ZnCl2活化可显著提升生物炭的介孔体积、总孔体积和比表面积.与单独ZnCl2 改性生物炭(ZBC)相比,NaOH和ZnCl2接续改性后的BZBC的平均孔径从3.41nm扩大至5.09nm,同时介孔比例从53.00%提升至68.68%.介孔比例的增加促进了物质传递效率,提高了TC这类分子量相对较大的有机物进入生物炭孔隙内部的可达性.BZBC的比表面积高达1310.75m2/g,总孔体积到1.67m3/g,与原始生物炭(BC)相比,石墨化程度增强,表面负电荷密度降低,从而表现出优良且稳定的吸附性能.在298K条件下,通过Langmuir模型计算得出BZBC对TC的最大吸附容量高达716.00mg/g,约为BC的9倍.BZBC强化吸附TC的主要机制包括孔隙填充、静电相互作用、p- p相互作用、氢键作用.

• 不同降解程度的BMPs对水体氮转化的影响:基于实验室体系的研究

  郭欣, 丁一淇, 何强, 李宏

  采用聚己二酸对苯二甲酸丁二酯(PBAT)与聚乳酸(PLA)合成的商用可生物降解塑料袋构建了可生物降解微塑料(BMPs)浓度为10,20和50mg/L的微宇宙体系,探究了原位降解180和300d后的BMPs对水体理化性质、氮素形态、溶解性有机质(DOM)组分及氮转化关键功能基因的影响.结果表明,BMPs可显著改变水体pH值、溶解氧(DO)及DOM组分(P<0.05).20和50mg/L BMPs组亚硝氮(NO2--N)浓度均显著低于对照组(P<0.05),且20mg/L 180d降解BMPs组NO2--N浓度最低,仅为对照组的16.23%.BMPs能推动体系腐殖化进程,提升了木质素类、芳烃类、鞣质类物质相对丰度,180d降解BMPs组微生物多样性最高;此外,BMPs添加组改变了水体中氮转化相关微生物以及功能基因的丰度,未降解BMPs组主要富集了硝化基因AOA-amoA,而经原位降解后的BMPs添加组中富集了反硝化功能基因napA、narG、nirK、nirS及nosZ.BMPs的生物降解改变了水体DOM组分,同时调控氮转化功能基因丰度,最终促进反硝化脱氮过程.本研究补充了不同降解程度下可生物降解微塑料(BMPs)对水体氮循环影响的认知空白,揭示了BMPs促进水体反硝化脱氮的机制,为认知BMPs的水生态环境效应提供了关键数据和科学参考.

• 基于原位生物标志物风险排序的优先PFASs筛选技术构建与应用

  陈瑞煌, 李凌锋, 陈忠礼, 邵迎

  传统的基于风险排序的优先全氟和多氟烷基物质(PFASs)筛查,多基于环境介质(如水、沉积物)浓度与室内毒性分析数据展开,忽略生物累积与食物链传递差异,难以覆盖PFASs多样性、未考虑环境介质的复合影响,难以反映实际的生态毒性效应.以嘉陵江流域为研究对象,探讨基于原位生物标志物的优先PFASs筛选方法.通过整合化学分析与野生生物原位毒性生物标志物,评估PFASs的生态风险及生物累积特征.结果表明,嘉陵江重庆段地表水共检测出26种PFASs,其检出浓度为0.04~32.94ng/L;鱼类肝脏中共检测出19种PFASs,检出浓度为0.002~235.70ng/g,其在鱼体内的最高富集倍数达533.67.原位生物标志物检测发现鱼肝脏中诱导显著氧化应激(SOD)活性升高17%~72%、微核率达2%~7%.结合暴露评估和危害评估计算风险指数,发现4种PFCAs(PFBA、PFPeA、PFHxA、PFHpA)和2种新型PFASs(6:2FTS、C9HFPO-TA)具有中高风险.建立的优先筛选体系弥补了传统浓度排序忽视生态毒性效应问题,为流域优先控制污染物的识别提供实用框架.

• 菲和芘反硝化降解及微生物群落变化的特征

  江瑞阳, 刘璐涵, 张代钧, 张羽, 张津耀

  以菲(Phe)和芘(Pyr)为代表多环芳烃(PAHs),构建了厌氧反硝化降解Phe和Pyr的反应器(PheBR和PyrBR),探究了单一和二元基质降解特征及其对微生物群落的影响.降解动力学结果表明,Phe与Pyr的单基质降解过程均符合Monod方程(R2>0.98), Phe的降解速率高于Pyr [qmax(Phe)=0.0065±0.0011mg/(mg×h),qmax(Pyr)=0.0013±0.0006mg/(mg×h)].在二元基质降解中,非竞争抑制模型和SKIP模型均表现出较高拟合度(R2> 0.97).定量聚合酶链反应(qPCR)和逆转录定量聚合酶链反应(RT-qPCR)结果表明PAHs的混合降解可促进反硝化作用,诱导二元基质体系中反硝化基因narG,nirS和norB的丰度和转录水平上调.基于GC-MS与LC-MS联用技术鉴定芳环裂解关键中间产物,结合qPCR与RT-qPCR结果分析,揭示Phe通过羧化反应介导芳环裂解,最终进入三羧酸(TCA)循环完成矿化;Pyr则依赖K区氧化启动芳环裂解,后经邻苯二甲酸、苯甲酸等中间体途径实现降解.16S rRNA高通量测序表明二元PAHs基质体系促进降解菌和反硝化菌的生长富集,有助于混合PAHs的反硝化降解.

• PVC微塑料载Cr(Ⅲ)与二棕榈酰磷脂酰胆碱相互作用

  付天宇, 张林丰, 曹妍, 鲁旭康, 李杰, 李曼焘, 赵群

  探讨了聚氯乙烯(PVC)微塑料负载Cr(III)与二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC,肺表面活性物质的关键组分)之间的相互作用.结果表明,PVC微塑料对Cr(III)具有一定的吸附能力,DPPC可通过静电吸引和配位作用进一步增强Cr(III)在PVC表面的吸附.傅立叶变换红外光谱和X射线光电子能谱分析揭示DPPC通过磷酸基团与Cr(III)形成配位键,并可能促使Cr(III)向高毒性的Cr(VI)转化.此外,Langmuir-Wilhelmy薄膜天平实验显示,PVC-Cr(III)复合物会干扰DPPC单分子层的表面活性,导致其π-A等温线外扩和可压缩性降低.长期暴露于负载Cr(III)的PVC微塑料环境中可能增加肺毒性风险.

• PM2.5和O3暴露对中国中老年人衰弱发生的影响

  郭怡婷, 高宁, 赵梦苗, 杨亚雯, 张吉海, 王敏珍

  为探讨PM2.5、O3对中国中老年人衰弱发生风险的影响,基于2011~2018年中国健康与养老追踪调查(CHARLS)和中国高分辨率空气污染物(CHAP)数据集开展前瞻性队列研究.采用衰弱指数评估衰弱状态,运用Cox比例风险回归模型结合限制性立方样条(RCS)分析PM2.5、O3暴露与衰弱发生风险的关联及剂量-反应关系.结果显示:PM2.5和O3均与衰弱发生风险呈非线性剂量-反应关系;在调整混杂因素后,PM2.5浓度每增加一个四分位距(IQR),衰弱发生风险升高64.6%(HR=1.646,95% CI:1.408-1.925),O3浓度的升高与衰弱发生风险呈统计层面的负相关(HR=0.914,95% CI:0.895~0.934);不同O3水平下,高浓度PM2.5均为衰弱发生的危险因素,且PM2.5的危险效应在O3>100μg/m3时更为显著(HR=3.162,95% CI:2.445~4.090);55~65岁人群(HR=2.16,95% CI:1.67~2.79)及城市居民(HR=2.21,95% CI:1.72~2.84)因PM2.5暴露导致的衰弱发生风险更高.因此,长期暴露于高浓度PM2.5增加中老年人衰弱发生风险,55~65岁人群及城市居民风险更为突出.

• 源于突发污染事件的底泥残留苯酚空间分布特征及风险评估研究

  刘婷婷, 宋风景, 孙一铭, 吴洁宁, 陈城宇, 秦璐, 李家娜, 申佩璇, 解晓敏, 朱牧, 王超, 张伟, 王先良

  为研究突发性河流污染事件发生5年之后的残留污染分布及风险,本研究进行现场采样并分析底泥中苯酚含量,结合地统计法和风险评估法,分析苯酚的空间分布和生态、健康风险.结果表明:残留苯酚含量为2.3~26.6μg/kg,平均含量为5.46μg/kg,平均污染增量为3.28μg/kg,调查区和对照区的苯酚含量存在统计学差异(P<0.05);10个调查断面中,A、C、D断面为苯酚峰值区;20个采样点位中,D1污染等级最高为中至强污染(Igeo=2.699);空间插值显示河段中游的C~D区(7.6~26.6μg/kg)为苯酚预测含量最高区域,其次是泄露点附近的A区(6.2~10.7μg/kg);Moran’s I结果显示污染区域存在正相关聚集关系(I>0,z=2.395,P<0.05),D1、D2为污染区,B2为清洁区;熵值法显示桡足类生物的潜在生态风险最高(0.237~2.759),鱼类次之(0.083~1.019),藻类最低(0.051~0.773);健康风险评估结果显示饮水摄入苯酚的非致癌健康风险较低,HQ最大值为3.47×10-3.本研究确定了残留污染的存在及分布格局,并分析了其对生态及人群的健康风险.研究结果可为制定重点区域环境监管策略提供科学依据.

• β-内酰胺酶类抗性基因在不同菌株间的接合转移特性及影响因素

  张崇淼, 崔卓阳, 董雨雨, 李永强

  探究β-内酰胺类抗性基因在不同菌株间的接合转移特性及影响因素,以产超广谱β内酰胺酶(ESBL)大肠杆菌T413为供体菌,分别以大肠杆菌NK5449和蜡样芽孢杆菌X524为受体菌构建接合转移模型.结果表明,该抗性基因在大肠杆菌T413-大肠杆菌NK5449体系中的接合转移频率为1.22×10-3~1.90×10-1,而在大肠杆菌T413-蜡样芽孢杆菌X524体系则很低,仅为3.91×10-6~4.25×10-3.延长接合时间可显著提高后者的接合转移频率, 4h的接合转移频率仅为7.35×10-6,而在24h则增至1.31×10-3.当供、受体初始细菌浓度低于104 CFU/mL时,大肠杆菌T413-蜡样芽胞杆菌X524体系中的β-内酰胺酶类抗性基因接合转移频率大幅下降至3.10×10-4.对于这两种接合转移体系,均是在供受体菌等量、中性环境、37℃条件下,β-内酰胺酶类抗性基因接合转移频率达到最高.研究结果阐明了β-内酰胺酶类抗性基因通过接合转移在不同菌株间传播的关键特性与影响因素,为构建抗生素抗性传播控制策略提供了新视角.

• 三氯生对青鳉胚胎发育和miRNAs表达水平的影响

  车佳祥, 郭美莎, 刘浩杰, 丁旭, 黄亮亮, 曾鸿鹄, 宋晓红

  以青鳉为模式生物,通过表型观测和miRNAs测序,探究三氯生对青鳉胚胎发育的毒性机制.结果表明:5μg/L三氯生暴露15d后,青鳉胚胎(仔鱼)出现孵化率降低、体长变短、卵黄囊肿大、心包囊肿、生殖嵴缩短、眼直径减小、眼轴延长和眼间距异常.miRNAs测序共鉴定出6个差异表达miRNAs,其中2个显著上调,4个显著下调,这些miRNAs共靶向3166个基因.GO (Gene Ontology)功能分析表明,显著富集的条目涉及神经肌肉接头突触的特异性形成、肌节组装、肌肉牵张感知等过程.KEGG (Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes)通路分析发现19条显著富集通路,包括轴突导向、PI3K-Akt信号通路和PPAR信号通路等,这些通路与代谢调控、神经系统功能、运动能力、致癌风险和发育毒性密切相关.

• 滇中城市群人口-粮食-农业碳排放效率-农业经济耦合协调发展及影响因素

  樊艳翔, 贺灿飞, 王昕怡, 张继伟

  以滇中城市群为研究对象,基于 2010—2022 年县域面板数据,运用Super-SBM模型、耦合协调度模型等多种方法,探究人口-粮食-农业碳排放效率-农业经济(PFCE)系统的耦合协调发展时空格局及影响因素.(1)随着时间演进,多数地区PFCE系统耦合协调发展状态逐步脱离失调发展区间,协调发展区域数量不断增多,总体向更高程度的协调发展状态跃进.(2)经济因素、水资源保障因素、农业生产技术因素、劳动力素质因素是滇中城市群PFCE系统耦合协调发展水平的主导影响因素.滇中城市群PFCE系统良性互动水平总体并不理想,未来仍有较大的发展空间,因此要着力解决好滇中城市群区域、城乡经济发展差异与人口发展问题,通过缩小区域差异、优化资源保障、强化农业生产技术与提升劳动力素质以推动其突破发展瓶颈.

• 成都膳食转型特征与减排策略

  刘沁, 熊欣, 赵锐, 杜蓬勃, 杨礼玮, 王璐璐

  以位于中国西南地区的成都为例,系统分析了我国超大城市的膳食转型路径及其碳排放演变趋势,并以可持续膳食“健康-环境-经济-文化”四个维度为导向开展城市居民膳食优化模拟.结果表明,成都居民经历了“主食替代期-粮蔬平稳期-补偿消费期-结构失衡期”四个膳食转型阶段,整个过程以高蛋白高脂肪食物逐步替代高热量食物的阶段性、结构性调整为主要特征.膳食模式的变化导致居民个体膳食碳足迹增长了35.73%,叠加人口效应后城市食物消费碳足迹增长了2.84倍,至2022年达到18.19Mt CO2e.对当前膳食模式进行优化后发现,将膳食中粮食和肉类的消费量分别减少8.85%和64.70%,同时增加蔬菜、水果、水产品、蛋类和奶类的消费量保证营养需求,在个体层面可使膳食碳足迹减少53.75kg CO2e,在城市层面可使碳足迹减少1.14Mt CO2e,即优化膳食不仅能在个体层面实现健康饮食,在城市层面也具有较好的减排效益.

• 生猪养殖系统全生命周期碳排放核算与碳减排路径

  温智棋, 林晓璇, 李永杰, 阮哲璞, 吴兵, 仇荣亮

  针对当前规模化养殖业精准量化碳排放研究不足问题,基于系统全生命周期理论和排放因子方法构建了全过程能耗物耗排放-场内生物源排放-资源化利用避免排放的碳排放核算模型.选取典型规模猪场为例,评估全链条碳排放特征及其减排路径.结果表明,生猪养殖系统每千克活猪碳排放量为3.42kg CO2-eq,饲料生产是主要排放源,占比达53.79%,其次是粪污处理环节,占比达31.99%;全过程能耗物耗排放量(占比65.95%)显著大于场内生物源排放量(占比34.05%).对采食结构优化、粪污资源化利用、化肥减量、种养结合4种低碳减排情景进行模拟评估,可分别实现4.37%、4.38%、7.24%和7.02%的减排贡献,对推进生猪养殖行业减污降碳进程具有实践指导价值.

• 360MW煤电机组碳足迹与燃烧碳排放影响因素分析

  王睿思, 徐辉, 张建军, 梁晴晴, 杜家兴, 贝雷, 杨武, 徐林林, 王贲, 覃德杰, 孙路石

  以某360MW亚临界燃煤机组为对象,建立了基于生命周期评价(LCA)的碳排放核算框架,对2023年度机组全流程碳足迹进行了量化分析.通过开展12种煤质在不同负荷下的掺混试验,系统探究了煤质与负荷对燃烧碳排放因子的影响规律,进而构建了基于多元线性回归的定量预测模型.结果表明:机组全年碳排放总量约为2.67Mt CO2e,其中煤炭燃烧环节贡献最为显著,占比高达85.2%.采用高发热量、高挥发分、低水分的煤质掺混方案能有效降低燃烧碳排放因子,且高负荷运行更有利于进一步降低碳排放.所构建的多元线性回归模型可通过煤质参数与运行负荷精准预测碳排放因子,模型相关系数为0.970,在180~320MW负荷范围的预测相对误差低于1.11%.研究结果为燃煤电厂优化煤炭采购结构与动态配煤掺烧提供了理论依据与决策支持.

• 基于LEAP模型的中国中长期甲烷排放预测及减排路径

  马雨晴, 李姗姗, 李点尚, 段云刚, 任波

  基于中国经济与社会发展预测数据,构建LEAP模型对中国中长期甲烷排放情况进行分析,探究甲烷不同排放源的最优减排路径.结果表明:在强政策情景、技术情景和蓝图情景下均能有效控制中国甲烷排放,至2060年甲烷排放量分别降至702MtCO2e、638MtCO2e和519MtCO2e; 2030年前煤炭开采甲烷是最主要的排放源,到2060年动物肠道发酵和废弃物处理中废水处理将超过煤炭甲烷成为最主要的排放源;至2060年,强政策情景使能源领域甲烷排放量降至304MtCO2e,技术情景使农业活动和废弃物处理甲烷排放量分别降至204.23MtCO2e和128.27MtCO2e;煤炭开采是甲烷短期减排驱动领域,动物肠道发酵是甲烷长期减排推动领域.研究旨在为中国甲烷减排路径提供理论和方法借鉴.

• 中国供需双循环的碳排放效应及驱动因素——经济循环的微观视角

  岳有福, 侯俊军, 朱常海, 叶家柏

  立足经济循环的微观企业视角和供需视角,本文构建了中国供需双循环的碳排放核算模型,并通过结构分解分析方法探究了中国碳排放变动的供需循环驱动因素.结果发现,中国基本形成以国内循环为主导、兼有国内国际循环联动的碳排放演变格局,国内循环排放是碳排放的主要来源.供给循环效应和需求循环效应共同推动了中国的碳排放增长,并以需求循环效应影响最为显著,中国碳排放增长显现出以需求为主的增长驱动.其中,对内资企业的最终品需求效应是促使碳排放增长的最重要因素.尽管内外资企业间简单循环引致碳排放高于复杂循环,但随着时间的推移,复杂循环效应显现出更高的减排潜力.虽然内资企业碳减排是促进中国能源结构优化和低碳发展的关键,但其与外资企业间的循环互动则是突破口和重要抓手.据此强化国内循环碳减排的主导地位,增强内外资企业间的循环关系“粘性”,推动供需两端协同互促将会是新发展格局下实现绿色低碳发展的重点.

• 面向固废脱钩发展目标的无废园区建设路径研究

  廖恺玲俐, 严坤, 冯则实, 舒畅, 徐峰, 田金平, 陈吕军

  研究构建了基于脱钩理论的线性规划模型,以经济增长最大化为目标函数,将固体废物总量和单位工业产值固体废物强度设定为约束条件,并结合情景设定与最优化算法,定量分析产业发展与固废排放的耦合关系.方法以北京经济技术开发区为案例,采集24个行业部门的经济产出与固废排放数据进行建模,并与园区实际数据进行对比.结果表明,该模型能够合理量化各行业固废排放与强度指标的变化,识别不同产业结构下的减量潜力,验证了模型的适用性和可操作性.研究结论显示,基于脱钩导向的优化路径能够有效提升园区资源利用效率,减少固体废物产生和排放,为无废园区建设提供定量化工具和决策支撑.

• 我国农业面源污染监测、模拟与治理模式研究进展

  孙志祥, 陈磊, 刘永, 邢可霞, 习斌, 师荣光, 刘东生

  系统梳理了我国农业面源污染的界定争议与主要区域特征,从监测评估体系、过程模拟方法和治理模式三个方面,总结相关研究进展与关键技术瓶颈,并分析不同农业生态区条件下技术应用的主要特征与发展趋势.研究认为,通过强化多源数据协同、提升过程模拟能力并推动监测、模拟与治理的协同应用,可为我国农业面源污染精准管控提供系统性技术支撑.

• 政府环保注意力对环境库兹涅茨曲线的调节效应及其作用机制研究

  陶向前, 蒲金芳, 蔡大伟, 严金明

  为揭示政府行为在经济增长与环境保护关系演化中的内在作用机制,基于2003~2022年中国284个城市的面板数据,在验证环境库兹涅茨曲线(EKC)存在性的基础上,通过构建有中介的调节效应模型系统探讨了政府环保注意力对EKC的调节效应及其作用机制,并进一步实证分析了其异质性影响特征.结果表明:中国城市层面存在显著的倒U型EKC关系,政府环保注意力对其具有显著的负向调节作用,该结果具有稳健性.产业结构高级化和绿色技术创新在该调节机制中发挥了部分中介作用,且绿色技术创新的中介效应更为显著.政府环保注意力的调节效应存在异质性,在高收入地区不具显著性.基于“双碳”目标导向,应引导地方政府合理高效配置注意力资源,着重发挥技术进步与产业转型升级的协同效应,因地制宜制定差异化的区域发展政策,切实推动我国低碳经济转型与高质量发展.

• 自然保护地有效性三维分析框架与系统综述

  于超月, 赵翔宇, 张正峰

  本文在梳理国际公约与中国政策对自然保护地有效性内涵界定的基础上,提出“建设手段—转化机制—保护结果”三维分析框架,并据此系统回顾全球研究进展.研究表明,自然保护地有效性评估已由单一指标逐步转向“生态—社会—治理”综合视角,但多数研究仍停留在单一维度,尤其在转化机制层面的研究显著不足.方法学上,建设手段评估主要依赖综合指标体系,而转化机制与保护结果研究多采用反事实分析框架.现有研究在区域分布上高度不均衡,集中于生物多样性热点和研究基础较为完善的国家,生态脆弱且资源有限地区普遍面临数据缺失与方法适用性不足等挑战.未来研究应重点解析建设手段—转化机制—保护结果之间的非线性关联,深化恢复力提升与社会—生态互动等关键转化机制研究,发展识别异质性驱动因素的因果推断方法,并推动南北半球的数据共享与技术转移协同机制,以弥合自然保护地“规模—成效”悖论并支撑全球保护地治理体系完善.

• 基于多生命周期的退役变压器再生利用的资源环境效益研究

  王又丹, 高萌, 卓然, 吕彬, 丁宁, 潘浩

  基于产品与材料多生命周期思想,应用考虑国内资源再生利用水平的核算方法,核算了典型的退役变压器中铜、钢铁和绝缘油的再生利用的资源环境效益.结果显示,以典型配电变压器为例,相对于以原生材料为基准情景的传统方法,本研究所核算减排效益降低了8.74%至17.29%.同时与原生材料与再生材料分配系数0/100的截断方法、50/50的均分方法以及循环足迹模型(CFF)相比较,资源环境影响的降低比例显著高于均分方法和循环足迹模型方法,略低于截断方法.本文使用的核算方法有效利用了社会再生资源供给水平等一系列相对客观的动态化和材料特征化参数,避免了相对主观的静态参数及情景设定,可为系统准确核算变压器的再生利用的协同效益提供科学方法与数据支撑.

• 组合赋权视角下京津冀高温脆弱性评估

  张梦如, 孟丹, 马占云, 杨琪, 李芋沁, 李琳琳

  综合运用遥感数据与社会经济统计数据,本文构建“暴露度-敏感性-适应能力”高温脆弱性评价指标体系.基于CRITIC-熵权法组合赋权模型,揭示2000~2020年京津冀城市群高温脆弱性的时空演化特征.组合赋权结果显示:在暴露度指标中,热浪频次的组合赋权权重最高(0.37);在敏感性指标中,婴幼儿比例的权重最高(0.45);在适应能力指标中,NDVI的权重最高(0.58).这表明热浪频次、婴幼儿人口密度以及NDVI是决定高温脆弱性的关键因素. 2000~2020年,京津冀地区高温脆弱性在空间上整体呈现显著的南移趋势,形成“东南高—西北低”的阶梯状格局.较高-高脆弱区的重心由京津地区向西南(保定—石家庄)迁移,反映出快速城市化进程与极端高温驱动下的空间扩散特征. 2000~2020年期间,高、较高等级的高温脆弱性区域总体占比增加,2015年之后,高与极高等级的面积缩减,主要体现为高等级向较高等级、较高等级向中等级的降级现象,这表明京津冀在适应投入方面已取得初步成效.局部空间自相关聚类分析识别出5处高-高聚集区(北京中心城区、石家庄三环内、保定市区、邢台市区、邯郸市区),这些区域呈现出“高暴露-高敏感-适应滞后”的三重耦合特征.2000~2020年间,京津冀区域高温脆弱性的致脆类型发生显著转变.综合主导型(中暴露—中敏感—高适应缺口)的面积占比从30.91%大幅跃升至66.71%,取代暴露主导型成为核心致脆类型;暴露主导型的占比由31.25%降至11.81%,主要集中于北京南部、天津及冀中南部地区;适应能力不足型的占比降至16%,主要分布在张家口—承德西北山区.本研究结果可为京津冀城市群提升高温适应能力、减缓高温脆弱性提供参考依据.

• 基于RSEI与XGBoost模型的汕头市生态环境质量动态评估与预测

  张宇烽, 杨梓亨, 周泽妍, 陈苗, 陈婷婷

  为研究汕头市生态环境质量变化情况及趋势,利用Google Earth Engine (GEE)平台的2006~2024年Landsat遥感影像数据,基于遥感生态指数(RSEI)及XGBoost模型对汕头市生态环境质量状况及变化趋势进行监测与预测分析.结果表明,2006、2012、2018、2024年汕头市RSEI值分别为0.583、0.550、0.519、0.549,呈先降再升波动特征,但整体仍呈微弱下降趋势;2006~2024年,汕头市南澳县海岛森林区域及潮南区的山地、丘陵地的生态质量较好,汕头市核心城区由于城市开发建设生态系统较为脆弱;预计2030年和2035年,汕头市RSEI以优良等级为主,分级中优等级的面积区有进一步减少趋势,说明在未来10a生态环境质量存在胁迫风险,研究结果可为汕头市生态环境有效保护提供技术支持和理论依据.