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环境科学与技术
环境科学与技术

袁道先

月刊

1003-6504

hjkxyjs@126.com；bjb@hbepb.gov.cn

027-87643502

430072

武汉武昌珞珈山八一路338号

环境科学与技术/Journal Environmental Science & TechnologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是由湖北省环境保护局和湖北省环境科学研究院共同主办的学术和技术类刊物，中文核心期刊，中国科技论文统计源期刊，中国科学引文数据库来源期刊和中国学术期刊综合评价数据库来源期刊。刊登环境保护领域内基础研究和应用技术研究的科研成果。
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    MGO修饰的SBC复合材料的制备及其对水中TC的吸附研究

    冯子卿张萌吴文帅白文浩...
    88-100页
    查看更多>>摘要：以污泥生物炭(SBC)为载体，利用磁性氧化石墨烯(MGO)来修饰其吸附点位，制备出的复合材料实现了吸附和磁性分离的有效结合，并利用FTIR、XRD、SEM、VSM和BET等分析手段对复合材料的形貌及微观结构进行了表征。配制一定浓度的四环素溶液(TC)作为模拟抗生素废水，通过考察SBC的煅烧温度、MGO和SBC的质量比、复合材料的投加量、吸附温度、溶液的pH、TC初始浓度以及吸附时间等因素的影响，探究复合材料对四环素溶液的吸附性能。结果表明:SBC煅烧温度为800 ℃，m(MGO)∶m(SBC800)=1∶2时，磁性氧化石墨烯修饰的污泥生物炭复合材料对四环素具有较好的吸附效果，当投加量为1g/L、TC浓度为30mg/L、pH=6、温度为45 ℃时震荡吸附24h，能达到97。38％的去除率和29。213 mg/g的吸附容量;吸附动力学、吸附等温线和吸附热力学模型拟合结果发现，该吸附过程属于单分子层化学吸附和自发的吸热反应。

    磁性氧化石墨烯污泥生物炭四环素吸附

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    磷石膏负载钴铁普鲁士蓝应用于铯的吸附

    冯惊雨李中军刘学生池汝安...
    101-109,130页
    查看更多>>摘要：该研究以磷石膏(PG)为吸附剂载体，通过共沉淀法在其表面生长吸附剂钴铁普鲁士蓝(CoHCF)，得到复合吸附材料(CoHCF@PG)，通过SEM、XRD、FTIR等分析方法验证了CoHCF@PG的结构完整性。通过静态吸附实验，考察了CoHCF@PG固液比、溶液pH、接触时间、Cs+初始浓度等因素对Cs+吸附的影响。结果表明:CoHCF@PG的最佳固液比为0。5，在pH为7、浓度为1 00mg/L的Cs+溶液中接触120 min，其饱和吸附量达到135。15 mg/g，吸附过程符合准二级动力学模型和Langmuir等温吸附模型，表明CoHCF@PG吸附Cs+是单分子层化学吸附过程，吸附速率以CoHCF内填隙离子K+与Cs+离子交换速率为主导，热力学模型表明吸附过程是伴随熵增的自发吸热反应。

    磷石膏普鲁士蓝吸附Cs+

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    石家庄市采暖期PM2.5中水溶性离子特征及源解析

    冯亚龙徐曼刘畅段二红...
    110-122,176页
    查看更多>>摘要：为探究石家庄市采暖期期间细颗粒物(PM2。5)中水溶性离子特征和污染物来源，该文章利用正定矩阵因子分析法(PMF)，结合石家庄市各行业污染物排放源清单对PM2。5进行精细化来源解析。结果表明:2021和2022年采暖期期间PM2。5对环境空气质量的贡献率均超过32％，对环境空气质量影响最大;2022年采暖期与2021年采暖期相比，PM2。5中NO3-、NH4+、Cl-、K+、Mg2+、Ca2+离子浓度均升高，表明化石燃料燃烧源、生物质燃烧源和扬尘源对PM2。5的影响增加;2个采暖期期间及不同污染等级中，NO3-/SO42-的比值均＞1。0，表明移动源对PM2。5的影响大于固定源，Mg2+/Ca2+的比值均＞0。09，表明扬尘源主要受人为源影响;源解析结果显示PM2。5主要受二次源影响，2022年采暖期与2021年采暖期相比，石家庄市PM2。5浓度升高主要受工业及工业燃烧源、扬尘源、生物质燃烧源、民用燃烧源污染物排放增加影响，其中冶炼/铸造、电力、生物质锅炉排放污染物是PM2。5浓度升高的主要影响因素。研究结果可为石家庄市开展针对性大气污染源管控、促进环境空气质量持续改善提供有益参考。

    大气污染防治工程石家庄PM2.5水溶性离子精细化源解析

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    臭氧溶气气浮对污泥中典型肠道病原体的去除效果研究

    刘枫陈江峰董滨李翀...
    123-130页
    查看更多>>摘要：城镇污水厂是城镇居民生活污水的主要接纳处理场所，剩余污泥作为污水处理的副产物，汇聚了污水中未处理的污染物，其中包括大量的未灭活病原体。该文探究了含臭氧溶气气浮工艺在不同臭氧剂量的的处理条件下对污泥中的大肠菌群、腺病毒和诺如病毒的去除效果。结果表明，臭氧剂量从0 mg/g SS增加至2。0 mg/g SS时，气浮调理后污泥中总大肠菌群的灭活对数由0。02 lg增至1。86 lg，粪大肠菌群的灭活对数由0。03 lg增至2。01 lg，且在经过1。5 mg/g SS的臭氧剂量处理后，剩余污泥中粪大肠菌群的浓度可达到美国环保局制定的B级标准。在2。0 mg/g SS的臭氧剂量处理条件下，气浮调理后污泥中诺如病毒与腺病毒的整体灭活对数为1。42 lg和1。69 lg，通过对其健康风险进行定量计算可得，诺如病毒与腺病毒的疾病负担分别为2。61×10-7和3。62×10-8，均满足世界卫生组织推荐的10-6的标准值。臭氧溶气气浮工艺可以有效去除剩余污泥中赋存的病原体，降低后续处理处置健康风险，为污泥卫生化利用提供了技术与理论参考。

    臭氧溶气气浮污泥病原体风险评估

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    基于GBDT-XGBoost的西北地区制造业碳排放预测研究

    张新生李忆楠陈章政王润周...
    131-143页
    查看更多>>摘要：西北地区工业发展高度依赖煤炭、石油化工等高能耗、高排放产业，导致制造业碳排放量持续上升。该研究根据2000-2020年面板数据，建立基于STIRPAT模型、梯度提升决策树(GBDT)以及极度梯度提升树(XGBoost)相结合的碳排放预测模型。通过排放因子法估算碳排放量，分析西北地区碳排放现状以及揭示其时空演变特征，运用扩展的STIRPAT模型选取15项与碳排放量相关的影响因素，并结合Pearson相关性分析和GBDT进一步筛选关键影响因素，对比5种机器学习模型。结果表明，XGBoost对数据的预测表现最优，其评价指标MSE、MAPE和R2分别为0。54％、16。78％和93。87％，且该模型在西北地区各省份的预测R2均大于90％，准确度高，证明其能够较为准确地预测制造业碳排放量，为西北地区尽早实现"双碳"目标提供参考。

    制造业碳排放XGBoost模型西北地区影响因素预测模型

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    放置时间对电处理污泥-餐厨垃圾共发酵的影响

    白华清钱度安孙政曾正仁...
    144-150,168页
    查看更多>>摘要：电化学预处理(EPT)剩余污泥和餐厨垃圾厌氧共发酵产挥发性脂肪酸(VFAs)过程中产生的活性氯化物(RCS)能促进有机质溶解，但残留量过高会抑制厌氧发酵菌的活性。该文研究了EPT后不同放置时间(0、0。5、1和2d)对混合基质有机质溶出、RCS残留及产酸效能的影响，并通过高通量测序分析微生物互作关系。结果表明，电化学预处理能有效提高混合基质中有机质的溶出效能，残留RCS在放置期间持续促进有机质的再溶出并改善可生化性，同时有利于接种后富集水解酸化细菌(如Prevotella_7)，抑制产甲烷菌，进而强化产酸。最佳放置时间为0。5 d，此时残留RCS浓度为4。46 mg/L，VFAs产量最高达到2 259。33 mg/L，相比未预处理组提升 33。27％。

    厌氧共发酵剩余污泥餐厨垃圾电化学预处理放置时间挥发性脂肪酸

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    聚乙烯微塑料对农田土壤中菲的降解和细菌群落的粒径效应

    付维莲田林徐武美李双菊...
    151-160页
    查看更多>>摘要：农田土壤中多环芳烃(PAHs)不断积累，微生物降解是PAHs消减的理想途径。微塑料(MPs)作为新兴污染物，其物理化学性质对PAHs的生物降解过程具有显著影响。该研究聚焦于聚乙烯(PE)微塑料与典型PAH——菲(PHE)的交互作用，选取不同粒径级别(550 µm、150 μm、13 μm)和暴露浓度为1％(w)的PE微塑料(PE-MPs)作为研究对象，通过为期42 d的农田土壤模拟培养实验，系统探究了PE-MPs粒径变化对土壤中PHE降解效率及细菌群落结构的影响。结果显示，在PHE污染的土壤环境中，PE-MPs的介入显著抑制了PHE的自然降解过程，且该抑制作用随PE-MPs粒径的减小而加剧。相较于对照组近乎完全的降解率(99。95％)，13 µm粒径的PE-MPs处理组中PHE的降解率显著下降至94。05％(P＜0。05)。分析表明，这种抑制效应可能源于PE-MPs降低了 PHE的生物有效性，并直接影响了土壤中参与PHE降解的微生物种群数量与活性。不同粒径的PE-MPs还通过改变土壤的细菌群落构成及理化性质，间接干扰了PHE的生物降解路径。综上，PE-MPs通过减少PHE的生物有效性及改变土壤微生物群落结构，显著阻碍了PHE的生物降解，且这种抑制效应随PE-MPs粒径的减小而愈发显著。这一发现不仅加深了对微塑料与PAHs复合污染生态效应的理解，也为未来针对此类复合污染土壤的生态风险评估与生物修复技术的开发提供了科学参考。

    聚乙烯微塑料菲粒径生物降解细菌群落

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    降雨对川中丘陵区坡耕地土壤侵蚀和氮磷流失的影响

    李森田耘罗雪梅罗海霞...
    161-168页
    查看更多>>摘要：为研究不同降雨强度对川中丘陵区坡耕地土壤侵蚀和氮磷流失的影响，该文采用人工模拟降雨试验，研究不同降雨强度(30、50、70和90mm/h)和15°坡度条件下川中丘陵区坡耕地产流、产沙和氮磷流失特征。结果表明:随着降雨强度的增大，地表径流和壤中流的产流量与产沙量显著增加(P＜0。05)，产流量达到平衡的时间明显缩短，且在70mm/h和90mm/h的降雨强度下，地表径流达到平衡的时间最短(5 min)。产流结束时，70 mm/h和90 mm/h降雨强度下地表径流和壤中流的总氮、硝态氮、铵态氮含量均显著高于30mm/h和50mm/h(P＜0。05);地表径流和壤中流的总磷和可溶性磷含量则呈现出随降雨强度增加而逐渐降低的趋势。相关性分析显示降雨强度与地表径流流量、地表径流产沙量、壤中流流量以及壤中流产沙量显著正相关(P＜0。05)，与氮磷含量呈显著负相关关系(P＜0。05)。高强度降雨会加大川中丘陵区坡耕地土壤水力侵蚀和氮磷养分流失的风险，研究结果可为川中丘陵区坡耕地水土流失及农业面源污染防治提供基础数据。

    降雨强度径流氮磷流失坡耕地川中丘陵区

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    基于SSA-XGBoost算法的水质叶绿素a遥感高光谱反演

    李祥刘帅陈发明宋武昌...
    169-176页
    查看更多>>摘要：该研究以南水北调东线重要调蓄湖泊——南四湖上级湖为研究对象，针对季节性藻类暴发、富营养化风险较高以及水体浑浊等水质特点，开展遥感高光谱水质叶绿素a反演研究，同步获取水体高光谱数据和水质数据，通过归一化、一阶微分、两两比值以及四波段模型等4种光谱数据预处理方式，提高了高光谱信息质量，并通过Pearson相关性分析筛选出6个反演水质叶绿素a的最优敏感特征波段或组合波段作为模型输入因子，采用SSA-XGBoost耦合算法，构建适宜南四湖上级湖浑浊水质特点的叶绿素a高精度反演模型。结果表明，SSA-XGBoost模型拟合优度R2为0。946，平均绝对误差MAE为2。83 mg/m3，均方根误差RMSE为3。69 mg/m3，模型预测精度较高，且优于SVM模型和BP神经网络模型，应用效果良好，模型研究和应用可为南四湖上级湖水体的富营养化监测与控制提供数据支撑和技术保障。

    南四湖上级湖遥感高光谱叶绿素aSSA-XGBoost反演

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    多因素视角下喀斯特地貌土地利用对河流水质的响应关系:以赤水河流域(云南段)为例

    范佳乐李玥葶程明豪张亘...
    177-189页
    查看更多>>摘要：为探究不同空间尺度、季节和地形坡度等多因素视角下喀斯特地貌土地利用与河流水质的响应关系，根据滇东北典型喀斯特地貌赤水河流域(云南段)2021年丰、平、枯水期TN、TP浓度监测数据，结合土地利用类型及坡度遥感监测影像，基于200 m缓冲区、500m缓冲区、1000m缓冲区和子流域4种空间尺度定量描述了赤水河(云南段)水质对流域土地利用的响应关系。结果表明:(1)赤水河流域(云南段)2021年Ⅰ～Ⅲ类水质占总体的87。0％，水环境质量总体良好，但TN超标较为严重，部分断面超标可达4倍以上;(2)随空间尺度增大，林地与TN正相关性增强，子流域尺度下相关性显著(0。720，P＜0。05)。多元线性回归R2拟合结果表明，子流域尺度对水质变化的解释度最高;(3)丰水期陡坡(坡度＞25°)林地与TP呈显著正相关(0。795，P＜0。05)，平水期、枯水期与TN呈显著正相关(依次为0。728，P＜0。05;0。800，P＜0。01);丰水期缓坡(坡度8°～25°)建设用地与TN呈显著正相关(0。733，P＜0。05)。显著相关性主要集中于缓坡及陡坡地带;(4)林地、牧场、耕地是水质变化的主要影响因子。其中，牧场在流域面积中占比最小，却能够对河流水质产生较大影响，因此，对牧场进行管理能够以较高效率改善河流水质。研究结果可为喀斯特地貌土地利用对河流水质的响应研究提供理论依据。

    氮磷污染地形坡度土地利用喀斯特地貌

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