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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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    梁子湖流域降雨径流过程及氮磷流失对不同景观格局的响应

    王静王峰熊昱杨雪...
    101-109页
    查看更多>>摘要：景观格局决定小流域能源流动与水沙过程，是影响氮磷流失的重要因素。以湖北梁子湖流域的双溪(农林复合型)和石桥(林地型)2个典型小流域为研究对象，在自然降雨条件下，于2016年1-12月对流域出口断面水质水量进行了连续监测，并结合丰水期典型次降雨径流过程，探讨了不同景观格局下小流域降雨径流过程和氮磷输出特征，为梁子湖环境综合治理提供一定的科学依据。结果表明:(1)降雨径流过程在不同景观格局小流域内呈现出明显差异。相比于双溪小流域，石桥小流域产流能力较强，径流过程呈现出汇流时间较短、径流响应速度较快、径流模数较大的趋势;(2)双溪小流域总氮(TN)和总磷(TP)月均输出浓度范围分别为1。29～4。28 mg/L和0。04～0。22 mg/L，均高于石桥小流域(TN:0。62～1。90 mg/L;TP:0。02～0。11 mg/L)，其中硝态氮(NO3--N)是氮素流失的主要形态，占TN流失的51。8％～88。2％。相比于石桥小流域，双溪小流域的NO3--N/TN较大。2个小流域的氨氮(NH4+-N)和亚硝态氮(NO2--N)输出浓度均较低并且无明显变化趋势;(3)双溪小流域的TN和TP月均输出通量范围分别为1。83～20。03 g/s和0。04～1。45 g/s，均高于石桥小流域(TN:0。62～10。01 g/s;TP:0。01～0。54 g/s)，且与同时段流量呈现显著正相关关系(P＜0。01);(4)双溪小流域的TN和TP流失强度分别为3。68和0。20t/(km2·a)，分别是石桥小流域的1。32倍和1。30倍。氮磷流失主要集中在降雨频繁的4-7月，占全年流失负荷的70％以上。综上，梁子湖流域景观格局显著影响养分流失，优化土地利用配置和科学合理施肥是改善该流域水环境的科学措施。

    径流过程氮磷流失梁子湖景观格局面源污染

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    环境因子对河流底泥-水界面氮释放规律影响

    王瑜王西涵华玲玲刘云...
    110-119页
    查看更多>>摘要：潮白河作为北京重要城市河流水源之一，其顺义减河河段属于典型的再生水回补河道。研究不同点位代表的自然河段与再生水河段中底泥-水界面的养分释放规律及其影响因素，对河道水质改善具有重要意义。该研究通过室内土柱模拟实验，分析不同pH、溶解氧(DO)和温度条件下河道不同断面底泥氨氮释放规律，估算了底泥-水界面氨氮释放通量。结果表明:(1)下游汇流(S1)、潮减交汇处(S2)和自然河道(S3)上覆水和间隙水中NH4+-N呈明显的释放趋势，再生水河道中段(S4)和再生水排水口(S5)释放不明显或发生NH4+-N吸附作用。(2)不同断面土柱模拟中，间隙水中NH4+-N通量为上覆水的2。5～66。7倍，验证了底泥氮先释放到间隙水再扩散到上覆水的过程。(3)不同环境因子(pH、DO和温度)对底泥NH4+-N释放的影响呈现出不同规律:随pH升高，底泥NH4+-N释放通量先降低后增加，在pH=7时达到最低值;随DO浓度增加，底泥NH4+-N释放通量减小，DO浓度为3 mg/L时NH4+-N释放通量最大;温度越高，NH4+-N释放通量越大。潮白河水体在酸性或碱性条件下，DO浓度越低，温度越高，NH4+-N释放通量越大，该研究结果可为潮白河水质改善提供参考。

    环境因子自然河段再生水河段氮释放底泥-水界面潮白河

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    基于IPSO-RBF神经网络的西北内陆河流域突发水污染风险评估

    靳春玲蔡惠春贡力田亮...
    120-127页
    查看更多>>摘要：突发水污染事故会破坏环境、危害健康，开展西北内陆河流域突发水污染风险评估对于维护西部脆弱生态安全尤为重要。该文针对西北内陆河流域突发水污染问题，利用PSR模型遴选18个因素建立突发水污染风险评价指标体系，基于径向基神经网络模型(RBF)构建突发水污染风险评价模型。为进一步保证模型精度，采用改进惯性权重因子和学习因子的粒子群算法(IPSO)对神经网络模型参数进行优化，建立IPSO-RBF神经网络西北内陆河突发水污染风险评价模型，并运用该模型对石羊河流域武威段2017-2022年突发水污染进行风险等级评价。结果显示，石羊河流域武威段突发水污染2017-2019年风险等级为Ⅱ级，2020-2022年风险等级为Ⅲ级，结果与熵权-TOPSIS法一致，与流域治理情况相符。该研究成果有利于提升石羊河流域突发水污染的防控水平与应急处置能力，对于西北内陆河流域水资源管理以及祁连山生态保护具有重要意义。

    突发水污染风险评估RBF神经网络IPSO算法内陆河流域

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    地下咸水作用下水库咸化特征研究

    伊丽娜李海明苏思慧李梦娣...
    128-137页
    查看更多>>摘要：水库水质咸化会影响居民生活用水、农业灌溉、水资源的可持续利用等，但关于地下咸水对水质咸化的影响少有研究。该文以天津滨海地区北大港水库为研究对象，通过室内土柱试验，分析地下咸水对不同采样点库水TDS和Cl-的垂直动态变化和水文地球化学变化的影响，揭示水库咸化机理。试验结果表明:通入地下咸水后，TDS和Cl-浓度变化均会经历3个阶段:静置期-上升期-动态平衡期。静置期(通入地下咸水后的7d内)，TDS和Cl-浓度没有明显的变化，7d后会经历约30d的快速上升阶段，并在后期达到动态平衡。垂直方向上呈现浓度梯度，存在扩散边界层，底层TDS和Cl-浓度最大，边界层内的浓度变化比边界层外的大，10 cm深度的TDS浓度为13。59ρ0和4。52ρ0，30cm深度的TDS浓度为6。82ρ0和1。97ρ0。TDS和Cl-的释放通量经过波动期(1～14 d)-上升期(15～44 d)-下降期(45～106 d)。离子比例分析表明水化学组分来源主要有蒸发盐岩、碳酸盐岩和硫酸盐等矿物溶解风化。

    北大港水库水库咸化地下咸水土柱试验释放通量离子来源

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    清江流域岩溶地下水金属元素来源解析及健康风险评价

    刘昊洋谢浩林永生辛博...
    138-148页
    查看更多>>摘要：岩溶地下水是清江流域居民生产生活的重要水资源，甚至是部分地区唯一水源，因此揭示岩溶地下水金属元素来源及人群暴露的健康风险尤为必要。文章以清江流域岩溶地下水为研究对象，分析了46组岩溶地下水样品中10种金属元素(Al、Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Co、Cd、Mn和As)。利用多元统计分析和正定矩阵因子分解模型(PMF)对清江流域岩溶地下水金属元素分布特征、潜在来源及贡献份额进行分析，并利用健康风险评价模型评价金属元素通过不同摄入途径对成人和儿童暴露的潜在健康风险。结果表明，定性分析与PMF定量解析结果较为一致，定性结果表明，Co、Cu、Pb、Mn和Al主要受原生地质作用影响，Ni和Cd主要受工业活动影响，As主要受农业活动影响;PMF模型的定量结果显示，研究区主要有5大影响因子，因子1为矿业活动，平均贡献率为14。4％，因子2为轻工业生产活动，平均贡献率为26。3％，因子3为农业活动，平均贡献率为19。3％，因子4为道路交通作用，平均贡献率为17。8％，因子5为原生地质作用，平均贡献率为22。2％。居民通过饮用途径暴露的总健康风险高于皮肤渗入途径，成人通过饮用途径暴露的健康风险低于儿童，但成人通过皮肤渗入途径暴露的健康风险高于儿童。Cr是引起健康风险的主要致癌金属元素，在清江流域岩溶地下水资源开发利用时应重点关注。

    岩溶地下水金属元素多元统计PMF模型健康风险清江流域

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    金矿区周边桃园地土壤重金属赋存特征、生物有效性及来源分析

    邓凯文安永龙黄勇
    149-157页
    查看更多>>摘要：文章以北京市平谷万庄金矿区周边桃园地土壤为研究对象，运用地统计学、风险评价编码法(RAC)、次生相与原生相分布比值法(RSP)、主成分分析法(PCA)及聚类分析法分析了重金属的含量、形态特征、生物有效性及重金属元素的主要来源。结果表明:土壤中As、Cd和Pb等3项重金属在土壤中呈现相对明显的累积;土壤中As、Cr、Hg、Pb和Zn等5项重金属以残渣态为主要形态，而Cd以离子交换态和残渣态为主要形态;土壤重金属元素RAC风险评价的污染程度大小排序为:Cd＞Zn＞Hg＞Cr=Pb＞As，土壤中Cd元素RSP主要为中、重度污染;主成分和聚类分析结果表明:自然源和人为源的混合源(As、Cd和Pb)贡献率为44。235％，农业生产源(Cu和Zn)和大气沉降源(Hg)贡献率为21。428％，自然源(Cr和Ni)贡献率为14。338％。

    土壤重金属化学形态生物有效性评价来源分析

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    基于人工神经网络的农用拖拉机NOx排放预测模型研究

    乔梦雪王天方蔡文杰杨通云...
    158-166页
    查看更多>>摘要：准确预测NOx实际工况排放对于控制区域污染物排放具有重要意义。文章以拖拉机为研究对象，采用车载排放测试系统对拖拉机在实际作业工况下的NOx排放进行测试。通过选择影响NOx排放的因素进行相关性分析，确定拖拉机实际作业工况下影响NOx排放的主要因素，并运用这些因素建立NO，排放预测模型。在建立农用拖拉机NOx排放预测模型方面，分别采用了反向传播(BP)神经网络、长短期记忆(LSTM)神经网络以及遗传算法(GA)优化后的BP神经网络和LSTM神经网络，并对这些模型进行对比分析，进而评估其预测效果。研究结果显示，在所建立的模型中，经过优化的GA-BP神经网络模型在预测NOx排放方面效果最佳，该模型在各项评估指标上的结果都优于其他神经网络模型，RMSE、MAE、MAPE和R2分别为5。679×10-3、4。057×10-3、3。751％和0。991 5。因此，使用GA-BP神经网络模型预测农用拖拉机NOx排放是可行的。

    拖拉机NOx排放预测模型神经网络遗传算法长短期记忆神经网络

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    武夷山马尾松生长季净碳交换及其昼夜环境影响因子分析

    翁升恒姜冬昕李丽纯李勇波...
    167-177页
    查看更多>>摘要：马尾松作为中国东南部最大的有机碳库，在调节CO2、维持生物圈碳氧平衡过程中发挥着重要作用。该文基于涡度相关观测数据，从生态系统尺度分析了武夷山国家公园马尾松2019年生长季的碳源汇变化特征与影响因子，并对不同条件下的光合参数进行了拟合推算。结果表明:(1)马尾松净生态系统碳交换量(NEE)的生长季总量为-593。06 g CO2/m2;日尺度上，马尾松NEE的日变化特征均为"U"型，在12:00-14:00时碳汇能力最强;月总量上，马尾松9月碳汇能力最强(-94。55 gCO2/m2)，而5-7月较弱。(2)光合有效辐射是日间碳交换的主导因子，两者呈显著负相关关系;土壤温度是夜间碳交换的主导因子，两者呈显著的二次函数关系。(3)光响应曲线表明，3月和7月马尾松生态系统的最大光合速率(Pmax)较高，而5月植被初始光能利用率(α)高;饱和水汽压差在1～2。5 kPa时Pmax和α均较大，最适合马尾松进行碳吸收;土壤含水量的上升会引起生态系统呼吸(Rd)、α和Pmax上升，当土壤含水量过饱和时，Rd的增量与Pmax相近，植被净固碳量保持稳定。研究结果有助于提高对马尾松生态系统碳汇功能的全面认识。

    武夷山国家公园马尾松碳源汇影响因子光响应曲线

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    基于GMD-GRA-TOPSIS的成渝城市群资源环境承载力评价

    骆毓燕向平平刘俊林程华妹...
    178-186页
    查看更多>>摘要：城镇化的快速发展给城市带来压力，导致资源短缺、环境污染等问题，制约城市的可持续发展，资源环境问题也是制约成渝城市群可持续发展的重要因素。该文基于DPSIRM模型构建评价指标体系，利用GMD-GRA-TOPSIS模型对2010-2020年成渝城市群资源环境承载力进行对比，再采用灰色预测模型对成渝城市群未来资源环境承载力进行预警。结果表明，2010-2020年，成渝城市群各市资源环境承载力趋势各异，在资源环境方面具有一定的承载能力;在地区分布上，相邻城市具有直接效应，地理上的接近，更容易受到彼此的影响，相隔城市具有间接效应，或受上层政策、区域发展规划等影响;在预警评价上，2025年成渝城市群资源环境承载力警情状况整体较稳定，且局部有改善趋势，为城市发展提供有效改进思路。

    GMD-GRA-TOPSIS模型DPSIRM模型资源环境承载力成渝城市群

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    中国灰水和碳足迹减污降碳空间联合网络研究

    楚亮顾岩席文佳郑欣然...
    187-197页
    查看更多>>摘要：当前，中国面临着污染治理与碳减排的双重挑战，减污降碳成了社会经济绿色转型的重要抓手。该文以减污降碳为背景，利用2012年和2017年多区域投入产出表，分析2012年和2017年中国30个地区间贸易产生的灰水足迹与碳排放量，并采用社会网络分析法，从网络关系的视角，对2012年和2017年省际间灰水足迹和二氧化碳空间联合网络特征进行实证分析。结果表明:(1)山东、河南和江苏等经济规模较大的地区灰水足迹和碳排放量较大，海南、青海和宁夏等经济规模较小的地区灰水足迹和二氧化碳排放较小。(2)山西和内蒙古是主要的灰水足迹和碳排放净流出区域，广东、浙江和江苏是主要的灰水足迹净流入区域，地区发展和交通因素是灰水足迹和碳排放流动差异的主要原因。(3)在2012年和2017年中国省际灰水足迹和二氧化碳的空间联合关系中，所有地区均处于空间网络中。个体特征表明，西北经济规模较小的地区以溢出效应为主，经济规模较大的地区以接收其他地区的溢出关系为主，这是产品或服务流动导致的。研究结果可为制定科学的水资源管理和碳减排政策提供依据。

    减污降碳灰水足迹二氧化碳多区域投入产出模型社会网络分析模型

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