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中国环境科学
中国环境科学

王文兴

月刊

1000-6923

zghj@chinajournal.net.cn;zghjkx1981@126.com

010-62215145

100082

北京市海淀区红联南村54号

中国环境科学/Journal China Environmental ScienceCSSCICSCDCHSSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是中国环境科学学会主办的学报级综合性学术刊物。本刊的宗旨是紧密围绕我国重大的环境问题开展学术研究与讨论，包括环境自然科学基础理论、环境战略思想、环境管理的理论与方法、区域性环境污染综合整治等。《中国环境科学》近年来对环境科学研究领域中的诸多学科如环境地学、环境化学、环境生态学、环境医学、环境工程等基础理论研究；对各种环境污染物的监测、分析及其防治；对区域环境的综合整治与规划；以及对全球环境问题等多方面的研究进行了全面综合报道，反映了中国环境科学的发展方向、研究水平、最新成就与突破性进展。《中国环境科学》2002年荣获第二届国家期刊奖提名奖；并荣获第三届中国科协优秀科技期刊奖一等奖。目前《中国环境科学》在国内外环境界都具有很大的影响，对我国环境保护事业和国民经济的可持续发展起到了积极推动作用。
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    大气中酰胺的研究进展与展望

    范亮张海杰王玮李俊玲...
    2369-2385页
    查看更多>>摘要：综述了近几十年酰胺的相关研究成果,对其基本性质、检测分析手段、浓度水平和分布特征、源和汇、环境和健康效应进行了系统地总结和探讨.外场检测结果表明大气中的酰胺主要分布于城市地区.气态酰胺的来源除自然源的一次排放及二次转化外,还包括污水和废物处理、机动车尾气、工业过程、烹饪等餐饮行业的生物质燃烧、烟草燃烧等人为一次源以及在碳捕获和农业等人为过程中的二次转化.二次转化的化学反应机制主要包括胺的氧化转化以及RO2与NO3自由基的反应等.大气中的酰胺在白天会被OH自由基有效去除,在晚上会被NO3自由基有效去除,在C1自由基浓度较高的沿海地区或工业排放地区,会被Cl自由基有效去除.与自由基的反应均遵循相似的反应机制,即自由基夺取酰胺分子中的氢原子.此外,酰胺可通过参与新粒子生成(NPF)过程,对二次有机气溶胶(SOA)的生成、大气环境和人体健康产生影响.基于目前对大气中酰胺的研究现状分析,提出了研究展望,未来要加强大气复合污染背景下的检测和分析方法的完善,及对生-消反应机制以及环境健康效应的探讨.

    气溶胶酰胺大气化学源和汇环境健康影响

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    华北地区南部城市秋冬季黑碳来源解析——基于改进后的黑碳仪模型

    辛治轩牛大伟张楠杨文...
    2386-2398页
    查看更多>>摘要：为分析华北地区南部城市漯河市秋冬季黑碳(BC)浓度和来源的变化特征,使用7波段黑碳仪(AE33)于2022年9月1日～2023年2月28日在漯河市测量BC浓度,并使用改进后的钾离子动态约束黑碳仪模型进行源解析.此外,对元旦及春节期间烟花爆竹燃放对eBCEC和K+的影响进行分析,以期对华北南部城市的BC污染控制提供合理的建议.结果表明,漯河市秋冬季eBCEC平均浓度为3.62μg/m3,冬季浓度(5.17 μg/m3)约为秋季浓度(2.15 μg/m3)的2.4倍.eBCEC昼夜浓度变化呈双峰型,峰值出现在8:00和21:00.使用改进后的黑碳仪模型解析出秋冬季BC主要来自化石燃料燃烧的贡献(74.69％±15.63％),其次为生物质燃烧贡献(25.31％±15.63％),控制化石燃料燃烧源对BC污染的改善更加有效.元旦、元宵节和春节等烟花爆竹燃放时段eBCEC的浓度均值分别为11.45、8.42和8.12μg/m3,分别为非烟花爆竹时段的2.6、1.9和1.8倍;春节、元宵节和元旦烟花爆竹燃放时段K+浓度分别为26.11、16.23和5.79 μg/m3,分别为非烟花爆竹时段的6.9、6.3和3.6倍;烟花爆竹燃放时段K+浓度增幅明显高于eBCEC,会对约束模型结果造成干扰,建议使用该模型时剔除烟花爆竹燃放时段的数据.

    黑碳(BC)黑碳仪模型吸收Ångström指数烟花爆竹源解析

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    不同制式地铁车站公共区PM2.5污染特征

    纪文静曾俊杰李晓锋
    2399-2406页
    查看更多>>摘要：为了解屏蔽门和安全门制式地铁车站公共区PM2.5的污染特征,分别选取不同制式地铁车站,同步采集分析车站公共区及室外的PM2.5浓度及成分,并利用PMF法解析公共区PM2.5的来源组成.结果显示,屏蔽门车站公共区PM2.5的平均浓度显著低于安全门车站,但高于站外大气PM2.5浓度.安全门车站公共区中Fe、Cu元素的站内外浓度比(I/O比)分别为32和9,远超屏蔽门车站Fe、Cu的I/O比(16和4).依据源解析结果将公共区PM2.5来源区分为站内源和站外源,安全门车站中站内源贡献达74％,产生的元素浓度和为40.1μg/m3,而屏蔽门车站中站内源贡献为69％,产生的元素浓度和仅18.8μg/m3.此外,两类车站中站内源对站内重金属元素贡献均超过80％,但安全门车站中站内源产生的重金属浓度为36.9 μg/m3,而屏蔽门车站仅为17.5μg/m3,相比安全门降低53％.因此,屏蔽门制式相比安全门制式可以显著降低地铁车站公共区PM2.5质量浓度及PM2.5中重金属元素含量.

    地铁车站细颗粒物源解析重金属

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    秦岭北麓地区CO2和水汽湍流输送实验研究

    彭艳赵奎锋张璐张宏昇...
    2407-2417页
    查看更多>>摘要：利用中国气象局秦岭气溶胶与云微物理野外科学试验基地长安站2021年4月～2022年3月涡动相关系统观测资料,结合气象观测资料,研究了秦岭北麓城郊过渡带近地面大气CO2、H2O浓度、蒸发量以及湍流通量演变特征,并讨论了气象要素对碳通量的影响.结果表明:观测时段内CO2小时浓度年均值为(404.4±27.9)×10-6,与瓦里关大气背景观测站和全球背景观测站CO2年均值浓度水平相当,水汽小时浓度年均值为9.44g/m3,年总蒸发量为1321.5mm;CO2、水汽浓度和蒸发量均存在显著的月、季节变化特征;CO2和水汽通量存在明显的日、月和季节变化,全年白天均表现为较强的碳吸收,观测时段内CO2总吸收量约为-3047g/m2;夜问表现为碳排放,观测时段内总排放量约为2631g/m2;气温、土壤温度、相对湿度和风速的变化均会对区域内CO2通量产生影响,温度升高会增加区域内植被的固碳能力;白天CO2通量负值多出现在西风条件下,农田和植被覆盖率较大的区域为CO2通量的主要贡献区域;夜间CO2通量正值主要来自于植被、土壤呼吸作用和人类活动排放的贡献.总体而言,秦岭北麓城郊过渡带呈现较为明显的碳汇属性,实验时段内 CO2的净吸收量约为-416g/m2.

    CO2通量秦岭北麓城郊过渡带涡动相关气象因子

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    海南区域背景点光化学污染特征及VOCs来源解析

    林尤静颜为军徐文帅杜传东...
    2418-2430页
    查看更多>>摘要：海南区域背景点位于海南省东北部,是热带地区大气传输通道上的重要站点.于2021年8月～12月在海南区域背景点开展光化学污染物(O3、PAN)及其前体物VOCs的在线观测,分析了光化学污染变化特征及规律、VOCs的组成特征、臭氧生成潜势(OFP)及化学活性(L·OH),并利用PSCF和PMF方法进行VOCs来源解析.结果表明,海南区域背景站环境空气污染物浓度水平较低.当主导风向转偏北风后,各项污染物浓度升高.O3在气象条件影响下白天生成夜间积累,形成光化学污染.观测期间光化学反应前体物VOCs平均浓度(体积分数)为(7.21×10-9±4.60×10-9),各类VOCs浓度从大到小排序为烷烃＞OVOC＞芳香烃＞烯烃＞炔烃.污染期各项浓度显著高于清洁期.VOCs活性分析结果表明OVOC和烯烃主要参与光化学反应.污染期前体物、PAN和O3的潜在来源高值区主要分布在珠三角至福建东南部发达的沿海地区.根据PMF源解析模型分析结果海南区域站受到人为源显著影响,机动车尾气(37.8％～46.2％)是海南O3污染的重要贡献来源.

    区域背景光化学污染VOCs反应活性来源解析

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    改进型人工快渗系统处理村镇污水效能研究——水力负荷周期的影响

    孙启雅王林李咏梅
    2431-2439页
    查看更多>>摘要：在传统人工快速渗滤(CRI)系统的基础上,构建非饱水层、饱水层两段式改进型CRI系统,并以玉米芯作为饱水层的固体碳源,探究了水力负荷周期(3,6和12h)对村镇生活污水处理效能的影响,分析了其微生物机理.结果表明,改进型CRI系统的最佳水力负荷周期为6h,系统出水化学需氧量(COD)、氨氮、总氮和总磷平均浓度分别为5.40,0.91,5.59与0.47mg/L,达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918-2002)一级A排放标准.微生物分析结果表明,系统COD的去除与硝化作用发生在系统的非饱水层,Proteobacteria和Actinobacteria是有机物代谢主要的功能微生物,Nitrospirae是主要的硝化功能菌.饱水层的功能微生物Chloroflexi降解玉米芯为反硝化过程提供了充足的碳源,并且携带高丰度的反硝化关键功能基因促进了饱水层的反硝化过程.研究结果不仅可以为农业废弃物的资源化利用实现村镇生活污水的提质增效提供依据,还可以为改进型CRI系统强化村镇生活污水的处理提供技术支撑.

    改进型人工快渗系统水力负荷周期村镇生活污水宏基因组测序

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    紫外联合过氧甲酸灭活真菌孢子的效能与机制

    王静怡吴戈辉林薇黄廷林...
    2440-2448页
    查看更多>>摘要：探索了紫外/过氧甲酸(UV/PFA)联合工艺对两种典型致病真菌(黑曲霉和黄曲霉)的灭活效能与机制.结果显示,UV/PFA在8min时可实现黑曲霉1.21-log、黄曲霉2.08-log的灭活,且效率高于单独PFA和单独UV的效率之和,表现出协同作用.联合灭活的机制主要是UV能活化PFA生成强氧化性的羟基自 由基(·OH)对细胞膜造成破坏,提高胞内活性氧水平增大细胞应激,也便于PFA渗透进入细胞内部,从而增强灭活效率.联合灭活过程中起主要作用的是UV,其次是·OH,二者在黑曲霉灭活中的贡献率分别87％和11％,在黄曲霉灭活中的贡献率分别为71％和27％.此外,经过联合灭活后,真菌再生长的时间推迟,再生长的最大潜能也得到抑制.

    真菌孢子过氧甲酸紫外消毒灭活机制再生潜能

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    纳米氧化镍长期暴露对活性污泥物化特性及微生物代谢的影响

    王宇超杨垒崔珅郭淋凯...
    2449-2459页
    查看更多>>摘要：为揭示纳米氧化镍(NiO NPs)在复杂环境体系中的生物毒性效应,以活性污泥为研究对象,探讨了 NiO NPs(0～200mg/L)长期暴露对序批式生物反应器运行效能、污泥性能以及微生物代谢作用的影响.结果表明,低浓度(0～50mg/L)NiO NPs对活性污泥运行效能影响不显著,高浓度(100～200mg/L)NiO NPs对氨氮和COD去除有明显抑制作用,分别降低了 8％和 20％.随着NiO NPs的浓度增加,硝化过程关键功能酶氨单加氧酶(AMO)和羟胺氧化酶(HAO)活性分别降低55.71％和 62.09％,乳酸脱氢酶(LDH)释放量增加了 113.06％.同时,NiO NPs对活性污泥絮凝性产生负面影响,污泥平均粒度增加,絮体形状松散,絮凝性略有降低.胞外聚合物(EPS)整体呈下降趋势,高浓度下蛋白质(N-H,C=O)和多糖(C-O,C-C,C-O-C,C-O-H)相关官能团的强度减弱,三维荧光蛋白特征峰强度大幅降低.但死亡微生物的生物分解和应激反应促进了 EPS中微生物代谢和酪氨酸蛋白类物质生成.此外,活性污泥中微生物群落的多样性和稳定性均受到NiO NPs的影响.PICRUSt2预测显示,微生物的代谢和遗传信息处理相关的代谢通路均受到NiO NPs的显著抑制.因此,NiO NPs通过改变微生物群落结构和代谢通路影响活性污泥硝化作用和有机物的去除.

    纳米氧化镍活性污泥生物硝化胞外聚合物微生物群落代谢

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    生物碳基纳米钯铜催化剂的优化制备及脱硝研究

    莫晓馨张立浩吴雨晴董翼...
    2460-2472页
    查看更多>>摘要：针对目前高效处理水体硝酸盐污染的技术瓶颈,以毛竹生物碳为载体基材,通过湿化学-浸渍还原的手段制备生物碳基纳米钯铜双金属催化剂(Nano-PdCu-BC),并以其为粒子电极,协同传统的二维电化学反应器,搭建三维粒子电催化反应体系去除水体中的硝酸盐污染物.探究了催化剂制备的前驱液浓度、初始硝酸盐氮浓度、电流强度、催化剂投加量和初始pH值对电催化还原NO3-N的影响.结果显示,通过浸渍还原的方法可以将钯铜双金属成功负载在毛竹生物碳载体上,获得纳米钯铜双金属催化剂.在前驱液为0.60g/L PdCl2和0.15g/L CuCl2的溶液组合,初始硝酸盐氮(NO3-N)浓度为100mg/L、电流强度为220mA、初始pH值为7,催化剂投加量为0.80g/L的条件下,反应180min后硝酸盐氮去除率可达99.68％,N2选择性约为44.25％;Nano-PdCu-BC电催化还原NO3-N的反应符合一级反应动力学,反应动力学常数k值为0.034/min;经3次循环使用后,NO3-N去除率仍维持在95％以上,N2选择性保持在40％以上;揭示了纳米钯铜双金属催化剂电催化还原硝酸盐的机理,纳米零价Cu位点吸附NO3-N后被氧化为CuO,提供电子促进NO3-N还原为NO2-N,协同纳米零价Pd,通过为吸附激活原子氢H*间接还原NO3-N,达到将NO3-N还原为NH4和N2的目的.

    毛竹生物碳硝酸盐纳米钯铜催化剂电催化还原原子氢自由基

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    Shewanella oneidensis MR-1对地下水低渗透区中Cr(Ⅵ)和硝酸盐的协同异化还原

    贡玉凤
    2473-2482页
    查看更多>>摘要：Cr(Ⅵ)和硝酸盐是地下水中常见的复合污染物,且有可能通过迁移扩散至低渗透区而导致其修复问题被忽视.利用Shewanella oneidensis MR-1作为功能微生物,分别研究了摇瓶和非均质模拟装置中两种污染物的协同异化还原过程.结果表明:摇瓶实验中,Cr(Ⅵ)的去除主要依赖于初始菌浓度,而受硝酸盐浓度、电子供体乳酸盐浓度的影响较小.反之,硝酸盐的还原则明显受到Cr(Ⅵ)的抑制,当Cr(Ⅵ)浓度在0到0.02mmol/L时,其一级动力学还原速率从0.635h-1降至0.164h-1.同时,乳酸盐氧化也明显受到Cr(Ⅵ)的抑制,表明Shewanella oneidensis MR-1的代谢过程可能受到了 Cr(Ⅵ)的毒性干扰.在非均相装置实验中,Cr(Ⅵ)进水浓度小于等于5mg/L(约0.1mmol/L)时,15d基本可以完全去除,对应硝酸盐去除60％左右;当Cr(Ⅵ)浓度增至10mg/L(约0.2mmol/L)时,Cr(Ⅵ)和硝酸盐的去除率分别降至40％和50％左右.装置内截留的Cr(Ⅵ)还原产物以Cr(OH)3为主,硝酸盐的还原产物以氨为主.

    ShewanellaoneidensisMR-1六价铬硝酸盐

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