粉煤灰在环境修复中应用的研究进展:基于Web of Science的文献计量分析

为深入了解粉煤灰在环境修复领域应用的最新研究进展、研究热点及发展趋势,客观反映相关国家(地区)、机构和个人在该领域的科学贡献和影响。本文采用ISI Web of Knowledge的Web of Science^(TM)核心合集数据库,数据可视化分析软件Citespace和HistCite Pro,对1990~2022年该库收录的相关文献进行了计量分析,从发文量TOP10的国家(地区)、高产作者、来源期刊、重要研究机构和研究方向热点等方面对1990年以来粉煤灰在环境修复领域的应用和研究现状进行了分析,对了解粉煤灰在环境修复领域的研究方向、发展趋势和研究热点具有指导意义。

洞庭湖近30年水环境演变态势及影响因素研究

水量、泥沙和污染物交换作为河流与湖泊之间的关键过程,对湖泊生态环境演变具有复杂而深远的影响.以长江中游典型通江湖泊洞庭湖为研究对象,着眼于"江湖""河湖""人湖"三重作用关系变化,从水文情势、水质、富营养化3个层面剖析了近30年洞庭湖水环境演变态势及主控因素.结果表明:①"江湖"关系变化影响了洞庭湖水沙交换及其年内分配,是湖泊枯水期提前和延长、水沙关系突变等现象的主控因素;"河湖""人湖"关系变化协同加剧了该现象.②"河湖"关系的失衡和"河湖"统筹管理措施缺位,造成入湖河流长期输送大量营养物质,是湖体氮磷污染较重的根源;"江湖""人湖"关系变化协同影响着营养盐分布格局,但影响范围及程度有限.③在"江湖""河湖"作用关系复合影响下,藻类生长条件更为有利,增加了洞庭湖富营养化及水华风险.为保障洞庭湖水环境安全,建议:针对"江湖"作用主导的低枯水位问题,以水资源调控为核心,推进长江与流域上游水库联合生态调度,保障湖泊生态流量;针对"河湖"作用主导的水质恶化问题,以水污染防治为核心,强化流域污染控制,统筹"河湖"一体化监测管理模式,保障湖泊水环境质量;对于"人湖"作用主导的生态破坏问题,以生态空间管控为核心,划定并坚守生态红线,保障生态空间.

入海河口区水环境管理问题与对策

入海河口(简称"河口")既是河流的终端又是海洋的起点,水动力特征、水质特征和水生态特征均既不同于近岸海域也不同于河流,对近岸海域水环境质量至关重要.自20世纪50年代以来,我国河口海岸管理工作经历了重大发展与变革,各涉海管理部门提供了一定的管理支撑,但也存在多个问题亟待解决.如多个功能区划作用于同一河口水域;咸淡水水质功能类别不一致,水质指标体系存在显著差别;重要河口水环境质量评价结果长期"一片红",不能客观反映公众、地区及国家水质目标责任主体需求;未明确河口的管理范围,造成与《环境保护法》相应的管理措施无法相适应等问题.针对上述问题,并在详细分析河口生态环境特征的基础上,借鉴国际河口水环境管理经验,提出了科学划分河口水体单元并纳入流域管理;以河口为纽带,开展我国重点流域及海域水生态分区工作;协调多个标准在河口区域差异,同步考虑GB 3838—2002《地表水环境质量标准》和GB 3097—1997《海水水质标准》修订工作;陆海统筹,河海兼顾,充分发挥从山顶到海洋的营养盐控制策略等相关衔接建议.

海洋生物环境指示作用的研究进展

随着世界范围内海洋沿岸经济的迅速发展,人类活动对海洋环境的干扰越来越大,近岸生态环境急剧恶化,进而影响到栖居于此的生物。同时,生物对环境压力的响应具有明显的时空梯度,研究生物的变化状况可以快速、准确地评估环境质量状况。本文对国内外海洋生物环境指示作用研究现状进行系统地描述,并以大型底栖动物为例,重点介绍生物指数的发展情况及其在生物环境指示作用研究中的应用。建议加强野外观测平台的建设,建立适用于我国海域特征的指数评价体系。

基于文献计量学的农业种植环境中抗生素抗性基因的研究进展

抗生素抗性基因(ARGs)已发展成为一类对人体健康和生态环境造成极大威胁的新污染物.研究表明ARGs会随着农产品等通过食物链进入畜禽动物或人体内,造成较大健康风险,然而目前关于农业种植环境中ARGs的系统研究仍明显不足.该文采用文献计量学方法,系统分析了近5年农业环境中ARGs的相关研究进展,并对其污染来源、赋存形态、迁移风险、影响因素和控制措施等进行了系统深入的研究.结果表明:农业环境中ARGs相关研究较少且不聚焦,有机肥/粪肥施用、生产生活污水灌溉、杀菌剂应用等生产方式导致农业种植环境中ARGs不断累积,逐渐成为抗生素耐药性发展的新兴属地.农业种植环境中,ARGs主要赋存于胞内DNA(iDNA)、胞外DNA(eDNA)、可移动遗传元件(MGEs)和胞外聚合物(EPS),eDNA的广泛分布和EPS的稳定性导致ARGs持续积累.ARGs的水平转移和扩散风险主要归因于MGEs的迁移、iDNA的细菌间转导、eDNA的自然转化和EPS的物质交换等过程,并受不同农地利用模式下土壤理化性质、养分状态、抗生素及其他污染物等多重因素的影响,土壤盐渍化、养分和污染物富集等过程会加剧抗生素耐药性传播风险.堆肥发酵和有机碳添加是控制抗生素耐药性扩散的主要方式,但其主要通过降解或吸附抗生素削减ARGs的产生,难以满足土壤环境中大量ARGs积累下的控制需求.建议进一步研究农业环境中ARGs的演变特征,综合评估其生态健康风险,并采取源头控制、营养优化和污染物修复等措施削弱抗生素、污染物和养分变化对细菌的胁迫,抑制环境中ARGs的累积和迁移扩散.

镜泊湖浮游藻类组成及其与环境因子的相关分析

2013年5月、9月及10月在镜泊湖26个采样位点共采集到浮游藻类8门74属140种.其中绿藻门最多,共58种,占41.5%.浮游藻类组成以绿藻和硅藻占优,并且藻类群落结构存在明显的时空差异,各调查位点藻的种类范围在3~35种,密度范围在0.5×104~230.8×104个/L.调查期间,浮游藻类的Margalef指数、Shanoon-Wienner指数以及Pieloud指数范围分别为0.48~2.31,1.27~3.97,0.45~0.94,水体综合营养状态指数值TLI在40~60之间,总的来看,镜泊湖水体属于中营养-轻度富营养状态.Pearson相关分析结果显示,镜泊湖藻类群落分布受水环境因子影响明显.整体上,水温、DO、SD、CODMn及NH3-N是影响镜泊湖藻类种群分布格局的主要因素.

大辽河表层水中邻苯二甲酸酯分布特征及环境健康风险评价

利用气相色谱-质谱(GC-MS)检测了大辽河表层水中邻苯二甲酸酯类(PAEs)有机污染物的浓度水平,分析其分布特征,并对PAEs类有机污染物的环境健康风险进行了评价。结果表明,大辽河表层水中共检出4种PAEs,其质量浓度范围为n.d.#0.754μg·L^(-1)。4种PAEs类中质量浓度平均值最高的为邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)(0.36μg·L^(-1)),最低的为邻苯二甲酸二甲酯(DMP)(0.01μg·L^(-1))。4种PAEs浓度贡献大小依次为:邻苯二甲酸二异辛酯(DIOP)、邻苯二甲酸二丁酯(DBP)、邻苯二甲酸二乙酯(DEP)、邻苯二甲酸二甲酯(DMP)。DBP浓度基本符合国家地表水环境质量标准(GB3838—2002)。与国内其他水域相比,大辽河表层水中PAEs的污染程度处于较低水平。DMP和DEP的最高值均出现在营口市区最主要的工业和生活污水排污口之一——纱厂潮沟采样点,DBP和DIOP的最高值则分别出现在牛庄大桥和港监潮沟采样点。总PAEs类有机污染物分布趋势为:在工业分布较多的区域及主城区附近水域PAEs浓度较高,大辽河上游区域PAEs浓度相对较低。利用US EPA健康风险评估模型粗略估算,大辽河表层水中PAEs类污染物的非致癌风险指数值低于1。

辽河流域水环境沉积物质量风险评估

采集辽河流域浑河、太子河干流及大伙房水库共56个站点的表层沉积物样品,根据相平衡分配法的修正模型建立辽河流域沉积物重金属质量基准(Cu、Pb、Zn、Cd的SQC(基于CCC)分别为75.26μg/g、25.72μg/g、255.96μg/g、2.52μg/g),依据重金属急、慢性生物毒性风险确定辽河流域沉积物重金属质量三级标准,并创建沉积物质量风险评估方法——沉积物污染指数法(SPI),对辽河流域水环境进行沉积物质量风险评估,评估结果显示:浑河干流中下游、太子河中上游及大伙房水库库中、库尾处的沉积物质量状况为中风险,此沉积物重金属污染状况使长期生活在其中的底栖生物受到轻微重金属慢性毒性影响,其中浑河中游红透山铜矿处和细河上游沈阳工业区的沉积物质量风险极高。

基于不同设计水文条件的铁岭水环境容量核算

水环境容量是污染物总量控制的重要理论基础,设计水文条件的选取是水环境容量核算的关键内容。建立了铁岭流域稳态水质模型,计算了在生物学方法(30B3、4B3)和水文学方法(7Q10、30Q10)条件下铁岭控制单元的水环境容量。结果表明:30B3和30Q10设计水文条件下COD水环境容量分别为8 048.74和9 658.49 t/a,氨氮水环境容量为549.15和658.97 t/a;4B3和7Q10设计水文条件下氨氮的水环境容量为439.33和494.26 t/a。传统水文学方法核定的水环境容量与生物学方法核定结果相近,但是其设计流量的保证率偏低,污染防控风险增加。水环境容量与入河污染负荷的核定结果表明,铁岭市经济社会的发展已经超过了其水环境承载力,需优化水库的调节能力,合理配置水资源,以增加河道纳污能力,实现污染防控目标。

入河(海)排污口排查及其在水环境治理中的应用

随着我国在水生态环境治理方面的大力投入,全国水环境质量得到整体性改善;但水生态环境保护不平衡、不协调、不充分的问题依然突出,部分流域依然存在水资源短缺、水环境污染、水生态退化问题。排污口是陆源污染物进入水环境的主要通道,通过对排污口及其污染特征的全面排查,可识别影响流域水污染现状的关键因素;经过监测和溯源,打通污染物从污染水体—涉污路径—排污单位监管链条,实现水污染物产排的闭环监管,推进流域治理能力的现代化建设。本研究依据已开展的工作,梳理了排污口排查的主要流程、技术要点,并论述了排查结果的潜在应用,为深入推进水生态环境治理提供支撑。

大辽河口及其毗邻区域水体反硝化功能基因的定量研究

近年来随着辽河口两岸经济的发展,大辽河水质受氮素污染越来越严重.反硝化作用是微生物介导的氮循环中一个重要过程,对河口水体中过量氮素的去除和富营养化的缓解意义重大.因此,开展大辽河口水体反硝化作用的研究尤为重要.以大辽河入海河段、大辽河河口和近岸海域为研究对象,采用实时定量PCR法对其进行了水体中反硝化细菌(以功能基因nir S、nir K和nos Z为主)的空间分布特征研究,并通过因子分析和冗余分析(RDA)研究了基因丰度与环境因子间的相关性.结果表明:①不同站位大辽河口及其毗邻区域的水样中nir K、nir S和nos Z基因的丰度变化范围分别为7.73×10^(5)~2.54×10^(8)、3.19×10^(5)~3.19×10^(7)、3.22×10^(3)~4.92×10^(5) copies L,各基因平均值大小表现为nir K>nir S>nos Z;3种基因中,nir K和nir S基因大多在调查河流的上游和入海口站位丰度较高,而nos Z基因丰度在河流段由上游到河口逐渐增高,且由河口到近海呈现降低的趋势.②大辽河口及其毗邻区域(nir K+nir S)nos Z在3.23×101~1.76×10^(3)之间,平均值为454.77,表明存在较多的N 2O气体排放,特别是河口到近海区域.③ρ(As)、ρ(Cd)、ρ(Cr)、ρ(SiO_(3)2-)、ρ(NO_(3)-)、T、pH和盐度主导了大辽河口及毗邻区域水环境的整体状况,应继续关注主导因子对水环境的影响;水环境因子对反硝化功能基因丰度影响的相关性大小表现为ρ(DO)>ρ(TN)>ρ(NO_(2)-)>ρ(SiO_(3)2-)>ρ(Cd)>ρ(NO_(3)-)>盐度>ρ(As)>ρ(Cr)>T>ρ(Zn)>pH,蒙特卡罗检验得出无显著影响的因子,因此大辽河口及毗邻区域反硝化功能基因丰度是由各项环境因子相互作用、共同影响的结果.研究显示,水体中反硝化有关的微生物对环境的响应不同,各项环境因素共同控制了群落组成,为了更好地进行水体治理与保护,应持续关注水体中的反硝化功能基因.

基于随机森林的地下水溶质运移替代模型研究

地下水污染溯源和含水层参数反演等逆问题通常受到大量计算负荷量的限制。为解决这一问题,考虑采用替代模型,以降低地下水逆问题的计算成本。首先采用模拟退火—拉丁超立方采样(SA-LHS)抽取200组工况;运用Visual Modflow的MODFLOW模块、MT3DMS模型进行地下水溶质运移模拟;最后利用随机森林(RF)模型建立地下水溶质运移模型的替代模型。结果表明,替代模型精度较高,值得强调的是,Visual Modflow模拟200组工况需要120 min,随机森林模型仅需0.92 s,运行速度提升7800倍,在保持较高精度的同时大幅减少反复运行地下水污染溶质运移模型的计算负荷。

水污染指数法在河流水质评价中的应用研究

为满足我国水质评价与管理的需要,针对单因子评价法和综合污染指数法在水质评价中存在的问题,提出了水污染指数法。采用该方法对湘江干流2009年的水质状况进行了试评价,并将评价结果与单因子评价法、综合污染指数法、模糊综合评判法以及主成分分析法的评价结果进行了对比。结果表明,水污染指数法在水质类别评价、水质定量评价、主要污染指标识别、劣Ⅴ类水体水质比较等方面均具有明显优势,同时,该方法计算过程简单、易掌握,具有较强的推广、应用价值。

河流水环境容量计算方法研究

为了给河流污染物容量总量控制提供技术支持,以赣江下游化学需氧量和氨氮水质因子为例,提出了动态水文条件下基于WESC2D(Two Dimensional Water Environment Simulation Code)模型水质模拟和粒子群算法中RPSM(Repulsive Particle Swarm Method)非线性优化的河流水环境容量计算方法。该方法直接以水质目标空间约束控制断面允许平均期浓度及超标重现期为条件计算水环境容量,相对于以稳态设计水文条件间接控制风险进行模拟计算的方法,更有利于控制容量计算的风险,同时,因不受Courant数限制的WESC2D模型与无需试算的非线性规划方法有机结合,灵活易用,可以显著地提高容量计算的效率。计算结果表明,赣江下游化学需氧量水环境容量为71 233.4t/a,氨氮水环境容量为2 361.8t/a。该结果可为赣江下游污染物总量分配方案的制定提供决策依据。

重金属污染沉积物质量评价研究-以太湖为例

以太湖的表层沉积物为研究对象,运用相平衡分配法（EqP）探讨了沉积物中4种重金属（Cu,Pb,Zn,Cd）的沉积物质量基准（CSQC）值;根据美国国家环境保护局（US EPA）基于水生生物对重金属的最终慢性毒理水平的淡水水质基准,制定了太湖4种重金属（Cu,Pb,Zn,和Cd）的沉积物质量基准值分别为145.2,308.72,293.01,0.46mg/kg.以此CSQC为参比值,参考潜在生态危害指数法对各元素赋予不同的权重值,运用综合污染指数法对太湖沉积物重金属的环境质量进行评价,结果显示,2010年8~9月太湖沉积物质量基本为良.这一结果与沉积物重金属总量分析结果一致.

湘江衡阳段表层沉积物重金属污染评价研究

文章分析了湘江衡阳段28个站点的表层沉积物中的重金属(Cd、Pb、Cu、As、Cr、Zn)总量和空间分布特征。参照国内相关标准和背景值,运用相关性分析与地累积指数分析法对检测结果进行重金属污染程度的分析评价。结果表明:湘江衡阳段表层沉积物各重金属的污染程度排序为:Cd>Pb>Zn>Cu>As>Cr,湘江衡阳段沉积物存在严重的重金属污染,其中位于水口山工业区的中游水域沉积物污染最为严重。

“引江济太”河段重金属在水体、悬浮颗粒物及表层沉积物中的含量特征研究及标准化分析

研究了"引江济太"河段(长江—望虞河—贡湖段)孔隙水、上覆水、悬浮颗粒物及表层沉积物中重金属的含量特征,并采用标准化分析方法推测了"引江济太"调水对太湖重金属含量及分布的影响。结果表明,"引江济太"河段的上覆水和间隙水中的重金属污染较轻,6种重金属(Cd、Pb、Zn、Cu、Cr和As)平均值大多低于《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅰ类标准,且低于美国优先污染物国家推荐水质基准持续浓度。悬浮颗粒物及表层沉积物中主要的重金属污染元素是Cd,其中Cd平均值分别为2.20、1.78μg/g,为中国水系沉积物平均值的16、13倍,且达到加拿大淡水沉积物保护准则最初影响水平的3倍左右。标准化分析结果表明,"引江济太"调水工程对太湖重金属含量的变化有一定影响,"引江济太"河段沉积物中的重金属可能经过再悬浮过程进入水体,造成水体二次污染。

水生植物在河流健康评价中的应用研究进展

水生植物是河流生态系统中的初级生产者,积累了一定时期的水文、物理和化学压力,不仅具有很好的环境指示作用,而且能够很好的反映河流生态系统的健康状况。基于水生植物的评价方法有指示物种法、多指标植物指数法和预测模型法。重点阐述了三种评价方法的研究现状,分析了其特点和适用性;指出了现有水生植物评价方法所存在的问题,得出我国今后应该建立水生植物多要素综合评价方法,根据各评价指标对河流生态系统健康状况的贡献大小,对指标体系内的指标进行赋权,进而计算其综合得分;提出了今后我国利用水生植物评价河流健康状况的措施。

湘江表层沉积物重金属的赋存形态及其环境影响因子分析

采用BCR三步分级提取法分析了湘江衡阳段与岳阳段表层沉积物中4种重金属(Cd、Pb、Cu、Zn)不同赋存形态的含量,阐述了重金属赋存形态及其环境影响因子的关系,评估了这4种重金属的生物有效性.结果表明,4种元素均以弱酸溶解态、可还原态和可氧化态3种可提取态为主,各元素生物有效性即可提取态含量排序为:Cd>Pb>Zn>Cu,4种重金属的污染程度与其可提取态含量呈正相关关系.由相关性分析可知,有机质是湘江表层沉积物中重金属总量及赋存形态的主要环境影响因子.4种重金属生态风险指数的空间分布特征均表现出中下游明显高于上游的趋势,并在衡阳水口山地区达到峰值,表明沿江重金属污染源企业的排放是影响本次湘江调查水域沉积物重金属污染元素空间分布的主要因素.

长江口海域底栖生态环境质量评价——AMBI和M-AMBI法

AMBI(AZTI's Marine Biotic Index)和M-AMBI(Multivariate-AMBI)指数可以有效地评价河口和近岸海域软底质海洋大型底栖动物群落对人为和自然扰动的响应.本研究根据2009年4月在长江口采集的大型底栖动物资料,首次在长江口海域同时运用栖息密度和生物量计算AMBI(BAMBI)和M-AMBI(M-BAMBI),对其进行底栖生态质量评价.结果表明,长江口底栖生态环境皆受到不同程度的干扰,其中受干扰最严重的区域集中在杭州湾、舟山及长江口门区附近海域,与该海域的陆源排污、富营养化以及大量的海岸工程建设等有密切的关系.单因素方差分析表明,运用栖息密度和生物量计算出的两个指数值,评价结果无明显的差异.与AMBI相比,M-AMBI与本研究生物群落结构参数以及环境因子的匹配度更高,能够更有效地评价长江口底栖生态环境质量.Pearson相关分析和一元线性回归分析表明,M-AMBI与底层水体的富营养化指数之间存在线性显著负相关关系,而与表层水体的呈非线性显著负相关;AMBI与富营养化指数之间却无显著相关关系,说明M-AMBI更适合指示长江口水域的富营养化压力.