甘新城市大气挥发性有机物和颗粒物的污染特征及健康风险评估

基于质子转移反应质谱仪(PTR-MS)和颗粒物(PM)采集和分析技术,对我国西北甘肃省和新疆维吾尔自治区(甘新地区)十三个城市大气中的挥发性有机物(VOCs)、PM(PM10、PM2.5和PM1)及其组分(水溶性无机离子、碳质气溶胶和无机元素)进行了采样分析,阐明了甘新地区城市大气中VOCs和PM的污染特征和健康风险。研究表明:污染特征分析表明平均总VOCs(TVOCs)浓度为(41.84±7.56) ppbv(ppbv为十亿分之一的体积混合比),氧化性VOCs(OVOCs)是VOCs的重要组分,VOCs组分总浓度高于国内外其他城市,主要为甲醇的浓度较高,而芳香烃则低于其他城市。PM10、PM2.5和PM1的平均浓度分别为(139.39±32.63)μg·m-3、(77.66±25.39)μg·m-3和(44.76±17.59)μg·m-3,水溶性无机离子(WSIIs)是该地区PM的重要组分。健康风险评估表明该地区VOCs的非致癌风险显著,致癌风险处于可接受水平;PM中重金属的非致癌风险和致癌风险均显著。乙醛的非致癌风险和萘的致癌风险较高,Mn的非致癌风险和As的致癌风险较高,因此应加强乙醛、萘、Mn和As元素的管控,以减少大气污染对人体健康的危害。

甘南高原城市面山绿化林土壤生态化学计量特征

【目的】探究甘南高原合作市面山绿化林土壤养分及生态化学计量特征,为区域人工林地的可持续经营管理提供理论依据。【方法】以合作市面山绿化的3种典型人工林(中国沙棘、云杉、中国沙棘-云杉混交林)为研究对象,以草地为对照,采用野外取样法和室内分析法,测定不同深度土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)、全钾(TK)含量,并分析其生态化学计量特征。【结果】人工林土壤SOC、TN、TP含量及C/N、C/P、N/P均显著高于天然草地,中国沙棘与混交林无显著差异,人工林与草地的TK含量无显著变化。人工林土壤SOC、TN、TP、TK含量分别为18.75,0.18,0.41,0.07 g/kg,土壤有机碳含量高于全国平均值,而TN、TP、TK含量偏低。人工林土壤C/N的值为96.33~119.88之间,高于全球及全国平均值,土壤C/P的值在36.94~53.26之间、N/P的值在0.39~0.51之间,C/P、N/P的值低于全球及全国平均值,比例严重失衡。从相关性分析来看,土壤SOC和TN、TP之间、TP和TK之间、C/N与C/P、C/K、P/K之间具有极显著正相关关系(P<0.01),土壤TN和TP、TK之间、C/N与N/P、N/K之间相关性不显著(P>0.05),C/P、C/K以及N/P、N/K的相关性系数最高,C/P、C/K受有机碳的影响较大,N/P、N/K受全氮的影响较大,表明区域植被生长特性影响着养分的转化,土壤有机碳的调控非常关键。【结论】人工林种植显著提高了土壤养分,尤以中国沙棘较为显著;高海拔低温气候限制了土壤有机碳的分解,影响了全氮循环,使人工林生长缓慢;相对于TN含量,TP偏低是人工林生长的重要限制因素,以后土壤P肥的补充将有利于植被群落发展。

基于蒙特卡洛模拟的兰州银滩湿地公园沉积物重金属污染特征及风险评价

为探究兰州市市区湿地沉积物重金属污染状况及潜在生态风险和健康风险,以兰州银滩湿地公园为研究区,采集并分析了40个表层沉积物样品重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量.采用蒙特卡洛模拟与地累积指数(Igeo)、富集因子(EF)、综合生态风险指数(NIRI)和人体健康风险评价模型相耦合的方法分别对沉积物重金属污染特征、综合生态风险和人体健康风险进行定量评估.结果表明,沉积物重金属平均含量除Cd、Pb和Hg之外,其他元素含量均值均低于甘肃省土壤背景值,地累积指数和富集因子显示,沉积物以Cd污染为主,Pb和Hg次之,其余5种重金属均为无污染;综合生态风险指数表明,研究区沉积物的主要生态危害元素是Cd,且Cd对综合生态危害指数的贡献值达到了93.60%,其余元素均为低风险;健康风险评估结果显示,研究区沉积物重金属对不同人群均存在非致癌与致癌健康风险,其中对成人男性、成人女性和儿童构成非致癌风险的概率分别为:16.1%、18.3%和6.0%,Cd和Cr为主要的非致癌风险污染物;对成人男性、成人女性和儿童造成致癌暴露风险的概率分别为:8.0%、13.2%和98.1%,As和Cr为主要的致癌风险污染物.

兰州地铁站灰尘重金属的PMF模型源解析与累积特征研究

通过在兰州地铁站站台布设11个调查样点,监测分析地表灰尘元素As、Cr、Cu、Mn、Ni和Pb累积特征及来源。结果表明:兰州地铁站站外和站内地表灰尘中As、Cr、Cu、Pb的平均值均高于甘肃省和兰州市土壤背景值;站内地表灰尘以Cr、Cu、Ni和Pb为主要污染物,站外污染以Cu和Pb为主,且站内地表灰尘重金属综合污染整体高于站外;源解析结果显示,站内地表灰尘重金属主要来源于交通源和人为污染源的混合源、工业源、交通源和大气沉降源的混合源,贡献率分别为30.0%、33.6%、36.4%,站外主要来源为交通源和大气沉降源的混合源、燃煤源和交通源的混合源、交通源,贡献率分别为38.7%、29.6%、31.7%。

“无废城市”建设下校园餐厨垃圾处理现状及对策研究——以兰州高校为例

“无废城市”建设是国家生态文明建设和绿色发展的重要组成部分,餐厨垃圾的分类“无废化”是推进“无废城市”建设的重要抓手。采用文献调研、网络问卷调查、实地调研与非定点拦截访问相结合的方式,梳理了兰州市高校餐厨垃圾处理现状。针对兰州市高校餐厨垃圾处理现状和存在的问题,提出了加强宣传、加大政策支持、强化政策实施、深化过程管理等推进高校餐厨垃圾分类“无废化”的措施与建议,为推进高校餐厨垃圾分类“无废化”处理与管理提供决策参考。

地理信息技术在兰州市中学地理教学中的应用现状调查分析

通过问卷调查,发现地理信息技术在兰州市中学地理教学中的应用比较少,且存在熟练程度不够、软硬件条件不足等问题,提出了地理信息技术应用于中学地理教学的改进措施,为地理信息技术在中学地理教学中的应用提供有益参考和指导。

黄河兰州段城市饮用水源地土壤重金属污染及其溯源的多指标综合分析

为揭示黄河流域城市饮用水水源地土壤重金属的污染特征及其污染来源,选择黄河兰州段城市饮用水水源地土壤为研究对象,分析了土壤重金属元素As、Cd、Cr、Hg和Pb的含量特征.采用地累积指数法、污染因子指数法、污染负荷指数法和改进内梅罗综合污染指数法系统量化了有毒有害元素的污染程度,并联合应用相关性-聚类分析、正定矩阵因子分解(PMF)模型和绝对主成分得分-多元线性回归(APCS-MLR)模型定量解析有毒有害元素污染来源及其贡献率.结果表明:①兰州城市饮用水源地土壤呈碱性,土壤有毒有害元素除Cr之外,其余As、Cd、Hg和Pb元素含量均值均高于甘肃省土壤背景值,其中Hg和Pb的空间分布差异性大,受人类活动影响较强.②水源地土壤总体上为轻度污染,Hg是水源地土壤污染的首要污染物,As和Pb元素存在一定的局部污染,Cd和Cr整体上无污染.③水源地土壤有毒有害元素的富集受工业源、交通源、燃煤源和自然源的复合影响.PMF模型识别出了41.40%的工业-交通源、32.92%的燃煤源和25.68%的自然-工业源,APCS-MLR模型辨识出了36.36%的工业-交通源、22.32%的燃煤-工业源和41.31%的自然源.研究结果可为保障兰州城区水源地土壤健康和饮用水安全提供科学依据.

雅鲁藏布江流域风成沉积空间格局、沉积模式及其环境效应

青藏高原南部雅鲁藏布江(雅江)流域位于印度板块和欧亚板块碰撞产生的缝合带,是地球系统科学研究的热点地区。该区域中更新世以来的风成沉积物不仅是揭示青藏高原气候变化与大气环流演化的重要窗口,而且有助于深入认识构造、气候及地表景观之间的内在联系,然而我们对于该区域风成沉积物的空间格局、沉积模式及其环境效应至今仍然缺乏系统的认识。本文在大量野外考察和已有研究结果基础上,结合典型沉积物样品的综合分析,对雅江流域风成沉积体系进行了梳理,绘制了《雅江风成沉积空间分布图》,包括1幅序图和6幅区域分布图,其中风沙和黄土沉积呈斑块状分布,二者通常相伴而生。黄土与沙丘、河流砂等松散沉积物之间存在密切的物质联系,区域内的风成沉积以自循环过程为主,记录了区域气候的空间差异。河谷沉积物在接受有限的远源粉尘输入的同时,在高空西风的作用下向全球贡献粉尘物质。中更新世以来的粉尘活动受控于构造运动和全球气候变化的耦合,而全新世粉尘活动受河谷环境影响表现较为复杂,区域气候变化受中纬度西风和印度夏季风的协同作用影响。

兰州市地铁站灰尘重金属污染及健康风险评价

以兰州市地铁站为研究对象,通过采集11个站点的站内与站外地表灰尘,分析灰尘中Cu,Pb,Cr,Ni,Mn和As 6种重金属含量;同时,采用地累积指数法和美国国家环保局人体健康风险评价模型对重金属污染程度和人体健康风险水平进行评价,并通过相关性-聚类分析解析重金属来源.结果表明,兰州地铁站站内与站外灰尘中Cu,Pb,Cr,Ni,Mn和As的平均含量相比于甘肃省和兰州市土壤背景值均存在不同程度的超标.地累积指数结果表明,站内与站外灰尘中Cu,Pb,Cr和Ni为主要污染物,且站内灰尘重金属富集程度较高.健康风险评估结果表明,地铁站内与站外地表灰尘重金属对儿童和成人既不存在非致癌健康风险,也不具有致癌健康风险.源解析显示,站内灰尘中Cu,Pb,Cr,Ni,Mn的富集与地铁运行和站外输入有关;站外灰尘中Cu,Pb,Cr,Ni,Mn则源自于交通源和工业源;站内、外灰尘中As分别与站内标识颜料和杀虫剂有关.综合来看,兰州地铁站站内和站外灰尘存在不同程度的重金属污染.

环境化学线上线下为主的混合式教学效果分析

近年来,随着教育的信息化程度不断提升,线上和线下的混合式教学模式已逐步形成国内高等院校教育教学发展的重要发展趋势。在环境化学课程的教学实践中,采取“线上线下”混合式教学模式为主,辅以对分课堂,可很好地调动学生的主动性、积极性和深度体验性,同时可有效改善以往传统课堂上学生被动听,兴趣不高,教学内容繁多与课时少等问题,这对进一步提升理论课教学效果大有裨益。

基于生态功能重要性和生态环境敏感性评估的市域生态安全格局构建——以肇庆市为例

以肇庆市为例,将全市生态保护红线识别为区域重要生态源地,利用生态功能重要性和生态环境敏感性评估结果对生态阻力面数据进行修正后,采用最小累计阻力模型提取生态廊道,构建生态安全格局,为肇庆市国土空间生态保护修复规划提供参考和借鉴。研究结果表明:生态保护红线划定采用了定性和定量分析相结合的方法,综合考虑了区域开发建设与生态保护的关系,在生态安全格局构建中可直接识别为区域内的重要生态源地。生态功能重要性和生态环境敏感性评估能定量反映区域生态环境质量的特征和差异,是修正生态阻力面数据的重要技术手段。全市共识别出87个重要生态源地,面积合计2 717.39 km^(2),占全市国土面积的18.24%。其中,9个一级生态源地,面积合计1 982.07 km^(2),占全市国土面积的13.30%;78个二级生态源地,面积合计735.32 km^(2),占全市国土面积的4.94%。全市共提取了81条生态廊道,总长度1 958.47 km。其中,10条用于连通各一级生态源地的一级生态廊道,总体呈现“五横五纵”的分布特征;71条用于连通各二级生态源地的二级生态廊道,呈辐射状分布于全市。

“大气十条”实施以来新疆环境空气质量特点分析

基于2013~2020年新疆14个地(州、市)环境空气质量实时监测数据,评价新疆环境空气质量变化规律。结果表明:“大气十条”实施以来新疆环境空气质量明显改善,除O_(3)外颗粒物(PM_(10)、PM_(2.5))、SO_(2)、NO_(2)、CO浓度均呈下降趋势;颗粒污染物是影响新疆环境空气质量的首要污染物,颗粒物浓度呈现“南高北低”的特点,南疆PM_(10)浓度是北疆的1.9倍,PM_(2.5)浓度是北疆的1.2倍;影响乌鲁木齐市环境空气质量的主要指标是PM_(2.5)、PM_(10)和O_(3),颗粒物冬季浓度最高,O_(3)夏季浓度最高,一天当中CO浓度峰值出现在15:00~17:00,PM_(2.5)、PM_(10)、SO_(2)、NO_(2)浓度峰值出现在15:00~17:00,O_(3)浓度峰值出现在15:00~19:00。

不同NaOH预处理浓度和预处理时间对麦秆常温厌氧发酵效率的影响

在确保NaOH对小麦秸秆预处理效果的前提下,通过适当延长预处理时间可减少NaOH用量,进而降低二次污染风险,为小麦秸秆的户用沼气生产提供理论依据。采用自行设计的厌氧发酵装置,研究不同NaOH预处理质量分数和预处理时间对小麦秸秆常温(20℃)厌氧发酵效率的影响。结果显示,在小麦秸秆常温厌氧发酵时,NaOH质量分数为3%时的预处理效果优于质量分数为0和6%的预处理效果;在预处理7~28 d时,纤维素、半纤维素和木质素的脱除率分别为3.66%~8.07%、43.08%~46.43%和47.88%~51.44%;发酵时的初始pH值为8.36~8.47,108~113 d发酵基本完成,累积产甲烷1 565.80~1 833.16 mL,干物质累积产甲烷体积为97.86~114.57 mL/g,产甲烷速率为13.86~16.97 mL/d,甲烷体积分数为50%~58%的持续时间为57~72 d。通过响应面模型试验得到最优预处理条件为:NaOH质量分数为4.36%,预处理时间为12.44 d。该条件下干物质甲烷产量的实测值为113.76 mL/g,与预测值接近,相对误差小于5%,表明模型有效。综合判断,在小麦秸秆常温(20℃)厌氧发酵时,利用质量分数为4.36%(以秸秆干重计)的NaOH对秸秆进行预处理切实可行。

黄河兰州段沿岸塑料垃圾分布特征研究

为了解黄河兰州段沿岸塑料垃圾的分布特征,在兰州黄河段选择6个采样区域,每个采样点设置3个采样点进行垃圾采集,根据采样统计数据对垃圾特征进行量化分析。结果表明:黄河兰州段沿岸以塑料垃圾为主,占垃圾总数的54.10%。距离黄河岸边越近、人口密度越大,塑料垃圾数量越多、种类越丰富,黄河南岸塑料垃圾数量高于北岸。塑料垃圾种类以食品袋为主,占总数的27.30%;重量位于0~0.5 g范围内的塑料垃圾最多,占总数的42.42%;尺寸位于0~5 cm范围内的塑料垃圾最多,占总数的33.30%;透明色塑料垃圾最多,占总数的51.52%。

复合生物炭-坡缕石对Cd污染土壤的钝化修复

为实现重金属污染土壤的高效、环保修复,采用慢氧限制热解法制备生物炭-坡缕石复合材料(BC/PAL)。考察BC/PAL对土壤理化性质、Cd的浸出毒性和在土壤中的赋存形态、玉米生长状况及Cd的富集转运影响,从而评价该材料对土壤中Cd的潜在生态风险改善及稳定效果。结果表明,添加BC/PAL后土壤pH显著增加,当投加量为8%时,pH较对照组(CK)升高1.14。当BC/PAL投加量为6%和8%时,土壤中Cd的毒性特征浸出程序(TCLP)浸出毒性较CK下降60%以上。添加BC/PAL后,Cd在土壤中的赋存状态从活泼趋于稳定。BC/PAL可减轻Cd对玉米的胁迫,促进玉米生长,当投加量为6%时,玉米鲜重增加221.43%。BC/PAL大大降低了土壤中Cd的潜在生态风险及生物有效性,是一种高效、环保的土壤修复材料。

典型旅游城市土壤重金属特定源生态风险评价及优先控制源分析

为了解西北旅游城市土壤重金属的污染现状、分布特征及污染来源,选择敦煌市主城区土壤为研究对象,采集并分析了表层土壤重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn的含量特征.采用地累积指数法和改进内梅罗污染指数法量化土壤重金属污染水平,利用聚类分析和正定矩阵因子分解(PMF)模型定量解析重金属污染来源,并应用PMF模型和综合生态风险指数相结合的方法解析各污染源对生态风险的贡献率.结果表明,除As和Ni之外,Cd、Cr、Cu、Hg、Pb和Zn含量的均值均高于甘肃省土壤元素背景值,但所有元素的含量均低于《土壤环境质量建设用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 36600-2018)中建设用地的风险筛选值,其中Cd、Pb和Hg的富集较为严重,超标率均高于90%.地累积指数评价结果显示,研究区土壤以Hg污染为主,也存在不同程度的Cd、Cr、Cu、Pb和Zn污染.改进内梅罗污染指数结果表明,土壤的综合污染程度为无污染至中度污染,总体上为轻度污染.PMF模型源解析表明,研究区土壤重金属受自然源、工业降尘源、工业源、交通源和综合源的影响,贡献率依次为29.28%、25.86%、20.13%、16.5%和8.23%.特定源-综合生态风险评价模型分析表明,工业降尘源为优先控制污染源,Hg为生态风险优先控制污染元素.

古尔班通古特沙漠东南部不同类型沙丘土壤水分与地形-植被因子关系

[目的]揭示古尔班通古特沙漠土壤水分的分布规律及其与地形—植被因子的关系,对制定相应的防风固沙措施以及建立科学合理的植物固沙模式有积极的指导作用。[方法]以古尔班通古特沙漠东南部地区3种不同类型沙丘(固定、半固定和流动沙丘)为研究对象,利用方差分析和冗余分析等方法对3种不同类型沙丘上4种微地貌类型(迎风坡、背风坡、丘顶、丘底)不同深度土壤水分(0—40 cm, 40—200 cm, 200—300 cm)分布特征及其与地形—植被因子之间的关系进行综合分析。[结果](1)所有类型沙丘上0—300 cm土壤水分的波动程度随深度的增加逐渐减小,表层土壤水分的波动程度大于中层和深层。(2)所有类型沙丘不同深度的土壤水分有显著的差异,且背风坡、丘底和迎风坡3种微地貌类型上土壤水分相对较为集中。(3)地形—植被因子对研究区绝大多数(半)固定沙丘的土壤水分呈负相关关系,对(半)固定沙丘不同深度土壤水分影响较流动沙丘更为明显。[结论]所有类型沙丘上的土壤水分受地形因子的影响较植被因子强,而且影响不同类型沙丘土壤水分的主要地形—植被因子也不同。

黄河兰州段城市河道表层沉积物重金属空间分布特征及来源解析

为研究黄河流域城市河道表层沉积物重金属污染特征和来源,以黄河兰州段为研究区,采集46个表层沉积物样品并测定了重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb的含量.分别采用单因子污染指数(Pi)、地累积指数(Igeo)和沉积物污染指数(SPI)对这8种重金属污染特征和生态风险进行了评估,并利用相关性分析方法(CA)、正定矩阵因子分解法(PMF)和主成分分析/绝对主成分分数法(PCA/APCS)相结合的手段解析了表层沉积物中重金属的来源.结果表明,表层沉积物重金属平均含量除As之外,其余7种重金属的平均含量均高于兰州市和甘肃省土壤元素背景值;空间上,各重金属元素含量高值集中于河道拐弯处;单因子污染指数和地累积指数结果均表明,表层沉积物以Cr污染为主,Cd和Ni污染次之;沉积物污染指数结果表明,重金属生态风险等级为自然-低风险级别.研究区表层沉积物中Cr、Ni、Zn、As、Cd和Pb等重金属的主要来源为工农业混合源、自然源以及工业和交通活动复合源,贡献率分别为77.6%、11.4%和11%.

黄河流域渭河支流泾河(崆峒段)河流表层沉积物重金属溯源解析

河流沉积物重金属污染问题日益突出,严重威胁流域生态系统健康。以黄河流域泾河崆峒段为研究区,采集91个河流表层沉积物样品,测定并分析沉积物As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb和Zn共8项重金属元素含量及其空间分布特征。采用地累积指数(I_(geo))和污染负荷指数(PLI)系统量化重金属污染特征,并联合应用自组织神经网络(SOM)模型、相关性分析和正定矩阵因子分解(PMF)模型定量解析沉积物重金属污染来源及其贡献率。结果表明:泾河崆峒段河流表层沉积物重金属含量的平均值高低依次为Cr(65.66 mg/kg)>Zn(55.63 mg/kg)>Ni(21.78 mg/kg)>Pb(17.50 mg/kg)>Cu(14.07 mg/kg)>As(10.94 mg/kg)>Cd(0.19 mg/kg)>Hg(0.032 mg/kg)。除Cd和Hg外,As、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量的均值均低于甘肃省土壤背景值和黄土高原土壤背景值,且As、Cd和Cr含量的均值分别是中国水系沉积物背景值的1.22、1.46和1.22倍。沉积物重金属含量空间分布具有明显的差异性,所有元素高含量和污染相对较重的区域均分布于人类活动强烈和入河口周边流域,且Hg的空间异质性最强。Cd是泾河崆峒段亟需关注的首要污染元素,Hg、Pb、Cr和Zn存在局部污染,Cu、Ni和As为清洁无污染。沉积物重金属的富集可能受污水交通源、农业源、金属冶炼加工源、电镀制造工业源和自然源的共同影响,贡献率依次为33.33%、27.21%、11.02%、15.49%和12.95%。

黄河兰州段城市河道重金属污染特征及健康风险评价

为揭示黄河流域城市河道表层沉积物重金属污染特征及其人体健康风险,选择黄河兰州段城市河道表层沉积物为研究对象,分析其Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb的含量特征。通过污染因子指数法、污染程度指数法、污染负荷指数法和沉积物质量基准法,评价了沉积物重金属污染程度和潜在生物毒性,并利用健康风险评价模型评估重金属人体健康风险。结果表明,表层沉积物的Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg、Pb含量平均值分别为306.60、115.71、23.84、58.63、9.03、0.70、0.09、55.90 mg/kg,除Cu、Zn和Hg的污染程度相对较轻之外,其他重金属的污染较为严重,Cr和Ni对河道生物具有毒害效应,综合污染程度较高。沉积物重金属对成人和儿童不存在非致癌健康风险,但存在可接受的致癌健康风险,且整体上表现为儿童的暴露风险高于成人,需加强对儿童健康的监护。