粤港澳联合实验室建设与发展探究

简要介绍了粤港澳联合实验室建设的背景与必要性。以粤港澳环境质量协同创新联合实验室为例,重点阐述了实验室的定位与研究方向、建设与运行模式,并从人才队伍、科技支撑、产业孵化、机制体制创新等4个方面,探讨实验室的建设成效与发展思路。以期为同类实验室建设提供借鉴和参考,从而为粤港澳大湾区实现生态环境质量持续改善与绿色发展提供科技支撑。

粤港澳大湾区典型化工地块地下水分层调查与风险评估

以粤港澳大湾区某典型有机化工地块为研究对象,采用丛式井分层调查不同深度地下水苯含量,并通过分层评估明确不同深度地下水的人体健康风险水平,确定苯的修复目标值、修复范围及相应策略。结果表明:该地块上层地下水苯最大质量浓度为7440.0μg/L,下层为30000.0μg/L,说明地下水受到苯污染,且下层地下水污染程度较上层更严重。上层地下水苯最大致癌风险为6.34×10^-6,下层为6.99×10^-6,两者均高于可接受致癌风险水平1.00×10^-6;上层地下水苯修复目标值为1174.0μg/L,下层为4288.0μg/L。上层地下水修复面积为29100 m^2,下层为38600 m^2。若不进行分层评估,下层地下水修复面积高达61000 m^2,较分层评估增加58%。由于地下水的主要暴露途径为吸入室内空气中来自地下水的气态污染物,因此风险管理与控制时应避免和减少吸入室内空气;基于评估结果,修复下层地下水时应优先考虑原位修复技术。结合水文地质情况,对地下水进行分层调查与健康风险评估能更有效地反映地下水污染真实程度和精准核定修复量,有利于后续的地块修复技术方案筛选。

基于克里金的粤港澳大湾区典型化工厂地块地下水流场分布空间分析

为准确分析地下水的空间流场分布,以粤港澳大湾区某典型化工企业地块为研究对象,获取地块内48个监测井的地下水埋深数据并进行正态性分析,分别采用不同的变异函数模型(球面函数、指数函数、高斯函数)对地下水埋深数据进行普通克里金插值对比研究,经过交叉验证方法进行最优理论模型的选择。结果表明:球面函数的插值精度最高,能准确反映地下水埋深空间分布规律;运用实测的地下水流向、地形判定的地下水流向验证了普通克里金球面变异函数模型拟合的地下水流场的准确性。该研究为地下水流场空间插值提供了一种新思路和方法借鉴。

离子吸附型稀土矿区生态环境问题与土壤修复技术研究进展

我国南方离子吸附型稀土矿产资源丰富,近几十年来,无序民采和商业矿采活动给矿区及周边生态环境造成了严重破坏,已极度威胁到当地农产品质量与人体健康安全。目前,寻找合适的矿山土壤与生态修复技术是国内外生态环境领域的研究热点与难点。本文在全面调研和搜集离子吸附型稀土矿相关文献的基础上,阐明了采矿活动引起的生态破坏和环境污染,评价了矿区居民的人体健康风险,总结了土壤修复与植被恢复技术在离子吸附型稀土矿区中的应用进展。最后结合各修复技术特点和场地条件展望了稀土矿区的未来用途,以期改善其恶劣的土壤与生态条件、促进稀土矿区环境与经济的协同发展。

华南典型稀土元素高丰度区土壤Ce和La的富集原因及环境风险评价

华南地区离子型稀土资源较为丰富,但地质背景高和稀土无序开采可能会导致部分区域出现土壤稀土元素含量大幅升高,对当地生态环境和人体健康造成威胁。本文以广东省北部某典型稀土元素高丰度区为研究对象,对土壤中Ce和La的富集原因进行初步分析,并采用污染负荷指数、潜在生态风险指数等方法评价其环境风险。结果表明,研究区西部区域浅层土壤Ce和La含量最高,均值分别约为170μg/g和89.9μg/g,远高于广东和全国土壤背景值。地质背景高是土壤Ce和La元素高丰度分布的首要因素,稀土无序开采是西部高丰度区土壤Ce和La元素含量进一步升高的重要原因。西部区域土壤的Ce和La元素的污染负荷指数为1.97和2.10,分别属于轻度污染和中度污染水平。研究区土壤Ce和La的潜在生态风险指数分别约为0.37~3.79和0.18~6.15,远小于20,表明单一Ce和La元素对于当地的生态风险较小。研究结果可为我国华南离子型稀土元素高丰度区的土壤污染成因分析和综合整治提供借鉴。

基于逐4 h尺度的粤西典型流域降雨径流污染特征分析

以面源为主要污染源的典型流域——广东粤西潭水河流域为研究对象,建立了逐4 h降雨事件划分方法,基于时间跨度超过1年的长时间序列的降雨和断面水质观测数据,分析了流域降雨与水质变化特征、不同降雨事件下水质指标变化规律,并采用SPSS相关分析方法,对降雨事件与各典型水质指标之间的相关性进行了分析。结果表明:潭水河流域降雨量在时间分布上极不均匀,流域水质对降雨强度表现出明显的敏感性。不同水质指标对降雨事件反应的差异特征显著,其中溶解氧浓度在所有降雨时段中都较晴天有所降低,暴雨时溶解氧降低幅度最大;浊度、电导率随降雨强度增大分别呈现出明显正增长和负增长的伴随关系,可见流域内降雨—径流事件的泥沙响应迅速且显著;高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮等污染指标变化趋势基本一致,随着降雨强度增大,总体呈现先升高后降低的趋势,暴雨时升高幅度最大。溶解氧改善需特别关注暴雨过程耗氧污染物削减和治理,而针对高锰酸盐指数、氨氮、总磷、总氮等污染指标应推进汛期面源污染的协同治理和同步削减。考虑到不同降雨事件对不同污染指标的影响性质与程度不尽相同,可根据关键污染指标特征规律,结合天气预报开展汛期污染削峰的精细应对。

广州市非污染天PM_(2.5)高值期硫酸盐分布特征及成因

于2022年9月在线监测广州市气象条件、气态污染物、水溶性离子、重金属、有机碳(OC)、元素碳(EC)及单颗粒,探究广州市非污染天PM_(2.5)高值期硫酸盐变化特征及成因。结果表明,PM_(2.5)浓度在2022年5月、7月、9月和10月比2021年同期增长,其中9月增长达40.9%,同时伴随O_(3)浓度高值,O_(3)污染持续达18 d。采样期间共发生3次PM_(2.5)增长过程,硫酸盐是PM_(2.5)高值期增加最多的组分,硫酸盐浓度增量约占PM_(2.5)增量的25%,其次是OC、硝酸盐和铵盐。高相对湿度和高浓度O_(3)环境有利于SO_(2)转化,PM_(2.5)高值期硫氧化率(SOR=0.437)显著比低值期(SOR=0.334)高。含硫酸盐颗粒的主要类型为K-rich、EC和OC,其次为K-OC、K-Na和Fe。其中,EC和Fe类颗粒在PM_(2.5)高值期对硫酸盐形成有明显促进作用。该研究结果有助于进一步认识非污染天PM_(2.5)浓度增加的成因和硫酸盐形成机制。

典型离子型稀土矿区氮污染地下水原位微生物修复技术研究

针对离子型稀土矿区地下水高浓度氮污染,选择广东某离子型稀土矿历史遗留开采区作为试验场地,采用曝气-注液一体化装置,通过间歇性曝气以及微生物菌剂、零价铁、碱剂注液,开展原位硝化、反硝化修复试验。结果表明:原位曝气注碱有效改善了离子型稀土矿区地下水水化学条件,使DO浓度≥2mg/L、pH提至7~8,为微生物生长代谢创造有利条件,单次曝气增氧和碱剂注射的有效作用时间分别约为3和7d。通过间歇性曝气注液可动态调节地下水好氧/厌氧条件,实现同区域地下水硝化和反硝化反应的原位转换,逐步去除地下水中的氮污染。经过多轮次注射后,NH_(4)+-N浓度最低降至0.27 mg/L,最大去除率为99.5%,TN最大去除率为76.7%,可达到GB/T 14848-2017《地下水质量标准》Ⅲ类水质修复目标。研究显示,原位微生物修复技术能够有效修复离子型稀土矿区氮污染地下水,实际应用中应当采用间歇性曝气注液与多轮次注射的方式,以实现地下水水质稳定达标。

基于APCS-MLR模型的九洲江广东段不同水期水质变化特征及污染来源解析

为探究九洲江广东段水质变化特征及其污染来源,选取了2021—2022年九洲江营仔国考断面自动站逐日水质数据,利用相关性分析、绝对主成分-多元线性回归(APCS-MLR)模型对九洲江不同水期水质特征及污染来源进行了研究。结果表明:九洲江营仔断面丰水期水质相对较差,高锰酸盐指数、总磷和浊度相较枯水期显著升高,溶解氧、pH相较枯水期显著下降;不同水期水质指标相关性存在一定差异,与枯水期相比,丰水期pH、溶解氧和浊度与其他水质指标的相关性有所增加,而高锰酸盐指数、氨氮、总磷和总氮指标间的相关性有所减小;枯水期畜禽养殖源+城镇生活源对总磷、氨氮和总氮的绝对贡献率分别为58.47%、48.71%和44.14%,未识别污染源对高锰酸盐指数、水温、pH和电导率的绝对贡献率分别为63.08%、59.48%、54.90%和52.65%;丰水期农业面源+城镇面源对总氮、总磷和高锰酸盐指数的绝对贡献率分别为51.96%、41.38%和34.78%,气象因子对溶解氧、pH和氨氮的绝对贡献率分别为55.66%、40.75%和31.87%。综合来看,九洲江广东段水质指标枯水期主要受畜禽养殖源+城镇生活源和未识别污染源的影响,丰水期主要受农业面源+城镇面源和气象因子影响,故九洲江广东段水质管控不仅要加强畜禽养殖污染治理、城镇污水管网完善,还应注重保障生态流量、削减汛期面源污染等工作。

广东区域通风廊道识别初探

以广东省为例,通过绘制空气动力学粗糙长度,从动力学角度初步识别出通风潜力;利用数值模拟输出的冬夏季平均水平风场,结合近地面温度和粗糙长度加权后得到通风指数,发现城际尺度风道分布受季节热力差异影响,冬季通风能力显著优于夏季。将通风评价结果划分为4个等级,从广东全域尺度分冬、夏两季识别了潜在风道。

广东榕江地都断面溶解氧变化规律及其影响因素研究

根据榕江干流下游地都断面近2年的降雨、水质监测数据,分析溶解氧(DO)在不同时间尺度下的变化规律,结合上游东湖断面水质监测数据,采用Pearson相关性分析、多元线性回归分析等方法分析不同环境因子对地都断面DO的影响。结果表明:受温度、光照及污染物等影响,地都断面DO具有白天高、夜间低,春秋冬高、夏季低,枯水期高、丰水期低的特点;地都断面DO与该断面pH、电导率均存在显著正相关关系(P<0.01),与水温均有较强的负相关关系,丰水期受沿程污染物输入影响更大。地都断面pH是影响其丰、枯水期DO变化的首要因子,可分别解释其DO整体变化的48.7%、45.1%,地都断面电导率、东湖断面总氮、东湖断面DO对地都断面DO也有一定影响。地都断面DO浓度总体随降雨强度增大而降低,暴雨时DO降幅最大,达41.95%。

深圳河口总磷变化规律及其影响因素研究

在“十四五”水生态环境持续改善的总体目标下,差异化地确定了国考断面考核目标,总磷成为制约深圳河口断面达标的关键因素。基于深圳河口2021—2022年降雨、水质监测数据,采用Pearson相关性分析、多元线性回归分析等方法分析了不同环境因子对总磷的变化影响,探究了不同降雨事件下总磷的变化规律。结果表明:总磷与水温、浊度、高锰酸盐指数、氨氮、降雨量显著正相关,与溶解氧、电导率显著负相关。小雨、中雨、大雨降雨强度下总磷较晴天时分别上升13.1%、40.8%和47.4%,说明降雨形成的径流冲刷地表携带总磷进入深圳河,其效果远大于稀释作用;不同强度的单场降雨发生后,中雨及以上强度下第2天总磷浓度均有明显升高;中雨强度下第3天总磷浓度基本可回到雨前水平,大雨、暴雨及以上强度下总磷浓度约需7天才可降至雨前水平。

广东湛江湾氮磷污染时空分布特征及影响因素分析

海湾是地球上单位面积生产力最高的区域之一,保护海湾生态是推进美丽海湾建设的重要内容。根据2015—2021年湛江湾近岸海域水质监测信息数据,分析了湛江湾海水水质总体状况及其主要污染物时空分布特征,采用氮磷比(N/P)、富营养化指数法及潜在性富营养化评价方法分析了湛江湾海域富营养状态及营养盐结构,探讨了主要污染来源及其影响因素。结果表明:1)湛江湾海域水质状况较差,海水水质类别以四类及劣四类海水为主,主要污染因子为DIP及DIN,DIP年均浓度整体逐年下降,DIN年均浓度先升高后降低,DIP和DIN浓度高值区主要分布于湛江湾麻斜以北海域及东部南山水道海域,整体呈湾顶至湾外逐渐减小趋势,湛江湾水质呈现明显分异特征,可能是受到了入海河流及沿岸陆源污染输入、海湾水体中有机质生化作用、海湾地形与水动力条件等的综合影响。2)湛江湾海域DIN/DIP比值偏低,年均范围为5.33~11.16,整体上表现为氮限制,海湾北部、中部及南部海域DIN/DIP比值相对较低(比值<8),陆源减排可能是导致湛江湾营养盐结构发生变化的主要原因。3)湛江湾海水富营养化指数较高,海水已呈重度富营养化,受汛期大量陆源污染输入的影响,夏、秋季节富营养化指数相对较高。湛江湾海域潜在性富营养化等级正在由氮中等限制潜在性富营养向富营养状态转变,营养盐结构的改变可能是受到了湾顶遂溪河及沿岸生活污水、工业废水及农业等陆源污染输入的影响,改善湛江湾水质应同步推进遂溪河和其他陆源的联合治理,研究分析结果及提出的防控对策建议可为湛江湾开展精准污染治理提供有益参考和支持。

基于机器学习的漠阳江流域总磷浓度变化预测研究

总磷是重要的水质指标,准确预测河流总磷变化是流域水污染精准防控的基础。基于此,以漠阳江流域为例,收集2022年1月至2023年6月中朗、河口镇和江城3个断面的总磷浓度数据,分析流域内总磷浓度的分布特征,采用支持向量机模型和随机森林模型对江城断面总磷进行预测。结果表明,漠阳江流域总磷存在显著的时空异质性,河口镇和江城断面年均总磷浓度类似,分别为0.198 mg/L和0.193 mg/L,高于中朗断面总磷浓度(0.149 mg/L);总磷和降雨量之间存在明显的共变关系,降雨期间各断面的总磷浓度均呈现上升趋势。随机森林模型的预测精度高于支持向量机模型,其在测试期预测值和实际值之间的相关性系数(R^(2))为0.67,平均相对误差(MRE)为12.70%,平均绝对误差(MAE)为0.036 mg/L。将当前总磷作为时间解释变量纳入模型后,随机森林模型的预测精度进一步提高,R^(2)增加至0.75,MRE降低至6.44%,MAE降低至0.018 mg/L。整体来看,随机森林模型具有良好的泛化能力,能够较好地预测漠阳江流域总磷浓度的变化规律。

广东省经济结构转型对协同减污降碳的影响

在经济快速发展和减污降碳的双重压力下,通过经济结构转型实现协同减污降碳,是广东省可持续发展的迫切需要.本研究利用减排量弹性系数评估SO_(2)、NO_(x)、烟粉尘与CO_(2)排放量变化的协同性,基于环境投入产出模型和结构分解分析方法探究广东省经济结构转型对协同减污降碳的影响.结果表明:①从生产端看,电力热力的生产和供应业以及非金属矿物制品业的大气污染物和CO_(2)排放量较大;从消费端看,建筑业同时排放了大量大气污染物和CO_(2).②2007—2017年生产结构变化和最终需求产品结构变化对减污降碳的影响存在不协同性,未来可通过优化生产结构和最终需求产品结构促进协同减污降碳.研究显示,应以生产结构和最终需求产品结构转型为重要抓手,提高广东省减污降碳的协同性,实现高质量可持续发展.

面向水源保护与污染监控的广东地下水环境监测网研究

通过系统整理分析自然资源、水利、生态环境等部门已有地下水监测网,针对广东地下水监测存在的问题和未来地下水环境管理需求,提出较大空间尺度和水质监控的地下水环境监测网建设框架及广东省“三层七级”共237个网点的层级化地下水环境监测网建设方案,并与水文地质单元、浅层地下水功能区划进行了空间叠加分析。结果表明,广东省三大部门监测网在空间上分布总体较为分散,相互补充性好,提出的监测网方案总体上与广东省地下水本底条件、地下水资源开发利用现状、地下水环境功能分区、重点污染源空间分布特征等相匹配,契合地下水饮用水源保护和重点污染源监控两大管理需求,构建的地下水环境监测网框架可为其他地区提供参考,提出的地下水环境监测网建设方案可为广东省地下水环境管理和污染防控提供决策支持。

碳协同减排视角下广东省PM_(2.5)实现WHO-Ⅱ目标策略研究

CO_(2)排放和大气污染物排放具有同根同源性,二者的排放控制措施常常具有一定程度的协同减排效应.为降低政策成本、提高政策效率,政策制定者在制定空气质量改善策略时,应充分考虑其对CO_(2)减排的协同效益.以大气污染物与CO_(2)协同减排为指引,分析产业、交通运输、能源的结构优化调整和末端治理水平提升策略,通过空气质量模型方法分析并提出广东省在2025年PM_(2.5)实现世界卫生组织第二阶段过渡目标(简称“WHO-Ⅱ目标”)的政策建议.结果表明:在2017年基准条件下,按经济社会活动发展趋势和现有末端治理要求,模拟预测广东省2025年PM_(2.5)年均浓度将达26.9μg m^(3),难以达到WHO-Ⅱ目标(25.0μg m^(3)).在可进一步采取的减排措施中,产业结构调整、在用车辆更新、发电结构调整、交通运输结构调整、工业用能变化和工业末端治理对大气污染物减排的分担率分别为55.5%、17.7%、6.8%、3.8%、3.9%和12.2%,对CO_(2)减排的分担率分别为20.8%、14.0%、11.9%、9.3%、33.9%和0.在基于协同性制定的达标策略情景下,优先采取了产业结构调整、在用车辆更新等协同性较好、减排潜力较大的措施.在该情景下,2025年全省SO_(2)、NO_(x)、PM、VOCs和CO_(2)的排放总量较2017年的变化率分别为-13.7%、-19.4%、-21.8%、-20.3%和13.6%,模拟预测广东省2025年PM_(2.5)年均浓度可达24.6μg m 3,达到WHO-Ⅱ目标.研究显示,为确保2025年广东省PM_(2.5)年均浓度达到WHO-Ⅱ目标,应进一步强化大气污染物减排,建议优先考虑产业结构调整、在用车辆更新等与CO_(2)减排协同性较好、减排潜力较大的措施.

环境大气中半/中等挥发性有机物(S/IVOCs)的测量技术进展

总结了环境大气中半/中等挥发性有机物(S/IVOCs)的主要测量技术及其进展,重点介绍了基于气相色谱技术和化学电离质谱技术的测量方法.S/IVOCs的测量主要由气相色谱技术开始发展,并随着质谱技术的发展而不断发展.基于气相色谱技术的测量方法,能够直接测量非极性化合物,但在面对组分多达千万种的复杂体系时,传统的一维色谱相对耗时,而且由于峰容量不够,峰重叠现象十分严重,难以实现全组分的准确分离.新近发展的多维分离系统如全二维气相色谱,通过正交的分离系统,能够实现复杂体系中物种组分的准确、快速分离.目前基于化学电离质谱技术的在线测量方法已经逐渐应用于S/IVOCs的测量,虽然在物种定性方面相对较弱,但其可提供高时间分辨率的测量结果,帮助分析S/IVOCs在大气中的快速变化.在未来的研究中,高时间分辨率和全组分准确测量是S/IVOCs研究的关键.

植物源挥发性有机物采样和分析方法研究进展

植物源挥发性有机物(BVOCs)排放量约占全球总VOCs排放的90%,其排放易受环境因子(温度、光照、土壤水分、饱和水汽压差、风速、风向、O_(3)和CO_(2)浓度等)的影响,对采样和分析要求极高,而BVOCs样品的精准采集与分析是获取BVOCs排放因子的基础。该文综述了国内外BVOCs采样和分析方法,根据采样系统是否能控制或模拟环境因子(温度、湿度、光照强度、空气湍流、二氧化碳浓度等),对采样叶室的适用性进行了分析。其中光合仪-动态封闭系统可精准控制温度、光照强度、二氧化碳浓度,易使空气形成自然交换且便于外场测量,适用于大多数植物BVOCs排放测量。依托高塔、系留球、飞机等开展测量的开放式采样系统适用于外场的长期观测。PTR-MS、PTR-TOF-MS、Vocus-PTR-TOF等在线分析系统逐步得到应用。微型传感器已应用于BVOCs的快速检测,碳同位素分析法已应用于BVOCs合成转化过程中组分的探究。对采样和分析系统发展的研究,将为精准获取BVOCs排放因子并评估其环境效应提供依据。

碳中和背景下二氧化碳封存研究进展与展望

化石能源和不合理的土地利用,导致地球大气中CO_(2)等温室气体持续增加,引发全球变暖等一系列环境问题。利用碳封存手段来控制碳排放是一种行之有效的方法,可使我国在实现碳中和目标的同时,又能发展相应碳封存产业,具有重大意义。本文较为系统地阐明了CO_(2)-EOR、CO_(2)-ECBM等典型陆地碳封存和天然气水合物封存、海洋沉积物封存等典型海洋碳封存的技术原理、特点等;明确了国内碳排放概况与封存潜力;介绍了我国规模在几万吨/年到百万吨/年之间典型碳封存示范项目特点以及与国外的差距;列明了现阶段碳封存的主要挑战。针对我国碳封存领域发展现状,结合碳达峰、碳中和工作要求,在政策法规方面建议完善碳封存政策支持与标准规范体系,探索建立相应碳封存法律法规;进一步探查碳封存场所和潜力,调查适宜碳封存场所,探明典型区域碳封存潜力;在碳封存技术领域加大科研支持力度,借鉴国外碳封存先进技术与经验。加大CCS(碳捕获与封存)、CCUS(碳捕获、利用与封存)各环节的工程投资力度与建设规模,打造经典碳封存示范项目以及产业集群。鉴于广东省在碳达峰之前具有万亿级碳封存产业规模的潜力,推动其最具碳封存潜力的沿海区域率先实现碳封存大规模工业化应用,探索碳封存产业集群模式示范平台试点,培育万亿级碳封存产业,助力实现碳中和目标。