“双碳”背景下环境工程“四通”创新人才培养体系建设

碳达峰、碳中和是中共中央经过深思熟虑而做出的重大决策,也是对构建人类命运共同体做出的承诺。高校作为提供科技支持和输送人才的重要阵地,环境工程专业作为紧扣主旨的重要专业,均起着培养专业领域创新型人才和探索人才培养路径的重要作用。本文结合碳达峰、碳中和背景,在环境工程学科基础上,针对国内外碳达峰、碳中和领域发展现状及需求,提出构建“本研贯通、学科融通、产学相通、国际互通”的“四通”人才教育教学模式,为培养碳达峰、碳中和创新人才提供新思路。

北京密云水库小流域地下水硝酸盐污染来源示踪

为确定北京密云水库小流域地下水中氮污染特征及来源,分别在雨季和旱季采集34个地下水样进行分析.结果表明,该流域地下水中NO-3-N污染严重,雨季和旱季NO-3-N的平均含量分别为15.86 mg·L-1和14.67 mg·L-1,均超过世界卫生组织饮用水标准(10 mg·L-1),污染主要分布于人口密集、农业活动频繁的中部地区.研究区域NH+4-N和NO-2-N的含量较低,其中,NO-2-N分布极不均匀.雨季和旱季δ15N的变化范围分别为5.00‰—20.16‰和-5.90‰—12.28‰,表明地下水硝酸盐的主要来源为人畜粪便和污水的排放,也可能为土壤有机氮和农业施肥的混合,表明旱季发生反硝化作用造成同位素的分馏.雨季,硝态氮与村镇面积呈正相关;氨氮与村镇及地表水面积呈显著正相关关系.旱季,硝态氮与村镇面积呈正相关,氨氮与草地面积呈正相关,亚硝态氮与地表水面积呈显著的正相关关系.

东江干流河水的来源、水质及水资源保护

为了解东江河水的来源和水质状况,沿东江干流采集河水样品,分析河水中的主要离子浓度以及氢和氧的同位素比。结果表明,河水氢同位素比(δD)为-48.9‰^-39.8‰,氧同位素比(δ18O)为-6.3‰^-5.7‰。根据氢氧同位素的相关关系,以河源市和汝湖镇为界,将研究范围内的东江干流分为Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ段。Ⅰ段和Ⅱ段河水主要来自流域内的大气降水,由于河水与含有较高氧同位素比的岩石发生氧元素交换,使Ⅱ段河水呈现氧同位素漂移。Ⅲ段河水主要来自象头山和罗浮山山区的降雨并通过地下水补给。由于河水本身的稀释作用,东江河水中各离子浓度很低。人类活动相对频繁的东江下游的离子总量远大于上游和中游地区,说明人类活动对东江河水存在着潜在的影响。东江河水的污染来源可分为点源污染和面源污染,针对这两种污染分别提出了相应的措施。另外,香港饮用水与北部山区的地下水有密切关系,为保持香港水源的良好水质,应把保护北部山区的地下水列为战略重点。

长江流域岸边土中OCPs的残留特征、来源及风险评价

选取长江流域干流及支流周围的土壤作为研究介质,分析表层土壤中13种有机氯农药(OCPs)的含量,用同分异构体比值法和主成分分析法解析其来源,并对土壤中的OCPs进行风险评估.结果表明,长江流域表层土壤中Σ13OCPs的含量范围为8.94~77.79ng/g,平均含量是24.55ng/g,主要成分是六HCHs和DDTs.OCPs的含量水平表现为上游与下游相近,且二者均小于中游,在世界范围内处于中等水平.土壤中的HCHs主要来自于林丹的历史残留;DDTs主要来自于三氯杀螨醇的近期输入和工业DDTs的非法使用.健康风险评价表明,中游地区的风险高于上游及下游地区,特别是在城陵矶、南嘴和湘阴3个地区,土壤中OCPs对儿童的致癌风险Risk综合处于10^-6~10^-4,存在一定的致癌风险.

长江表层土壤多氯联苯污染特征及风险评价

采用气质联用仪(GC-MS)对长江流域13个干流断面及18个支流断面处沿岸表层土壤样品中的多氯联苯(PCBs)进行测定,分析其残留特征、污染来源和健康风险.结果表明,长江流域表层土中ΣPCBs的含量范围为:1.05～50.11ng/g dw,平均值为5.71ng/g dw,含量处于较低污染水平.干流的PCBs含量从上游到下游呈现逐渐增大的趋势,且PCBs在宜昌、岳阳、武汉、重庆等二三线城市总含量较高.PCB 17,PCB 18,PCB 44,PCB 74,PCB 87的检出率较高,三氯联苯、四氯联苯是主要的同系物,表明长江流域表层土壤主要以低氯联苯污染为主.主成分分析表明研究区域PCBs主要来自于1号国产变压器油、Aorclor1242、1248、大气沉降及地表径流的混合污染源;对长江流域表层土壤健康风险评价表明,PCBs存在较小健康风险,呼吸摄入潜在风险低于经口摄入及皮肤接触.

密云水库上游流域地下水中氮素污染特征及影响因素

为分析密云水库上游流域地下水中氮素的污染情况,于2014年7月和2015年1月进行了地下水样品的采集,应用域法和地质统计学方法等多元统计方法识别流域地下水中不同形态氮的时空分布特征,并解析土地利用类型、地下水埋深以及地表水对地下水中氮素的影响。结果表明:区域地下水的氮素污染不容乐观,29.73%的样品中硝态氮含量超标(10 mg·L-1≤NO_3^-≤20mg·L^(-1)),27.03%的样品出现严重超标(NO_3^--N≥20 mg·L^(-1))。从空间来看,地下水氮素具有空间自相关性,其中氨氮空间变异的随机性较大,硝态氮最小,硝态氮的污染主要发生在城镇人口密集区域;从时间来看,硝态氮污染呈逐年升高趋势,硝态氮的超标样品百分比从2008年的2.30%增长为2015年的25.71%,且年内变化表现为丰水期高于枯水期。各种土地利用类型中,城镇的氮污染最严重;硝态氮、亚硝态氮的含量随地下水埋深增加呈减小趋势;地下水氮污染浓度与流向有一定的联系,从上游至下游呈升高的趋势。

黄河全流域岸边表层土壤中PAHs的分布、来源及风险评估

为研究黄河流域表层土壤的多环芳烃(PAHs)污染水平,于2015年5月期间采集了39个黄河全流域岸边表层土壤样品.研究了土壤中∑_(25)PAHs和∑_7carc PAHs的空间分布特征,利用同分异构体比值法和主成分分析法对其进行来源解析,并采用BaP毒性当量和超额终生癌症风险增量模型(ELCR)对多环芳烃进行风险评估.结果表明,黄河流域表层土壤样品中∑_(25)PAHs浓度范围为18.23～6805.49ng/g,均值为343.764ng/g;∑_7carePAHs含量为2.23～2796.34ng/g,均值为126.6ng/g.PAHs含量整体趋势为中上游高于下游,多数土壤样品中Ant/(Ant+Phe)<0.1,0.2<Inp/(Inp+BghiP)<0.5,Flu/(Flu+Pyr)<0.4,说明其污染主要来源为煤燃烧、石油排放和交通带来的石油燃烧.研究区域ELCR值除享堂外均处于10^(-6)～10^(-4)之间,处于潜在风险水平.享堂ELCR值为10^(-3),呈现较高健康风险水平.

通辽地区农田土壤中多氯联苯分布特征及生态风险评价

为揭示污灌区农田土壤中多氯联苯(PCBs)的污染水平,解析不同再生水对土壤中PCBs的影响,选取通辽地区6个不同灌区,分析土壤样品中的48种PCBs,采用环境质量标准和毒性当量因子法进行生态风险评价.结果表明:PCBs总浓度为0.36~2.44ng獉g-1,7种指示性PCBs浓度范围在0.05~0.38ng獉g-1,其中处理后工业废水灌溉区PCBs污染程度最大.土壤中PCBs同系物组成以三、四氯联苯所占比例最高,其次是二氯联苯及五氯联苯.土壤样品中PCBs浓度呈现深层土壤低于表层土壤的趋势.主成分分析发现,污灌农田土壤主要来源于变压油的泄漏及大气的干湿沉降.从整体上看,通辽农田土壤污染水平或毒性当量处于较低生态污染水平,生态环境评价结果表明,研究区域生态风险小,但污水的长期灌溉会增大土壤的生态风险.

建设项目竣工环境保护验收中公众参与的探讨

建设项目竣工环境保护验收中的公众参与是建设方或者环境保护主管部门在投资、建设、设计、施工、环境影响评价、环境监测、环境管理等方面与公众之间的一种双向交流。本文就环境保护竣工验收中公众参与的主体、形式、方式等方面进行了阐述 ,说明了建设项目竣工环境保护验收中进行公众参与的必要性 ,同时 ,结合公路建设项目的环境保护验收 ,提出了具体的公众参与方法。

环境工程专业创新型人才一体化培养模式探索

通过对比国内外的人才培养模式的不同,分析北京交通大学环境工程人才培养上的不足,提出创新型人才一体化培养模式。该模式以教学体系为基础,实践体系和国际交流体系为辅,在人才培养上充分发挥学生的主观能动性,在夯实专业知识体系的同时,培养学生的科学素质,锻炼学生的实践能力。

环境科学类大学生创新实验存在的不足及建议

通过分析北京交通大学环境类大学生创新实验在实施过程中存在的不足,提出学生自主选题、教师关键环节把关指导、过程管理等措施,保证大学生在创新实验选题、实验设计和实施的各个阶段充分发挥主观能动性,并培养学生不断探索、不断创新的基本科研素养。

珠江三角洲小流域地下水化学特征及演化规律

珠江三角洲地下水环境日益恶化,已成为制约经济社会发展的重要因素。以珠海市具有典型特征的闭合小流域作为研究对象,分旱、雨两季采集地下水分析主要离子及D、18O同位素,全面系统地研究了地下水水化学的时空变异特征与演变规律。结果表明:研究区内地下水主要受大气降水及附近地表水体渗透补给,以蒸发及地下水径流排泄,季节变化对区域内水化学空间变异性影响较小。沿地下水流方向(补给区-径流区-排泄区),地下水化学类型主要从Ca-Na(Mg)-HCO3型向Na-Cl和Na-K-HCO3-CO3型演化,风化-溶滤、离子交换、海陆交互作用是控制当地地下水质演变的主要水文化学过程。

紫外光芬顿-膜分离耦合体系降解金霉素

以金霉素为降解对象,采用沉淀法制备α-Fe OOH光催化剂,进一步将其用共价结合法负载在陶瓷膜上,用SEM、XRD、EDS、UV-Vis和FTIR对α-Fe OOH和光催化陶瓷膜进行表征.结果表明催化剂α-Fe OOH呈针状或纺锤长片状,长宽分别为500~550nm、25~50nm,经α-Fe OOH改性的陶瓷膜孔隙率由14.83%变为8.11%.研究光芬顿陶瓷膜耦合体系对金霉素的降解效率和动力学行为,确定了光芬顿陶瓷膜耦合体系的最优降解条件为金霉素初始浓度50mg/L,H2O2投加浓度10mmol/L,UV强度为3796.6μW/cm^2.进一步利用UV-Vis光谱分析了两种体系对金霉素的降解机理,光催化剂体系下,H2O2的浓度基本保持不变,而光芬顿陶瓷膜耦合体系下H2O2的浓度先升后降,同时后者在同一时间点对TOC和NH4+-N去除率更高,表明光芬顿陶瓷膜耦合体系氧化能力更强,对金霉素的降解更为彻底.

过氧化氢加Fe(Ⅱ)作催化剂处理电镀废液中Cr(Ⅵ)

以微量Fe( )作催化剂,利用还原剂过氧化氢在酸性条件下催化处理电镀含Cr( )废水,使Cr( )转变为Cr( ),再将Cr(OH)3沉淀使铬从原废水体系中分离.还原剂分解后的产物对环境无二次污染;经30min处理后,Cr( )含量由初始值200mg/L降至0.2mg/L以下,去除率达99.9%以上.

通辽市灌区土壤重金属污染现状及评价

通过对通辽碧波水务有限公司和通辽经济开发区污水处理厂出水水质与排污渠两侧农田土壤中重金属镉、砷、铬、铅、镍、锌和铜含量进行对比,研究灌溉水质对土壤重金属富集的影响.结果表明:污灌对土壤pH的影响很小,但对土壤含水率和重金属富集有一定的影响,工业废水处理水会增加土壤含水率,二道河灌区土壤中Cu存在一定程度富集.根据内梅罗综合污染指数法,各灌区土壤均属于安全级别,处于清洁水平.单因子污染指数法表明As(0.742)>Cu(0.606)>Cd(0.560)>Cr(0.239)>Ni(0.175)>Zn(0.170)>Pb(0.129),二道河灌区土壤中Cu处于轻度污染状态.

中国主要大气污染物的时空分布特征研究

应用统计学和GIS对2014年3月─2015年2月期间190个监测城市的NO2、PM10、PM2.5和SO2的监测数据进行时空特征分布分析,结果表明,中国大气污染主要来源于采暖排放、机动车排放、工业排放与风沙天气。各污染物呈明显的区域性分布。污染物浓度总体趋势是北方地区高于南方地区。河北南部以及山东东部等重工业密集且人口密度大的地区污染较为严重。而中西部及东南部等工业发展相对落后人口较为稀少的地区污染较轻。PM10污染呈明显的季节变化,采暖期PM10主要来源于燃煤排放和机动车尾气排放,非采暖期受风沙天气影响显著,且在春、秋的风沙时期保持较高的值。采暖期PM2.5、SO2和NO2的浓度上升明显,其中SO2受到采暖期的影响最为显著。NO2主要来源于工业排放以及汽车尾气排放,因而工业布局密集且交通发达的城市污染较为严重。采暖期与非采暖期NO2、PM10、PM2.5和SO2的浓度对比变化显著,采暖期燃煤对空气质量的影响巨大。

城镇化进程对沈抚新区土壤重金属分布的影响及风险评价

通过系统研究沈抚新区不同土地类型的58个地表土壤采样点重金属(Pb、Cd、Zn、Cu、Ni和As)的分布状况,对比研究区域表层土壤背景值,评估沈抚新区城镇化进程对土壤重金属分布的影响及其存在的风险。结果表明:污染物浓度总体趋势为东部地区高于西部地区;土壤中Zn、Cd和Pb的污染状况在高速公路附近以及公路交叉点较为严重;Cu和Ni的污染高值区在工业区内的化工厂、钢铁厂和电控设备厂附近,说明工业生产对该地区的Cu和Ni的贡献率较高;As的分布特征受土壤系统结构影响相对较大,同时人为因素或外源物质干扰也起到了一定的影响作用。采用内梅罗指数法对不同用地类型表层土壤中重金属污染水平的评价排序为城镇用地>林地>耕地>农村居住地。

浑河沈抚段多环芳烃的污染特征及风险评价

为了研究沈抚新城城镇化建设进程中,浑河流域沈抚段河水和沉积物中多环芳烃(PAHs)的污染变化规律,于2015～2017年对17个点位进行样品采集,对16种USEPA优先控制PAHs进行分析,并对其污染特征、来源及风险进行调查和评估.结果表明,河水和沉积物中∑_(16)PAHs含量范围分别为15.64～2100.58ng/L,95.19～8444.21ng/g,均值分别呈现平水期>枯水期>丰水期、平水期≈丰水期>枯水期的季节特点.利用同分异构体比值法和主成分分析法对PAHs的污染来源进行解析,得出河水和沉积物中PAHs的主要来源都是燃烧源和交通源,但河水中PAHs的来源较沉积物中更为复杂,增加了石油源的输入和大气沉降的影响.风险熵值法和终生癌症风险增量模型表明河水和沉积物均存在中高等生态风险,河水整体处于较低的癌症风险水平.

铁路运营期碳排放特征及减排路径思考

铁路运输与其他运输方式相比有着“运量大,碳排低”的特点,将在未来交通运输业实现“双碳”目标的过程中发挥重要作用。研究发现,铁路行业运营期碳排放占全生命周期的80%以上,其中牵引供电占60%左右,非牵引供电占40%左右。以中国北方某铁路局集团为例,分析了35个站段碳排放特征,发现机务段与客运车站碳排放量高于其他站段,其中铁路车站的碳排放来源主要包括通风空调、照明系统、商业广告三大功能单元。通过敏感性分析发现,铁路运营期碳排放量对电力排放因子、化石燃料使用量更加敏感,提出铁路运营期采用新能源替代、运营期系列关键节能减碳技术替代和智慧化能效-碳管控系统是实现碳减排和碳中和的重要途径。