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。

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。

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。

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。

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。

基于频次分析法的污水处理厂在线监测预警技术研究

针对目前我国污染源监控数据缺乏深层次利用,监测数据对污染源不能有效预警的状况,以S市某污水处理厂为例,在全面分析2010年出水COD在线监测数据的变化规律的基础上,建立基于频次分析法的预警阈值确定方法,确定了污水处理厂排放不同警情的阈值范围.结果显示,污水处理厂全年出水浓度集中在40~60mg/L,16：00,20：00以及22：00排水COD较高,超标率大,应加强监控.污水厂正常、一般、不正常以及极不正常状态阈值范围分别可设为小于30%频次、20%频次、10%频次以及超过10%频次对应的浓度范围.对污水厂全年监测数据进行警情状态验证,结果显示全年正常、一般、不正常以及极不正常状态出现的比例分别为70.4%、9.9%、9.8%以及9.9%.

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.

长江口2016年冬季浮游植物类群及其与环境因子的关系

2016年12月对长江口冬季浮游植物分布进行详细调查,并采用典型对应分析方法研究了其与环境因子之间的关系。小潮期间和大潮调查获取的浮游植物分别为96种和63种(含变种和变型),硅藻、蓝藻和绿藻是主要的浮游植物类群,主要的优势种为微囊藻(Microcystis spp)和中肋骨条藻(Skeletonema costatum)。调查获取的浮游植物可以分为4个生态类群:淡水类群、河口半咸水类群、近岸低盐性类群、海洋广布性类群。Margalef物种丰富度指数、Shannon-Wiener物种多样性指数、Pielou均匀度指数分布显示,调查区东北部浮游植物多样性程度较高,物种均一性相对较高。物种与环境的典型对应分析显示:长江径流与海水共同决定的盐度、电导率、浊度,以及PO4-P、SiO3-Si营养盐是决定长江口浮游植物分布的关键环境因子。

地表水环境质量模型评价体系的建立及应用

该文广泛调研文献中地表水环境质量模型的应用情况,总结了30个常用地表水环境质量模型的基本属性及其在各种行业中的应用分布情况,并提出了基于研究主题、评估准则、工作等级3个主要变量的地表水环境质量模型评价指标分类方法。以研究主题为例,基于模型发展的可持续性、功能性及计算方法多样性、应用性等方面,结合文献调研和数值试验等方法,提出了模型评价指标和评价方法,建立了水动力学模型评价体系,并以ELCIRC模型为例进行了应用研究。

镜泊湖浮游动物组成及其与环境因子的相关分析

2013年9月及10月在镜泊湖26个采样位点共采集到浮游动物4门92种。其中，轮虫最多，为46种，占50%。浮游动物组成以桡足类剑水蚤占优，并且浮游动物群落结构存在明显的时空差异。调查期间，浮游动物的种类范围在0～35种，密度范围在0～192.5个/升；浮游动物的Margalef指数、Shanoon-Wienner指数以及Pieloud指数范围分别为1.41～5.19、1.42～3.52和0.42～0.98。整体而言，镜泊湖入湖口的水质要优于湖区和出湖口的水质。Pearson相关分析结果显示，镜泊湖动物群落分布受环境因子影响明显。整体上，水温、DO、化学需氧量、EC、藻类多样性、藻类种类及密度是影响镜泊湖浮游动物种群分布格局的主要因素，TN、NH3-N对浮游动物的分布影响也较大。

长江口大型底栖动物群落的演变过程及原因探讨

根据近30年来的长江口大型底栖动物群落的历史资料,以及2009年和2010年的现场调查数据,从长江口底栖动物群落结构变化特征出发,分析了其长期演变的过程和规律,旨在阐明底栖动物群落的演变趋势,识别其重要演变时段。同时结合长江口海域近50～60年来的入海径流量和携沙量变化、营养盐和DO等水质特征变化,分析底栖动物群落的变化原因。分析结果表明,长江口底栖生物群落的变化可大体分为3个阶段,第一阶段是20世纪90年代之前,底栖生物群落无论物种数、生物量都维持相对较高的水平;第二阶段发生在20世纪90年代初至2005年,由于受到气候变化和人类活动的综合影响,底栖生物群落的上述指标都有所降低,表明受到自然和人为因素干扰的加剧;第三阶段是2005年之后至现在,由于长江口水域的各项生态环境保护措施加强,底栖生物群落得到一定程度的恢复。通过对长江口海域各种环境因素的分析表明,底栖生物群落变化受到长江口区域生物因素和非生物因素的共同影响,变化趋势也与环境因素的变化比较吻合。

赣江下游污染负荷与水质响应关系模型

为了研究赣江下游入河污染物对河流水质的影响,建立了基于WASP(Water quality Analysis Simulation Program)模型富营养化原理和ELADI(Eulerian-Lagrangian Alternating Direction Implicit Method)有限差分方法的正交曲线平面二维水环境模型WESC2D(Two-Dimensional Water Environment Simulation Code)。模型采用基于双线性插值及亚网格技术的欧拉-拉格朗日方法求解对流项,在简单的浓度峰输运和赣江下游溶解氧变化过程算例检验的基础上,计算与分析了赣江下游入河排污口氨氮污染负荷与水质之间的动态响应关系。模拟与分析结果表明,WESC2D模型的计算结果与解析解吻合良好,有效地减少了欧拉-拉格朗日方法的数值耗散,并为赣江下游污染负荷与水质响应关系计算提供了重要工具。

水体Hg^(2+)对中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)血淋巴抗氧化酶活力和丙二醛含量的影响

采用单因子实验设计方法,进行了水体汞(Hg2+)在不同暴露时间对中华绒螯蟹血淋巴超氧化物歧化酶(SOD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)和过氧化氢酶(CAT)活力以及脂质过氧化产物丙二醛(MDA)含量的影响研究。结果表明,较低浓度Hg2+(0.01和0.05mg/L)处理组中华绒螯蟹血淋巴SOD、GPX、CAT活力在短时间内上升,表现出一种"毒物兴奋效应";随着暴露时间的延长,三种酶酶活力均受到明显的抑制;高浓度的汞(0.20和0.30mg/L)无论暴露时间长短,对三种抗氧化酶均产生明显的抑制作用。本研究中不同浓度的Hg2+处理组中华绒螯蟹血淋巴MDA含量均高于对照组,表现出"剂量-效应"和"时间-效应"关系。双因素方差分析结果表明,水体Hg2+的暴露浓度和暴露时间均对中华绒螯蟹血淋巴三种抗氧化酶和MDA含量产生显著影响。血淋巴SOD、GPX、CAT活力以及MDA含量对水环境中的Hg2+反应灵敏,可作为中华绒螯蟹毒理学评价指标以及重金属污染监测指标。

基于底栖生物指数的辽东湾生态质量状况评价

以2007年7月辽东湾近岸海域获取的大型底栖动物样品和环境参数数据为基础,首次将W-statistic应用于该海域的生态质量状况评价,并结合Shannon-Wiener生物多样性指数及底栖生物完整性指数的评价结果全面分析其生态质量状况。结果表明,大多数离岸海域取样点的生态环境质量状况以轻度干扰为主,而北部河口区(如大辽河口、双台子河口)则以重度干扰为主,且沿河口区向外有明显的空间梯度。这跟入海河流携带大量的营养盐入湾从而导致河口区富营养化程度较高有关。各指数均能较为敏感地响应富营养化的空间梯度变化,且与富营养化指数显著相关;同时,3个指数之间呈显著的相关关系,能辨析北岸河口区组与近岸海域组的大型底栖动物群落显著性差异,适用于评价辽东湾的生态质量状况。