期刊导读|《环境工程》2023年第7期

目

次

多领域减污降碳技术路径研究

01

不同处理模式下污泥厌氧消化的能源回收与碳排放分析

02

基于日本苫小牧港CCS示范项目的海洋碳封存环境风险监测方法浅析

03

重新审视化粪池的温室效应：回顾与展望

04

珠三角碳达峰系统动力学预测

05

典型水泥窑协同处置废弃物的碳排放核算及碳减排分析

06

厨余垃圾资源化处置方式的碳补偿与能源回收潜力对比分析

07

建筑废弃物拆除阶段碳排放及碳补偿分析

08

地铁盾构渣土资源化碳排放强度与减碳潜力研究

09

基于BP神经网络的甘肃省二氧化碳排放预测及影响因素研究

科学研究

10

4种植物组合对富营养化和重金属复合污染水体的净化效果

11

PEO基MOFs杂化泡沫材料对TC和Cu2+吸附性能

12

苯酚对菲高效生物降解的共代谢强化作用机制

13

铁基纤维素微球的制备及其活化过硫酸盐降解盐酸四环素

14

数值模拟技术在污染地下水抽出-处理运行中的应用

15

进水COD浓度对活性污泥微型动物运动速度的影响

16

气溶胶散射吸湿增长因子的BP神经网络模型

17

烟煤热解过程分子官能团的演化特征及动力学模型

18

电发酵对餐厨垃圾和香菇菌糠高温厌氧消化的影响

19

无机盐改性膨润土钝化锌铅镉复合污染土壤

20

水平碳纤维刷耦合生物电化学系统强化土壤中总石油烃降解及扩展作用半径

技术与应用

21

基于ZYNQ图像处理研制便携式水质检测系统

22

一种基于虚拟压力分区的供水管网漏损区域识别方法

23

Cu/Al改性MCM-41分子筛催化剂的原位制备及其除氧性能

24

新型还原氧化石墨烯过滤材料与驻极体材料的性能对比

25

基于数值模拟与正交试验的滤筒除尘器导流板研究

26

基于注意力机制Ghost-YOLOv5的水下垃圾目标检测

27

重金属-有机物复合污染土风险评价新方法

环境管理

28

基于德尔菲法和TOPSIS法的垃圾焚烧发电厂综合评价方法

29

核设施退役中土壤放射性污染风险筛选值的推导

综 述

30

市政污泥发酵产VFAs的预处理工艺研究进展

31

基于固态发酵的非常规饲料资源增值化利用研究进展

32

碳基材料与挥发性有机污染物相互作用行为和机制研究进展

33

叶面施硒对水稻砷吸收积累影响的研究进展

多领域减污降碳技术路径研究

01

不同处理模式下污泥厌氧消化的能源回收与碳排放分析

夏雪1,2 邵钱祺1,2 曹悦3 黄文轩1,2 冯骞1,2 操家顺1,2  罗景阳1,2,4∗

1. 河海大学 浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室

2. 河海大学 环境学院

3. 华东理工大学 资源与环境工程学院

4. 环境污染控制与废弃物资源化利用安徽省重点实验室

摘要：厌氧消化是污泥资源化的主要方式之一,然而不同处理模式下污泥的能源回收和碳排放情况存在差异。根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)提供的核算准则,从碳减排的角度比较了4条污泥厌氧消化技术路线的能源回收与碳排放强度。结果表明:污泥传统厌氧消化(R1)、污泥热水解(90℃/170℃)-厌氧消化(R2)、污泥与餐厨垃圾共消化(R3)和污泥热水解(170℃)-餐厨垃圾共消化(R4)4种不同情境下的甲烷产量顺序为R1<R290℃< R2170℃<R3<R4，净碳排放量顺序为R3<R290℃<R1<R2170℃<R4，。各技术路线通过能源回收均实现了碳中和率>100%,净碳排放量为负碳排放。针对碳排放特征进一步分析表明,R2170℃相较于R290℃甲烷产量增加15.4%,但是热量消耗也增加110%,间接碳排放增加74.3%,导致净碳排放量增加60.5%;R4相较于R3甲烷产量增加6.3%,但热量消耗增加110%,间接碳排放增加95.9%,导致净碳排放量增加61.9%。R3相较于R2170℃的甲烷产量增加40.9%,同时热量消耗减少52.7%,碳排放量减少413%,说明在同等处理条件下污泥与餐厨垃圾共消化较热水解预处理模式在能源回收和碳减排等方面均更具优势。因此,在考虑不同技术途径实现污泥资源化和碳减排时,应兼顾厌氧消化甲烷的增量与可能导致的能源消耗增加之间的平衡。

关键词：碳减排;共消化;污泥;餐厨垃圾;热水解;能源回收

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02

基于日本苫小牧港CCS示范项目的海洋碳封存环境风险监测方法浅析

宋秦平∗ 尹晓娜

中海油研究总院有限责任公司

摘要：碳捕集与封存利用技术是应对全球变暖、实现温室气体CO2大规模削减的重要技术途径。海洋碳封存技术是近年来的研究重点之一,该技术利用海下稳定岩石储层对CO2进行储存,相比于陆地碳封存技术具有更高的安全性。以日本苫小牧港CCS示范项目为基础,系统梳理了该项目在海洋生态环境监测、CO2泄漏事故预防监测和地震监测等方面的研究方法,分析并总结了CO2泄漏事故判断指标pCO2/DO值(海水中CO2分压与DO之比)的适用性以及地震对CO2海下注入工程的影响,并基于中国国情提出在海洋碳封存项目中增加CO2泄漏事故预防监测系统和地震监测系统等建议,为今后地震多发海域的碳封存项目提供借鉴。

关键词：二氧化碳;海洋碳捕集与封存利用技术;日本苫小牧港CCS示范项目;环境监测方法;地震监测方法

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03

重新审视化粪池的温室效应：回顾与展望

唐柏杨1,2 宣干1,2 杨诗瑶1,2 刘伟京3 薛朝霞1,2 操家顺1,2 罗景阳1,2 冯骞1,2∗

1. 河海大学 浅水湖泊综合治理与资源开发教育部重点实验室

2. 河海大学 环境学院

3. 江苏省环境科学研究院

摘要：化粪池作为一种关键的初级污水处理设置单元,其因厌氧反应产生的大量甲烷(CH4)及部分氧化亚氮(N2O)等温室气体,使其成为污水系统碳排放中的重要一环。目前许多研究都在因此呼吁逐步取缔化粪池,但鲜见深入且全面探讨化粪池的温室效应的研究。综述分析表明:化粪池产生的CH4及N2O均存在较大时空变异性,且N2O实际排放情况仍待进一步考证;从全生命周期碳排放的视角来看,日常维护清掏产生的间接碳排放,以及取缔化粪池后对后续系统在碳排放方面产生的潜在影响仍值得深入探析。就具体温室气体排放能力而言,由于国内外化粪池功能定位不同等原因,国内测算值约为8.3 g CH4/(cap·d),低于国外普遍的11.0 g CH4/(cap·d)。就目前研究状况而言,估计核算类研究普遍存在参数不确定性较大、地区异质性强等问题,国内在实地监测类研究方面暂时“空白”,且在线监测的缺乏导致温室气体的时空变异性也并未得到细化描述。综上,亟待开展对中国地区化粪池的广泛监测与核算评估等工作,将有助于指明未来化粪池的发展方向。

关键词：化粪池;温室效应;碳排放;甲烷;氧化亚氮

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04

珠三角碳达峰系统动力学预测

丁乙1,2 尹剑1,2∗ 姜洪涛1,2 夏芮兹1,2 卫丹琪1,2 罗心愿1,2

1. 贵州财经大学 大数据应用与经济学院

2. 贵州财经大学 西部现代化研究中心

摘要：基于2000—2020 年数据,利用IPCC 法对珠三角碳排放总量进行测算,然后运用STIRPAT 模型将碳排放影响因素划分为7个维度,使用空间杜宾模型分析珠三角碳排放影响因素,并依据广东省发展目标提出8种预测方案。最后运用系统动力学对2021—2035年不同政策方案下的珠三角碳排放趋势进行动态预测。结果表明:1) 既定政策情形下,珠三角2030年实现碳达峰;2) 一定的政策干预可以减少碳排放,若政府放松管理,将无法实现碳达峰;3) 实行单一减排政策情景下,碳达峰时间集中于2025—2030年;4) 多种碳减排政策协调控制情境下可在2024年实现碳达峰,优于单一碳减排政策。结合空间杜宾模型分析与碳排放预测结果,提出增加城市绿化、重视政策间协调配合与城市间空间联系、优化产业结构、完善电力系统、加强居民绿色消费意识等政策建议有助于碳达峰的实现。

关键词：碳达峰;珠三角城市群;空间杜宾模型;STIRPAT 模型;系统动力学

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05

典型水泥窑协同处置废弃物的碳排放核算及碳减排分析

吴翠华1 于晓华1∗ 高军政1 闫浩春2 鲁垠涛1 姚宏1

1. 北京交通大学 环境学院

2. 中国国检测试控股集团股份有限公司

摘要：水泥行业是我国实现碳中和的关键行业之一。为了揭示水泥窑协同处置废弃物节能减排的效果,基于全生命周期理论,对水泥窑协同处置危废、生活垃圾、一般固废的碳排放与常规水泥生产进行对比,并对水泥行业碳减排路径进行分析。结果表明:碳酸盐和煤炭消耗组成的煅烧是主要的温室气体排放源,占约52.37% ~ 62.84%。水泥生产排放的CO2量顺序为常规水泥生产>水泥窑协同处置生活垃圾>水泥窑协同处置一般固废>水泥窑协同处置危废,分别为883.65,772.67,656.30,609.79 kg/ t,说明协同处置废弃物在减少CO2排放量上具有一定的优势。此外,政策管控、调整能源结构、原( 燃) 料替代、提高能效技术、余热发电技术和CCUS技术也是实现水泥行业碳中和目标的主要措施和手段,为水泥行业开展节能减排工作提供参考。

关键词：水泥;协同处置;碳排放核算;碳减排

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06

厨余垃圾资源化处置方式的碳补偿与能源回收潜力对比分析

陈文昊1,2 袁辉洲2∗ 柯水洲1 柳晓明2

1. 湖南大学 土木工程学院

2. 深圳职业技术学院 材料与环境工程学院

摘要：我国厨余垃圾产量逐年上升,其资源化处理成为固废处理的重点。为探究当前主要使用的几种厨余垃圾资源化回收方式的碳排放与能源使用情况,采用IPCC 与相关文献中推荐的核算方式对污水共处理、厌氧消化、焚烧与堆肥4 种处理方式的碳补偿和能源回收情况进行评估。结果表明:4 种处理方式的碳补偿潜力分别为-56.9,-88.6,44.2,222 kg CO2/t FW。能源回收潜力分别为-116,-215,58.9,61 kW·h/t FW。而根据敏感性分析可知:除技术层面影响外,共处理和厌氧消化方式的稳定性较强,两者均为非常理想的资源化处理方式。焚烧方式由于涉及脱水过程,造成大量碳排放,且整体稳定性较差。堆肥方式无法实现节能减排,应尽量减少该方式的使用。综上可得,厨余垃圾资源化处置方式的优先级顺序为厌氧消化、共处理、焚烧、堆肥。

关键词：厨余垃圾;污水处理;能源回收;碳中和

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07

建筑废弃物拆除阶段碳排放及碳补偿分析

孟庆成1 胡垒1∗ 李明健1 齐欣2

1. 西南石油大学 土木工程与测绘学院

2. 西南交通大学 土木工程学院

摘要：建筑业碳排放占全国总碳排放的近1/3,减碳潜力巨大。针对建筑废弃拆除阶段碳排放及碳补偿评价问题,采用全生命周期评价方法界定建筑废弃拆除阶段计算边界,划分为建筑拆除、废弃物运输和废弃物处置阶段,碳补偿为建筑废弃物再利用阶段,并建立碳排放及碳补偿计算模型。通过量化分析得出:碳排放主要集中于建筑废弃物处置阶段,约占总碳排放的75%。建筑废弃物二次循环利用,可有效降低建筑拆除阶段碳排放总量的31.01%,具有良好的减碳效果。随着建筑废弃物二次回收利用率增大,建筑废弃物处置阶段的碳排放线性减少,建筑材料碳补偿线性增加,减碳效果有所增强。

关键词：建筑拆除阶段;全生命周期评价方法;建筑碳排放;碳补偿;建筑废弃物; 二次利用

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08

地铁盾构渣土资源化碳排放强度与减碳潜力研究

李伟1 陈刚1 曹太波1 杨芳盛1 陈坤阳2 吴环宇2∗

1. 中国建筑一局(集团)有限公司华南区域公司

2. 深圳大学 土木与交通工程学院

摘要：盾构渣土资源化利用是地铁建设领域响应国家“ 双碳” 战略的重要举措。为科学量化地铁盾构渣土利用与处置的碳排放强度及减碳潜力,基于LCA方法构建了地铁盾构渣土利用与处置碳排放评价方法,以深圳地铁13号线某隧道区间为例,梳理了盾构渣土资源化利用工艺和系统,厘清了渣土现场资源化利用的管理路径,量化了渣土利用与处置的碳排放强度及减碳潜力。结果表明:案例中渣土资源化利用减碳总量约4243.13(±212.17) t CO2e;制备1 m3再生免烧砖可带来239. 26 kg CO2e 减碳效益,填埋1 m3渣土约产生89.42 kg CO2e。未来深圳地铁建设若均采用案例提供的盾构渣土高效资源化利用方式,预计到2035年可累计实现约77 万t CO2e 的减排效益。研究结果可为政府部门科学制定地铁盾构渣土管理政策、推广地铁盾构渣土资源化利用提供理论方法及数据参考。

关键词：地铁盾构渣土;资源化利用;生命周期评价;碳排放强度;减碳潜力

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09

基于BP神经网络的甘肃省二氧化碳排放预测及影响因素研究

潘思羽 张美玲∗

甘肃农业大学 理学院

摘要：基于排放因子法估算2000—2020 年甘肃省3大产业及生活能源消费直接CO2排放量,描述分析其时序演变特征。建立BP 神经网络模型并预测2021—2030 年甘肃省CO2排放量。构建甘肃省CO2排放影响因素的STIRPAT拓展模型,利用多元回归分析定量探究了各因素对CO2排放量的影响程度和内在作用机理,并结合随机森林进一步识别重要影响因素。结果表明:甘肃省产业及生活能源消耗直接CO2排放总体呈波动增长趋势,且第二产业占比在70%以上,是主要的CO2排放源;BP神经网络模型的预测误差为2×10-4 ,相关系数>0. 99,对于预测甘肃省CO2排放具有较高精度,并得出2026年的甘肃省能源消耗直接CO2排放量达到最大;甘肃省CO2排放的驱动因素作用差异显著,CO2排放强度、经济发展、城乡消费对CO2排放的正向作用较大,城镇居民人均消费支出是主要影响因素。森林覆盖率的增长抑制了CO2排放,能源强度的降低有助于CO2排放量减少,3大产业结构的调整与转型可引起CO2排放量下降。

关键词：CO2排放;BP 神经网络;STIRPAT模型;多元回归分析;随机森林

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科学研究

10

4种植物组合对富营养化和重金属复合污染水体的净化效果

潘霞1,4 叶舒帆2 郑晓茶1 马婷婷3,4∗

1. 浙江工贸职业技术学院 光电制造学院

2. 浙江中蓝环境科技有限公司

3. 湖北文理学院 资源环境与旅游学院

4. 中国科学院土壤环境与污染修复重点实验室

摘要：选取华中地区常见的4种植物多花黑麦草(Lolium multifolorum)、狐尾草(Alopecurus pratensis L.)、蜈蚣草(Pteris vittata L.)和石菖蒲(Acorus gramineus)为研究对象,通过室内静态水培实验研究了4种植物组合对富营养化和重金属复合污染水体的去除效果。研究发现:4种植物组合对不同浓度梯度的富营养化和重金属复合污染水体中的TN、TP、Cd和Pb均表现出良好的去除效果,不同植物组合对各类污染物的去除效果有所差异。经过30d修复后,各植物组合对低浓度污水中TN、TP、Cd和Pb去除率平均值分别为88.68%~93.66%、64.00%~83.02%、83.84%~93.62%和95.07%~98.02%;对高浓度污水中TN、TP、Cd和Pb去除率平均值分别为94.49%~97.11%、92.85%~94.15%、63.01%~81.42%和88.56%~91.64%;去除效果最好的是多花黑麦草与石菖蒲间作。4种植物对Cd和Pb的富集系数均>1,均具有良好的重金属富集能力。低浓度污水中各植物对Cd和Pb的富集能力明显高于高浓度污水,且同一植物对Pb的富集能力明显强于Cd。

关键词：植物组合;富营养化;重金属;复合污染;植物修复

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11

PEO基MOFs杂化泡沫材料对TC和Cu2+吸附性能

李微1∗ 宁雨阳1 刘宁2 高明杰3

1. 沈阳建筑大学 市政与环境工程学院

2. 沈阳碧桂园房地产开发有限公司

3. 辽宁省城乡建设规划设计院有限责任公司

摘要：通过冰模板-冷冻干燥法合成了金属有机骨架杂化泡沫MIL-100(Fe)/PEO,利用X射线衍射、氮气吸附脱附、扫描电镜、TG-DSC技术,对杂化泡沫表面结构形态与元素组成进行表征分析,通过吸附试验分析了杂化泡沫吸附性能的影响因素及吸附动力学、吸附热力学和吸附等温线模型,利用循环再生稳定性试验研究杂化泡沫分离再生稳定性。结果表明:MIL-100(Fe)/PEO杂化泡沫具有较强的机械强度和丰富的多孔结构,且保留了MIL-100(Fe)自身的特性;MIL-100(Fe)/PEO投加量为30mg,吸附时间为12h,四环素和Cu2+初始浓度为30mg/L,pH为中性时,MIL-100(Fe)/PEO对TC和Cu2+的最大吸附量达到85.02,87.66mg/g;材料的吸附过程符合拟二级动力学与Langmuir等温吸附模型,是1个放热、自发的过程;在循环吸附7次后,MIL-100(Fe)/PEO对TC和Cu2+的去除率均保持在70%左右。MIL-100(Fe)/PEO杂化泡沫是一种高效稳定的吸附剂,在废水中四环素和Cu2+复合污染物去除方面具有广阔的应用前景。

关键词：MOFs杂化泡沫;四环素;Cu2+ ;吸附;吸附机理

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12

苯酚对菲高效生物降解的共代谢强化作用机制

李爽1,2 张爱宁1,2∗ 刘兴社1,2 杨璐1,2  刘永军1,2

1. 西安建筑科技大学 环境与市政工程学院

2. 西北水资源与环境生态教育部重点实验室

摘要：从好氧污泥中筛选出1株能高效降解菲的菌株,首先探究了该菌株以不同碳源为共基质对菲的降解特性。结果表明:以80mg/L苯酚为共基质有效促进了30mg/L菲的快速降解,菲降解率高达95.35%,与不加苯酚的非共代谢组相比,增加了20.33%,同时苯酚得以充分矿化。进一步从细胞生理响应和相关酶活性表达方面分析了该菌株以苯酚为共基质下的共代谢强化作用机制,发现共代谢体系下生物量明显增加,微生物活性显著提升,从而促进了胞外聚合物(EPS)中蛋白和多糖的大量分泌以及细胞膜表面官能团的改变。此外,相比于非共代谢体系,共代谢体系促使脱氢酶(DHA)活性和双加氧酶(C23O)活性提前12h表达,且活性分别提升了0.17~3.37,0.84~1.71倍。因此,苯酚为共基质的共代谢体系可有效提高菲的降解率,这对实现芳烃类物质高效降解具有重要意义。

关键词：苯酚;菲;生物降解;共代谢;作用机制

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13

铁基纤维素微球的制备及其活化过硫酸盐降解盐酸四环素

刘瑞龙 任小花∗ 国伟林

济南大学 水利与环境学院

摘要：铁基催化剂具有优良的活化过硫酸盐的性能且价廉易得受到研究者的广泛关注,然而在现阶段研究铁基催化剂多为粉末材料,存在易团聚、回收困难等问题制约其实际应用。以醋酸纤维素(CA)为载体,采用液滴微流控技术制备了一种具有较高催化活性的微球催化剂(CA-Fe微球)。采用扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)、傅里叶红外变换光谱仪(FTIR)和比表面积分析仪(BET)对催化剂的形貌、结构和组成进行分析。以CA-Fe微球为催化剂活化过二硫酸盐(PS)降解盐酸四环素(TCH)废水,考察初始TCH浓度、CA-Fe微球投加量和PS投加量等操作条件对TCH去除效果的影响。结果表明:CA-Fe微球对PS具有良好的活化性能,CA-Fe/PS体系能够有效去除TCH。在TCH初始浓度为20mg/L、PS浓度为2mmol/L、CA-Fe微球投加量为4g/L条件下,TCH去除率在85%左右。自由基捕获(EPR)和自由基猝灭实验结果揭示,CA-Fe微球/PS体系中存在的活性自由基为·OH和SO4-·,且SO4-·在TCH降解中起主要作用。循环利用实验表明,CA-Fe微球具有良好的结构稳定性和循环利用性能,3次循环使用后TCH去除率变化约为3%。研究结果可为铁基纤维素微球/PS催化体系在去除抗生素废水领域的应用提供科学依据。

关键词：铁基纤维素微球;微流控;过二硫酸盐;盐酸四环素;高级氧化过程

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14

数值模拟技术在污染地下水抽出-处理运行中的应用

杜川1,2 李厚恩1,2 陈素云1,2

1. 北京市勘察设计研究院有限公司

2. 北京市环境岩土工程技术研究中心

摘要：数值模拟技术在污染地下水修复中具有非常广泛的应用,该技术通常应用于修复设计阶段,但该阶段获取的模型参数准确性在时间、空间尺度上存在一定程度局限性,使修复效果存在较多不确定性。将数值模拟技术应用于实际修复过程更具有实际意义。结合地下水污染修复实例,考虑对流、弥散、吸附等地块特征因素,建立三维数值模型进行地下水流及溶质运移模拟,以地下水修复过程中多个监测井的水位、水质监测数据作模型参数修正,分析随着地下水修复过程的开展,污染物在地下水环境中的变化趋势,以及时调整抽出-处理方案,指导后续地下水修复实施。结果表明:基于修复过程中监测资料进行数值模型修正的方法,能更真实地反映模拟区地下水系统特征,可更有效指导后续修复实施工作。

关键词：污染地块;地下水抽出-处理技术;数值模拟;地下水溶质运移;污染物预测

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15

进水COD浓度对活性污泥微型动物运动速度的影响

胡小兵1,2 李晶晶1,2 沈翼军1,2∗ 常静1 刘浩宇1 苏浚文1 钟梅英1

1. 安徽工业大学 建筑工程学院

2. 生物膜法水质净化及利用技术教育部工程研究中心

摘要：为探索污水中有机物浓度对活性污泥微型动物运动的影响,以常见运动方式(直线游泳型、曲线游泳型与综合运动型)的微型动物为研究对象,分析COD浓度对平均线速度(V)、平均角速度(W)和平均曲线速度(VCL)的影响。结果表明:随着COD浓度升高,曲线游泳型、运动速度较快的凹扁前口虫(Frontonia depressa)的平均角速度增加了87.7%,曲线游泳型、运动速度非常快的毛板壳虫(Coleps hirtus)平均角速度增加了49.1%,2种曲线游泳型微型动物的W与COD浓度显著相关,(r分别为0.921、0.955),具有指示作用。COD浓度与直线游泳型、运动速度较快的三角袋鞭虫(Peranema trichophorum)的V呈负相关(r=-0.723);与凹扁前口虫的V呈正相关(r=0.877),具有较好的指示作用。COD浓度对运动速度较慢的葡萄异鞭虫(Anisonema acinus)、须足轮虫属(Euchlanis sp.)影响较小,对综合运动型、速度较快的锐利楯纤虫(Aspidisca lynceus)的曲线速度不产生显著影响。

关键词：COD浓度;微型动物;运动线速度;运动角速度

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16

气溶胶散射吸湿增长因子的BP神经网络模型

佟景哲1,2 倪长健1,2 米家媛1,2 蒋梦姣1,2 张莹1,2 石荞语3∗

1. 成都信息工程大学 大气科学学院

2. 成都平原城市气象与环境四川省野外科学观测研究站

3. 中国气象局成都高原气象研究所

摘要：气溶胶组分、结构以及形态的复杂性对高湿条件下气溶胶散射吸湿增长因子统计模型的适用性提出了挑战。基于成都市2017年10—12月浊度计和黑碳仪的逐时观测资料,结合同时次的环境气象监测数据,利用“光学综合法”计算气溶胶散射吸湿增长因子。以相对湿度(RH)、CBC、CBC/CPM2.5、CPM1/CPM2.5以及CPM2.5/CPM10作为输入因子[CBC、CPM1、CPM2.5、CPM10分别为黑碳(BC)、PM1、PM2.5、PM10的质量浓度],构建了气溶胶散射吸湿增长因子的BP神经网络模型。结果表明:气溶胶散射吸湿增长因子BP神经网络模型、多变量GAM模型、双变量模型以及单变量二次多项式模型的判决系数(R2)分别为0.870、0.792、0.744和0.650,其中高湿条件(RH>85%)下模拟值的判决系数(R2)分别为0.749、0.685、0.638和0.538。多模型对比表明气溶胶散射吸湿增长因子BP神经网络模型的模拟效果最优,显著降低了统计模型在高湿条件(RH>85%)下的模拟误差。

关键词：气溶胶;散射吸湿增长因子;人工神经网络;BP模型;成都

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17

烟煤热解过程分子官能团的演化特征及动力学模型

杨琦玲1 王儒威1,2∗

1. 暨南大学 环境学院

2. 广东工业大学 环境健康与污染控制研究院、环境科学与工程学院粤港澳污染物暴露与健康联合实验室

摘要：煤热解机理研究对提高煤炭利用效率和减轻生态环境影响具有重要意义。利用傅里叶红外光谱(FTIR)和气相色谱-质谱分析探究煤分子结构官能团和多环芳烃(PAHs)在煤热解过程中的演化特征及热解动力学行为。研究表明:当温度<300℃时,芳香族和脂肪族官能团减少主要缘于煤结构空隙小分子基团的挥发,含氧官能团减少主要因为在该热演化过程中自缔合羟基氢键受热断裂;当温度在300~600℃时,C—O和脂肪族分别在300,400℃时受热分解,导致芳香族、脂肪族和含氧官能团总量迅速减少。各官能团在高温阶段的活化能均高于低温阶段,·OH和C—O在整个热解阶段的动力学模型均符合二级反应模式,脂肪族官能团在25~400,400~600℃分别符合两相界面模型和二级反应模式,C=O在25~300,300~600℃分别符合三级扩散和二级反应模式。

关键词：烟煤热解;官能团;演化特征;动力学模型

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18

电发酵对餐厨垃圾和香菇菌糠高温厌氧消化的影响

宋娜1 赵盼2 关伟杰2 陈丽玮1 章爽2 汪群慧2∗

1. 北京科技大学 天津学院 环境工程系

2. 北京科技大学 能源与环境工程学院 环境工程系

摘要：为提高餐厨垃圾和菌糠高温共消化的产气性能,设置对照、电发酵、活性炭、电发酵+活性炭4个试验组同时进行高温批式厌氧消化实验,从累积甲烷产量、电化学特性、厌氧消化系统稳定性3个方面探究电发酵和添加活性炭对餐厨垃圾和菌糠高温厌氧共消化的影响。结果表明:与对照组相比,电发酵、活性炭、电发酵+活性炭组的累积甲烷产量分别提高6.2%、7.6%和21.9%,底物的生物降解率分别增加6.4%、7.6%和16.9%,说明电发酵和添加活性炭可以协同促进产气;施加弱电场和添加活性炭均能一定程度上降低游离氨(FAN)浓度,并加快产甲烷菌对VFAs的转化和降解,缓解因发酵体系FAN和VFAs积累导致的产甲烷菌活性降低现象。另外,电发酵、电发酵+活性炭组的伏安特性曲线中有明显的氧化还原峰,进一步说明外加弱电场和添加活性炭可以促进细胞增殖和电子传递过程,加快电化学氧化还原反应的进行,提升厌氧消化系统的稳定性和目标产物的产量。本研究可为推动微生物学与电化学新兴交叉研究方向的发展,以及餐厨垃圾资源化利用的新途径开发提供新的参考。

关键词：餐厨垃圾;菌糠;电发酵;高温厌氧消化

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无机盐改性膨润土钝化锌铅镉复合污染土壤

周籽言1 黄祥2,3 谷晋川4 薛嘉2,3 吴怡2,3 雍毅2,3∗

1. 西华大学 土木建筑与环境学院

2. 四川省生态环境科学研究院

3. 四川省环境保护重金属污染防治重点实验室

4. 西华大学 食品与生物工程学院

摘要：多种重金属高浓度复合污染土壤的同步钝化一直是土壤钝化研究中的难点,对多种无机盐改性膨润土对多种重金属高浓度复合污染土壤的同步钝化效果进行研究。结果表明:NaCl、KCl、Na2CO3、K2CO3、NaNO3、KNO3、Na3PO4、KH2PO4、KMnO4、K3PO4、NaH2PO4、NaHCO3等无机盐药剂在相同条件下制备的改性膨润土对多种重金属高浓度复合污染土壤的同步钝化效果存在明显差异,选择Na2CO3、K3PO4和NaH2PO43种改性药剂进行改性条件优化,在最佳改性条件下,NaH2PO4改性膨润土同步钝化效果整体最佳,有效态Zn、Pb、Cd的削减率最高分别达到26.28%、28.84%和31.42%。NaH2PO4改性过程能够将膨润土颗粒中的Ca元素交换并生成新的CaHPO4·2H2O独立晶体,同时使膨润土颗粒具有更好的插层、层状结构和裂缝结构以及更广泛的Na+分布,这些作用可能会进一步促进改性膨润土对于重金属的钝化效果。

关键词：改性膨润土;土壤重金属;同步钝化;钝化机理

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水平碳纤维刷耦合生物电化学系统强化土壤中总石油烃降解及扩展作用半径

朱丽君1,2 王欢1,2∗ 李绍峰1,2   路璐3

1. 深圳职业技术学院 城市生态与环境技术研究院

2. 深圳职业技术学院 材料与环境工程学院

3. 哈尔滨工业大学(深圳) 土木与环境工程学院

摘要：为解决传统管状土壤生物电化学系统(SBES) 应用中因土壤传质效率低导致的修复半径有限的问题,借助水平定向钻机设备构建了水平碳纤维刷耦合SBES 的新构型,通过搭建水平电子通路促进远端石油污染物降解,探究水平碳纤维刷SBES 构型对土壤总石油烃(TPH) 降解的最大作用半径。结果表明:在启动80 d 后,水平碳纤维刷SBESs构型的TPH 去除率可达到46.4%~49.0%,比垂直SBES 提高了169.8% ~ 184.9%,相较于自然降解处理组提高了358.4% ~385%,微生物输出的最大电流密度达到21.7~ 35.8 mA/m2。水平碳纤维刷耦合SBESs 构型的最大作用半径为136~138 cm,是垂直SBES 的1.48~1.50 倍。综上,水平碳纤维刷耦合SBES 强化了微生物石油烃降解及扩展了作用半径,为SBES 在工程应用领域提供全新的解决方案。

关键词：土壤微生物电化学系统;碳纤维刷;总石油烃;降解作用半径

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技术与应用

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基于ZYNQ图像处理研制便携式水质检测系统

孙冰洋 杨顺生 陈鹏 张大文

西南交通大学 土木工程学院

摘要：综合光电检测技术和光谱分析技术中的紫外-可见吸收光谱法,研制多参数便携式地表水水质检测系统,能够现场快速检测出磷酸盐、亚硝酸盐、化学需氧量(COD) 和NH3-N水质参数。对水体中吸收特征波长在可见光部分的物质,使用摄像头采集其可见光谱,并对其可见光谱图像的灰度图进行卷积神经网络建模,吸收特征波长在紫外波段的物质,通过光电检测技术测其浓度值,将建立的卷积神经网络模型移植到ZYNQ中,结合紫外光电传感器,将被检测物质的浓度值通过LCD显示出来,以此实现水质检测仪的便携性。结果表明:得出卷积神经网络预测值为样本溶液在8种浓度值输出类型中的倾向值,准确率最高为100%,最低为40%。COD浓度值的最高误差为10%,证实该检测系统具有很好的实用价值。

关键词：紫外-可见吸收光谱法;水质检测;卷积神经网络;灰度模型

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一种基于虚拟压力分区的供水管网漏损区域识别方法

宋文轲 王杉月 陶涛∗

同济大学 环境科学与工程学院

摘要：针对供水管网的漏损识别问题,提出了一种基于虚拟压力分区的漏损区域识别方法。通过虚拟压力分区降低漏损识别问题的维度,利用遗传算法优化真实漏损流量在管网空间中的分布,建立了各区域的漏损水量与漏损率的识别方法。该方法分为虚拟压力分区与漏损区域识别2个步骤:前者基于改进的K均值聚类算法,将管网节点划分为空间位置邻近、平均自由水头相似、拓扑结构连通的不同区域;后者以区域比例系数为决策变量,以最小化测压点处压力的模拟值与实测值差异为优化目标,实现各区域真实漏损情况识别。基于Z市L镇供水管网8号分区设计小型算例,验证了该方法对不同漏损工况识别的准确性。随后利用Z市L镇供水管网进行实际工程应用,结果表明:该方法对管网节点划分合理,管网中漏损严重区域的识别结果与实际情况相吻合,可以辅助大型供水管网的漏损检测工作。

关键词：漏损区域识别;虚拟压力分区;真实漏损;优化计算;K均值聚类

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Cu/Al改性MCM-41分子筛催化剂的原位制备及其除氧性能

王小燕 梁美生∗ 张彤 陈曦 李龙

太原理工大学 环境科学与工程学院

摘要：利用一步水热合成法制备了Cu、Al改性的Cu/Al-MCM-41分子筛催化剂,用于再生水中DO的脱除,考察了活性金属添加量、催化剂制备pH、晶化温度和晶化时间对DO去除率的影响。结果表明:在n(Cu)/n(Si)、n(Al)/n(Si)分别为0.2、0.1,pH=10.5,140℃下晶化36h时,制得的Cu/Al-MCM-41在反应60min后对再生水中DO的去除率可达到97.0%。同时再生水与模拟水的水质对DO去除效果的影响较小。碳酰肼在Cu/Al-MCM-41的催化作用下被二次分解成为N2和4个氢原子(H·),催化剂表面吸附H·浓度的增加使得DO被快速还原,且Cu、Al的引入明显增加了酸性位点的数量,使得催化剂的总酸性增强,促使DO分解产生氧化性更强的羟基自由基(OH·),与具有较高的活性和还原性的H·结合生成水,加速了DO的去除。

关键词：Cu/Al-MCM-41;分子筛;催化剂;溶解氧;制备;再生水

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新型还原氧化石墨烯过滤材料与驻极体材料的性能对比

崔勇1 樊越胜1∗ 张鑫2 王欢1 薛可欣1 李明1 干唯康1

1. 西安建筑科技大学 建筑设备科学与工程学院

2. 西安建筑科技大学 资源工程学院

摘要：针对疫情防控常态化背景下,探究一种具有多功能性的还原氧化石墨烯复合过滤材料。采用实验研究的方法对还原氧化石墨烯(rGO) 复合功能性过滤材料与常用驻极体过滤材料(PTFE) 进行过滤特性、抗菌等性能对比实验分析。结果表明:在首次实验时,rGO 滤料的过滤效率与滤速的变化呈正相关,PTFE 滤料的过滤效率的趋势相反,且过滤效率整体上优于rGO 滤料。但在后续实验中0.25 m/s 滤速下, rGO 滤料对PM2.5的过滤效率比PTFE 滤料高3.6%,但rGO 滤料的过滤阻力约为PTFE 滤料的2倍。当过滤风速为0.05 m/s 时,相比于PTFE滤料,rGO滤料容尘量约为其7倍。此外发现由于rGO具有包裹与纳米刀作用,使得rGO滤料同时兼有一定抗菌抑菌性。为后疫情时代中空气净化器的选择以及rGO 滤料性能的提高提供参考依据,也为后续的复合滤料研究与应用提供了新思路。

关键词：空气净化;还原氧化石墨烯;PTFE;过滤性能;抗菌性能

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基于数值模拟与正交试验的滤筒除尘器导流板研究

岑海林1 王惜慧1∗ 王国强2

1. 华南理工大学 机械与汽车工程学院

2. 东莞汇乐技术股份有限公司

摘要：为改善上进气卧式滤筒除尘器靠近进气口处滤纸易受损失效的问题。采用进口处增设导流板的方式,选取导流板板宽b、安装倾角β和距离花板安装位置x 3个因素作为因子,并考虑其彼此间的一阶交互作用,选取综合流量不均系数ΔKξ、除尘器静压压降ΔP、灰斗颗粒捕获率η作为导流板性能的评价参数,设计了3因素3水平正交试验进行CFD数值模拟,以确定导流板结构参数和安装参数的最佳匹配方案。对试验数据进行方差分析、单因素作用分析和交互作用分析,选择灰斗颗粒捕获率较优、压降较小的参数匹配方案,即b=120mm、β=60°、x=140mm。添加导流板后,除尘器ΔP仍在合适范围内,ΔKξ降低了11.5%,η提高了19.3%,表明滤筒处理气量均匀性得到改善,颗粒初分离效果有所提高,有利于延长滤筒的使用寿命。

关键词：滤筒除尘器;CFD;导流板;交互作用;正交试验

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基于注意力机制Ghost-YOLOv5的水下垃圾目标检测

袁红春 臧天祺∗

上海海洋大学 信息学院

摘要：水下垃圾的目标检测技术对水下机器人实现垃圾自动清除有着重要意义。然而,复杂的水下环境和水底光线不足导致检测精度受限、计算量大等问题。针对这些问题,提出了一种基于YOLOv5的水下垃圾目标检测的改进算法。在该方法中,预处理部分引入Gamma变换提高水下图像的灰度和对比度,便于模型检测。同时,在YOLOv5检测部分嵌入CBAM 注意力机制,以突出目标特征并抑制次要信息,从而提高算法精度。此外,将颈部层中的普通卷积模块替换为Ghost卷积模块,减少计算量,加快检测速度。采用真实环境下的水下垃圾数据集进行模型验证,与当前热门的目标检测算法进行对比, 该方法在分辨率为640×640的图像上的最高检测精度为93.7%, 且计算时间仅为6.7 ms,满足实时性的要求。研究成果对水下垃圾的目标检测具有良好的借鉴意义。

关键词：深度学习;水下垃圾检测;注意力机制;Gamma转换;Ghost卷积

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重金属-有机物复合污染土风险评价新方法

丰土根 郑柳钦 张箭∗ 韦扬

河海大学 岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室

摘要：由于传统指数风险评价方法将重金属的总量作为确定污染土环境风险评价对象,存在低估重金属污染程度的不足。针对此,提出了一种以重金属有效态为评价对象的改进潜在生态风险评价方法,该方法可同时考虑数据离散性和生物有效性,并且量化了挥发性有机物的污染风险。以盐城市大丰区某化工企业区域污染土对研究对象,对比分析了传统指数风险评价方法和改进的潜在生态风险评价方法对污染程度评价结果。结果表明:改进的潜在生态评价方法切实可行,改进方法的评价结果显示Cr、Cu 元素均呈现四级生态危害程度,Pb元素呈现强生态危害程度,而Co元素和VOCs的潜在生态风险系数Eri达到极强,该污染土的潜在生态风险指数RI为4614.43,为极强生态危害程度。

关键词：改进的潜在生态风险评价方法;重金属有效态;重金属-有机物复合污染土;可靠性验证;风险评价

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环境管理

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基于德尔菲法和TOPSIS法的垃圾焚烧发电厂综合评价方法

严梦帆1,2,3 龙吉生1,2∗

1. 上海康恒环境股份有限公司

2. 上海生活垃圾焚烧处理技术及装备工程研究中心

3. 上海交通大学 环境科学与工程学院

摘要：现行生活垃圾焚烧厂的评价标准是在分别考虑对象的工程建设水平和运行管理水平的基础上,根据2 个维度的不同权重,再计算出综合评分。由于垃圾焚烧电厂间的设计参数存在较大差异,现有评价方法的考量指标以设计参数为主,对评价对象通过专家打分的方式进行评估。指标选择上并未考虑从能效及环保指标的角度考量权重,而专家打分也存在较强的主观性,导致评价结果存在一定的片面性。故通过引入德尔菲法和TOPSIS法,并将其合理结合,从指标确定到指标评价、优劣排序等方面,给出了一种综合评价方法。首先通过德尔菲法,从能效及环保的角度确定评价指标,使评价的维度兼顾经济性及社会性。然后,同样以德尔菲法,由专家根据确定的评价指标对评价对象进行排序,以确定主观评分。再以TOPSIS法对实际评价指标与理想解的偏离性作客观评分。再根据主客观评价的不同权重,计算最终的综合评分。本方法可评估多个垃圾焚烧厂的运营情况,并提供兼顾主、客观性的优劣排序。以期为现行生活垃圾焚烧厂评价工作,提供新的评分思路。

关键词：垃圾焚烧;运营评价;德尔菲法;TOPSIS法

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核设施退役中土壤放射性污染风险筛选值的推导

滕柯延 孙宏图 曾宇峰 郑国峰∗

生态环境部核与辐射安全中心

摘要：《中华人民共和国土壤污染防治法》规定了我国实施土壤污染风险管控制度,但我国土壤放射性污染风险管控制度尚未建立,未制定用于风险管控的土壤放射性污染筛选值。选用0.01 mSv/a 作为筛选值确定的剂量准则,根据不同的土地利用用途,使用RESRAD 软件程序,开展土壤放射性污染风险筛选值的计算推导,并将计算结果与美国核管会推荐的核素筛选值进行比对,确定了9 种典型核素的土壤风险筛选值,为完善我国土壤放射性风险管控标准提供依据。

关键词：风险管控;土壤;放射性污染;筛选值;RESRAD

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综 述

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市政污泥发酵产VFAs的预处理工艺研究进展

董文艺1 杜红2 曾原歆1 黄潇1,3∗ 王宏杰1 戴仲怡4

1. 哈尔滨工业大学(深圳) 土木与环境工程学院 深圳市水资源利用与环境污染控制重点实验室

2. 深圳市水务(集团)有限公司

3. 南京信息工程大学 大气环境与装备技术协同创新中心/ 江苏省大气环境监测与污染控制高技术研究重点实验室

4. 中国市政工程中南设计研究总院有限公司

摘要：市政污泥厌氧发酵产挥发性脂肪酸(VFAs) 强化城市污水脱氮除磷是污泥处理、处置的有效方式之一,实现了污水处理行业“ 以废治废” 的目的。水解环节是污泥发酵产酸的限制性步骤,对污泥进行预处理提高污泥水解效率是解决污泥发酵产酸产率和产量低的有效途径之一。目前报道的污泥预处理方法众多,改善发酵过程的机理和效果不尽相同。总结和对比分析了目前常见的促进污泥发酵产VFAs 的预处理工艺,阐述了各预处理工艺的原理、特性和应用效果,对比分析了其经济成本,综合分析了当前存在的问题,并对未来发展方向进行了展望,以期为污泥发酵产酸工程方案设计和优选提供文献借鉴。

关键词：市政污泥;发酵;挥发性脂肪酸;预处理;进展

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基于固态发酵的非常规饲料资源增值化利用研究进展

陈冠益1,2,3 周腾1,2 宋英今1,2∗ 颜蓓蓓1,2 裴乐庚1,2  李洪济3 青宗婷3

1. 天津大学 环境科学与工程学院

2. 天津市生物质废物利用重点实验室

3. 天津商业大学

摘要：当前,我国养殖业深受优质饲料资源紧缺的制约,“ 人畜争粮” 的现象愈演愈烈,故亟须开发非常规饲料资源。非常规饲料资源大多为农/ 工业废弃物,直接饲用价值不高,导致被严重浪费。固态发酵技术因操作简单、产出率高、环境友好日益受到饲料行业的青睐,在提升非常规饲料的营养价值、改善动物健康等方面都有广泛的应用。首先介绍了固态发酵技术现状及常见的非常规饲料资源,分析了各工艺参数对固态发酵的影响,然后对非常规饲料资源的固态发酵增值化应用进行了总结,最后提出了固态发酵制备饲料中存在的问题,并对未来发展方向进行了展望。

关键词：固态发酵;非常规饲料资源;工艺参数;发酵饲料;饲料添加剂

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碳基材料与挥发性有机污染物相互作用行为和机制研究进展

梁妮1,2  刘凯1,2 孔颖1,2 起兆雄1,2 陈全1,2∗

1. 昆明理工大学 环境科学与工程学院

2. 云南省土壤固碳与污染控制重点实验室

摘要：挥发性有机物(VOCs) 是1 类常见的污染物,可通过工农业生产活动进入环境并对生态环境和人类健康构成潜在威胁。碳基材料具有多种优点且极具工程应用潜力,被广泛应用于VOCs 污染防治的研究中。因此明确碳基材料与VOCs间的作用机制有着切实的环境意义。首先综述了VOCs的主要来源、危害。并以碳基材料为主要关注对象,论述了各种改性或未改性碳基材料对VOCs的吸附和降解效率;详细介绍了吸附和降解过程中两者间可能发生的作用机制;然后从碳基材料和VOCs 本身的物理化学性质以及环境因素角度出发,探讨碳基材料吸附或降解VOCs过程中的影响因素;最后阐明了两者之间的关联和区别,从而总结出判定去除VOCs过程中相互作用的方法。基于此,碳基材料在VOCs治理过程中起到的重要作用,具有重要的环境意义。研究成果为碳基材料的结构调控方向、应用性能评价及其在VOCs吸附或降解中的应用提供参考。

关键词：吸附;降解;相互作用机制;降解途径;自由基

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叶面施硒对水稻砷吸收积累影响的研究进展

曹丽霞1,2 李文栓3,4 蔺昕5 李晓军1∗ 付万隆1,2

1. 中国科学院沈阳应用生态研究所 中国科学院污染生态与环境工程重点实验室

2. 中国科学院大学

3. 河套学院

4. 农牧交错带功能农业关键技术研发院士专家工作站

5. 沈阳大学 环境学院

摘要：硒对作物吸收重金属元素的影响是土壤污染区能否生产富硒低重金属农产品的理论基础。在分析叶面施硒优缺点的基础上,重点分析了叶面施硒对水稻砷吸收、积累和再分配过程的可能影响途径。对叶面喷施的硒而言,叶片对硒的吸收和再分配能力、叶片硒在水稻体内的迁移和再积累过程、叶片硒在根部迁移积累和外排效应对水稻根部砷吸收、向上迁移和积累的影响是决定水稻砷富集的关键过程,施硒形态、施硒量和施硒生长期是影响砷积累的关键因素。并且,提出了未来的研究方向。

关键词：硒;叶面喷施;水稻;砷;再分配

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《环境工程》创刊于1982年，是国内外公开发行的国家级环境科学类期刊，由中冶建筑研究总院有限公司主办、工业建筑杂志社有限公司出版发行。本刊主编由中国工程院院士、美国国家工程院外籍院士、中国科学院生态环境研究中心研究员、清华大学教授曲久辉担任。报导内容涵盖水污染防治、大气污染控制、有机固废生物处理与资源化、过程工程环境污染控制与资源化、环境生态工程、海绵城市建设规划与实践、碳减排技术路径研究与实践等。本刊已入选北大中文核心期刊要目总览、中国科学引文数据库(CSCD)来源期刊、RCCSE中国核心学术期刊、ISTIC中国科技核心期刊、环境科学领域高质量科技期刊分级目录T2级、世界期刊影响力指数(WJCI)报告等。在科学技术迅猛发展和全球变化的大背景下，《环境工程》既要关注解决环境治理工程难题的最新科技进展，也必须突破以末端治理为主要目标的学科局限，深刻认识制约我国社会经济发展的重大环境工程问题，深入思考环境工程科技发展的未来与方向，深度融合相关学科的科技成果，报导更有学术高度和应用价值的综合性成果。

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