滇池湖周土壤氮、磷流失量的初步测试

河水中的污染物尤其是氮、磷元素与河水中的冲泻质悬浮物及推移质淤积物的关系甚为密切。随着滇池湖区工农业生产的发展,磷化工的开发利用和城市用水量的增加,进入水土环境中的氮、磷物质也日益增多,在大气降水的冲刷作用下,可把部分氮、磷成分带入溪流和湖沼,并与水体中的悬沙物质结合,被输送至下游或被沉降下来。为查明滇池湖周土壤氮、磷的流失量,本研究工作专门对区域土壤和水系泥沙作了调查分析和采样测试。     

饱和性吸附无机活性磷天然泥沙解析—再吸附特征

泥沙是水体中无机活性磷的主要载体。为研究东洞庭湖饱和性吸附无机活性磷的天然泥沙解析再吸附规律,采用室内模拟实验考察饱和性吸附无机活性磷的泥沙解析-再吸附影响因素与特征。结果表明:扰动状态下饱和性吸附无机活性磷的泥沙,其水相无机活性磷平衡浓度及解析无机活性磷速率均比静态大。扰动强度为220 r/min时,饱和性吸附无机活性磷的泥沙水相无机活性磷平衡浓度是静态1.65倍,解析无机活性磷速率是静态6.46倍;扰动条件下饱和性吸附无机活性磷的泥沙在快速解析阶段,其解析无机活性磷速率与含沙量成正相关性;扰动状态下,饱和性吸附无机活性磷的泥沙再吸附无机活性磷过程符合Freundlich等温式,但随水体含沙量增大,其再吸附的平衡吸附量则呈下降趋势;扰动作用下,水体p H值显著影响饱和性吸附无机活性磷的泥沙解析过程。中性水体,解析量最小,降低或升高水体p H值,解析量均增大。     

台风强降雨输入水源水库悬浮泥沙的氮磷吸附特性

为研究台风强降雨后输入水源水库的悬浮泥沙对水体氮磷的吸附特性,本文于2015年10月强台风"彩虹"登陆粤西期间,采集高州水库原水和表层沉积物泥沙样品,模拟悬浮泥沙对氮磷的吸附动力学过程,对比分析不同粒径和不同含量悬浮泥沙对磷的吸附等温线.结果表明,高州水库悬浮泥沙不具有明显的氮吸附动力学特性,对磷的吸附动力学平衡时间为10 h;泥沙粒径小于0.25 mm时,对磷的平衡吸附量随着泥沙粒径的减小而增大;泥沙含量在0.2~2.0 kg·m-3时,对磷的平衡吸附量随着泥沙含量的增大而增大;悬浮泥沙对磷的吸附等温线符合Langmuir及Freundlich模型,最大吸附量随泥沙粒径的减小而增大,随泥沙含量的增大而增大,悬浮泥沙对磷的最大吸附量为0.073~1.776 mg·g~(-1).台风强降雨作用导致高州水库水体悬浮泥沙含量增大,促进对磷营养盐的吸附作用,对高州水库富营养化有一定的改善作用.     

紊流作用下泥沙释放磷的试验及数值模拟

为研究水体紊动对泥沙释放污染物的影响,引入近似均匀紊流模拟装置,开展不同强度紊动作用下泥沙运动释放磷动态过程及基本规律的试验,研究表明:紊动扩散作用对泥沙解吸释放磷有着十分重要的影响,紊动较弱时,泥沙尚未起动,床面泥沙颗粒吸附的磷元素解吸至孔隙水中,在垂向紊动扩散作用下输送至上覆水中,将使得上覆水中溶解态磷浓度增大;紊动作用较强时,泥沙逐渐悬扬至水体中,悬浮泥沙颗粒吸附的磷元素直接解吸至上覆水中,泥沙浓度越高,溶解态磷含量增长速率越大,达到平衡的时间越短.通过耦合紊流模型、水流泥沙数学模型、污染物对流扩散模型和Langmuir吸附动力学方程建立了紊动作用下泥沙释放磷的垂向一维数学模型,针对试验条件进行数值模拟,模拟结果与试验数据吻合较好,平均相对误差低于10%,可为模拟天然水体中泥沙悬浮释放磷的时空演化提供参考.     

紊流作用下泥沙释放磷的试验及数值模拟

为研究水体紊动对泥沙释放污染物的影响,引入近似均匀紊流模拟装置,开展不同强度紊动作用下泥沙运动释放磷动态过程及基本规律的试验,研究表明:紊动扩散作用对泥沙解吸释放磷有着十分重要的影响,紊动较弱时,泥沙尚未起动,床面泥沙颗粒吸附的磷元素解吸至孔隙水中,在垂向紊动扩散作用下输送至上覆水中,将使得上覆水中溶解态磷浓度增大;紊动作用较强时,泥沙逐渐悬扬至水体中,悬浮泥沙颗粒吸附的磷元素直接解吸至上覆水中,泥沙浓度越高,溶解态磷含量增长速率越大,达到平衡的时间越短.通过耦合紊流模型、水流泥沙数学模型、污染物对流扩散模型和Langmuir吸附动力学方程建立了紊动作用下泥沙释放磷的垂向一维数学模型,针对试验条件进行数值模拟,模拟结果与试验数据吻合较好,平均相对误差低于10%,可为模拟天然水体中泥沙悬浮释放磷的时空演化提供参考.     

自然状况下影响河流中悬移质对砷吸附的研究——以小白河为例

悬移质在河流的砷以及重金属转化迁移中起着非常重要的载体作用,因此,研究悬移质吸附的影响因素,对确定河流中砷以及重金属污染状况有一定的指导意义。文章分别从温度、含沙量、水体、pH值、悬移质中有机质含量等方面对悬移质中砷的影响进行了研究,并部分的验证了前人对悬移质吸附影响因素的理论。     

黄河泥沙对某些重金属离子的特性吸附及影响因素研究

黄河水在河南境内含沙量巨大,所携带的泥沙粒子对重金属离子的作用关系到河水的自净作用。以泥沙粒子的ξ电位测定为主要手段,研究了泥沙粒子对Ｃｒ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｃｄ离子的特性吸附及某些因素对吸附的影响。结果表明:不同重金属离子被吸附程度不同;泥沙表面的有机物层阻碍吸附;而溶液的盐度增大,温度升高均不利于吸附,且各离子受影响的程度不同。      

三峡水库水体溶解磷与颗粒磷的输移转化特征分析

根据河流上、下游断面间水、沙和磷的输运系数差异,建立了一种分析河流水体磷的输移转化特征的判定方法.基于2015年1月(枯水期)和7月(丰水期)三峡水库的径流量、输沙量和水体磷形态数据,应用该方法分析了三峡水库水体磷的输移转化特征.结果表明,两个水期三峡水库水体均以TDP为主要磷形态,TDP通量占总磷(TP)通量的51%～96%;枯水期,三峡水库TDP表现为移出作用,主要由三峡拦坝蓄水促进泥沙颗粒吸附TDP引起,丰水期则表现为添加作用,与外源性含高浓度TDP的水量输入有关.在两个水期,三峡全库区泥沙和TPP均呈明显的沉降滞留特征,且TPP相对于沙量呈添加作用,一定程度上说明TDP被泥沙颗粒吸附而转化为TPP作用相对更强.三峡水库清溪场至万州段为水、沙和磷的主要滞留区域,与该区段泥沙颗粒粒径细化、颗粒吸附磷能力增强有关.     

金盆水库沉积物磷的来源及分布特征

为探究分层型水源水库沉积物中磷的来源与分布特征,以西安金盆水库为对象,针对2017年3～11月金盆水库水体、沉降颗粒及沉积物柱状样品总磷(TP)含量及形态分布特征进行研究.结果表明,金盆水库主库区表层沉积物总磷含量及形态分布受水体颗粒磷(PP)沉降作用明显,相关系数r~2=0. 877 5;同时表层沉积物总磷含量还受到沉积物内部生物地球化学的共同作用. 6～8月金盆水库水体藻类剧烈繁殖演替,繁殖过程中大量失去活性、死亡的藻类不断向底部水体沉积,形成以藻类等颗粒磷为主导的内源污染,沉降颗粒总磷含量达(753. 51±17. 11) mg·kg~(-1),表层沉积物总磷含量随之增加,以铁铝结合态非活性磷(NaOH-nrP)为主; 9～11月进入汛期,径流水体携带大量泥沙等负荷较大的污染物汇入水库,使得水体颗粒磷浓度相应增大,然而由于单位质量泥沙中总磷含量占比较小,导致径流过程中表层沉积物总磷含量逐渐降低,泥沙径流过程中颗粒磷以无机态的钙磷(Ca-P)和残渣态磷(rest-P)为主,二者约占沉积物总磷(TP) 55. 8%～66. 2%,受颗粒沉降影响相对较大.活性磷(SRP)、铁锰螯合态磷(BD-P)和铁铝结合态活性磷(NaOH-srP)这3种形态磷较活跃,在环境条件的变化(主要是氧化还原条件)下发生一系列迁移转化,受沉积物内部生物地球生物化学过程作用明显.     

黄河泥沙吸附砷污染物室内静态试验

黄河是典型的多沙河流,其水体中砷的来源有自然本底砷和外来砷2种.随着砷污染的日益加剧,给黄河流域生态环境和饮用水安全构成巨大威胁.黄河泥沙对砷污染物具有吸附能力,其吸附量取决于砷污染物在水、沙两相间的分配比例.为了研究自然状态下黄河泥沙对砷的吸附规律,以黄河原型沙为对象,采用静态吸附微污染含砷废水试验,考察了接触时间、含沙量、泥沙粒径对泥沙吸附砷能力的影响.结果表明:①当含沙量在200 kg/m3以下时,泥沙对砷的吸附在5 min以内基本达到吸附平衡;②相同含沙量情况下,细沙对砷的吸咐量最大,中沙次之,粗沙最小;③同一颗粒级配下,泥沙对砷的吸咐量随含沙量的增加呈对数增长.      

泥沙在天然水体中的吸附作用

我国天然河流中的含沙量普遍较高,而泥沙作为污染物和污染物的载体对水环境造成污染,同时可以吸附污染物,净化水体。为此,分析了泥沙在水体中对污染物迁移转化过程中的影响,通过泥沙的吸附作用影响污染物在水体中的形态,从而影响水环境质量。讨论总结了泥沙对污染物质的吸附机理和影响因素,并讨论了有待进一步研究的内容。     

细叶蜈蚣草对悬沙胁迫的生理生态学研究

研究了悬沙对细叶蜈蚣草(Egeria nojas)营养生殖、叶绿素、抗氧化酶(超氧化物歧化酶和过氧化氢酶)等影响。实验结果表明:悬沙处理96h后,各组细叶蜈蚣草断枝均能发芽,其发芽率均在60%以上,悬沙浓度<4.0g/L时,断枝新芽生长较好,悬沙浓度>6.0g/L时,新芽生长受到影响;各组细叶蜈蚣草叶片的叶绿素a和叶绿素b以及总叶绿素含量均相差不大,叶绿素a/b值都在2.50以上,属于正常范围,变化幅度不大;各试验组中细叶蜈蚣草SOD和CAT相差不大,相对比较稳定,受到影响较小。因此,细叶蜈蚣草对悬沙胁迫具有较好的抗逆性,是一种在含沙量较高水体的生态修复实践中具有良好应用前景的水生植物。     

污水处理厂尾水中不同形态氮、磷在景观河道和入湖口的衰减特征

水源补给不足是高原富营养化湖泊治理的难点,污水处理厂尾水补给可有效增加入湖水量。基于氮、磷形态的变化分析,对污水处理厂尾水进入景观河道和入湖口汇水区的变化特征开展实验。结果发现:污水处理厂尾水中氮、磷含量可达到GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物排放标准》一级A标准,NO_3~--N含量占比超过93%。河道中氮、磷含量随河道延伸有波动但总体呈下降趋势。在汇水区,草海水倒灌对河道水体中的氮、磷起到稀释作用,ρ(TN)和ρ(TP)分别达到5. 74,0. 258 mg/L。河道中底泥的氮、磷含量均高于水体中的,说明经过长期累积底泥已吸附了大量的N、P,但汇水区因受到草海水体中悬浮颗粒物沉降的影响,底泥中的氮含量低于水体中。因此,建议在利用尾水补给草海水源时,应在河道中栽种一些沉水植物来吸收NO_3~--N。     

利用水生植物净化水体中的悬浮泥沙

针对特定的滨江城市水环境问题,利用湿地植物风车草(Cyperusalternifolius)、菖蒲(Gladiolushybridus)、菱(Vallisneriaspiralis)、金鱼藻(Ceratophyllumdemersum)、轮叶黑藻(Hydrillaverticillata)和亚洲苦草(Vallisneriaspiralis)构建的湿地植物生态物理模型进行了含沙水体泥沙净化的实验研究。结果表明,湿地植物系统对不同悬浮泥沙含量的水体具有不同的净化效果,净化效果最好的湿地植物分别是金鱼藻、黑藻、菱、菖蒲和风车草。随水体含沙量增加净化效果有所增强。不同粒径的悬浮泥沙在湿地植物群落中的沉降、吸附和过滤的效果不同。     

改性镁铝水滑石对黑臭水体中磷的去除效果研究

通过采样和调研江苏省盐城市、扬州市不同程度治理的黑臭水体,分析其水质及磷赋存特征,选用对磷酸盐高效吸附的镁铝水滑石,开展了改性水滑石对黑臭水体中磷的吸附行为研究.结果表明：①调研的黑臭水体中44%水样磷浓度超过《地表水环境质量标准》Ⅴ类水标准限值,易发生水华等次生灾害,控磷减磷措施十分必要;②在黑臭水体pH值范围内,pH值对改性水滑石吸附磷的影响较小,改性水滑石的磷吸附量随初始溶液中磷的浓度升高而增大,其吸附动力学过程更符合准二级动力学方程;③在黑臭水体采集水样中,改性水滑石依然表现出较好的磷吸附能力,磷酸盐去除率达到了94.4%,可以有效削减黑臭水体中磷污染程度.     

基于遥感的巢湖悬浮泥沙分布的环境背景分析

悬浮泥沙是重要的水质参数之一,对水体透明度、浑浊度、水色等光学性质及水生生态条件产生直接影响,水体的含沙量及其动态变化对区域水下地貌的发展及冲淤变化等具有非常重要的影响. 以巢湖为例,通过对不同含沙量的水体进行光谱特征分析,提出了用泥沙指数来提取泥沙分布的方法. 利用ETM+(TM)数据得到了巢湖湖区2个时相的泥沙分布图,并对巢湖悬浮泥沙分布的环境背景进行分析,指出巢湖泥沙的来源主要是各入湖河流携带的泥沙,其次是岸坡崩塌物形成的.      

镧改性膨润土对底泥内源磷控制效果

以商业化的锁磷材料—镧改性膨润土(Phoslock®)为对象,研究了Phoslock®对磷的吸附动力学和等温线,同时研究了材料对上覆水体以及底泥内源磷释放的控制效果.结果表明,Phoslock®对磷的吸附可以用Langmuir模型拟合,相关性达到0.96,模型计算磷的最大吸附量为10.4mgP/g,且磷吸附符合拟一级和拟二级动力学模型.室内模拟培养结果表明,当锁磷剂投加剂量为1553g/m2时,70d(好氧17d和厌氧53d)内,对上覆水中的磷酸盐去除率达到90%以上,沉积物内源磷释放削减83.1%,但会引起上覆水体中总氮、氨氮以及硝氮的增加,磷形态分析结果表明,表层(0~2cm)底泥中有超过50%的Mobile-P和Al-P转化为稳定态的Ca-P和Res-P,且控磷效果随着投加量的增加而增加.研究表明,Phoslock®对底泥内源磷具有较好的控制效果,但长期效果需加强研究.     

包埋活性炭聚氨酯软泡去除废水中苯酚的研究

通过对Pu-Ac吸附剂进行吸附苯酚实验,Pu-Ac吸附剂吸附25mg/L苯酚溶液时确定平衡吸附时间为12h;当pH值在6~7范围内,溶液呈弱酸性时对苯酚的去除率达到最大值;Pu-Ac吸附剂对腐殖酸的吸附去除率低于粉末活性炭;水体中含有的细颗粒泥沙含沙量在0.1~10kg/m3范围内对苯酚的吸附效果基本没有影响;Pu-Ac吸附剂经NaOH强碱溶液再生后,对苯酚的去除率保持在70%左右,可以循环利用。     

长江口底沙再悬浮对重金属迁移的影响

通过分析长江口南槽上段白龙港排污口邻近水域14 h不间断定点剖面上采集的水体中颗粒态和溶解态重金属元素Zn,Cu,As,Cd,V,Cr,Ni和Pb浓度,研究潮周期内表层沉积物的再悬浮对重金属在颗粒态和溶解态中分配和迁移的影响.结果表明:潮周期内中层单位质量悬沙的重金属浓度(Mp)始终大于底层;随着含沙量(TSS)增大,单位悬沙的各重金属浓度(Mp)减小,水体中各重金属颗粒态浓度(Ms)增大,溶解态浓度(Md)减小;当含沙量大于一定值时,单位悬沙的各重金属浓度趋向稳定值;含沙量分别在涨憩和落急时达到峰值,所以涨憩沙峰时刻有利于重金属的吸附,但落急沙峰时刻因流速较大,不利于重金属的吸附.因此,转流时水质较涨、落急好.     

再生水中溶解性有机质的存在对河湖沉积物吸附氮磷行为的影响

文中以氮、磷为目标污染物,研究了北京地区4种城市河湖沉积物对氮、磷的平衡吸附/解吸、吸附动力学特性以及再生水中DOM对氮、磷的吸附影响效应,结果表明:氮、磷在4种沉积物上的吸附可用Linear和Freundlich模型来进行描述,且解吸存在一定的滞后性;再生水中DOM会抑制沉积物对氮、磷的吸附,使得吸附系数K_d降低了0.04%~56.88%,并达到显著水平(置信度α=0.05);而且会增加非线性参数1/n,最大可达2.20倍,导致吸附稳定性降低。常规吸附动力学方程都不能很好地描述沉积物对氮磷的吸附行为,但可以借助ExpAssoc方程进行表征。