基于SWAT模型的湿地系统非点源污染模拟研究

采用SWAT模型对天津临港生态湿地公园进行径流与非点源污染模拟,利用2012年10月至2014年9月的径流量实测值及降雨数据率定模型的参数,应用2014年10月至2015年9月的实测数据验证模型,并通过纳什模拟系数(Ens)、日平均径流相对误差(Er)以及决定系数(r~2)判断模型的准确性。结果表明:(1)SWAT模型在临港生态湿地公园的径流模拟情况基本良好,可为其非点源污染模拟提供可靠的模型基础;(2)结合2014年进、出口水质实测数据,可以计算临港湿地公园对氮、磷污染物的降解能力。     

基于农业非点源污染模型的灞河流域径流模拟与分析

以西安市灞河流域为研究对象,运用农业非点源污染模型(AnnAGNPS)开展径流模拟应用研究。基于马渡王省级监测断面日观测数据,以2002—2003年数据校验模型参数,分别对曲线数(CN值)、沟道曼宁系数、土壤有效含水量等敏感性参数进行调试,采用2004—2005年数据验证模型适应性。结果表明:(1)年、月尺度径流模拟的相对误差(Re)在±12%以内,相关系数(R2)、效率系数(Ens)均大于0.80,AnnAGNPS模型能够很好地模拟灞河流域产流规律;(2)研究区年径流深介于66.9~727.6mm,其中乔木林的产流系数最小,耕地的产流系数是乔木林的1.5倍。不同土地利用类型的产流系数及其等级划分为后续非点源关键源区识别提供定量参考,对地方政府开展水质目标管理有一定借鉴作用。     

基于AnnAGNPS模型的灞河流域非点源污染模拟研究

以灞河流域下属子流域为研究对象,运用AnnAGNPS模型对流域内非点源污染特征进行了定量分析,并以非点源污染严重的灞河中游子流域为例,提出不同的非点源污染控制方案。结果表明:AnnAGNPS模型对径流模拟效果总体良好,率定期模拟相对误差(Re)基本在-10%～0,模拟效率系数(Ens)为0.65,相关系数(R~2)为0.81,验证期模拟Re基本在-50%～0,Ens为0.68,R~2为0.71。利用5次降雨事件数据考察AnnAGNPS模型对TN、TP污染负荷的拟合精度,AnnAGNPS模型对4次降雨的TN污染负荷模拟Re控制在-13%～5%,3次TP污染负荷模拟Re维持在-12%～40%;在非点源污染控制方案中,耕地变换成林地对TN、TP污染负荷的削减效果非常显著,假设灞河中游小流域耕地变为林地的转变率分别为30%、50%、100%时,TN污染负荷削减28.20%、43.01%、78.23%,TP污染负荷分别削减33.55%、53.94%、66.81%。     

锰矿区土-水界面污染流中重金属来源分析

基于对湘潭锰矿红旗矿区土-水界面重金属污染流的采样分析,通过相关性和主成分分析法,研究了锰矿区土-水界面重金属污染流中的锰、镍、铜、锌、镉、铅重金属的来源以及同源性。结果表明:6种重金属的差异性、离散程度、变异性较大;锰—镍、锰—锌、锰—镉、锰—铅、镍—锌、铜—锌、铜—铅、锌—镉、锌—铅、铅—镉呈极显著正相关,镍与锰以外的其他重金属相关性都较低;3个主成分的贡献率分别为58.300%、16.628%、11.115%,累积贡献率达到了81.543%,并且6种重金属在主成分1的载荷非常高。结合矿区的周边环境和自身特点,表明6种重金属的主要共同来源为矿区内的矿业活动,并且工业活动、交通运输、农业活动等也对矿区造成了一定程度的重金属污染。     

不透水表面雨水径流污染物冲刷规律研究

针对雨水径流污染冲刷模型中降雨强度与污染物冲刷存在的时间差问题,采用有效降雨强度替代降雨强度,建立了径流污染物冲刷模型,并利用建立的模型对不透水表面雨水径流污染物冲刷进行了模拟。结果表明,模型对SS、COD、TN和TP模拟的相关系数R2平均为0.87、0.81、0.93和0.89,具有较高的模拟精度。SS、COD、TN和TP的冲刷系数分别为0.77、0.66、0.92和0.74 mm-1,TN的冲刷系数略高,但总体相差不大。SS、COD、TN和TP均显示了较强的初期冲刷效应,在有效降雨强度为4 mm时,截留初期雨水径流量的35%~40%,即可控制70%以上雨水径流污染物。建立的模型可应用于研究不透水表面的雨水径流污染物冲刷规律,为雨水径流污染物控制提供理论计算依据。     

高速公路降雨径流污染特征及其污染控制

随着高速公路的快速发展,路面降雨径流污染引起了越来越多的关注.从高速公路路面雨水径流中污染物成分及其影响因素、径流污染迁移模型和径流污染物对受纳水体水质的影响等方面,对路面降雨径流污染特征进行了综述,并从工程和非工程措施两方面比较了目前高速公路路面降雨径流污染治理措施的特点和适用条件,最后提出了进一步研究的建议,希望为有关方面的研究提供借鉴.     

高速公路降雨径流污染特征及其污染控制

随着高速公路的快速发展,路面降雨径流污染引起了越来越多的关注.从高速公路路面雨水径流中污染物成分及其影响因素、径流污染迁移模型和径流污染物对受纳水体水质的影响等方面,对路面降雨径流污染特征进行了综述,并从工程和非工程措施两方面比较了目前高速公路路面降雨径流污染治理措施的特点和适用条件,最后提出了进一步研究的建议,希望为有关方面的研究提供借鉴.     

基于InfoWorks ICM模型的白龙江流域甘肃段水质模拟及分析

针对白龙江沿岸农业种植、畜禽养殖等产业发展影响河流水质的问题,以甘肃省南部白龙江流域为研究对象,采用改进输出系数模型计算丰、平、枯水年等典型水文情景下流域内工业、农村生活垃圾、农村生活污水、畜禽养殖、城镇生活污水、城镇径流和农田径流等污染源污染负荷,基于InfoWorks ICM构建了白龙江水动力水质模型,模拟分析COD、TN、NH₄⁺-N和TP等污染负荷分布特征,评估了最不利水文条件下白龙江水质污染风险,验证了该模型在流域水质污染模拟评估的适用性。研究结果表明,不同水文情景下污染物入河负荷主要来源存在显著差异,如丰水年和平水年农田径流是COD污染的主要来源,污染负荷分别达到1 382.56、1 058.98 t,而枯水年污染源主要是城镇径流。污染物负荷存在明显空间差异,研究区内子流域污染负荷空间分布不均匀,高污染负荷主要出现在中下游子流域。白龙江水质在汛期和非汛期差异较大,非汛期水质更差。通过模拟最不利水文情景(枯水年非汛期)发现,研究区内白龙江NH₄⁺-N浓度最大位置出现在中下游,最高可达1.4...     

植草沟在城市面源污染控制系统的应用

暴雨径流造成的城市面源污染已引起广泛重视,为控制和削减进入受纳水体的径流污染负荷,各种技术措施得到发展,植草沟便是其中之一.植草沟是景观型地表沟渠排水系统,从植草沟定义、类型、设计计算、参数确定、运行维护及应用实例方面作了较详细介绍.植草沟在条件合适时可代替传统的雨水管道,具有很好的推广应用前景.     

路面径流的大肠菌群污染及其雨水花园处理

调查了上海市区路面径流中大肠菌群的污染状况,分析了径流中大肠菌群含量的主要影响因素,采用雨水花园模拟柱,考察雨水花园对城市路面径流中大肠菌群的去除效果。结果表明,上海市区地面道路径流中总大肠菌群、粪大肠菌群的均值分别为2.28×106、9.48×105cfu/100 m L,污染较严重,径流中大肠菌群含量与气温呈正相关;雨水花园对径流中大肠菌群具有良好的去除效果,不同模拟柱平均去除率范围在92.4%~99.5%。填料深度和水力停留时间是影响雨水花园对大肠菌群去除效果的主要因素。长期运行后,填料中没有大肠菌群的积累,雨水花园对大肠菌群的去除效果可保持长期稳定。     

生物浸取电解锰渣中锰的研究

为了评价生物法浸取电解锰渣中锰的可行性，利用锰渣土壤中筛选出的2种锰抗性强的微生物Serratia sp.和Fusarium sp.浸取电解锰渣中的锰，并采用优化的BCR（European Community Bureau of Reference）连续萃取方案对浸取前后的金属锰进行形态分析，研究其浸出率和浸取前后锰的形态变化特征。同时考察了3种萃取剂EDTA、HNO₃和CaCl₂对锰的萃取效率及萃取后金属锰的形态变化。研究结果表明，Serratia sp.和Fusarium sp.对锰都表现出一定的浸取能力，Fusarium sp.的浸取能力尤为显著，3 d后锰浸出率达到56.5%，为锰污染的微生物治理和资源化利用提供科学依据。3种萃取剂对锰的浸取效果为EDTA>HNO₃>CaCl₂，平均萃取效率依次为50.0%、28.8%和21.2%。浸取前后，酸溶解态锰所占比例变化较显著，说明酸溶解态锰是比较容易浸取的形态。     

电解锰渣中锰的浸出条件及特征

采用水洗-酸解法回收电解锰渣中锰,探讨了清水量、酸量以及温度在不同阶段对锰浸(洗)出条件的影响,分析了回收锰的主要因素及浸出特征。实验结果表明,50 g电解锰渣经m渣∶m水=1∶10的清水水洗后,采用10%的硫酸在70℃的水浴温度下酸解2 h,Mn2+浸出量为1.673 g,回收率达到97.3%,而温度和酸度对锰离子的浸出影响明显,酸度调控可有效分离酸浸锰液中金属成分,为减少电解锰渣环境污染的同时,实现电解锰渣资源化利用。     

SDS和PVP强化生物淋溶锰渣的性能

在生物淋溶锰渣的过程中,设置一系列浓度梯度(0～100 mg/L)的离子型表面活性剂SDS(十二烷基硫酸钠)和非离子型表面活性剂PVP(聚乙烯吡咯烷酮),研究两种活性剂对硫杆菌生长和对锰渣中锰的浸出率的影响.结果表明,两种表面活性剂均能有效强化硫杆菌对锰渣的淋溶性能,SDS和PVP的最佳浓度分别为35 mg/L和15 mg/L,在最佳浓度条件下,两者均能显著降低培养液的pH值,提高锰的浸出率,其浸出率分别达到88％和83％,均高于对照组的72％.进一步分析表明,SDS比PVP更能有效提高浸出体系的ORP电位,促进锰的浸出.电镜结果表明,在最佳浓度条件下,SDS比PVP更能有效促进硫杆菌对锰渣表面的侵蚀,降低锰渣的表面粒度,提高锰渣中锰的浸出率.     

电解锰渣二次提取锰和氨氮的研究

锰渣处理是电解锰行业的一个重大环境问题.为了实现锰渣无害化处理和资源化利用,用蒸馏水和阳极液作提取剂,对从锰渣中二次提取锰和氨氮进行了研究.考察了液固比、提取剂种类、提取时间、提取温度、超声波作用对锰、氨氮提取效果的影响,且对提取前后的锰渣成分进行了检测与表征.研究结果表明:阳极液对锰的提取效果明显优于蒸馏水,而蒸馏水...     

细菌浸出电解锰废渣中锰的机制研究

从电解锰废渣中分离出一株高效浸锰菌,经鉴定为沙雷氏菌(Serratia sp.).考察了电解锰废渣培养液、MnO2培养液在有菌和无菌条件下的锰浸出情况,以及有菌液和无菌液在加入不同还原剂后的锰浸出情况.结果表明,在初始pH为6.0、固液质量比为1:10、温度为37 ℃的浸出条件下,在电解锰废渣培养液中,无菌条件下的锰浸出率远小于有菌条件下的,反应72 h后,无菌、有菌条件下的锰浸出率分别为8.030 00%、78.670 00%;无论在有菌还是无菌条件下,MnO2培养液中的锰浸出率都较低,反应72 h后,无菌、有菌条件下的锰浸出率分别为0.000 39%、0.041 00%;有菌液加入ZnS、FeS、FeSO4、Fe2(SO4)3、CuS还原剂后,反应72 h的锰浸出率分别为73.340 00%、70.980 00%、69.680 00%、10.260 00%、1.670 00%;无菌液中加入4种还原剂(不包括CuS)后的锰浸出率都相当低, 反应72 h后,锰浸出率相对较高的是FeS和ZnS,均为0.006 20%,锰浸出率相对最低的是Fe2(SO4)3,为0.005 00%;沙雷氏菌对电解锰废渣中锰的浸出既不是直接氧化浸出作用,也可能不是间接产酸浸出作用,而可能是一种催化还原作用.     

电解锰渣无害化处理技术简

电解锰渣是湿法电解金属锰工艺产生的废渣，环境危害性大、治理难度大。为消除锰渣的污染性，实验研究了锰渣浸出液中污染物种类，并分别采用生石灰和氢氧化钠作处理剂，从成本、处理效果方面进行比较，确定处理剂以及最佳运行条件。得出结论：锰渣中主要污染物为锰和氨氮（分别超过相关标准453倍和26倍），选取生石灰做处理剂，处理后的锰渣，浸出液中锰离子和氨氮的减排量分别达到99%和97%以上，水溶性锰离子浓度低于5 mg/L、氨氮浓度低于25 mg/L，均达到《污水综合排放标准》（GB8978-1996）中的排放标准；反应时间30 h以上、避免雨淋、不通风、无日照为最佳反应条件。     

改性锰砂滤料处理高铁锰煤矿矿井水

采用KMnO4溶液浸渍法制备了新型改性锰砂滤料,研究了滤料表面性能和过滤处理高铁锰矿井水的效果。结果表明,锰砂滤料除铁锰性能优于石英砂、陶粒以及瓷砂,采用KMnO4溶液浸渍能够提高锰砂滤料的过滤性能,最优的浸渍浓度为5%。5%KMnO4改性锰砂滤料过滤处理高铁锰矿井水的最佳工艺参数为：过滤周期24 h,反冲洗强度3.2 L/（s.m2）,反冲洗时间5 min;通过比表面积测试分析和SEM表征分析发现,KMnO4溶液浸渍能够提高锰砂滤料比表面积,并在锰砂滤料表面形成了氧化膜,从而提高除铁除锰效果,而且浸渍液浓度越高,这种作用越明显。     

Oxidative transformation of carbamazepine by manganese oxides

This study presents oxidative transformation of carbamazepine by synthetic manganese oxide (??-MnO₂) as well as impact of variables including initial MnO₂ loading, pH, coexisting metal ions, and humic acid (HA) on transformation. Manganese oxide (??-MnO₂) was synthesized and stored in the form of suspension. The oxidative reactions were conducted in 50?mL polyethylene (PE) centrifuge tubes with constant pH maintained by buffers. The kinetic experiment was carried out in the solution of pH 2.72 containing 5.0?mg/L of carbamazepine and 130.5?mg/L of MnO₂. Effects of initial MnO₂ loading (0?C130.5?mg/L), pH (2.72?C8.58) and 0.01?M of coexisting solutes (metal ions and HA) on carbamazepine oxidation were also determined. Reaction kinetics indicated that carbamazepine was rapidly degraded in the first 5?min, and approximately 95?% of carbamazepine was eliminated within 60?min. The reaction exhibited pronounced pH dependence and increased with decreasing pH values. The transformation of carbamazepine was also accelerated with increasing MnO₂ loadings. Coexisting metal ions competed with carbamazepine for reactive sites leading to reduced carbamazepine removal, and the inhibitive capacity followed the order of Mn²⁺?>?Fe³⁺?>?Ca²⁺????Mg²⁺. Presence of HA in aqueous solution caused a significant reduction on the magnitude of carbamazepine transformation. This study indicated that carbamazepine can be effectively degraded by ??-MnO₂, and transformation efficiency was strongly dependent on reaction conditions. It suggests that amendment of soil with MnO₂ be a potential alternative to solve carbamazepine pollution.     

Study on the mechanism and kinetics of manganese release from waste manganese ore waste rock under rainfall leaching

Environmental Science and Pollution Research - Manganese released from the piled manganese ore wastes is a great threat to the local ecosystem and human health. The mechanism and dynamic...     

Stabilization of potassium permanganate particles with manganese dioxide

A new potassium permanganate reagent with slow-release properties was designed and tested for possible application in in situ chemical oxidation. For this purpose, MnO₂-coated KMnO₄ particles (MCP) were prepared by partial reduction of solid KMnO₄ using the acid-catalyzed reaction with n-propanol or the comproportionation of Mn(VII) and Mn(II) in n-propanol as reaction medium. Column tests showed that, for MCP with a residual KMnO₄ fraction of 70 wt%, the duration of permanganate release under flow-through conditions was prolonged by a factor of 10 compared to untreated KMnO₄. While KMnO₄ is too soluble to be used in reactive barriers, MCP could be introduced into the aquifer by filling of trenches or boreholes; this would allow a prolonged passive dosing of permanganate into the flowing groundwater. In addition, experiments were conducted in order to determine the oxidation capability of native KMnO₄ particles and MCP in CH₂Cl₂, a representative non-polar non-aqueous phase liquid (NAPL). It may be possible to utilize the significantly higher reactivity of MCP under these conditions for the design of slow-release permanganate particles for NAPL source treatment.