黑臭河道生物修复中氧化塘应用研究

氧化塘技术是有机废水、特别是生活污水处理的有效手段,在城市黑臭河道治理中,对于暂时无法截污的城郊河道,利用废弃的鱼塘,将其改造成氧化塘,对上游污水进行预处理。研究表明,生物氧化塘对上游黑臭水体具有较高的处理效率,在污水进水量为4320t/d以内(即污水停留时间为1.4d以上,容积负荷为CODcr:0.11kg/(d·m3)以下),O2:15.6kg/h的增氧曝气条件下,CODcr除去率在50%以上,NH3-N除去率在40%以上,经处理的黑臭水体在氧化塘出水口已形成由藻类、原生动物、浮游动物、鱼类等参与的多级食物链组成的复杂生态系统。在黑臭水体预处理基础上,通过底泥生物氧化、水体增氧、水体生态恢复等技术手段,对河道进行生物修复,能有效地消除水体黑臭、提高河涌水体自净能力,为城市黑臭河涌治理和养护提供了切实可行的方法。     

黑臭河道生物修复中3种不同增氧方式比较研究

利用叶轮式曝气机、水下式曝气机、射流式曝气机等3种不同曝气方式的曝气设备进行了黑臭河涌曝气试验。研究表明，不同增氧方式对黑臭河道水体增氧效率不同，水下式曝气机、叶轮式曝气机均可在黑臭河道下游形成一段绿色水而，水车式曝气机下游变绿河段长度为15．7m，叶轮式曝气机下游变绿河段长度为6．3m，射流式曝气机不能形成明显的绿色水而。无论足河道水体增氧效果、CODcr、NH3-N去除效果，还足河道菌-藻生态系统的建口、自净能力的肩动，水下式增氧机均优于其它两种增氧机，而且存在投资少、安装维护方便、运行费用低等优点。适应于河道窄、水流缓、截污难度大的城郊中小型黑臭河道的治理。     

典型城市黑臭河道水体生物毒性研究

以黑臭为特征的城市内河污染近来受到关注,检测和分析污染河流水质的生物毒性对水质标识和生态评价十分必要。本研究逐月检测了温州市九山外河(JS River)和山下河(SX River)两条典型黑臭河道水样对斑马鱼、发光细菌和热带爪蟾胚胎的毒性效应。结果显示,黑臭河道水体对斑马鱼、发光细菌(青海弧菌Vibrio Qinghaiensis Q67)和爪蟾胚胎均具有毒性效应。以斑马鱼死亡率和发光细菌相对抑光率表征的水质综合毒性较一致,且以发光细菌更为敏感。爪蟾胚胎致畸实验主要通过存活率和畸形率来表征水体的毒性。3类生物监测均显示SX水体毒性明显高于JS整体毒性,这与两条河黑臭程度相一致。通过发光细菌检测水体综合毒性的分析,显示SX和JS水体毒性在5月-8月的夏季较高,冬春季节较低,表明黑臭河道水质毒性季节性变化与水体温度(T)和溶解氧(DO)值关系密切。本研究结果可为污染水体生物毒性检测和黑臭水体综合评价及后续治理提供依据。     

基于生态安全分析的城市黑臭水体原位治理技术应用研究

原位治理技术在黑臭水体治理工程中应用广泛,但存在治理效果维持时间短,甚至引发二次黑臭的问题。为深入打好黑臭水体治理攻坚战,维护来之不易的治理成效,本研究深入分析几种常见的原位治理技术,归纳总结原位治理技术在应用中存在的局限性或应用误区,点明实施原位修复技术的前提和基础是彻底的控源截污和内源治理,明确各原位治理技术的适用条件,并有针对性地给出对策建议。研究成果可为县级、农村黑臭水体治理工作提供借鉴,推动黑臭水体治理工作向生态、安全、高质量方向发展。     

活水调度联合人工湿地治理黑臭水体应用研究

淮安市属于平原河网,经常出现河流静滞的水动力不足现象,加重城市内河的黑臭现象。为彻底消除黑臭,确保水域呈现“河畅、水清、岸绿、景美”的生态美景,根据研究区域污染源成因分析及整治条件,拟定了水质改善和水动力改善综合方案。利用自然高差及泵站提升的方式对新路圩河及周边3条河道进行泵闸联合调度,减少水体停留时间。同时设置人工湿地,通过生物修复治理黑臭水体。经改造后新路圩河水质由《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)劣Ⅴ类水体提升至Ⅳ类水体,水体流速提升至0.05 m/s以上,常规污染物去除率最高达90%,溶解氧和透明度提高30%。分析结果可为新路圩河流域治理及其他同类工程提供依据和参考。     

生物转笼耦合水生植物修复城市湖库黑臭水体

本文利用生物转笼耦合水生植物系统处理城市湖库重度黑臭和轻度黑臭水体,研究该系统对两种黑臭水体修复性能,以及强化系统脱氮除磷的方法。结果表明:重度黑臭水体系统修复可在4 d内快速消除黑臭,轻度黑臭水体修复时间可缩短至3 d。经处理,两种水体氨氮浓度降至8 mg/L以下,溶解氧浓度提升至5 mg/L以上,透明度提升至33 cm以上,氧化还原电位提升至100 m V左右。两种水体经系统修复5 d后,氨氮浓度达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅳ类标准,水中氨氮基本转化为总氮(TN)。同时,系统兼具一定的TN、总磷(TP)去除能力。碳源促进微生物和植物耦合技术去除城市黑臭水体TN,TP。间断投加碳源,系统修复作用1周后可使水体TN,TP浓度由《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)的劣Ⅴ类值改善至Ⅳ类以内。     

温州市九山外河污染治理技术集成应用与治理成效

阐述了浙江省温州市九山外河污染治理技术的集成应用及治理成效。九山外河的综合整治工程采用了外源调水、底泥生态疏浚、河岸带阻控、人工曝气复氧和生态浮岛等多项技术,整治后的九山外河水体黑臭治理初见成效,水质由原来的劣Ⅴ类水逐步改善为Ⅴ类或Ⅳ类水,水体生境和生物多样性都有了一定的提高;将治理后对河流的实际感受与预期期望进行比较,69．2％的居民认为河流治理工程得分在60分以上,对河流治理总体比较满意。最后,对九山外河治理后管理存在的问题进行了分析并提出了建议与对策。     

以有机污染为主的河流治理技术研究进展

借鉴国外污染河流治理与修复的经验,并结合我国当前严重的河流污染形势,介绍了以有机污染为主的河流治理技术的研究进展。根据污染河水处理系统与河道的相对空间关系,河流治理技术可分为三类,第一类是将河水引出河道水系,引入附近的污水处理厂进行处理的异地处理法,其中截污工程是异地处理法的关键;第二类是在河道内建设处理系统,沿程进行河水净化的原位处理法,如河道内的曝气法、投菌法、生物膜法和化学法等;第三类是在河岸带上建设处理系统,将河水分流其中进行处理的旁路处理法,如建于河岸上的人工湿地处理系统、氧化塘以及多种形式的生物床或生物反应器等,旁路处理法起着人工强化河岸带的作用,是目前受污染河流治理中值得关注的一条新思路。受污染河流的具体处理方法及空间位置的选择,需要根据实际情况而定。     

硫酸盐还原菌对酸性废水中重金属的生物沉淀作用研究

在小型连续搅拌槽式反应器（CSTR）中,研究了持续低pH条件下,硫酸盐还原菌的生物沉淀作用对人工配制酸性重金属废水的处理效果。试验设置反应器进水pH值依次为4-3,3．5和2．6三个处理,进水中Cu^2＋、Zn^2＋和Cr^3＋含量分别为65、36和10mg·L^-1,SO4^2-含量约为6200mg·L^-1,接种物为经耐酸驯化的混合硫酸盐还原菌,试验时控制水力停留时间为36h,通过定期测定反应器出水pH、氧化还原电位（ORP）、碱度、SO4^2、S^2-以及重金属含量变化等指标来考察废水生物沉淀的处理效果。研究结果表明：对于进水pH值为2．6～4.3的酸性重金属废水,硫酸盐还原菌的生物沉淀作用均有较好的处理效果。处理后,反应器出水pH值大幅升至6．5～8．0,碱度由起始的300～2000mg·L^-1增至7500-4600mg·L^-1,废水中S041-还原率达72％～80％,Cu^2＋和Zn^2＋的去除（沉淀）率达99．9％,Cr^3＋去除率达99．1％。此外,随着进水pH值由413降至2．6,反应器出水pH和碱度均呈现逐步下降的趋势,而S04}的生物还原和重金属的去除效果变化不大。从反应器运行稳定性考虑,控制酸性重金属废水的进水pH值为3．5较适宜今后的实际应用。     

城市黑臭河道底泥内源氮硝化-反硝化作用研究

氮超标是目前许多城市黑臭河道治理过程中急需解决的突出问题。在外源输入有效控制后,底泥内源氮成为水体氮污染的主要来源。硝化与反硝化过程是削减底泥氮负荷和控制内源氮释放的重要途径,从硝化与反硝化耦合作用角度探讨底泥内源氮的行为,对于有效解决黑臭河道氮超标治理难题具有重要的现实意义。对此,文章首先通过理论分析探讨了影响底泥内源氮硝化-反硝化有效耦合的重要因素,认为溶解氧水平和缺氧微环境分布是非常重要的参数,在这矛盾平衡中影响着硝化-反硝化作用的进行。其次评述了黑臭河道底泥内源氮硝化-反硝化作用的研究现状,指出对于污染严重且受人为干扰频繁的城市黑臭河道,曝气扰动是影响底泥内源硝化-反硝化作用的重要因素。为了实现对底泥内源氮的有效控释,往往需要通过选择合理的曝气条件从影响溶解氧水平和缺氧微环境分布两方面来控制硝化-反硝化反应平衡。最后探讨了今后相关研究的发展动态,包括曝气扰动的合理界定、模拟试验装置的有效构建、水动力条件下底泥硝化与反硝化性能的合理评定以及其微生物机制系统分析。     

黄河水量统一调度实施前后河口三角洲生态环境变化研究

全流域水量统一调度是缓解黄河断流,维护流域生态环境的重要举措。水量调度效果如何,河口生态环境变化状况是非常重要的衡量指标。文章提出了评价水量调度效果的河口生态环境对比指标,并尝试运用遥感技术、水文数据和调查资料,对比分析了水量调度前后河口三角洲生态环境变化情况。结果表明,黄河水量统一调度后,河口三角洲最小河道生态基流在非汛期基本得到满足,断流现象不再发生,径流入海率和输沙入海量有所增加,淡水湿地面积逐渐增多,物种多样性明显得到改善。这反映出黄河流域水量统一调度后,河口三角洲生态环境正逐步恢复。     

特定小流域水质模型的选择

根据特定小流域的水文特点和实际要求，建立一个流域综合水质模型，它由三个子模型支持，即：河流水质模型、水库富养营化模型和非点源污染模型。本工作对河流水质模型（ＱＵＡＬ２ＥＵ）加以改进，使之适应Ｗ河的具体情况，并在ＱＵＡＬ２ＥＵ增加了模拟ＣＯＤ、网箱养鱼和底泥泛起的功能。完成了作了水源地的水库地的水库富营养化模型，解决了流域内农业耕作、污水灌溉等造成的非点源污染随降雨径流进入水体过程的模拟和计算，使之     

Occurrence and distribution of micro- and mesoplastics in the high-latitude nature reserve,northern China

• The first study on micro(meso)plastics (MMPs) in the Liaohe River Reserve is reported. • Diverse MMP were detected in surface water and sediment at all 32 sites. • The abundance of MMPs decreased in the course of the river. • The MMPs abundance in water is significant association with the county population. Microplastics pollution has received growing attention worldwide in recent years. However, data on microplastics in the freshwater environment are still limited, especially in high-latitude nature reserves in Northern China. The first study on microplastic pollution in the Liaohe River Reserve in Northern China is reported here, and mesoplastics were also incorporated. Surface water and sediment samples were collected from 32 sites along the nature reserve. The abundance, type, shape, color, and size of micro- and mesoplastics were measured using density extraction, optical microscopy, and FTIR spectroscopy. The data showed that diverse micro- and mesoplastics were found widespread in the 32 sites, and the average abundance of these plastics was 0.11±0.04 10⁻² items/L in surface water and 62.29±54.30 items/kg in sediment. Moreover, 70% and 66% were smaller than 2000 μm in surface water and sediment, respectively. Fiber accounted for 91.86% in surface water and 43.48% in sediment, indicating that the major source of micro- and mesoplastics in the Liaohe River Reserve may be domestic sewage and aquaculture. A total of 16 and 27 polymers were identified in surface water and sediment, respectively, and mostly consisted of rayon, polyester, polystyrene, and poly(ethylene terephthalate). Moreover, both the risk index and the pollution load index demonstrated a low risk of micro- and mesoplastics in surface water and sediment in the Liaohe River Reserve.     

Rapid control of black and odorous substances from heavily-polluted sediment by oxidation: Efficiency and effects

Oxidants were proposed to rapidly control black and odorous substances in sediments. NaClO and KMnO₄ had excellent efficiency to remove black and odorous substances. NaClO dramatically accelerated the release of organics, NH₄⁺-N, P, and heavy-metals. Moderate oxidation had a limited effect on microbial communities. NaClO of 0.2 mmol/g was viewed to be the optimum option. The control of black and odorous substances in sediments is of crucial importance to improve the urban ecological landscape and to restore water environments accordingly. In this study, chemical oxidation by the oxidants NaClO, H₂O₂, and KMnO₄ was proposed to achieve rapid control of black and odorous substances in heavily-polluted sediments. Results indicate that NaClO and KMnO₄ are effective at removing Fe(II) and acid volatile sulfides. The removal efficiencies of Fe(II) and AVS were determined to be 45.2%, 94.1%, and 93.7%, 89.5% after 24-h exposure to NaClO and KMnO₄ at 0.2 mmol/g, respectively. Additionally, rapid oxidation might accelerate the release of pollutants from sediment. The release of organic matters and phosphorus with the maximum ratios of 22.1% and 51.2% was observed upon NaClO oxidation at 0.4 mmol/g. Moreover, the introduction of oxidants contributed to changes in the microbial community composition in sediment. After oxidation by NaClO and KMnO₄ at 0.4 mmol/g, the Shannon index decreased from 6.72 to 5.19 and 4.95, whereas the OTU numbers decreased from 2904 to 1677 and 1553, respectively. Comparatively, H₂O₂ showed a lower effect on the removal of black and odorous substances, pollutant release, and changes in sediment microorganisms. This study illustrates the effects of oxidant addition on the characteristics of heavily polluted sediments and shows that chemical oxidants may be an option to achieve rapid control of black and odorous substances prior to remediation of water environments.     

河流底泥施用对土壤微生物群落功能多样性和小麦生长的影响

设置0（对照）、20、60和100g·kg-1 3个底泥施用量水平,研究施用底泥对冬小麦籽粒Cd含量以及土壤微生物群落功能多样性的影响。结果表明,60和100g·kg-1底泥施用处理小麦穗质量和千粒重显著高于对照（P〈0．05）。各处理间小麦籽粒cd含量无显著差异。与对照相比,施用底泥并没有显著改变土壤中可培养细菌、真菌和放线菌的数量。整个培养过程中土壤微生物平均颜色变化率（IAWCD）以及96h时微生物多样性指数（Shannon指数、Simpson指数、McIntosh指数）在对照与底泥施用处理间无显著差异。主成分分析（PCA）表明,仅有占总变量方差14．22％的PC3能识别出对照土壤微生物群落碳源利用谱与底泥施用处理间的差异,而PCI（21．76％）、PC2（16．32％）和PC4（11．62％）则无法将对照与底泥施用处理区分开来。可见,该试验条件下合理的底泥施用量并不会对小麦籽粒Cd含量、微生物功能多样性和土壤质量产生显著影响。     

太湖典型河网区地表水与沉积物氮、磷和重金属含量空间分异

将无锡城乡交错区河网分为城镇生活区水巷、工业区主河道、农业区主河道、农业区支流和鱼塘5种类型区.通过秋季(旱季)和夏季(雨季)2次采样,研究氮、磷和Cu、Zn、Pb、Cr、Cd在地表水和沉积物中的含量及其空间变化.结果表明:(1)城乡交错区地表水氮、磷来源于生活污染和工业污染的比例大于农田,同时具有来源分散、污染面广的特征.(2)由于城镇地表径流和工业活动影响,各类型区地表水重金属含量均有不同程度提高.但地表水重金属主要沿主河道迁移,旱季和雨季主河道重金属含量均大于农业区支流,而且随着与城镇距离增加,主河道沉积物重金属含量迅速降低,重金属污染影响范围较小.(3)与重金属相比,地表水氮、磷污染仍是太湖水网区主要的环境问题.但城镇及其周围河流沉积物中富集的重金属含量很高,其潜在环境风险不容忽视.     

三峡水库香溪河库湾氮磷分布状况及沉积物污染评价

为了解三峡大坝蓄水完成之后香溪河库湾水体及沉积物中氮、磷的分布状况以及沉积物污染水平,2013年4月对三峡水库香溪河库湾进行调查采样,测定表层水及沉积物中氮磷含量和形态组成。结果表明,香溪河库湾表层水总磷(TP)含量范围为0.20~0.51 mg·L~(-1),总氮(TN)含量范围为0.54~2.25 mg·L~(-1),TP主要由磷酸盐(PO_4~(3-))组成,TN主要由硝酸盐(NO_3~-)以及氨氮(NH_4~+)组成,TP在空间上呈现从河口向库尾逐渐升高的分布格局,TN分布从河口向库尾逐渐降低。香溪河库湾沉积物中TP含量变化范围为642~1 189 mg·kg~(-1),TN含量变化范围为867~1 718 mg·kg~(-1),沉积物TP含量分布呈现上游高下游低,沉积物TN分布趋势呈现中间高,两头低。沉积物中TP主要由无机磷(IP)组成,有机磷(OP)所占比例较小,其中IP由钙磷(Ca-P)、铁铝磷(Fe/Al-P)组成,三者含量:Ca-POPFe/Al-P,且沉积物TP含量空间变化受到三者影响(P0.05)。采用单一因子标准指数法对香溪河库湾沉积物中TN、TP污染水平进行评价,结果表明,表层沉积物中TN、TP最低级别污染指数平均值为2.0和1.6,表层沉积物中TN、TP污染指数均超过最低污染水平,且TP的严重级别污染指数达到0.5以上。三峡水库三期蓄水完成以后,香溪河库湾表层水体中氮磷含量较初期蓄水有所升高,各样点沉积物中氮磷含量表现出相同的趋势,沉积物中不稳定磷释放对水体富营养化具有影响,香溪河库湾的表层沉积物已经受到一定的污染,磷污染水平较高。     

河流底泥污染及其控制与修复

水体底泥污染是世界范围内的一个环境问题。污染物通过大气沉降、废水排放、雨水淋溶与冲刷进入水体,最后沉积到底泥中并逐渐富集,使底泥受到严重污染。在河流环境中,河床沉积底泥以推移和悬浮形式输送,很大程度上导致了上覆水和沉积底泥的相互物理作用。河流有强有力的自然环境,在河流系统中趋向有利于沉积底泥的解吸作用,从而将会影响上覆水的水质。因此,在水质管理计划中,应该将已污染的沉积底泥作为一个污染源予以考虑,沉积底泥是河流污染的一个重要方面。文章根据近年来国内外对河流底泥污染的控制、处理、修复及利用的文献资料,分析了河流底泥的污染现状及主要类型,包括重金属、NP营养物质、难降解有机物和持久性有毒污染物等,指出了目前在底泥污染修复中存在的问题。针对河流底泥污染控制与修复技术,介绍了除控制外源污染物外的物理修复、化学修复和生物修复等几种主要的修复方法和技术,分析了各种方法的利弊以及适用情况。在阐述了堆肥、建材利用、低温热解、湿地及栖息地建设、修复废弃地和建设填方等利用方式后,提出具体的控制和修复应因地制宜,综合各种恢复技术及利用方式,以达到控制及修复污染的河流底泥,恢复河流生态系统之目的。     

Analysis and assessment of heavy metal contamination in surface water and sediments: a case study from Luan River,Northern China

Concentrations of the heavy metals Cu, Ni, Pb, Zn, Cd, and Cr were examined in surface water and sediment from the Luan River inChina,. With a decline in Cu and Ni concentration found in surface water at downstream stations. This finding suggests that water currents are a major explanatory factor in heavy metal contamination. The abundance of Cr, Pb, and Cd observed in the middle reaches of the river indicates heavy metal contamination in local areas, although there was an obvious decrease in concentrations in the water downstream of the Daheiting Reservoir. The significant rising trend in Cu, Pb, and Ni seen the sediment farther away from the river also suggests that anthropogenic activities contribute to heavy metal pollution Sediments were therefore used as environmental indicators, with sediment assessment was conducted using the geo-accumulation index (I_geo) and the potential ecological risk index (RI). The I_geo values revealed that Cd (3.13) and Cr (2.39) had accumulated significantly in the Luan River. The RI values for most (89%) of the sampling stations were higher than 300, suggesting that sediment from the Luan River poses a severe ecological risk, with the potential ecological risks downstream higher than that in the upper and middle streams. Good correlations among Pb/Ni, Pb/Cd, Cu/Pb, and Cu/Cd in the water and Cr/Ni in the sediment were observed. Cluster analysis suggested that Cd may have various origins, being derived from anthropogenic sources.