基于生态管理的流域水环境功能区划——以浑河流域为例

从环境战略管理的高度,提出了一种基于生态管理的流域水环境功能区划分方法.在现行水环境功能区划的基础上,结合生态管理理念及相关理论,并充分考虑我国水环境管理能力及发展趋势,进行流域水环境功能区划分.流域水环境功能区划以流域水生态分区为基础,根据参考条件评估水体的生态状况,考虑水体生态保护功能和最小生态需水量,提出新的流域水环境功能区划的理论基础和技术方法体系.首次将水生态分区、水生态保护目标和生态需水量引入水环境功能区划之中,对原水环境功能区划的内涵进行了拓展.该方法以浑河流域为案例做了实证研究.     

水功能区划的问题识别及相应对策

总结和评价了现行水功能区划存在的3方面问题:尚未落实流域综合管理模式;以人类用水功能需求为区划基础,未考虑水生态系统的需水要求;管理目标体系不完整,忽视水资源、水环境与水生态之间的耦合关系与近中远期的动态调控.在此基础上,结合流域管理、综合水资源管理、水生态系统完整性评价、水生态服务功能和生态环境需水等理论或方法,提出补充现行水功能区划的3个协调对策:构建“源头控制”的流域综合管理模式;协调人类需求用水功能与水生态需求功能;形成“水资源-水环境-水生态”三位一体和近中远期动态调控相结合的综合管理目标体系.     

岷沱江流域社会经济的水环境效应评估研究

引入"驱动力-压力-状态-影响-响应-管理"(DPSIRM)模型模拟经济社会与水环境之间的相互响应关系,构建流域社会经济的水环境效应评估的指标体系,以揭示出流域经济发展中人、水环境相互作用的链式关系.采用熵变加权法对指标体系的各指标进行赋权,得到水环境效应综合评估指数公式.以长江上游岷沱江流域为研究区域,对岷沱江流域2000—2014年水环境效应进行评估研究,通过综合及子系统评估结果分析,探析影响流域水环境可持续发展的关键因素.评估结果表明:岷沱江流域2000—2006年岷沱江流域的水环境效应处于Ⅲ级(基本安全),从2007年开始,岷沱江流域的水环境效应处于Ⅱ级(安全).岷沱江流域水环境效应评估指数在2000—2011年间呈现逐步上升的趋势,但2003—2006年略有下降,2011年达到最大,2012—2014年又逐步下降.各子系统评估指数差异性较大,有着不同的发展趋势,管理子系统各指标对综合水环境效应影响最大,其次为影响子系统指标、响应子系统指标.论文构建的流域水环境效应评估的DPSIRM及熵权模型具有实用性和可行性,为区域水环境规划与综合管理科学决策提供依据.     

基于水生态功能分区的流域水环境监测网络体系构建

我国现行的流域水环境监测模式多将一个完整的流域人为分开,从流域管理机构到行政区域上责权交叉多,难以统一规划和协调。近些年,随着水专项的实施,流域水环境监测与评价模式以基于水生态功能分区的重点流域水环境网络体系建设综合研究为主线。为此,研究基于水生态功能分区的水环境监测网点位布设,建立流域水环境监测指标体系、评价体系,提出水环境监测网络运行管理和动态调整机制,从而建立与水生态功能分区有效衔接的流域水环境监测网络体系,可整体促进我国流域水质目标管理向水生态健康管理的重大转变。     

辽河流域水污染治理历程与“十四五”控制策略

为明晰辽河流域水污染治理“十四五”需求,进一步科学合理地推进辽河流域治理与保护进程,通过调研历史监测数据、统计年鉴等资料,回顾辽河流域水环境演化和治理历程.将辽河流域的治理分为3个阶段:第1阶段（1991—1999年）,该阶段流域水环境呈重度污染并持续恶化,环境治理逐渐起步;第2阶段（2000—2006年）,该阶段辽河流域水质恶化趋势基本得到遏制,控源治污初显成效;第3阶段（2007—2019年）,该阶段辽河流域水质优良比例整体持续提升,国家水体污染控制与治理科技重大专项有力支撑流域综合调控.辽河流域水污染治理颇显成效,但仍存在以下主要问题:①辽河流域水污染治理经历了从单一的控源治污向河流综合治理转变,污染程度由重度转为轻度,但流域水污染控制依然不容乐观;②辽河流域属寒冷地区缺水型河流,生态流量不足;③水质改善及水生态恢复成果不稳定;④流域管理机制体制有待完善.“十四五”应针对性增设分水期考核方式和水生态考核指标,完善水环境标准;坚持水资源、水环境、水生态“三水”统筹科学施治,构建减排和增容相结合的水污染控制模式,推动水量、水质、水功能良性循环发展;建立流域统筹管理、垂直领导的管理体制,制定辽河流域河流空间管控的长效机制,促进环保技术产业化,发展流域循环经济,缓解经济社会发展与水环境保护矛盾,最终实现流域经济社会可持续健康发展.      

饮马河流域水环境综合风险时空分布

为评价饮马河流域水环境综合风险,从水环境风险的危险性、暴露性、脆弱性及区域治理能力4个方面构建了饮马河流域水环境综合风险评估体系.选取2000年、2005年、2010年和2015年的水环境数据进行分析,采用水环境污染风险指数法和层次分析法对饮马河流域水环境综合风险进行评估,并绘制了各年度饮马河流域的风险空间分布图,分析了饮马河流域水环境风险空间变化特征.结果表明:2000—2015年,各危险性指标的量化值不断减小;暴露性指标中,耕地面积不断扩大,工业企业个数不断增加,人口密度变化不明显;各脆弱性指标的量化值不断减小;水环境区域治理能力各指标的量化值不断增大.研究显示,2000—2015年,流域内水环境危险性和脆弱性不断降低,暴露性和区域治理能力逐渐升高,水环境风险逐渐降低;其中,长春市一直处于水环境高风险水平,伊通县一直处于低风险水平.      

基于DCSM模型的成都市河流水环境承载力综合评价

根据水污染流动"源头-转化-汇入"过程,综合衡量工业、农业、生活源污染排放对成都市主要河流的环境影响,提出"驱动力D （人口、社会经济发展）-承载源C （工业、农业、生活源污染排放）-承载状态S （污染程度）-管理M （治理污染投资）"4个子系统的DCSM模型,构建包含3层结构26个指标的成都市河流水环境承载力综合评价指标体系.采用投影寻踪模型得到各指标的影响程度,进一步建立区域水环境承载力各评价指标权重,根据最佳投影方向确定成都市主要河流2014—2018年的水环境承载力综合评价特征值,并得到相应评价等级.研究结果表明：影响程度最大的3项指标依次为：工业源COD排放强度、国考断面地表水TP平均浓度、环保投资占GDP的比重;通过对各个指标的权重分析,表明承载状态子系统和承载源子系统对综合评价结果所起作用最为显著,其次是管理子系统,驱动力子系统作用最小;通过评价等级分析,结果表明：2014—2018年成都市河流水环境承载力综合评价指数逐渐增加,评价等级从Ⅲ级（一般,2014—2016年）转变为Ⅱ级（较强,2017—2018年）,说明5年来成都市河流水环境承载力逐步增加.研究表明了基于DCSM模型的成都市河流水环境承载力综合评价结果具有实用性和可行性,可以为城市河流水环境承载力综合评价提供新的研究思路,为水环境规划与管理的科学决策提供依据.     

基于陆海统筹的流域—海湾水环境测管协同模式研究

流域—海湾是推动国家陆海统筹战略和生态文明建设的主战场,基于陆海统筹构建水环境测管协同模式是实现水环境治理与海岸带可持续发展的关键。本文以福建省九龙江流域—厦门湾为例,通过梳理其水环境污染治理实践,识别了流域—海湾水环境系统监测与管理过程中存在的关键问题,进一步提出构建陆海统筹的监测—管理协同治理新模式的建议：通过健全流域—海湾监测管理评估协同机制、加强基于生态系统健康监测与管理、推动建设陆海一体化生态环境信息智慧协同平台等对策,提升九龙江流域—厦门湾水环境治理现代化水平,为新时代流域—海湾系统水环境综合治理提供科技支撑。     

欧洲水管理实践对中国流域水环境管理的启示

针对流域水环境管理的顶层设计,Water Framework Directive（WFD）是一部具有法律约束力的水框架法令,已成为欧洲水环境管理的有效的工具,实现了流域水环境的经济和生态的协调、综合管理。综述了欧洲水框架指令WFD研究进展,介绍了WFD提出的背景、要点、编制路线图和相应WFD水环境管理经验,对了解和掌握国际先进的流域水环境管理经验和最新形势具有一定借鉴意义。     

滇池流域水环境承载力及其动态变化特征研究

为了定量分析人口增长、经济发展、资源短缺和环境污染等因素对流域水环境的综合影响,建立了湖泊水环境承载力多目标优化模型.同时,选取人口、灌溉面积、国民生产总值(GDP)、化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)作为水资源和水质量承载力指标,运用层次分析法(AHP)确定各指标对湖区水环境承载力的权重,并运用指标体系评价法分别计算了2003—2010年滇池流域水环境承载力.结果表明,流域内人口承载度超标,经济承载压力显著增长,富营养化指标——TP、TN呈高负荷波动状态.滇池流域水环境承载力为负承载,水质量承载力影响程度更大.研究结果可为滇池流域的社会经济发展规划、生态环境保护和水资源可持续利用提供科学依据.     

烧结过程NOx和SO2形成规律及烧结料组成对NOx排放的影响

采用烧结杯实验方法,研究了烧结过程NOx和SO2的形成规律,以及焦粉含量、含水率和添加助剂对烧结过程NOx排放的影响.结果表明,烧结启动后,烧结带自上而下逐层推进,烧结带以下各断面NOx浓度基本相同.烧结带产生的SO2先被待烧结料吸附蓄积,再被热解析出,最后从底部排出,因此只在烧结最后阶段出口能检测到较高浓度的SO2,且SO2浓度与时间的关系呈倒V形曲线.烧结过程产生的NOx以热力型为主,而且绝大部分为NO,NO2浓度非常低.降低焦粉含量和含水率,或添加烧结助剂均有助于降低NOx排放.     

NOx光解测量装置的设计与测试

根据二氧化氮的光解反应原理,自主设计、装配了一套氮氧化物光解反应装置,并将其与Thermo 42系列氮氧化物分析仪的化学发光检测室联用,进行了不同条件下(分别为标气流量、臭氧流量、光源温度、功率、样品湿度)NO2光解转化效率的测试.结果表明:进样流量为100~200 mL·min-1、光源温度为20℃、光源功率约为60 W(光密度约26 W·mL-1)的条件下,可得到较高的光解转化效率(约80%);臭氧流量及样品相对湿度对转化效率影响不大.在上述最佳转化效率的条件下,将其与PLC860-CLD88p(ECO PHYSICIS)进行了为期8 d的比对实验.结果显示:二者的NO2实际测量结果趋势基本一致:[NO2]ECO=0.908×[NO2]PKU+1.913(R2=0.955),初步证实了该套自主设计光解装置应用于实际观测的可靠程度.     

Effect of CeO2 and Al2O3 on the activity of Pd/Co_3O_4/cordierite catalyst in the three-way catalysis reactions (CO/NO/CnHm)

The present article studies the effect of CeO₂ and Al₂O₃ on the activity of Pd/Co₃O₄/cordierite catalyst in conversion of NO, CO, C_nH_m. The catalysts were characterized by temperature programmed reduction with hydrogen, X-ray diffraction, X-ray photoelectron spectroscopy and transmission electron microscopy. It is shown that the effect of CeO₂ on the properties of Pd/Co₃O₄/cordierite catalyst depends on preparation method. The catalyst obtained by co-deposition of cerium and cobalt oxides has higher activity in CO oxidation (CO + O₂ and CO + NO) and total hexane oxidation (C₆H₁₄ + O₂). Such phenomenon is probably caused by more than stoichiometric amount of formed oxygen vacancies, an increase in both mobility of surface oxygen and dispersity of components in the catalytic composition. It is demonstrated that CeO₂ addition promotes the SO₂ resistance of Pd/Co₃O₄/cordierite. The second support decreases the activity of Pd/Co₃O₄/cordierite catalyst in the reactions of CO and C₆H₁₄ with oxygen because of CoAl₂O₄ formation.     

A/O和A2/O法除磷脱氮工艺影响因素及除磷动力学的研究

重点介绍A/O除磷工艺和A~2/O除磷脱氮工艺,以及影响除磷脱氮工艺因素和除磷动力学的研究。工艺研究采用了动态与静态实验方法,采用色质联机研究了有毒有机物的降解情况。试验结果表明,A/O、A~2/O工艺的BOD_5去除率近于二级污水处理厂,A~2/O法TP去除率近于三级污水处理厂,且去除难降解有毒有机物的效率高于传统的活性污泥法。动力学公式的修正使之更适于低碳源的情况。八种影响因素的研究为工艺的设计与运行提供了依据。     

Mn/TiO2和Mn-Ce/TiO2低温脱硝催化剂的抗硫性研究

在低温选择性催化还原(SCR)反应条件下考察了烟气残余SO2对Mn/TiO2和Mn-Ce/TiO2催化剂选择性催化还原活性的影响,同时对SO2的影响机理进行了探讨.结果发现,Mn/TiO2催化剂在SO2反应气氛中失活很快,硫铵盐的沉积和活性组分的硫酸化是催化剂失活的重要原因;Ce的加入可以有效地抑制催化剂活性组分的硫酸化,同时还能降低硫酸盐在催化剂表面的稳定性,从而可以提高催化剂的抗硫性.     

AlCrSiN/AlCrN/AlCrON/AlCrN多层复合涂层的研究

目的 解决硬质合金刀具高速干切削难加工材料面临效率低、寿命短的难题,提升刀具涂层的耐热能力,在AlCrSiN涂层中周期性植入AlCrON热屏障层,并在其两侧沉积AlCrN层进行包夹,改善含氧层的韧性,既能保持涂层刀具较高的强度,又能改善其耐热能力.方法 采用全自动电弧离子镀膜机,研制具有不同调制周期的AlCrSiN/A...     

SBR中除磷颗粒污泥的培养和A/O及A/A/O颗粒污泥工艺除磷特性研究

以絮状活性污泥为接种污泥,乙酸钠为碳源,在SBR反应器内采用水力筛选的方法进行生物除磷颗粒污泥培养,然后诱导为反硝化聚磷颗粒污泥,探讨2种颗粒污泥除磷特性.结果表明,在厌氧/好氧(A/O)交替运行条件下,82d后培养出生物除磷颗粒污泥,污泥颜色呈淡黄色,粒径为0.5~1.5 mm,沉速为20~30 m/h,含水率为94%,密度为1.043 9,SVI在50 mL/g以下;437d时污泥最大比释磷速率(SRPR)为67.7 mg/(g.h),最大比吸磷速率(SUPR)为43.2 mg/(g.h),污泥中总磷的含量(TP/SS)为6.5%;448 d时改变运行条件为厌氧/缺氧/好氧(A/A/O)进行反硝化聚磷试验,653 d时反硝化聚磷颗粒污泥最大SRPR为30mg/(g.h),最大缺氧SUPR为27.9 mg/(g.h),TP/SS为6.3%.生物除磷颗粒污泥和反硝化聚磷颗粒污泥具有较强的除磷能力.     

n(NO3--N)/n(NO2--N)对混培养菌与纯培养菌同步脱氮除硫的影响

在温度30℃、pH为7、硫氮比为5/3、厌氧条件下,对比研究了不同n(NO-3-N)/n(NO-2-N)对荧光假单胞菌和铜绿假单胞菌混培养菌同步脱氮除硫影响.随着n(NO-3-N)/n(NO-2-N)减小,荧光假单胞菌、铜绿假单胞菌对NOx-N去除率逐渐增高,而S2-去除率却依次减少,混培养菌对NOx-N去除效率先增加后趋于平稳.n(NO-3-N)/n(NO-2-N)对混培养菌去除S2-几乎没有影响.荧光假单胞菌能迅速将NO-3-N转化为NO-2-N,但NO-2-N转为N2却相对缓慢,培养液中出现NO-2-N累积;而铜绿假单胞菌将NO-2-N还原N2的能力明显比荧光假单胞菌强,培养液未反应的NOx-N以NO-3-N为主,未出现NO-2-N累积.混培养菌对NOx-N转化的情况介于荧光假单胞菌与铜绿假单胞菌之间.荧光假单胞菌同时获得较高NOx-N、S2-去除的n(NO-3-N)/n(NO-2-N)为5/5,铜绿假单胞菌为10/0,混培养菌为5.0/5.0.混培养菌对NOx-N、S2-的同步去除效果优于单菌株荧光假单胞菌和铜绿假单胞菌.     

g-C3N4/WO3光阳极的除污产电性能研究

光催化燃料电池（PFC）以太阳光为能源,利用半导体激发产生的活性物种降解污染物,同时将催化过程产生的电子导出获得电能,可有效应对环境污染和能源危机 . 本文采用热蒸汽冷凝和旋转涂膜法制备了以网状氮化碳（g-C₃N₄）为基底,其上负载 WO₃纳米片的电极材料 .在双腔室 H型电解池中,以制备的 g-C₃N₄/WO₃为光阳极、Pt片为阴极,盐酸四环素（TCH）和 Cr（VI）分别为阳极室和阴极室的目标污染物,构建g-C₃N₄/WO₃-Pt PFC 体系 . 光照 240 min 后,TCH 和 Cr（VI）的去除率分别为 79.1% 和 91.3%,电池的最大输出功率密度达到 6.70 μW·cm^-2.高活性来源于 3 个方面：（1）g-C₃N₄和 WO₃两种窄带半导体的同时激发,光能利用率增加;（2）g-C...     

V2O5-WO3/TiO2催化剂与活性炭混合降解气相二噁英

基于二噁英稳定发生装置,研究在低温条件下(160℃)V2O5-WO3/Ti O2催化剂与2种活性炭(煤基活性炭及椰基活性炭)的物理混合物对气相二噁英(毒性当量质量浓度为9.80 ng·m-3)催化降解作用.结果表明,在加入活性炭后,二噁英的脱除效率及降解效率都有一定提高(20%左右).与椰基混合物相比,虽然煤基混合物对二噁英的脱除效果较弱,但其降解效果更好.调整混合物的比例会造成二噁英脱除效率及降解效率的改变,总的来说,在提高催化剂的比例后,二噁英脱除效率略有下降,但降解效率会有较为明显的提升.当反应气氛中的氧体积分数为0%时,将严重影响催化剂活性,导致绝大部分二噁英被吸附在混合物中而无法被催化氧化,随着氧体积分数的提高,二噁英的降解效率将大幅提高.为了提高二噁英的降解效率,向反应系统引入200 mg·m-3的臭氧,实验结果表明在一定条件下臭氧可以提高二噁英的催化氧化效果,但同时会与混合物中的活性炭发生反应,影响混合物的使用寿命.引入臭氧后,当煤基混合物配比为1∶1,反应温度为200℃时,二噁英的脱除及降解效率达到最高,分别达到98.0%和94.8%,尾气中的二噁英的毒性当量质量浓度仅为0.51 ng·m-3.