北方典型干旱缺水型河流氮磷时空分布特征与富营养化评价

以北方典型干旱缺水型河流-滏阳河流域邢台段为研究对象,通过为期1年(2013年6月—2014年5月)的水质监测,阐述了流域内氮磷时空变化特征及富营养化水平。结果表明,流域内水体TN的平均质量浓度为28.27 mg·L~(-1)(其中NH_4~+-N占67.94%),TP的平均质量浓度为1.37 mg·L~(-1)(其中SRP占62.01%);流域内氮磷时空分布特征明显:在时间尺度上,水体中氮磷浓度均呈现出旱季(9月—次年5月)高于雨季(6—8月);空间尺度上,氮磷质量浓度分布差异明显且均呈现出市区流域高于市郊流域,沿河流流向逐渐减少的趋势;对数型幂函数普适指数公式对水体富营养化的评价结果显示:无论从时间尺度上还是空间尺度上,所有采样点都处于极富营养状态,其变化趋势与氮磷有明显的一致性,同时富营养化程度与地区污染水平呈现一定的相关性。水资源匮乏以及河流湖库化严重是造成该地区水体富营养化问题突出的主要原因。     

桂林会仙湿地沉积物中磷形态及分布特征

沉积物中磷的含量及其形态是影响水体营养化进程的重要因素,对研究湿地水体富营养化具有重要意义。应用蒋柏藩等石灰性土壤无机磷提取方法,调查了桂林会仙岩溶湿地5个典型区域柱状沉积物中的磷形态分布、垂向上的变化特征,分析了各形态磷之前的相关性。结果表明,桂林会仙湿地柱状沉积物中w(TP)为161.14~555.48 mg/kg,活性较高的Ca2-P(5.27~51.45 mg/kg)、Ca8-P(7.76~37.57 mg/kg)均较低。沉积物中的磷以Ca-P(42.92%)为主,Ca-P中的Ca10-P所占比例较高(>70.3%),导致内源磷不易释放,有利于减缓桂林会仙湿地水体富营养化进程。在空间分布上,Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P与TP分布趋势相似,从沉积物表层至底层逐渐降低并趋于稳定。Pearson相关系数表明,TP与总氮(TN)、有机质(OM)、Ca2-P、Ca8-P、Al-P、Fe-P极显著相关,与Ca10-P显著相关。     

神经网络在次级河流回水区叶绿素a浓度预测中的应用

以长江次级河流之一的临江河为研究对象，探讨神经网络应用于次级河流回水区叶绿素a浓度短期预测的可行性。利用主成分分析法（PCA）选取对叶绿素a浓度影响较大的指标，在这些指标数据的基础上建立RBF神经网络模型。网络训练和测试的结果表明，模型模拟精度较高，说明RBF神经网络模型可以用于次级河流回水区叶绿素a浓度的短期预测。通过对临江河回水区叶绿素a影响因子的分析，表明控制水体中磷含量应是临江河回水区富营养化防治的重点。     

污水厂出水及下游大沽排污河磷形态及浓度变化规律研究

为分析研究不同污水厂出水及下游排污河磷形态及浓度的变化规律,2014年3—8月对污水厂A、B出水及其排污河下游与大沽排污河5个点位水体中的总磷(TP)、溶解性总磷(TDP)、溶解性无机磷(DIP)、溶解性有机磷(DOP)、颗粒态磷(PP)进行了动态监测。结果表明,各点位水体均以DIP为主,污水厂A出水TP变化范围为0.27~2.31 mg/L,均值为1.04 mg/L,下游各形态磷浓度低于出水浓度,污水厂B出水TP浓度范围为0.10~3.12 mg/L,均值为0.49 mg/L,下游各形态磷浓度除DOP外均高于出水浓度。大沽排污河的总磷浓度变化范围为0.60~6.26 mg/L,均值为1.82 mg/L。其他外源磷输入对大沽排污河磷形态及浓度影响大于污水厂。     

三峡库区香溪河流域磷矿废石磷素浸出特性

为评价三峡库区香溪河流域内所堆存的磷矿废石对地表水体的磷污染风险,以香溪河支流高岚河流域内磷矿废石为研究对象,依据EPA M1316所规定的实验方法,开展了5种不同液固比(0.5~10.0 m L/g-dry)条件下磷矿废石磷素浸出特性的实验研究,探讨了液固比条件对磷矿废石磷素浸出浓度以及浸出率的影响。结果表明,磷矿废石浸出液中总磷浓度随液固比的增加而减小,其变化范围为0.74~0.47 mg/L;在液固比7 m L/g-dry的条件下,浸出液中的总磷浓度均超出《污水综合排放标准(GB 8978-1996)》中所规定的最高允许排放浓度(0.5 mg/L);磷矿废石中磷素浸出率随液固比的增加而增大,其变化范围为0.37~4.70 mg/kg;磷矿废石将以点源的形式对其附近的地表水体形成长期的磷污染,属于第II类一般工业固体废物,应考虑在其堆置场顶部设置封盖层以降低其环境污染风险。     

粉煤灰碎砖颗粒除磷实验研究

磷含量过高会导致水体富营养化。人工湿地除磷简单经济，但常用填料砾石除磷能力有限。通过等温吸附实验和人工湿地模型实验研究粉煤灰碎砖颗粒的除磷效果，实验结果表明，Langmuir和Freundlich吸附方程可较好地描述吸附过程，粒径为4～6 mm的粉煤灰碎砖颗粒对磷素的理论饱和吸附量为21 277 mg/kg。当初始溶液...     

人工湿地防治湖泊富营养化污染探讨

针对湖泊富营养化问题,结合抚仙湖当前污染状况,以马料河人工湿地为例,探讨利用人工湿地控制水体水质下降、脱氮除磷机理及其去除效率.结果显示：马料河人工湿地对TN、TP、SS的去除效率分别为：44.21%、46.03%、86.6%;其中TN的去除效率与进水流速具有一定的相关性;TP的去除效率相对稳定,去除机制主要与湿地基质有关.     

西苕溪流域沉积物及土壤对磷吸附/解吸特性研究

以赋石水库和其上游河道沉积物以及流域内代表性水稻土为对象,通过分析其理化性质,改变上覆水磷浓度和pH的方法探讨沉积物和土壤对磷吸附/解吸的影响。结果表明:(1)沉积物内较高的磷含量,导致吸附/解吸平衡浓度较高,因此在水库和水体中起着磷"源"的作用;(2)土壤最大磷吸附量为566.45mg/kg,远大于沉积物的吸附量,同时吸附/解吸平衡浓度较低,因此在治理湖泊富营养化时,要加大水土保持的力度,尽量减少作为最主要污染源的农田土壤磷素流入水体;(3)无论上覆水中磷浓度升高还是降低,在未达到吸附/解吸平衡浓度前,土壤和沉积物会持续释放磷,故应把水体治理的重点放在降低土壤和沉积物的磷含量上;(4)上覆水的pH对样品的磷吸附和释放都有显著的影响。在酸性(pH3)或碱性(pH9)环境下,样品的磷吸附量均急剧下降,而水体酸化更易导致平衡后上覆水磷浓度的降低。     

鸣翠湖间隙水与上覆水中氮、磷的分布特征研究

为探究湖泊沉积物与水体中氮、磷的迁移规律,收集鸣翠湖5个代表性采样点的间隙水和上覆水,测定TP、TN、氨氮等浓度,分析氮、磷的分布特征。通过相关性分析对间隙水和上覆水中氮、磷的关系作初步探讨,最后对鸣翠湖水体富营养化状况进行评价。结果表明:鸣翠湖间隙水和上覆水中氮、磷浓度梯度明显,具有间隙水向上覆水释放的趋势,其湖泊富营养化污染的内源作用已经非常明显。间隙水中TP、TN、氨氮的平均质量浓度分别为0.15、3.83、2.23mg/L;上覆水中TP、TN、氨氮的平均质量浓度分别为0.07、2.17、0.24mg/L。鸣翠湖水体已呈现出富营养化状态。     

环境pH对香溪河流域磷矿废石释磷特性的影响

为了评价三峡库区香溪河流域内所堆存的磷矿废石对地表水体的磷污染风险,以香溪河支流高岚河流域内具有不同风化时间的6座磷矿废石堆体为研究对象,依据US EPA Method 1313所规定的实验方法,开展了9种不同p H(2.0~13.0)条件下磷矿废石磷素浸出特性的实验研究,探讨了液相环境p H对磷矿废石磷素浸出浓度的影响。结果表明:在酸性环境下磷矿废石的磷素浸出浓度与p H呈负相关关系;中性及碱性环境下的磷素浸出浓度总体上低于酸性条件,其大小与环境p H之间无显著关系存在,但在p H=10.5±0.5范围内存在小幅升高;自然条件下磷矿废石堆体内部的液相环境为弱碱性(p H=7.8~8.8),且不会受当地酸雨长期淋滤的影响,在此条件下6种磷矿废石的磷素平均浸出浓度为0.7mg/L,超标率为33%。因此,研究区内的磷矿废石堆体可以形成点源形式的磷污染。在香溪河库湾水体富氧化问题日趋严重的前提下,应考虑将流域内堆存的磷矿废石作为第II类一般工业固体废物进行妥善处置,以降低其对香溪河库湾水体环境的磷污染风险。     

人工湿地脱氮除磷特性研究

针对流域水体富营养化加剧和二级处理水氮磷指标较高的问题,提出以人工湿地对二级出水继续低耗、理想地脱氮除磷。研究中通过对照不同进水水质条件下,不同结构人工湿地的脱氮除磷效能,探讨了人工湿地内的主要脱氮除磷途径。研究表明,表面流湿地内植物对氨氮吸收／吸附和硝化过程为主要氮转化途径,潜流湿地内直接反硝化过程为主要脱氮途径,脱氮效率30％～40％;磷在人工湿地内主要依赖除磷填料床的物化吸附、共沉淀去除,除磷效率达80％以上。     

南太湖富营养化调查及评价

2009年4月至2010年4月,综合利用TN、可溶性无机氮(DIN)、叶绿素a(Chl-a)、透明度(SD)、TP和浮游植物等指标,通过参数法、综合营养状态指数法及浮游植物优势种法评价了南太湖富营养化水平。结果表明:(1)南太湖夹浦、新塘、小梅口、幻溇4个断面的TN质量浓度为1.80~2.53 mg/L,TP质量浓度为0.08~0.11 mg/L,DIN质量浓度为0.55~1.10 mg/L,Chl-a质量浓度为6.4~19.2μg/L。(2)夹浦、新塘和小梅口3个断面的综合营养状态均为轻度富营养,幻溇断面为中营养。南太湖综合营养状态水平呈现出由西南向东北逐级递减的趋势。(3)南太湖的浮游植物优势种的演替过程为鱼腥藻(Anabeana)→微囊藻(Microcystis)→拟浮丝藻(Planktothricoides),但均属于蓝藻。因此,浮游植物优势种法评价的南太湖富营养化水平为重富营养化,但该方法由于不确定性较大,一般只作为参考。     

临江河回水区营养盐及富营养化特征分析

以2008年3～9月对库区次级河流临江河回水区水质的调查为依据，分析了临江河回水区氮、磷营养盐的污染分布及富营养化特征。结果表明，临江河回水区氨氮(NH₃-N)、总氮(TN)的浓度在7月中旬达到最小值，分别为1.963和5.128 mg/L, 之后在9月初出现峰值，而磷酸盐(PO^3-₄-P)和总磷(TP)的浓度却呈现出先增加后下降的变化规律；氮主要来自点源污染，而磷受面源污染影响较大；溶解性无机氮(DIN)和PO^3-₄-P是TN与TP的主要存在形态，平均分别占TN和TP的85.3%和77.8%,而DIN又以NH₃-N为主。营养盐浓度呈现出回水区中游最高，回水末端次之，河口处最低的空间分布特征。叶绿素a（Chl-a）的浓度在4月和9月出现峰值，其空间分布特征与营养盐的类似。研究表明，临江河回水区在重度污染的情况下，即便是河流型水体也可能发生富营养化；流速对Chl-a浓度的显著影响呈指数关系。     

藻类打捞对水体营养循环的影响及其生态效果研究

富营养化水体中的藻华是氮磷的富集器,太湖打捞藻样中的总氮、总磷、游离磷及有机物含量分别为98.87g/kg、3.25 g/kg、0.21 g/kg和95.65%。在底泥中沉降藻类的矿质化周期随着温度的升高而缩短;且其向上覆水中释放氮、磷的强度具有随水温升高而增强的趋势。但在水层厚/底泥比不同的区域,这种营养物释放强度又存在显著的差异。实验证明,藻类的打捞是一种人工延长食物链去除氮磷等污染物的有效方法。     

雨水收集系统结合自循环系统下的景观湖体氮磷特征

为评估采用雨水作为城市景观湖体补充水源的富营养化发生风险,以天津文化中心景观湖为研究案例,分析了其典型的2套运营系统:雨水收集系统(雨水经沉淀井、蓄水模块和垂直潜流湿地进入景观湖)和中心湖水体的循环及净化系统(湖水抽排至垂直潜流湿地再进入景观湖)中景观湖的氮磷浓度变化规律。采用2015年3—10月的长期监测,研究湖中氮磷营养盐的时间变化趋势以及形态变化规律,提取影响湖中氮磷浓度的因素。结果表明:2015年3—10月景观湖中总氮和总磷平均浓度分别为(1.551±0.491)mg·L~(-1)和(0.058±0.029)mg·L~(-1),溶解态氮和磷分别占71.7%和50%,系统运行稳定时总氮和总磷浓度主要分布在1.0~1.3 mg·L~(-1)和0.029~0.05 mg·L~(-1)之间;总体上,溶解态氮为湖水中氮存在的主要形式,而磷则主要以颗粒态形式存在,在降雨条件下,部分污染物随着降雨冲刷进入湖体,因此景观湖中溶解态磷的浓度增高;湿地是否稳定运行是影响景观湖中总氮、溶解态氮以及总磷浓度的因素,而降雨条件是影响景观湖体的总磷浓度以及溶解态磷浓度的因素;景观湖的富营养化风险较低,降雨期间进入湖体的溶解态磷是最大的风险因子。     

京郊灌渠水体和底泥中多环芳烃污染特征

以美国环境保护署(USEPA)公布的16种优先控制多环芳烃(PAHs)作为目标污染物,对通州区和大兴区灌渠水体和底泥中PAHs种类、浓度进行研究,并进行源解析,以了解京郊灌渠水体和底泥中PAHs的污染现状和主要污染来源,为农业环境保护和农产品质量安全提供科学依据和数据支持。结果表明:通州区灌渠水体和底泥中16种PAHs全部检出,水体和底泥中总PAHs分别为2.19~83.02 ng/L、52.61~785.22μg/kg;大兴区灌渠水体中检出15种PAHs,底泥中检出13种PAHs,水体和底泥中总PAHs分别为2.72~36.56 ng/L、2.69~39.20μg/kg。灌渠水体中以2~3环PAHs为主,底泥中以4~6环PAHs为主。     

巢湖湖岸砂石的磷吸附特性研究

以巢湖湖岸上富含铁、铝、锰等元素的砂石为实验材料,研究其对水体中磷的吸附效果。实验表明:在砂石对磷的吸附过程中,同时存在着物理吸附和化学吸附,且以化学吸附作用为主,符合准二级动力学模型;砂石对磷的作用与溶液初始磷浓度有关,磷释放与吸附的临界浓度点约为0.04 mg/L;砂石对磷的吸附符合Langmuir等温吸附方程,最大吸附量约为1 428.57 mg/kg,对磷的吸附效果比普通沙石要好,且经济易得。     

水平潜流人工湿地脱氮功效中植物的作用

为了研究芦苇(Phragmites australis)在收割期前/后、湿地床体内部各个区域内、一年四季中在水平潜流人工湿地脱氮效用所起的作用,实验设置了有/无植物2组平行反应器。结果表明,芦苇在收割前/后对于水平潜流人工湿地脱氮效果均有促进作用,植物地上部分氮吸收量占湿地脱氮量的10.2%。在芦苇收割前/后(5月~9月、10月~次年5月),芦苇湿地日均脱氮量分别是无植物湿地的1.55倍与1.11倍。高、矮芦苇不同组织中总氮浓度分布趋势一致,2种芦苇各组织含量分别为:穗(28.69 g/kg)>叶(13.69 g/kg)>茎(5.31 g/kg)、穗(28.06 g/kg)>叶(14.61 g/kg)>茎(8.46 g/kg)。在湿地的各个沿程区域,总氮、氨氮累加去除率变化趋势一致,并且从反应器前部到尾部呈上升趋势,从上部到下部呈下降趋势。有芦苇湿地的脱氮效用优于无植物湿地,且底部氮积累含量也较少。一年四季中有芦苇湿地在各个季节脱氮量是无植物湿地的1.06~1.47倍。     

绿狐尾藻人工湿地底泥中磷形态分布特征研究

构建处理不同负荷养殖废水的绿狐尾藻人工湿地,采集湿地表层(0~5cm)、中层(5~10cm)和底层(10~20cm)底泥样品,测定TP及有机磷含量,并用五步化学分级提取法将无机磷逐级提取为水溶性磷、铝结合态磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)、闭蓄态磷(O-P)和钙结合态磷(Ca-P),对比了各形态无机磷水平和垂直分布差异。结果表明,绿狐尾藻人工湿地表层底泥TP质量浓度在167~965mg/kg,其中有机磷占TP的66.0%(质量分数,下同)~79.2%。各形态无机磷的含量排序为:O-PFe-PCa-PAl-P可溶性磷。不同形态无机磷随着底泥深度的增加变化不同,总体来看,从表层到中层,Al-P、Fe-P和Ca-P含量呈现降低趋势,中层到底层无明显变化规律;低负荷湿地中,O-P含量随深度增加逐渐降低,而在中、高负荷湿地中O-P含量随深度增加逐渐增加。相关分析结果显示,Al-P、Fe-P、O-P含量与底泥pH和溶解性有机碳(DOC)呈显著或极显著正相关,说明磷在底泥中的行为易受底泥pH和DOC影响。     

处理湖水的垂直流湿地中陶粒的磷吸附特性

研究了净化城市湖泊(宜兴团汣)湖水的3个下行垂直潜流人工湿地(运行1年)中的不同深度层的陶粒对磷的吸附特性。结果表明,当标准液KH2PO4-P为5 mg/L和10 mg/L时,上层陶粒的磷吸附能力强弱依次是1#美人蕉湿地(2.98和4.63 mg/kg)﹥2#曝气湿地(1.78和3.71 mg/kg)﹥3#无植物湿地(1.56和3.42 mg/kg);下层陶粒的磷吸附能力从强到弱排序依次是:1#美人蕉湿地(3.51和5.43 mg/kg),3#无植物湿地(3.01和4.39 mg/kg),2#曝气湿地(2.44和4.14mg/kg)。综合对比,1#美人蕉湿地中陶粒具有更强的磷吸附能力,1#湿地中陶粒的磷吸附能力比后两者分别高出23.69%和31.16%。同一湿地的下层陶粒比上层陶粒有更强的磷吸附能力,当标准液中磷浓度为10 mg/L时,1#、2#和3#下层陶粒磷吸附量分别为上层陶粒的1.17倍、1.12倍和1.28倍。