河流污染类型优控顺序确定方法及其在海河流域的应用

建立河流污染类型优控顺序方法并将其应用于海河流域,结合海河流域主要河流站点水质监测数据和沉积物分析数据,对各水系河流的耗氧污染、富营养化及沉积物重金属污染状况进行整体评估,确定海河流域河流污染优先控制顺序.结果表明,海河流域有36%河长耗氧污染严重,重污染河流主要分布在黑龙港运东水系、子牙河水系和徒骇马颊河水系,重度污染河长比例分别为100%、54%和68%.重度富营养化河流主要分布在子牙河水系、北三河水系(北运河、潮白河、蓟运河)和徒骇马颊河水系,重度污染河长比例分别为50.0%、52.3%和39.7%;沉积物重金属生态风险普遍较低,子牙河水系、滦河水系和漳卫河水系重度污染河长比例分别为26.5%、21.6%和28.0%.海河流域河流中度以上的耗氧污染、富营养化及重金属污染河长分别为8203 km、6927 km和6733 km,由此确定流域河流污染优控顺序应该是首先关注耗氧污染,然后再控制河流富营养化,最后再治理重金属污染.分水系优控顺序研究表明永定河水系、大清河水系、黑龙港运东水系、子牙河水系和徒骇马颊河水系主要面临耗氧污染问题;北三河水系应首先控制富营养化;滦河水系、海河干流和漳卫河水系应关注沉积物重金属污染.     

海河流域河流富营养化程度总体评估

以海河流域2009年地表水水质现状数据为基础,分别运用河流水体富营养化潜势和浮游植物表征河流富营养化水平.结果显示,流域河流水体中富营养盐含量相对较高,河流水体中TN、NH3-N平均含量分别为8.13、4.34 mg·L-1,分别超过《地表水环境质量标准》(GB3838—2002)Ⅴ类限值(2 mg·L-1)4倍、2倍以上.北三河水系(北运河、潮白河、蓟运河)、子牙河水系和海河干流中TN浓度超过9 mg·L-1;海河流域河流水体中TP平均含量为0.87 mg·L-1,超过地表水Ⅴ类限值(0.4 mg·L-1)2倍以上.北三河水系、子牙河水系和黑龙港运东水系水中TP平均含量均超过1.0 mg·L-1.主要河流3%处于中或贫营养,44%处于极富营养化水平,主要分布在北三河水系、子牙河水系和漳卫河水系,表明流域河流总体呈现富营养化状态,平原段河流富营养化严重.河流治理要兼顾耗氧污染控制和营养盐控制,以改善河流水质.     

海河流域河流氮污染特征及其演变趋势

收集海河流域重点水功能区主要监测站点2000—2011年总氮(TN)、氨氮(NH+4-N)、硝氮(NO-3-N)、亚硝氮(NO-2-N)指标的历史数据,并且实测2009年350个样点的氮素指标,以探明海河流域河流氮污染特征及其演变趋势.结果表明,海河流域氮污染现状严重,2011年TN、NH+4-N、NO-3-N和NO-2-N的平均浓度分别为7.92、4.25、1.28、0.013 mg·L-1,TN、NH+4-N超地表水V类水质标准现象严重(2.0 mg·L-1),其中海河干流水系、北三河(北运河、潮白河、蓟运河)水系和子牙河水系污染较重.在空间尺度上,海河流域氮污染沿山区-平原方向呈现出明显逐渐上升的变化特征.在时间尺度上,TN与NH+4-N浓度变化均在2005年与2011年出现峰值,TN浓度与NH+4-N、NO-3-N、NO-2-N浓度呈现极显著正相关(p0.01),NH+4-N是海河流域氮污染的主要污染因子.2000—2011年,NH+4-N劣V类(2.0 mg·L-1)站点比例整体上表现为减少趋势,由2000年的28.87%降为2011年的17.56%,劣V类站点NH+4-N浓度均值由2000年的7.91 mg·L-1降为2011年的6.50mg·L-1.在海河流域中,黑龙港运东水系、子牙河水系河流NH+4-N污染较重,各年平均浓度均超过地表水V类水质标准,NH+4-N平均浓度呈现随年份逐渐降低的趋势.在海河流域氮污染整体表现为好转的趋势下,氮污染的现状仍然严峻,需加强控制.     

海河流域农村非点源污染现状及空间特征分析

采用污染排放系数法估算了2008年海河流域农村生活源、畜禽分散养殖、农田化肥流失3个主要农村非点源COD、TN、TP和NH3-N 4种污染物的排放量,并对其排放强度和空间分布特征进行了分析.结果表明,海河流域农村非点源污染源排放COD、TN、TP和NH3-N总量分别为2435826, 3042079, 540568, 1798760t/a,平均排放强度分别为11.10, 13.97, 2.98, 8.28t/(km2·a).海河流域内河北省的3个农村非点源的4种污染物排放量均居首位,农村居民生活源对海河流域非点源污染贡献最大,是流域非点源污染控制最主要的对象;子牙河水系农村非点源污染物排放总量最大,而徒骇马颊河水系排放强度最大,是海河流域内污染最严重的水系,其首要非点源污染源是山东省的农村生活源.流域内非点源污染排放量和排放强度均呈现区域性分布,山区和平原区分别呈现出低污染等级和高污染等级.     

海河流域主要污染物排放强度及其源结构解析——以2007年为例

以海河流域污染源普查数据为基础,通过污染物排放量、排放密度和排放行业结构分析,系统解析流域污染源结构.结果表明,流域废污水来源复杂,污染物排放空间差异显著,工业行业结构性污染突出.流域北部废污水排放以生活污水为主,南部以工业废水为主,COD排放以工业源为主.污染物排放空间格局上,COD排放主要集中在北三河、子牙河及徒骇马颊河水系;氨氮排放在子牙河水系高度集中;重金属、氰化物、挥发酚仅在局部区域集中排放.污染物行业结构上,造纸、食品和石化是COD主要排放行业,占排放总量75%;石化、食品和皮革是氨氮排放主要行业,占排放总量80%;重金属主要排放行业为石化、皮革和冶金.根据污染物排放强度分布和排放结构,子牙河水系是海河流域污染治理重点区域,造纸、食品和石化行业是污染负荷削减重点行业.     

子牙河水系河流氮素组成及空间分布特征

选取海河流域子牙河水系典型污染河流为研究对象,对河流水体与沉积物中氮素组成及空间污染特征进行了研究.结果表明,子牙河水系各河流为高NH+4-N污染,TN浓度均值为31.28 mg·L-1,超过国家地表水Ⅴ类标准15倍,NH+4-N浓度最高,占TN的质量分数为79%,总有机氮(TON)次之;表层沉积物中含氮物质主要以有机氮形式存在,平均含量为3.290g·kg-1,约为NH+4-N的4.5倍;子牙河水系水体中NH+4-N与TON、NH+4-N与t存在显著正相关(P<0.01),表层沉积物中NH+4-N、有机氮(SON)与TOC之间存在显著正相关(P<0.01);子牙河水系河流表层沉积物普遍处于有机污染状态,根据有机污染评价结果显示有机氮污染造成的影响要略高于有机碳,北澧河沉积物污染最为严重.     

1980—2010年温榆河的水环境质量时空演变特征

以温榆河流域的主要超标污染物 COD 和氨氮为研究对象,通过历史数据和现场调查,系统研究了1980—2010年间温榆河的水环境质量时空演变特征.结果表明,温榆河流域水环境质量经历了清洁-污染-重度污染-污染遏制的过程,但水质现状均不达标;温榆河流域水环境质量好坏依次是上段>下段,温榆河>坝河>清河,并且Pearson相关分析表明,温榆河下段COD和NH+4-N浓度主要受清河影响;温榆河流域COD污染逐步遏制(超标倍数<1)、NH+4-N污染凸显(超标倍数8～20),耗氧物质处于从COD为主向NH+4-N为主转换的阶段;支流清河和坝河不仅是温榆河干流入河污染负荷的首要输入途径,而且支流上污水集中处理设施的排水是温榆河干流的首要补给来源(70.1%),其运行状况与升级改造对改善温榆河水环境质量至关重要.     

海河流域浮游植物物种组成与丰富度水平分布格局

通过对海河流域八大水系197个采样点的采样调查,发现海河流域浮游植物共8科95属505种.北三河水系与子牙河水系浮游植物物种数、限制种比例高于其他水系;而徒骇马颊河水系与滦河水系浮游植物物种丰富度最高.通过一元线性回归分析发现除滦河水系外的7个水系浮游植物物种丰富度具有显著的纬度、经度分布格局(p＜0.05)通过绘制海河流域浮游植物物种丰富度分布图,分析发现:除永定河水系外,海河流域浮游植物丰富度整体上呈现出由上游向下游递减的趋势.采用SPSS软件对八大水系浮游植物物种丰富度进行系统聚类分析,结果显示,八个水系被聚为3类,其中徒骇马颊河水系与黑龙港水系聚为一类.Sprensen相似性系数计算结果发现徒骇马颊河水系与滦河水系浮游植物物种组成最为相似.     

暴雨径流对非常规水源补给城市河流水质冲击研究

选择北运河流域典型非常规水源补给城市河流(凉水河)为研究对象,阐述暴雨径流对非常规水源补给城市河流水体物理化学特征的影响.结果表明,非暴雨期间,凉水河水体p H和DO平均值分别为7.67和3.88 mg·L-1;耗氧物质COD和氨氮(NH+4-N)平均质量浓度分别为47.41 mg·L-1和8.39 mg·L-1;富营养化元素总氮(TN)和总磷(TP)平均质量浓度分别为16.34 mg·L-1和1.45 mg·L-1.暴雨期间,雨水径流汇入收纳水体后,COD、NH+4-N、TP平均质量浓度明显上升,最高值分别达到108、14.24、3.02 mg·L-1.在空间分布上,COD、NH+4-N、TN和TP质量浓度变化趋势随土地利用类型变化特征趋于一致,从城镇区至农村区,均呈逐渐上升趋势.     

黄河兰州段耗氧有机污染物浓度统计预测模型的建立

黄河是一条多泥沙河流,流域内面源污染严重,在分析研究黄河的水环境问题时,必须考虑面源污染这个因素。建立河流污染断面耗氧有机污染物(以COD表示)浓度预测模型是河流水质规划的一     

测氧仪使用及维护中应注意的几个问题

测氧仪广泛用于石化行业的受限空间缺氧或富氧检测.在简要介绍测氧仪核心--伽伐尼氧气传感器工作原理的基础上,分析了影响毛细管式氧气传感器工作的主要因素,结合工作实践,提出了使用维护测氧仪的几条建议.     

2010年夏季珠江口海域溶解氧的分布特征和海气交换通量

根据2010年8月的调查资料,分析了珠江口海域溶解氧的分布特征,探讨了其与水体稳定性、营养盐、叶绿素a及CO2分压的关系。结果表明,溶解氧浓度由珠江口内向口外近海逐渐递增,在垂向上则随着水深由浅至深呈下降趋势。相关性分析显示,溶解氧在表底层的浓度差与温度差、盐度差和叶绿素a含量差都达到显著相关的水平,低氧区的形成与水体层化和有机质的降解耗氧密切相关,其中珠江冲淡水为浮游植物的生长和繁殖提供了丰富的N、P营养盐,而浮游生物的消亡和有机质的分解加剧了氧的亏损。溶解氧海气通量呈现明显的空间差异,其中河口上游表现为氧汇,而下游海域为氧源。     

长江口溶解氧的分布特征及影响因素研究

根据2006-06、2006-08、2006-10对长江口及其毗邻海域的大面调查,分析航次B断面上的溶解氧及营养盐的分布特征,并对长江口外溶解氧低值的成因及其与海水稳定度、营养盐的关系进行初步探讨.结果表明,在6月航次中,DO值随着离岸距离的增加而逐渐增加,底层的DO值低于表层.8月份长江口及其邻近水域底层明显出现低氧状态,DO的最低值仅为1.1 mg·L^-1,该断面表观耗氧量AOU一般在2.79 mg·L^-1以上,有氧的亏损发生,形成原因主要是海水层状结构稳定水交换较弱和有机物分解耗氧.10月份,海水层状结构发生变化,上下水层的垂直混合作用加剧,B断面DO分布随着离岸距离的增加逐渐增加.相关性分析显示,表底层的ΔDO与ΔρΔZ、ΔNO^-₃和ΔDIP都达到显著相关的水平.其中ΔDO与ΔρΔZ呈极显著的正相关,而与ΔNO^-₃、ΔDIP呈显著负相关关系.长江径流N、P污染物输入的不断增加为低氧区域表层浮游植物的生长提供了丰富的营养盐,从而加剧了该水域的氧亏损.     

准好氧填埋结构中氧气扩散数值模拟

依据准好氧填埋的原理构建了填埋试验装置.对试验装置的φ(CH₄),φ(CO₂)和φ(O₂)的动态变化进行了监测. 在装填完成21周后,垃圾体进入产甲烷阶段,第27周时φ(CH₄),φ(CO₂)和φ(O₂)的加权平均值分别为14.7%,18.6%和4.0%.在准好氧填埋结构中,空气通过渗滤液收集主管道和竖直导气管道在垃圾体中进行扩散,并在这些管道周围形成耗氧区域,在空气扩散不到的地方为厌氧区域. 通过数学分析判断该装置内的耗氧区域,并对浓度等值线进行拟合,得到O₂在纵剖面内呈双曲线分布,在垃圾体内呈双曲面分布,且φ(O₂)呈顶部>底部>中部的状态.推导出了氧气水平方向的扩散方程,并得出装置的水平耗氧半径为94.2 cm,约为导排管直径的23.5倍. 分析得到纵剖面内的耗氧区域占93.6%,并得出耗氧区域的纵剖面方程和空间方程.      

底泥生物与化学需氧动力学模式的探讨

提出了底泥生物和化学需氯的动力学模式，并用生物抑制试验对该模式进行了验证。结果表明：静止和完全混合状态下，底泥的生物需氧过程符合Lawrence McCarty模式。静止状态下，底泥的化学需氧过程可以用一级反应动力学来描述：而完全混合条件下，则可用零级反应动力学表示。底泥性质和扰动程度是影响底泥需氯的重要因素。     

溶解氧对短程硝化稳定性及功能菌群的影响

在常温条件下,采用序批式反应器（SBR）研究不同溶解氧（DO）浓度对短程硝化稳定性的影响.在低DO （0.5mg/L）条件下,前75个周期可以一直维持短程硝化,亚硝积累率（NAR）在80%以上,但是随着运行周期增加,NAR逐渐减少,到105个周期已完全变为全程硝化.通过接种同一污泥提高DO浓度到2.5mg/L,经过180个周期,NAR始终在90%以上,能够长期维持短程硝化的稳定运行.通过不同DO条件下AOB和NOB的氧半饱和常数对比分析及qPCR试验研究,结果表明长期低DO条件下容易使Nitrospira的生长获得优势,Nitrospira是影响短程硝化稳定的重要因素,高DO条件下,AOB对溶解氧具有更高的亲和力,通过提高供氧浓度的策略,可以维持短程硝化的长期稳定.     

Synergistic effect of palladium and oxygen vacancies in the Pd/perovskite catalysts synthesized by the spc method

A series of oxygen-deficient perovskite-supported palladium catalysts were prepared by the “solid phase crystallization“(spc) ethod and investigated with XRD, TPR, TPD, TEM, XPS, BET analysis and CO oxidation. It was found that Pd/perovskite catalysts ynthesized by the spc method were more active for CO oxidation than the calcined LaCoo.95 Pdo.05 03, where Pd dispersed in the solid olution. H2-reducing treatment in the spc method could yield not only high-dispersed fine Pd particles on the perovskite surface but also xygen-deficient structure. In these perovskite-supported Pd catalysts, oxygen vacancies adsorbed, activated and supplied oxygen to the ctive Pd sites, where the oxidation occurred with adsorbed CO. The high activities were due to the cooperative action of Pd and oxygen acancies.     

新型内构件内循环三相流化床氧传递特性的研究

以树脂作为载体,研究了新型内循环三相流化床反应器氧传递速率和氧转移效率的影响因素(载体量、气速、导流挡板及布气器设置的位置).结果表明,当载体量<10%时,三重管、五重管的溶氧性能较好;当载体量>10%时,直管、多重管的溶氧性能更好;当载体量为15%时,随着表观气速的增大,氧传递速率增大,而气速分别在0.022 m/s和0.033m/s时,直管和多重管的氧转移效率达到最大值;底部布气优于其他高度布气;导流挡板的设置增强氧的传递作用.研究结果为反应器的放大及操作条件的优化提供了科学依据.     

天然水体腐殖质对双酚A光降解影响的研究

以中压汞灯模拟太阳光光源,研究了双酚A(BPA)在水体腐殖质中的光降解过程,探讨了不同来源的腐殖质、腐殖质浓度、BPA初始浓度、溶解氧等因素对BPA光解速率的影响,实验结果表明,BPA在纯水体系中直接光解很慢,但在腐殖质溶液中光解迅速,符合拟一级动力学反应,改变BPA初始浓度对BPA光解速率的影响不明显,增大溶解氧浓度会抑制BPA光解,通过活性氧分子探针鉴定了腐殖质吸收光辐射产生的羟基与单线态氧,利用GC-MS鉴定了双酚A在Nordic湖富里酸(NOFA)中的光敏化降解产物,推测出BPA敏化降解的可能历程为能量转移导致的直接光解、羟基加成和羟基氧化。     

海洋环境中氧同位素示踪物技术

本文简要地介绍了在环境海洋学中的氧同位素示踪物技术，它有望成为大洋环流研究中一种新的可靠方法。以热带西太平洋和东海黑潮区等为例，文章对运用氧同位素示踪物技术以及氧同位素与盐度的相羞生描述海流的输运过程、水平和垂直扩散过程以及水团特征和混合过程等问题加以阐述。