基于GIS的华北某市地下潜水层硝酸盐含量变化趋势分析

城市化过程导致的地下潜水层日趋严重的硝酸盐污染问题已引起人们的普遍关注。以华北地区某重点城市为研究对象,基于ArcGIS平台分析了该市1980、1990、2000和2010年4个时间点地下水硝酸盐质量浓度的时空变异特征。结果表明,1980—2010年研究区潜水硝酸盐高浓度区域大幅增加,污染趋势非常明显。老城区地下水硝酸盐质量浓度经历了1980—1990年迅速上升和1990年后稳中有降两个阶段,预计未来硝酸盐质量浓度还将缓慢下降;拓展区潜水硝酸盐质量浓度总体上呈现先急后缓的上升趋势,预计未来可能还将持续上升。城市地下水水质与侧面表现城市化进程的土地利用类型之间有着密切的关系,1980—2010年一直处于老城区建设用地区域的典型样点地下水硝酸盐质量浓度增加速度较为缓慢;而位于拓展区地表由非建设用地类型转变为建设用地类型的典型样点地下水硝酸盐质量浓度增加较快,峰值也较高。此外,随着城市化进程的不断完善,城市地下水硝酸盐质量浓度增加的强度在到达一定程度后出现了减弱。     

碳源和硝酸盐对SBBR反硝化除磷影响的试验研究

研究碳源和硝酸盐对填加聚氨酯载体的SBBR反硝化除磷的影响。在SBR中填加聚氨酯载体,将生物膜法和活性污泥法相结合,形成序批式生物膜反应器(SBBR),在厌氧/缺氧交替运行条件下利用NO3-作为电子受体,研究NaAc浓度、NaAc与丙酸钠的比例、NO3-浓度及NO3-投加方式等因素对除磷效果的影响。PO43-质量浓度在9~11 mg/L之间,COD质量浓度为200 mg/L时,SBBR有较佳的除磷效果;当进水NaAc与丙酸钠配比为2时,进水COD自身降解速率较慢,且不影响除磷效果;分批次(这里分2次)投加硝酸盐有利于硝酸盐向亚硝酸盐的转化;NO3-质量浓度为65 mg/L左右时,能获得较好的除磷、除氮效果。填加聚氨酯载体的SBR装置除磷效果较理想;碳源和硝酸盐对SBBR反硝化除磷影响显著。     

亚硝态氮对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长的影响

采用室内培养法.将铜绿微囊藻和四尾栅藻分别置于5种含不同质量浓度亚硝态氮(NO2--N)(0.5 mg/L、1.0 mg/L、2.0 mg/L、4.0mg/L和8.0mg/L)的培养液中,培养10 d,测定不同质量浓度NO2--N对铜绿微囊藻和四尾栅藻生长的影响.结果表明,0.5～8.0 mg/L的NO2--N可激活铜绿微囊藻的亚硝酸氧化酶和亚硝酸还原酶,进而促进铜绿微囊藻的生长.四尾栅藻因仅具有亚硝酸还原酶,因此只能利用0.5～2.0 mg/L的NO2--N,其利用能力远没有铜绿微囊藻强.培养8 d后,铜绿微囊藻培养液中NH4 -N和NO2 -N的质量浓度明显升高.而NO3--N质量浓度的变化不大;四尾栅藻培养液中NH4 -N,NO3--N和NO3--N质量浓度的变化不大.研究表明,低于8.0 mg/L的NO2--N可促进铜绿微囊藻的生长,高于2.0 mg/L的NO2--N抑制四尾栅藻的生长.     

煤矿区地下水中溶解性有机质荧光特征Ⅰ——含水层之间垂向差异

通过检测有机质含量和三维荧光光谱研究了霍州煤矿区地下水中溶解性有机质的垂向分布特征.结果表明,硝酸盐质量浓度在地表水和第四系水中较高(＞ 37.41 mg/L),而在深部含水层(太灰和奥灰)基本未检出.地表水中TOC(总有机碳)质量浓度和UV254分别大于5.11 mg/L和0.146 cm-1;氧化还原作用下,第四系水中TOC质量浓度和UV254分别减小82.23％和97.96％,而深部含水层中TOC质量浓度也有降低.人类活动污水的大量排放导致地表水中Ⅱ区和Ⅳ区的荧光峰强度异常高,均大于等于8 245 QSU,Ⅲ区的荧光峰强度大于3 419 QSU;进入第四系含水层,Ⅱ区、Ⅲ区和Ⅳ区荧光峰强度均减少至216 QSU以下;太灰水和奥灰水中只Ⅱ区和Ⅳ区出现荧光峰,且荧光峰强度与TOC相关性不大;溶解性有机质(DOM)荧光峰强度与地下水流向呈负相关,同一煤矿区奥灰水中Ⅳ区的荧光峰强度比太灰水高.总体上,分析溶解性有机质含量和荧光特性、硝酸盐含量,可以从垂向上建立霍州矿区各含水层(体)的水化学特征.     

亚硝酸盐对强化生物除磷系统的影响

为了全面了解亚硝酸盐在生物除磷系统中的作用,采用SBR反应器,研究了亚硝酸盐对聚磷菌厌氧释磷、好氧吸磷的影响及短程反硝化除磷过程中各物质质量浓度之间的关系。结果表明,厌氧段释磷量随厌氧段投加NO-2-N质量浓度提高而增加,在厌氧段的后期出现了以NO-2为电子受体的吸磷现象。在好氧段投加亚硝酸盐,当NO-2-N质量浓度从5 mg/L升高到10 mg/L时,好氧吸磷速率随NO-2-N质量浓度提高而迅速降低,但当NO-2-N质量浓度超过10 mg/L后,好氧吸磷速率随NO-2-N质量浓度提高降低速度减缓。系统缺氧除磷量与NO-2-N消耗量、缺氧除磷量与PHB(聚-β-羟基丁酸)消耗量均呈线性关系。     

煤矿区地下水中溶解性有机质荧光特征Ⅱ——深部含水层分布特征

为研究霍州矿区深部含水层中溶解性有机质地层差异及其迁移转化机理,通过三维荧光光谱(3 DEEM)、TOC和硝酸盐质量浓度综合分析了溶解性有机质(DOM)的含量和分布特征.结果表明,深部含水层中溶解性有机质和硝酸盐质量浓度均较低,其中TOC(总有机碳)质量浓度小于0.6 mg/L、NO3--N质量浓度小于1.6 mg/L.太灰水和奥灰水中主要出现了Ⅱ区的色氨酸类荧光峰和Ⅳ区的溶解性微生物代谢产物荧光峰,其中色氨酸类荧光峰强度随着地下水流向而逐渐降低,溶解性微生物代谢产物荧光峰强度在李雅庄矿和辛置矿出现了一定异常.生物源指数(BIX)和腐殖化指数(HIX)表明深部含水层中DOM来源于生物或水生细菌,且具有较好的溯源一致性;荧光指数f470/520比f450/500更能说明DOM中腐殖质组分的来源,且f470/520较大(＞2.1),表明深部含水层中DOM来源于生物,且腐殖类物质芳香性较弱,含有的苯环结构较少.太灰水中TOC、色氨酸类荧光峰强度和溶解性微生物代谢产物荧光峰强度均与硝酸盐质量浓度呈负相关,且线性拟合的相关度较高;奥灰水中相关性则较差.     

青海湖氮素分布特征及其对藻类生长的影响

以青海湖水体的11个样点为研究对象,测定不同形态氮素(总氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氨氮)质量浓度、藻类数量及叶绿素质量浓度,同时测定其他相关因子,并对氮素对藻类生长的影响进行分析。结果表明:青海湖水体中总氮、硝酸盐氮及氨氮质量浓度分别为0.80mg/L、0.28 mg/L和0.20mg/L,且湖心区(深水区)样点质量浓度大于岸边区(浅水区)样点,浅水区植物生长及沙柳河等外源输入均对氮素质量浓度有一定程度的影响;亚硝酸盐氮质量浓度为9.70μg.L-1,浅水区质量浓度高于深水区;浅水区氨氮的氧化作用可能是亚硝酸盐氮质量浓度在浅水区高于深水区的主要原因,同时溶解氧是此过程的限制因子;水体氮素与藻类数量为显著的负相关性,但与叶绿素质量浓度为显著正相关性。青海湖水体不同形态氮素分布具有不同特征,且氮素对藻类的生长和繁殖具有不同的影响。     

多壁碳纳米管短期作用对活性污泥系统脱氮除磷效果的影响

研究了不同质量浓度(1 mg/L和20 mg/h)多壁碳纳米管(Muhiwalled Carbon Nanotubes,MWCNTs)短期(21 d)作用对序批式活性污泥反应器(SBR)废水脱氮除磷效果的影响.结果表明,1mg/L和20mg/L MWCNTs废水的持续作用对反应器出水NH4+-N、NO3--N、NO2--N和TP质量浓度(分别为0.35 mg/L、4.5 mg/L、0.1 mg/L和0.15 mg/L)及1个反应周期内的氮磷转化过程并未产生明显的影响.活性污泥3h呼吸抑制试验表明,低质量浓度(ρ＜100 mg/L)MWCNTs短暂作用(3h)对活性污泥活性并没有明显的抑制作用.但当MWC-NTs质量浓度达到g/L级别后,MWCNTs对活性污泥活性存在明显的抑制作用,而且MWCNTs对活性污泥的呼吸抑制作用与质量浓度呈正相关性.研究表明,1 mg/k和20 mg/L MWCNTs对活性污泥系统短期作用并不影响活性污泥系统脱氮除磷的效果.     

以PBS为载体和碳源的SND系统的脱氮效果研究

水产养殖业高速发展所带来的氮素污染问题越来越严重,近年来同步硝化反硝化(Simultaneous Nitrification and Denitrification,SND)脱氮工艺因其良好的脱氮效果引起广泛关注。以人工模拟养殖污水作为原水,研究了以可生物降解材料聚丁二酸丁二醇酯(Polybutylene succinate,PBS)作为碳源和载体的同步硝化反硝化反应器(PBS-SND)的脱氮效果。结果表明,在水力停留时间(Hydraulic Retention Time,HRT)为4 h、进水氨氮(NH+4-N)质量浓度为10 mg/L、硝酸氮(NO-3-N)质量浓度为50 mg/L、溶氧(Dissolve Oxygen,DO)质量浓度为(6.242±1.262)mg/L的条件下,SND反应器可在11 d内成功启动并稳定运行。反应器稳定运行后具有良好的脱氮能力,NH+4-N、NO-3-N和总氮(TN)的去除率分别为66.50%、98.55%、99.10%;反应器内载体表面生物量随空间位置升高逐渐递减,上、中、下三层的PBS颗粒表面的生物量分别为(0.549 6±0.021 7)×109CFU/g PBS、(6.563 9±3.078 1)×109CFU/g PBS、(29.148 7±0.884 7)×109CFU/g PBS。快速硝化测试试验中NH+4-N的去除率为22.93%,快速反硝化测试中NO-3-N的去除率最高达88.90%,其平均去除速率可达到1.481 7 mg/(L·h)。PBS-SND系统可实现低C/N比养殖废水的高效脱氮。     

碳源对微生物硝酸盐异化还原成铵过程的影响

微生物通过异化性硝酸盐还原成铵(DNRA)途径,硝态氮转化为仍可生物再利用的铵盐。以琥珀酸钠、柠檬酸钠、酒石酸钾钠为碳源,研究碳源的差异对有氧条件下微生物通过DNRA途径产铵的影响。结果显示,以琥珀酸钠和柠檬酸钠为碳源,初始浓度为20 mmol/L是较佳的实验条件,此时C/N约为1.5～2.0,NH4+-N质量浓度30.0～45.0 mg/L,最高产铵率分别为29.9%和27.0%;以酒石酸钾钠为碳源则在初始浓度为30 mmol/L,C/N约为2.0,NH4+-N质量浓度为40.0～45.0 mg/L时,最高产铵率为30.7%。反硝化和DNRA过程是同时存在的,培养液中NO3--N浓度的下降伴随着中间产物NO2--N的积累和NH4+-N浓度的升高。     

莱州湾水体中有机磷农药的残留监测与风险影响评价

研究近年来莱州湾水体中有机磷农药残留情况及对环境的影响.于2005年5月采集了渤海莱州湾及其主要河口地区的水样,用气相色谱(GC-FPD)测定了样品中有机磷农药的含量,并运用化学污染物风险评价公式进行了风险概率评价.结果表明,莱州湾海域水体中有机磷农药的含量范围在0.2～79.1 ng/L,氧化乐果、甲胺磷、马拉硫磷、敌百虫、敌敌畏、乐果、甲基毒死蜱、甲基对硫磷等在研究海域占主要部分.对研究海域水体中有机磷农药的风险评价表明,莱州湾海域水体中的有机磷农药的含量与其他地区相比,污染水平居中,氧化乐果、甲胺磷、马拉硫磷、敌百虫、敌敌畏、乐果等农药对研究海域的生态环境安全已经构成了一定的威胁,应加强该地区该类农药的施用管理.     

污染场地总石油类馏分分段法风险评估

在对某汽车工业污染场地开展土壤与地下水环境调查的基础上,根据《污染场地风险评估技术导则》中的推荐模型,采用馏分分段法对总石油类进行风险评估研究。结果表明,1)该场地主要污染物为总石油类,土壤污染物中C12~C16脂肪烃的非致癌危害商在敏感用地和非敏感用地两种用地方式下均大于1,地下水污染物中C8~C10脂肪烃、C12~C16脂肪烃、C16~C21脂肪烃、C21~C34脂肪烃、C21~C35芳香烃的非致癌危害商在两种用地方式下均远大于1;2)敏感用地方式下,土壤中总石油类的修复限值为1 023.92mg/kg,地下水中总石油类的修复限值为1.805 mg/L;3)非敏感用地方式下,土壤中总石油类修复限值为3 292.92 mg/kg,地下水中总石油类的修复限值为11.457 mg/L。     

滇池周边地区农田土壤硝酸盐迁移累积特征

采用实地调查与模拟实验相结合的方法,研究不同施氮水平对地表水及土体中硝态氮迁移和累积的影响,旨在为减轻硝酸盐对滇池环境的威胁提供科学依据.结果表明,流域内农田排水中氮污染负荷高、氮肥投入过量及灌水频繁是造成研究区内土壤硝酸盐淋洗污染地下水的主要原因;土壤中NO3--N累积量与氮肥施用量在生菜的苗期呈极显著正相关(相关系数R0.01=0.9687**,**表示极显著线性相关),而在结球期呈显著正相关(R0.05=0.887*,*表示显著线性相关);在生菜整个生育期里,NO3--N沿土壤剖面垂直迁移至土壤深层,导致下层土壤的NO3--N含量高于上层土壤;生菜在苗期NO3--N淋失量较大,对地下水污染的风险高;高施氮强度与低施氮强度相比,氮素更易流失;频繁灌溉促使NO3--N随水向深层土壤迁移累积.     

MBBR-A2O/MBR处理农村生活污水动力学研究

采用MBBR-A2O/MBR(又称BCO-MBR)工艺,对水质特征呈现低碳源高氮磷、水质波动大和日变化系数大等特点的农村生活污水进行研究。对比MBBR-A2O/MBR工艺在5种不同水力停留时间下的(0.42 d、0.50 d、0.75 d、1.25 d、1.50 d)运行状况,挑选出最佳的水力停留时间,并利用Lawrence-McCarty模型构建该工艺的污染物降解动力学方程。结果表明,随着水力停留时间(HRT)的延长,MBBR-A2O/MBR工艺对污染物的去除效果逐渐提升。当HRT为1.25d,CODCr、NH3H、TN、TP平均进水质量浓度分别280.67mg/L、36.88 mg/L、50.59 mg/L、2.51 mg/L时,平均出水质量浓度分别为34.33 mg/L、3.19 mg/L、5.13 mg/L、0.63 mg/L,平均去除率分别可达87.86%、89.92%、89.85%、74.95%。CODCr、NH3H、TN出水质量浓度在城镇污水排放标准一级A限值以下,TP出水质量浓度达到一级B标准,因此确定最佳的HRT为1.25 d。污染物降解动力学计算所得模拟值与实际出水质量浓度测量值拟合度良好,其中CODCr模拟值与平均测量值一致性最高,相对误差在0.02~0.14,NH3H与TN的相对误差分别在0.19~0.60和0.1~0.33。这表明污染物降解动力学方程可以较好地模拟工艺出水的污染物质量浓度。CODCr降解动力学方程常数为Vmax=0.19 d-1,KS=82.97 mg/L;NH3H降解动力学方程常数为Vmax=0.02d-1,KS=8.49 mg/L;TN降解动力学方程常数为Vmax=0.024 d-1,KS=8.10 mg/L。研究的动力学常数与传统活性污泥法动力学常数相比,KS较高,而Vmax较低,导致Vmax较低的主要原因可能是测定的污泥质量浓度高于实际有效的质量浓度。研究对利用MBBR-A2O/MBR工艺处理农村生活污水和传统活性污泥工艺提标改造具有一定的应用参考价值。     

镍对栅藻深度处理生活污水的影响研究

将栅藻包埋固定在海藻酸钙凝胶珠中,对人工污水进行深度净化,研究其在不同质量浓度Ni2+条件下对污水中氨氮和正磷酸盐的净化效率,以及净化过程中藻类叶绿素a质量浓度、过氧化物酶(POD)活性变化和去污过程中藻细胞富集Ni2+的情况。结果表明,低质量浓度Ni2+可引起藻细胞应激性反应,光合活性提高,解毒机制增强,未影响氨氮和正磷酸盐的净化效率;高质量浓度Ni2+会造成藻细胞伤害,光合活性减弱,POD活性下降,氨氮和正磷酸盐的净化效率减小。Ni2+对栅藻深度处理生活污水影响程度依据其在水体中的质量浓度。     

海河干流流域暴雨径流非点源污染负荷解析与控制策略

随着点源污染逐渐得到有效控制,非点源污染对海河干流流域水环境污染的贡献日益增大,对其污染负荷进行科学测算成为海河干流水质达标方案制订的重要前提。基于GIS技术,通过土地利用类型划分,利用PLOAD模型对海河干流的暴雨径流非点源污染负荷进行了计算。结果表明,海河干流流域建设用地的比例依海河流向自上而下逐渐递减,而涉农用地逐渐增加,城区地表径流与农业面源污染分别是上、下游地区重要的非点源污染负荷来源。关于流域的暴雨径流非点源污染负荷,CODCr为15 619.29 t/a,NH3-N为369.16 t/a,TN为851.20 t/a,TP为250.29 t/a。为改善海河干流水质,非点源污染控制应纳入流域的污染物总量控制计划中,与点源污染一起参与环境容量的分配与控制。     

生物除铁除锰滤层营养条件的研究

采用模拟生物除铁除锰滤柱,通过测定整个生物滤层对铁、锰的去除效果考察了营养物质对生物滤层综合生化能力的影响,从而探求了生物滤层对铁、碳、氮等营养元素的需求.结果表明,成熟滤层内的铁、锰氧化细菌对进水铁的营养需求极低(0.04 mg/L).成熟滤层对有机物具有一定的去除能力,而无机碳减少量相对较大,大约有3～4 mg/L,溶解在水中的二氧化碳即可保证滤层对碳的需求.成熟滤层将氨氮转化为硝酸盐和亚硝酸盐,但这种转化实际上并没有使水中氮的总量减少,只是氮的形态发生了转化;而滤柱内氮的减少是被生物体利用的结果.极低的氮素含量即可保证成熟生物滤层对氮素的需求.这表明极低的营养条件即可满足铁、锰氧化细菌的正常生理代谢,铁、锰氧化细菌可以在贫营养环境下生存.结合全国大部分地区的地下水水质状况,进而得出地下水生物除铁除锰技术在全国大部分地区可以推广使用.     

PADHI在LNG储罐周边土地规划决策中的应用

探讨英国健康安全委员会(HSE)推荐的危险设施周边发展规划建议(Planning Advice for Developments near Hazardous Installations,PADHI)的具体分析步骤,从个人风险角度对LNG储罐进行风险分析.通过LNG储罐案例分析PADHI方法的适用性,并给出LNG储罐周边土地的规划建议.案例分析表明,需搬迁或重新规划居民区C,而储罐周边的工业厂房、高速公路、居民区D的选址合理.研究表明,PADHI适用于工业危险源周边土地的规划,为解决重大危险设施周边土地规划等问题提供了参考,具有重要现实意义.