港池内水溶性和悬浮性物质水交换能力研究

港池内外水交换能力是关系到海港水环境的主要因素,以天津南港东港池为例,应用环境流体水动力学模型EFDC,采用大、小2层模型嵌套方式,构建了天津港及南港水动力模型。采用保守性示踪剂输运扩散法及粒子追踪2种方法,研究不同特性(水溶性、颗粒)污染物在港池的水交换能力,计算了各子区域的水体更新时间及粒子驻留时间,得到各子区域水交换能力。结果表明,南港东港池口门及中部区域水交换能力较强,港池底部水交换能力很弱。对于可溶性组分来说,西侧水体更新能力强于东侧;对于悬浮性组分来说,东侧水体中悬浮物比西侧更容易交换至外海,港池内可溶性物质的交换能力要强于悬浮性颗粒。     

除铬优势菌胞外聚合物的提取过程优化

采用阳离子交换树脂法对除铬(Ⅵ)优势菌(Brevibacillussp.)株的胞外聚合物(EPS)的提取过程进行优化,以得到EPS的最佳提取条件。综合考察树脂量、振摇频率、提取时间3个主要因素对优势菌胞外聚合物的影响。结合阳离子交换树脂对EPS的交换吸附机理,对3个提取条件下,EPS及其成分的提取量的变化趋势进行分析。结果表明,菌株经28℃、150 r/min、24 h培养后,确定阳离子交换树脂法提取优势菌EPS的最佳条件为树脂量30 g,振摇频率140 r/min,提取时间9 h,此条件下的EPS提取量为40.84μg/mL。     

生物表面活性剂产生菌处理水体石油污染物的研究

为研究水体石油污染物的生物处理方法,通过富集培养、蓝色凝胶平板分离初筛、摇瓶复筛等方法从长期被石油污染的油泥中筛选生物表面活性剂产生菌.采用薄层层析显色法和红外光谱法鉴定该菌所产表面活性剂种类,测定表面活性剂的乳化性能、表面张力和临界胶束浓度等性能,并对菌株降解水体石油污染物的影响因素及效果进行了研究.结果表明,筛选出的生物表面活性剂高产菌株LJ2所产表面活性剂为糖脂,其乳化指数为33％,25℃下可将水的表面张力从71.14 mN/m降至27.22 mN/m,临界胶束质量浓度为5 mg/L;当表面活性剂水溶液质量浓度为100 mg/L时,其乳化指数可达50％.温度、降解时间以及NaCl质量分数对菌株LJ2处理水体石油污染效果影响很大.在34℃条件下处理5d,菌株LJ2对质量浓度为2 g/L的水体石油污染物的降解率高达99.5％.研究表明,生物表面活性剂产生菌L J2对水体石油污染物有良好的降解效果,而且该菌还对水体中较高浓度的NaCl有一定的耐受性.     

基于投影寻踪和阶梯型曲线的水质恢复能力评价模型

利用投影寻踪、遗传算法、阶梯型曲线和水体水质恢复能力评价标准,为水体水质恢复能力综合评价提出了一种新的方法--遗传投影寻踪方法(GPPM).GPPM可把水体水质恢复能力多维评价样本指标综合成一维投影指标值.根据该投影指标值的大小就可以对该样本集进行统一评价,从而解决了各单项水体水质恢复能力评价指标评价结果的不相容问题,提高了水体水质恢复能力综合评价问题各层次的分辩力.文中给出了GPPM实施的详细步骤,并在各等级中分别产生建模样本50个、100个、500个、1 000个、1 500个和2 000个,对评价模型参数的稳定性进行了检验,结果表明所建模型是稳定的.根据黄河干流三类主要污染物BOD、氨氮和挥发酚的浓度对黄河干流的水质恢复能力进行了评价,发现整体上黄河干流的水质恢复能力较弱.GPPM不仅可以对水体水质恢复能力进行综合评价,还可以确定评价指标的权重.GPPM可广泛应用于各种水质综合评价问题中.     

滇池水体除藻材料的除藻作用试验研究

利用昆明地区的粘土矿制作新型轻质除藻材料,试验研究该材料对滇池湖水中藻类的除藻及净化作用.实验室小试(20 L)结果表明,该除藻材料放入滇池水样实验70 d后,水质明显好转,藻类去除率可达95.8%,CODMn、TN及TP的去除率分别为34.4%、81.5%、28.2%.在滇池湖边300 m2水面围栏扩大试验结果显示,除藻材料放入试验区水体10 d后,水体中藻类含量明显减少,水体透光率从55%增加到80%,水质状况也有很大改善.研究结果表明,该材料具有良好的湖泊水体除藻及净化作用,有必要对其开展进一步的深入研究.     

中山杉406对富营养化水体营养物质去除效能的研究

采用室内盆栽方式研究中山杉406(Taxodium' Zhongshanshan 406')在5 cm与10 cm两种淹水水平下对轻度、中度、重度富营养化水体营养物质的去除效能.结果表明,中山杉406在3种永体中生长良好,其对N的吸收量显著高于自来水的对照处理.中山杉对水体N、CODMn的去除率随着取样时间的延长而升高;且40d时,3种水体中山杉处理的TN与CODMn去除率显著高于各自未种植物的空白处理,其中在轻度富营养化水体分别高出53％、7％,在中度富营养化水体分别高出10％、9％,在重度富营养化水体分别高出8％、16％.除中度富营养化水体10 cm淹水水平外,其余水体中山杉处理的TN质量浓度均低于国家地表水环境质量标准Ⅱ类水质的标准限值(0.5 mg/L).中山杉406的P含量在自来水的对照处理与3种富营养化水体之间没有显著差异;同样,种植中山杉406并没有显著影响3种富营养化水体P的去除率.可见,中山杉406对3种不同程度富营养化水体的N等营养物质有较强的去除能力.     

基于BP神经网络方法的引滦入津工程黎河段水质预测研究

根据引滦入津工程黎河段前毛庄断面水质监测数据,采用BP神经网络与非线性时间序列相结合的方法,建立BP网络非线性时间序列水质模型.应用该模型对氯化物和氨氮水质指标进行预测.结果表明,模型预测精度较好.通过预测结果验证了模型的可靠性.与机理性模型相比,提出了该模型的应用条件及优缺点.     

基于不同类型水体特征的饮用水健康风险综合评价

基于不同类型水体特征,提出了以健康风险评价模型为核心,适用于同一区域不同类型(河流型、湖库型和地下水型)的饮用水健康风险评价方法体系.该方法体系包括区域特征分析、评价指标筛选、评价模型选择、环境风险综合评价和环境风险管理5个步骤.应用该方法体系对郑州市3类水体类型的典型饮用水源进行健康风险评价.结果表明:河流型和地下水型饮用水主要风险因子为Cr6+和Ca,湖库型饮用水主要风险因子为Cr6+和Sn;3类型水体风险较大者为湖库型,应在风险管理中给予重视.     

菹草衰亡腐烂对水质持续性影响试验研究

为研究菹草衰亡残体对水质的持续影响,在铺有10 cm厚底泥的A、B、C、D、E 5个实验桶内添加生物量分别为4 kg/m2、3 kg/m2、2 kg/m2、0.8 kg/m2、0 kg/m2的处于衰老期的菹草,跟踪监测水质变化情况.结果表明:1)试验开始第10～16 d,各实验桶水体TN、TP、CODMn都达到峰值,溶解氧(DO)达到谷值,随后TN、TP、CODMn快速下降,45 d后主要水质指标都明显改善,表明菹草衰亡腐烂对水体的影响时间较短;2)试验后期,A桶内的TN、TP明显高于对照,其他桶与对照差异不大,表明在试验条件下,生物量大于3 kg/m2的菹草残体腐烂分解会对水体产生比较严重的氮磷污染,生物量小于2 kg/m2时,其死亡残体腐烂分解对水体营养盐增加较少;3)试验后期A、B、C桶的CODMn仍然超过Ⅳ类水标准,表明有机质降解比较慢;4)试验后期,除对照外,各实验桶的DO小于5.0 mg/L(Ⅳ类水标准).     

改性活性炭对废水中甲醛的吸附研究

通过浸渍-焙烧的方法制得铁改性活性炭,并将之应用于废水中甲醛的吸附.分别考察了吸附时间、初始溶液质量浓度、吸附剂投加量对改性活性炭吸附甲醛效果的影响,并研究了铁改性活性炭对甲醛水溶液的等温吸附及动力学.结果表明:在25℃、活性炭投加量为10 g/L、吸附时间为360 min时,铁改性活性炭对甲醛的去除率为91.8％;用准一级、准二级及内扩散动力学模型拟合吸附过程,准二级动力学模型符合该吸附过程;用Langmuir和Freundlich模型描述等温吸附过程,该吸附过程服从Langmuir模型,饱和吸附量为3.396 7mg/g.     

沉积磷在不同pH水平下的释放与转化规律

为了探讨沉积磷在不同pH条件下的转化及释放行为,有效控制内源磷向水体释放,一定程度上缓解因内源污染导致的水体富营养化问题,采用室内模拟的方法,考察了pH值对沉积物中不同形态磷元素释放与转化的影响.实验研究了在不同pH水平下,沉积物中内源磷的相互转化及向水体释放的总磷(TP)、总溶解磷(TSP)、溶解反应磷(SRP)、总反应磷(TRP)、溶解水解磷(SHP)等5种形态磷的含量.结果表明,受试沉积物样品TP含量为760 mg/kg,属于中等富营养化水平; pH值是影响内源磷释放的重要因素,pH在5～9之间,沉积物中5种形态磷的释放水平较低; 酸性范围内,pH=3的极端酸性条件下,沉积磷释放量最大,在连续38 d的释放时间内,TP最大释放量可达1.47 mg/kg; 在pH=11的极端碱性条件下,能大幅提高沉积磷的释放量,其中TP释放量最高达14.27 mg/kg; 对于同一pH值,除SHP外 ,其余4种形态磷的释放量随时间的变化趋势大体一致,不同pH值对沉积磷形态含量之间的转化影响不明显; SHP受沉积物吸附表面积动态变化影响较明显.     

不溶性腐殖酸对环丙沙星吸附的研究

制备了两类不溶性腐殖酸(IHA),采用批平衡吸附试验方法探讨了水体中环丙沙星在IHA上的吸附特性.结果表明,两类IHA对环丙沙星的吸附行为均可用Freudlich等温方程描述,但钙型IHA对环丙沙星的吸附能力远强于铝型IHA.同时考察了IHA投加量、吸附时间、离子强度以及pH值对吸附的影响.在pH=5.5,环丙沙星质量浓度为15 mg/L时,钙型IHA对环丙沙星的吸附率可达95.3％,比铝型IHA吸附率高2.13倍;吸附进行24h后基本达到平衡;随着溶液中离子强度的增加,环丙沙星在钙型IHA表面的吸附量逐渐减小,吸附以阳离子交换作用为主;在pH=5.0～9.0的范围内,钙型IHA对环丙沙星的吸附系数逐渐减小,但并非呈线性下降关系.     

昆明地区双酚A的多介质环境归趋研究

采用修正后Ⅰ级多介质逸度模型研究了典型内分泌干扰物双酚A(BPA)在昆明地区各环境介质间的分配行为。结果表明,4个主要环境介质对BPA的容纳能力由大到小为土壤(逸度容量Z=1.53×109mol/(m3·Pa)、沉积物(Z=5.50×108mol/(m3·Pa))、水体(Z=1.42×105mol/(m3·Pa))、大气(Z=2.41×10-2mol/(m3·Pa))。昆明环境中残留的BPA主要存在于土壤中,约占总量的55.02%;虽然水体对BPA的容纳能力远低于土壤和沉积物,但废水排放是BPA的主要环境来源,因此,水体中残留BPA仍占较高比例(18.94%);环境残留的BPA在沉积物中的分配比例约占26.01%;而在大气中分配比例几乎可忽略,仅占0.03%。介质间迁移过程主要为水体向沉积物的迁移,因此,Ⅰ级多介质逸度模型可以描述和预测BPA在昆明地区各主要环境介质中的环境归趋。     

基于环境后果评价的环境风险源分级模型研究

为解决目前环境风险源分级存在的指标单一和不确定性较大的问题,综合考虑危险物质特性、环境迁移规律及环境危害特性,建立较全面的环境后果评价指标体系和评价模型,并应用蒙特卡罗方法分析评价过程中的不确定性,构建以环境后果综合评价为基础的环境风险源分级模型.根据2009年4月对上海市闵行区重点工业企业危险源的调研结果,将模型用于上海某油墨有限公司甲苯储罐的风险源分级评价.结果表明,该风险源的综合评价指数为0.007 9～0.259 4,根据90%的累积概率对应的评价指数值(0.104 0)确定该风险源为重大环境风险源.本文建立的模型可有效评价环境影响后果,为环境风险源的分级管理提供了科学依据.     

细水雾中雾滴和高温环境的热质交换研究

由雾滴的表面的组分方程和能量方程入手,探讨雾滴在静止的高温环境中的热质交换及生存时间。应用折算薄膜理论,通过特征时间的比较,提出雾滴与高温环境主要通过沸腾机制实现热质交换;考虑滴径与速度变化的耦合作用,应用数值方法研究雾滴在强迫对流环境中与高温环境的热质交换情况。结果表明:对于滴径较小的雾滴不可能达到火焰区或可燃物表面实施火焰冷却和表面冷却,其灭火作用主要依赖于汽化吸热。     

一株高效絮凝剂产生菌的分离鉴定与絮凝特性研究

采用富集培养及平板分离方法从成都某污水处理厂活性污泥中筛选出一株具有絮凝活性的菌株SNUX-1,经形态特征及16S rRNA鉴定该菌株为约氏不动杆菌(Acinetobacter johnsonii).对该菌株絮凝活性分布及在不同生长条件下所产絮凝剂的絮凝率进行了研究,并对其絮凝剂成分进行了分析.结果表明,该菌株所产微生物絮凝剂为胞外产物,显色剂显色结果表明,该絮凝剂不含蛋白质成分,含有糖类成分;在以蔗糖为碳源、培养基初始pH值为8、以氯化铜为助凝剂的条件下培养12 h,该菌株所产微生物絮凝剂的絮凝率最高,达96.71％,可作为治理环境污染的菌种资源.     

合流制排水系统溢流污染控制策略的系统动力学分析

为了探索城市合流制排水系统溢流污染的控制策略,基于合流制排水系统结构特征,应用系统动力学方法构建了溢流污染控制系统动力学模型。该模型分为污染源产生子系统、收集运输子系统、污水溢流子系统、污水处理子系统及受纳水体子系统5部分,每个子系统相互作用构成完整的系统动力学模型。将该模型应用于镇江市老城区合流制排水系统溢流污染控制规划,从排水系统的源-流-汇三方面(包括源头减污、过程控污、末端治污和综合集成),模拟分析各种溢流污染控制策略的效能。     

基于BP神经网络的佛山空气质量预报模型的研究

提出非数值的佛山惠景城站点空气质量预报模型,将BP神经网络引入到预报模型中,以降雨量、风速、风向、温度、湿度和云量等气象参数和前1 d污染物浓度为模型输入参数,建立了结构为7-7-1的非季节预报模型和夏季预报模型.结果表明,夏季模型无论在模型检验还是在实际预报精度方面都略优于非季节模型.夏季模型的级别预报评分基本在90分以上,综合评分比非季节模型高10%.对夏季模型进行了参数敏感性分析,结果表明具有较好的稳定性.     

湖泊底泥中磷的存在形态与分布特征——以长春南湖为例

本文以长春南湖表层底泥为例,利用SMT法提取不同形态的磷,探索其分布规律.结果表明,底泥中TP以IP为主(占TP质量分数66.53%以上),OP次之;IP以Fe/Al P为主(占IP质量分数在53.55%以上),Ca-P次之.其中Fe/A-P和OP为活性磷组分(占TP质量分数在65.55%以上),易于释放到水体中,是水体营养化的主要影响因素,值得引起关注.就底泥中各形态P的时空分布而言,空间上有从四周向湖心减小的趋势,其中,西北、北部和南部边缘地带磷质量比较大;时间上,随时间波动,无明显一致性规律,其中,荷花池各形态磷的质量比最大值出现在9月,南湖大桥下各形态磷的质量比最大值出现在8月.究其原因,上述规律受气候和人为因素控制.研究成果为防治富营养化提供了理论依据.     

露天矿滑坡预警理论与方法研究

为探究能同时预警滑坡时间和区域的方法,基于均值-标准差分类法及加权马尔科夫链理论,提出一种新的滑坡预警判据,构建对应的滑坡预警模型,同时给出预警模型评价标准。以平庄西露天矿顶帮"4·17"滑坡为工程实例,选择样本容量n为20,标准差倍数k为0.4,分析滑坡区域附近28个监测点的滑坡预警效果。结果表明,该预警模型有良好的时间预警和区域预警效果,预警模型对滑坡区域内监测点的平均7日预警密集度为77%,对滑坡区域外监测点的平均7日预警密集度为6%,对全部监测点的平均错误预警率为0,平均预测一致率为61%。