感潮河段盐度和缺氧水体时空分布规律研究

感潮河段水体的物质输运规律及其时空分布不仅受径流、潮汐动力的双重影响,还受水闸调度等人类活动的影响.针对水闸调度影响下感潮河段复杂的水动力学及其伴随的物质输运过程,提出一种新的算盘式网格结构,建立了水动力学和物质输送的三维数学模型,考察了在径流、潮汐及水闸调度综合作用下,感潮河段水流密度分层的特点,并对水体中溶解氧和盐度的时空分布规律及其影响因素进行研究.结果发现,数值模拟计算结果与观测值吻合良好,表明所建立的三维数值模型可以很好地预测感潮河段的水流运动和物质输运规律.研究表明,感潮河段的缺氧水体首先出现在盐水楔的前端,在盐-淡水分层强度、盐水停留时间及水闸调度的综合作用下,出现溶解氧浓度持续降低的趋势,并导致缺氧水体范围从河口上游向下游扩展,随水闸的放流缺氧水体被冲刷的现象.     

不同粒径地表街尘中重金属在径流冲刷中的迁移转化

在我国快速城市化进程中,街尘及其径流冲刷引起的重金属污染日显突出.通过对北京市城乡道路街尘及其人工降雨模拟径流冲刷过程中不同粒径街尘中重金属的分析,探讨街尘与径流冲刷过程中的粒径效应及不同重金属赋存形态的动态变化规律.结果表明,同一粒径颗粒物从"静态"街尘到"动态"径流中的颗粒物,重金属浓度呈下降趋势.街尘中重金属在径流冲刷过程中,存在溶解与解析现象,颗粒物粒径越小,减少比率越大,5种重金属(Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)的减少比率分别为24.3%、56.8%、34.3%、22.8%、27.3%.街尘中的弱酸可提取态比例要略大于径流颗粒物中弱酸可提取态比例,部分以水溶态进入水体中.在径流冲刷过程中,水相溶解态重金属变化不大,水相颗粒态重金属含量随降雨时间径流过程迅速降低.固相颗粒物的重金属浓度随降雨时间总体上呈下降趋势.粒径越小,冲刷率越大,最大为62.1%,最小为4.6%.地表街尘在径流冲刷过程中,小粒径颗粒物具有较强的迁移能力,较容易进入水体造成污染.     

镇江城市径流颗粒粒径分布及其与污染物的关系

为了解城市中不同粒径颗粒物对于径流中污染物的影响,2006年3月在镇江城市不同功能区地表采集了沉积物样品和径流样品,分析了颗粒物的粒径分布和污染物浓度.结果表明,晴天条件下道路沉积物主要由粒径＜250μm的颗粒组成;降雨初期主要为＜5μm的颗粒物随径流迁移,随降雨历时的延长较大颗粒开始随径流迁移,降雨期间随地表径流迁移主要为小于150μm的颗粒物,特别是5～40μm粒径段的颗粒要特别予以关注;同时污染物浓度也由降雨初期的高浓度逐渐下降并趋于稳定.明确了径流中污染物的主要输出形态,并通过分析不同降雨历时污染物与固体悬浮物和颗粒粒径的相关性探明了径流污染物形态输出的原因,从而为城市非点源污染的管理以及控制方法的选择提供科学依据.     

河口近岸水体中颗粒态重金属的潮周期变化

对长江口崇明东滩近岸水体中颗粒态重金属的潮周期变化特征及其影响机制进行了研究.结果表明,受粒度影响,底层水体中颗粒态Cu、Pb、Fe、Mn、Zn、Cr、Al的总量分别高出表层沉积物的184%、99%、56%、62%、147%、50%和45%,其中Cu、Pb、Fe、Mn、Zn、Al可还原态部分在底层水体悬浮颗粒物中的含量也明显高出表层沉积物的2～3倍,但与重金属总量相比,上述元素的可还原态部分所占比例与表层沉积物相差不大.在5次潮汐循环过程中,颗粒态重金属均在涨潮初期、高平潮前后及落潮末期出现较高含量.这种变化主要与水动力条件有关,当水体流速增大时,从底部沉积物再悬浮起来的颗粒态重金属对水体中的永久性悬浮颗粒起了很大的稀释效应.水体中的盐度、DO及pH等环境因子对潮周期内颗粒态重金属的变化影响不大.     

城市交通干道降雨径流中PAHs的污染特征

以上海、温州市典型交通干道地表径流为研究对象,分析了样品中16种溶解态和颗粒态PAHs浓度,了解了城市交通干道降雨径流中PAHs污染特征及其动态变化过程.结果表明,径流中∑PAHs(包括溶解相、颗粒相)浓度范围为919.8～16711.6ng·L-1,溶解相中PAHs浓度要远低于颗粒相(分别为4.9～1558.0ng·L-1,635.4～16624.0ng·L-1).通过对3场降雨事件中PAHs浓度随降雨过程变化的研究,可以发现并不是所有道路径流都有初期冲刷效应,初期冲刷的产生受雨前干期、降雨强度以及径流量等因素共同作用,因此简单拦截初期径流并不能十分有效地降低PAHs污染负荷.径流中PAHs在颗粒相-水相间的分配系数Kp值为2.3×104～2.5×106L·kg-1,随着悬浮颗粒物含量增加而减少,这可能跟径流过程中颗粒物粒径组成有关.     

天津市居民区不同材质屋面降雨径流污染特征分析

选取天津市居民区典型材质(油毡、塑钢和水泥瓦)屋面下垫面,对其降雨径流污染特征和污染物初期冲刷效应进行了分析,并考察了不同类型材质屋面降雨径流中颗粒物分布及主要污染物赋存形式.场次降雨径流平均浓度分析结果表明:SS和COD是降雨径流中的主要污染物,降雨径流污染程度顺序为油毡屋面＞水泥瓦屋面＞塑钢屋面;颗粒物是降雨径流中...     

城市地表灰尘-降雨径流系统重金属生物有效性研究

以上海中心城区为例,定点采集地表灰尘、径流悬浮物、雨水口和河流沉积物,探讨重金属在地表灰尘-降雨径流系统中的环境行为及其生物有效性变化.研究表明,研究区域地表灰尘重金属浓度高于上海土壤背景值,其中Zn、Pb、Cd和Cu高出5~7倍,Cr和Ni高出2倍,径流非点源污染Pb、Cr和Ni贡献较大,Cd、Cu和Zn污染程度较轻.多介质赋存形态研究表明,重金属生物有效性依次为Zn>Ni>Cd>Cu>Pb>Cr.其中Cr、Zn和Cu在4种介质中分别以残渣态、碳酸盐态和有机态为主;Ni地表灰尘以残渣态为主,其它3种介质以碳酸盐态为主;Cd地表灰尘以有机态为主,径流悬浮物以非稳定形态为主;Pb在迁移过程中主导形态由铁锰结合态变为有机态.非稳定形态(F1+F2)在径流悬浮物组分中占有最高比例,6种重金属迁移比率平均值为1.74,说明从地表灰尘到径流颗粒物,重金属生物有效性明显升高,径流水体毒性和潜在生态效应值得关注;雨水口和河流沉积物残渣态含量较高,成为重金属在城市地表环境迁移的蓄积库.     

城市典型不透水下垫面径流中邻苯二甲酸酯的污染特征

在我国属于优先控制污染物的邻苯二甲酸酯(PAEs)应用依然广泛,径流中的PAEs对受纳水体的污染值得高度关注.对上海典型的城市不透水下垫面路面及屋面降雨径流中6种优先控制PAEs的质量浓度进行监测,评价城市不透水下垫面径流中PAEs的污染特征.结果表明,上海市路面及屋面径流中Σ_6PAEs的EMC平均值分别为170. 64μg·L~(-1)和40. 92μg·L~(-1),与国外城市相比污染严重,DEHP为主要PAEs污染物.对不同类型水样中PAEs含量差异的显著性分析发现,不同下垫面径流中低分子量(LMW) PAEs浓度不存在显著性差异,路面径流中高分子量(HMW) PAEs浓度显著高于屋面径流及雨水(P 0. 01),道路交通是造成下垫面径流PAEs污染的重要因素.路面径流中PAEs、TSS及COD浓度随降雨历时的变化特征表明,PAEs的变化趋势与TSS及COD相同,初期径流浓度较高,存在初期冲刷效应.不透水下垫面径流中PAEs浓度及其影响因素的相关分析表明,屋面径流中Σ_6PAEs浓度与降雨强度呈负相关,与TSS呈正相关.路面径流中Σ_6PAEs浓度与降雨量、降雨强度呈负相关,与前期晴天数、TSS、COD呈正相关.下垫面径流中Σ_6PAEs浓度与表面累积的颗粒物含量有关. DEHP、DBP为我国《地表水环境质量标准》控制污染物,路面及屋面径流中DEHP的浓度超过8μg·L~(-1)的标准值分别达到32、7倍,路面径流中DBP浓度在多数降雨事件中超过标准值3μg·L~(-1),屋面径流中DBP浓度在多数降雨事件中低于标准值,下垫面径流直接排放对受纳水体,特别是饮用水水源地存在威胁.     

城镇街尘污染与平原河网水体的源-汇效应研究

太湖流域是我国经济发展最为快速的区域之一,迅速的城市化进程使该地区面源污染问题日益突出.通过对嘉兴市新塍镇的地表街尘、地表径流、受纳河网水体和沉积物样品的分析,揭示了面源污染在平原河网景观格局中和水文条件下的发生及迁移规律.结果表明,街尘作为城镇各种污染物的载体和降雨径流污染的主要来源,其5种重金属(Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)的含量分别是122.5、152.6、90.2、172.1和319.0mg·kg-1,高于城镇土壤和农业土壤.在城镇地表径流过程中,污染物的形态主要为颗粒态.城镇地表径流使街尘发生运移并造成受纳水体的污染物浓度较降雨前有大幅提升,其中,重金属和TSS总浓度分别增加了43%～166%和270%～510%.平原河网的水文条件和景观空间格局特征使地表径流颗粒物在进入水体后发生原位沉积,城镇段河道表层沉积物重金属含量比其他河段高.在平原河网地区地表径流的运移过程中,城镇地表是面源污染物的"源",地表街尘是面源污染物的"载体",河道是面源污染物的"汇".     

降雨条件下典型岩溶流域地下水中的物质运移

通过对2008年4月下旬降雨期间,重庆青木关地下河系统出口姜家泉泉水的水文过程、浊度、悬浮颗粒物、主要阳离子和TOC浓度的监测,结合悬浮颗粒物的扫描电镜和能谱分析图,来研究岩溶流域地下水中悬浮颗粒物浓度、浊度、主要阳离子和TOC等物质的运移特征.结果表明,在单一岩溶管道较发育的地下河出口,泉水流量、浊度、悬浮颗粒物浓度、主要阳离子和TOC浓度对降雨事件响应迅速;与碳酸盐岩溶解有关的Ca2+、Mg2+和Sr2+等在流量上升的过程中表现为稀释效应;降雨期间,地下河中受雨水侵蚀的土壤输入量增大,引起泉水中浊度和悬浮颗粒物浓度的增大;泉水中Al3+、Fe、Mn、Ba2+和TOC等物质是悬浮颗粒物的伴生物,其浓度随浊度的增大而增大;在研究的2场降雨期间,地下水携带悬浮颗粒物(0.45μm)的总量约为9.7t;在泉水流量的上升和衰减的过程中,水质较差或极差;降雨期间流域内土壤侵蚀和养分的流失,不但严重破坏了脆弱的岩溶生态环境,而且极易造成地下水由土壤侵蚀引起的非点源污染,对当地居民的饮水安全造成严重的威胁.     

流速对太湖河道底泥泥沙、营养盐释放规律影响实验研究

河湖中的底泥作为二次污染源,影响河道水环境.太湖河口及调水区河流底泥泥沙、营养盐的释放扩散受水动力条件的影响越来越受到人们的重视.用环形水槽模拟河道的水动力条件的改变,通过实验研究悬浮泥沙、总溶解氮磷(TDN,TDP)和总氮磷(TN,TP)浓度在不同流速条件下在水体中的变化情况,从而掌握底泥泥沙、营养盐在不同流速下的释放特性.本研究按照泥沙的起动标准,把相对应的流速分为"个别动"、"少量动"以及"普遍动"流速,对应不同的泥沙悬浮量以及营养物质的释放量.研究显示高于起动流速下营养盐的动态释放较低于起动流速下的静态释放.泥沙的悬浮量与营养物质的动态释放过程密切相关.TDN、TDP释放量和最终平衡浓度随流速呈对数关系;TN、TP平衡浓度随流速增加呈指数形式增加.整个释放过程为,0~30 min的释放前期为孔隙水释放,营养物质释放量大且速率快;后期为再悬浮颗粒物释放,释放量小且速率减慢,达到平衡之后,营养盐浓度基本稳定.营养物质的空隙水释放与在悬浮颗粒物释放的比例有待进一步的研究.     

再悬浮作用对长江口潮滩Hg释放影响的实验室模拟研究

利用再悬浮装置研究不同扰动强度、不同盐度下,再悬浮作用对长江口中、低潮滩沉积物中Hg释放的影响.结果表明,在扰动期间,上覆水环境（pH、Eh、DO、TSS等）剧变.在再悬浮实验中,上覆水中HgD（溶解态汞）和HgP（颗粒态汞）含量分别主要集中在0.152～2.657μg.L-1、0.080～2.722μg.L-1范围内.再悬浮作用使得盐度为4.1‰、8.0‰、10.0‰、13.0‰条件下的中潮滩及盐度为13.0‰条件下的低潮滩都发生了汞释放,释放的汞含量为0.053～0.673μg.g-1,但对盐度为4.1‰、8.0‰、10.0‰条件下的低潮滩汞释放影响并不明显,这反映了上覆水盐度对再悬浮中汞释放具有重要影响.同时,也表明再悬浮作用对长江口中、低潮滩的Hg释放影响也有差异,中潮滩表现出了比低潮滩要明显的汞释放.扰动动力为（210±5）r.min-1时能明显增加汞的解吸,从而对汞释放产生影响.     

水动力作用对潮滩表层沉积物重金属时空分布的影响

选取上海滨岸滩具有代表性的4个采样断面，分析了重金属在潮滩表层沉积物中的季节含性量变化。结果表明，在水动力作用较弱的地貌部位，表层沉积物中重金属元素明显趋于富集。在崇明东旺沙、白龙港排污口附近和奉新边滩表层沉积物中，Cu、Pb、Fe、Mn、Zn的最低值出现于夏季，而在东海农场表层沉积物中，这几中重金属元素的最低值出现于秋季，夏季值反而较高。Cd与此不同。这说明在长江冲淡水作用下，重金属污染物能沿岸发生迁移与扩散，Cd受长江冲淡水影响较小。     

基于实测光谱的杭州湾悬浮物浓度遥感反演模式

悬浮物是我国近海水质遥感监测的主要参数之一.利用ASD地物光谱仪测量杭州湾水体的反射光谱,同步采集表层水样获取悬浮物浓度,模拟水色卫星MODIS和MERIS的波段设置提取遥感反射率,基于人工神经网络分别建立2种悬浮物浓度的遥感反演模式.实测结果表明,杭州湾水体中悬浮物浓度较高,泥沙含量远远大于叶绿素浓度,平均值分别为705 mg/L和1.164 mg/m³;2个监测站位的悬浮物浓度表现出时空上的差异,尤其是随潮汐变化的短周期变异十分显著;实测水体反射率光谱曲线在650～700 nm之间与800 nm附近分别出现峰值,光谱曲线一阶微分结果显示第一反射峰的位置随着悬浮物浓度增大向长波方向移动.基于神经网络建立的模拟算法充分利用了卫星不同通道的光谱信息,可以同时模拟水体中色素与非色素悬浮物的浓度,模型取得了较好的拟合效果,R²均大于0.95,可以应用于实际卫星遥感反演,尤其是MERIS数据,因其具有相对较高的空间分辨率,在近海水环境遥感监测中的应用前景更为广阔.     

再悬浮作用下长江口近岸沉积物中Cd、Pb和Cr的迁移与释放

利用PES（particle entrainment simulator）模拟装置,实验测定了不同的扰动强度和时间对长江口沉积物中Cd、Pb和Cr再悬浮释放和迁移的影响.在再悬浮过程中,上覆水中溶解态Cd、Pb和Cr的质量浓度分别在0.015～0.157、0.013～0.890和0.066～1.468μg.L-1之间变...     

合流制面源污染传输过程与污染源解析

科学认识和全面理解合流制面源污染发生路径和污染贡献源对于治理和改善城市水环境至关重要.本研究以珠海市典型老城区的合流制小排水区为例,分析了污染物在地表与管道中的累积-冲刷过程,并运用质量守恒法解析了污染物的贡献源.结果表明,地表街尘累积量为(28. 81±10. 69) g·m~(-2),多场降雨事件中地表街尘冲刷量为(19. 27±10. 90) g·m~(-2),冲刷率为(52. 69±13. 3)%,其冲刷形成的地表径流中SS场降雨浓度为52～109 mg·L~(-1),管道径流中SS的浓度为68～158mg·L~(-1);地表径流对SS的贡献率为39%～72%,旱流污水对SS的贡献率20%,管道沉积物再悬浮对SS的贡献率为13%～56%;管道沉积物的厚度在小雨和中雨时增加1～14 cm,大雨和暴雨时,减少7～17 cm;降雨特征影响了污染源贡献比率,其中地表径流对各污染物的贡献范围为2%～52%,旱流污水对各污染物的贡献率范围为9%～65%,管道沉积物对各污染物的贡献范围为8%～81%.基于上述研究结果,为合流制面源污染提出控制措施,以期为我国城市受纳水体污染的解决提供参考.     

沂蒙山区典型小流域降雨径流的磷素输出特征

以沂蒙山区孟良崮小流域为研究对象,通过监测2010年自然降雨条件下流域出口污染物的流失状况,选取降雨量>2mm的10场降雨,分析降雨径流特征对磷素流失的影响.结果表明,次降雨径流中总磷(TP)、颗粒态全磷(PP)、水溶性全磷(DP)、水溶性无机磷(DIP)浓度变化与流量变化过程不一致,浓度峰值均出现于流量峰值之前,而磷素通量与流量变化过程较为一致,且两者呈较好的线性关系;次降雨径流TP、PP、DP、DIP的浓度最大值及平均浓度(EMCs)差异均较大,其主要受降雨量、最大雨强和平均雨强影响,与降雨历时无显著相关关系,而浓度最小值差异较小;TP以PP流失为主,DP以DIP流失为主,DIP/DP的动态变化与降雨历时、降雨量、最大雨强和平均雨强均无显著相关关系,而PP/TP的动态变化与最大雨强显著相关.DIP、DP、TP的输出受地表径流(DR)和基流(BF)的影响较大,DIP/DP的动态变化及DIP、DP、TP的EMCs与DR/TR(地表径流/总径流量)存在多项式关系,而PP/TP的动态变化和PP的EMCs受DR/TR影响较小.     

Particulate matter and metals partitioning in highway rainfall-runoff

This study investigated the particulate matter (PM) and metals in highway dry deposition and rainfall-runoff as a function of hydrologic transport and settling on an event basis. Events were differentiated as mass-limited (ML) and flow-limited (FL). Results indicate that unique and separate suspended sediment concentration (SSC) relationships with turbidity occurred for ML and FL events. Sixty minutes of quiescent settling produced a single SSC-turbidity relationship for all events. ML events transport higher proportions of settleable and sediment PM while FL events transported relatively higher suspended PM. For batch clarification with one hour of settling, ML events had generally higher treatment efficiencies compared to FL events for the same settling conditions. Highway dry deposition PM was hetero-disperse and coarse (d _{50 m} = 304 μm). Results indicate that the acidic rainfall is not a significant contributor to metals in runoff but is capable of leaching metals from dry deposition PM into runoff. Partitioning in retained runoff resulted in a particulate-bound predominance for most metals except Ca and Mg. While the finer fraction of dry deposition PM (< 75 μm) generates the highest metal concentrations, the highest metal mass is associated with the coarser fraction (> 75 μm).     

Distribution and accumulation of biogenic silica in the intertidal sediments of the Yangtze Estuary

Sedimentary biogenic silica is known to be all important parameter to understand biogeochemical processes and paleoenviromental records in estuarine and coastal ecosystems. Consequently, it is of great significance to investigate accumulation and distribution of biogenic silica in sediments. The two-step mild acid-mild alkaline extraction procedure was used to leach biogenic silica and its early diagenetic products in intertidal sediments of the Yangtze Estuary. The results showed that total biogenic silica(t-BSi)in the intertidal sediments varied from 237. 7-419. 4 μmol Si/g. while the mild acid leachable silica(Si-HCl)and the mild alkaline leachable silica(Si-Alk)were in the range of 25. 1-72. 9μmol Si/g and 208. 1-350. 4 μmol Si/g. respectively. Significant correlations were observed for the grain size distributions of sediments and different biogenic silica pools in intertidal sediments. This confirms that grain size distribution Can significantly affect biogenic silica contents in sediments. Close relationships of biogenic silica with organic carbon and nitrogen Were also found, reflecting that there is a strong coupling between biogenic silica and organic matter biogeochemical cycles in the intertidal system of the Yangtze Estuary. Additionally, the early diagenetic changes of biogenic silica in sediments are discussed in the present study.