藻类打捞对太湖聚藻区湖泛发生的影响

藻类打捞是多年来控制太湖沿岸藻源性湖泛的主要措施,为科学地指导藻类的打捞、防止湖泛的发生,采用能够模拟太湖风浪与沉积物再悬浮的大型装置,模拟湖泛易发的藻类聚集量下不同打捞频率(1次/d～1次/6 d)对湖泛发生时水体主要视觉指标和敏感指标〔ρ(DO)、E_h、ρ(Fe2+)、ρ(TFe)、ρ(∑S2-)等〕的影响. 结果表明:1次/d和1次/2 d的高打捞频率能够有效预防湖泛的发生,当第4天对照组发生湖泛时,1次/d和1次/2 d打捞频率下ρ(DO)为0.60和0.06,E_h为48和37,ρ(Fe2+)是对照组的79.3%和90.7%,ρ(TFe)是对照组的64.8%和72.3%,ρ(∑S2-)是对照组的62.03%和64.56%;1次/3 d频率虽不能控制湖泛的发生,但能有效推迟湖泛发生时间约2~3 d;而1次/4 d～1次/6 d的低打捞频率既不能预防也不能推迟湖泛的发生. 研究显示,在2.5 kg/(m2·d)鲜藻聚集速率下,1次/2 d的打捞频率是在控制湖泛发生前提下的最经济打捞频率.      

底泥扰动下藻类对不同形态磷在水体中分布的影响

研究了反复扰动与藻类共存条件下,水体中溶解性磷、颗粒态磷、生物有效磷的分布规律,并分析了颗粒物质物理化学吸附与藻类生物利用对水体中磷消失的贡献率.结果表明,扰动抑制了水体中藻类生长,叶绿素a增加量仅为3.53μg/L(初始30μg/L)和4.80μg/L(初始120μg/L),而无扰动下该值分别为21.36μg/L (初始30μg/L)和14.49μg/L (初始120μg/L).并且,溶解氧水平和pH值均低于无扰动状态.扰动导致水体中总磷和颗粒态磷显著增加,但溶解性总磷(DTP)和溶解性磷酸盐(DIP)均有所降低.对于DTP而言,扰动状态下,颗粒物质吸附占90%,而无扰动下,则降低至60%,相应地,藻类生物利用则增加至40%.无论扰动与否,BAP基本处于稳定状态,而BAPP占BAP的百分比则有所增加.扰动状态下BAPP占PP的百分比明显低于无扰动状态.这暗示了扰动对水体中磷迁移和转化的作用大于藻.     

藻华黑水团对上覆水体营养盐变化的模拟研究

藻类聚集区春夏季易发生黑臭(俗称"湖泛",也称"黑水团")现象,而在太湖北部区域趋向常态化发展现象。该文主要利用室内实验装置,通过设置高中低3种藻华聚集程度(处理1、2、3的藻细胞添加量分别为2 000、5 000、8 000 g/m~2)模拟实验研究了动态条件下黑水团发生过程中上覆水体重营养盐的变化。结果表明:在实验进行3d后上覆水体中溶解氧(DO)含量降低到2 mg/L以下,高藻华聚集模拟水体中NH_4~+-N含量增加到14 mg/L以上,PO_4~(3-)-P含量增加到0.20 mg/L,TN、TP含量分别高达15 mg/L、2.0 mg/L,水体中叶绿素含量呈现快速下降趋势,实验进行到3d后,其含量下降为1 500 mg/m~3,水体浑浊度增加,COD含量从50 mg/L快速上升为120 mg/L。表明大量藻细胞在聚集后受温度等影响下出现快速死亡、水体缺氧,造成藻华聚集区易出现黑水团现象,对水体生态环境带来严重影响。     

混合抗生素对铜绿微囊藻的生物效应

选取SP(螺旋霉素)和AM(阿莫西林)为目标化合物,研究二者的混合物对铜绿微囊藻的生长、Chla(叶绿素a)合成及微囊藻毒素合成与释放的影响. 结果表明:SP与AM以等毒性〔ρ(SP)∶ρ(AM)为1∶7,ρ(SP+AM)为4~15 μg/L〕混合时,铜绿微囊藻的生长及Chla的合成均受到抑制,并且ρ(SP+AM)越高,抑制作用越明显,在ρ(SP+AM)为15 μg/L时生长抑制率最大,为109.86%;SP与AM以等浓度〔ρ(SP)∶ρ(AM)为1∶1,ρ(SP+AM)为1~10 μg/L〕混合,ρ(SP+AM)≤4 μg/L时促进铜绿微囊藻的生长,ρ(SP+AM)为1 μg/L时促进作用最明显,铜绿微囊藻的比生长率高出对照组39.13%;ρ(SP+AM)≥5 μg/L时则抑制铜绿微囊藻生长;而Chla的合成在各试验浓度下均受到抑制. SP与AM对铜绿微囊藻的联合毒性表现为拮抗作用. 混合抗生素在各试验浓度和混合配比条件下,均导致藻细胞内藻毒素合成量的上升,并引起胞外藻毒素的释放量增加,ρ(SP)∶ρ(AM)为1∶7且ρ(SP+AM)为5 μg/L组释放比例最高,达到37.96%. 因此,混合抗生素的存在可导致铜绿微囊藻对水环境的危害进一步加深.      

铜绿微囊藻培养过程中氨基酸的释放特征及其对水体有机质的贡献

为深入分析铜绿微囊藻水华暴发对水体有机质、氨基酸含量及组成的影响,进一步揭示蓝藻水华暴发对湖泊内源氨基酸和有机质的贡献及养分循环机制,采集太湖北部富营养化区域梅梁湾中的水样,用于在室内培养太湖蓝藻水华优势种——铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa),采用邻苯二甲醛(OPA)柱前衍生-反相高效液相色谱法(HPLC)分析铜绿微囊藻生长、衰亡过程中氨基酸的摩尔浓度及其组成特征的变化,探讨藻类产生的氨基酸和有机质对湖泊水体中有机质、TC(总碳)及DTN(溶解性总氮)的贡献. 结果表明:铜绿微囊藻在生长过程中产生的氨基酸对水体中TC、DTN、TOC(总有机碳)的贡献率分别为23%~37%、46%~93%和46%~83%;在衰亡期,水体中难降解氨基酸(如甘氨酸、丝氨酸、丙氨酸和赖氨酸)的摩尔浓度(c)为60.4 μmol/L,显著高于同时期易降解氨基酸(如酪氨酸、苯丙氨酸、谷氨酸和精氨酸)的摩尔浓度(40.9 μmol/L);c(D-氨基酸)/c(L-氨基酸)由初始的0.28降至0.09,表明在铜绿微囊藻对数生长至衰亡期间,水体中有机质的降解程度逐渐降低. 研究显示,在水体有机质降解程度降低的同时,氨基酸摩尔浓度逐步增加,因此大量未降解的氨基酸沉积下来成为水体有机质来源之一.      

藻屑堆积对沉积物-水界面污染物的释放效应

为探索不同密度藻屑堆积对沉积物-水界面污染物的释放效应,设置了对照组(无藻屑添加)、2个藻屑添加组(分别为1倍组(加入0.06 g干藻,约6 g·m~(-2),以干重计)、20倍组(加入1.2 g干藻,约120 g·m~(-2),以干重计)),于(16±1)℃避光培养.结果表明,实验前4 d,20倍组藻屑分解耗氧剧烈并释放出大量溶解性有机质(DOM)及氮、磷营养盐.其中,溶解氧(DO)浓度迅速下降至1.4 mg·L~(-1)以下,上覆水中类色氨酸类物质荧光强度在第4 d最高(0.8 RU)且高于空白组,对荧光强度的贡献比例高达51.7%,为DOM的主要成分,说明藻屑分解释放大量类色氨酸物质.释放的溶解性无机氮(DIN)、溶解性总磷(DTP)以氨氮(NH_4~+-N)、正磷酸盐(PO_4~(3-)-P)为主要形态.随后实验阶段上覆水中SR值、E250/E360值降低,E253/E203值增加,说明藻屑在降解过程中腐殖化程度逐渐增加,取代基种类减少,导致释放的DOM以类腐殖质为主.因此,20倍组类色氨酸类物质逐渐被降解,导致荧光强度逐渐降低,类腐殖质荧光强度增加,对荧光强度的贡献比例高达62.7%.而对照组与1倍组污染物释放培养期间无显著性差异,DOM及氮、磷营养盐释放浓度均低于20倍组.因此,120 g·m~(-2)藻屑密度堆积情况下可造成水体明显缺氧至厌氧,导致大量氮、磷营养盐及溶解性有机物释放至上覆水中,成为水体富营养化的重要营养源.     

废旧塑料处置地沉积物中邻苯二甲酸酯污染特征及其生态风险

为了解废旧塑料处置活动对区域水体的影响,采用气相质谱联用仪(GC-MS),对河北省某废旧塑料处置地沉积物中16种PAEs(phthalate esters,邻苯二甲酸酯)的污染特征和生态风险进行了研究. 结果表明:研究样地的w(∑₁₆PAEs)为0.527~102 μg/g, 平均值为18.9 μg/g,其中,DEHP〔邻苯二甲酸(2-乙基己基)酯〕是PAEs最主要的污染单体,平均占w(∑PAEs)的66.6%. 对该处置地的污染物源分析表明,沉积物中PAEs主要来源于废旧塑料回收利用过程中的环境排放. 沉积物中w(DEHP)(14.2 μg/g)和w(DBP)(1.41 μg/g)(DBP为邻苯二甲酸二正丁酯)均超过各自环境风险限值(ERLs),w(DIBP)(DIBP为邻苯二甲酸二异丁酯)超过了美国华盛顿州颁布的沉积物质量警戒限值(0.610 μg/g). 研究显示,沉积物中DBP对鱼类的生态风险及DEHP对藻类和鱼类的生态风险水平不可接受,应引起足够重视.      

蠡湖水体悬浮物的时空变化及其影响因素

根据2012~2013年的现场调查资料和历史监测资料,分析了浅水湖泊蠡湖总悬浮物(TSS)的时空分布特征、组成、变化规律,并探讨了水体悬浮物的影响因素及其与氮、磷的关系.结果表明, ρ(TSS)的年内变化范围在1.00~78.00mg/L之间,平均值为17.35mg/L,空间上呈现东蠡湖大于西蠡湖,沿岸高于湖心区的分布趋势;季节变化表现为秋季>夏季>春季>冬季,且冬季显著低于其他季节;全湖水体中ρ(OSS)和ρ(ISS)所占ρ(TSS)的比例相当,分别为51.52%和48.48%,但组成比例空间差异较大,东蠡湖ρ(OSS)比例较大,而西蠡湖ρ(ISS)的比例较大.线性拟合表明, ρ(TSS)与ρ(PN)、ρ(TN)、ρ(PP)、ρ(TP)均具呈显著正相关(P<0.01).浮游藻类增殖、水生植物的残体以及底泥的再悬浮是影响水体ρ(TSS)的主要因素.     

硬毛藻生长对水体和沉积物中碱性磷酸酶活性及磷含量的影响

为研究水体与沉积物中APA(碱性磷酸酶活性)与磷含量的相互关系,于山东省荣成天鹅湖藻类暴发区采集丝状硬毛藻和表层沉积物,进行室内模拟试验,分析了藻类生长过程中水体和沉积物中APA、磷含量、藻体生物量及磷富集量的动态变化. 结果表明:①试验初期(0~3 d),水体中ρ(TP)较高,无沉积物组各处理水体总APA变化不大,有沉积物组有所下降. 1周后,除ρ(TP)为2.00 mg/L处理外,其余处理水体ρ(SRP)(SRP为可溶性磷)降至较低水平(0~0.06 mg/L);水体总APA增加,其中无沉积物组低磷(0~0.20 mg/L)处理下APA变幅为6.02~18.32 μmol/(L·h),远高于相同初始ρ(TP)的有沉积物处理. ②与初始值相比,试验结束时低磷处理沉积物中各形态磷含量下降,APA升高. ③不同初始ρ(TP)条件下,藻体生物量相差很大,试验结束时藻体磷富集量与初始ρ(TP)呈显著正相关(P<0.05). 研究显示,硬毛藻生长可大量吸收水体中的磷,从而诱导水体中总APA增加,试验中期(4~12 d)低磷处理中AP(碱性磷酸酶)以颗粒态为主,而高磷(0.50~2.00 mg/L)处理中溶解态APA较高;另一方面,藻类生长使沉积物中APA升高,并加大了水-土界面磷的浓度梯度,从而可促进沉积物中可还原态磷和铁锰结合态磷向上覆水体释放.      

鄱阳湖水体颗粒物对3种典型藻类的生长及絮凝作用

研究了鄱阳湖水体颗粒物对3种典型藻类的生长及絮凝作用.以铜绿微囊藻(蓝藻)、四尾栅藻(绿藻)和菱形藻(硅藻)为研究对象,鄱阳湖采集沉积物为悬浮颗粒物,利用500 m L玻璃锥形瓶作为小型、光照均一体系,于此体系中研究了颗粒物对藻类生长的影响,使用混凝试验搅拌仪分别研究了颗粒物粒径、浓度和体系p H对颗粒物絮凝沉降藻细胞的影响.在小型光照均一体系中,20 mg·L-1(鄱阳湖悬浮颗粒物低浓度)和80 mg·L-1(鄱阳湖悬浮颗粒物高浓度)颗粒物对3种藻类的生长影响均较小.在颗粒物投加量为0.02 g·L-1时,60~300目颗粒物均促进藻类的絮凝沉降,并且随着颗粒物粒径(D50)的增大,藻细胞的絮凝沉降效率逐渐减小,而且粒径在1~25μm部分的颗粒在此过程中占主导地位.当颗粒物投加量由0.02 g·L-1升至1.28 g·L-1时,3种藻的絮凝沉降效率随之提高.在颗粒物投加量为0.02 g·L-1时,铜绿微囊藻、四尾栅藻和菱形藻的絮凝沉降效率仅为11.08%、15.87%和7.50%,当颗粒物浓度升至1.28 g·L-1时,3种藻的絮凝沉降效率分别达42.33%、41.72%、28.98%.在p H值6~10范围内,随着p H升高,颗粒物对蓝藻、绿藻的絮凝沉降作用逐渐减小,絮凝沉降效率分别从p H为6时的36.10%、35.07%降到p H为10时的16.25%、12.59%;而对硅藻的絮凝沉降作用不明显.由此可见,鄱阳湖水体颗粒物影响藻类的絮凝沉降过程,使藻类的群落结构发生变化.     

底泥翻耕对巢湖西部聚藻区黑臭风险的预控效果

聚藻区高有机负荷表层底泥已被证实是西巢湖黑臭频发的主要因素,但能否借鉴像控制湖泊内源污染的翻耕方式对黑臭进行预控,则有待于与过程有关的试验研究.基于湖泊底泥再悬浮特征和耕作性能设计的底泥翻耕措施,借助能够模拟湖泊风浪与沉积物再悬浮的大型装置,通过藻体堆积诱发试验,研究黑臭诱发过程中上覆水水色,ρ（Fe2+）、ρ（S2-）的动态,新生沉积物-水界面底泥关键物化指标以及底泥间隙水Fe、S变化对底泥翻耕的响应过程.结果表明:①翻耕深度对黑臭影响较大,PT15（15 cm深度的翻耕处理组）达到了对湖泛黑臭的控制,当第8~14天PT2、PT5、PT10（2、5和10 cm翻耕处理组）,CK（对照组）和Blank（空白组）相继发生黑臭时,PT15上覆水主要致黑物质为Fe2+和S2-,其质量浓度分别为PT2、PT5、PT10、CK和Blank的68.6%、79.5%、48.1%、46.7%、51.3%和75.2%、65.7%、57.1%、74.5%、75.0%.②PT15可明显提升新生泥-水界面对蓝藻堆积及缺氧环境的耐受力,黑臭诱导模拟后,其底部水体及泥-水界面的ρ（DO）、E_h和pH均远高于发生湖泛黑臭处理组,ρ（∑H₂S）却明显低于发生湖泛黑臭处理组,表层底泥间隙水中ρ（Fe2+）为0.54 mg/L,仅为发生湖泛黑臭处理组的25.3%~33.7%,ρ（Fe2+）占ρ（TFe）的比例为25.2%,远低于发生湖泛黑臭处理组（约40.0%）,表层底泥中w（AVS）（AVS表示酸可挥发性硫化物）为0.51 μg/g,仅为发生湖泛黑臭处理组的14.6%~17.2%.研究显示,底泥翻耕作为一种底泥物理改良方式,对于聚藻区内底泥,因其将有机污染负荷较重的表层翻转至了下层,阻隔了表层污染底泥中物质迁移供给和对厌氧微生物参与的控制,在藻体大量聚集和死亡的水柱环境中可较好地阻止致黑致臭物的形成,有效控制了湖泛黑臭的发生.      

Distributions of typical contaminant species in urban short-term storm runoff and their fates during rain events： A case of Xiamen City

The pollutants in urban storm runoff,which lead to an non-point source contamination of water environment around cities,are of great concerns.The distributions of typical contaminants and the variations of their species in short term storm runoff from different land surfaces in Xiamen City were investigated.The concentrations of various contaminants,including organic matter,nutrients(i.e.,N and P) and heavy metals,were significantly higher in parking lot and road runoff than those in roof and lawn runoff.The early runoff samples from traffic road and parking lot contained much high total nitrogen(TN 6-19 mg/L) and total phosphorus(TP 1-3 mg/L).A large proportion(around 60%) of TN existed as total dissolved nitrogen(TDN) species in most runoff.The percentage of TDN and the percentage of total dissolved phosphorus remained relatively stable during the rain events and did not decrease as dramatically as TN and TP.In addition,only parking lot and road runoff were contaminated by heavy metals,and both Pb(25-120 μg/L) and Zn(0.1-1.2 mg/L) were major heavy metals contaminating both runoff.Soluble Pb and Zn were predominantly existed as labile complex species(50%-99%),which may be adsorbed onto the surfaces of suspended particles and could be easily released out when pH decreased.This would have the great impact to the environment.     

放养鲢鱼预处理高藻原水的除藻效能及特性

为减轻藻类对水厂常规处理工艺净水效能的影响,在某水厂预沉池中进行了放养滤食性鲢鱼去除高藻水中藻类的生产性试验研究.结果表明,以水华微囊藻为优势种的高藻原水经过在水厂预沉池放养鲢鱼进行预处理之后,藻类总量、蓝藻和水华微囊藻含量分别下降了了61.8%、76.1%和78.2%.原水藻类含量的大幅降低有效减轻了后续常规工艺的藻类负荷,为水处理创造了有利条件.分析认为鲢的滤食选择和不同的藻类规格是对蓝藻和绿藻不同去除效率的原因.试验表明,放养鲢鱼的生物控制技术适用于处理群体性蓝藻占优势地位的高藻原水.     

邻氯苯酚的电化学处理技术

以邻氯苯酚为模型污染物探讨了直接阳极氧化,紫外光辐射联合阳极氧化和阴极还原3种电化学技术用于难生化污染物的削减.直接阳极氧化更适于有机物降解的预处理.提高电流虽能增加邻氯苯酚及其废水COD的去除速率,电流效率却降低.联合紫外光化学氧化后,光电一体化工艺存在协同效应,通过动力学参数计算了协同作用的增加因子.在阴极还原工艺中,通过合理的电化学反应器设计使得邻氯苯酚的氧化效率较直接阳极氧化有所提高.通过色谱分析简单揭示了邻氯苯酚在阳极氧化和阴极还原中的不同降解路径.     

气浮-·OH强氧化组合工艺处理高藻水的研究

以库区天然水培养的二形栅藻(Scenedesmus dimorphus)为研究对象,利用大气压强电场电离放电产生羟基自由基(·OH),结合压力溶气气浮前处理工艺处理高藻水.实验结果表明,对于藻密度为65.6×10~4 cells/mL,浊度为10.8NTU,COD_(Mn)为6.74mg/L的高藻水,在总氧化剂TRO浓度为1.03 mg/L时,藻类去除效率达到100%;总细菌,总大肠菌群和大肠埃希氏菌均未检出;出水COD_(Mn)由1.43 mg/L降至1.25mg/L,降低了10%;浊度由0.66NTU降至0.54NTU,降低了12.59在排放高藻水的主管路中·OH杀藻的接触反应时间仅为6s.因此汽浮-·OH强氧化组合工艺可高效快速地处理高藻水,为保障水源水的供水安全探索了一种新的思路.     

铁促双电极电化学氧化处理丙烯腈生产废水的研究

采用钛基二氧化锡(Ti/SnO₂)和金属铁构成组合阳极,并以石墨为阴极,研究了铁促双电极电化学氧化处理丙烯腈生产废水的效果及反应过程的相关规律.结果表明,与传统电化学氧化相比,采用组合阳极的双电极氧化过程获得了更高的有机物去除率并提高了电流效率.在相同电压下,当不外加H₂O₂时,COD去除率比采用传统电化学氧化提高11.0%～13.8%,电流效率提高8.0%～15.0%,而当外加H₂O₂浓度为2 200　mg·L^-1,且电压为4.0V时,COD去除率达74.6%, TOC去除率达67.9%.随着外加H₂O₂浓度的增加,COD和TOC去除率增加.反应初始阶段H₂O₂浓度较高而Fe²⁺浓度很低,随反应时间延长H₂O₂浓度迅速下降而Fe²⁺浓度则逐渐升高.反应过程中H₂O₂与Fe²⁺浓度变化速率与电压密切相关. H₂O₂初始浓度一定的情况下,阳极通电时间对电流效率影响显著.双电极电化学氧化对丙烯腈生产废水色度也具有良好的去除作用.铁促双电极电化学氧化为有机废水的处理提供了一个新的选择.     

Pre-oxidation enhanced cyanobacteria removal in drinking water treatment: A review

Cyanobacterial bloom has many adverse effects on source water quality and drinking water production. The traditional water treatment process can hardly achieve satisfactory removal of algae cells. This review examines the impact of pre-oxidation on the removal of cyanobacteria by solid-liquid separation processes. It was reported that the introduction of chemical oxidants such as chlorine, potassium permanganate, and ozone in algae-laden water pretreatment could improve algae removal by the subsequent solid-liquid separation processes. However, over dosed oxidants can result in more serious water quality risks due to significant algae cell lysis and undesirable intracellular organic matter release. It was suggested that moderate pre-oxidation may enhance the removal of cyanobacteria without damaging algae cells. In this article, effects of moderate pretreatment on the solid-liquid separation processes (sedimentation, dissolved air flotation, and membrane filtration) are reviewed.     

腈纶废水深度处理中试研究

腈纶废水是典型的难降解、高氨氮废水。为评价电化学氧化法对腈纶废水深度处理的实际运行效果,通过建立腈纶废水处理中试装置,考察了其对经AO生物处理后腈纶废水中COD、氨氮、总氮、BOD5等污染物的去除效果,分析了其运行能耗。结果表明:电化学氧化中试装置对经生物处理后腈纶废水中COD去除率为39.2%。稳定运行后,该装置对废水中氨氮、总氮的去除率分别为100%与75.1%。经电化学氧化处理后,废水中的COD、氨氮浓度达GB 8978—1996《污水综合排放标准》一级排放标准要求。电化学氧化处理不能显著提高腈纶废水的可生化性。