城市路面径流重金属排放规律及初期效应研究

在西安市城市主干道南二环太白立交高架段设置路面径流采样点,采用降雨-产流-产污同步观测的试验方法,对2014年7月—2015年8月的6场降雨径流事件进行采样,监测径流过程中Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd的浓度变化,并研究其污染排放规律及初期冲刷效应。结果表明:路面径流污染排放规律与降雨特征及污染物赋存状态密切相关,溶解态重金属浓度均在径流初期达到峰值;颗粒态重金属浓度峰值出现时间略滞后于雨强峰值;重金属总量初期冲刷程度的强弱和溶解态重金属的差异较大,重金属总量初期冲刷程度越强,溶解态重金属反而越弱。     

西安市某文教区典型下垫面径流污染特征

在西安市某文教区路面、屋面和绿地设置径流采样点,采用人工时间间隔采样法对2016年8月~2017年2月的3场降雨径流和2场融雪径流全程采样,测试径流过程SS、COD、TN、TP、Pb、Zn、Cu、Cd、Ni、Cr、PAHs、溶解态COD、溶解态重金属和溶解态PAHs的浓度以及颗粒物粒径d₅₀,研究各下垫面降雨径流污染水平及出流规律,比较不同下垫面降雨径流和融雪径流污染特征.结果表明,各类下垫面降雨径流主要污染物均为SS、COD、TN、Pb、Cr,路面和绿地径流中SS的EMCs均超过《污水综合排放标准》二级标准,3类下垫面降雨径流COD、TN、Pb、Cr的EMCs均超出《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准,PAHs与国内相关研究相比属于中等污染水平,路面、屋面和绿地径流的EMC分别为266.8~389.8ng/L、254.9~303.0ng/L和231.2ng/L.路面径流SS、COD、Zn、Pb、Cu、PAHs浓度高于屋面径流,而TN、TP、Cr等指标则相反,表明径流中TN、TP、Cr主要源于大气干湿沉降,而交通排污对SS、COD、Zn、Pb、Cu、PAHs等有较大输入贡献.3类下垫面降雨径流污染浓度输出规律差异显著,路面径流污染物初期浓度较大,受雨期交通排污影响中后段波动剧烈,屋面径流污染物浓度随径流历时持续降低且趋于稳定,绿地径流污染物浓度沿程变化相对较小.降雨强度对总量污染物浓度输出的影响大于溶解态污染物,表现为d₅₀与降雨强度呈现良好的相关性.因降雪期间污染物持续累积且径流量较小,路面融雪径流污染物浓度远大于降雨径流,而屋面融雪径流因流量较小导致携带污染物的能力较弱故水质优于降雨径流.     

西安市城市主干道路面径流污染特征研究

在西安市城市主干道南二环路建立路面径流原位采样站,利用自制流量等比例采样装置,全程收集2009年3月~2010年2月的32场降雨产生的路面径流,测试径流SS、COD、溶解性COD、NH3-N、Pb、溶解性Pb、Zn和溶解性Zn的事件平均浓度(EMC),研究路面径流污染强度、污染物赋存状态、相关关系、浓度影响因素以及季节变化规律.结果表明,城市主干道路面径流污染物EMC变异大且污染严重,SS、COD、溶解性COD、NH3-N、Pb、Zn、溶解性Zn的EMC中值分别为1543,574,129,1.86,0.042,0.219,0.111mg/L,变异系数0.41~0.8,其中SS、COD的EMC中值远大于《污水综合排放标准》三级标准,是主要污染物.路面径流中Pb主要以颗粒态存在,而47.4%的Zn、25.1%的COD呈溶解态.径流中颗粒物是许多其他污染物的载体,COD、Pb、Zn均与SS在显著性水平0.01时显著相关,相关系数分别为0.845,0.807和0.903.表征降雨特征的各因子中,降雨量、最大降雨强度与污染物浓度呈负相关,降雨历时与除NH3-N之外的其他污染物呈负相关,相关性依次为降雨量>最大降雨强度>降雨历时,前期晴天时间与溶解性Zn和溶解性COD浓度正相关,但与其它污染指标不相关.方差分析结果表明,SS、COD和NH3-N浓度随季节明显变化,而溶解态COD、重金属Pb、Zn和溶解态Zn的浓度季节差异不大.     

高速公路雨水径流重金属污染初期效应

通过对8场降雨高速公路路面雨水径流中溶解态和颗粒态Cd、Cu、Pb和Zn 4种重金属进行现场取样检测,在定性分析径流重金属污染初期效应存现的基础上,定量分析了重金属污染初期效应的显著程度,并探讨了降雨特征对径流重金属污染初期效应的影响.无因次累积负荷分数-累积体积分数曲线分析结果表明,大多数降雨事件中总重金属存在较显著的初期效应,除溶解态Pb不具有初期效应外,其余溶解态与颗粒态重金属均存在较显著的初期效应.少数降雨事件的径流在中后期存在二次冲刷效应.初期冲刷比值分析结果表明,拦截并处理径流初期25%流量(径流的体积分数,下同)可去除整个降雨事件中所排放的35%～39%(质量分数,下同)的重金属污染负荷.总重金属初期效应的显著程度顺序如下:Cd>Cu>Zn>Pb;溶解态重金属初期效应的显著程度顺序如下:Cd>Zn>Cu>Pb;颗粒态重金属初期效应的显著程度顺序为:Cu>Cd>Pb>Zn.重金属初期冲刷比值与降雨特征相关性分析表明,平均降雨强度对径流重金属污染负荷初期效应的影响显著,降雨历时、降雨量、前期晴天数和产流时间对径流重金属污染负荷初期效应的影响较小.     

绕城高速路面径流重金属初期效应研究

以西安市绕城高速-高新段为路面径流采样点,采用降雨-产流-产污同步观测的试验方法,对2016年6-8月期间的6场降雨径流事件进行全程人工时间间隔监测,测试径流过程重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd的浓度变化,分析路面径流重金属EMC值、污染水平及初期冲刷效应。结果表明,各场次降雨事件各重金属EMC值相差较大;Pb、Cr污染水平较高,大部分场次径流Pb、Cr的EMC值介于《地表水环境质量标准》Ⅲ与Ⅴ类标准限值间,Cu、Zn、Cd污染污染程度相对较轻;西安市绕城高速重金属Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Cd初期冲刷现象并非普遍存在,前峰型和平缓型降雨事件各重金属均显示中等程度初期效应,多峰型为中等或微弱,后峰型降雨事件各重金属均未出现初期冲刷效应;不同类型降雨事件初期冲刷强度顺序依次为:前峰型平缓型多峰型后峰型,其重金属FF30均值分别是0.515、0.400、0.351、0.266;各重金属初期冲刷强度顺序依次为:CuZnNiPbCrCd.其FF30均值分别为0.401、0.388、0.387、0.378、0.375、0.369。     

紫色土丘陵区农村集镇降雨径流污染特征

以2006年6月至2007年4月野外观测的8场降雨径流事件中TN、TP、COD与SS含量和流量数据为基础,分析了紫色土丘陵区农村集镇的降雨径流污染物来源、形态与输出负荷及初期冲刷效应,研究了农村集镇降雨径流污染特征.结果表明,农村集镇降雨径流中TN、TP、COD与SS的事件平均浓度(EMC)均值分别为25.52、3.63、714、2396 mg·L-1,年污染负荷分别为39.21、5.57、993、3335 kg·hm-2.农村集镇降雨径流污染物浓度峰值出现在流量峰值之前,两者间隔时间为3-45min.40%的TN、TP、COD与SS污染负荷由占总径流量30%的初期径流所运移,降雨径流污染物具有中等的初期冲刷效应.可溶性氮、颗粒态磷分别是农村集镇降雨径流污染中氮、磷素输出的主要形态.可溶性氮输出量受最大雨强影响较大(r=-0.825,P<0.05).而颗粒态磷输出量较为稳定,受降雨特征影响较小.不透水地面源污染与沟道累积污染是农村集镇降雨径流的主要污染源,透水地(林地、旱坡地)的水土流失则加剧其污染.     

苏州城区路面降雨径流污染特征分析研究

通过对苏州典型商住区和文教区路面径流水质的采样分析探讨了道路降雨径流的污染特征.结果显示不同功能区径流水质差异较大,商住区各污染物浓度均高于文教区.径流污染物浓度一般在降雨初期较高,往后逐渐下降并趋于平稳.SS和COD、Pb等都有较强的相关性.各污染物的初期效应明显,商住区初始冲刷效应较强;重金属物质的冲刷强度要大于其他污染物.降雨强度是影响初始冲刷效应的主要因素,强度较大的降雨初期冲刷效应明显.     

滨州高速公路径流污染特征分析

采用现场连续取样,对长深高速滨州段路面径流排水进行监测,探讨了路面雨水径流污染物的出流规律以及各污染物之间的相关性。结果表明:高速公路路面径流有较高的污染强度,汛期开始时降雨径流中COD、SS、TP、TN和NH3-N的事件平均浓度(EMCs)分别为292,366,0.85,7.52和2.75mg/L;降雨量大、初期降雨强度大的降雨事件,初期效应显著,径流形成30min后,COD、SS、TP、TN和NH3-N的浓度降为径流初期的29.4%,35.0%,59.2%,58.7%和64.5%,降雨量小、降雨强度小的降雨事件,整个降雨过程污染物浓度没有明显的降低趋势;初期降雨强度大的降雨事件,初期以颗粒态COD为主,中等降雨强度的降雨事件,颗粒态与溶解态COD的浓度在同一水平波动;SS与COD,TP有显著的相关性,颗粒物携带污染是高速公路径流污染的重要来源之一。     

降雨特性对路面初期径流污染沉降去除的影响

采用自由沉降试验对2008年2月~2009年3月南京机场高速公路令桥段30场降雨事件的初期路面径流进行监测,考察了污染物去除效果,分析了降雨特征、季节变化、径流初期SS浓度、温度以及pH值与径流沉降去除效果的相关性.结果表明,经过2h自由沉降后,SS去除效果最明显,平均去除率可达33.26%;COD及Cu、Zn、Cd、Pb 4种重金属平均去除率均在20%左右.由聚类分析可知,降雨量、平均雨强对SS、COD沉降2h去除率影响最大.夏季和冬季SS沉降2h平均去除率分别为42.13%和20.76%,而COD和重金属去除率随季节变化不大.径流初期SS浓度值与SS沉降2h去除率相关性较好,相关系数达到0.6864;温度与SS、Pb沉降去除率分别在0.01和0.05水平上显著相关;溶解态含量较高的Zn受pH值的影响较大.     

天津中心城区典型下垫面降雨径流污染冲刷特征分析

为研究城市降雨冲刷过程中污染物变化特征,选取天津市中心城区3类典型下垫面,针对2018年6—8月期间5场降雨事件,分析降雨初期冲刷效应和径流污染特征。结果表明:SS和COD是降雨径流中的主要污染物,降雨径流污染程度从大到小依次为小区路面>平屋面>斜屋面。SS与COD、浊度以及TP存在一定相关性,是降雨径流中污染物的主要载体。典型场次降雨事件中斜屋面前30%的径流量输送SS、COD污染物总量的比例分别为73. 33%、57. 78%,平屋面为61. 11%、56. 67%。各下垫面径流污染均存在一定程度的初期冲刷效应,其中屋面径流冲刷与Sartor-Boyd模型拟合相关性较好。     

蒽降解菌烟曲霉A10的分离及降解性能研究

从污染环境中筛选出1株蒽降解菌A10,经鉴定为烟曲霉（Aspergillus fumigatus）,其对蒽的降解率随时间的延长逐渐升高,在12～84 h,蒽降解率增长速率较快;此后降解率的增加趋于平缓,最终（168 h）能够达到83%左右.当无机盐培养液中蒽初始浓度为10 mg/L,A10投菌量为50 g/L（以湿重计）,菌龄为36 h时, 5 d内蒽降解率为79.37%.蒽浓度对菌发挥降解作用有较大影响,浓度为5 mg/L时,降解率最高,达92.17%.培养液初始pH为5.0～7.5时,降解率维持在60%左右;温度为30℃、氧气量为4.30 mg/L时蒽降解效果较好.一定量的营养盐的添加能在一定程度上促进蒽的降解.共代谢底物乳糖的添加,能使蒽的降解率提高37.15%.对蒽降解过程的初步研究表明,菌株A10对蒽的降解是一个胞外吸附/胞内降解的动态变化过程.红外光谱分析显示,在微生物作用下,蒽的结构发生改变,生成了含有1～2个苯环的芳香酸、芳香酮、芳香醛和饱和碳氢化合物等一系列降解产物.     

燃气发动机瞬态工况下NOx排放特征

NO_x排放控制是发展燃气汽车的核心问题.为获得增压中冷燃气发动机瞬态工况NO_x的排放特征,实验选取了6MK375N-50增压中冷燃气发动机,研究了不同转速、转矩、进气流量、进气温度及湿度对NO_x排放的影响.试验结果表明NO_x的排放随着转速的增加先升高后减缓,转速为1400 r·min-1时NO_x排放最高,转矩的增加也会使NO_x排放增加,随着进气流量的增加,NO_x排放量先增加后稳定,进气流量为180 kg·h~(-1)时NO_x排放最高,进气温度对NO_x排放也有直接影响,进气温度为31℃时NO_x排放最高,随着进气湿度的增加,NO_x排放水平降低,对试验结果的双因素方差分析得到,各影响因素对NO_x的排放影响均非常显著.对1400 r·min-1下各个工况对应NO_x进行拟合,变化规律符合公式y=a-b×ln(x+c).     

玛瑙河多环境介质和铜锈环棱螺体内微塑料的赋存特征

微塑料污染对水生态系统及人类健康危害大,为探究微塑料在不同环境介质中的赋存特征,选择长江一级支流玛瑙河为研究区域,通过现场采样、显微镜观察和傅里叶红外光谱测定等,对玛瑙河表层水体、沉积物、河岸带土壤和底栖动物铜锈环棱螺中微塑料的丰度、粒径、形状、颜色和组成类型进行了分析.结果表明,玛瑙河表层水体的微塑料平均丰度为（5.9±0.26）n·L^-1;上层沉积物中微塑料丰度（以干重计）为（1.35±0.1）n·g^-1,下层沉积物中微塑料丰度（以干重计）为（0.93±0.12）n·g^-1;近河岸带土壤中微塑料丰度（以干重计）为（0.68±0.16）n·g^-1,远河岸带土壤中微塑料丰度（以干重计）为（0.69±0.14）n·g^-1;铜锈环棱螺体内微塑料丰度为（2.06±0.25）n·g^-1.分析发现,上层沉积物和下层沉积物中微塑料丰度呈正相关;铜锈环棱螺体内微塑料丰度分别与上、下层沉积物中微塑料丰度呈正相关;近、远河岸带土壤中微塑料丰度具有相关性.各环境介质和铜锈环棱螺体内微塑料粒径大多<0.1mm,主要形态为纤维状和碎片状,颜色以蓝色和黑色为主,成分主要是聚丙烯（PP）和聚乙烯（PE）.研究发现,河岸带土壤中微塑料主要来源于农用塑料薄膜的破碎和分解.通过多环境介质调查和铜锈环棱螺体内微塑料的分析,探明了大型底栖动物体内微塑料的累积效应,可为全面了解微塑料潜在生态风险提供依据.     

2010~2015年我国水泥工业NOx排放清单及排放特征

基于我国2011~2015年水泥企业逐条生产线基础信息、活动水平及控制技术等数据,建立了水泥工业NO_x排放量计算方法和动态排放数据库.利用该方法,计算了2011~2015年逐条水泥生产线NO_x排放量,分析了2010~2015年我国水泥工业NO_x排放特征.结果表明,我国水泥工业NO_x排放量变化范围为168~199万t,自2010年的169万t增加到2012年的199万t,达到排放峰值,随后逐年下降,到2015年与2010年基本持平.水泥工业NO_x排放的地区分布不均衡,2015年安徽、四川、河南、湖南、云南、山东是排放量最大的省份,占全国排放总量的40%,上海、内蒙、山西、新疆、湖南、云南、四川是单位熟料NO_x排放强度最大的省份.从生产线规模来看,规模≥ 4000 t·d^-1的熟料生产线产量占比和NO_x排放量占比均最大,分别为68.5%和66.5%,单位熟料NO_x平均排放强度最低.水泥生产工艺结构的转变及水泥工业降氮脱硝工作的开展是影响水泥工业大气NO_x排放特征的主要因素.     

1株高效去除氨氮的红假单胞菌的分离鉴定及特性

从云南某一沼泽地中分离筛选出1株可降解氨氮的光合细菌psb1,细胞形态及活细胞特征吸收光谱与红假单胞菌属(Rhodopseudomonas sp.)基本一致.光合细菌16S r DNA特异引物扩增序列比对结果表明,菌株psb1与Rhodopseudomonas sp.同源性达99%,且细菌叶绿素Y亚基的蛋白质序列比对结果表明,菌株psb1与Rhodopseudomonas palustris相似性最大,为99%.但生理生化特征及其主要脂肪酸分析发现菌株psb1与Rhodopseudomonas palustris有较大差异,菌株psb1不能利用葡萄糖和甘露醇等,且含特定脂肪酸C_(18:1ω6c).单一因素实验结果表明:菌株psb1最适生长温度和p H分别为40℃和7.0,最优生长氮源为酵母膏;初始p H为6.0~7.0,30℃条件下厌氧光照培养,投加0.4%的psb1菌剂对模拟废水中氨氮的去除率达99%以上.说明光合细菌psb1为Rhodopseudomonas属的一个新菌,能高效去除氨氮,在景观水体水质调控中具有重要应用前景.     

溴酸盐对普通小球藻的生长以及生理特性的影响

在静态暴露的条件下,利用流式细胞术等检测技术,考察了不同浓度的溴酸盐对普通小球藻的生长以及生理特性的影响,并对溴酸盐的毒性作用机制进行了初步的探索.结果表明,当溴酸盐浓度达到8 mmol·L~(-1),持续暴露96 h时,能够引起普通小球藻比生长率显著降低、细胞膜完整性显著降低、酯酶活性显著升高、线粒体膜电位显著升高、活性氧水平显著增加.扫描电镜可直观表明细胞膜受到损伤.由此说明,由于溴酸盐毒性的持续作用,使得活性氧在藻细胞内积累,普通小球藻自身的调节功能不能及时消除过多的活性氧,从而引起细胞膜完整性、酯酶活性和线粒体膜电位出现异常情况,藻细胞生理功能出现紊乱,藻细胞结构遭到破坏,最终导致普通小球藻生长受到抑制或死亡.     

1株耐油甲醛降解菌的分离鉴定及降解特性

烹饪油烟的健康危害一直以来受到广泛关注.以甲醛为代表的醛类污染物是烹饪油烟排放的主要污染物之一.微生物法降解甲醛具有工艺简单、成本低及无污染等优点.本研究从烹饪油烟冷凝液中分离筛选出1株具有甲醛降解能力的菌株XF-1,经序列鉴定结合菌落形态特征及生理生化试验,该菌株被鉴定为解淀粉芽孢杆菌（Bacillus amyloliquefaciens sp.）.该菌株具有能耐受高油环境的性能,最大耐受浓度为900 g·L^-1.在甲醛浓度为100 mg·L^-1的培养基中,菌株XF-1在34 h内的甲醛降解率为95.80%;当甲醛初始浓度<300 mg·L^-1时,菌株XF-1能够在120 h以内完全降解溶液中的甲醛;甲醛浓度为800 mg·L^-1时,在96 h,菌株XF-1的降解率达到73.01%,并可耐受1.5 g·L^-1浓度的甲醛.通过单因素（pH、接种量、甲醛浓度和温度）试验,得到该菌株最佳生长温度为30℃、最佳生长pH为6左右,最佳接种量为10%.利用GC-TOF-MS进一步分析测定了菌株的胞外代谢产物,推测该菌株降解甲醛的途径可能为核酮糖单磷酸（RuMP）同化途径.结果表明,从烹饪油烟冷凝液中筛选得到的甲醛降解菌XF-1对甲醛具有良好的降解能力,并能够耐受高油环境.该菌对利用生物技术处理烹饪油烟中的甲醛具有良好的开发应用前景.     

2007年春节期间北京大气细粒子中正构烷烃的污染特征

利用大流量颗粒物采样器分昼夜采集了2007年春节前后大气气溶胶中PM_2.5样品,并采用气相色谱-质谱技术对PM_2.5样品中的正构烷烃进行了检测和分析.结果表明,春节期间大气细粒子平均浓度全部超过WHO阈值,且夜间平均浓度要高于白天.细粒子中检测出C₁₀～C₃₃的正构烷烃,总浓度为201.7～2 715.6　ng·m^-3,夜间正构烷烃的平均总浓度（943.5 ng·m^-3）要高于白天(581.1 ng·m^-3）,除夕前的平均总浓度（1025.5 ng·m^-3）要高于除夕后（536.6 ng·m^-3）.主峰碳为23、 24和25,CPI值为0.9～1.4,平均为1.15,表明春节期间北京大气细粒子中的正构烷烃主要由化石燃料的不完全燃烧产生,%WaxC_n的结果表明生物源对气溶胶中正构烷烃的贡献率为8.5%～47%.     

氮沉降对臭氧胁迫下青杨光合特性和生物量的影响

基于开顶式气室臭氧(O_3)熏蒸装置,研究了人工模拟氮沉降对O_3胁迫下青杨光合特性的影响.结果表明,随着O_3浓度的升高,净光合速率(P_n)、电子传递速率(ETR)、PSⅡ反应中心激发能捕获效率(F'_v/F'_m)、光化学猝灭系数(qP)、最大羧化速率(Vcmax)和最大电子传递速率(Jmax)显著降低,胞间CO_2浓度(c_i)显著升高,但气孔导度(G_s)变化不显著,生长季末期生物量也显著下降.而氮沉降在一定程度上提高了青杨的光合能力以及生物量.与单一O_3、氮沉降相比,两者交互作用并未显著影响植物光合特性.该研究结果为应对全球变化背景下青杨的防护提供科学依据.     

光合细菌PSB-1D对2-氯苯酚的降解特性研究

从农药厂排污口下游底泥中分离筛选出1株可降解2-氯苯酚的光合细菌PSB-1D,经过菌落形态特征、细胞形态特征、生理生化特性实验和特征吸收光谱扫描分析后,初步鉴定该菌株为红假单胞菌(Rhodopseudomonas sp.).PSB-1D生长和2-氯苯酚降解关系实验结果表明,该菌能在含2-氯苯酚(50mg/L)的PSB液体培养基中降解2-氯苯酚,培养7d后降解率可达57.26%.进一步实验研究表明不同供氧光照组合、培养基初始pH值、温度、光照度等环境因素对PSB-1D生长和降解2-氯苯酚效果的影响较为显著.在初始pH值为7.0,培养温度为30℃,光照度为4000lx的条件下,将PSB-1D置于含2-氯苯酚质量浓度为50mg/L的PSB培养基中厌氧光照培养7d后,2-氯苯酚降解率可达到62.08%.在此基础上采用Andrews方程对PSB-1D降解2-氯苯酚的动力学过程进行拟合.结果表明PSB-1D降解2-氯苯酚符合高浓度底物抑制的酶促反应类型,其降解动力学参数为rmax=0.309d-1,Km=2.733mg/L,Ki=230.15mg/L.