我国流域铜的长期水质基准预测模型研究——MLR vs. BLM

铜在实际水环境中的毒性效应受多种环境理化要素影响,识别典型环境因子进而建立生物有效性模型是获得“原位”水质基准的基础. 国际上广泛应用的生物配位体模型(biotic ligand model, BLM)在实际使用过程中有局限性. 本研究旨在BLM模型的基础上,探究更适用于铜的“原位”毒性校正方法,以更少的环境因子降低环境监管过程的经济和技术成本,为“因地制宜”确定金属水质基准提供理论依据和技术支撑. 同时基于4门22种水生生物的慢性毒性数据,以影响铜生物有效性的关键水化学参数为自变量,即硬度(hardness,H)、pH和溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC),采用带有交互项的3种逐步多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)方法建模,从9个模型中筛选出最佳预测模型〔R2=0.553 1,F=61.23,P<0.000 1,AIC(赤池信息准则,Akaike information criterion)=0.9457,BIC(贝叶斯信息准则,Bayesian information criterion)=23.43〕. 并参考我国典型流域水环境特征,正交设计216组水环境条件,对所有物种的慢性毒性值(chronic toxicity value,CTV)进行模型校正. 结果表明:①以预测准确率(RF_x,2.0)为评价指标,MLR模型较BLM模型提升了20%,MLR模型残差分析的等级评分也优于BLM模型. ②确定最佳模型为Sigmoidal-Weibull函数(R2=0.986 1,F=1 609,P<0.001),构建的三环境因子耦合的基准预测模型准确度高(R2=0.990 2,RMSE=0.041 06,F=7 238,P<0.001). ③主要环境因子(H、pH和DOC)只使得SSD曲线水平移动〔与中心(X_c)有关〕,曲线形状无影响〔振幅(A)、指数(d)和协同系数(k)恒定〕. ④在模型的适用范围内,我国流域水体中铜的长期水质基准为4.619~53.75 μg/L. 研究显示,基于BLM模型框架的新MLR模型,具有高稳健性和准确性,有助于体现流域水生态管理的区域性差异.      

辽河流域氨氮水质基准与应急标准探讨

水质基准是水质标准制/修订的科学依据,针对我国流域状况进行水质基准研究,并以此为依据制/修订我国相关水质标准已成为迫切需求.针对辽河流域的水生生物分布和水质状况,借鉴美国氨氮基准方法学,对氨氮毒性数据进行分析,得出了以水体温度和pH值为自变量的辽河流域氨氮急性和慢性基准函数方程,由方程可知,pH值8.0,25℃时,辽河流域的氨氮急性和慢性基准分别为3.06,0.364mg/L.利用荷兰和澳大利亚的水质基准技术对推算结果进行了验证和比较,结果表明3种方法得值在同一数量级,且荷兰基准技术方法相对保守.此外,基于生态风险评估对氨氮水质基准向应急水质标准的转化进行了探讨.     

水体硬度对锌的水质基准及生态风险评估的影响

为了探究水体硬度对锌水质基准及生态风险的影响,筛选了锌对我国淡水水生生物的77种急性毒性数据和20种慢性毒性数据,以及相应的水体硬度数据,采用物种敏感度分布法分别推导硬度校正前后锌的长期和短期水质基准值,并使用概率密度重叠面积法及联合概率分布法评估锌在我国八大流域水体中的急性、慢性生态风险及HC₅（保护95%生物的污染物浓度）超标率.结果表明:①校正前长期和短期水质基准值分别为11.90和71.67 μg/L;在水体硬度分别校正为50、100、150、200、250和350 mg/L后,锌的短期水质基准值分别为53.39、82.29、105.98、126.81、145.76和179.82 μg/L,锌的长期水质基准值分别为10.25、12.52、14.07、15.29、16.30和17.19 μg/L.②当硬度校正为100~350 mg/L时,长期和短期水质基准值均高于硬度校正前的水质基准值,短期水质基准值校正前后最大相差近2.5倍.③在八大流域水体中,锌的急性和慢性生态风险以及HC₅超标率随着水体硬度的增加而降低.研究显示,水体硬度对水质基准和生态风险均具有显著性影响,建议在锌水质基准和标准制修订过程中充分考虑硬度影响,为流域精细化管理提供科技支撑,以实现合理有效地保护我国水生态系统安全.      

不同水体硬度条件下Cu2+对不同生长阶段斑马鱼的毒性

以斑马鱼为研究对象,开展了不同硬度水质条件下Cu2+对不同生长阶段斑马鱼的毒性研究。结果表明:同等水质条件下,Cu2+对不同阶段斑马鱼的毒性顺序为成鱼>幼鱼>仔鱼;同一阶段的受试斑马鱼,水质硬度与Cu2+对斑马鱼毒性呈负相关(R2>0. 90),硬度为50,125,250 mg/L时,96h-LC50几何平均值分别为0. 20,0. 24,0. 35 mg/L。通过Cu2+对斑马鱼仔鱼、幼鱼、成鱼和全生命周期平均急性毒性与水体硬度对数拟合计算得到的硬度斜率分别为0. 301、0. 471、0. 279和0. 359。研究结果可为重金属的生物有效性和生态风险评估提供理论依据。     

我国淡水生物氨氮基准研究

主要采用美国水生生物基准技术,结合美国氨氮水质基准数学模型,利用我国水生生物的氨氮毒性数据,对我国淡水生物氨氮基准进行了研究.共搜集了35种淡水生物的氨氮急性毒性数据和7种慢性毒性数据,得出的氨氮水质基准表现为以水体pH值和温度为自变量的函数,在pH 6.5～9.0、温度0～30℃的取值范围内,我国氨氮急性和慢性基准的...     

龙江河突发环境事件河流镉污染化学形态模拟

重金属污染突发水环境事件的应急处置和造成的环境损害与污染物的化学形态及其环境行为密切相关.以2012年初发生在我国广西的龙江河镉污染事件为例,采用Minteq软件尝试计算3种情景下河流水环境溶解态Cd的化学形态.结果表明,在天然背景条件下龙江河Cd浓度约为5mg/L时,水环境中Cd以Cd2+为主,并主要受DOC含量的影响.镉污染事件发生后若无应急处置措施,天然水体对Cd的络合缓冲能力极其有限,以Cd2+形式存在的Cd占75%以上,呈现严重的急性生态毒性.投加聚合氯化铝和碱性物质可以有效控制河流溶解态Cd含量,当pH值超过9.0时,以Cd2+存在的Cd迅速降低.Cd2+含量对河流pH值的参数敏感性最高,DOC其次,水温影响最小.事件处置结束后应密切关注絮凝体中Cd的再释放规律以及水体pH值及DOC对Cd形态的影响.     

不同水化学特征下铜对小球藻的急性毒性研究

配制不同单因子Ca、Mg、Na、K、pH、DOC浓度,进行铜对小球藻的48h急性毒性试验,旨在全面考察每个水质指标对其毒性值的影响权重。结果显示,金属(Ca、Mg、Na、K)在铜对小球藻的毒性中影响不显著,并没有在铜对小球藻的毒性效应中起到竞争作用;pH在5.5~8.0变化导致IC_(50)(半抑制浓度)值有所变化,其存在关系式:IC_(50)=-3.41*pH+27.18(R~2=0.66);DOC(溶解有机碳)浓度变化(0~3.65mg/L)对IC_(50)值的影响最为显著,IC_(50)值增大62倍,其关系式为:IC_(50)=30.52*DOC+1.10(R~2=0.95),铜与DOC的络合大大降低了铜的生物有效性。     

扑草净水环境质量基准及风险评估

选择田间使用量大的扑草净为研究对象,分析了扑草净在南四湖流域地表水中的空间分布,推导了扑草净的水质基准,通过定性与定量风险评估方法评估了扑草净的生态风险.结果表明,南四湖流域28个地表水采样点中扑草净浓度为0~667.7ng/L,平均值为69.2ng/L.搜集筛选了15种水生生物慢性毒性数据,利用物种敏感度分布法,推导出扑草净的水质基准为82.4ng/L.使用商值法评估南四湖流域生态风险,结果表明,扑草净生态风险最高区域位于NS09,主要来源是地表径流与雨水冲刷.采用联合概率曲线法进一步分析生态风险,发现南四湖水体中扑草净对1%~5%的水生生物产生危害的概率为11.2%~6.4%.总体来看,南四湖流域扑草净的生态环境风险处于较低水平.     

甲基叔丁基醚的水质基准阈值和生态风险评估

基于甲基叔丁基醚(MTBE)对水生生物的急性毒性和慢性毒性数据,推导了MTBE的淡水水生生物的水质基准阈值。结合我国典型区域地表水以及加油站附近水体MTBE的暴露浓度,对MTBE的生态风险进行评估。结果表明:用评价因子法推导的MTBE水质基准阈值为23. 6 mg/L,用物种敏感度分布法推导的MTBE短期水质基准和长期水质基准分别为138. 06,0. 25 mg/L,2种方法推导的基准值有显著差异,最终选用物种敏感度分布法推导的基准作为淡水水生生物水质基准推荐值。另外,采用商值法和联合概率分布法对MTBE的生态风险进行评估,结果发现,我国地表水中MTBE在短期暴露下不会对水生生物生存生长产生风险,但在低剂量长期暴露下,MTBE会对我国部分区域的水生生物的繁殖存在潜在风险。     

酸性矿山废水影响下水库真菌群落特征与环境因子研究

水体浮游真菌是水生生态系统中重要组成部分。为探明水库水体真菌群落结构的变化特征及其与环境因子的相关关系,该文运用高通量DNA测序技术诊断水库水体真菌群落结构的异质性,并结合主成分分析方法研究真菌群落与各水质参数的关系。结果表明,受酸性矿山废水(AMD)影响的水库水体EC、DO、SO_4~(2-)及重金属值较高,而pH和DOC含量较低。pH变化范围在4.78～6.13,SO_4~(2-)浓度范围在384.13～718.66 mg/L,EC变化范围在399.00～1 177.00μS/cm。水体真菌群落高通量DNA测序共发现2 073个分类操作单元(OTUs),隶属8个门20个纲240个属,各水库水体优势菌门主要有担子菌门(Basidiomycota)、子囊菌门(Ascomycota)和壶菌门(Chytridiomycota),毛霉菌门(Mucoromycota)和顶复亚门(Apicomplexa)是未受酸性矿山废水影响水库水体中除担子菌门、子囊菌门和壶菌门外的2个优势门类。主成分分析表明Ascomycota、Basidiomycota和Chytridiomycota受DO正向调控,而与pH、EC、NH_4~+-N、DOC、SO_4~(2-)及各重金属离子(Pb~(2+)、Mn~(2+)和Ni~(2+))呈负相关关系。DOC、水温、pH、总磷(TP)正向调控浮游真菌Mucoromycota和Apicomplexa,其中与DOC正相关性在p0.01水平,与水温在p0.05水平, EC、Eh、DO、NH_4~+-N、总氮(TN)及各重金属离子(Pb~(2+)、Mn~(2+)和Ni~(2+))与Mucoromycota和Apicomplexa呈负相关关系,其中与TN达p0.05水平。由此推测受AMD影响与未受AMD影响水库水体浮游真菌群落与水质参数关系存在异同之处。该研究结果为受AMD影响下水库水质参数与真菌群落结构的偶联机制提供科学依据。     

扰动对城市河道底泥污染物释放影响

河流外源截污与治理后,底泥污染物的释放成为河道污染的主要因素之一。基于动态模拟实验,研究不同扰动条件和不同底泥污染物浓度,对底泥中TN、NH_3-N、TP和COD释放的影响。研究结果表明:高扰动强度增加了TN和COD的释放通量,缩短了TP的吸附/解吸平衡时间,对其他指标影响较小;底泥污染物浓度与污染物平衡释放量的相关性较弱,仅TN的平衡释放量与底泥浓度的拟合关系较好(最大R~2为0. 798)。     

试论环境监测站机构设置对监测工作的影响

本文根据我国环境监测系统的工作特点,评述了目前各级环境监测站机构设置的主要形式,剖析了不同的机构设置在促进工作开展、提高工作质量和效率等方面发挥的作用和存在的不足,提出了合理设置业务科室的前提和条件.     

^3H的辐射生物学效应的研究——氚水对莱哈衣藻细胞分裂率的影响

摘要氚(^3H)为一种重要的放射性毒素。经氚水(HTO)在细胞内和细胞外照射后，莱哈衣藻细胞分裂率k值下降。HTO剂量越高，k值越小，在一定范围内照射时间越长，处理组的k值与对照组的k值相差越大。k值的变化与辐射剂量、辐射时间有相关性。     

有机污染物对流动电流检测灵敏度的影响研究

进行了将流动电流混凝投药自动控制系统应用于 4种受污染水源水的试验 ,研究了该系统检测灵敏度受污染物的影响情况。试验结果表明污染物的存在使流动电流的检测灵敏度降低 ,污染物的组成成分和浓度等都是影响灵敏度的主要因素 ,但是流动电流与投药量的相关性仍然存在。在CODMn不超过 10mg L或油类物质浓度 <2～ 10mg L ,时 ,污染物的影响程度较小 ,将流动电流混凝投药控制技术应用于此条件下的受污染水源水是可能的。     

碳源对厌氧氨氧化脱氮性能影响的试验研究

分别研究了无机碳源和有机碳源对厌氧氨氧化反应脱氮性能的影响。接种稳定运行的复合式UASB厌氧氨氧化反应器污泥至ASBR反应器进行批式试验,考察不同碳酸氢钠浓度及COD浓度条件下的氮素转化情况,研究碳源对厌氧氨氧化脱氮效果的影响。厌氧氨氧化反应适宜的进水碳酸氢钠浓度为1.5～2.0 mg/L,超过30 mg/L时有机碳源的存在对厌氧氨氧化反应产生抑制作用,COD浓度超过60 mg/L时反应器表现出反硝化特性。无机碳源对厌氧氨氧化反应的影响表现在提供充足碳源和调节反应器pH的综合作用,较高浓度的COD对厌氧氨氧化反应具有抑制作用。     

中国主要土壤对钴的吸附特征

对我国几种土类对钴吸附的研究表明,在平衡钴浓度不很高的条件下,土壤对钴的等温吸附表现为直线型,吸附量有明显的从南到北增加的趋势.通过修正竞争吸附方程对pH-钴吸附量曲线的描述,揭示出影响我国土壤对钴吸附容量的主要因素是粘土矿物类型,其次为土壤有机质及粘粒含量;随着土壤中铁锰氧化物的增加;其吸附强度增加.可变电荷高的土壤对钴吸附受pH的影响非常明显.永久电荷为主的土壤则不然.低的土壤pH可抑制铁锰氧化物对钴的强烈吸附.     

高温菌剂的添加时间对污泥堆肥指标影响研究

为研究高温菌剂对堆肥指标的影响,实验采用对照方法,分别设计了不加菌剂(1号)、在堆肥开始时加入常温菌(2号)和高温菌剂(3号)、在堆肥物料升温至45℃左右加入高温菌剂(4号)四种处理方式,探讨发酵过程中堆肥温度、水分、pH值、NH4+-N、总氮和有机质含量变化。结果显示:4号堆体升温是最快的,且4号堆体在各项堆肥指标上均明显优于其他三组。说明后加高温菌剂能够加快堆肥的升温速度,更好地促进有机物的降解,提高堆肥的最高温度,延长堆肥高温期,且能在一定程度上控制高温阶段pH,减少氮素流失,提高污泥堆肥效果。     

CaO_2对控制河道底泥磷释放效果的研究

在实验室模拟条件下,投加CaO2对受污染河道底泥进行原位修复,并通过底泥磷形态的变化进行具体分析,结果表明:将CaO2散点注射到底泥表层的修复效果最好,时效性最持久。同时,分析水体的ORP、DO等指标,结合底泥的磷形态和Fe3+/Fe2+比值的变化,说明CaO2的缓慢释氧可持续为微生物新陈代谢提供氧气,可作为微生物激活剂用来修复受污染的河道底泥。     

浅海声速剖面类型对水下声传播的影响研究

针对浅海水下噪声传播特性,选取两种典型的声速剖面,在不同的限制条件下,通过改变海底底质、声源深度以及声源频率,对两种典型声速剖面的特性进行对比研究,分析不同声速剖面类型对水下声传播特性的影响。     

基于污泥转移的SBR工艺污泥沉降性能研究

具有污泥转移功能的SBR工艺是利用SBR工艺的间歇运行特性,通过污泥回流的方式在并联运行的SBR间实现活性污泥的转移,使各SBR反应器中反应阶段污泥量增加,沉淀撇水阶段减少,从而提高系统除污效能和处理能力。以某低浓度城市污水为水源,进行了中试研究。分析了在不同污泥转移量下系统中污泥的沉降界面、污泥指数等关系,考察了污泥转移对SBR处理能力的影响。试验结果表明:污泥转移可改善污泥沉降性能,30%的污泥回流比下反应器中污泥的SVI值由无污泥转移时的140降低为93左右;采用30%的污泥回流比进行污泥转移可将传统SBR工艺处理能力提高近1/2。