水体悬移质对重金属吸附规律研究 ——以长江宜昌段为例

随着长江三峡工程的建设,上游来水的流速在坝区附近减缓,随江水而下的大量泥沙在此沉淀,将使坝下（长江中下游）水中的悬移质浓度降低、粒径改变 ,从而改变水环境容量。利用长江宜昌江段的周年悬移质样及水样,研究了悬移质对重金属（铜、锌、铅、镉及铬）的吸附特征。结果表明,悬移质对上述金属的吸附可用Freundlich型及Langmuir型等温式较好进行拟合;当较高浓度的金属污染物排入江水后,在吸附及沉淀的共同作用下,浓度明显降低;单位悬移质的吸附量随悬移质浓度降低而上升,但总吸附量降低,从而导致水中的金属污染物的平衡浓度升高。所得结果为预测水环境容量提供了依据。     

三峡库区悬移质泥沙对磷污染物的吸附解吸特性

就三峡库区悬移质泥沙对磷污染物的吸附解吸特性从野外同步监测和室内试验研究两个方面展开研究。选取长江干流、嘉陵江和乌江共7个监测断面于2002年和2003进行野外同步监测,测试结果表明：水中的悬移质泥沙对水中各种覆存形态的磷污染物浓度具有显著影响,单位重量泥沙对磷的吸附量与水体总泥沙含量、泥沙粒径有密切关系。采集寸滩断面泥沙对磷酸盐吸附解吸特性进行室内试验研究,并根据Langmuir吸附动力学方程对吸附解吸过程进行了拟合,发现吸附速率常数k随着泥沙粒径的增加而呈递增变化,而磷酸盐初始浓度对k值的影响并不明显,同时,磷酸盐解吸量随着泥沙浓度的增加和粒径的增加呈递减变化,k值随着泥沙粒径的增加而呈递增变化,泥沙浓度对k值的影响不明显。     

竺山湾流域河湖系统污染物总量控制研究

复杂河湖系统的总量控制需考虑河湖双重控制目标,以太湖西北部竺山湾流域为研究对象,运用排污系数法计算了区域内的入河污染负荷;构建了一维河网和二维湖体水环境数学模型,对水环境数学模型进行了率定;基于多重目标的河网水环境容量计算方法,计算了河网水环境容量,并分配至各控制单元;定量分析了各控制单元各污染物总量达标情况下的削减量及削减率。结果表明:竺山湾流域COD削减量为834.4 t,削减率为13.8%;氨氮削减量为226.1 t,削减率为36.5%;总氮削减量为724.8 t,削减率为55.2%;总磷削减量为108.9 t,削减率为73.4%。论文成果对于开展竺山湾流域污染物总量控制和水环境保护具有重要指导意义,同时为类似的河湖系统水污染物总量控制提供借鉴。     

孔隙水中营养元素的早期成岩模型

基于2002年4、7、11月及2003年2月长江口滨岸潮滩采集的4个点位的柱状沉积物样品，对典型剖面孔隙水中氨态氮和磷酸盐含量的分析测定表明，孔隙水中氨态氮的浓度范围为0．04～16．87mg／L，最高浓度基本都出现在春季；而总可溶磷的浓度为0．01～0．37mg／L，其中大部分的浓度随深度的增加而逐渐升高。通过对长江口滨岸潮滩典型剖面孔隙水中氨态氮和磷酸盐含量变化的综合分析，探讨了研究区域内沉积物的早期成岩作用，并建立早期成岩作用下沉积物孔隙水中氨态氮和磷酸盐的“扩散-平流-反应”模型。研究发现孔隙水中氨态氮地球化学过程主要受有机质分解和粘土矿物的吸附反应控制，而磷酸盐的转移反应主要受有机磷分解、磷酸盐吸附和沉淀的控制。二者反应均遵循一级动力学。     

长江江苏段主干断面污染物健康风险评价

为掌握长江水环境中污染物的健康风险，选取长江江苏段5个主干断面，对其水环境中主要有机物、重金属及非金属元素硼进行了监测。利用水环境健康风险评价模型评价主干断面和污染物的健康风险，结果表明：在所评价的断面中，栖霞江段断面污染较严重，健康危害的风险相对较大，其次为姚港河口，这2个断面入江支流的污染贡献不容忽视。水中54种有机污染物、7种重金属和元素硼由饮水途径所致健康危害的个人年风险为130×10-14～253×10-6/a，风险较大的（>10×10-9）有苯并［a］芘、镉、铬、钒和PCB52。污染物对健康危害的年总风险仅为255×10-6/a，远低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受值(50×10-5/a )。总体来看，长江江苏段主干断面水体中62种污染物污染所致的健康危害年风险度目前还处于很低水平，但风险较大的污染物的环境来源及相应的污染控制应引起管理部门的重视。研究结果可为长江沿线河流污染的有效控制，实现科学的水环境健康风险管理提供依据.     

面向异质水污染物排污权初始分配的在线拍卖机制

为探索不同种类水污染物排污权的在线初始分配方法,根据不同水污染物的特性,基于水环境容量价值,描述了一种可随时对多种水污染物排污权进行不同数量报价的投标语言.针对每家企业关于多种排污权组合的需求,构建了在线拍卖机制设计模型,提出了赢家判决流程和支付计算流程,获得了在线拍卖机制.该机制可在完全未知将来投标序列的情况下,立即对当前投标做出是否分配某种排污权组合的决策,并在企业离开前做出支付决策.理论分析表明,所提出机制可吸引更多的企业自愿参与,激励企业报告真实的到达时间、单位水环境容量估值及离开时间.相比于完全信息下的有效分配,该机制在社会福利、企业成交率和排污权利用率等方面能取得良好的效果.该文机制有助于制定公平、有效的异质水污染物排污权的初始分配方案.     

水污染物排放总量控制方法研究--以无锡城北地区为例

水环境已经成为整个苏南地区经济发展的制约因素之一,为实现经济效益与环境效益协调发展,对水污染物排放实行总量控制至关重要。在对无锡城北地区水污染物负荷、水环境现状及水环境功能充分调查的基础上,结合该区域的水文特征和排水规划,统计分析出区域内水污染物的排放总量,根据污水集中处理方案,计算出区域水污染物的削减量,然后运用河网水质模型,预测水污染物削减后河流水质改善状况,以改善后水环境质量为本底值,以下游水环境保护目标的环境功能为控制要求,反推该区域在污水实行集中处理后所能接纳的水污染物排放总量。通过科学计算得知区域水环境纳污能力为19.8 t/d,由此确定的经济规模有限,必将制约地方经济的发展,提出了扩大水环境纳污能力的有效途径,并提出了建设无锡地区污水入江通道的设想。     

岷江汤坝航电枢纽工程对水环境的影响研究

为研究长江上游岷江航电的开发对水环境带来的影响,选取岷江航电梯级水库中的第二级汤坝航电枢纽工程为研究对象.利用2016年的监测数据,分析了现状年库区渠化河段来流负荷,通过构造MIKE21水动力水质数学模型,对汤坝建成前、汤坝建成后和Ⅲ类来水情况下渠化河段的水质变化进行了数值模拟,分析了支流汇入后的污染带变化,并计算了3种情景下的水环境容量.结果 表明,现状年库区渠化河段来流污染源负荷主要来源于岷江干流.汤坝建成后,坝前CODcr和NH3-N浓度均满足Ⅲ类水质标准,TP浓度属劣Ⅴ类;在Ⅲ类来水情况下,坝前CODcr、NH3-N浓度满足Ⅲ类水质标准,TP浓度属Ⅴ类.支流汇入渠化河段形成的污染带面积较天然状态下发生变化:除镇江河和筒车河NH3-N不形成污染带以及太和河NH3-N的污染带面积减小外,其余支流水质因子污染带面积均较建设前增加.汤坝建成后,坝址处CODcr的水环境容量减少3280 t/a,NH3-N水环境容减少368t/a,TP无剩余水环境容量;Ⅲ类来水情况下,CODcr和NH3-N的水环境相比建设前减少,TP无剩余水环境容量.筒车河三类水质因子水环境容量增加,而镇江河水环境容量减小,建坝前后太和河均无剩余水环境容量.研究可为岷江航电污染源削减及应对措施的指定提供科学依据.     

基于环境同位素的鄱阳湖与长江关系变化解析

在气候变化和三峡工程调节的双重影响下,长江中下游通江湖泊江湖关系发生显著改变,而最大的通江湖泊—鄱阳湖—水情的变化及其引发的一系列生态和环境问题受到了高度重视和关注。为了揭示不同时期鄱阳湖与长江间的江湖关系,并初步分析三峡运行对鄱阳湖水情的影响,通过对鄱阳湖北部通江水道湖水、降水和九江段长江干流水同位素特征进行调查并探讨长江水与湖水同位素联系。结果表明:湖水、降水和长江水中δ~(18)O和δ~2H值存在明显的季节和空间变化,可用于揭示湖泊与长江间的关系。在三峡调洪削峰期(7月)湖水δ~(18)O和δ~2H值明显要高于长江水,且湖水主要以外排形式补给长江为主,其比例达75%;在三峡蓄水期(10月)长江水位高于湖口水位,从鄱阳湖出口到老爷庙湖水与长江水同位素值具有较高的相似性,表明了此水域受长江水倒灌影响;而在三峡蓄水期(11和12月)湖水同位素值偏大说明了其受到一定较强的蒸发富集影响。三峡水库运行明显改变了长江水位和流量,进而影响了鄱阳湖与长江的补排关系,调洪削峰调度阶段,较高的长江水位对鄱阳湖存在一定的顶托作用,导致湖水难以排泄。因此,三峡水库的调度需要考虑到鄱阳湖流域水情,以免加重该流域丰水期的洪涝灾害和枯水期的水资源短缺。     

长江经济带PM_(2.5)时空特征及影响因素研究

大气细颗粒物(PM_(2.5))因其对空气环境质量乃至人类健康的巨大危害而逐渐引起学者们的关注。本文以我国综合实力最强、战略支撑作用最为突出的区域之一——长江经济带为研究对象,基于城市级空气质量监测数据,运用地理学时空分析与GIS可视化方法探索并呈现了2015年长江经济带PM_(2.5)的时空分布特征及其演变规律;在此基础上,结合空间回归模型考察了PM_(2.5)浓度与区域城市发展之间的内在关系。结果表明,就空间特征而言,长江中下游地区PM_(2.5)污染较长江上游地区更为严重,长江北岸地区比长江南岸地区更为严重;PM_(2.5)高浓度集聚地带主要位于鄂皖苏大部分地区,与空气质量较佳的云南及其周边地区呈"对角"分布状态。长江经济带内城市间PM_(2.5)浓度存在着显著的正向空间自相关,且自相关性随距离增大而不断减弱,其门槛尺度约为900 km;在这一范围内,PM_(2.5)空间集聚效应较为明显。就时间特征而言,冬季PM_(2.5)浓度相对较高,春秋两季次之,夏季空气质量最好;各地区浓度分布在年初相对离散,后有所趋同。此外,PM_(2.5)与其他类型的大气污染物(如SO2、NO2、O3)浓度两两之间均存在着显著的正相关性,暗示大气污染物从原发污染演变为二次污染,形成恶性循环。空间回归分析结果表明,PM_(2.5)污染随经济发展水平的提高呈现先上升后下降的趋势,在一定程度上支持了"环境库兹涅兹曲线"假说;且人口密度、公共交通运输强度均在不同程度上导致长江经济带PM_(2.5)浓度的升高。最后,从区域性联防联控、不同类型大气污染物协同治理、促进经济发展方式转型等方面为长江经济带的大气环境治理提出切实可行的政策建议。     

三峡库区消落带下部区域土壤氮磷释放规律模拟实验研究

三峡库区消落带形成后其下部区域（145~155 m）由于长期处于淹没状态,其表层土壤将类似底泥状态,研究选择嘉陵江江底沉积物模拟其在好氧及厌氧淹水条件下N、P向上覆水体的释放规律。结果表明：土壤处于淹水期间,均向上覆水释放N、P,其中好氧状态下上覆水中TN以硝态氮为主,厌氧环境下上覆水中TN以氨氮形式为主;淹水前期,N、P释放速率均较快,随时间增加逐渐减缓,且在厌氧环境下TP释放能力较好氧环境强。好氧淹水中曝气量对上覆水中TN平衡浓度无显著影响,但对氨氮、硝态氮释放过程有影响,从而影响TN浓度变化;底泥状土壤落干过程对N素释放有正影响,对P素释放有负影响;在短暂的落干期间,如果进行农业利用,将增加库区水环境污染和水体富营养化的风险.     

上海海域水污染源的变化趋势

上海海域污染物主要来源于沿岸废水的排放和长江、黄浦江的携带。依据环保、水文、海洋部门发布的区域水环境质量公报，提取1981-2006年间上海水环境资料。分析城市废水排放、长江口和黄浦江污染物的排放。探讨上海海域水污染源的变化趋势。可得：过去25年。上海市年废水排放量在17．75-24．20亿t之间。其中。工业废水排放量持续减少，2000年以来工业废水排放的氰化物、重金属和砷的含量稳定在低值附近；生活废水排放量持续增长．其主要污染物为有机物。生活废水排放量与人口的增长呈正相关。过去25年上海市人均年生活废水的排放量增加了2．7倍。年增长量最大时达25％。近年来长江入海污染物的月通量在25．9～209．6万t之间；月通量在冬末最小．夏季最大；冬、夏季的差别达2．3～8．1倍。不同季节长江携带入海污染物的总量与长江径流量呈正相关：但多年比较。长江年排放入海污染物总量与其年径流量关系不显。黄浦江携带入海的污染物总量约占同期长江的1．2％～4％。近年来。上海排放到海域的有机污染物约相当于长江排放量的8％-25％，排放的重金属含量小于长江排放量的万分之三。     

河流渗滤系统中苯系物污染去除机理实验模拟研究

河流渗滤是一种自然净化过程，污染河水通过该过程在河流沉积层中发生各种物理、化学和生物作用，使得污染物浓度降低，河水水质得到净化，从而达到增加地下水开采量的目的。通过静态吸附实验和淋滤实验模拟了苯系物（BTEX）在河流渗滤系统中的吸附行为和降解行为。两种环境行为中吸附作用对于BTEX的净化效果较为有限，当吸附达到饱和之后，并存在电子受体的情况下，BTEX能够发生厌氧微生物降解，降解作用能够更有效的去除BTEX污染物。其中去除效率最高的是间二甲苯，其次是乙苯、甲苯，去除率最差的是苯。微生物降解作用相对于BTEX浓度变化存在一个滞后期。BTEX各组分的土壤 水吸附分配系数Kd越大，总的降解效率也就越低。通过河流渗滤系统这一自然净化过程，可以有效地去除浓度较高的BTEX混合污染，在两种电子受体的情况下各组分平均去除效率都超过了60%，最高去除率均超过了80%。对于持续不断入渗的污染河水，当土壤吸附达到饱和、微生物活性受到抑制情况下，去除效率会大大降低，从而使BTEX穿透包气带进入含水层，对地下水产生危害     

风干和淹水过程对巢湖流域土壤和沉积物磷吸附行为的影响

巢湖湖滨带土壤和沉积物经历明显的干湿交替过程，其磷的迁移和转化方式亦有明显变化。风干作用能显著降低沉积物磷最大吸附量、提高吸附能并增加磷平衡浓度，从而对磷的吸附能力产生不利影响。淹水过程对土壤最大吸附量的影响取决于有机质的损失情况，好氧条件下有机质损失小，磷最大吸附量无明显变化，吸附能增强，磷释放量略有增加；而厌氧条件下土壤有机质含量与磷最大吸附量均显著降低，吸附能明显减小，磷释放量显著升高。因此湖滨带消落区干湿交替将明显促进底质生物可利用性磷的大量释放。在巢湖流域常见的土壤类型中，红壤对磷的缓冲能力最强。向底质中添加氯化铁和硝酸钙可有效控制磷释放，提高磷缓冲能力，增强底质对磷的保持和固定     

西太湖区域水环境容量分配及水质可控目标研究

西太湖流域产业、人口集聚,水环境污染一直以来是该区域经济可持续发展的制约因素之一,利用2010年的监测数据对西太湖主要入湖河流及湖体的水环境状况进行了分析,通过对研究区域工业点源、城镇和农村生活源、农田面源和畜禽水产污染源排污的分布情况调查,并计算了入河污染物量;利用构建的西太湖区域水量水质数学模型,估算了区域水环境容量,依据水环境功能区的水质目标与水域面积分配到了各市/区,在充分调查现有与规划的各类型污染源总量控制工程措施的基础上,量化出具有空间分布的流域污染削减率,并提出水质可控目标。结果表明:太湖湖体受总氮污染影响总体水质劣于Ⅴ类,研究区域主要入湖河流基本处于Ⅳ类,氨氮超标最严重;进入水体的COD为25 410.2 t/a,氨氮2 795.4 t/a,总氮4 646.4 t/a,总磷313.8 t/a,其中城镇生活源污染物入河量所占的比例最大,各类污染物均在35%~50%,尤以宜兴市和常州武进区负荷较大;各控制单元进入水体的污染物量基本都超过了水环境容量,近期各市/区COD、氨氮、总氮和总磷的削减率分别为8.0%~56.0%,8.0%~62.1%,6.0%~41.8%,8.0%~59.9%,远期污染物削减率更高;最终通过模型推算,定出西太湖湖体各污染因子的可控目标,2015年,COD、氨氮、总氮和总磷分别为4.50、0.80、3.50和0.08 mg/L,2020年进一步达到4.50、0.60、3.00和0.07 mg/L,为西太湖总量控制提供科学依据。     

“长江经济带”战略背景下武汉城市水环境承载力综合评价

为揭示长江经济带战略背景下武汉城市水环境承载力的演化特征，理解长江经济带建设过程中武汉城市水环境的承载基础，从水资源环境、水污染控制和社会经济承载3个子系统来构建城市水环境承载力指标体系，采用结构熵权法和均方差决策法进行主客观联合赋权，对长江经济带战略下的武汉城市水环境承载背景进行研究。研究结果表明：（1）2004~2013年武汉城市水资源、环境与社会经济的发展协调性较好，城市水环境承载力综合值呈上升态势，具有较好的水环境承载基础；（2）水资源环境和水污染控制两个子系统在武汉城市水环境承载力中贡献较大；（3）长江经济带建设背景下水污染控制是提升武汉水环境承载力的关键，未来控制城市生活污水、加强城市环保基础设施的建设和管理是武汉城市水环境管理的重中之重     

基于典型相关分析的长江航运与水环境间关系的实证研究

长江的可持续发展将影响人们的生活和沿江城市的发展。研究旨在探讨长江航运发展与水环境间的关系。典型相关分析是研究两组变量之间相关关系的一种多元统计方法,运用该方法对2006～2016年的长江航运与水环境的相关数据进行分析,以长江航运景气指数和长江干流水系货运量表征长江航运发展状况,以长江废水排放量、氨氮浓度、生化需氧量、高猛酸盐指数和石油类表征长江水环境状况。结果表明,典型相关分析得出的第一典型相关系数(0.979)大于所有简单相关分析得出的相关系数,长江航运和水环境之间存在着显著的相关性。同时,通过典型相关模型可知,长江干流水系货运量对长江废水排放量和石油类有着显著的影响。最后,通过典型结构分析和冗余度分析结果可以看出,长江航运对长江水环境具有较强的解释能力。     

鄱阳湖水流运动与污染物迁移路径的粒子示踪研究

湖泊水流运动和污染物的迁移路径对湖泊水质起着关键作用。采用水动力和粒子示踪耦合模型,并结合野外粒子示踪实验来调查鄱阳湖洪水季节空间水流运动和污染物迁移路径。模拟结果显示,流域五河点源入湖污染物和湖区空间面源分布污染物均会沿着不同方向迅速进入湖泊主河道,在快速水流推动下逐渐向北部湖区迁移,但部分污染物因东北部湖湾区存在顺时针方向环流而发生长时间滞留和富集。野外粒子示踪实验同样表明,东北部湖湾区污染物迁移路径随着该湖区水流运动表现得复杂多变,除了可以明显观察到顺时针方向的污染物运动,还可以发现污染物向湖岸边界和湖汊迁移,最终滞留在东北部湖湾区,而康山湖区污染物在快速水流推动下主要沿主河道向西北主湖区迁移,未发现污染物进入东北部湖湾区的迹象。鄱阳湖洪水季节水流运动和污染物迁移路径具有枯水期水流-污染物传输特性。模拟得出鄱阳湖洪水期的平均换水周期约89 d,表明其可能需要近3个月时间才能彻底完成一次换水。研究成果可为大型通江湖泊"江湖关系变化"研究提供参考,对保护"一湖清水"、保障长江中下游水环境安全具有重要现实意义。     

基于纳污红线的河流排污权优化分配模型

实行水功能区限制纳污红线的水资源管理制度，在理论和实践中必须要建立河流污染物总量控制管理制度，而实行污染物总量控制，首先要确定河流排污权的初始分配方案。结合我国现行流域水功能区划成果，以水功能区作为排污权初始分配主体开展排污权分配研究，提出由河流环境保护部门确定河流总体排污权，首先通过纵向配置将排污权分配给水功能区，然后通过横向配置将初始排污权分配给排污者的一种纵向加横向分配模式。以资源分配的公平性和效率为管理目标，并以污染物总量控制、浓度控制、企业生产连续性等为约束条件，建立了河流排污权多目标分配优化模型。最后利用多目标演化算法对算例进行了求解，验证了方法的可行性，且此分配方式所获得的环境节余容量最大     

岸线码头密度对河道水动力和污染物输移影响分析——以武汉河段为例

为研究岸线码头密度对河流水动力变化及污染物输移的影响,以武汉河段为例,基于Mike21模型建立了适用于该河段的平面二维水动力-水质模型,计算了长为9.6 km的岸线范围内布置不同密度码头群后引起的附近区域内水位、流速变化以及突发水污染事故后的自净能力变化,从空间差异性、最大变幅等角度对比了三者的差异,并归纳了码头密度与水动力条件、污染物浓度变幅之间的关系.结果 表明:(1)随着码头密度增加,工程区上游水位变化较流速更敏感,工程区及下游局部位置水位变幅较小,而流速变化较为敏感,表现为前沿主流区流速增大,近岸区流速减小;当码头密度大于1.25～2.5座/km的临界范围后,水动力条件随码头密度的变幅逐渐减缓.(2)修建码头后,受水动力变化影响,工程区河段上游污染物浓度变化呈"峰前减、峰后增",但工程区下游呈"峰前增、峰后减"的特征;工程区间内表现为主流区浓度增大、近岸带浓度减小、高浓度滞留时间总体增加的变化特点.(3)受码头工程群影响,无论是区间整体上,还是局部范围内,污染物浓度相对水动力条件变幅更大,对河段内水源地的取水可能造成不利影响.以上认识对于河流岸线开发利用规模选取和效应评估具有参考意义.