基于化学与生物复合指标的流域水生态系统健康评价——以滇池为例

水生态系统在人类社会的发展过程中发挥着至关重要的作用,由于人类活动的干扰,水生态系统的健康状况受到严重威胁.因此,本研究在对滇池流域水生态系统状况深入调查研究的基础上,根据水质状态和生态特性,利用层次分析法构建以化学完整性和生物完整性为标准的滇池流域水生态系统健康评估指标体系,计算各样点健康评价指标,综合评价滇池流域水生态系统健康状态.结果表明:滇池全流域水生态系统整体健康状态处于中下水平,流域上游区域健康等级多为良好,流域中游区域健康等级多为一般,流域下游区域健康等级多为一般和极差;滇池湖体健康等级则多为一般和差,尤以滇池北部(草海)健康状况较差;滇池流域河流和水库的健康状态整体比滇池湖泊的健康状态好,河流和水库的健康状态差异性不显著;生物状况是滇池流域水生态系统健康状态较差的主要限制性因素.     

典型再生水人工湿地净化系统水质时空变异研究——以北京市奥林匹克森林公园人工湿地为例

选取奥林匹克森林公园人工湿地作为典型再生水补水人工湿地净化系统进行水质数据检测,应用模糊综合评价法综合评估各净化单元的水体污染状况,采用综合判别分析和Spearman相关分析阐释影响各净化单元时空变异的水环境要素,并通过因子分析识别不同时间段污染源的种类和组成.结果表明,奥林匹克森林公园人工湿地净化系统水质状况较好,符合人体非直接接触的景观用水国家标准.人工湿地各净化单元时空区间污染程度不同:季节尺度上,秋季污染更为严重;空间尺度上,主湖区、混合氧化塘区污染最为严重.CODMn、NO-3-N、ORP、TN 4项指标即可完全表征水质的季节差异(91.8%),应适当加大监测力度;Chl-a、CODMn、DO、pH 4项指标用于表征空间差异(55.1%),较低的判别正确率暗示了各功能区间类似的污染状况.不同时空区间污染源种类和组成存在差异性:水体的内源杂质是各季度影响水质的主要因子,春季有机污染最为严重,夏季则转为氮、磷等营养物质污染,秋季水体则更易受富营养化的威胁;再生水区水体污染的主要影响因子为氮、磷等营养盐类,其余功能区水体主要影响因子仍为内源杂质.增强水体流通力,缩短水力停留时间,能够有效减弱富营养盐类和有机污染物的影响.     

两种新型涂铁改性砂的过滤性能及反冲洗条件研究

以两种新型涂铁改性石英砂(纳米氧化铁改性砂,Nano-OCS;氧化铁改性砂,IOCS)及普通石英砂(RQS)为研究对象,考察了两种新型改性砂对沉后水腐殖酸及浊度的直接过滤效果,对其反冲洗条件进行优化研究,并对3种滤料的过滤效果进行了比较.结果表明,1滤层厚度为45 cm时,最佳滤速为6 m·h-1;3种滤料对腐殖酸和浊度的直接过滤效果依次为:Nano-OCSIOCSRQS,其中两种涂铁砂对腐殖酸的去除率分别为71.70%和61.61%;2Nano-OCS和IOCS滤柱的反冲洗流程分4步,对应的流程及最佳操作条件为:首先,用0.5 mol·L-1NaOH的溶液浸泡,气冲强度13 L·s-1·m-2,气冲时间6 min;然后,用0.075 mol·L-1的NaOH溶液与空气同时反冲洗,NaOH溶液冲洗强度为8 L·s-1·m-2,气冲强度13 L·s-1·m-2,冲洗时间3 min;接着用0.015 mol·L-1的FeCl3溶液与空气同时反冲洗,FeCl3溶液冲洗强度为8 L·s-1·m-2,气冲强度13L·s-1·m-2,冲洗时间2 min;最后,用清水冲洗,冲洗强度8 L·s-1·m-2,冲洗时间4 min.两种涂铁砂反冲洗前后表面形态结构更加复杂、粗糙度增加,对腐殖酸去除率进一步提高.3当滤层厚度由45 cm增加到80 cm时,Nano-OCS对腐殖酸直接过滤的最高去除率由74.6%提高至80.3%,平均去除率由57.9%提高至68.5%.     

需求视角的中国能源消费氮氧化物排放研究

基于经济投入产出生命周期评价(EIO-LCA)模型构建了中国1990—2010年能源消费氮氧化物完全排放矩阵,从需求的角度分析了氮氧化物排放在部门和不同需求间的分布结构,并通过情景模拟深入探讨了最终需求结构变化对氮氧化物排放的综合影响和拉动效应,以期探索中国氮氧化物减排的多元化途径.研究结果显示,1990—2010年中国氮氧化物排放总量从878万t上升到2398万t,历年来由工业部门拉动产生的氮氧化物占总量的比重高达70%左右;由最终消费拉动的氮氧化物排放比重逐年下降,资本形成和出口拉动的氮氧化物排放比重逐年上升.氮氧化物排放强度则从47.0 kg·万元-1降至6.0 kg·万元-1,其中,能源和交通部门的排放强度最高.通过情景模拟可以看出,提高最终消费比重,扩大内需有利于氮氧化物总量减排,尤其是对工业部门的减排效果显著.实现氮氧化物总量减排目标,要求在技术进步之外,积极寻求多元减排措施,以强化减排效果,突出能源和交通等重点部门的氮氧化物防治体系建设,并通过扩大内需优化最终需求结构以促进工业部门氮氧化物减排.     

铀尾矿库尾矿砂大气污染的控制研究

铀尾矿库运行期间,裸露的尾矿以扬尘形式对周边地区造成环境污染和辐射危害.因此,本文以平地型铀尾矿库为对象,应用CFD技术,探讨滩面形状(弧形、棱形和锥形)对减轻或控制运行期间尾矿库滩面颗粒物的大气迁移和环境污染的作用.结果表明,常年主导风速V=1.0m·s-1条件下,以1 mg·m-3的浓度为抑尘标准时弧形滩面抑尘效果最为明显,棱形滩面和锥形滩面抑尘效果较差.通过对不同风速下几种滩面形状防护效果的分析对比发现,小风速(V=0.5 m·s-1)下3种滩面形式辐射防护均效果良好,但随风速的增大效果逐渐减弱;弧形滩面条件下综合防护效果最佳.     

NOx光解测量装置的设计与测试

根据二氧化氮的光解反应原理,自主设计、装配了一套氮氧化物光解反应装置,并将其与Thermo 42系列氮氧化物分析仪的化学发光检测室联用,进行了不同条件下(分别为标气流量、臭氧流量、光源温度、功率、样品湿度)NO2光解转化效率的测试.结果表明:进样流量为100~200 mL·min-1、光源温度为20℃、光源功率约为60 W(光密度约26 W·mL-1)的条件下,可得到较高的光解转化效率(约80%);臭氧流量及样品相对湿度对转化效率影响不大.在上述最佳转化效率的条件下,将其与PLC860-CLD88p(ECO PHYSICIS)进行了为期8 d的比对实验.结果显示:二者的NO2实际测量结果趋势基本一致:[NO2]ECO=0.908×[NO2]PKU+1.913(R2=0.955),初步证实了该套自主设计光解装置应用于实际观测的可靠程度.     

辽河流域与英国中部河湖水体中溶解有机质的荧光特性

运用三维荧光光谱技术对辽河流域和英国中部水体中溶解有机质(DOM)的荧光光谱特性进行了分析.结果表明,辽河流域各研究水体中DOM包含4种荧光组分,即类色氨酸、类酪氨酸、可见光区和紫外光区类腐殖质,通过对荧光特性定量指标的分析可知,辽河流域各研究断面水体中类腐殖质物质内源作用大于陆源,DOM具有较强的新近自生源,各河流水体中DOM腐殖化程度顺序为:浑河中游海城河中游蒲河下游太子河下游.相比之下,英国河湖中,除了River Tame含有以上4种荧光组分外,其它水体中均没有发现类酪氨酸荧光物质,甚至在River Tern中仅含有类腐殖质荧光物质,河湖中DOM含有较少的新近自生源组分,以陆源影响为主.另外,辽河流域水体中类蛋白与类腐殖质荧光峰强度比值大于英国各河流水体的平均值.由此可以推断,辽河流域各研究断面大量污染物的输入,是造成其严重内源污染的主要原因,从而使水体中DOM含量增加,英国各河流断面其DOM主要来自于水体本身存在的大量微生物和浮游植物的代谢活动以及土壤有机质经雨水的冲刷流入水体的贡献.     

基于随机模拟与三角模糊数耦合的重金属污染评价模型

基于河流环境系统中随机性、模糊性等多种不确定信息共存的特性,采用蒙特卡罗方法模拟三角模糊数,并将其应用到沉积物重金属污染评价领域,通过将各重金属实测含量及地球化学背景值三角模糊化,然后进行随机模拟,并结合各等级概率水平加权进行综合污染等级分析,建立了基于随机模拟与三角模糊数(SS-TFN)理论的沉积物重金属地累积指数评价模型.采用该模型对湘江长沙段沉积物中重金属污染状况进行评价.结果表明,Cd的污染程度最大,处于严重污染级别;其次为Zn和Hg,处于重度污染级别,并有向严重污染恶化的趋势;而其他重金属污染程度则较低.相对于确定性评价方法,该模型能够得出评价区域重金属地累积指数的可能值区间及其相应的概率水平,客观真实地综合表征沉积物中重金属分布及污染情况,为科学决策提供更多全面合理的信息.     

东莞市大气亚微米粒子PM1及其中水溶性无机离子的污染特征

2011年8月—2012年7月期间,利用中流量(100 L·min-1)大气采样器对东莞市A和B两点(A:生活区,B:工业区)进行PM1、PM1~2.5、PM2.5~10采样,并定量分析颗粒物上F-、Cl-、NO-3、SO2-4、NH+4、Na+、K+、Ca2+、Mg2+等9种水溶性无机离子.分析结果显示,工业区B点的细粒子污染较生活区A点严重,B点PM1质量浓度年均值为48μg·m-3,其浓度是A点的1.2倍.A、B两点PM1对PM2.5和PM10的质量贡献率无明显差异,平均贡献率分别高达69%和45%.二次离子SO2-4、NO-3、NH+4及与燃烧行为有关的K+、Cl-等5种离子在细粒子PM1上富集,这5种离子对PM1质量的贡献率分别为18.82%~19.76%、4.98%~5.47%、3.98%~4.12%、2.03%~2.27%和3.39%~3.78%.而其他4种离子,Ca2+、Mg2+、F-和Na+积聚在粗粒子PM2.5~10上.PM10/PM2.5/PM1三种粒子中,PM1粒子酸性值AE/CE(阴离子当量浓度/阳离子当量浓度)比值和硫转化率SOR、氮转化率NOR值均是最高.     

紫色丘陵区不同弃土弃渣下垫面入渗特征及影响因素

采用环刀法研究了紫色丘陵区不同碎石含量弃土弃渣下垫面的入渗特征及影响因素.结果表明,不同弃土弃渣下垫面入渗性能随碎石含量的增加而差异显著,其中,碎石含量为40%的弃土弃渣下垫面初始入渗率、稳定入渗率及平均入渗率分别是土质弃渣下垫面的1.30、1.13和1.54倍.不同下垫面初始入渗率和稳定入渗率与弃渣初始含水率、容重呈显著负相关,与下垫面总孔隙度、非毛管孔隙度呈显著正相关.其中,初始入渗率与初始含水率相关系数在-0.689~-0.912之间,稳定入渗率与容重相关系数为-0.745~-0.999,且稳定入渗率随非毛管孔隙度增加而显著提高.Horton模型对不同弃土弃渣下垫面入渗率与时间拟合的可决系数在0.899以上,且Horton模型计算入渗率与实测入渗率的相对误差在0.07%~6.60%之间,是紫色丘陵区分析不同弃土弃渣下垫面入渗过程的适宜性模型.研究结果可为紫色丘陵区弃土弃渣水土流失量预测和评价提供技术参数.