丹江口水库典型库湾及支流沉积物重金属污染分析及生态风险评价

对丹江口水库上游汉江支流及库湾沉积物中6种重金属元素的污染特征进行分析,采用效应阈值标准(NYSDEC)和Lars Hkanson潜在生态风险指数评价重金属的污染程度和环境风险。研究表明,库湾沉积物与支流沉积物中Ni、Pb含量较为接近;库湾沉积物中Cd、Cr、Cu、Zn含量分别高达186、2712、9991、4783 mg/kg,均超过支流沉积物中相应重金属含量2倍以上。各采样点表层（0~10 cm）沉积物中Pb含量均低于LEL值（最低效应阈值）,Cd、Ni含量均介于LEL值和SEL值（最高效应阈值）之间,而Cr、Cu、Zn含量均有超过SEL值的现象发生。考察沉积物重金属的富集程度发现各采样点表层沉积物中Ni和Pb均未发生富集,而Cd、Cr、Cu和Zn均存在不同程度的富集,其平均富集系数分别为712、180、163和284。根据重金属含量的相关性可知Ni和Pb主要来自于天然地球化学来源,而Cd、Cr、Cu和Zn则主要受人为源影响。以丹江口库区土壤（黄棕壤）中重金属背景值为参比,发现表层沉积物总体处于高生态风险,且以Cd生态风险为主;参与评价的5种重金属潜在生态风险程度顺序为Cd＞Cu＞Cr＞Zn＞Pb     

堰塞坝溃决机理与溃决过程模拟技术研究综述∗

堰塞坝是自然作用的产物,在世界范围内广泛分布,具有坝体形态不规则、结构和材料组成复杂且高度非均匀等特点,在上游来流冲刷、渗流潜蚀等外荷载作用下极易发生溃决,对下游人民生命财产安全造成极大的威胁。 为了对堰塞坝开展风险评估和应急处置,学者们围绕堰塞坝溃决机理与溃决过程模拟技术开展了大量的研究工作。通过梳理国内外的研究进展,基于物理模型试验总结了堰塞坝溃决过程的不同阶段,分析了坝体形态、颗粒组成、上游来流量、涌浪等因素对溃决过程的影响;从参数模型、基于溃决机理的简化和精细化数学模型等 3 个方面综述了堰塞坝溃决过程数值模拟技术的研究进展,并介绍了国际上常用的溃坝模拟商业软件;探讨了目前在试验设计、数据收集和软件开发方面存在的问题,建议了未来研究的方向和重点。总体来说,对于堰塞坝溃决机理与溃决过程的模拟还处于起步阶段,目前的物理模型试验和数值分析技术均存在较多简化或假设,未来应充分考虑堰塞坝材料的宽级配和随机特性,以及坝体结构的分层特征。     

我国东北黑土丘陵区小流域土壤有机质空间分布模拟

为探索小流域w(SOM)(SOM为土壤有机质)空间分布模拟的最佳方法,以我国东北黑土丘陵区海沟河小流域为例,借助地统计学和3S技术提取与w(SOM)显著相关的地形及环境因子,对海沟河小流域表层(0~20 cm)w(SOM)分别进行协同克里格插值、回归克里格插值和地理加权回归克里格空间插值模拟,并进行精度验证. 结果表明:我国东北黑土丘陵区海沟河小流域表层w(SOM)平均值为12.96 g/kg,空间变异程度为中等. 海拔、距水系距离均与w(SOM)显著相关,能够用来辅助w(SOM)的空间分布插值;与协同克里格插值结果相比,回归克里格对w(SOM)的插值精度提高了56.09%;地理加权回归克里格插值精度提高了90.87%;对地理加权回归克里格插值所产生的残差进行二次统计分析及合理插值,能够进一步提高插值模拟精度;将人类干扰因素纳入插值模型,是未来提高w(SOM)空间分布模拟精度的关键. 研究显示,地理加权回归克里格插值有效提高了w(SOM)空间插值模拟的精度,并且存在改进和提高的空间.      

六叉河小流域不同景观结构中径流磷形态差异分析

选取巢湖六叉河小流域,研究了流域内不同类型景观降雨产流过程中径流磷素的形态差异.结果表明,旱地径流中总磷、溶解性总磷、颗粒态总磷、总活性磷、颗粒态活性磷的浓度最高,水稻田次之,河道中最低.颗粒态磷是旱地和水稻田磷索输出的主要形态,颗粒态活性磷占总活性磷的80%以上;而河道径流中各种磷形态浓度值均较低,总磷浓度均值在0.4mg·L-1以下,磷素输出以溶解态磷为主.磷素由旱地经过水稻田向河道传输过程中,颗粒物浓度显著下降,河流中颗粒态磷浓度降低至50%左右,活性组分浓度显著降低.由水塘、沟渠等组成的多水塘系统不仅降低了磷素输出的总量,而且对活性磷有较强的削减作用,在非点源流域控制及水源地水质保护方面有重要意义.     

Fraction distribution and risk assessment of heavy metals in sediments of Moshui Lake

To examine the status and risk of heavy metal pollution in urban lakes, in China, the distribution of several heavy metals (e.g., Cr, Cu, Ni, Pb, Zn) in the sediment of Moshui Lake, Hangyang District, Wuhan City, was characterized. The process of rapid urbanization and industrialization of the district was also studied to find out its relationship with the metal accumulation profile in the sediment. It was found that the total concentration of heavy metals in the sediment was higher than the severe e ect level (SEL), at all sampling sites, except those in the riparian zone. The Cr and Cu maximum concentrations were 1,780 and 1,250 mg/kg, approximately 16 and 11 times as much as the SEL values, and they appeared as deep as 32 cm in one sample. The carbonate and exchangeable fractions of Zn were more than 50% of the total Zn content, resulting in very high risk according to the Risk Assessment Code (RAC). For Cu and Ni, a medium RAC value was found for carbonate and exchangeable fractions of 11%–20%. As sensitive indicators of contaminants in aquatic systems, heavy metals in the sediment reflect the outcome of regional urbanization, industrialization, and environmental management. With rapid urbanization, sedimentary Pb and Zn concentrations increased. The experimental results showed that high sedimentary heavy metal concentrations had resulted from rapid urbanization and industrialization, which would absolutely lead to substantial aquatic environmental decline in urban lakes.     

Effects of operational factors on soluble microbial products in a carrier anaerobic ba ed reactor treating dilute wastewater

The effects of feed strength, hydraulic residence time （HRT）, and operational temperatures on soluble microbial product （SMP） production were investigated, to gain insights into the production mechanism. A carrier anaerobic baffled reactor （CABR） treating dilute wastewater was operated under a wide range of operational conditions, namely, feed strengths of 300-600 mg/L, HRTs of 9- 18 h, and temperatures of 10-28℃. Generally, SMP production increased with increasing feed strength and decreasing temperature. At high temperature （28℃）, SMP production increased with decreasing HRT. As the temperature was decreased to 18 and 10℃, the SMP production was at its peak for 12 h HRT. Therefore, temperature could be an important determinant of SMP production along with HRT. A higher SMP to soluble chemical oxygen demand （SCOD） ratio was found at high temperature and long HRT because of complete volatile fatty acid degradation. SMP accounted for 50%-75% of the SCOD in the last chamber of the CABR. As a secondary metabolite, some SMP could be consumed at lower feed strength.     

我国大气VOCs监测现状及挑战

对我国开展大气VOCs监测的必要性、监测现状以及主要使用的监测方法进行了分析。目前,我国已初步建立了大气VOCs手工与自动监测网络,主要采用预浓缩-热脱附-气相色谱-质谱/氢火焰离子化检测器法进行PAMS组分和TO-15组分分析,利用高效液相色谱法进行13种醛、酮类组分分析。目前大气VOCs监测还存在数据质量、灵敏度有待提高,不同设备或方法监测结果一致性较差等问题。为此在VOCs监测过程中应进一步加强质量保证与质量控制,并尝试通过提高预浓缩装置除水和干扰物效率、提升进样量等多种手段提高监测灵敏度。     

HPLC—ICP—MS法测定农业废水中有机砷与无机砷的方法研究

建立了应用高效液相色谱（HPLC）和电感耦合等离子质谱（ICP—Ms）联用技术测定农业水环境样品中三价砷（Aslll）、一甲基砷（MMA）、二甲基砷（DMA）、五价砷（AsV）4种砷形态的分析方法。试验表明,4种砷形态的线性范围宽（1-300μg·L-1）,相关系数（r）均大于0．9990,方法检出限低（0．7～0．98μg·L-1）,精密度好,重复测定7次结果的RSD均小于5％。通过计算加标回收率验证方法的准确性,加标回收率为94％～112％。实际样品的测定结果显示,农田废水中砷的主要存在形态为As（V）,其次为As（Ⅲ）。     

一硫代砷酸盐在介质上的吸附特征及机制

在实验室条件下合成纯度 99%的MTA,开展不同pH和固液比条件下MTA在细砂、土壤沉积物和针铁矿这3种介质上的吸附实验,分析其吸附特征和作用机制.结果发现:①MTA质量浓度分别在0. 14～23. 59、0. 19～41. 27和0. 27～32. 02mg·L~(-1)范围时,其在细砂、土壤沉积物和针铁矿的最大平衡吸附量(Q_m)分别为21. 54、277. 98和2 607. 42 mg·kg~(-1).值得注意的是,当MTA在3种介质上达到吸附平衡后,溶液中部分MTA开始转化形成亚砷酸盐和砷酸盐.②随着pH的增加(4～10),MTA在细砂上的平衡吸附量(Q_e)逐渐减少,在土壤沉积物和针铁矿上的Q_e先减少后增加;随着固液比的增加,MTA在3种介质上的Q_e均呈现出逐渐减小趋势.③XRD、SEM和BET测试结果揭示出3种介质吸附MTA的主要控制因素不同,分别是细砂的低孔容特征、土壤沉积物的高结晶程度以及针铁矿上大量的羟基官能团(—OH).     

基于深度学习方法的PM2.5精细化时空估算模型

提出一种基于深度学习方法的地面PM_2.5浓度时空估算模型（PM_2.5-DNN）,该模型基于葵花-8卫星反演的AOD数据,结合PM_2.5监测站和气象站点观测数据对北京市地面PM_2.5浓度进行了逐时的高精度模拟,同时将PM_2.5-DNN模型的模拟性能与当前的主流方法进行了对比研究.结果表明,使用PM_2.5-DNN模型估算的北京地区1km分辨率每小时地面PM_2.5浓度与地表监测站观测数据对比的一致性较好,模型估算精度可达到R²=0.88,性能优于当前的主流方法.本文所提出的方法适用于区域尺度PM_2.5浓度时空分布细粒度建模与估算,采用端到端的训练方式构建模型,为精细的PM_2.5浓度估算提供了一个简便而有效的方法模型.