升金湖水体优先污染物筛选与风险评价

为保护升金湖国家自然保护区湿地的生态环境,以7大类168种人类化学品为靶向分析目标物,研究其在升金湖水体中的赋存水平及空间分布特征（O）、综合化合物持久性（P）和生物积累性（B）等毒害性评价指标以及生态风险（E）和人体健康风险（H）等毒性参数,采用综合评分法筛选识别升金湖水体优先污染物,构建升金湖水体优控清单,评价升金湖优先污染物水环境生态及健康风险.结果表明,升金湖水体7大类化合物[挥发性有机物（VOCs）、多环芳烃（PAHs）、有机氯农药（OCPs）、多氯联苯（PCBs）、邻-苯二甲酸酯（PAEs）、抗生素（ANTs）以及金属元素（HMs）]污染普遍,其中上湖污染负荷高于中湖和下湖,呈现坝前蓄积现象.以污染物类别计,综合评分法优先污染物筛选结果显示升金湖水体检出化学品优先级顺序为：PAEs > OCPs > HMs > PCBs > PAHs > VOCs > ANTs.高优先级污染物清单中综合得分最高的10种化合物包括：邻-苯二甲酸二乙基己酯（DEMP）、邻-苯二甲酸二环己酯（DCHP）、PCB138、邻-苯二甲酸二正辛酯（DOP）、邻-苯二甲酸二壬酯（DNP）、七氯（HC）、p,p''-滴滴涕（DDT）、钡（Ba）、环氧七氯（HCE）和邻-苯二甲酸二己酯（DHP）.升金湖水体优先污染物生态风险商（RQ）为4.3~15.9,具有较高的生态风险,且上湖区风险高于中、下湖区.人体暴露健康风险评价表明,HMs的非致癌风险最大（风险指数HI>1）,其次为PAEs和OCPs,优先污染物通过饮水和皮肤接触途径暴露对人体健康产生的致癌风险（人体终生致癌风险ILCR<10^-6）可以忽略.本研究优化基于环境监测数据建立的优先污染物综合评分法,全面考虑了化学品毒害特性、生态及人体健康暴露风险（OPBEH）,为开展广泛的湖泊流域水环境优先污染物筛选提供统一的方法学指导,并为建立相应湖泊流域优控清单,制定优先污染物排放和管控标准提供科学依据.     

入洱海河流临湖段底泥氮的分布

于2013年7月在洱海流域采集了17条主要入洱海河流临湖段的底泥和上覆水样品,测定分析样品中TN、NH₃-N和NO₃--N的含量,揭示底泥中氮素的分布特征,并探讨底泥与上覆水中氮素含量的相关性. 结果表明:①17条入洱海河流临湖段底泥中w(TN)为23.10～310.60 mg/kg,平均值为141.66 mg/kg. ②对w(TN)有显著性差异的河流进行分组,并按照w(TN)由低到高排序为清碧溪、双鸳溪<白石溪<灵泉溪、龙溪、阳溪<桃溪、梅溪、隐仙溪、弥苴河<莫残溪、波罗江<永安江<锦溪<中和溪、罗时江、白鹤溪. 其中,各组之内河流间w(TN)无显著差异,而各组之间w(TN)差异显著(P=0.05). ③底泥中w(NH₃-N)、w(ON)与w(TN)呈极显著正相关,氮存在形态以ON为主. 其中,“北三江”临湖段底泥的厌/缺氧程度高,底泥中w(NO₃--N)占w(TN)的比例明显低于西部入洱海河流;上覆水中ρ(TN)与底泥中w(TN)、w(ON)呈极显著正相关.      

原位掩蔽对底泥汞释放的抑制效果及中试评估

为解决贵州省百花湖底泥中的汞污染问题,研究了原位掩蔽对底泥中汞释放的抑制效果. 选择沸石、高岭土和赤铁矿为掩蔽材料,通过模拟试验,确定原位掩蔽的最佳覆盖厚度为2.0 cm,此时沸石、高岭土和赤铁矿对底泥汞释放的控制率分别为47.1%、64.9%和62.3%,说明最佳掩蔽材料为高岭土. 以高岭土为掩蔽材料的情况下,试验实施7 d后,水体扰动对控制率的影响不足6.7%. 中试区位于百花湖重度污染区,面积约为22 000 m2,采用驳船少量多次撒布高岭土原位掩蔽汞污染底泥,控制覆盖厚度为2.0~3.0 cm,按月连续监测6次. 结果显示,高岭土对汞污染底泥的控制率达到47.1%. 模拟试验及中试效果显示,高岭土原位掩蔽可有效抑制底泥中汞的释放,并且较薄的覆盖厚度可降低工程成本和对湖底生态系统的影响.      

贡湖湾退渔还湖区的基底稳定性的时空特征

2012年11月至2014年5月期间季度性对无锡贡湖湾退渔还湖生态修复工程进行跟踪调查与检测,就贡湖湾湿地土壤环境退渔还湖修复工程前后的理化性质进行了分析比较,用以评估修复工程实施后退渔还湖区基底的改善效果.结果表明:退渔还湖区内基底化学性质,有机质、总氮、总磷比退渔还湖初期分别提高241.59％、98.61％和162.86％.其中,有效氮和有效磷的均值为102.31 mg/kg和15.10 mg/kg,满足土壤养分分级标准Ⅲ级标准.有关基底稳定性物理性质与退渔还湖初期相比,土壤容重减少17.84％,pH值稳定在5.8 ～6.5之间,土壤缓冲能力明显提高,修复区南部(人为种植植物)的土壤团聚体稳定性恢复状况最好,西部(自然恢复)次之,北部(基底状况差,无植物种植)恢复状况低于前述两区.总之,贡湖退渔还湖修复区在经过17个月后,其基底的整体质量趋于良好,土壤各项养分及团聚体稳定性指标逐步达到合理水平,土壤环境已具有良好的生态功能.     

人工湿地的运行和管理

合理的运行和管理是人工湿地污水处理效果和生态修复效果长期发挥的有力保障。文章结合国内外研究成果,从植物、动物、沉积物、水位、冬季运行和湿地堵塞等方面总结湿地系统的运行和管理经验,供湿地研究人员和管理人员参考。     

三峡工程运行后洞庭湖水环境变化及影响分析

以入湖水系、湖体、出湖口为研究区域,基于20多年的监测数据,运用水质单因子评价、综合营养状态指数(∑TLI)等评价方法,系统地分析了洞庭湖水文、水质、营养化状态的时空变化规律,探讨三峡工程运行后洞庭湖水环境变化及原因。结果表明:(1)洞庭湖入湖水量及沙量均明显降低、水位变幅减小。(2)透明度(SD)、总氮(TN)、总磷(TP)、浮游植物等指标的时空分异特征较为明显,4个指标年均值均总体呈上升趋势,其中,SD、浮游植物种类数量及密度自三峡工程运行后变化尤为明显。西洞庭湖的SD高于南洞庭湖,东洞庭湖的SD最低。ρ(TP)在湖体最高,ρ(TN)则在湖体最低。(3)入湖水系水质最好,出湖口水质最差。入湖水系水质一直维持在Ⅱ～Ⅲ类之间,水质良好;出湖口、湖体水质自三峡工程运行后以Ⅳ～Ⅴ类为主,变劣趋势明显。湖体富营养化日趋严重,东洞庭湖的富营养程度稍高于西洞庭湖和南洞庭湖。(4)初步认为:洞庭湖水文水动力环境条件的变化,整体上对水质产生一定的不利影响,对湖体富营养化有一定的促进作用。     

几种水陆交错带植物对底质氮磷释放的抑制作用

选取太湖贡湖湾水陆交错带内的黄菖蒲、双穗雀稗、李氏禾、黄花水龙及香菇草这5种植物,长江下游常见沙壤土、水陆交错带新生底质两种土壤,模拟扰动条件下5种水生植物对底质氮磷释放的抑制.结果表明,植物对底质总磷释放具有显著的抑制作用,双穗雀稗、香菇草、黄菖蒲可以将上覆水总磷浓度控制在0.02 mg·L~(-1),李氏禾、黄花水龙控制在0.03mg·L~(-1);李氏禾、黄花水龙试验组总磷释放率控制在0.1 d-1,双穗雀稗、香菇草、黄菖蒲试验组控制在0.05 d-1.植物生长增加了底质氮的赋存,带来底质氮释放的增加,而黄菖蒲、双穗雀稗则可以将底质总氮释放速率控制在0.02 d-1,上覆水总氮浓度控制在0.4 mg·L~(-1).植物须根根长密度、根重密度、根表面积密度成为抑制底质氮磷释放的主要因素,须根穿插增加底质中粒径≤50μm的颗粒物,从而减少了水体扰动造成的底质上扬;同时须根在生长过程增加底质总氮含量,吸收底质中的磷.5种水陆交错带植物正是通过上述两种机制抑制底质中氮磷的释放,其中黄菖蒲、双穗雀稗因为其发达的根系,抑制氮磷物质释放的效果最佳,其次为李氏禾、香菇草,黄花水龙对底质氮磷释放的抑制作用在5种植物中最小.     

太湖水华前表层水CDOM的光谱特征与来源解析

有色溶解性有机质（CDOM）是水生态系统中营养盐生物地球化学循环的重要环节,为探究太湖水华前表层水中CDOM的组分特征与来源,采用紫外-可见光谱与激发发射矩阵荧光光谱-平行因子分析（EEM-PARAFAC）技术对表层水中的CDOM组分进行了解析,结合CDOM光学参数（a₃₅₅、SUVA₂₅₄、a₂₅₀/a₃₆₅、FI、BIX和HIX）辨识其空间差异与污染来源,并与太湖CDOM组分历史数据进行了初步对比.结果表明,a₃₅₅、SUVA₂₅₄和a₂₅₀/a₃₆₅显示太湖东部表层水CDOM呈现高浓度、高芳香性和低相对分子量的特征,而北部与之相反.平行因子分析法从CDOM中分离出4个组分,类酪氨酸（C1）、两种类色氨酸（C2、C4）和类富里酸（C3）,且主要组分C1与C2和C3组分具有较强的线性关系,不同组分来自相似污染源,荧光指数显示,太湖CDOM不同区域间受内源与陆源输入影响存在差异,但整体腐殖化程度较低.这表明太湖CDOM组分以类蛋白（C1、C2和C4）为主（>85%）且以自生源为主,可生化利用性好.     

环太湖河流水质时空分布特征

针对太湖流域所划分的5个污染控制区,对各区共29条主要环太湖河流水质指标进行了测定,分析其时空变化特征,旨在为合理预防和治理太湖水体富营养化提供依据. 结果表明,北部重污染控制区内河流污染最为严重,并呈现出北部重污染控制区＞湖西重污染控制区＞浙西污染控制区＞东部污染控制区的趋势. 对比10年来历史数据表明,环太湖河流水质呈好转趋势,但现状仍不容乐观. 入湖河流污染问题依然严峻,而削减氮入河量是太湖入湖河流治理的重中之重.      

污染浓度对多级人工湿地-塘系统处理微污染河水中COD的影响

针对微污染水水质不稳定,COD_Mn波动较大的问题,本研究构建了3套中试规模的以"前置生态氧化塘、两级水平潜流湿地和表流湿地为核心、后置沉水植物塘"为工艺的多级人工湿地-塘组合系统（处理水量230 L·d^-1,分别命名为S1、S2和S3）.在3种进水浓度条件下（原水、稀释2倍和稀释1.3倍后的水体,分别作为S1、S2和S3系统的进水）,考察了3套湿地-塘系统各单元对实际微污染河水中COD_Mn的处理效果,并采用高通量测序等方法解析了S1系统湿地单元微生物群落分布特征.研究结果表明,3套系统的平均出水COD较进水有着非显著的升高,从升高的程度来看,S2>S3>S1.污染浓度相对最高、运行时间最长的S1系统对COD有着更好的净化效果.相较于S2系统,S3系统更高的进水浓度有利于COD去除.S1和S2系统的二级水平潜流湿地较其他单元有着较好的COD去除作用,平均去除率分别为18.60%和26.52%.S3系统的表流湿地较其他单元有着较好的COD去除作用,平均去除率为8.92%.微生物群落分析结果表明,S1系统的一级、二级水平潜流湿地中细菌丰度和多样性沿程提高,两个单元所富集的相同优势菌群包括α-变形菌纲、γ-变形菌纲和拟杆菌纲,与COD降解有关的菌属分别包括unclassified_f__Burkholderiaceae、unclassified_c__Alphaproteobacteria、norank_f__Blastocatellaceae和norank_f__Saprospiraceae、红细菌属.表流湿地中细菌丰富度进一步升高,但生物多样性有所减少,其中蓝菌属和norank_c__Actinobacteria可能与表流湿地出水COD升高有关.本研究为大型河口湿地-塘复合生态系统处理微污染地表水时工作重心由浓度削减向污染物释放控制的转移提供了宝贵的工程经验.