非点源污染河流的水环境容量估算和分配

通过河流相应集水区内氮磷的各污染源分析(包括农地、畜禽养殖和生活排污等),利用输出系数模型估算各非点源的氮磷投(排)放量和入河量;采用河段氮磷输入-输出平衡关系分析方法,估算河流对氮磷的每月自净量.以此为基础,参照水功能区划所要求的水质目标,提出了水质未超标河段相应集水区的氮磷剩余水环境容量按月估算模型,和水质超标河段相应集水区内氮磷投放削减量的按月估算模型,及其在各污染源之间的分配方案.结果表明,长乐江的总氮和总磷自净量分别达到775.9 t·a^-1和30.9 t·a^-1,自净率分别为28.8%和51.2%.河流对氮磷的自净量不仅受水文生态条件的影响而表现出较大的季节性变化,而且随着污染负荷量本身的增加而提高.按照水功能区划中Ⅲ类水的水质要求,长乐江总氮含量全年超标;各非点源的总氮投(排)放量均须不同程度的削减,削减总量应达到1 581.0　t;氮源削减量分配结果表明,化肥是应削减的最大氮源,要求在河流相应集水区内的化肥氮投放削减量为1 047.4 t·a^-1;而与各种氮源的投排放现状相比,要求削减比例最高的是畜禽养殖的氮排放量,达32.4%.长乐江流域尚有一定的总磷剩余水环境容量(2 335.7 t·a^-1).根据目标水质要求,平水期是各污染源总氮投放需要削减的量最大的时期,丰水期则是总磷剩余水环境容量最小的时期.     

1980~2010年浙江某典型河流硝态氮通量对净人类活动氮输入的动态响应

以浙江某典型流域为研究对象,基于1980～2010年的水质水量和氮源数据及LOADEST模型,估算了逐年河流NO-3-N通量和净人类活动氮输入(NANI),分析了河流NO-3-N通量和NANI的年际演化特征及其动态响应关系,探讨了每年NANI、滞留氮库、自然背景源对河流NO-3-N通量的贡献.结果表明,1980～2010年,河流NO-3-N通量和NANI总体上都呈现出先增后减的抛物线型变化趋势,均在1998年左右分别达到峰值5.74 kg·(hm2·a)-1和77.5 kg·(hm2·a)-1;过去31 a,河流NO-3-N通量和NANI分别净增加了～42%和～77%.化肥氮和大气氮沉降是NANI的主要来源,分别占了NANI的～48%和～40%.河流NO-3-N通量的年际变化不仅与NAIN(R2=0.27**)和化肥氮输入量(R2=0.32**)显著相关,而且与河流年均流量(R2=0.79**)或降雨量(R2=0.63**)具有更强的相关性,意味着河流NO-3-N的来源除了当年的NAIN,还受滞留氮库的影响.所建立的以NANI和流量为自变量的回归模型能很好地模拟河流NO-3-N通量变化(R2=0.94**).该模型预测结果显示,在NANI和流量分别降低30%的情况下,河流年均NO-3-N通量将分别减少～21%和～30%;每年的NANI、滞留氮库、自然背景源对河流当年NO-3-N通量的贡献率分别为～53%、～24%、～23%.河流NO-3-N通量长期的年际变化是NANI和水文要素共同作用的结果;但是,由于滞留氮库的影响,与源控制方式相比,增加"汇"景观应该能更加快速地削减河流NO-3-N通量.     

尘螨过敏原硝基化的位点选择性分析

过敏原的硝基化会引起其致敏潜能的增强,进而带来更大的致敏性健康风险.过敏原蛋白质通常含有多个酪氨酸硝基化位点,分析过敏原硝基化的位点选择性是探究硝基化对过敏原致敏性影响的重要基础.本文以尘螨过敏原为研究对象,建立了基于超高效液相色谱-串联质谱(UPLC-MS/MS)同时定量分析3种尘螨过敏原(Der f 1、Der p 1和Der p 2)的13个酪氨酸位点硝基化程度的方法,并应用于分析3种尘螨过敏原在过氧亚硝酸盐硝基化作用下的位点选择性.结果表明,3种尘螨过敏原均发生了位点特异性的硝基化,Y₁₉₅、Y₃₇和Y₉₂分别为Der f 1、Der p 1和Der p 2中反应活性最高的硝基化位点.尘螨过敏原位点选择性的硝基化表明,在评价硝基化尘螨过敏原的致敏性变化时应当考虑其位点特异性的硝基化状况.     

水源区河流非点源污染物入河量计算的水质方程反演方法

以水质一维流方程为基础,建立了水源地区非点源污染物入河量计算的反演模型;计算了浙江省湖州市老虎潭水库水源地区各条支流的非点源污染物入河量;并通过对实测水文水质参数的统计,采用Monte Carlo模拟方法,分析了模型各输入参数的敏感性.由于该模型所有敏感参数都可以实测获得,避免了关键参数取值的人为主观因素的影响,保证了非点源污染过程定量分析的客观性;该模型在计算非点源污染物入河量时不受时间的限制,可以根据研究区域的水文水质监测频率计算任意时段内的非点源污染物入河量.结果表明,该水源区所有溪流中的氮、磷污染物负荷量都与溪流流量呈极显著正相关(r0.90,p0.01),因此,丰水期是非点源污染物入河的集中期;对输入参数的敏感性分析显示,对模型输出结果影响最大的是溪流的流量,其次是段末浓度和背景浓度,综合降解系数和流速的影响较小.     

反硝化菌促进硒酸盐还原研究及其应用初探

生物还原法处理水体硒污染,绿色经济。但大多数硒酸盐还原模式菌环境适应性较差,工程应用困难。采用某些具有硒酸盐还原能力的反硝化菌治理硒污染,则是一种新的尝试。以反硝化菌主导的硒酸盐还原菌群为研究对象,通过底物还原速率对比分析,结合微生物群落数据和功能基因定量,证实了Nap型硝酸盐还原酶主导了硒酸盐还原过程,明确了反硝化菌在还原硒酸盐过程中的作用,进一步拓展了硒还原菌谱。并以此为基础,提出了一种全新的硒酸盐污染治理策略:采用硝酸盐对活性污泥进行预驯化,可大大提升硒酸盐还原效率,因而具有一定的工程应用价值。     

溴化十四烷基吡啶对黑麦草吸收土壤中菲的影响

研究了澳化十四烷基吡啶(Myrlstylpyridinium bromide,MPB)对黑麦草吸收土壤中菲的影响.结果表明.由于MPB能显著增强吸附固定土壤中的菲,限制其从土壤固相向土壤水相迁移,从而可降低土壤水相中菲浓度,导致黑麦草吸收积累菲的程度降低.在两种不同菲污染水平的土壤中,MPB添加浓度为0～600 mg·kg-1时,黑麦草根系和茎叶中菲含量均随MPB添加量的增加而降低.当MPB添加浓度为600 mg·kg-1时.黑麦草根系菲含量分别为0.12 mg·kg-1和0.35 mg·kg-1,分别比对照低了77.0%和53.3%;茎叶中菲含量为0.12 mg·kg-1和0.26 mg·kg-1,分别比对照低了64.7%和50.9%.     

Al-CTMAB复合膨润土同时吸附处理水中菲和磷酸根

用AlCl₃和溴化十六烷基三甲基铵(CTMAB)共同改性制得无机-有机复合膨润土Al-CTMAB-Bent,并研究其同时吸附处理水中菲和PO₄^3-的性能.结果表明,在菲和PO₄^3-的初始浓度分别为1 mg/L和5 mg/L(以P计)、水土比为800∶1时,Al-CTMAB-Bent对菲和PO₄^3-的去除率分别为96.3%和90.2%.Al-CTMAB-Bent沉降性能良好,沉降1 h后剩余浊度比相应的有机膨润土下降81.4%,为解决实际污水处理中有机膨润土固-液分离难题提供依据.     

区域间水环境容量多目标公平分配的水环境基尼系数法

基于区域间水环境容量分配的控制指标和公平性准则分析,应用水环境基尼系数概念,以定量表达各公平性准则;并将各控制指标的水环境基尼系数均达到最小值作为界定多目标公平性的标准值。以此为基础,以各区域水环境容量分配比例为搜索变量,以水环境基尼系数达到多目标公平性标准值为目标,采用多目标最优化方法确定区域间水环境容量公平分配方案。应用该方法,对长乐江流域水环境容量在区域间的分配进行了实例分析。结果表明,将水环境基尼系数作为水环境容量分配结果的公平性衡量指标具有客观性,确定的水环境容量公平分配方案体现了多目标公平性。水环境基尼系数法可以推广至同一层面、具有可比性的排污单位间水环境容量公平分配问题上,且方法简单、可靠。     

饮用水水源保护区河流水环境容量计算模型

基于河流一维水环境容量计算模型,通过水质控制目标分析,引入了饮用水供水水库的水环境容量决定其保护区内河流水质控制目标的概念,提出以水库的水环境容量为其上游保护区内河流段末的水质控制目标,解决了由于河流与湖库的总磷水质标准不一致、水质标准中没有河流总氮指标以及水环境容量计算中河流与湖库水文设计条件不同步等,导致水源保护区内河流的水质控制目标确定困难的问题,建立了针对饮用水水源保护区内河流水环境容量的计算模型和方法,本模型直接表达了饮用水供水水库与其上游河流水环境容量之间的定最关系,体现了2个水域间的连续性和相互作用关系,为实现饮用水供水水库及其上游河流的污染物总量控制提供了可靠的科学依据,应用本模型,计算了正在建设中的老虎潭水库保护区内河流的水环境容量.结果表明,根据老虎潭水库水环境存量,保护区内河流的总氮水环境容量为65.05 t·a-1,现状总氮年入河量应削减33.86 t;总磷水环境容量为5.05 t·a-1,现状条件下尚有2.23 t·a-的剩余水环境容量,文中所提出的建模方法可以推广至水质控制目标不同情况下的连续水域,尤其适用于下游水域水质控制要求高于上游水域的情况,拓展了水环境容量的研究思路和方法.