泥沙对双酚A的吸附及其影响因素研究

以黄河泥沙为例,用SPE HPLC MS MS的方法分析了双酚A在泥沙上的吸附规律及其影响因素.结果表明,由于黄河泥沙碳酸盐含量较高,双酚A的等温吸附规律不能用线性吸附方程和Freundlich吸附方程来描述;去除泥沙中碳酸盐后,泥沙对双酚A的吸附量增加,且其吸附规律可用线性吸附方程和Freundlich吸附方程来描述.泥沙总有机质含量和可溶态有机质含量都会影响双酚A的吸附,沉积物和悬浮物对双酚A的吸附量分别与其可溶态有机质含量负相关;由于价态不同,钙离子和钾离子对双酚A的吸附影响规律相反,随着钙离子浓度的增加双酚A吸附量亦增加,而随着钾离子浓度的增加双酚A吸附量却减少.     

河流水沙运动对微塑料运移过程影响研究进展

对河流中微塑料的分布、微塑料在河流中发生的聚沉、重悬、水平运输和潜流交换等迁移过程进行了归纳总结.由于河流中广泛存在的泥沙会影响微塑料的迁移.本研究剖析了含沙河流中微塑料迁移,包括微塑料与泥沙的聚集和共沉降,沉积物对微塑料的再悬浮和渗透过程影响,探究了微塑料与泥沙的相互作用机制和影响因素.提出未来含沙河流中微塑料的运移...     

中国农田肥料N2O直接和间接排放重新评估

农田肥料(氮肥、复合肥、有机肥)是我国N₂O最大的排放源,其估计直接决定了排放总量的可靠性.为此,重新评估了中国农田肥料N₂O的直接和间接排放,选择2008年县域尺度活动数据、具有空间分异性的本土排放因子和参数来重新评估其排放规模、结构、空间格局及不确定性;通过与IPCC、EDGAR等国内外研究结果的对比分析,阐述该排放清单的可靠性和全面性.结果表明,2008年我国农田肥料N₂O排放总量为617.1 Gg(处于213.7~1149.2 Gg之间),其中,氮肥直接排放为458.8 Gg(74.5%),有机肥直接排放为121.0 Gg(19.6%),挥发沉降和淋溶径流造成的间接排放分别为28.0 Gg(4.5%)和9.3 Gg(仅占1.5%左右).排放集中在华北平原、东北的松辽平原、华中的淮河流域和四川盆地,以及华南的珠三角、雷州半岛和台湾地区的县(区、市、旗),主要分布在江苏(52.4 Gg)、四川(48.0 Gg)、湖北(43.2 Gg)、广东(40.8 Gg)、河南(39.6 Gg)、安徽(38.4 Gg)、湖南(31.6 Gg)、山东(28.9 Gg),其累积规模为全国总量的52%,其中,近50%的贡献源于164个县(区、市、旗).本排放清单具有更高的准确度和空间分辨率,而基于IPCC (2006)排放因子及参数的估计排放总量高估了约8.3%,对直接排放和间接排放则分别低估了12.5%和高估了330%.此外,在空间格局上还表现出高值区低估和低值区高估的特点,在491和1225个县(区、市、旗)的相对偏差超过了100%和50%,特别指出的是,间接排放在大部分县(区、市、旗)的相对偏差达到135%左右.     

电流密度对BDD电极电化学矿化吲哚的影响与机制

掺硼金刚石膜(BDD)电极电化学氧化法是去除难降解有机污染物的有效手段.与总有机碳(TOC)等的测定相比,气态中间产物的逸出量能够更直观有效地反映有机物的矿化程度与去除效果.本研究以吲哚为代表性污染物,通过对比不同电流密度(10、20和30 m A·cm-2)下BDD电极对吲哚的去除率与矿化率,结合降解过程中碳和氮形态的变化与守恒情况,分析吲哚的降解机制.结果表明,BDD电极对吲哚有良好的去除效果,电流密度为10、20、30 m A·cm-2时,吲哚达到100%去除的时间分别为8、5和4 h;TOC去除率、CO_2产生量均随电流密度的增加而增大,证明矿化率与电流密度成正相关;电解产生的CO_2气体与TOC、无机碳(TIC)构成了碳守恒体系.4~5 h时,体系TOC、TON和CO_2产生量均没有变化,表明电解产生的靛红具有较高的稳定性,此时为中间产物积累阶段;XPS表征进一步证实了中间产物靛红、苯醌等在电极表面的吸附,随着电解时间的延长,这些吸附的中间产物可进一步被降解.本研究从气态产物检测及碳氮形态分析与守恒的角度阐释吲哚矿化过程,对于辅助揭示有机物的电解过程有重要意义.     

基于习性和食物网的白洋淀大型底栖动物群落恢复研究

白洋淀由于长期受人类活动影响,部分区域内源污染严重.针对该类区域,"十三五"水专项开展了生态清淤试点工程以实现内源治理.在清淤过程中底栖生物容易遭到严重破坏,与之密切联系的食物网受到影响.在沉水植物补种成功后,如何科学地恢复底栖动物群落并维持长效稳定,急需寻求解决方案.本研究于2018年对白洋淀大型底栖动物群落进行调查,根据调研结果、习性特征和食物网模型,提出了受损后大型底栖动物群落恢复方案.研究发现,春季优势种为螺类软体动物和虾类甲壳类动物,夏季和秋季为螺类软体动物和昆虫类摇蚊幼虫.全年主要优势种为中华圆田螺、中国圆田螺、羽摇蚊和大红德永摇蚊.通过食物网模型计算,确定了软体动物是2010年和2018年的关键功能组.因此,综合优势种和关键种,底栖动物群落恢复物种主要选择虾类、螺类和摇蚊幼虫.根据底栖动物的习性,确定甲壳动物和摇蚊幼虫以自然恢复为主,螺类以人工恢复为主的恢复方式.针对螺类关键物种,根据2018年调研生物量、工程经验值和生态容量综合确定其恢复投加量合理范围.通过以上研究,建立了基于食物网成熟度和稳定性的底栖动物群落恢复优化调控方案,为受损底栖动物群落的恢复提供借鉴.     

流域污染负荷水质响应的时空数值源解析方法研究

以目前广泛应用的环境流体动力学模型EFDC为平台,构建时空数值源解析方法,理论上可以得到任意时刻任意空间点位污染物的来源构成.其原理是考虑水质模型的微分方程,直接对每个污染负荷再微分,从而将原来1个微分方程变为关于每个污染源的微分方程组,然后联立以EFDC的水动力模型求解,得到每个源对每个时空点的贡献.概化的抚仙湖模型作为数值案例用以验证方法.时空数值源解析的结果与传统扰动方法的结果几乎重合,验证了时空数值源解析方法的正确性.另一方面,数值案例中存在34个独立的污染源,扰动法则需要35次模拟,而时空数值源解析方法的结果通过单次模拟就可得到,说明时空数值源解析方法具有明显的计算效率优势.而通过对结果的进一步分析可以发现,时空数值源解析方法可以提供更精确的源贡献的动态描述.     

西南地区旱涝特征及其趋势预测

应用Z指数和标准化降水指数SPI,结合REOF方法和Hurst 指数对西南地区旱涝等级及其时空分布规律、演变趋势进行分析和预测,结果表明:SPI 和Z指数的计算结果和现实情况较一致,从多年平均值来看,云南的中甸及四川的石渠、德格等地干旱指数处于低值区,属重旱区。贵州和广西及云南南部部分地区属易涝区。逐年的SPI 和Z指数结果大体一致,2000 年以后,干旱指数波动较大。通过REOF分析,Z指数的分布大致分为川西区、川东(包括渝)区、云贵(包括广西北部)区、广南四个区域。云贵区Z指数总体呈下降趋势,涝情呈减弱趋势;川西区在1964 年至1973 年间干旱严重,1995 年以后变化相对稳定,但干旱也时有发生;川东区旱涝变化不显著。经Hurst 指数分析,西南五省市未来的旱涝情况大致为干旱程度呈逐步加大的态势,洪涝程度呈较弱的逐步减小态势。     

北京市粪便消纳站耗能排污特征及影响因素分析

利用调研得到的北京市13座粪便消纳站2009—2011年3年的平均数据,从固液分离、絮凝脱水、污水生化处理3个单元的电耗、残渣来分析北京市粪便消纳站耗能排污特征及其影响因素。研究表明不同单元有着自身耗能排污的特征,固液分离单元中,耗电情况受场站影响比较大,处理1 t粪便约耗电0.38~1.62 kW·h,排放残渣1.26~4.52 kg;絮凝脱水单元中,每处理1 t粪便耗电0.54~5.14 kW·h,产生粪渣0.012~0.26 kg;生化处理单元中,每处理1 t污水需耗电4.3385 kW·h,同时能得到0.9604 t的中水。     

湖泊生态系统稳态转换理论与驱动因子研究进展

湖泊生态系统会在长期的人为胁迫和短期的强扰动下发生稳态转换,稳态转换前后湖泊生态系统的结构和关键过程会发生明显的变化,探求浅水湖泊稳态转换驱动因子是科学合理确定湖泊管理策略的关键所在。对湖泊生态系统稳态转换的理论内涵、驱动机制进行了总结和探讨。湖泊生态系统稳态转换的概念主要含有发生的突然性和难以预知性、系统的结构与功能发生明显变化以及存在多稳态现象等内涵;具有非线性、多阈值、多稳态,以及修复过程中的迟滞效应等特征。湖泊生态系统稳态转换的驱动因子可分为外部驱动和内部驱动两种类型。外部驱动包括外源性氮磷负荷、气候变化、风浪、湖泊水位等因子;外源性氮磷负荷和气候变化的影响具有长期性和累积性,通过逐步削弱湖泊生态系统恢复力进而引发稳态转换;风浪、湖泊水位等为突发性因子,往往表现为稳态转换的直接诱因。内部驱动包括鱼类、水生植物等因子;鱼类主要通过对水生植物、湖泊底质、浮游动物等生态组分的影响引发湖泊生态系统稳态转换;水生植物对湖泊清水稳态可能不仅存在正反馈作用,也会在一定条件下存在负反馈作用。今后应加强沉水植物生长消亡的主要环境与生物要素综合作用机理、湖泊稳态类型与主控因素等方面的研究。     

菌株Sphingomonas sp. FL降解溴氨酸的特性研究

分离了1株澳氨酸降解菌.其可以溴氨酸为唯一碳源进行降解并使其脱色,通过16S rRNA基因序列比较和生理生化特性分析,将其归为鞘氨醇单胞菌属.溴氨酸降解和菌株生长的最适条件为:温度30℃,pH 7.0,摇床转速100 r/rain,(NH4)2SO4作为氮源,在此条件下,溴氨酸(100 mg/L)在14 h内的脱色率可达99%.低浓度NaCl(<2%)对脱色有促进作用,而高浓度NaCl(≥2%)对脱色产生抑制.以Haldane底物抑制模型表征溴氨酸初始浓度对脱色的影响.确定当初始浓度为1 393.5 mg/L时可取得最佳比降解速率1.4 h-1.菌株不能将溴氨酸完全矿化,至反应终点52.4%的有机碳得到去除.利用GC-MS和HPLC-MS分析代谢产物显示.溴氨酸降解的中间产物是邻苯二甲酸,终产物可能为2-氨基-3-羟基-5-溴苯磺酸或2-氨基-4-羟基-5-溴苯磺酸,邻苯二甲酸可经3,4-二羟基苯甲酸途径进一步降解而被菌体利用.