雨水管道沉积物冲刷特性

通过试验模拟雨水管道内沉积物的冲刷过程,探索不同水力、沉积物条件下雨水管道内的冲刷规律,结合数学模型拟合,计算特定条件下管道内沉积物的冲刷率和冲刷通量。结果表明,不同条件对管道内沉积物冲刷过程有较大影响,管道内较大的流量、坡度下,水流动能大,冲刷能力强,会带来较高的冲刷通量;而较小的粒径表层易剥离,以悬浮的形式被水流冲刷带走,因此在冲刷的前15 s表现出更高的冲刷通量;沉积厚度较大时,管道末端出水悬浮颗粒物质量浓度较高,也易形成较大的冲刷通量。经过构建数学模型,计算出了特定条件下雨水管道沉积物的冲刷率和冲刷通量。     

长江流域主要污染物总量减排及水质响应的时空特征

从流域尺度评估污染物减排与水质响应成为我国水环境质量管理的重要内容,以长江流域为研究对象,分析了“十二五”期间长江10个子流域的主要污染物(化学需氧量和氨氮)减排效果及水质响应的时空差异。结果表明,环保投资大幅度增加促进了长江流域主要污染物的减排,然而不合理的环保投资结构导致流域水污染治理效率并不高。不同流域污染负荷差异显著,长江中下游负荷量约为源头区的4倍。不同污染物的水体质量浓度与流域负荷量之间的响应机制存在明显差异,其中,长江各流域水体氨氮质量浓度对流域的氨氮负荷量变化表现出积极的响应关系,相比之下,长江各流域水体高锰酸盐指数的年平均质量浓度变化趋势与流域化学需氧量负荷的变化并不一致。建议调整长江流域污染治理的环保投资结构,提高生活源污染的治理效率,同时在分析流域总量减排与水质响应不确定性基础上,优化和调整流域污染物管理方案.     

Cd~(2+)、Pb~(2+)在湘江流域河床表层沉积物上的吸附特性研究

以湘江流域河床表层沉积物为吸附剂,用于去除水中Cd~(2+)、Pb~(2+),系统研究了沉积物对Cd~(2+)、Pb~(2+)的吸附规律,并探讨了其吸附Cd~(2+)、Pb~(2+)后的化学稳定性。结果表明,当2种离子单独存在时,沉积物对Cd~(2+)、Pb~(2+)均具有较好的吸附效果;当2种离子同时存在时,由于竞争作用,沉积物对Cd~(2+)和Pb~(2+)的吸附量分别减小了约40%和16%。对吸附平衡的溶液进行曝气和用双蒸水清洗吸附饱和的沉积物后,Cd~(2+)、Pb~(2+)的释放比例较小,说明湘江流域河床表层沉积物吸附Cd~(2+)、Pb~(2+)后,其化学稳定性较好。沉积物的SEM、FTIR和XRD分析发现,沉积物结构多孔,表面含有大量—OH、—NH,这些基团在吸附重金属阳离子过程中起重要作用。研究结果表明,湘江流域河床表层沉积物对去除水中的Cd~(2+)、Pb~(2+)有较好的效果,该成果对湘江流域重金属污染控制具有重要参考价值。     

基于多元统计分析的辽东湾沉积物痕量金属地球化学特征

为研究辽东湾表层沉积物中痕量金属的地球化学特征和可能产生的生物效应,于2015年在辽东湾设置38个采样点,采集表层沉积物样品,测定其中13种痕量金属污染物的含量,并采用多元统计分析法对其地球化学特征进行研究. 结果表明:辽东湾表层沉积物中w(Al)、w(V)、w(Cr)、w(Mn)、w(Fe)、w(Co)、w(Ni)、w(Cu)、w(Zn)、w(As)、w(Cd)、w(Ba)和w(Pb)平均值分别为55 726.95、76.21、35.59、852.85、30 482.16、11.98、27.88、21.60、76.53、9.16、0.17、396.78和21.72 mg/kg;其中w(Al)最高,占63.51%;w(Fe)其次,占34.74%. 多元统计分析结果表明,痕量金属受氧化还原环境影响强烈,V、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd在沉积物的氧化还原循环中易被Fe氧化物吸附,与Fe氧化物产生共生关系. Ba与Pb存在共生关系,具有相似的物质来源和地球化学特征;Mn是海洋沉积物中主要化学成分;Cr一般和沉积物中的陆地碎屑相结合. 生态效应浓度评价表明,Ni和As偶尔会产生不利的生物效应,产生几率分别为97%和63%;Ni、As、Cu、Pb和Cr长期暴露会产生毒性效应,产生几率分别为100%、94%、74%、6%和3%,Zn和Cd不会产生毒性效应. 根据对生物产生负面效应和毒性效应的概率,痕量金属污染程度的排序为Ni＞As＞Cu＞Pb＞Cr＞Zn=Cd.      

阳澄湖表层沉积物中氮磷及重金属的空间分布特征及污染评价

为了解阳澄湖表层沉积物中氮磷及重金属的空间分布和污染特征,对全湖开展了大范围调查,基于综合污染指数、地积累指数法和潜在生态风险指数法对沉积物污染风险进行评价.结果表明:阳澄湖表层沉积物中w(TN)、w(TP)平均值分别为3 433、379 mg/kg,湖区氮磷污染严重且空间差异明显,w(TN)高值区位于阳澄东湖,w(TP)高值区位于阳澄西湖;综合污染指数评价结果显示,整个阳澄湖TN均为重度污染状态,TP除阳澄西湖外大部分区域处于轻度污染状态.阳澄湖表层沉积物中w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)、w(Cr)、w(Cd)、w(As)、w(Hg)、w(Ni)的平均值分别为35.0、141、12.6、62.6、0.36、27.5、0.145、47.6 mg/kg,分别是江苏省土壤重金属环境背景值的1.50、2.17、0.57、0.83、4.22、2.93、5.78、1.45倍,阳澄西湖的重金属含量要高于阳澄中湖和阳澄东湖.地积累指数法和潜在生态风险指数法评价结果均表明,Hg和Cd是主要的生态风险贡献因子,二者生态风险指数平均值分别为231.23、126.63.相关分析结果表明,阳澄湖表层沉积物中Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg和Ni的质量分数显著相关,说明其具有相似的来源,结合水系结构和周边企业分布,推测其主要来自于相城区和常熟市的工业企业.      

大宝山尾矿库区水体重金属污染特征及生态风险评价

为阐明大宝山槽对坑尾矿坝水体中重金属的污染特征,分析了过滤水、悬浮物和沉积物中重金属的含量,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属污染程度进行评价.结果表明,水体中ρ(Cu)、ρ(Zn)、ρ(Cd)和ρ(Pb)分别高达7.228、41.190、0.178和0.377 mg/L,其中pH和E_h(氧化还原电位)是影响重金属含量的重要因素.悬浮物和沉积物中重金属沿河流断面呈相似的空间分布规律,Cu和Cd污染较为严重.从尾矿库N1采样点至河流下游N4采样点处,重金属沿水流方向呈现溶解态向悬浮态和沉积态迁移特征,而Cu的迁移行为有所不同.据地累积指数法的评价结果,各重金属I_geo(地累积指数)顺序为Cu>Cd>Zn>Pb,Cu和Cd的I_geo平均值分别为4.552和1.605,属重度污染和偏中污染.潜在生态风险指数法评价表明,各重金属危害程度为Cu>Cd>Pb>Zn,Cu和Cd的E_ri(潜在生态危险系数)平均值分别为193.3和143.0,均属强生态危害级别.两种方法均表明Cu和Cd为主要风险元素.该研究区域的RI(生态危害指数)为163.1～576.6,平均值为356.6,属强生态危害级别,相关部门应采取相应措施,加强对该区域污染防治和风险管理.      

北极生活污水低温降解菌筛选与多样性分析

利用筛选培养基从北极海洋沉积物中筛选可用于生活污水低温处理的微生物,并进行了分子鉴定和模拟生活污水降解效率的测定。结果表明,经筛选培养基富集培养和分离纯化,根据菌落形态学特征,从11个北极海洋沉积物中共分离到37株微生物,均可在以葡萄糖为惟一碳源和能源的筛选培养基中生长。分子鉴定与系统发育分析表明,37株菌分属于细菌域的不动杆菌属(Acinetobacter)、节杆菌属(Arthrobacter)、嗜冷杆菌属(Psychrobacter)和红球菌属(Rhodococcus),酵母的Mastigobasidium属和白冬孢酵母属(Leucosporidium),真菌的隐球菌属(Cryptococcus)和念珠菌属(Candida)。4株不同种属的试验细菌均能够利用各种有机物,如葡萄糖、甘露醇、甘露糖、苹果酸、苯乙酸和枸橼等。对模拟生活污水降解效果的初步试验表明,菌株5-3、9-2和11-3的处理效果较好,3株菌株10℃单独培养72 h,COD降解率均可达75%以上;菌株9-2在温度0~30℃的温度范围内均可生长,10℃条件下培养48 h对模拟生活污水COD降解率可达88.1%。研究结果表明北极存在着丰富的可用于生活污水低温处理的微生物资源种质资源。     

湖泊沉积物中多环芳烃生物降解及其影响因素

多环芳烃(PAHs)是环境中广泛存在的一类持久性有机污染物,随着环境中PAHs污染的加剧,湖泊沉积物中PAHs含量呈逐年增加的趋势,对湖泊环境造成了潜在的生态风险。生物降解在PAHs的迁移转化、自然分解甚至最终从环境中消失的过程中占有重要的地位,是沉积物中PAHs去除最主要的途径。在介绍国内外湖泊沉积物中多环芳烃污染分布与污染程度的基础上,详细阐述了影响沉积物中多环芳烃生物降解的主要因素:溶解氧、温度、电子受体、电子供体以及降解PAHs的微生物,并探讨了不同因素下PAHs的降解特征及其强化生物降解过程中存在的问题,最后对其今后的研究方向进行了展望。     

三峡水库沉积物不同赋存形态磷的时空分布

为了认识三峡水库沉积物磷的赋存状况,利用磷形态标准测试程序SMT法对干流和三条代表性支流(香溪河、大宁河、小江)的柱状沉积物进行了总磷(TP)、无机磷(IP)、有机磷(OP)、铁/铝磷(Fe/Al-P)、钙磷(Ca-P)的测定,结果表明干流沉积物TP含量为781~1026 mg·kg-1,支流沉积物TP含量为382~1085 mg·kg-1.TP主要由IP组成,OP所占比例较低;IP主要由Ca-P组成,Fe/Al-P所占比例较低.干流TP含量空间差异不显著,但各赋存形态磷的含量普遍高于支流,支流中香溪河磷含量高于大宁河和小江.垂直方向上各赋存形态磷含量在不同沉积深度没有明显规律;TP、IP、Ca-P三者变化趋势较一致,主要受Ca-P含量的影响.鉴于支流的独特水文条件,相比于干流,更应警惕支流沉积物磷的释放风险及其对水体的环境化学效应.     

富硫沉积生境中微生物群落的垂直分布特征

为探讨富硫沉积环境中特定微生物类群对硫循环的贡献,人工建立富含硫酸盐的模型,对模型中各种环境化学参数进行监测,并采用不依赖于培养的微生物分子生态学技术对微生物群落垂向分布特征进行解析.结果表明,以沉积物-水界面为分界线,上层水相为好氧环境,硫化物浓度较底;而沉积物相中硫化物浓度较高,为厌氧生境.微生物群落分布与环境特征具有很好的吻合性,沉积物相中微生物群落相似性较高,多样性相对较低,而水相中微生物多样性较高,且与沉积物中微生物分离距离较大.在水-沉积物垂向剖面中,细菌域中的变形菌门(Protebacteria)(丰度为7.6%~32.8%)、绿弯菌门(Chloroflexi)(13.6%~22.3%)以及古菌域中的广古菌门(Euryarchaeota)(19.3%~29.2%)是微生物群落中的绝对优势类群.在该生境中,存在微生物主导的硫循环过程,在厌氧沉积物表层,δ变形菌纲(Deltaprotebacteria)中的硫酸盐还原细菌还原硫酸盐产生硫化物,同时降解有机质.硫化物向上层扩散时,被Thiobacillus、Acidithiobacillus和Halothiobacillus等属的硫氧化微生物氧化为单质硫,并进一步氧化为硫酸盐,在硫循环过程中有机质被逐渐降解.特定微生物种群的富集需要在不同的环境因素,多种微生物共同参与硫循环过程,完成有机质降解.