乙草胺、丁草胺和异丙甲草胺在室外天然水中的非生物降解及其影响因素

在亚热带冬、夏两季室外自然光照和温度条件下,研究了环境浓度下乙草胺、丁草胺和异丙甲草胺在河水和海水基底中的非生物降解(水解+光解)行为,并结合室内实验研究了非生物降解的影响因素.室外实验结果表明,冬季(气温12.30—26.98℃,平均17.47℃)乙草胺、丁草胺和异丙甲草胺在河水中的非生物降解半衰期(t1/2)为64—131 d、水解t1/2为105—346 d、光解t1/2为159—410 d,海水中非生物降解t1/2为89—193 d、水解t1/2为77—277 d、光解t1/2为417—630 d;夏季(气温20.77—30.37℃,平均27.22℃)3种目标农药在河水中非生物降解t1/2为4—20 d、水解t1/2为7—54 d、光解t1/2为7—32 d,海水中非生物降解t1/2为10—50 d、水解t1/2为23—67 d、光解t1/2为17—192 d.目标农药在海水中的残留持久性远高于河水;超纯水条件下,光解在目标农药的非生物降解中占主导地位;河水中的光解速率快于海水.室内实验发现,硝酸盐促进了3种目标农药的水解,同时对乙草胺和丁草胺的光解也起到促进作用;p H升高促进了异丙甲草胺的水解和光解速率,但是抑制了丁草胺的水解和乙草胺、丁草胺的光解;腐殖质添加浓度为10 mg·L-1和20 mg·L-1时促进了3种目标农药的水解,但在浓度达30 mg·L-1时则抑制了乙草胺的水解及异丙甲草胺的光解.总体而言,3种目标农药在实际水环境中的降解半衰期均较长,其降解机理和毒性效应值得进一步研究.     

北京城市河流河水和沉积物中微塑料的组成与分布

微塑料已经被证实广泛存在于自然环境中,对生物和人类造成潜在危害,进行微塑料的赋存调研有助于了解城市河流河水和沉积物中微塑料的污染现状.以北京市北运河和怀河作为研究区域,共布设了8个水样点位和3个沉积物点位,研究并对比了北运河河水和沉积物以及怀河河水中微塑料丰度、粒径、颜色、形状和种类的组成与分布特征.结果表明,北运河河水中的微塑料丰度为（1941±201）~（8155±1781） n ·m^-3（n表示微塑料个数）,平均丰度为4160 n ·m^-3;北运河沉积物中的微塑料丰度为（120±11）~（268±31） n ·kg^-1.怀河河水中的微塑料污染程度低于北运河河水,微塑料的平均丰度为2357 n ·m^-3.北运河上游河水和沉积物中微塑料的丰度高于下游,具有较明显的空间分布特征;怀河河水中的微塑料分布总体上无明显差异,但相距较远的两点位中微塑料的丰度之间具有显著差异.粒径、颜色和形状的分类统计结果显示,所有点位中微塑料的主要粒径区间为<300 μm;白色/透明微塑料（50.75%~83.91%）最为常见;碎片状（50.00%~95.08%）和纤维状（3.86%~30.00%）是微塑料的主要形态.聚氨酯（polyurethane,PU）和乙烯-醋酸乙烯酯（ethylene vinyl acetate,EVA）是所有点位的主要微塑料种类.北运河河水和沉积物中的微塑料可能主要来源于城市建设和经济发展,怀河河水中的微塑料可能主要受到周边村庄和居民日常生活的影响.     

不同类型生态浮床对富营养河水脱氮效果及微生物菌群的影响

通过设施大棚内容积为1.5 m3的人工模拟池试验,研究了框式与传统旱伞草浮床对富营养河水氮素转化及微生物菌群的影响. 传统浮床是以聚乙烯泡沫板为载体,栽植陆生植物来削减水体氮磷和有机物质等,从而达到净化水质的效果. 框式浮床是以塑料镂空支架为载体,除种植陆生植物外还添加填料等组件的新型浮床. 结果表明:①2种浮床对水体中TN,NH₄+-N和NO₃--N均有显著的去除效果,其中框式浮床和传统浮床的NH₄+-N去除率分别高达91%和86%,TN去除率也分别达到74%和64%,NO₃--N去除率分别为49%和31%. ②2种浮床系统有效地提高了水体中微生物和氮循环细菌总数和种群数量,尤其是框式浮床不同时期均比空白对照高出2～3个数量级. ③氮循环细菌的数量跟水体氮素去除有显著相关性. 其中水体ρ(NH₄+-N)和氨化菌数量呈显著正相关,ρ(NH₄+-N)和硝化菌数量呈极显著负相关,ρ(NO₃--N),ρ(TN)和反硝化菌数量之间呈极显著负相关. ④框式浮床的独特结构使之比传统浮床的去氮能力更强. 其中,填料系统吸附贡献率为8%,植物吸收的去氮贡献为16.5%,微生物系统脱氮则为75.5%;而传统浮床植物系统吸收贡献率为31.8%,微生物系统脱氮贡献率为68.2%. 说明浮床系统中植物吸收只是系统去氮的一种途径,微生物脱氮在2种浮床脱氮途径中占主导作用.      

连续流湿地中DO、ORP状况及与植物根系分布的关系

构建了水平潜流芦苇人工湿地以处理富营养化河水.在连续运行的近2a时间中,对湿地芦苇根系分布、湿地水体溶解氧(DO)、氧化还原电位(OBP)的时空变化及水力负荷(HLR)对DO、ORP的影响等进行了研究.结果表明,当年生芦苇95%的根系生物量分布在0～20 cm的基质层中,第2个生长年中97%的根系生物量分布在0～35 cm的基质层中,第2年植物根系在深度方向上有了更大的扩展.湿地中上层水体DO和ORP在沿程方向上是逐渐升高的,底层的变化很小,在水深方向上上层大于中底层.受芦苇根系主要分布在基质上层的影响,距地表20 cm的范围内基本属于中等还原环境,中底层水体为强还原环境,水平潜流湿地内部总体上是厌氧状态的.受植物光合作用及大气复氧作用的影响,湿地水体DO在1d之内先升高后降低.水体DO及ORP随着HLR的增大而降低.考察了植物根区ORP状况及根系分布对水体氧化还原状态的影响,结果表明,根系表面的OBP高达(260.6±54.3)mV,远高于水体的ORP(-220.3±21.5)mV.植物根系的释氧作用提高了根区的氧化能力.根区的好氧微环境不足以改变湿地内部的整体厌氧状态;但湿地上层大量根系分布仍然起到了改善湿地上层环境氧化状态的作用.     

人工湿地净化河道水质的研究进展

人工湿地是近年来国内外应用较多、发展较快的一种污水处理技术,本文从国内外人工湿地净化河水的技术应用出发,列举了人工湿地处理河水污染的效果和优势,并对湿地净化河水效率影响较大的湿地植物、填料、气候条件以及湿地构造4个因素进行了比较、分析和总结,最后对人工湿地净化河道水质进行了展望。     

我国流域铜的长期水质基准预测模型研究——MLR vs. BLM

铜在实际水环境中的毒性效应受多种环境理化要素影响,识别典型环境因子进而建立生物有效性模型是获得“原位”水质基准的基础. 国际上广泛应用的生物配位体模型(biotic ligand model, BLM)在实际使用过程中有局限性. 本研究旨在BLM模型的基础上,探究更适用于铜的“原位”毒性校正方法,以更少的环境因子降低环境监管过程的经济和技术成本,为“因地制宜”确定金属水质基准提供理论依据和技术支撑. 同时基于4门22种水生生物的慢性毒性数据,以影响铜生物有效性的关键水化学参数为自变量,即硬度(hardness,H)、pH和溶解有机碳(dissolved organic carbon,DOC),采用带有交互项的3种逐步多元线性回归(Multiple Linear Regression,MLR)方法建模,从9个模型中筛选出最佳预测模型〔R2=0.553 1,F=61.23,P<0.000 1,AIC(赤池信息准则,Akaike information criterion)=0.9457,BIC(贝叶斯信息准则,Bayesian information criterion)=23.43〕. 并参考我国典型流域水环境特征,正交设计216组水环境条件,对所有物种的慢性毒性值(chronic toxicity value,CTV)进行模型校正. 结果表明:①以预测准确率(RF_x,2.0)为评价指标,MLR模型较BLM模型提升了20%,MLR模型残差分析的等级评分也优于BLM模型. ②确定最佳模型为Sigmoidal-Weibull函数(R2=0.986 1,F=1 609,P<0.001),构建的三环境因子耦合的基准预测模型准确度高(R2=0.990 2,RMSE=0.041 06,F=7 238,P<0.001). ③主要环境因子(H、pH和DOC)只使得SSD曲线水平移动〔与中心(X_c)有关〕,曲线形状无影响〔振幅(A)、指数(d)和协同系数(k)恒定〕. ④在模型的适用范围内,我国流域水体中铜的长期水质基准为4.619~53.75 μg/L. 研究显示,基于BLM模型框架的新MLR模型,具有高稳健性和准确性,有助于体现流域水生态管理的区域性差异.      

鄱阳湖典型湿地地下水—河湖水转化关系

选取鄱阳湖典型洪泛湿地为研究对象,分析了2018年4~10月降水、湖水、河水和湿地地下水的氢氧同位素变化特征,利用δ¹⁸O~δD关系确定了不同水文时期湿地各类水体的转化关系,并结合同位素端元混合模型估算了不同水源对湿地地下水的贡献分量.结果表明,研究区降雨δ¹⁸O和δD值在6~7月份偏小,其余月份较高,存在明显季节变化和雨量效应.河水、湖水同位素与降水同位素的季节变化规律基本一致,但受蒸发分馏影响,重同位素更为富集,且变化幅度远小于降水同位素.湿地地下水同位素的季节变化较小,δ¹⁸O、δD均值（-5.26‰,-31.1‰）高于大气降水（-6.32‰,-40.1‰）、低于湖水（-3.60‰,-26.4‰）,与河水同位素（-5.09‰,-34.4‰）较为接近,表明湿地地下水受降水、湖水和河水的共同影响.涨水期（4~5月）河水的补给源为降雨和流域内地下径流,湖水主要受河水和降水共同补给,湿地地下水主要受前期降水和河水补给的滞后影响,河水的贡献比重更大.丰水期（6~8月）地下水主要接受湖水和河水共同补给,湖水的补给贡献比例超过50%,退水期（9~10月）湿地地下水向河道和湖泊等地表水体排泄.     

生物净化槽对黑臭河水净化的中试研究

将人工湿地技术与生物接触氧化法相组合的生物净化槽应用于上海市中心城区黑臭河水净化.试验结果表明,生物净化槽对系统中BOD₅、COD_Cr、NH₃-N 和TP 的平均去除率分别为37.0%,34.8%,34.7%,26.7%,去除率高于单一的填料净化槽.海寿花的同化利用对N、P的去除贡献率分别为8.92%,25.24%,并与微生物间形成了良好的互惠共生关系.生物膜挂膜动态分析检测结果表明,生物净化槽能够较好地实现对黑臭水体生态系统的修复.     

磷输入对湿地土壤有机碳矿化及可溶性碳组分的影响

采用室内培养试验,研究了土壤非淹水(土壤含水量为田间最大持水量60%)和淹水条件下,外源磷输入对沼泽湿地土壤有机碳矿化和土壤可溶性有机碳(DOC)及可溶性无机碳(DIC)含量的影响.结果表明,不同土壤水分条件下,土壤有机碳的矿化速率和累积矿化量均随着外源磷输入量的增加而增大;培养65d 后,土壤DOC 含量表现为先降低后升高,而DIC 含量则逐渐增大.不同磷处理下土壤有机碳的累积矿化量与土壤DOC 含量之间的相关关系并不显著,但是与土壤DIC 含量之间呈显著的正相关关系[R 为0.98 (淹水),0.99 (非淹水);P<0.05].相同磷输入水平下,淹水处理时土壤有机碳的累积矿化量、DOC 和DIC 含量均高于非淹水处理.外源磷输入沼泽湿地后,会通过提高土壤有机碳的矿化速率和土壤可溶性碳组分的淋失,加快土壤有机碳的损失速率及土壤CO2 的排放量.     

傍河地下水源地数值模拟与评价研究——以沈阳市浑河李官堡水源地为例

傍河水源地以其水量稳定、水质洁净等优点在我国北方普遍应用,地下水资源的准确评价为其良性运行的关键。结合实例,运用VisualM odflow对傍河水源地进行模拟,并在此基础上对其地下水资源进行评价及优化开采模拟分析。通过研究发现:①傍河水源地的模拟对河流的敏感性最强,其次为人工开采,而表征地下水系统特征的K、μ、a等参数的影响却不明显;②傍河水源地的模拟关键在于河流的处理。对非完整河流,在河床底部设置一层弱透水的缓冲区可取得满意效果;③傍河水源地的地下水资源量丰、枯年份相差不大,比较稳定;同时,地下水的资源量是个变量,随开采量增大而增大,且与开采井到河流的距离有关;④运用建立的水源地模型,可方便直观地对地下水开采进行优化调整,以更充分地袭夺地表水资源,从而促进水源地的良性生产。