Effects of physical and chemical characteristics of surface sediments in the formation of shallow lake algae-induced black bloom

Surface sediments are closely related to lake black blooms. The dissolved oxygen （DO） distribution and its penetration depth in surface sediments as well as the migration and transformation of redox sensitive elements such as Fe and S at the sediment-water interface are important factors that could influence the formation of the black bloom. In this study, dredged and undredged sediment cores with different surface properties were used to simulate black blooms in the laboratory. The Micro Profiling System was employed to explore features of the DO and ∑H2S distribution at the sediment-water interface. Physical and chemical characteristics in sediments and pore waters were also analyzed. The results showed that sediment dredging effectively suppressed the black blooms. In the undredged treatment, DO penetration depth was only 50 μm. Fe^2＋ concentrations, ∑H2S concentrations, and ∑H2S production rates were remarkably higher in surface sediments and pore waters compared to control and dredged treatments. Furthermore, depletion of DO and accumulation of Fe^2＋ and ∑H2S in surface sediments and pore waters provided favorable redox environments and necessary material sources for the blooms. The study results proved that physical and chemical characteristics in surface sediments are important factors in the formation of the black bloom, and could provide scientific guidance for emergency treatment and long-term pre-control of black blooms.     

重庆城口地区下寒武统黑色岩系重金属富集特征及其生态环境效应

重庆城口地区广泛发育有下寒武统黑色岩系。测定了城口地区下寒武统黑色岩系中多金属富集层、黑色岩系岩石及其风化土壤、硅质岩样品中Cr、Co、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sb、Pb含量。结果表明多金属富集层中重金属相对比较富集,其中Cd、Zn、As的富集程度较高,富集系数平均分别为119.67,10.73,7.30。运用地质累积指数法和生态危害指数法评价了重金属的潜在生态环境效应,其中Cd、As的生态危害较大,黑色岩系尤其以多金属富集最为明显,在未来的研究中关注多金属富集层中Cd、As的生态环境效应。     

高锰酸钾强化PAC混凝处理温瑞塘河黑臭水体试验研究

以浙江省温州市温瑞塘河某河段黑臭地表水为研究对象,考察高锰酸钾强化PAC混凝工艺的除污效能,获得处理温瑞塘河黑臭水体的最佳工艺条件,为恢复河流水体生态自净功能提供基础。试验结果表明,高锰酸钾的最优投加方式为在混凝剂PAC前投加,最佳预氧化时间5 min,最佳投加量1.5 mg/L。将本实验得出的最优混凝处理条件应用于温瑞塘河实际黑臭水体的处理时发现,处理后水质明显改善,此表明高锰酸钾强化混凝应急处理温瑞塘河黑臭水体是切实可行的,可为实际的应急处理工艺提供了理论依据和技术指导。     

华南沿海某大气背景点黑碳气溶胶污染特征

黑碳气溶胶(BC)因其显著的气候效应和对人类健康的危害而成为研究的热点。研究背景点位BC的浓度水平和来源特征有助于掌握BC在区域尺度上的辐射强迫特性和环境影响。2009年秋季在华南沿海某区域大气背景点进行了为期约40 d的BC在线观测。观测期间BC的平均浓度为(2.34±1.33)μg/m3,与其它区域背景点相比处于较高水平。利用中尺度天气研究和预报系统WRF模拟的高分辨率三维气象场数据驱动HYSPLIT-4反向轨迹模式,模拟观测期间每小时的气团轨迹,将所有轨迹分为来源特征明显的东北沿海、北方内陆、香港方向和东南海面方向四类。当受到东北沿海来源气团影响时,BC的浓度为平均水平的1.4倍,BC和CO有较好的线性相关关系,而其它三类气团影响时的BC浓度都低于平均浓度,且BC和CO的相关关系很差,说明来自东北沿海地区的较近距离区域传输是影响该背景点大气BC的主要源区。     

黑碳吸附/解吸对微生物降解苯酚的影响

本文以黑碳为吸附介质,苯酚为吸附质,研究了黑碳上吸附的苯酚以及液相中的苯酚对微生物降解的影响。苯酚降解微生物选择假单胞菌,它能够以苯酚为唯一碳源和能源。通过实验得出,Freundlich吸附模型能够较好地描述苯酚在黑碳上的吸附;在实验浓度和时间条件下,假单胞杆菌降解苯酚呈现零级反应,在有黑碳的体系中,苯酚降解速度为5.77 mg.L-1.h-1,在无黑碳的体系中,苯酚降解速度为2.67 mg.L-1.h-1,黑碳促进了细菌降解苯酚,加大苯酚的降解速度。实验在有黑碳的体系中可以得出黑碳上苯酚的脱附速率跟不上细菌的降解速率,当液相中的苯酚降解完成后,黑碳的苯酚脱附是细菌降解苯酚的限制条件。     

中国与印度典型城市道路街尘中多环芳烃与黑碳的对比研究

为探讨城市道路街尘中多环芳烃(PAHs)和黑碳(BC)的分布特征,2007年12月～2009年2月,分别在中国的北京、上海、广州和武汉以及印度的加尔各答采集了城市主干道的街尘.样品处理后分别用GC-MS和元素分析仪进行测定.结果表明,中国主要城市道路街尘中PAHs的含量范围为2.30～22.2μg.g-1,主要是以荧蒽、菲、芘、、苯并(b)荧蒽和苯并(ghi)苝为主要的多环芳烃化合物.印度加尔各答PAHs的含量范围为4.85～30.5μg.g-1,呈现出以2环的萘为主要的PAHs化合物.BC在中国主要城市道路街尘中的含量值高于印度的加尔各答,说明了2个国家可能的不同能源结构和能源消耗.相关分析表明,PAHs与BC在不同的城市显示出不同的特点,可能指示了不同的来源.特征比值法表明城市街尘中的PAHs主要来源于机动车排放,其次来源于燃煤.     

富营养化水体中黑水团的吸收及反射特性分析

对黑水团水体光学特性进行研究,是利用遥感技术监测和评估黑水团事件的前提.针对2015年7月在太湖发生的黑水团现象,采集了太湖黑水团区(区域一)、蓝藻水华区(区域二)、清水区(区域三)共36个水样,对这3个区域的水体遥感反射率以及吸收特性进行对比分析.结果表明:1区域一水体的总颗粒物、色素颗粒物和非色素颗粒物吸收系数比区域二、区域三高出1~2倍,在400~500 nm之间,区域一CDOM吸收系数相比另外两个区域的水体高出2倍左右.导致黑水团区域水体具有很低的遥感反射率,被人眼感知时呈现为黑色;2黑水团区域水体M值低于滇池、巢湖和太湖的M值变化范围,说明黑水团中CDOM的腐殖酸含量较高.此外,叶绿素a浓度与CDOM在350 nm处吸收系数之间具有很好的相关性,表明蓝藻的降解可能是黑水团中CDOM的一个主要来源;3在380 nm之后,黑水团区域的水体总吸收以色素颗粒物占主导,但在短波350~380 nm处,CDOM对总吸收的贡献率高于色素颗粒物和非色素颗粒物.     

北京典型道路交通环境机动车黑碳排放与浓度特征研究

本研究对2009年北京市典型道路(北四环中路西段)进行实际交通流监测和调研,分析了总车流量、车型构成和平均速度的日变化规律.应用北京机动车排放因子模型(EMBEV模型)和颗粒物黑碳排放的研究数据,计算该路段的黑碳平均排放因子和排放强度.根据同期观测的气象数据,应用AERMOD模型对道路黑碳排放进行了扩散模拟,并根据城市背景站点和道路边站点的监测数据对模拟结果进行了验证.研究表明,该路段黑碳平均排放因子与重型柴油车在总车流中所占比例呈现出极强的相关性,由于北京市实行货车区域限行制度,日间时段总车流的平均黑碳排放因子为(9.3±1.2)mg·km-1·veh-1,而夜间时段上升至(29.5±11.1)mg·km-1·veh-1.全天时均黑碳排放强度为17.9~115.3g·km-1·h-1,其中早(7:00—9:00)晚(17:00—19:00)高峰时段的黑碳排放强度分别为(106.1±13.0)g·km-1·h-1和(102.6±6.2)g·km-1·h-1.基于同期监测数据验证,AERMOD模型的模拟效果较好.模拟时段的道路黑碳排放对道路边监测点的平均浓度贡献为(2.8±3.5)μg·m-3.由于局地气象条件差异,日间和夜间的机动车排放对道路边黑碳的模拟浓度存在显著差异.日间时段,小型客车排放对道路边站点的黑碳浓度贡献最高,达(1.07±1.57)μg·m-3;其次为公交车,达(0.58±0.85)μg·m-3.夜间时段货车比例明显上升,其黑碳排放占主导地位,贡献浓度(2.44±2.31)μg·m-3.     

不同离子对黑土胶体在土壤中运移的影响

黑土样品采自于黑龙江海伦市,提取胶体并对其主要理化性质进行定性定量表征,通过淋滤实验研究胶体在土柱中的运移特征以及不同离子及其强度对胶体运移的影响。结果显示:所提取胶体粒径与理论计算基本吻合,粒径主要分布在2~5μm;当pH由4上升到9时,胶体的zeta电位则由-26.43mV降低到-34.52mV;红外光谱显示胶体颗粒的有机机团主要为-OH、CH-、C=O、多糖;X射线衍射表明其主要矿物组成是石英(56.9%)。不同离子及其强度对胶体的在土壤中的运移有较为明显的影响,当pH由4增加到9时,k值由6.020×10-4降低至3.858×10-4,Ca2+、K+、Na+当离子强度由0.5mmol/L变化到0.001mmol/L时,k值分别由6.087×10-4降低至4.024×10-4、5.518×10-4降低至3.818×10-4、5.401×10-4降低至4.109×10-4。     

不同季节气象条件对北京城区高黑碳浓度变化的影响

利用2013年至2015年北京城区黑碳气溶胶(下文统称为"BC")和PM2.5观测资料,结合地面气象观测资料、ECMWF边界层高度再分析资料和FNL/NCEP不同高度风速再分析资料,讨论了BC质量浓度及其在PM_(2.5)质量浓度中所占比例(下文统称"黑碳占比")的季节、月、日变化特征,并通过计算北京城区BC浓度与不同高度风速的相关矢量,分析了气象条件和外来输送对北京城区BC浓度变化的影响.结果发现:研究时段内北京城区BC浓度平均值为(4.77±4.49)μg·m~(-3);黑碳占比为8.23%±5.47%.BC浓度和黑碳占比在春、夏季低,秋、冬季高,其日变化特征在4个季节均为"白天低夜间高"的单峰型特征.随着PM_(2.5)浓度的升高,BC浓度增大,黑碳占比减小.当北京地区风向为东北、东北偏东、东南和西南偏西(主风向)时,BC浓度与风速和边界层高度均呈反向变化,即随风速和边界层高度的增大而减小.另外不同季节BC浓度随风速变化的临界值及其变化速率不同.冬季高BC浓度时段,北京城区BC浓度在低层大气的关键影响区分别位于河北南部与山东交界地区以及河北西北部与山西内蒙交界地区;高空关键影响区主要位于北京以西的河北西部、山西北部和内蒙古地区.