前置反硝化工艺外碳源投加串级控制策略研究

反硝化反应需要以有机碳源为电子受体.由于污水厂的进水负荷时刻在变化,当进水碳氮比较低时,需要外投加碳源.为了有效地控制外碳源投加量,提出了由两个PI控制器组成的外碳源投加串级控制策略,可以控制出水硝酸氮浓度以及缺氧区末端硝酸氮浓度.由Matlab/Simulink模拟表明,该控制器具有良好的动态品质、抗冲击负荷强,可快速响应进水负荷的变化,能在降低出水硝酸氮和总氮浓度的同时,大大降低外碳源投量.     

三岔河梯级水库浮游植物光合作用效率的时空变化

浮游植物最大光合作用效率(F_v/F_m)可以判断水生生态环境状况,是探究梯级筑坝对河流生态环境影响的重要参数。本研究对三岔河梯级水库的浮游植物F_v/F_m及相关的水化学参数进行了季节性调查,探讨F_v/F_m的时空变化及其环境影响因素。结果表明,F_v/F_m具有明显的时空差异性,在空间分布上为库区下泄水河流;F_v/F_m和浮游植物总细胞丰度呈现显著正相关,库区总细胞丰度大,F_v/F_m比其它区域高。在时间分布上为冬季夏季≈秋季春季,表明浮游植物在水温较低时,会提高光合作用效率,F_v/F_m增高。     

唐山大气颗粒物中水溶性无机盐的观测研究

为认知唐山大气颗粒物中典型二次污染化学成分水溶性无机盐的浓度水平、季节变化和粒径分布特征,于2010年9月～2011年8月使用惯性撞击式分级采样器对唐山大气颗粒物进行了分级采样,并用离子色谱分析了其中水溶性无机盐含量.结果表明,PM9(可视为可吸入颗粒物)和PM2.1(细粒子)中以3种水溶性无机盐SO24-、NO3-和NH4+为主,三者之和分别占PM9和PM2.1中水溶性无机盐总浓度的68%和77%;PM9和PM2.1中3种盐的浓度和在春、夏、秋、冬这4个季节分别为35.0、84.7、67.3、61.6μg.m-3和23.2、64.8、52.7、49.6μg.m-3,颗粒物中3种盐在细粒子中的赋存比例年均值分别为70%、75%和94%,夏季赋存于粗粒子中的比例显著高于其它季节.Ca2+和Mg2+全年均呈粗模态单峰分布.唐山大气颗粒物污染严重,控制燃煤、机动车尾气和生物质燃烧直排颗粒物的同时,要重点加强对气态污染物排放的控制,同时要控制地面扬尘和建筑灰尘.全面控制人为污染排放源,同时加强绿化和地面硬化、封闭式管理建筑工地,才有可能抑制住唐山市目前严重的大气污染.     

猫跳河流域梯级水库磷的夏季变化特征

调查了我国第一条全流域梯级水电开发的河流——猫跳河中梯级水库对磷的拦截效应。于2007年丰水期7~9月在猫跳河流域采集水库坝前分层水样以及下泄水，分析和测试水样中的总磷和正磷酸盐。结果表明：丰水期猫跳河流域梯级水库内部总磷和可溶性正磷酸盐变化趋势相似，而下泄水的磷含量均大于该水库表层水体的磷含量。在猫跳河流域的梯级水库中，上游水库（红枫湖和百花湖）的磷含量明显高于各下游水库，即猫跳河流域各水库顺水流方向磷含量具有逐渐减少的特征，说明该流域梯级水库开发对于全流域磷具有梯级拦截效应；另一方面，各水库的富营养化指数表明该流域各水库均处于较高的富营养化状态，全流域富营养化状态差别与磷的分布特征相似，表现为顺水流方向减弱的规律。     

乌江流域梯级开发的不良环境效应

乌江流域梯级开发是我国一项较大的流域开发系统工程，20世纪60年代国家规划在乌江干流建立11个梯级电站，装机容量达834万kW。目前普定，东风和乌江渡水电站已建成，其余的正在建设或筹建中。乌江流域梯级开发在促进该流域经济发展的同时，也将带来水良环境效应。结合乌江流域的自然、社会、经济条件，从五个方面分析流域梯级开发将产生的不良环境效应，并针对这些问题，提出了相应的防治对策。     

乌江流域梯级水库的氮磷分布及其滞留效率研究

河流梯级水坝建设不仅造成营养元素在水库累积,向下游的输送通量降低,而且由于对不同元素的不同拦截效率会影响到元素的计量关系,从而影响水库生态系统和水质变化。为了厘清水库对N、P的拦截效率,本研究于2013~2015年分三次对乌江流域七个大型梯级水库水体总氮(TN)和总磷(TP)浓度进行了采样分析,探讨了不同梯级水库中氮磷营养元素的分布及其滞留效率。结果发现,乌江流域各梯级水库中TN浓度从上游到下游有逐级降低的趋势,每一级水库拦截了2%~13%的氮。乌江流域梯级水库较低的生产力和较高的氧浓度使其对TP的拦截效率更高,但水库较低的TP浓度使得拦截效果容易受到外源P输入的抵消。水库对TN、TP的拦截效率差异导致水库N/P比值发生了明显变化,因而在流域管理控制N、P的方法选择上应充分考虑这一自然过程的影响。     

Significance of Riverine Hypoxia for Fish: The Case of the Big Sunflower River,Mississippi1

Shields, F. Douglas, Jr. and Scott S. Knight, 2011. Significance of Riverine Hypoxia for Fish: The Case of the Big Sunflower River, Mississippi. Journal of the American Water Resources Association (JAWRA) 48(1): 170‐186. DOI: 10.1111/j.1752‐1688.2011.00606.x Abstract: Degraded streams draining low‐relief, intensively cultivated watersheds may experience periods of hypoxia or anoxia. A three‐year study of water chemistry, fish, and physical habitat in the Big Sunflower River in northwestern Mississippi coupled with continuously logged physicochemical and hydrology data provided by others showed prolonged periods of hypoxia associated with higher flows. Fish species richness was directly related to dissolved oxygen (DO) concentration (r² = 0.35, p = 0.00004), and ordination using nonmetric multidimensional scaling (NMS) indicated strong association between fish community structure and DO. Low‐head weirs supported relatively dense and diverse fish communities and thus provided local habitat enhancement, but may create stagnant zones upstream due to backwater effects that exacerbate low DO problems. Although hypoxia has been reported for some lightly degraded rivers and floodplains, our observations suggest hypoxia in Big Sunflower River and similar systems alters fish species composition and should be remediated. Cost‐effective remediation will require better understanding of autotrophic and heterotrophic processes that control DO and the relationship of these processes to discharge.     

NitroScape: a model to integrate nitrogen transfers and transformations in rural landscapes

Modelling nitrogen transfer and transformation at the landscape scale is relevant to estimate the mobility of the reactive forms of nitrogen (N_r) and the associated threats to the environment. Here we describe the development of a spatially and temporally explicit model to integrate N_r transfer and transformation at the landscape scale. The model couples four existing models, to simulate atmospheric, farm, agro-ecosystem and hydrological N_r fluxes and transformations within a landscape. Simulations were carried out on a theoretical landscape consisting of pig-crop farms interspersed with unmanaged ecosystems. Simulation results illustrated the effect of spatial interactions between landscape elements on N_r fluxes and losses to the environment. More than 10% of the total N₂O emissions were due to indirect emissions. The nitrogen budgets and transformations of the unmanaged ecosystems varied considerably, depending on their location within the landscape. The model represents a new tool for assessing the effect of changes in landscape structure on N_r fluxes.     

乌江流域梯级水库入出库河流中总汞和甲基汞的时空分布

2006年1~12月，每月采集乌江流域梯级水库入出库河流水样，用两次金汞齐-冷原子荧光光谱法和蒸馏-乙基化结合GC CVAFS法测定了水中总汞和甲基汞的浓度。结果表明：（1）入出库河流中总汞年均加权浓度分别为317和 2.34 ng/L，甲基汞为014和 0.18 ng/L。（2）不同水库入出库河流中总汞和甲基汞的时空分布特征不同，位于上游第一级的普定和洪家渡水库入库河流中总汞有明显的季节变化趋势，且显著低于出库河流；而甲基汞的季节变化在出库河流中较为明显，而且库龄大的普定、东风、乌江渡水库出库河流中甲基汞浓度显著高于入库河流。（3）相关分析发现水库入库河流中总汞、甲基汞浓度主要受悬浮颗粒物的影响，而与水量间的相关性因水库所处位置的不同而有差异，上游的普定和洪家渡水库中呈显著正相关，其它水库中呈负相关。     

猫跳河流域梯级水库夏季N2O的产生与释放机理

为了研究河流筑坝对河流氮生物地球化学循环的影响，在夏季水体分层期间对猫跳河梯级水库坝前分层采集水样进行了相关地球化学分析。结果显示，在上游的两座水库存在2个明显的温度分层现象，并影响到了水体N2O的产生和分布。红枫水库整个剖面的氮分布主要受硝化作用控制，而百花湖、修文及红岩水库则表现为上层水体为硝化作用，中层为硝化反硝化共同作用。所有水库表层水和下泄水高饱和度的N2O含量表明这些水体为大气N2O的源。百花湖底层反硝化作用强烈，中间产物N2O大量消耗。底层泄水的方式对于温室气体释放影响重大，因此不同水库下泄水的N2O含量在时间和空间上的变化与水库运行和调蓄模式有关。研究结果表明，梯级水库过程对N2O的排放影响很大，在水电开发的环境保护中应当引起重视。