基于氧微电极的生物膜内异养菌衰减系数的原位测定

以分离式氧微电极为测试工具,在优化了电极结构的基础上,对内源呼吸状态的生物膜内部的溶解氧分布进行了准确测定,通过生物膜内扩散-反应过程的分析,拟合获得了生物膜内异养菌的衰减系数.结果表明,经过结构优化后,氧微电极的信号波动范围由优化前的（1.64±0.25）nA降低到优化后的（1.53±0.06）nA,波动抑制比为19.41 dB,输出信号的稳定性增强.用原位测定方法获得的生物膜内异养菌在处于内源呼吸状态时的呼吸速率为2.979 mg·h^-1,衰减系数为0.005 9 h^-1.     

太湖水体漫衰减系数特征及其对水生态环境影响分析

利用2006年10～11月太湖全湖不同区域光学属性的测量数据,就太湖水体漫衰减系数(K_d)特征、各影响因子对K_d的贡献率以及K_d对太湖水生态系统的影响进行分析.结果表明,太湖水体的漫衰减系数K_d以571 nm为分界点,在整个可见光波长范围内(400～700 nm)主要呈现2种变化趋势.第1种,在<571 nm波长范围内,K_d随着波长的增加呈现指数形式衰减,第2种,在>571 nm波长范围内,K_d表现为波动形式;在400～700 nm波长范围内,色素颗粒物的吸收系数是漫衰减系数第一贡献者,非色素颗粒物吸收系数和散射系数处于第二贡献者地位,而黄质吸收系数的贡献率相对最小;太湖水体漫衰减系数决定了太湖水生态系统中的光生态因子,K_d形成的“水体窗口”影响了太湖水域不同类型生态系统的形成,并为太湖“水华”的优势藻类铜绿微囊藻的出现提供了水下光场依据.     

太湖水体上行漫射衰减系数的变化特征研究

水体上行漫射衰减系数是反映水体中上行光强衰减的重要光学参数,它直接影响着水下光场分布,对水环境生态系统变化具有重要意义.然而,对于太湖水体而言,上行漫射衰减系数的变化特征尚不明确.为此,本课题组于2010年4月29日到5月2日对太湖水体28个采样点进行了野外原位观测,获取了相应的水体光学参数和水质参数数据集.在分析水体上行衰减系数光谱特征和空间分布特征的基础上,对其与太阳高度角、悬浮物浓度和叶绿素浓度之间的关系进行了研究.结果表明,上行漫射衰减系数的光谱特征表现为短波蓝光部分衰减系数较大,长波红光部分衰减系数较小,且衰减系数在575~700 nm之间随着波长的增加变化不明显,在675 nm附近出现相对高值,其与叶绿素a浓度存在显著的相关关系(r=0.574,n=28,p<0.05).下行与上行漫射衰减系数随波长的变化特征大致相似,其差值谱线的变化规律为:小于400 nm的范围内,呈线性减小;在400~800 nm之间除760 nm附近有一峰值外,其余部分基本无明显变化;大于800 nm时,又迅速增加.上行衰减系数在不同湖区的空间分布大致为:开阔水域区>草型湖区>典型藻型湖区>草、藻过渡型湖区,藻型和草、藻过渡湖区在675 nm附近的峰值皆较为明显.上行衰减系数基本上随太阳高度角的增大而减小,上行漫射衰减系数与悬浮物浓度的偏相关性最好(r=0.963,n=28,p<0.05),太阳高度角次之(r=0.474,n=28,p<0.05),叶绿素浓度的最低(r=0.175,n=28,p<0.05).     

造纸达标废水回用的实验研究

通过实验论证了造纸达标废水回用于生产或农灌的可行性，同时对各种回用方法存在的问题提出了相应的对策和建议，为造纸废水的排放去向提供了新思路。     

两种生态净化措施对水源水库光学环境的影响

为了评估生态净化措施对水体光学环境的影响,以上海金泽水库为例,在微纳米曝气复氧和水生植物净化两种生态净化措施前后布设采样点进行了光学衰减系数（水体光合辐照度（PAR）衰减系数）、真光层深度和透明度及相关水质指标的监测和分析.结果表明：水生植物净化和曝气复氧净化措施有利于水体光学环境的改善,经微纳米曝气后,水体透明度增大20%~25%,真光层深度增大2.2%~14.8%,光学衰减系数降低0.4%~4.4%;经水生植物净化后,水体透明度增大20%~29.4%,真光层深度增大6%~20%,光学衰减系数降低17.3%~20.5%.逐步回归结果表明不同生态净化措施的光学环境改善机制不同,微纳米曝气主要通过叶绿素、溶解性有机物、温度、溶解氧影响水体光学环境,水生植物净化主要通过浊度影响水体光学环境.冬季,两种生态净化措施对总氮和溶解性有机物均没有改善效果.     

垂向湍流扩散和光耦合对下沉藻增长的影响——基于内陆混浊湖泊(太湖)分析

在假设温度恒定、弱化营养盐限制作用的条件下,利用太湖背景漫射衰减系数、日变化太阳辐射等数据,通过下沉藻生长与水环境相结合的耦合模型,模拟下沉藻增长过程中垂向湍流扩散和光之间的耦合.结果表明：在相对清洁水体中（背景漫射衰减系数小于1.1/m）,下沉藻类无需垂向湍流扩散均可维持增长;混浊水体中（背景漫射衰减系数介于1.1~3.0/m）下沉藻类增长需垂向湍流扩散维持,且最低垂向湍流扩散值随背景漫射衰减系数增大而增大,二者间存在指数函数关系;最低垂向湍流扩散（D）、水深（z）与藻类下沉速度（v）间的佩克莱数应位于0.38~13.89,否则垂向湍流扩散对比其他因素（藻类沉降和光衰减）,对水柱中下沉藻类的增长的作用甚小;当背景漫射衰减系数大于3.0/m,水柱平均光能可能难以满足藻类增长,藻类持续消亡.该研究有助于厘清气候变化背景下水生生态系统中的浮游植物种群演替机制.     

杭州西湖水体光学状况及影响因子分析

2004年10月8日在杭州西湖6个不同湖区共布设10个采样点进行水下光场的测定,并采集水样分析悬浮物、叶绿素a、有色可溶性有机物（CDOM）浓度。结果表明,3类主要光衰减物质总悬浮物、叶绿素a和DOC的浓度分别为3.68~42.76 mg/L、4.64~85.95 μg/L、5.19~9.22 mg/L;CDOM在440 nm波长处吸收系数为0.30~1.46 m-1;PAR衰减系数在1.13~6.04 m-1间变化,均值为4.00±1.69 m-1;对应的真光层深度为0.76~4.08 m,均值为1.54±1.11 m;仅南湖和茅家埠两个湖区真光层深度大于水深,其他湖区由于水深远大于真光层深度,在现有的光照条件和水位下要恢复沉水植物困难较大。对PAR衰减系数、真光层深度、透明度等表观光学参数与主要水色因子进行相关分析发现,水体中浮游藻类和有机颗粒物对西湖水体光学性质影响最大。     

水环境中2，4，6－三氯酚的光化学降解研究

研究了2,4,6－三氯酚（TCP）在水中不同存在形态、水体pH值、溶解氧、藻类对其光化学降解行为的影响。先用孔雀绿无色氰化物（MGLC）,计算天津海河、北排污河两个自然水体,底泥悬浮物引起的光分散衰减系数,再用RG.Zeep公式预测出天津海河水中TCP的光解速率高于天津北排污河。天津污水土地处理系统进口水中TCP的光解速率常数：在夏季,kd＝0.059（h^-1）;在冬季kd＝0.011（b^-1）;光解半衰期为19.8h^-1。实验结果为处理后污水的安全回用提供了科学依据。     

内陆河网温排水预测模型开发及其应用研究

针对热电厂冷却水排放河网BI起的热污染问题．考虑风速、水深、水温对自由水表面散热的影响,BI入水温综合衰减系数,利用生态模型试验室（ECO Lab）开发了适用于平原感潮内陆河网的一维温排水模型,并利用该模型对某化工区热电厂的温排水过程进行了模拟,利用实测水温资料对模型进行了率定和验证。结果表明,模拟结果同实测结果非常吻合,所开发的温排水预测模型和关键参数取值很好地反映了受人工调控的平原河网的水流和温度场输移扩散规律;利用所建模型对该热电厂移位方案的可行性进行了预测分析并提出了相应的应急工程措施。     

长江中下游浅水湖泊水下辐照度漫射衰减特征研究

基于2007年9月底和10月初在湖北武汉东湖、梁子湖、洪湖以及2010年4月在昆山市傀儡湖进行的水下光场测定数据,分析了4个湖泊漫射衰减系数变化特征及其主导因素.在东湖和傀儡湖各站点水体主要光学因子变化不大,梁子湖和洪湖由于具有草型和藻型湖区,所以各因子在不同点位变化较大.通过对透明度和各光衰减因子的回归分析可知,无机颗粒物是影响东湖和傀儡湖透明度的主要因子,而梁子湖和洪湖透明度则受无机和有机颗粒物的共同制约.4个湖泊的光谱漫射衰减系数最低值均出现在580 nm处,在675 nm处各点均具有相应的叶绿素a的特征吸收峰,在叶绿素a浓度较低站点衰减峰相对不明显.东湖平均真光层深度小于湖体平均深度,在目前的光场条件下沉水植物很难生长,而在梁子湖、洪湖和傀儡湖其真光层深度均超过了水深,为沉水植物的生长提供了良好的水下光环境.对PAR衰减与各衰减因子进行回归分析发现,在东湖、傀儡湖主导PAR衰减的是无机颗粒物,梁子湖和洪湖PAR衰减受到无机颗粒物、有机颗粒物和叶绿素a的共同作用.颗粒物特征波长750 nm处的光束衰减系数与PAR漫射衰减系数存在显著正相关,说明颗粒物散射显著贡献水下光辐射漫射衰减.研究结果有助于指导浅水湖泊水下光场条件改善和沉水植物恢复.