关于现行水域纳污能力计算规程中河流计算模型的探讨

水域纳污能力确定是实施水功能区限制纳污的基本工作,现行的《水域纳污能力计算规程(GB/T 25173-2010)》在实际应用中存在一定争议。文章在综述水域纳污能力计算方法的基础上,探讨了现行水域纳污能力计算规程中河流计算模型中的若干问题,推导了改进后的计算模型,提出相应的修改建议,为水域纳污能力计算和未来计算规程的修订提供参考。     

黑臭水体中不同浓度Fe2+、S2-与DO和水动力关系

以巢湖南淝河口湖湾区的黑臭水体为例,运用分位数回归方法研究了黑臭水体中不同浓度Fe²⁺、S^2-与DO及流速的定量关系.比较发现：分位数回归方法能够定量分析流速和DO对不同浓度Fe²⁺、S^2-的作用;而普通线性回归则无法给出它们彼此在不同浓度情况下的定量关系.进一步分析发现,水体流动主要通过分散作用降低黑臭水体中Fe²⁺及S^2-的浓度;增加流速对降低南淝河口及黑臭水体边缘等Fe²⁺、S^2-浓度梯度较大区域的污染效果显著;但对黑臭水体中间位置Fe²⁺、S^2-浓度梯度较小区域污染没有显著影响.增加DO对减少S^2-浓度达到0.043mg/L以上或Fe²⁺浓度达到0.80mg/L以上黑臭水体区域污染的效果明显;但对低浓度Fe²⁺、S^2-污染的处理效果不佳.这些结果为治理浅水湖泊中的黑臭水体提供了理论依据.     

黄花水龙对富营养化水体中氮磷去除效果的研究

在太湖地区沟渠、池塘及河网中广泛分布着1种形态类似水花生的土著浮水植物--黄花水龙,其生长习性表明黄花水龙是太湖地区水生态系统修复的潜在物种.采用室内试验和现场观测相结合的方式,进一步探讨了黄花水龙对富营养化水体中氮磷的去除效果.室内试验结果显示,夏季黄花水龙对总氮去除率约为60%,分别是水葫芦、水花生和对照的2.6、2.9和3.8倍,对总磷去除率约为25%,分别是水葫芦、水花生和对照的0.7、1.9和5倍;冬季黄花水龙对总氮和总磷去除率分别约为23%和20%,是对照的3.3和2倍;夏季和冬季黄花水龙对氨氮和硝氮亦有良好的净化效果.宜兴林庄港现场观测显示,7～10月引种黄花水龙的河段水体中总氮和总磷的去除率为10.2%～19.6%和23.4%～41.6%,而同期对照河段仅为0.1%～1.6%和3.7%～5.6%.室内试验和现场试验结果均表明黄花水龙对受损水体中氮磷具有良好的净化效果,可作为太湖河网富营养化水体修复的植物之一.     

我国南方桉树人工林区水库沉积物污染物的分布特征及迁移规律

桉树人工林区水库水体大面积泛黑引发的水质安全问题是目前关注的热点问题之一,我国南方地区尤其是广西南宁市90%以上的饮用水源水库周边都大量种植桉树,且很多都出现不同程度的水体泛黑现象.已有研究表明水库沉积物对上覆水Fe~(2+)、Mn~(2+)、S~(2-)和DOC的迁移转化过程起着重要作用,探究水体污染物在沉积物-水界面附近的分布特征与迁移规律对揭示库区泛黑机制具有重要意义.本研究利用柱状泥样分层分析方法和高分辨率原位被动采样技术,于2018年7～12月在我国南方典型泛黑水库天雹水库开展3次实验,分析沉积物中铁、锰、硫化物和有机质的分布特征及季节性变化规律,并重点研究泛黑期沉积物间隙水Fe~(2+)、Mn~(2+)、S~(2-)和DOC的剖面分布规律及迁移方向.结果表明:①桉树人工林区水库沉积物中铁和锰含量丰富,远超过全国土壤背景值.表层沉积物中铁、锰和TOC含量随季节同步增加,主要来源于水库周边桉树林区物质(残落物、腐解液和土壤颗粒)的输入与沉降;②桉树人工林区水库泛黑期沉积物间隙水中Fe~(2+)(16.99 mg·L~(-1))和DOC(36.80%)含量显著高于湖泛体系沉积物(12.15 mg·L~(-1)和10.78%),Fe~(2+)/S~(2-)与Mn~(2+)/S~(2-)比值均大于300,缺氧条件下沉积物中以铁锰氧化物的还原反应为主;③桉树人工林区水库沉积物中Fe~(2+)扩散通量[27.4～33.5 mg·(m~2·d)~(-1)]分别是太湖、阿哈水库和红枫湖的32.6、 4.9和30.8倍,具有更强的Fe~(2+)内源释放能力,且间隙水中Fe~(2+)与DOC(r0.904,P0.01)显著正相关,沉积物中铁还原产物与有机质的络合反应是水库突发性泛黑的重要成因之一.     

典型河口主要氮转化过程对盐度响应机制的室内外实验研究

受全球盐水入侵加剧影响,河口区域水环境安全面临巨大的威胁.通过室内水槽控制实验和室外原位微生物培育实验,分别研究盐度作用的不同时间尺度下,不同形态氮（NO₃^-、NH₄⁺和溶解性N₂O）转化及转化过程硝化、反硝化和硝酸异化还原氨（DNRA）功能基因的响应机制.结果表明：①室内实验的NH₄⁺和溶解性N₂O浓度与盐度呈正相关,NO₃^-浓度随盐度上升而降低;室外原位实验的涨潮期,去菌处理组的NH₄⁺和NO₃^-浓度随盐度上升反而下降,溶解性N₂O浓度则随盐度上升呈上升趋势;未去菌处理组和原位对照组的NH₄⁺、NO₃^-和溶解性N₂O浓度均与 盐度呈负相关.②室内外实验表明,盐度在21.6以下时,硝化反应、反硝化反应和DNRA反应均得到增强,高盐度条件下（盐度为34.0）硝化反应抑制作用明显.盐度长期作用下主导功能基因为nxrA、nirK、nirS和nrfA,而短期的主导功能基因为amoA-AOA、amoA-AOB、nirK、nirS和nrfA.本研究通过对水体不同组分氮浓度-功能基因对盐度不同作用时间尺度的响应研究,为河口区域盐水入侵和氮源汇转化机制研究提供技术支撑.     

聚氯乙烯和橡胶中化学成分的浸出行为及生态毒性

为探究塑料中化学成分的浸出行为及其生态毒性,以环境中广泛存在的聚氯乙烯(PVC)和橡胶(CTR)为研究对象,筛选25种有机塑化剂和15种金属作为目标物质,分析其在PVC和CTR材料中的浸出潜能,利用大型溞的急性致死效应和慢性亚致死效应(心率、胸肢跳动和游泳活性)表征了PVC和CTR浸出液的生态毒性效应。结果表明,PVC和CTR浸出液中共检出21种化学成分,其中邻苯二甲酸二异丁酯(DiBP)、邻苯二甲酸二(2-甲氧基)乙酯(DMEP)、双酚A(BPA)、双酚F(BPF)、Ca和Zn的浸出浓度较高。CTR中浸出的塑化剂和金属总浓度分别是PVC的8.8倍和1.2倍,且CTR中浸出的新型塑化剂BPF浓度达到3.51μg/g,显著高于BPA的浸出浓度。对比不同条件下浸出的物质量差异,发现光照能够加速PVC和CTR中DiBP、Zn和Ca等物质的释放,其赋存状态还受到细菌作用的干扰。CTR浸出液对大型溞的急性致死效应明显,48h半数致死浓度(LC₅₀)为浸出原液的19.1%。慢性暴露条件下,PVC浸出液对大型溞心率、胸肢跳动和游泳活性产生明显抑制作用,并造成大型溞肢体肥大。PVC和CTR等塑料颗粒不断排放,并在环境中累积,其生物毒害效应不容忽视。     

不同水动力条件下间歇微孔曝气对河道底质微生物群落的影响

微孔曝气技术被广泛运用于城市河道治理中,在间歇曝气过程中和曝气停止后微生物群落结构和功能的变化仍不明晰。采用室内模拟试验探究了曝气5 d再静置10 d后,不同水动力条件下水体污染物浓度变化过程以及底质微生物群落结构和功能的响应规律。结果表明:不同水动力条件下间歇曝气过程中和曝气停止后DO均能维持较高水平,但水体污染物浓度在曝气停止后短期内均出现显著性增加,但低流速(v=0.24 m/s)条件下污染物浓度上升最为缓慢。从微生物群落组成方面来看,该现象是由于曝气停止静置10 d后,与有机物代谢相关的氢噬菌属等菌属仅在低流速条件下可成为优势菌属,使得该流速水体中有机物更易降解,污染物浓度上升更为缓慢。从微生物群落功能方面来看,在曝气停止静置10 d后,富营养化水体中的能量代谢、辅酶和维生素代谢等代谢通路更多存在于静止和高流速(v=0.93 m/s)条件下的水体中,解释了这2种流速条件下污染物浓度更高的现象。该研究结果可为通过曝气手段持久性改善河道水质提供理论依据。     

澜沧江硅藻的地理分布模式与关键驱动因素

硅藻作为重要的初级生产者,在水域生态系统中发挥重要作用,然而目前对于大型河流中硅藻的地理分布特征和驱动因素知之甚少.本文以我国西南地区典型大河澜沧江干流1200 km河段为研究区域,基于真核微生物高通量测序数据集,探究浮游硅藻和底栖硅藻在不同河段的分布特征和关键驱动因子.结果表明,澜沧江浮游硅藻和底栖硅藻的物种多样性在上游自然河段较高,两类硅藻的群落结构在不同河段间存在显著差异,建坝对两类硅藻的优势属相对丰度均产生显著影响.方差分解分析结果表明,扩散限制是浮游硅藻和底栖硅藻地理分布的主导驱动因子,解释率分别为16.7%和29.8%.共现网络分析结果表明,相比底栖硅藻,浮游硅藻的种间竞争关系和网络连通性较强;梯级库区段两类硅藻的网络连通性均高于上游自然河段.本研究补充了大型河流硅藻地理生态分布的认知不足,同时揭示了河流硅藻群落对水电开发的响应.     

微塑料对变形杆菌生物膜生长发育的影响

微塑料对生物膜的影响现阶段主要集中于对成熟生物膜群落组成结构变化的研究,缺乏对不同发育阶段生物膜的研究.为探究微塑料对不同发育阶段生物膜的影响,选用环境中广泛存在的变形杆菌和1μm聚苯乙烯微塑料(PS-MPs)作为研究对象,通过暴露实验研究PS-MPs对生物膜生物量、胞外聚合物(EPS)组成和胞外酶活性的影响.结果表明,PS-MPs对不同阶段生物膜的影响存在显著差异,其抑制效应随生物膜的发育显著减轻.不同生长发育阶段的生物膜对微塑料敏感度不同.可逆附着期生物膜EPS组成、活性氧(ROS)生成和胞外酶活性的抑制效应临界浓度(NOEC)明显低于其他发育阶段,但总抗氧化能力(T-AOC)和乳酸脱氢酶(LDH)活性NOEC值与其他阶段相当.这可能是ROS介导的蛋白质氧化的结果,其他阶段生物膜较为完整的EPS可以减少但不会完全消除这种作用,说明PS-MPs对生物膜存在低毒性作用.     

分子印迹技术与固相微萃取技术联用的研究进展

固相微萃取技术是一种广泛使用的样品前处理技术,涂层是固相微萃取技术的核心部分.目前商品化的涂层缺乏选择性,易受基质干扰,不适合复杂环境基质中痕量有机污染物的分析.分子印迹聚合物是一种具有强大分子识别功能的材料,具有高效的选择特异性,将其作为固相微萃取涂层,可提高其选择性,扩大其应用范围,是目前固相微萃取涂层的研究热点之...