再生水厂退水对受纳水体水质和水生态的影响——以清河为例

为明确再生水水厂退水对水体水质和水生态的影响,本研究分别于2010年和2020年对清河再生水厂退水口及其上下游开展了水质和水生态调查.实地调查结果表明,与2010年相比,2020年清河再生水厂退水口河段平均pH由6.44上升为8.38,整体呈弱碱性;水质类别从劣V3类提升至地表水IV类,水环境质量明显改善;主要阳离子由Na⁺为主转向以Ca²⁺为主,阴离子Cl^-、SO₄^2-等浓度降幅分别为88.85%和93.75%;2020年该河段水化学类型为Ca-HCO₃型,盐渍化趋势明显.水生态状况转变与水质转变趋势一致,主要浮游植物种类由蓝藻门(Cyanophyta)向硅藻门(Bacillariophyta)转变,浮游动物以原生动物、轮虫和枝角类为主,再生水厂下游浮游生物群落多样性指数H’升高,浮游生物群落结构更为复杂.统计分析结果表明,COD、NO₃^--N等含氮营养物和Ca²⁺、HCO₃     

旁路离线河流净化器技术与系统在温榆河修复中的应用研究

基于自然的修复理念,本研究开发了"旁路离线河流净化器技术与系统",并以温榆河支流龙道河为研究对象,设计并建设了罗马东湖"塘-湿地系统"和龙道河拟自然河道工程.结果表明,该技术与系统可明显改善水质和生物生境,COD、氨氮和总氮平均浓度由（71.86±14.94）、（10.70±1.20）、（16.14±1.37）mg·L^-1降低到（47.59±6.13）、（1.17±0.27）、（3.65±1.73）mg·L^-1,平均削减率分别为31.8%、89.5%和77.4%,氨氮由劣Ⅴ类提升至Ⅳ类标准.龙道河生境质量评分由"一般"等级（94分）提升至"好"等级（151分）.该技术与系统具有不改变干流河道原有状态、不影响干流防洪、水质净化和生态恢复效果好等优点,适于支流丰富、排水灌渠密集或坑塘发达的污染河流生态治理与生态修复.     

温榆河水环境质量与浮游植物群落结构的时空变化及其相互关系

温榆河是北京市重要的生态廊道.本研究基于历史文献资料和现场调查,比较分析了2006、2011和2018年温榆河水环境质量与浮游植物群落结构的时空变化,探讨了浮游植物群落变化与水温T、溶解氧DO、pH和营养盐之间的相互关系.结果表明,温榆河水环境质量总体好转,经历了重度污染→污染遏制→水质改善过程,水污染物已从NH_4~+-N为主转向TN为主.NH_4~+-N、TN的平均浓度和平均超标倍数从2011年的15. 52～19. 16 mg·L~(-1)、9. 34～8. 58倍和20. 21～19. 58 mg·L~(-1)、12. 47～8. 79倍降低到2018年的1. 93～2. 66 mg·L~(-1)、0. 29～0. 33倍和5. 66～6. 79 mg·L~(-1)、2. 77～2. 39倍,并且温榆河和支流清河的DO和NH_4~+-N浓度已基本达到水功能区划目标.与水质改善过程相对应,浮游植物群落的物种种类大幅增加,经历了绿藻门(Chlorophyta)→蓝藻门(Cyanophyta)→硅藻门(Bacillariophyta)物种为主的变化过程,Shannon-Wiener多样性指数(H')、均匀度Pielou指数(J)有所改善,但依然存在高耐污绝对优势物种小环藻(Cyclotella)和直链藻(Melosira)等,且2018年温榆河依旧处于中富营养化状态.统计分析结果表明,DO、pH、NH_4~+-N、TN和TP是影响温榆河流域浮游植物多样性和蓝藻、硅藻及其他藻类密度的主要因素.     

南昌某城市污水处理厂进水浓度低成因分析研究

针对南昌某城市污水处理厂进水浓度低的现象,为明确造成污水处理厂进水浓度低的原因,通过对南昌市2018—2020年降雨特征对污水处理厂进水污染物浓度影响的统计分析,估算了降水对雨污合流制管网污水浓度的影响.考察了合流制管网4个污水提升泵站、污水处理厂的日处理水量,结合水量平衡三角法,核算地下水、河水、雨水的渗入.以及利用倒排查法对源居民小区内/外-污水提升泵站-污水处理厂的水质沿程采样分析,得出相关结论.研究结果表明：①2018—2019年上半年污水处理厂进水COD在降雨后2~5 h进水浓度明显降低;但2019年下半年—2020年这种相关性明显削弱.②污水处理厂日进水COD受泵站的日流量的影响,呈显著负相关.③水量三角平衡定量分析表明地下水、河水混入28%~38%,雨水混入11%~18%.④水质沿程的分析显示小区到某些泵站的浓度明显降低,雨天COD、氨氮浓度分别减少了69.78%、75.21%,晴天COD、氨氮浓度分别降低了66.78%、76.94%,表明相应的小区外-泵站段的市政管网是污水处理厂进水浓度降低的关键管段,亟需进一步重点排查和改造.⑤老旧小区排水浓度受天气的影响远比新小区大,雨天分别比晴天减少79.23%、67.87%和54.40%,可能发生了大量雨水混入.     

水位调度运行对河道型水库水生态环境的影响—以沙河水库为例

基于自然的修复理念,以典型河道型水库—北运河流域沙河水库为研究对象,考察水位调度运行对其水生态环境的影响.结果表明,低水位运行期间,沙河水库月均出库水量增加149.48%,月均蒸发水量和渗透水量减少了34.17%和29.17%.沙河水库水质明显改善,沙河闸出库断面NH₄⁺-N、TN和TP平均浓度由（2.53±0.89）、（14.18±5.06）、（0.50±0.02）mg·L^-1降低到（1.12±0.11）、（5.61±1.45）、（0.19±0.01）mg·L^-1,其中NH₄⁺-N和TP稳定达到了地表水环境质量标准（GB 3838-2002）的IV类水要求(1.5 mg·L^-1和0.3 mg·L^-1).低水位运行期间,沙河水库库心区沉积柱（0～30 cm）和表层沉积物（0～4 cm）中TN、TP平均含量总体呈稳定下降趋势,降幅分别为57.62%、45.28%和64.16%、48.00%;沙河水库共记录水鸟70种...     

1980-2015年北运河流域土地利用时空变异及其对生态服务价值的影响

北运河纵贯京津冀地区,是京津冀大都市圈重要的生态环境保护屏障.本研究基于1980—2015年北运河流域Landsat-MSS/TM/ETM遥感影像解译数据研究了流域土地利用变化特征,估算了这些变化对流域生态服务价值的影响.结果表明,1980—2015年北运河流域耕地面积下降了22.64%,主要转向城镇用地,其次为林地和水体;城镇用地面积增加了25.59%,耕地、林地和水体是其面积增加来源;以2000年为拐点,林地和水体面积先增加后逐渐减少,综合土地利用变化速度显示2000—2015年明显高于1980—2000年.1980—2015年北运河流域土地利用总生态服务价值经历先增加后减少、总体减少的过程,损失82.84×10⁸元;各类生态服务价值变化趋势与土地利用类型变化趋势一致,城镇和水体的贡献率最大,并且是北运河流域生态服务价值变化的主要贡献因子和敏感因子.     

北运河流域沙河水库沉积物重金属分布及生态风险评估

以北运河流域沙河水库为研究对象,选择19个点采集表层（0~20 cm）沉积物,并选择其中3个点采集沉积物柱芯,分析沉积物中As、Cd、Cu、Mn、Ni、Pb、Zn共7种重金属的空间分布特征,采用地累积指数法、潜在生态风险指数法和风险评价编码法对重金属污染进行评价,结合表层沉积物的重金属形态分析其潜在生态风险.结果表明,各区域重金属与北京土壤背景值相比富集倍数均值排序依次为点源污染区 > 库心区 > 库下游 > 南沙河 > 库上游 > 北沙河,分别为2.57倍、2.06倍、1.97倍、1.95倍、1.87倍、1.85倍;库心区和北沙河入库口的柱状样呈现随深度变化先增加后减少的趋势.污染评价结果显示,As为中度或偏中污染,其余重金属无污染或污染较轻,所有采样点的潜在生态风险指数均小于150,为轻度生态危害.As、Cr、Cu的形态多为残渣态,生物有效性低,Mn、Zn虽含量较低,但生物有效性高.通过相关性分析和主成分分析推测沉积物中各种重金属污染来源相似,主要由外源混合废水输入,并且沉积物中重金属与营养盐及有机质呈显著相关,表明其可能均来自点源污染排放.     

不同降雨条件下北运河河岸带类型对径流污染削减效果的影响

面源污染对北运河水环境质量的影响日益凸显.以北运河流域沙河水库入库支流南沙河和北沙河的河岸带为研究对象,考察降雨过程中河岸带对径流污染的净化效果.根据北运河流域河岸带结构及植物群落的分布特征,将河岸带分为Ⅰ型河岸带（防洪堤-防洪挡墙-林地-草地）和Ⅱ型河岸带（防洪堤-林地-草地）2种类型.以南沙河北岸（NB）和北沙河南岸（BN）为Ⅰ型河岸带的典型代表,呈现植被总盖度低、边坡"短且陡"、草本层盖度低但多样性高.以南沙河南岸（NN）为Ⅱ型河岸带的典型代表,边坡呈现"长且缓"特点,草本层盖度高（29.16%）但多样性低.在3个河岸带各选择1 km开展河岸带面源污染防控工程试验,结果表明,Ⅰ型河岸带的产流时间更短,所需降雨量更少,径流峰值更大;Ⅱ型河岸带仅在大暴雨条件下产生径流,径流滞留能力更强.在河岸带雨水口设置以砾石和碎石等为主要填料的雨水滞留措施可有效净化径流污染,ρ（NH⁺₄-N）和ρ（NO^-₃-N）低于1.6 mg·L^-1,ρ（TN）低于5 mg·L^-1...     

计划烧除攀枝花苏铁林区地面覆盖物对苏铁生长和土壤理化性质的影响

选择攀枝花苏铁林下计划烧除试验后苏铁及其根系周围土壤(0~15 cm)为对象,研究火烧对攀枝花苏铁植株生长、叶片生理和苏铁根系周围土壤理化性质的影响,以期为区域攀枝花苏铁种群恢复和生态环境保护提供理论依据.结果表明:计划烧除区域苏铁成年树的株数及株高没有显著变化,新生叶片数目和幼苗株数相对未烧除区域显著增加,增幅分别达201.66%和317.7%;烧除区域苏铁植株新生叶片叶绿素a、叶绿素b、叶绿素a+b,可溶性糖、蛋白质含量,硝酸还原酶(NR)、谷氨酰胺合成酶(GS)活性,叶片碳(C)、氮(N)、磷(P)、钾(K)含量,C/N、N/P比与对照区域新生叶片相比无显著性差异,只有类胡萝卜素含量显著降低.计划烧除改变了苏铁根围土壤(0~15 cm)的理化性质,表现在烧除后的土壤含水量、pH值及总N、P、K含量显著降低;但是,火烧显著提高了土壤有机碳(TOC)、硝态氮(NO3--N)、铵态氮(NH4+-N)含量,微生物量C、N含量也略有升高;这说明火烧有利于增加苏铁林下土壤养分(N)的有效性,为烧除后苏铁快速恢复生长提供有利条件.     

干湿季节下再生水补给河流的溶解性有机物组成特征及其与致病菌基因的相互关系

水体中溶解性有机物（DOM）对各种类型污染物的迁移转化具有重要影响.为了考察干湿季节下再生水补给水体的DOM分子多样性变化及其主要成分对致病菌分布及迁移的影响,本研究以北京两个典型的再生水补给水体（清河和沙河水库）为对象,分别在旱季和雨季采集水样,采用三维荧光光谱（3D-EEM）、平行因子分析（PARAFAC）、光谱指数（FI、HIX和BIX）和¹H-NMR等方法分析水样的DOM,并采用定量PCR测定目标致病菌基因（ecfX、mcr1、gltA、tcpA和23S rDNA）的相对丰度.结果发现,清河和沙河水库水样的DOM分别为5个和4个组分,主要以自生源为主,且微生物活性较高,降雨会导致腐殖酸类有机质的输入.¹H-NMR分析表明,清河和沙河水库水样中DOM有6个氢核基团,旱季以烷氧基和脂肪族羟基基团为主,雨季则以羧基或芳香环氢核基团为主.相关性分析结果表明,旱季致病菌基因的相对丰度与DOM特征组分的相关性较弱;雨季DOM更利于与致病菌表面吸附,致病菌基因的相对丰度与CH₃、CH、CHO/N、H_Ar、H_p和CH-α呈显著相关性（p<0.05）.