基于水功能区控制单元的流域突发性水污染事件风险评价区划及其应用

以水功能区控制单元为基础,结合子流域划分工作单元。采用压力-状态-响应(PSR)环境分析模型构建环境风险源危险性指标体系,进行流域环境风险源识别及其危险性等级评价。增加"环境风险源下游特征"指标以考虑风险源流经下游重要性不同的水功能区(工作单元)对其本身危险性等级的影响。结合指标数据、标准和权重,采用模糊综合评价法计算风险源的危险性(以及工作单元的脆弱性等级)。参考河流一维污染物衰减模型,建立工作单元危险性等级评价方法。工作单元危险性等级由两部分叠加构成,即本单元风险源的危险性等级和上游风险源通过河流对下游工作单元危险性的影响。结合工作单元的危险性和脆弱性等级,通过风险矩阵评价工作单元的风险等级。在此基础上,在同一水功能区控制单元,合并风险相同的工作单元,实现流域风险评价区划。将上述方法应用在滦河流域中上游。研究表明,滦河流域中上游共55个风险区,其中高风险区I有3个,较高风险区II有15个,较低风险区Ⅲ有14个,低风险区IV有23个,说明滦河流域中上游整体风险性偏低;并对不同等级风险区提出相应的管理方案。     

北京市PM5.0可吸入颗粒物反演及其时空分布分析

分析城市可吸入颗粒物的空间特征及影响因素对于制定更为有效的可吸入颗粒物污染控制政策具有重要的现实意义.本研究在实际采样和遥感数据处理基础上,构造差值植被指数(DVI),通过建立TM影像与对应PM5.0颗粒物实测值之间的相关关系模型,对北京市2008~2010年3 a的PM5.0的分布进行了反演计算和精度分析;研究了NDBI和NDMI对PM5.0浓度的影响,进一步揭示了北京五环区域范围内可吸入颗粒物的时空分布特征.结果表明,采用DVI反演PM5.0分布的方法可行,反演精度在可接受范围内;整体上研究区2008年PM5.0颗粒物污染最轻,西南三环和四环以及东南三四环之间为颗粒物污染的高值区,西北五环附近颗粒物污染较轻;NDBI(归一化建筑指数)、NDMI(归一化水汽指数)与PM5.0可吸入颗粒物的分布分别呈现显著的负相关和正相关关系,且二者对PM5.0的影响相近.     

矿区环境污染现状及防控对策——以煤矿为视角

随着城市化进程的加快,能源资源的需求呈逐年递增态势,由此引发的环境问题日趋突出.生态破坏、环境污染已成为制约经济社会发展的一个重要因素.煤炭的开采和加工所产生的大量废矸石、废气、废水给周边生态环境产生严重影响,及时掌握矿区环境污染现状,采取行之有效的防治措施,具有极其重要的现实意义.     

层状砂岩劈裂抗拉强度各向异性研究

为了分析层状岩体劈裂抗拉强度的各向异性,选取层理砂岩为研究对象,设计进行了加载线与层理走向垂直和平行的两组试验。结果表明:(1)加载线与层理走向垂直时,随着层理角度的增大,对应岩样的抗拉强度逐渐增大;加载方向与层理走向平行时,随着加载线与层理夹角的增大,对应岩样的抗拉强度也逐渐增大;(2)加载线与层理走向垂直时,层理效应系数在层理面法线方向与加载方向一致时最大,在层理面法线方向与加载方向垂直时最小;加载线与层理走向平行时,层理效应系数在层理面法线方向与加载方向垂直时最大,在层理面法线方向与加载方向一致时最小;(3)加载线两侧层理结构称对称分布时,试样的破裂面是一条通过圆心的直线,破坏模式为直线型;层理结构关于加载线不对称时,试样的破裂面往往由多段折线或者弧线构成,破坏模式为折线型或弧线型。研究结果为比较全面地把握层状岩体抗拉强度各向异性提供了较好的参考。     

松花江佳木斯江段地面水中高锰酸盐指数与悬浮物的相关性探讨

松花江佳木斯江段在丰水期，水中的悬浮物(以下记为SS)值明显偏高，而高锰酸盐指数(以下记为CODmn)的测定结果也高于正常值。本文旨在对二者的相关性做理论上的探讨。     

负载铁生物炭对雄黄矿尾渣砷的钝化效果

湖南石门雄黄矿矿区内大量As含量极高的尾渣,严重威胁着当地环境安全与居民生命健康.为推动实现对雄黄矿高As尾渣的稳定化处理,系统分析了FeBC（负载铁生物炭）对雄黄矿尾渣中As的钝化效果,并对FeBC钝化As的发生机制进行探讨.结果表明:水平振荡试验和合成沉降浸出试验（synthetic precipitation leaching procedure,SPLP）中尾渣As的浸出浓度分别为103.7和173.5 mg/L;FeBC的加入[矿渣与FeBC的比例（w/w）为4:1]使尾渣中As的浸出浓度降低72.2%~79.2%.在以模拟酸雨为淋溶液的柱试验中,FeBC处理使淋出液中ρ（As）下降79.1%~99.3%,As淋失总量减少92.8%,但酸雨淋溶量的持续增加使出水中ρ（As）随pH的降低而缓慢上升.FTIR（傅里叶红外光谱）分析发现,FeBC表面负载的Fe原子通过羟基与砷酸根之间的配位基交换作用吸附As是FeBC高效钝化尾渣中As的关键机制;同时,生物炭载体表面含氧官能团还可能通过氢键与As氧合阴离子或分子发生了吸附反应.研究显示,FeBC在钝化雄黄矿尾渣中高含量As方面具有突出优势,可用于快速降低矿渣中As的浸出毒性;但在长期酸雨淋溶条件下,可能需要设置酸度缓冲层以充分保障FeBC钝化As作用的稳定性和持久性.      

微生物燃料电池利用甘薯燃料乙醇废水产电的研究

利用空气阴极微生物燃料电池(MFC)处理甘薯燃料乙醇废水,以COD为5000mg/L的废水做底物,获得的最大电功率密度为334.1mW/m2,库仑效率(CE)为10.1%,COD去除率为92.2%.实验进一步考察了磷酸缓冲液(PBS)浓度和废水浓度对MFC产电性能的影响.PBS含量从50mmol/L增加到200mmol/L,MFC输出的最大电功率密度提高了33.4%,CE增加26.0%,但PBS对废水的COD去除率影响不大.含50mmol/LPBS的废水COD从625mg/L增加到10000mg/L,COD去除率和MFC输出的最大电功率密度在废水浓度为5000mg/L处均获得最大值,但CE值有降低的趋势,从28.9%变化至10.3%.这些结果表明,MFC可以在处理甘薯燃料乙醇废水的同时获得电能;增大PBS浓度能提高MFC的产电性能;MFC输出的最大电功率密度随废水COD增加而增大,但废水浓度过高会引起酸化使MFC产电性能下降.     

耐高氨氮浮萍的筛选及优势品种的生长特性

为寻找有效处理猪场废水等高氨氮废水的浮萍品种,对采集自48个国家和地区的520株浮萍品种在400 mg/L氨氮浓度废水,pH 6.6条件下进行初次筛选,在250 mg/L氨氮浓度下进行复筛,并对筛选所得品种的游离氨耐受性及SOD酶活进行测定.通过初筛获得23株存活浮萍品种,复筛获得XJ3(Landoltia punctata)、D0045(Spirodela polyrhiza)两株优势品种,其在250 mg/L氨氮浓度下蛋白质积累能力分别为2.17 g m-2 d-1、2.15 g m-2 d-1,干物质积累速率分别为4.98g m-2 d-1、4.60 g m-2 d-1,氮元素同化效率分别为11.84%、13.11%.实验表明XJ3可耐受游离氨浓度达1.31 mg/L,D0045可耐受最高游离氨浓度大于0.80 mg/L,验证性实验中,浮萍可在pH 4条件下800 mg/L氨氮废水中存活.SOD酶活性测定显示XJ3、D0045在250 mg/L氨氮胁迫环境下,SOD酶活性变化幅度较小,说明其相对于其他品种具有较强的氨氮胁迫耐受性.因此,XJ3、D0045两株优势浮萍植株可实现高氨氮废水中氮元素的有效转化,对于净化高氨氮废水具有较大潜力.     

考虑抗剪强度参数劣化的水库岸坡稳定性分析

在水库正常运行过程中,库岸边坡岩土体物理力学特性不可避免的存在劣化的趋势,对应岸坡的整体稳定性也将逐渐降低。基于此,选取三峡库区典型岸坡,考虑水库运行过程中岸坡岩土体的劣化效应,对水库岸坡在降雨、库水位升降工况下的稳定性进行了计算分析。结果表明:(1)单纯考虑岸坡岩土体抗剪强度参数劣化时,当劣化比例达到30%左右时,岸坡达到临界破坏状态;(2)如果在抗剪强度参数劣化过程中考虑降雨作用,当劣化比例达到15%左右,在100 mm/d的极端暴雨情况下岸坡将达到临界破坏状态;(3)如果在抗剪强度参数劣化过程中考虑库水位上升或者下降作用,当劣化比例为15%~20%时,大于1 m/d的库水位升、降速率很可能导致岸坡达到临界破坏状态。因此,在岸坡地质灾害防治中,一方面,要考虑岸坡岩土体抗剪强度参数的实际劣化效应;另一方面,在水库运行过程中要合理的调整库水位运行调度方案。相关研究成果可为岸坡长期稳定分析评价提供较好参考。     

沅江入湖河床沉积物重金属污染演化地球化学分析

对沅江入湖河段河床沉积物进行钻探取样,利用电感耦合等离子质谱仪(ICP-MS)分析沉积物重金属等微量元素的含量,并利用210Pb法测定沉积物沉积速率.同时,在分析沉积物重金属污染特征的基础上,探讨沉积物重金属污染的演化过程.结果表明:沉积物中Bi、Cd、Mn、Mo、Zn、Pb等重金属含量变化大、分布不均匀,而Sc、Tl、Rb、Cs、V、Co、Zr、Hf、Nb、Ta、Ga、Ge、Rb、Sr、REEs(稀土元素)等微量元素含量变化小,分布相对均一.微量元素富集特征(EF值)和主成分分析结果显示,沉积物中Cu、Sc、Tl、Rb、Cs、Th、U、V、Co、Zr、Hf、Nb、Ta、Ga、Ge、Rb、Sr、REE等微量元素主要为自然源,而Bi、Cd、Mn、Zn、Pb等重金属则既有自然源的影响,又有人为源的贡献.地累积指数(Igeo)评价结果显示,入湖段沉积物存在Cd-Mn-Zn-Pb-Bi等元素组合的重金属污染,且沉积物自下而上分布有中深部(204~192 cm)、中上部(96~64 cm)、浅表部(64~0 cm)3个重金属污染层.上述3个重金属污染层可能对应于3个期次的重金属污染事件,即早期(1913年前)的零星重金属污染、中期(建国初期至改革开放初期,1963—1979年)的中等强度重金属污染、近期(1979年至今)高强度重金属污染.且自早期到近期,沉积物重金属污染程度增强,污染元素组合趋于复杂化.沅江入湖河床沉积物的上述3期重金属污染可能对洞庭湖沉积物产生直接影响.