宁波月湖的水质改善与生态修复

随着浙江"五水共治"工作的深化,宁波作为浙江"五水共治"的中坚力量,始终把"五水共治"作为全市工作的首要任务和突破重点。自1999年进行清淤后,月湖水质得到短期改善,然而治标不治本的治理措施,并没有让月湖水质得到根本改善。因此,对月湖进行科学有效的生态修复,针对性地处理水污染问题,使之重新焕发活力具有十分重要的意义。     

基于Landsat 8遥感数据的天津市地表温度反演

以Landsat 8遥感数据为数据源,进行天津市地表温度反演研究。首先采用单通道算法反演地表温度,并利用均值标准差法进行温度分级。然后建立不同温度等级面积比例的估算模型。再通过随机样点,从不同温度等级和土地覆盖类型2个角度,分别建立并比较不同类样点的地表温度与各指数的拟合模型。结果表明:次高温区域面积比例与人口密度、人均GDP都具有较高的决定系数;地表温度与NDVI、BAEM的二元线性回归决定系数高于地表温度与单一指数的决定系数;将样点分类后,低温点与MNDBI的决定系数高于其他温度等级样点,水域和植被样点与各种指数的决定系数高于其他地物类型样点。     

基于MIKE21模型的洋河水库水质模拟

近年来,由洋河水库富营养化引起的供水安全问题日益突出。为应对洋河水库富营养化问题,基于迁移扩散及对流扩散理论,利用MIKE 21二维水动力模型对其水质进行了模拟。考虑污染物随水流入库及出库过程,分析了在水动力作用下TN、TP、NH_3-N随时间迁移扩散的质量浓度变化及分布情况。结果表明:模拟初期污染物以扩散为主,高浓度区域主要集中在入流处,在入流高峰期污染物向整个库区扩散,垂直水库中心线以西出现高质量浓度水域;入流与出流稳定期污染物以降解为主,水库中心水域污染物质量浓度较高。最终模拟得到库区TN质量浓度约为4.5 mg/L,TP质量浓度为0.06~0.075 mg/L,NH_3-N质量浓度为0.20~0.25 mg/L;9月水库实测TN、TP、NH_3-N质量浓度分别为5.0 mg/L、0.008 mg/L、0.20 mg/L,与模拟结果基本一致。研究表明,8月中旬到9月中旬,洋河水库污染物浓度较高水域极易暴发富营养化,此结论可为洋河水库水质评价、供水安全及污染物治理提供参考。     

WRF模式参数化方案对江西山地风电场的风模拟研究

在WRF模式中选取不同的陆面过程、边界层以及近地面层参数化方案，设计了6种不同的参数化方案组合，模拟江西省某高山风电场测风塔2016年1月和2017年1月逐时风速、风向，并与同期实测数据进行比较，选出MRF边界层参数、WSM3微物理过程参数和Noah陆面过程参数作为最优参数化组合方案。对最优参数化组合方案的模拟结果进行整一年的逐时模拟效果检验，结果表明：最优参数化组合方案对全年风速模拟效果较好，模拟结果风速日变化趋势及风速段（0~24时）分布与实测基本一致，模拟的风速峰值及概率偏大，主要是由于模式的精度不足以准确描述山地风场复杂下垫面造成的。模式最优参数化方案对风向模拟与实测主导风向分布一致且风向频率相似     

基于GF-1号遥感影像的武汉市及周边湖泊综合营养状态指数反演

湖泊水体富营养化的监测评价是湖泊水资源管理和水环境保护的基础性工作。基于GF-1号WFV遥感影像和综合营养状态指数法,通过82个站点实测数据建立多元线性回归和RBF神经网络模型,对武汉市及其周边地区主要湖泊综合营养状态指数进行了反演。反演的结果显示,武汉市及周边大部分湖泊水域处于轻度富营养和中营养状态,局部湖区为中度富营养状态。验证结果表明:GF-1号WFV多光谱数据用于监测大面积湖群水质变化是可行的;两种模型都可以建立实测数据与遥感信息的函数关系,根据函数可以反演湖泊水质综合营养状态指数,进而实现大面积湖泊水质动态监测;而RBF神经网络模型预测的R2为0.742 3,均方根误差为3.72,其反演精度更高,更适合于监测内陆湖泊水质变化。     

短程硝化过程2种亚硝酸盐氧化菌抑制策略探讨

为维持短程硝化稳定,保证亚硝酸盐高效积累,需要对污水处理系统亚硝酸盐氧化菌(NOB)的性质进行深入了解。分别对Nitrospira以及Nitrobacter的动力学参数,以及在活性污泥系统、生物膜系统、颗粒污泥系统中2菌属特性进行比较。经分析后认为,Nitrospira相对于Nitrobacter比增长速率较低,对O_2,NO_2~-底物亲和性较好,适宜生长于低浓度环境中,是A~2/O、短程硝化-厌氧氨氧化工艺中的主要NOB菌属;Nitrobacter则适宜在高浓度环境中生长。在颗粒污泥系统中,NOB主要处于污泥内部,由于缺乏O_2,NO_2~-更容易被淘汰出反应器。通过对比短程硝化主要控制参数,认为NOB的抑制策略包括:在活性污泥系统中维持合理的污泥龄(SRT)以及游离氨(FA)浓度;在生物膜系统中对溶解氧(DO)以及水力停留时间(HRT)进行联合控制;在颗粒污泥系统中维持适量剩余NH_4~+-N,并淘洗出掺杂其中的絮状污泥。此外,利用"饱食饥饿"效应间歇曝气并维持较低的曝停比同样有利于阻止亚硝酸盐被NOB进一步氧化,保证短程硝化稳定运行。     

4,4'-DDT全生命周期暴露对大型溞(Daphnia mag-na)生长、生殖、心率、行为、存活及基因转录的影响

大型溞(Daphnia magna)慢性毒性测试的毒理学数据是美国环境保护局水质基准(water quality criteria,WQC)制定中非常重要的数据来源,用以推导能有效保护水生生物的化学污染物浓度阈值.以往的研究表明,在部分生命周期暴露的基础上得出的最低观察效应浓度(lowest observed effective concentration,LOEC)有时会高于在大型溞全生命周期暴露时的LOEC.因此,对于一些具有生物富集性和环境持久性的化学污染物而言,由部分生命周期测试的毒理学数据推导出的水质基准在全生命周期暴露后是否仍然会对水生生物产生毒性效应尚未明确.为此,本研究选取美国环境保护局WQC文件中的污染物4,4'-滴滴涕(4,4'-DDT)为受试化学污染物,其基准连续浓度(criteria continuous concentration,CCC)为测试浓度,开展模式生物大型溞全生命周期暴露实验,检测4,4'-DDT在大型溞不同生命阶段对其生长、生殖、心率、行为、存活及基因转录的影响.研究发现,美国环境保护局WQC文件制定的4,4'-DDT的CCC对大型溞全生命周期的生长、生殖、存活都没有产生显著性的影响,但是在不同生命阶段对于其心率和行为有显著性的毒性效应.基因转录结果表明,4,4'-DDT在生长阶段和死亡阶段分别显著性改变了大型溞与免疫功能和细胞信号传导功能相关代谢通路中基因的转录.此外,随着暴露时间的延长,其心率参数的LOEC从第21天的1 ng·L-1降低至第32天的0.1 ng·L-1,说明即使在0.1 ng·L-1暴露条件下仍然能够观察到4,4'-DDT对大型溞的毒性效应.因此在对一些持久性环境污染物作环境风险评估与环境基准制定时,全生命周期毒性测试也应得到适当的考虑.     

典型四环素类抗生素的预测无效应浓度和风险评估

四环素类抗生素是一类广谱抗生素,对生态环境存在潜在风险.本研究以四环素和土霉素为研究对象,根据欧盟现有化学物质风险评价技术指导文件(TGD),推导不同环境介质中四环素和土霉素的预测无效应浓度(PNEC),并采用风险商值(RQ)法对我国部分地区水质、淡水沉积物和土壤的暴露风险进行评估.结果 表明,我国水质、淡水沉积物及土壤中四环素的PNEC值分别为0.115 μg·L-1、423 μg·kg-1(湿质量)和57 μg· kg-1(湿质量);土霉素的PNEC值分别为4.93μg·L-1、1.78x104 μg·kg1(湿质量)和3.16×103μg·kg-1(湿质量).淡水沉积物风险区域主要集中在海河,土壤风险区域主要集中在山东省、四川省彭州市、辽宁省沈阳市等,部分区域点位存在潜在的生态风险.研究结论可为四环素类抗生素的生态环境风险评价提供科学依据.     

河流水质自动监测站选址适宜性评价

为建立和量化适于河流水质自动监测站选址的评价方法体系,提出了河流水质自动监测站选址一致性、可行性和适宜性评价问题,并建立了选址可行性和适宜性评价2套指标体系。以自动站选址与手工断面位置不一致为前提,利用累乘指数判断选址可行性,在可行的基础上利用模糊综合评价进一步分析选址的适宜性。应用案例显示,罗汉大桥断面水质自动站选址于手工断面下游150 m处是可行的,并且此选址高度适宜,在具有水质代表性的同时兼顾成本和运维管理需求。     

地表水环境遥感监测关键技术与系统

介绍了地表水环境遥感监测的关键技术与系统及其典型应用,其代表性机理模型和应用示范成果主要来自于中国科学院遥感与数字地球研究所的高光谱遥感团队在最近几年中取得的一些研究进展,主要包括建立了基于改进双峰法的水体分布自动化遥感提取方法,实现了简单、高效和高精度的水体提取；提出了大型湖泊长时序水量估算方法,并以青藏高原湖区为例,重建了典型湖泊面积、水位和水量序列；发展了基于“软分类”的典型内陆水体叶绿素a浓度反演方法,构建了基于生物光学模型的高度浑浊水体悬浮物浓度遥感反演半解析方法,提高了反演方法的区域和季节适用性；构建了基于水色指数的大范围湖库营养状态和透明度遥感监测方法,实现了全球大型湖库营养状态遥感监测,以及全国大型湖库透明度遥感监测；在此基础上,开发了地表水环境遥感监测系统,提高了水环境遥感监测效率,促进了卫星遥感在水环境监测中的高精度业务化应用。