电化学强化低能耗废水生物处理技术研究

以碳布为阴阳极材料构建一种新型的生物电化学系统（BES）,研究该系统在不曝气条件下对城市污水的处理效果,并与传统的厌氧和好氧处理方法进行比较。结果表明,该BES处理城市污水是可行的,与传统曝气法相比能够显著降低能耗。在进水CODcr,为350mg／L、NH3-N为15mg／L、水力停留时间（HRT）为24h时,电化学强化生物处理系统对CODcr和NH3-N的去除率达84％和80％,优于同等条件下的厌氧、好氧生物处理方法。BES的输出电压最高为211mV。     

辽河保护区河岸带生态恢复技术研究

在分析干流河岸带现状及生境区域的基础上,阐述了辽河保护区河岸带的生态恢复对策、方法及技术。辽河保护区河岸带生态恢复应根据其特点确定河岸缓冲带的宽度,筛选适宜的植被类型,进行缓冲带的生态结构设计,重建河岸缓冲带草生、草灌、林木阻控带等植物群落系统。辽河保护区河岸缓冲带最小有效宽度设置为30 m,当河岸斜坡所占缓冲带比例15%时,河岸缓冲带宽度增加15 m。在河岸带生态系统恢复方法上,辽河保护区福德店—三河下拉段、柳河口—盘山闸段采用正常恢复法,清河口—拉马河口段采用坑塘湿地为主恢复,三河下拉—清河口段采用牛轭湖湿地为主恢复,石佛寺—柳河口段采用自然湿地为主恢复。     

辽河保护区坑塘湿地恢复研究

辽河保护区在清河口—马虎山段100多km河道上的沙坑为建设坑塘湿地提供了基本条件,阐述了辽河保护区坑塘湿地恢复方法、水系连通技术、生态系统恢复技术及建设工程设计方案。在铁岭段、沙宝台段和石佛寺段建设30个坑塘湿地,通过修建宽2~3 m的连通渠实现坑与坑及坑与河道之间的水系流动,可形成三大坑塘湿地群。通过湿地下垫面整治、植被恢复、生境恢复及水文调控与管理恢复坑塘湿地生态系统,通过河流湿地水网建设和水生植物群落重建工程进行坑塘湿地建设,能够实现对干流悬浮物、COD Cr和氨氮的有效去除,增加蓄水量909万m3,有效改善辽河流域生态环境。     

辽河保护区七星湿地表层水与间隙水中氮的时空分布

将大型人工湿地工程技术应用于支流河口,可以有效减轻干流污染物负荷。研究了辽河流域典型支流河口湿地的营养盐迁移转化特征。利用2012年5—7月的采样监测数据分析辽河保护区七星湿地表层水和间隙水中不同形态氮的时空分布规律。结果表明,氨氮浓度为表层水小于间隙水,而硝氮和亚硝氮浓度为表层水高于间隙水;氨氮、硝氮以及亚硝氮浓度随空间的变化趋势均体现为支流河入口处浓度较高,湿地中部及出口处浓度明显降低。水体氨氮浓度表现出随时间推移呈逐渐下降的趋势,硝氮和亚硝氮浓度呈现波动。七星湿地3个月内的氨氮总去除量为1.99 t。     

常规施肥条件下农田不同途径氮素损失的原位研究:以长江中下游地区夏玉米季为例

为了解农田常规施肥条件下的不同途径氮素损失特征,本文通过田间原位试验同步研究了长江中下游地区夏玉米生长季氮肥施用后的农田N2O排放、NH3挥发、氮渗漏和地表径流的变化.结果表明,在复合肥为基肥,尿素为追肥,基追肥氮素水平均为150 kg·hm-2的条件下,整个玉米生长季N2O排放系数为3.3%,NH3挥发损失率为10.2%,氮渗漏和地表径流损失率分别为11.2%和5.1%.此外,基肥施用以氮素渗漏损失为主,而追肥氮素损失以氨挥发和渗漏为主,表明不同途径化肥氮素损失主要受氮肥品种影响,玉米季追肥可改用低氨挥发氮肥品种以减少氮素损失.     

基于GWR模型的秭归县柑橘园土壤有机碳空间异质性分析

研究柑橘园土壤有机碳空间异质性及其与土壤理化性质、地形特征和气候变量之间的关系，为提升经济林生态系统服务提供科学依据。在秭归县柑橘分布区内进行野外采样，基于随机森林和地理加权回归模型并结合8个地形因子、2个气候因子和13个土壤变量，建模分析了土壤有机碳的主要影响因素，并进行了土壤有机碳含量的空间分布预测。结果表明：研究区0～20 cm(表层)和20～40 cm(下层)土壤有机碳含量平均值分别为11.95和9.01 g·kg^-1,长江北岸(9.24和7.56 g·kg^-1)土壤有机碳含量低于长江南岸(14.48和10.36 g·kg^-1),但长江北岸(0.53和0.66)变异系数高于长江南岸(0.45和0.58)。影响因素对土壤有机碳含量空间分布的相对贡献在土层间存在差异，表层为全氮(53.0%)>全钾(11.9%)>碱解氮(11.4%)>年均降水量(7.6%)>土壤含水量(7.3%)>年均温度(5.1%)>海拔(3.7%),下层为全氮(69.7%)>碱解氮(14.2%)>容...     

赤水河流域浮游细菌群落特征及其与水质的关系

赤水河是茅台酒酿造用水的水源地,其环境承载能力和水质质量与该流域微生物的群落息息相关,而目前赤水河浮游细菌群落组成、功能及其与水质之间的关系研究开展较少.本研究以茅台酒厂采水点为中心,在其上中下游设置了W1~W6共6个采样点,采用16S rDNA Miseq高通量测序技术研究了赤水河浮游细菌群落的组成及其功能.结果表明浮游细菌群落主要由55门、167纲、415目、706科、1431属组成,假单胞菌属（Pseudomonas）和马赛菌属（Massilia）是相对优势种群.此外,W1和W3采样点样品与其他采样点样品相比,群落组成差异较大.冗余分析表明COD_Mn、COD和DO是影响群落组成的显著因素（p<0.05）,其与NH₃-N、pH、TN、Novosphingobium、Stenotrophomona和Pontibacter等参数是该流域浮游细菌群落网络的重要节点.使用PICRUSt2软件对该水源地微生物群落的功能进行预测,结果显示其功能主要涉及代谢（metabolism）、环境信息处理（environmental information processing）、遗传信息处理（genetic information processing）等6类生物代谢通路和碳水化合物代谢（carbohydrate metabolism）、氨基酸代谢（amino acid metabolism）、能量代谢（energy metabolism）、辅助因子和维生素的代谢（metabolism of cofactors and vitamins）等46个子功能.本研究探明了赤水河浮游细菌群落组成和功能及其与环境因子的相互联系,丰富了赤水河地区的第一手研究资料,为改善其水域环境提供了参考.     

区域大气环境模式RegAEMS中二次气溶胶的改进模拟研究

为了提升二次气溶胶的模拟精度,在区域大气环境模式RegAEMS中加入了硫酸盐气溶胶的两种新生成机制（NO₂+SO₂化学过程和过渡金属催化氧化（TMI））以及二次有机气溶胶（SOA）生成的挥发性有机物基集（VBS）方法.模拟了2020年1月上海市两次中度污染过程,并与观测数据进行对比验证.研究发现,两次污染过程硫氧转化率（SOR）均大于0.4,PM_2.5主要组分为SO₄^2-、NO₃^-、NH₄⁺等水溶性离子,占比为61.25%~63.85%.SOA占比为2.92%~3.0%.加入NO₂+SO₂化学过程和过渡金属催化氧化（TMI）后,硫酸盐模拟精度明显提升（相关系数（R）从0.49~0.63提升至0.58~0.67,相对标准偏差（NMB）从-35.0%~-36.5%提升至-17.3%~-14.2%）.两种化学过程在污染发展阶段平均贡献占比为23.3%~27.9%,这可能是造成污染条件下SO₄^2-浓度迅速增加的主要原因.VBS机制能够较好地模拟出SOA的变化趋势（相关系数为0.53~0.56）,由于硫酸盐和SOA生成机理的改进,RegAEMS在PM_2.5的模拟精度上有所提升（相对标准偏差（NMB）从-13.5%~-6.0%提升至-9.0%~-3.3%）.     

陆浑水库沉积物重金属空间分布特征及风险评价

为了解洛阳市饮用水水源地陆浑水库沉积物中重金属污染程度,采集32个点位的表层沉积物,分析6种重金属（Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn）的空间分布特征,并运用地累积指数法、潜在生态风险指数和聚类分析等方法对研究区重金属污染程度进行评价、生态风险评价及源解析.结果表明：Cd、Cu、Pb和Zn含量超过黄河流域河南段重金属土壤背景值,分别是其8.8、2.0、6.5、2.3倍,重金属存在明显富集,且主要污染集中于坝前区域.地累积指数法评价结果显示,Cd为强污染,Pb为中-强污染.潜在生态风险指数表明,陆浑水库沉积物重金属风险呈自上游至下游逐渐增强的趋势,总体处于高度生态危害,潜在生态风险指数均值达到312.94,其中Cd为主要贡献因子.富集系数法和聚类分析结果显示：Cd、Cu、Pb和Zn主要为人为源,Cr和Pb以自然源为主.总体而言,陆浑水库沉积物中重金属Cd和Pb污染相对较重,可能会对水库水环境构成威胁.