中国环境基准研究重点方向探讨

环境基准是环境标准的科学依据,在国家环境质量评价和风险管理体系中处于基础地位。它主要是依据特定对象在环境介质中的暴露数据,以及与环境要素的剂量效应关系数据,通过科学判断得出的,涉及环境化学、毒理学、生态学、流行病学、生物学和风险评估等前沿学科领域。国家环境基准研究是一个长期的系统工程,本文基于环境基准研究的学科特点和国际前沿,结合国家科技需求和相关领域的研究现状,综合分析并提出了未来中国环境基准研究的重点研究方向:1)环境基准的理论与方法学;2)环境基准基础数据库;3)基准目标污染物的筛选甄别和优先排序技术;4)水体营养物基准;5)生物测试与毒性评价技术;6)人体暴露评价理论与相关技术;7)环境基准的审核和校对;8)环境基准与标准转化理论及其对环境管理支撑技术。本文从环境基准学科发展的角度,阐述了与环境基准研究紧密相关的8个重点研究方面的国内外研究进展、关键科学问题以及未来重点研究内容。同时指出,这些重要的研究方向是环境基准研究的根本,未来环境基准的长期战略发展必将是建立在各个重要方向长足发展的基础之上,环境基准研究也必带动这些方向的共同蓬勃发展,为环境地球化学、毒理学、生态学等学科领域发展注入活力。     

湖泊营养物基准指标优选方法研究

中国目前尚未形成完善的湖泊营养物基准指标优选方法,导致湖泊营养物基准的建立在指标选取上存在较多困难。简单介绍了美国环境保护署利用压力响应关系法选择湖泊营养物基准指标的过程,并以此为基础,根据中国湖泊富营养化的实际情况加以改进,提出了适合中国的湖泊营养物基准指标优选方法。还以某流域湖泊为例,探讨了在探索性数据分析过程中营养物基准指标的选取方法。     

改进的TLI指数法及其在巢湖营养状态评价中的应用

对巢湖2000—2008年的监测数据运用SPSS做统计分析,得出叶绿素a与总氮、总磷和透明度的相关系数。通过得出的权重结果,分析出与26个湖泊的差异性,构建了改进的综合营养状态指数(TLI)评价方法,并提出评价的4个步骤。以巢湖为例,运用该方法对湖泊的营养状态进行评价,且对巢湖的富营养化程度做了年际和年内变化的综合评价,评价结果显示各营养物指标的相关关系在近30年有了较大变化,巢湖的富营养化现象已日益严重,已从轻度富营养化状态转变为中度富营养化状态。     

优化模型在污泥处理厂选址中的应用

在我国大中城市,污水处理厂的不断兴建使污泥处理问题应运而生。采用混合整数优化模型可以解决污泥处理厂的科学选址问题,达到科学布点、合理运输、节省投资费用的目的。在传统厂群规划模型的基础上将目标规划、周密的约束条件等融于其中,并采用对于线形规划和非线性规划问题适用的LINGO软件进行求解。根据东莞市拟建的36个污水处理厂污泥产生预测情况,对污泥处理厂的设置进行了分析预测,详细对比了建一个、两个、三个污泥处理厂的运输费用、投资费用、运行费用等,最终确定兴建两个规模均为800t/d的处理厂,其位置分别位于东莞市厚街镇和常平镇,为厂址选择和规模提供了科学依据和保障。     

沉积物电缆细菌的生长特征及其对物质循环影响的研究进展

沉积物-水界面物质循环主要受铁锰化合物和微生物氧化还原过程的影响. 微生物氧化还原通常发生在细胞周质空间和外膜表层,或通过微生物纳米导线、细胞被膜等机制发生在细胞间. 近年来,电缆细菌介导的长距离电子传递机制的发现,使得微生物氧化还原反应的发生距离从纳米级扩展到厘米级. 本文重点综述了电缆细菌的生理特性及其对沉积物-水界面物质循环的影响,总结了电缆细菌的环境效应及未来的研究方向. 电缆细菌主要栖息于高硫化物含量、高电导率和低生物扰动的咸水沉积物中,在淡水沉积物中较少见. 电缆细菌对硫化物的氧化是一种反向硫酸盐还原过程,使得表层沉积物处于偏碱性的环境中,并利用多种电子受体来实现硫氧化,从而在与其他微生物的竞争中获得优势. 电缆细菌通常以O₂为电子受体将H₂S和FeS氧化为硫酸盐,并在沉积物-水界面处形成一层铁氧化物保护层,在吸附间隙水中磷的同时也阻止了其他物质的释放. 电缆细菌能够通过溶解FeS间接地促进硝酸盐异化还原作用,进而影响沉积物氮循环. 未来有必要加强微尺度电缆细菌对物质循环的影响和电缆细菌与其他细菌的协作关系研究,建议创新电缆细菌的纯化培育条件并开展其在硫污染沉积物修复中的应用,从而为水生态环境保护工作的开展提供技术支持.      

三峡库区大宁河流域非点源污染研究

以大宁河流域巫溪水文站控制流域为研究对象,应用分布式非点源污染模型SWAT,利用实测流量、泥沙负荷及氮、磷负荷数据对模型进行了率定和验证,并模拟了大宁河流域的径流量和营养物质氮、磷的排放.结果表明,月平均流量在率定期和验证期的效率系数分别达到了0.93和0.62;泥沙负荷的效率系数分别为0.70和0.34;氨氮和总磷的效率系数分别达到了0.31和0.37.大宁河流域污染物质的排放存在着较大的空间差异,有机氮和有机磷的5年平均排放量区间分别为2.01～38.15和0.35～5.89 ks/(hm2·a),其中,流域西南部子流域的有机氮和有机磷平均排放量最大,分别为38.15和5.89 ks/(hm2·a),是大宁河流域污染物排放的最敏感区域.     

环保疏浚底泥干化技术研究

环保疏浚过程中产生的大量污染底泥堆放在底泥堆场,不能快速干化,长时间占用土地资源,增加工程投资。在总结分析国内外环保疏浚底泥干化技术的基础上,系统地介绍不同底泥干化技术及其应用现状,并分析存在的问题,探讨了今后的发展趋势。     

人工湿地氮转化与氧关系研究

应用N转化迁移模型分析廊道式人工湿地氮转化与氧供应的关系,验证目前湿地全程硝化反硝化脱氮机制的有效性.对各个廊道进出水NH₄⁺-N、NO₃^--N、TN、B₅、DO进行了测定和分析.在水力负荷5cm/d条件下,各廊道湿地有机氮矿化率为0.01～0.28g·(m²·d)^-1、氨氮硝化率0.50～1.54 g·(m²·d)^-1,反硝化率0.41～1.13 g·(m²·d)^-1(占总氮损失的3.4%～35.4%)、植物净吸收氮0.07～0.26 g·(m²·d)^-1(占总氮损失的7%～33%).硝化反硝化与有机质降解同时进行,在进水端最明显,这与传统认识相悖.按照全程硝化化学计量学得到的硝化需氧量(NOD)高于实际的表面复氧和植物根系放氧.最后对在高浓度有机质存在条件下,能减少对氧需求的2种新型脱氮机制进行了讨论.     

纳滤膜技术在地下水除砷应用中的研究进展

砷污染突发事件的频发严重威胁着地下水饮用水水源的水质安全，加之饮用水控制标准的提高，就对饮用水除砷技术提出了更高的要求，而纳滤(NF)膜分离技术为饮用水除砷提供了新的思路。首先概述了地下水中砷的存在形态、化学性质以及我国高砷地下水地区分布，然后分析了NF膜特点、除砷机理与性能，系统地阐述了各种因素包括膜操作因素（操作压力、膜回收率、膜排布方式等）和原水水质因素（pH、水温、共存离子、共存有机物及砷浓度与砷价态等），对NF膜除砷性能的影响。此外，对NF除砷的关键问题，如原水预处理、膜浓水处理、膜污染及其清洗等，也作了探讨。最后，总结了目前NF除砷应用中所面临的问题，探索性提出了NF膜技术在除砷应用中的研究方向。     

我国地表水溶解氧时空变化及其对全球变暖的响应

溶解氧是衡量地表水环境质量的重要指标.为科学实施水污染防治和水生态系统修复,系统解析了我国近十五年不同区域溶解氧的时空变化特征,探讨了全球变暖对不同区域饱和溶解氧的影响.结果表明：①受海拔和温度影响,全国饱和溶解氧浓度存在显著的区域差异性,根据饱和溶解氧浓度将全国划分为3个区域,分别为北部高饱和溶解氧区、南部低饱和溶解氧区及中部饱和溶解氧过渡区;②2018年全国溶解氧浓度和饱和度达到I类水质的比例分别为72%和20.5%,冬季冰封期阻碍大气复氧的区域,不宜采用溶解氧饱和度对溶解氧进行评价;Mann-Kendall法分析表明,全国河流溶解氧浓度2010年下半年开始显著提高,人口密集、经济发达、工业化及水体盐度高和流速低是引起珠江及辽河入海口、长江下游溶解氧偏低的主要原因;③气候变化背景下,温度敏感的低温低海拔地区饱和溶解氧浓度下降最明显;到21世纪末,SSP5-8.5和SSP1-1.9情境下饱和溶解氧浓度将分别下降1.3 mg·L^-1和0.01 mg·L^-1,为适应全球变暖,需要加大污染物减排力度,保障水生态安全.