沈阳市黑臭水体表层水DOM紫外光谱特征分析

为识别黑臭水体中DOM组成、结构及腐殖化水平,运用UV-vis(紫外-可见吸收光谱)与多元统计相结合的方式,对沈阳市5条黑臭水体的27个表层水样中DOM的UV-vis特征及9个紫外光谱指数进行研究。研究表明:27个表层水样中DOM的UV-vis吸收系数的变异系数在30%～80%之间,轻度黑臭水体相对于重度黑臭水体的紫外吸收峰在356、487、657 nm处分别发生了1、2、2 nm的蓝移;轻度黑臭水体紫外光谱指数SUVA_(254)、S_(275～295)、S_(350～400)、A_2/A_1、A_3/A_1、A_3/A_2均高于重度黑臭水体,而E_2/E_3、E_4/E_6、E_2/E_4低于重度黑臭水体,轻度黑臭水体的腐殖化水平与腐殖化趋势高于重度黑臭水体。进一步分析得出:苯酚基(木质素和奎宁基团)决定了黑臭水体中DOM腐殖化进程,不同黑臭水体DOM的组分存在明显差异;轻度黑臭水体中DOM的腐殖化水平、芳香化程度、木质素与其他物质在腐殖化开始的比例、分子质量等均高于重度黑臭水体。多元统计与UV-vis技术对黑臭水体中DOM的组成及结构进行了定性,为黑臭水体的溯源和整治工作提供理论基础。     

以农业面源污染阻控为目标的河流生态缓冲带研究进展

河流生态缓冲带是河流生态系统的重要组成部分,一些国家已将河流生态缓冲带的构建与维护作为控制流域面源污染的关键措施.针对河流生态缓冲带的农业面源污染阻控功能,梳理了河流生态缓冲带的研究进展.基于河流生态缓冲带类型的划定,重点总结了河岸植被缓冲带的阻控机制及影响阻控效果的主要因素、氮磷削减途径和缓冲带生态构建模式,并就植被缓冲带对污染物的削减机理及量化方法、缓冲带的设计理念与构建模式、缓冲带的长期效果评估和管理机制等方面提出了展望,以期为我国河流生态缓冲带的科学划定、生态构建以及生态系统管理提供参考.     

湖州大钱港(溇港)河流生态缓冲带的划定与构建

河流生态缓冲带(后称"缓冲带")对改善河流水环境、控制面源污染和水土流失等具有重要作用.如何确定缓冲带的宽度并对其进行合理构建,已成为学者与管理部门关注的热点之一.以浙江省湖州市平原河网型河流大钱港(溇港)为例,基于VFSMOD模型计算和地形坡度、水体流向、土地利用状况、降水条件、土壤类型等现状条件,确定了农田型河段、村落型河段、林草型河段的缓冲带宽度;针对城镇型河段,结合城市河道蓝线,确定了缓冲带的宽度.结果 表明,大钱港干流左右岸缓冲带长度共约16.1 km,面积共约0.408 km2;同时,采用GIS对数据进行处理,并实现了缓冲带的可视化表达.结合农业农村面源污染负荷空间分析,筛选出高污染入河负荷区中的唐家浒自然村汊港段,并提出了缓冲带修复方案,以期为其他缓冲带划定与构建提供参考.     

三维荧光与平行因子研究黑臭河流DOM

利用三维荧光光谱（EEMs）与平行因子（PARAFAC）模型相结合,分析了沈阳市5条典型黑臭水体溶解性有机物（DOM）的荧光组分特征,并结合常规水质指标,利用主成分分析法（PCA）对影响黑臭水体DOM的主要因素及其贡献量进行了研究.结果表明,沈阳市典型黑臭水体DOM主要由类蛋白荧光组分C1（235,360）,类富里酸荧光组分C2（220,430）和类腐殖酸荧光组分C3（255,520）组成.C2类富里酸物质与COD_Cr、氨氮、S^2-、TP有很强的正相关性,与DO和透明度成负相关,来自于陆源;C1类色氨酸和C3类腐殖酸表现出明显的正相关,具有同源性,来自于微生物內源.陆源有机质组分对黑臭水体DOM的贡献率高达61.2%,微生物内源组分对黑臭水体DOM的贡献率为25.5%.5个黑臭水体在水质上存在差异,支流Ⅰ和支流Ⅱ为重度黑臭,支流Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ为轻度黑臭.     

沈阳市黑臭水体溶解性有机物组分及其光学特征

以沈阳市5条黑臭水体作为研究对象,其中支流I和支流II为重度黑臭,支流III、IV和V为轻度黑臭。运用三维荧光光谱结合平行因子方法对黑臭水体中水溶性有机物(DOM)组分进行了表征,并通过与光谱数据相结合的方法,建立了DOM各组分最大荧光强度(F_(max))与归一化遥感反射率的一元线性回归方程。三维荧光分析结果显示,DOM分为2个类别3种不同组分,分别为类蛋白荧光组分C1(235nm/360nm)、类腐殖质荧光组分C2(220nm/430nm)和C3(255nm/520nm)。水体光谱分析结果表明:在250～800 nm处,有色可溶性有机物吸收系数(a_g)、总悬浮物吸收系数(a_p)曲线均随着波长的增大逐渐减小,空间变化特征明显;在特征波长440 nm处,轻度黑臭水体的有色可溶性有机物吸收系数总体上大于重度黑臭水体,重度黑臭水体总悬浮物吸收系数总体大于轻度黑臭水体。与正常水体相比,在可见光波段,沈阳市黑臭水体遥感反射率普遍较低,出现3个反射峰和1个反射谷。但支流I与其他黑臭水体不同,表面呈白灰色,导致其遥感反射率(R_(rs))呈现与正常水体类似的明显的波峰和波谷,是一类特殊的黑臭水体。线性回归分析表明,由归一化遥感反射率比值R_(688)/R_(555)与DOM组分最大荧光强度所建立的线性模型估算精度最理想。R_(688)/R_(555)与轻度黑臭水体DOM组分F_(max)的拟合程度好于重度黑臭水体。进一步研究表明,R_(688)/R_(555)与色氨酸类物质拟合程度较好,与腐殖质类物质没有明显的线性关系。     

浦阳江干流生态缓冲带的划定与构建

河流生态缓冲带(简称"缓冲带")的划定是对河流进行生态修复与保护的重要前提.如何确定缓冲带的宽度和空间布局也是管理部门和学者们关注的热点.以浙江省金华市山溪型河流浦阳江干流为例,利用GF-2卫星影像提取河流岸线、解译河岸两侧土地利用状况,通过VFSMOD模型工具和缓冲带自然条件综合确定农田型、村落型、林草型河段的缓冲带宽度;而城镇型河段则结合城市河道蓝线来确定缓冲带宽度;最终划定浦阳江干流左右岸缓冲带总长度109.63 km,总面积2.837 km2.在此基础上,构建了试点区域上仙屋断面的缓冲带修复方案,旨在为缓冲带修复和水环境质量改善提供参考.     

构建河流生态缓冲带的意义与技术路线(代序言)

水是生命之源、生产之要、生态之基.近30年来,随着经济社会的快速发展和城市化、工业化演进,我国河流水环境与水生态问题引起各界高度重视[1].2018年6月,《中共中央国务院关于全面加强生态环境保护坚决打好污染防治攻坚战的意见》[2]指出,要全面加强生态环境保护,提升生态文明,建设美丽中国,部署实施蓝天、碧水、净土三大保卫战.至2020年底,污染防治攻坚战阶段性目标任务已顺利完成,生态环境质量明显改善.据统计,2020年全国地表水优良水质断面比例由2015年的66％上升到83.4％,超过"十三五"目标值13.4％;劣V类水体比例由9.7％下降到0.6％,超过"十三五"目标值4.4％;长江干流全部实现Ⅱ类及以上水质[34].在水质全面提升改善的基础上,"十四五"期间,水环境治理由水环境质量改善向"水资源、水环境、水生态"三水统筹转变,坚持污染减排和生态扩容两手发力,推进"美丽河湖"保护与建设.河流生态缓冲带是河流生态系统的重要载体,具有保护河流生物多样性、减少陆域污染物入河、提高水体自净能力以及阻隔人类生产生活活动的直接干扰等生态功能,因而开展河流生态缓冲带构建、保护修复是"十四五"流域水生态环境保护的重点工作[5-6].     

潮汐流-潜流组合人工湿地微生物群落多样性研究

为研究潮汐流-潜流人工湿地组合的微生物群落空间分布,构建了潮汐流-潜流湿地组合实验装置对人工模拟生活污水进行净化处理,采用PCR-DGGE技术对组合工艺实验装置中微生物空间分布特征进行研究.结果表明,种植植物(香蒲)的人工湿地组合NH_4~+-N、NO_3~--N和NO_2~--N去除率分别为70.22%、28.42%和38.30%,未种植植物的人工湿地组合NH_4~+-N、NO_3~--N和NO_2~--N去除率分别为55.15%、65.26%和61.70%.两组湿地内优势微生物种类共有44种,潮汐流单元微生物种类空间分布差异性较小,系统内多为好氧微生物.潜流人工湿地单元微生物空间分布差异较大,上层以好氧微生物为主,中下层以缺氧和厌氧微生物为主.种植植物可以提高湿地系统中微生物量、微生物群落多样性和均匀性.潮汐流-潜流组合工艺在系统内实现了硝化-反硝化的组合,比一般的潜流和表面流人工湿地组合TN去除率提高了20%~30%.     

基于VFSMOD模型的不同情景下河流生态缓冲带的截留效果模拟

采用植被缓冲带模型(VFSMOD)对不同情景下河流生态缓冲带(简称"缓冲带")的截留效果进行了模拟,考察了土壤可蚀性、土壤质地、坡度、径流源区长度、缓冲带宽度等对缓冲带拦截效果的影响.结果 表明:随着土壤可蚀性因子(K因子)变大,土壤可蚀性增强,缓冲带泥沙输入量变大;坡度变大,拦截效率下降,在坡度分别为1％、3.5％、9％和30％的条件下,达到60％的径流截留效率(RIR),缓冲带的宽度分别需要43.9,50.6,52.9和68.8 m;当RIR达到60％,砂质黏壤土、粉质黏壤土、壤土和黏土所需缓冲带的宽度为109.2、114.6、50.6、128.7 m;径流源区长度越长,缓冲带拦截效率越低.上述模拟结果可为缓冲带的设计提供参考.     

基于VFSMOD模型的河岸植被缓冲带划定方法

河岸植被缓冲带的划定是河流生态缓冲带建设和管理的基础.从面源污染阻控角度出发,根据河岸的土地利用类型,将各河流所处河段划分为堤防型河段、城镇型河段、农田型河段、村落型河段和林草型河段.采用植被过滤带模型(VFSMOD),并结合现有生态红线、河湖管理范围、城市蓝线等空间管控要求,提出了各类型缓冲带的划定方法,以期为我国河岸植被缓冲带的划定工作提供参考.