长江下游水源地突发性水污染事故预警应急系统研究

针对长江下游主要水源地特点及水污染事故特征,以长江江苏段为例,建立整体一维、分段二维的水量水质预测模型,构建适用于该地区的水源地风险预警模型,实现对于固定源、移动源等水污染事故风险过程的动态模拟及风险预警;将水质预测模型、风险预警模型、地理信息系统、远程控制及自动化等技术有机耦合,研发水源地突发性水污染事故预警应急系统,可准确直观地表现水污染事故的影响范围及发展趋势,为水源地水污染事故风险预警应急工作决策提供科学依据。     

河流放射性核素水体弥散模型及其应用

随着我国核能及核技术利用产业的迅速发展,放射性物质运输对饮用水水源地的潜在放射性污染健康风险越来越大,阐明事故情况下放射性物质在地表水体中的迁移弥散行为可为居民饮水健康风险防范提供科学依据。针对含钴-60、铯-137、锶-90货包公路运输在事故工况下放射性物质释放造成黄河兰州段河流型饮用水源放射性污染,讨论了河流放射性物质弥散模型和居民饮用水的健康风险。结合国内现有放射源活度水平及国内外放射性物质事故资料,考虑泥沙的影响,设定铯-137不同活度水平、不同流量情形,根据饮用水中铯-137的死亡风险系数和患病风险系数对距离事故点为64 km、114 km的河流下游两个饮用水源地居民饮用受污染自来水存在的健康风险进行评估,同时选择钴-60、锶-90两种核素以30年间河水平均流量偏小值为例进行对比评估。放射性核素在黄河河流的稀释作用下,由饮用受钴-60、铯-137、锶-90污染的水随放射源活度、河水流量及泥沙含量的变化存在不同程度的死亡风险与患病风险。因此,应当对受到放射性污染的水源及时采取适当措施,预防放射性核素造成的风险。     

长江宜昌段溢油事故影响数学模型分析研究

为研究长江内河突发性溢油事故油膜运动扩散规律,利用MIKE21软件建立了长江宜昌江段平面二维溢油数学模型,模拟了该江段不同水文条件、不同溢油总量条件下的溢油事故的影响范围和程度。模拟结果显示:丰水期和枯水期油膜运动扩散规律不同,油膜厚度、飘移范围和持续时间有显著差异;对于狭长型河道,溢油量对油膜厚度影响较大,而对油膜飘移范围影响较小。该结论可为内河溢油事故应急处理和内河溢油事故数值模拟深入研究提供参考依据。     

长江下游南京段至河口近岸带底栖动物分布格局及影响因素

长江南京段至河口近岸带底栖动物组成特征是了解长江下游干流生物分布格局和影响机制的重要参考. 2017年4月对长江干流南京段至河口6个江段43个样点的水体理化因子、栖息地和底栖动物开展了调查,共采集和鉴定底栖动物3门7纲17目35科63种.优势类群是节肢动物和软体动物,优势物种是水丝蚓Limnodrilus sp.,发现原分布于河口区域的圆锯齿吻沙蚕Dentinephtys glabra已成为南京段至河口的最常见多毛纲物种.镇江段物种丰富度和香农多样性均为最高,分别为31和1.71,其次为江阴段,长江北支的物种丰富度和香农多样性最低,分别为12和0.90.典范对应分析(CCA)表明水污染、适宜生境的退化或消失以及航运是长江下游干流南京至河口段底栖动物群落组成变化的主要影响因子.因此,长江下游干流底栖动物分布格局明显受人类活动的影响,水污染控制和生境修复等措施有利于底栖动物多样性的保护恢复.(图4表2参40附表2)     

北江中下游内分泌干扰物的空间分布、生态风险及产业相关性

为了解北江中下游内分泌干扰物(endocrine disrupting chemicals,EDCs)空间分布及生态风险,利用LC-MS/MS和GC-MS对北江中下游8个水源地、8个典型种植业下游、5个典型水产养殖业下游及4个大型污水处理厂水样中10种EDCs进行分析.结果 表明,10种目标EDCs有6种低于检出限,仅双酚A、雌酮、辛基酚和壬基酚有检出,其中双酚A、壬基酚为北江中下游中主要EDCs,平均浓度分别为360 ng·L-1和382 ng·L-1.空间分布与影响因素分析表明,宏观因素影响区域EDCs浓度整体水平,水源地中辛基酚与壬基酚分别与第一、第二产业总值有明显相关性;局部浓度水平受产业类型、产品种类与上下游等因素影响,种植业、水产养殖业下游EDCs浓度水平主要受区域种植、养殖面积影响,其次是种植、养殖产品种类,污水处理厂出水EDCs浓度与设计处理量、服务人口呈强烈正相关.生态风险评价显示,双酚A、辛基酚和壬基酚生态风险随流域流向逐渐升高,启示对单位长度河段生态风险的变化率分析有助于确定EDCs污染源头.     

珠江三角洲河流饮用水源中的环境内分泌干扰物及其风险

在极低的环境暴露水平(ng·L~(-1)—μg·L~(-1)),环境内分泌干扰物(EEDs)就能对水生物的生殖、发育功能产生不利影响,甚至可能威胁到饮用水源的安全。为深入了解珠江水源水中EEDs的污染现状,采用全自动固相萃取-气相色谱/质谱联用(FASPE-GC/MS)法对珠江三角洲河流饮用水源地中EEDs的含量分布和季节变异进行了调查,并评价了其潜在的生态风险。结果发现,EEDs广泛存在于珠三角水源水中,总EEDs(ΣEEDs)的质量浓度在26.8—2 460 ng·L~(-1)之间,平均值和中值分别为775、325 ng·L~(-1);其中辛基酚(OP)、壬基酚(NP)、双酚A(BPA)和雌酮(E1)的质量浓度范围(平均值/中值)分别为LOQ (定量限)—121 ng·L~(-1)(42.9/15.2 ng·L~(-1))、15.2—2 270 ng·L~(-1)(821/338 ng·L~(-1))、1.19—177 ng·L~(-1)(56.21/52.0ng·L~(-1))、nd (未检出)—2.5 ng·L~(-1)(0.9 ng·L~(-1)/LOQ)。各水源地EEDs总体污染水平:东江东莞段流溪河下游西江北江,丰水期ΣEEDs的质量浓度显著高于枯水期(P0.05)。与国内外相关研究结果相比,珠三角河流水源水中EEDs的污染处于中高水平。丰水/枯水期水源水中OP、NP、BPA、E1的风险商(RQ)平均值分别为0.47/0.13、2.25/0.6、0.05/0.08、0.18/0.07,可见OP、BPA、E1在两季均呈中低风险水平,NP则呈中高风险水平。丰水期和枯水期饮用水源地EEDs的危害指数(HI)范围(平均值)分别为0.28—6.05(2.95)、0.045—3.23(0.88),表明丰水期的风险水平总体高于枯水期(P0.05)。两季高风险点(HI1)占总点位的41.7%,均出现在流溪河下游和东江东莞段,表明以上水源地处于高生态风险水平,已对当地水生生物及饮用水安全形成严重威胁;西江和北江的饮用水源地则处于中低风险水平。     

东江下游典型饮用水源地抗生素抗性基因分布研究

抗生素抗性基因(AntibioticsResistanceGenes,ARGs)是环境中的一类新型污染物。为了解东江下游地区水源地中ARGs的污染水平及其影响因素,采用实时荧光定量PCR技术,对东江下游地区9个河流型饮用水源地和5个湖泊型饮用水源地8种ARGs[sul1、sul2、sul3、tet(M)、tet(O)、tet(Q)、tet(G)、ermB]的绝对丰度进行检测分析。结果表明:东江下游饮用水源地总ARGs绝对丰度水平偏低,ARGs总丰度范围为2.37×10~7-4.80×10~8 copies?L~(-1),其中抗性基因sul1的丰度相对较高,这可能与磺胺类药品是常用药品有关。磺胺类ARGs(sul1、sul2)在所有饮用水源地中均有检出,而sul3的检出率为85.7%;四环素类ARGs[tet(M)、tet(O)、tet(Q)、tet(G)]的检出率较高,为64.3%-100%;大环内酯类ARGs检出率最低。河流型水源地上游点位ARGs绝对丰度为1.03×108 copies?L~(-1),下游点位绝对丰度为2.89×10~8 copies?L~(-1),因此河流型饮用水源地的ARGs绝对丰度水平随着河流方向呈现逐渐升高趋势。除了一处曾为水产养殖的备用湖泊型水源地外,河流型水源地除sul1外的抗性基因丰度(3.25×10~5 copies?L~(-1))明显高于湖泊型饮用水源地(1.14×10~5 copies?L~(-1))。通过对东江下游典型饮用水源地ARGs进行研究,为该地区ARGs污染现状提供了基础数据,也为水环境中ARGs污染整治提供依据。     

南京典型县区饮用水源抗生素含量特征

采用固相萃取-高效液相色谱/串联质谱法分析南京3个典型县区地表饮用水源中5类(14种)抗生素含量.结果表明,14种目标抗生素的含量在ND—14.9 ng·L-1,检出率在0—78%.主要检出物为诺氟沙星、氧氟沙星、强力霉素和磺胺嘧啶,其中四环素类含量相对最高,但总体上,抗生素的含量水平低于国内外其他河流中相应污染物.抗生素含量受季节影响,呈现丰水期(8月)平水期(5月)枯水期(2月)的特点.取自湖泊的饮用水源地抗生素含量略高于取自长江.     

南京地区污水厂、自来水厂及长江水域MCR-1和NDM-1携带菌耐药特征

为了研究以多粘菌素耐药基因(MCR-1)和新德里金属β-内酰胺酶-1基因(NDM-1)携带菌为代表的"超级细菌"在地表水中的环境行为,以长江南京段典型水域及邻近城市污水厂和自来水厂为研究对象,考察了MCR-1和NDM-1携带菌的耐药特性及其变化特征。结果发现,污水厂进水和生物处理单元2种细菌耐药能力均处于较高水平,随处理流程呈降低趋势,至消毒出水中不再被检出。长江中MCR-1携带菌耐粘菌素的半抑制浓度(EC50)较高,平均达37.89 mg·L-1,顺水流方向无显著降低。仅在下游朱家山河汇入口和长江大桥附近滨江公园检出较高耐药水平的NDM-1携带菌。2种细菌耐药水平受水体污染程度和人类活动影响较明显。自来水厂MCR-1携带菌数目较少,但其EC50平均可达32.75 mg·L~(-1),常规处理单元中未检出NDM-1携带菌。水处理工艺显著降低了细菌耐药水平,但排泥水中2种细菌均检出,且耐药水平相比进水显著提高。本研究可为评价水介质中超级抗性基因及其携带菌的环境风险提供参考。     

河流中的BOD模型及其应用

本文将入流点源或主要支流作为一条新河段 并将分布水源的影响范围视为整条河流,既可避免S—P方程无法反映沿河污染排放态的缺陷.又可解决BOD修正模型计算繁杂的缺陷.建立在此基础上的各种BOD分布模型,具有较好的回归性和可操作性,反映了有机物随时间和空间的迁移转化.这些模式的提出,可为评价和选择污染物控制方案,制订排放标准,提供一个定量的科学依展     

干旱区荒漠植物体内潜在水源差异及利用策略分析

水作为干旱区重要的环境因素之一,是荒漠植物生长发育的主要限制因子,故在荒漠区开展植物体内潜在水源差异及水分利用策略分析对综合理解生态水文过程具有重要意义。通过对艾比湖流域不同生活型荒漠植物的木质部及潜在水源(凝结水、地下水、河水和土壤水(0-40、40-70、70-100、100-150 cm))的稳定同位素值(δ~(18)O)进行统计学分析,利用多源线性混合模型(IsoSource)分析各潜在水源对植物体所吸收利用水分来源的贡献比率,并比较各潜在水源之间δ~(18)O值。结果表明,(1)土壤水的δ~(18)O变化范围为(-6.292‰--3.995‰),并且δ~(18)O随着土壤深度的加深,不同土层间的δ~(18)O表现为逐渐偏负;乔灌木与草本的δ~(18)O差异显著,而乔木与灌木的δ~(18)O差异不显著。(2)不同生活型的植物在对水分来源上存在明显差异,乔木对水分的利用主要集中于单一地下水资源;灌木除较多利用地下水外,也多元的利用其它水源;芦苇(Phragmites australis)与盐生草(Halogeton glomeratus)主要利用地下水,其它草本植物将表层土壤水作为首要水源。(3)浅根系与中深根系植物在各水源利用方面,除对(100-150 cm)的土壤水的利用无显著差异外,对其它水源利用均存在极显著差异(P0.01)。在根系类型上表现出明显的垂直分布规律:中深根系植物将地下水作为第一水源,而浅根系植物主要利用表层土壤水(0-40 cm)。以上研究结果表明,干旱荒漠区,植物所需水分主要受生活型和根系类型影响,其中后者影响更甚。     

基于高通量分析方法的长江干流重庆段抗生素种类特征及来源初探

采用高通量分析方法对长江干流重庆段11个流域断面、2个市政污水处理厂进水和6个养殖场废水的潜在抗生素进行筛查,并结合抗生素使用调查探讨其来源。结果表明,(1)共检出83种抗生素,其中流域内检出36种,污水处理厂和养殖场废水中检出70种;磺胺间甲氧嘧啶检出率最高,在流域水体和废水的检出率分别为91%和55%,喹诺酮类是检出抗生素的主要类型;(2)长江干流重庆段下游检出抗生素数量高于上游检出抗生素;(3)有20种抗生素可能由上游携带和重庆市内排放2种方式进入流域,7种抗生素可能由上游携带入境,9种抗生素可能由重庆市内排放引入长江。     

基于esp基因和JCV标记的MST方法在五大流域典型水源地中的应用

非点源污染目前已经成为影响水体环境的重要污染。微生物源示踪技术(microbial source tracking,MST)是解决非点源污染的一项新技术,它可以确定污染的宿主来源。肠球菌esp基因和多瘤病毒JCV可以作为检测水体中人源粪便污染的分子标记,其灵敏度和特异性都很高。为分析五大流域水源地是否受到人源粪便的污染,对辽河、海河、淮河、长江和黄河五大流域典型水源地水样进行采集和检测,选取人源粪便特异病原微生物肠球菌的esp基因和多瘤病毒JCV建立了相应的MST分子检测方法。结果表明,五大流域的典型水源地采样点均有可能受到了人源粪便的污染,可为当地相关部门提供技术支持和数据参考。     

平原河网地区水源地水质对土地利用变化的响应——以黄浦江上游水源地为例

以黄浦江上游水源地为例,利用1999年上海水资源普查数据及2000年初成像的上海市1∶50 000彩红外航空像片,采用G IS空间分析技术、灰色关联分析技术,划分土地利用样带,设计水质改善指数,探讨平原河网地区水环境质量对土地利用结构的响应,以及水源水质对土地利用变化驱动力的响应。结果表明,黄浦江上游水环境质量受到土地利用格局及上游来水的综合影响,各样带工业用地比例与水质改善指数呈极显著负相关(P<0.01),松浦大桥取水口水质与上游来水水质以及水源地当地的工业发展、人口密度等土地利用变化驱动力具有很好的关联性。建议在开展平原河网地区水源保护工作中,应在关注上游来水状况的同时,从土地利用及其社会经济驱动两方面控制水文敏感区域土地开发强度,构筑水源地圈层土地利用格局。     

长江嘉陵江重庆段多环芳烃的分布特征和来源辨析

2014年7月,采集长江嘉陵江重庆段9个断面的地表水和沉积物样品,检测15种多环芳烃(PAHs)含量.结果表明,地表水的∑PAHs浓度范围为65.6—1249 ng·L~(-1),沉积物中∑PAHs浓度范围为68.6—4226 ng·g~(-1),与其历史浓度水平相当;聚类分析表明,化工园区对其下游PAHs分布有一定影响,园区下游地表水和沉积物∑PAHs浓度最高.两江汇流前,地表水4环PAHs占总量的43.63%—61.68%;两江汇流后,2环比例增加,占总量的29.01%—68.72%;沉积物4环PAHs占总量的26.62%—48.74%.在顺流方向,地表水中河左∑PAHs浓度高于河中和河右,沉积物中∑PAHs浓度横向无明显差别,其中化工园区下游可能是受左岸工业影响,地表水中河左∑PAHs浓度是河中、河右的12倍和7倍,沉积物中河左∑PAHs浓度是河右的7倍.环数组成、分子比值和主成分分析表明研究区域地表水PAHs来源主要为木材、煤燃烧源,同时还包括石油燃烧和石油泄漏,沉积物则主要为木材、煤高温燃烧源.     

沉水植物净化人工水源湖原水中氮磷和悬浮物的试验研究

水源湖作为城市中重要的人工饮用水水源地,其水质的维持改善至关重要。恢复和构建高等水生植物群落尤其是沉水植物是控制湖库营养盐水平、防止富营养化的重要手段。以上海市人工水源湖——金泽水库为研究对象,开展实际原水浓度下两种不同沉水植物群落净化水体中氮磷和悬浮物质的原位中试试验,研究沉水植物对水源湖体中营养物质的净化效果和影响因素,为水源湖水生植物系统构建和水质维持改善提供科学依据。结果表明,沉水植物对水体中的氮、磷营养物质和悬浮物的净化效果均明显高于对照组,且苦草(Vallisneria natans)和伊乐藻(Elodea nuttallii)组合群落的净化效果总体优于黑藻(Hydrilla verticillata)群落。沉水植物对试验水体的净化效果以PO_4~(3-)-P最高,净化率为42.3%±13.9%;其次为对SS的净化率,为28.1%±7.7%;对NH_4~+-N、NO_3~--N、TN、TP的净化率分别为17.5%±5.1%、11.0%±3.9%、8.2%±3.7%和18.1%±4.1%,植物对磷营养盐的去除效果优于对氮营养盐的去除效果。在试验期间,沉水植物生长总体经历了"快-慢-衰亡"的过程,生物量(干重)峰值为1 153.3 g·m~(-2)。生物量和进水浓度对水质净化效果影响的分析表明,植物对氮磷营养盐的去除效果主要受植物生物量大小的影响,二者表现出显著的正相关关系;同时去除率还与进水氮磷浓度有一定的相关性,进水浓度高,植物对营养物质的去除率也相对较高。     

长江安庆段及毗邻湖泊沉积物中多环芳烃分布及风险评价

采集长江安庆段及其沿江湖泊群表层沉积物样品共30个,检测16种多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)含量.结果表明,长江安庆段(4个断面)的∑PAHs浓度范围为36.0—221.6 ng·g~(-1)(干重,下同),平均浓度为137.1#76.5 ng·g~(-1);安庆沿江湖泊群(23个采样点)的浓度范围则为45.5—3608.8 ng·g~(-1),平均浓度为941.5±868.5 ng·g~(-1).研究区域内∑PAHs主要以高环(4—6环,HMW)为主,表明主要受交通运输、船舶油类以及化工厂等高温燃烧排放影响.同分异构体分析进一步表明,PAHs主要来源于燃烧排放,不同湖泊存在不同的潜在来源,嬉子湖受到石油排放源、煤木柴燃烧和石油及其精炼产品的燃烧等多重来源影响,而菜子湖中则主要受木材、煤等燃烧源影响,长江安庆段存在石油直接排放源及其燃烧源共同影响.石门湖和白荡湖则以石油及其精炼产品燃烧源为主.生态风险评价表明,长江安庆段及沿江湖泊群表层沉积物中PAHs处于较低的生态风险状态.     

气候变化对中国水稻产量及其区域差异性的影响

利用1978—2015年中国29个省(自治区、直辖市)的水稻投入产出和气象数据,通过构建"经济-气候"模型,实证分析气候因素对我国水稻产量及其区域差异性的影响。研究表明:(1)降水量、日照时长和气温与我国水稻总产量之间存在倒U型关系。(2)气候变化对水稻产量影响的区域差异性明显。降水增多有利于西南、黄淮海和西北及长城沿线(简称西北)地区水稻产量增加,但对东北、长江中下游和华南地区水稻生产不利;日照时长增加对西南和东北地区水稻产量具有促进作用;温度升高对长江中下游、华南、西北地区水稻产量有正向作用,但对西南、东北和黄淮海地区水稻产量则具有显著负向作用。     

碳酸氢钾活化制备水稻秸秆炭孔结构的影响因素及吸附性能

以水稻秸秆为原料,KHCO_3为活化剂,制备水稻秸秆基活性炭.采用L_9(3~3)_3因素3水平正交实验,探讨制备的实验方案与工艺条件;分析了浸渍比、活化温度、活化时间在3个不同水平下,对水稻秸秆基微孔、中孔活性炭形成的影响.结果表明,活化温度对中孔的形成影响最大,浸渍比对微孔的形成影响最大;活化温度900℃、活化时间1.5 h、浸渍比1∶6的工艺条件适宜中孔的形成,活化温度800℃、活化时间0.5 h、浸渍比1∶6的工艺条件适宜微孔的形成.亚甲基蓝吸附实验表明,水稻秸秆基活性炭对亚甲基蓝的吸附主要受中孔孔容大小影响;Redlich-Peterson方程能较好地描述等温吸附行为,既有单分子层吸附,也有多分子层吸附.     

柠檬醛对赤子爱胜蚓(Eisenia fetida)再生的影响

用不同浓度柠檬醛处理不同部位剪切的蚯蚓,和处理剪切后不同时间段的蚯蚓体段,探讨了柠檬醛对赤子爱胜蚓再生作用的体段、作用浓度和敏感时间段.结果表明,柠檬醛对蚯蚓再生有明显影响,但这种作用依不同体段而异,以体段P7和P25作用最显著,而A25,A90和P60的受柠檬醛影响较小; 柠檬醛影响蚯蚓头部再生,而不影响尾部再生;对再生有影响的柠檬醛浓度为1mmolkg-1, 0. 1mmolkg-1和0. 01mmolkg-1 (土壤),对蚯蚓再生作用的时间为切后0. 5~1d.试验显示,柠檬醛干扰蚯蚓再生头部形成而且还影响再生头尾体轴形成;内源视黄酸在蚯蚓头尾轴再生图式形成中有重要作用. 图4表4参18