典型城市黑臭河道水体生物毒性研究

以黑臭为特征的城市内河污染近来受到关注,检测和分析污染河流水质的生物毒性对水质标识和生态评价十分必要。本研究逐月检测了温州市九山外河(JS River)和山下河(SX River)两条典型黑臭河道水样对斑马鱼、发光细菌和热带爪蟾胚胎的毒性效应。结果显示,黑臭河道水体对斑马鱼、发光细菌(青海弧菌Vibrio Qinghaiensis Q67)和爪蟾胚胎均具有毒性效应。以斑马鱼死亡率和发光细菌相对抑光率表征的水质综合毒性较一致,且以发光细菌更为敏感。爪蟾胚胎致畸实验主要通过存活率和畸形率来表征水体的毒性。3类生物监测均显示SX水体毒性明显高于JS整体毒性,这与两条河黑臭程度相一致。通过发光细菌检测水体综合毒性的分析,显示SX和JS水体毒性在5月-8月的夏季较高,冬春季节较低,表明黑臭河道水质毒性季节性变化与水体温度(T)和溶解氧(DO)值关系密切。本研究结果可为污染水体生物毒性检测和黑臭水体综合评价及后续治理提供依据。     

阜阳市城区水系治理技术体系示范应用与效果分析

随着工业化和城镇化发展,未经处理的生活污水、工业污水以及地表径流中污染物排入河道水系,导致城市水体污染加重,局部地区出现黑臭现象。由于城市污染水体来源、成因和环境条件等因素的复杂多变,注重短期效应的单一修复技术难以持续有效改善水体水质,因此,需要分析污染成因并结合地区实际情况进行治理技术的集成与局部创新。基于阜阳市城区水系污染现状以及成因,采用以水功能区划和水质修复为目标的城市水系水质提升与保障技术体系,将管网改造截污、兴建调蓄池、河道清淤、蓄水活水工程、岸坡再自然化改造与植被景观工程等措施进行不同程度的革新与有序组合;并通过水质监测和现状调查比较该技术体系的修复效果,进一步从修复机制的角度分析各个工程措施在城市水系修复过程中的作用及功能属性。结果显示,与2017年修复工程实施前相比,2022年城区河道黑臭水体基本消除,水质得到了显著提升,从劣Ⅴ类和黑臭水体提升到Ⅲ～Ⅴ类地表水标准,人居环境得到了有效改善,可为我国城市水体污染控制与水环境治理提供技术体系和示范。     

基于高分二号影像的城镇黑臭水体遥感监测

基于我国首颗民用亚米级GF-2卫星遥感影像,以宁海县部分建成区水体为研究对象,根据基于典型遥感水质指标的识别法、基于反射率光谱指数BOI(Black and Odorous Water Index)的黑臭水体识别模型、NDBWI指数来开展疑似黑臭水体的遥感监控,对3种模型信息提取结果进行对比分析,并结合目视解译综合识别...     

基于生态安全分析的城市黑臭水体原位治理技术应用研究

原位治理技术在黑臭水体治理工程中应用广泛,但存在治理效果维持时间短,甚至引发二次黑臭的问题。为深入打好黑臭水体治理攻坚战,维护来之不易的治理成效,本研究深入分析几种常见的原位治理技术,归纳总结原位治理技术在应用中存在的局限性或应用误区,点明实施原位修复技术的前提和基础是彻底的控源截污和内源治理,明确各原位治理技术的适用条件,并有针对性地给出对策建议。研究成果可为县级、农村黑臭水体治理工作提供借鉴,推动黑臭水体治理工作向生态、安全、高质量方向发展。     

广州沙河涌黑臭水体整治措施与效果评价研究

沙河涌是穿越广州市中心城区的重要排涝河涌,也是广州市147条黑臭河涌之一。在全面梳理河涌现状及存在问题基础上,系统采用“三源-四洗-五方针”综合整治措施后,黑臭消除了,河涌实现了“清水绿岸、鱼翔浅底”的目标。为保持沙河涌长治久清的治理效果,采用了低水位运行和再生水补水等生态自修复模式。本文通过对沙河涌水生生物监测评价,定量分析阐明了自修复模式对水体长治久清具有明显效果,为城市河涌水生态修复实践提供了参考和借鉴。     

黑臭河道生物修复中氧化塘应用研究

氧化塘技术是有机废水、特别是生活污水处理的有效手段,在城市黑臭河道治理中,对于暂时无法截污的城郊河道,利用废弃的鱼塘,将其改造成氧化塘,对上游污水进行预处理。研究表明,生物氧化塘对上游黑臭水体具有较高的处理效率,在污水进水量为4320t/d以内(即污水停留时间为1.4d以上,容积负荷为CODcr:0.11kg/(d·m3)以下),O2:15.6kg/h的增氧曝气条件下,CODcr除去率在50%以上,NH3-N除去率在40%以上,经处理的黑臭水体在氧化塘出水口已形成由藻类、原生动物、浮游动物、鱼类等参与的多级食物链组成的复杂生态系统。在黑臭水体预处理基础上,通过底泥生物氧化、水体增氧、水体生态恢复等技术手段,对河道进行生物修复,能有效地消除水体黑臭、提高河涌水体自净能力,为城市黑臭河涌治理和养护提供了切实可行的方法。     

中国农业水土环境存在的问题及对策探讨

中国农业水土环境问题十分严重。水土流失、土地沙漠化、水资源日显短缺、水体过度开采和污染加剧、土壤污染和次生盐渍化是水土环境恶化的根本原因。积极恢复植被、实施虚拟水土战略、对水土资源进行优化调控、构建节约型水土资源综合体系提高水土利用效率、通过国家生态税收建立生态补偿机制等,是解决农业水土环境问题的根本途径。     

城镇暴雨初期雨水产流与产污模拟研究

降雨过程中形成的污染已成为重要的城市面源污染,尤其是降雨初期雨水对城市地表的冲刷导致大量的污染物排放入水体,造成城市河流的冲击性污染。当城镇遭遇暴雨时,下垫面硬化和污染物积蓄使得初雨污染峰值过程更剧烈,对河流的水质影响更为严重。本文采用暴雨洪水管理模型（storm water management model,SWMM）平台对具有不同下垫面特性的城镇流域开展暴雨条件下的径流模拟,在此基础上开展面源污染产生过程模拟,对比研究不同下垫面特性对产流、产污过程的影响。结果表明:降雨强度越大,径流产流速度越快,径流峰值流量越大;流域中建成区占比越高,产生的径流量越大,单位面积产污量线性增大。建成区占比高的流域产污过程线较尖瘦(峰值相对较大但历时较短),受支流汇流历时影响,干流产流过程线形状比支流宽胖(峰值相对较小但历时较长),干流峰值比支流滞后10～14 h。暴雨后期地面冲刷的污染物浓度随时间降低,干流的产污过程峰值相对于支流滞后不显著。研究成果可为城镇初期雨水污染防治的技术实施提供理论支撑,对消除城镇黑臭水体和维护河流水环境健康具有指导意义。     

南京市土地利用的生态环境问题及对策

在综合分析南京市土地利用与生态环境关系的基础上,提出南京市目前土地利用的主要生态环境问题包括:工业与城镇集中区水环境污染比较严重,在一定程度上威胁饮用水源;重化工业及交通的快速发展导致部分地区空气污染问题突出;城市点源与面源污染物排放导致局部地区土壤污染问题严峻;建设用地与人口集聚区热岛效应明显;生态用地破碎化导致生态系统服务功能下降。结论认为环境友好型土地利用模式是协调土地利用与生态环境关系的关键对策,为协调两者关系,必须实施集约利用建设用地、发展绿色工业、划定生态敏感区、实施土地利用分区管制、构建区域生态安全格局等措施。     

激光雷达技术在矿山生态环境监测中的应用

传统遥感技术在矿山生态环境监测中存在无法获取垂直结构、精度较低和时效性较差等劣势,激光雷达(LiDAR)具有主动性强、穿透性强、扫描速度快和精度高等特点,可以弥补传统遥感技术在矿山生态环境监测中的不足。基于此,笔者通过对矿山生态环境问题进行分类,介绍了LiDAR技术的原理、类型与特点,在与传统遥感技术进行对比分析的基础上,探讨了LiDAR技术在矿山生态环境监测中的适用性,以及在典型矿山生态环境指标监测中的应用潜力。结果表明:LiDAR技术可用于监测矿山生态完整性损失、土地损毁、自然侵蚀等类型的大部分指标,且比传统光学遥感精度高,在植被垂直结构参数提取方面具有明显优势;对各指标提取的适用性,因矿山规模及生态环境监测的精度要求而存在一定差异;地基LiDAR数据不仅可作为光学遥感数据的补充数据源,而且通过与机载LiDAR相结合,可以满足高精度和较大范围植被结构参数提取的需求。     

基于Sentinel多源遥感数据的河北省景县农田土壤水分协同反演

植被覆盖层对微波遥感反演地表土壤水分产生重要影响。以河北省景县为研究区,基于Sentinel-1 SAR遥感数据和Sentinel-2光学遥感数据,采用改进水云模型和Oh模型的组合方法,对植被覆盖地表土壤水分进行定量反演研究。结果表明:在Sentinel-1 VV极化条件下,改进水云模型和Oh模型的组合方法具有较高的反演精度,决定系数(R~2)为0.653 0,均方根误差(RMSE)为0.040 1 cm~3·cm~(-3),平均绝对误差(MAE)为0.032 7 cm~3·cm~(-3),这3项反演精度评价指标均优于VH极化。该方法在获取高空间分辨率和高精度的植被覆盖区农田土壤水分信息方面具有较高的应用价值。     

2010—2016年南通市生态环境监测与评价

快速的工业和城镇化发展给江苏省南通市生态环境带来了巨大的压力.开展生态环境监测及评价工作,对区域生态环境管理和保护有重要的现实意义.本文以遥感和地面调查数据为基础,依据《生态环境状况评价技术规范》(HJ 192—2015),分析和评价南通市2010—2016年生态环境质量状况.研究结果表明:2010—2016年南通市生...     

基于改进遥感生态指数的矿区生态环境监测及驱动因素分析

针对研究区大气环境状况,在遥感生态指数(RSEI,I_RSE)绿度、湿度、干度和热度指标的基础上加入了PM_2.5浓度,构建新型遥感生态指数(I_RSE,new),对2001—2020年矿区生态环境进行监测及驱动因素分析。结果表明：(1)新型遥感生态指数模型能较为真实地反映研究区生态环境状况,20 a间研究区生态环境质量呈现波动变化。2009年前生态环境质量略有下降,之后呈现总体变好趋势,I_RSE,new等级以中等和较优为主,生态环境趋于平稳。(2)生态环境退化的区域大多分布在研究区中部和东部,主要归因于城镇的扩张;改善区域主要分布在西部,受益于人类活动干扰较少及政府的生态优先政策等,该地区的生态环境状况有了显著改善。(3)单独分析研究区水体环境质量状况发现,水体与陆地变化区域生态环境等级为中等偏优,整体生态环境良好。(4)矿区生态环境质量受降雨、气温、坡度和人类活动等驱动因素的共同作用,政府对生态环境的治理与保护措施取得了积极成效。     

基于Landsat 8影像的太湖生化需氧量遥感反演

生化需氧量(BOD)是监测水体有机污染的重要水质参数,运用遥感技术进行水体BOD监测具有快速、便捷的优势。利用2016年7月27日和2016年8月28日Landsat 8/OLI影像数据与2016年8月1—4日和2016年9月1—8日40个样点实测BOD浓度数据,对BOD浓度与Landsat 8像元光谱反射率进行相关分析并选取敏感波段,运用建模集数据构建偏最小二乘回归模型(模型决定系数为0.61,预测均方根误差为0.69mg·L~(-1),预测偏差比为1.61)进行数据验证,实测值和预测值的相关系数达到0.85,预测均方根误差为0.74mg·L~(-1),预测模型效果较好,说明应用Landsat8/OLI数据进行太湖BOD浓度监测具有可行性。将得到的偏最小二乘回归模型运用至2016年7月27日和2016年8月28日Landsat 8影像得到BOD遥感反演图,遥感反演图中BOD空间分布特征与2016年8月1—4日和2016年9月1—8日样点BOD空间插值结果吻合较好。遥感反演图能更清楚地表征太湖BOD的分布情况,BOD浓度从太湖南部向北部逐渐增加,中南部区域BOD浓度低,西北部、边缘地区以及东南部区域BOD浓度较高。运用太湖其他时段Landsat 8影像与实测BOD浓度构建偏最小二乘回归模型,2016年4月和2017年3月建模效果均比较好,说明偏最小二乘回归方法具有较强的适用性。分析多时段反演结果,2016年中期太湖有机污染状况较初期严重,说明水体有机物质受季节和温度等因素的影响。综上,偏最小二乘回归模型能够较准确估算水体BOD浓度及其空间分布,可为太湖有机污染的评价和治理提供依据。     

城市黑臭河道底泥内源氮硝化-反硝化作用研究

氮超标是目前许多城市黑臭河道治理过程中急需解决的突出问题。在外源输入有效控制后,底泥内源氮成为水体氮污染的主要来源。硝化与反硝化过程是削减底泥氮负荷和控制内源氮释放的重要途径,从硝化与反硝化耦合作用角度探讨底泥内源氮的行为,对于有效解决黑臭河道氮超标治理难题具有重要的现实意义。对此,文章首先通过理论分析探讨了影响底泥内源氮硝化-反硝化有效耦合的重要因素,认为溶解氧水平和缺氧微环境分布是非常重要的参数,在这矛盾平衡中影响着硝化-反硝化作用的进行。其次评述了黑臭河道底泥内源氮硝化-反硝化作用的研究现状,指出对于污染严重且受人为干扰频繁的城市黑臭河道,曝气扰动是影响底泥内源硝化-反硝化作用的重要因素。为了实现对底泥内源氮的有效控释,往往需要通过选择合理的曝气条件从影响溶解氧水平和缺氧微环境分布两方面来控制硝化-反硝化反应平衡。最后探讨了今后相关研究的发展动态,包括曝气扰动的合理界定、模拟试验装置的有效构建、水动力条件下底泥硝化与反硝化性能的合理评定以及其微生物机制系统分析。     

活水调度联合人工湿地治理黑臭水体应用研究

淮安市属于平原河网,经常出现河流静滞的水动力不足现象,加重城市内河的黑臭现象。为彻底消除黑臭,确保水域呈现“河畅、水清、岸绿、景美”的生态美景,根据研究区域污染源成因分析及整治条件,拟定了水质改善和水动力改善综合方案。利用自然高差及泵站提升的方式对新路圩河及周边3条河道进行泵闸联合调度,减少水体停留时间。同时设置人工湿地,通过生物修复治理黑臭水体。经改造后新路圩河水质由《地表水环境质量标准》（GB 3838—2002）劣Ⅴ类水体提升至Ⅳ类水体,水体流速提升至0.05 m/s以上,常规污染物去除率最高达90%,溶解氧和透明度提高30%。分析结果可为新路圩河流域治理及其他同类工程提供依据和参考。     

水葫芦修复污染水体的功能及其在工程应用中所面临的挑战

水葫芦(凤眼莲,Eichhornia crassipes(Mart)Solms)具有繁殖速度快、生物产量大、吸收氮磷能力强等特点,被广泛地用于净化污染水体,是国内外学术界公认的水体修复的优势物种。然而,目前水葫芦修复污染水体多停留在研究试验阶段,并未在水体污染治理生态工程中得到大规模应用。文章系统地总结了水葫芦修复污染水体的功能,并分析了水葫芦规模化应用于污染水体治理工程中面临的挑战。有关研究表明,水葫芦对生活污水、工业废水、畜禽养殖废水、地表径流水与富营养化河流、湖泊、水库水体中的氮、磷、重金属、有机污染物等均有较强的去除效果;规模化种养水葫芦修复污染水体面临的主要挑战包括:潜在的生态风险高,收获难度大、成本高,处置利用困难,商业化生产可行性低等。针对这些瓶颈问题,文章提出了破解的思路和今后的研究重点:(1)研究规模化安全种养的可靠技术,如种养围栏设施的研发、水葫芦适宜种养水域的选择和适宜的水面覆盖度等,以防范规模化种养的潜在生态风险;(2)加强研发快速高效、规模匹配的打捞-运输联动专用装备,优化打捞、运输技术方案,以期提高打捞效率,降低打捞成本;(3)深入研究水葫芦固、液分离技术,研发高效机械脱水装备,解决水葫芦含水量高、挤压脱水难题;(4)创新水葫芦资源化利用工艺,充分开发水葫芦经济价值,并探索政府生态补偿政策和办法,建立生态补偿机制,吸引企业参与,推动规模化种养水葫芦治污的产业化生产、企业化运行。     

克拉玛依市地表灰尘重金属污染及潜在生态风险评估

城市地表灰尘作为城市环境污染物载体,影响城市生态环境和人体健康.为探究绿洲城市地表灰尘重金属污染风险,从新疆克拉玛依市克拉玛依区采集52个地表灰尘样品,分析其中Hg、Cd、Cu、Pb、Cr和As等6种重金属元素含量,采用内梅罗综合污染指数(NPI)、潜在生态风险指数(RI)和生态风险预警指数(IER),对地表灰尘重金属...     

基于高光谱数据藻类水华重要参数——叶绿素a的定量反演模型研究

水库富营养化导致的水华问题严重影响了饮用水的利用和保护,而水体叶绿素a在营养化水体中比例稳定,可以在很大程度上反映水体的营养状况,是水华监测的重要参数。目前,大多数研究集中在较为典型的富营养化水体,对中/贫营养化水体的研究较少。以莆田东圳水库为研究区,随机选取112组叶绿素a浓度数据和高光谱数据中的72组数据进行模型构建,剩余40组数据用于模型验证。在对叶绿素a浓度和光谱反射率曲线进行相关分析的基础上,通过对水体光学特性的分析和统计分析,筛选出单波段、波段比值、三波段、四波段、荧光峰高度、荧光峰位置、峰谷距离等特征参数建立反演模型。通过模型精度验证的对比分析,确定了最优叶绿素a浓度的反模型。结果表明,经过900 nm处归零化预处理的单波段模型和四波段模型对东圳水库水体叶绿素a浓度的反演效果最佳,其决定系数R²均为0.91,平均绝对误差MAE分别为1.82μg/L和2.81μg/L,MAPE分别为22.53%和21.53%。对于叶绿素a浓度较低、跨度较小的库区水域,波段算法类模型建模精度优于荧光算法类模型。该研究结果可以为后续东圳水库的常规水质监测和水华预警提供一定...     

水体面积与微气候变化关系特征研究现状及进展

微气候是区别于大气候的小范围微型气候,能够对人类的生活、生产以及生态环境等带来重大影响,研究地表水体面积变化特征及其与气象因子变化特征的响应关系不仅能够掌握区域气候变化特征,对实现水资源的合理开发、灾害监测与评估等具有十分重要的作用,而且对于保障不同尺度经济社会和生态环境的可持续发展具有重要的指导意义.通过系统归纳典型...