新建城区河道水环境生态治理实践研究

为探究经典生物操纵理论在新建城区河道水环境生态治理的实践效果,本研究以上海市宝山区罗店大居为研究区域,人为对该区域河网水系中的9条典型河段进行水生态系统构建,对建设后的水质、生物群落变化、居民满意度等进行调查和分析,评价河道生态治理效果。结果显示,采用经典生物操纵理论,构建以“肉食性鱼类-大型枝角类-水生植物”为优势生物的水生态修复技术,对罗店大居治理河段水质、生态改善具有良好的效果。生态治理后,水体氨氮(NH₃-N)、总磷(TP)、高锰酸盐指数(COD_Mn)等指标均能够维持在Ⅲ～Ⅳ类水,透明度维持在60～90 cm,沉水植物覆盖率达70%以上,浮游动物多样性和生物量明显增多;河道对NH₃-N、TP和COD_Mn的削减量分别达到245.88 kg/a、39.15 kg/a和488.25 kg/a;周边居民对河道治理效果较为满意。本研究河道实现了水环境治理的目标,研究成果对新建城区河道水环境生态治理具有重要的参考意义。     

涟江上游表层岩溶泉水污染源解析

为明确涟江上游表层岩溶泉水化学污染特征及其污染来源,选取区域内7个地表饮用泉作为研究对象.测定泉水水温(T)、电导率(EC)、溶解氧(DO)、pH、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH4-N)、硝氮(NO₃-N)、高锰酸盐指数(COD)并研究其与泉眼半径200、500、1000 m范围内耕地、住宅用地及交通用地面积的相关性.研究结果表明,依据地表水环境质量标准(GB3838-02)等水质标准,涟江上游7个表层岩溶泉水TN均超标,耕地周围的泉水TP、NH₄-N、NO₃-N也超过标准值,表明该区域表层岩溶泉水总体高N而局部高P的污染特征.主成分分析表明农业活动对泉水TN、TP、NH₄-N、NO₃-N及COD含量产生了一定的影响.泉眼半径200 m范围内耕地面积与TP、NH₄-N显著正相关,表明小范围内农业活动是泉水N、P污染的主要源头;500 m范围内EC与住宅用地面积显著正相关,表明较大规模人类聚居可能造成泉水离子成分偏复杂.从保护地表饮用泉的角度出发,建议泉眼半径200 m内减少农业活动强度及频率,泉眼半径500 m内控制人口密度及日常生活排污量.     

城市污水处理厂进水水质规律分析及应用

利用城市污水处理厂的实际运行数据,分析水质变化情况及水质指标关联度,总结水质水量的变化规律,为后续污水处理提标改造提供定量依据。结果表明,该污水厂进水流量、NH₃-N、TN和TP等指标季节因素起决定性影响,季节因素对COD、BOD₅的影响较小。通过对城市污水处理厂进水水质分析,掌握污水厂进水情况,可为污水处理厂设计和运行提供基础数据,也可为其他类似工程提供可供借鉴的思路。     

亚热带典型林分降水过程中的水质效应

森林生态系统在净化空气、截留沉降污染物及改善流域水质等方面具有重要作用。为评价亚热带地区典型森林生态系统对大气降水中氮、磷及重金属离子的截留能力和调控特征,以广东省新丰江库区3种典型林分(常绿阔叶林、针阔混交林、针叶林)为研究对象,分析了大气降水、穿透水、树干茎流、土壤渗透水及溪流水中p H值、总磷(TP)、总氮(TN)、硝酸盐氮(NO₃^--N)、铵态氮(NH₄⁺-N)及6种重金属(Cd、Cr⁶⁺、Pb、Cu、Hg、Mn)含量的变化特征和冠层截留效应。结果表明：观测期间,大气降水经3种林分溪流输出后,均呈中性,常绿阔叶林对酸雨的缓冲能力较强。降水经针叶林后酸化加剧,树干茎流p H值为3.89。大气降水中TN、TP、NH₄⁺-N和NO₃^--N质量浓度分别为0.977、0.046、0.047和0.173mg·L^-1,Cd、Cr⁶⁺、Pb、Hg、Cu和M...     

河流旁路生态系统构建及应用实践

以广东省某河流水环境治理工程项目为案例,基于生态修复技术原理构建河流旁路生态系统,在不改变河流原状态和不影响雨季行洪的情况下,实现水质净化、生态补水、景观提升等多种功能,使原河道水体在雨季和旱季都能够保持较好的水质和较高的自净能力。该系统由人工水草、浮动湿地、曝气系统、水生植物、功能性填料等工艺措施组合而成,在改善水质的同时还具有一定的生态景观效益。工程实践表明,该系统能够降低河流水体COD_Cr、BOD₅、NH₃-N和TP等主要污染物浓度,主要水质指标满足《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)中Ⅴ类水质标准要求。工程项目总投资1 250万元,折合吨水投资为625元/m³,运行能耗不足0.10 kW·h/m³,直接运行费用约0.16元/m³,相比传统污水处理工艺,旁路生态系统是一种低成本、处理效果好的仿自然工艺。本研究成果可为其他类似支流丰富、坑塘较多的中小流域水环境治理提供参考,对河流生态修复具有重要指导意义。     

川南四座城市PM2.5化学组分污染特征及其源解析

为探究川南地区大气气溶胶中化学组分与来源特征,于2015年9月—2016年8月在四川盆地南部4个典型代表城市(泸州、内江、宜宾、自贡)采集了226个PM_2.5样品,对PM_2.5的质量浓度和主要化学组分(水溶性离子和碳质组分)进行测定,并利用颗粒物源解析受体模型对PM_2.5来源进行解析.结果表明:川南地区PM_2.5日均浓度为46.4—68.0μg·m^-3,均高于国家环境空气质量标准年均PM_2.5限值(35.0μg·m^-3).OC、EC和水溶性二次离子(SO₄^2-、NO₃-和NH₄+)分别占PM_2.5质量的15.7%—22.8%、4.2%—6.4%和28.6%—55.8%.PM_2.5及其主要化学组分浓度有显著的季节变化,即冬季浓度显著高于其他季节,夏季浓度最低.泸州除夏季外,其他季节SO₄2-、NO₃-同源性较好;其他城市在冬季,SO₄2-、NO₃-同源性较好.NH₄+主要存在形式为NH₄NO₃、(NH₄)2SO₄、NH₄HSO₄.OC、EC来源复杂,主要为机动车源、煤燃烧源和生物质燃烧源.川南地区PM_2.5的来源主要受8种因子影响,按总体贡献排序依次为:二次硫酸盐、生物质燃烧、工业源、二次硝酸盐、机动车源、煤燃烧、道路尘埃和建筑尘埃.此外,相比较而言,机动车源贡献在泸州市较凸显,煤燃烧源贡献在宜宾市较凸显.     

以NH2-MIL-53(Al)为前驱体制备多孔掺碳Al2O3吸附剂及其对水中Cr(Ⅵ)的吸附性能

铬是污染性金属元素,铬含量是水质污染控制的一项重要指标,其中Cr(Ⅵ)的毒性最大,且易被人体吸收.本研究以水中的Cr(Ⅵ)吸附传质分离为目标,利用以铝为金属源水热法合成的铝基MOFs为前驱体,600℃煅烧后制备了多孔掺碳Al₂O₃吸附材料,利用现代分析技术对其进行微观结构表征,探究了其吸附作用能力与机制.研究结果表明,XRD、SEM、BET等表征手段证明了NH₂-MIL-53(Al)与多孔掺碳Al₂O₃结构的成功合成.前驱体NH₂-MIL-53(Al)和煅烧后的衍生物多孔掺碳Al₂O₃,在形貌上相似,且多孔掺碳Al₂O₃材料(180.24 m²·g^-1)的比表面积要大于NH₂-MIL-53(Al)(116.73 m²·g^-1).多孔掺碳Al₂     

洱海湖心区沉积柱芯营养盐垂向分布及时间演化特征

连续的沉积物记录为研究湖泊富营养化的长期过程提供了可能。分析了洱海湖中心沉积柱的营养盐浓度垂向分布和沉积物年代记录,并结合湖心水质变化情况,研究了洱海沉积物营养盐的时间演化特征及生态意义。结果显示:Cal.AD 1960年以前,洱海沉积物营养盐稳定在较低水平,总有机碳(TOC)平均质量分数为1.45%,总氮(TN)平均质量分数为0.20%,总磷(TP)质量分数低于1 000 mg·kg~(-1);Cal.AD 1960年以后,TOC和TN质量分数均急剧升高,尤其在1990年之后呈直线上升态势,最高值分别为5.8%和0.84%,TP质量分数从1 000 mg·kg~(-1)。左右直线上升至1 345 mg·kg~(-1),反映了洱海近几十年来的人为富营养化加剧过程。沉积物TP与TOC、TN呈极显著正相关(P=0.001),TOC与TN的Pearson相关系数最大。洱海沉积物的TOC/TN比值总体比较稳定,数值在5.8~11.5之间波动,反映出这3种营养物质的藻类同源性。沉积物的营养物累积过程伴随水质变化呈不断恶化趋势,1990年后沉积物营养盐的时间演变规律与湖心区水质随时间的变化趋势基本一致。洱海表层沉积物TN、TP浓度明显高于东部平原湖区的湖泊,其营养盐内源负荷不容忽视。与同地区湖泊相比,沉积物TN浓度水平与抚仙湖和滇池相当,而TP浓度明显低于这两个湖泊,说明洱海沉积物对P仍具有较强的吸附容量及潜在缓冲能力。     

CO2浓度升高下水稻株高、茎蘖与SPAD动态响应及其模拟

水稻是中国主要粮食作物,CO₂浓度升高直接影响水稻的生产。但在CO₂浓度升高条件下,水稻生长发育的动态特征及其模型模拟研究尚不足。为探究水稻株高、分蘖与SPAD(表征叶绿素相对含量)动态对CO₂浓度升高的响应特征,在2017年与2018年,以常规粳稻“南粳9108”为试验材料,利用开顶式气室(OTC),设置背景大气CO₂浓度与CO₂浓度升高(+200μmol·mol^-1)两个处理,并采用Logistic方程、Logistic修正方程和多项式回归方程分别对三者的动态曲线进行定量描述。结果表明：CO₂浓度升高对抽穗前的株高无影响,但当抽穗1周后的有效积温(GDD)大于720℃·d时,显著增加了最终株高,其增幅为7.1%(P<0.05)。因此,水稻生长的环境温度调控株高对CO₂浓度升高的响应。株高可用大于10℃的GDD和CO₂响应比建立的Logistic方程进行有效模拟(r²     

广东省农业源污染对水环境的影响及其空间分异格局

掌握农业农村面源污染现状和排放特征,对开展农业源污染防控、农业可持续发展和农村生态环境改善具有重要意义。基于2022年广东省276个农业农村面源污染控制断面的监测数据,分析广东省珠三角、粤东、粤西和粤北4个区域农村生活污染、种植业流失和养殖业污染对农村水环境的影响,在县域尺度上评价农业农村面源污染状况及空间分异格局。结果表明,1)水质COD、TN、TP、NH₄⁺和NO₃^-浓度最大值和内梅罗综合污染指数最高值均出现在农村生活污染监测断面,表明全省农村生活源污染对地表水环境污染的贡献最大。2)粤北地区监测断面水质指标浓度和污染指数显著小于其他区域(P<0.001);珠三角地区生活源和养殖源污染指数(I_i=2.59和1.97)最大,以及种植源和养殖源污染比例(37%和36%)最高;而粤东地区种植源污染指数最大(I_i=1.93),生活源污染比例最高(51%)。3)县域尺度农村生活源污染状况最严重,尤其珠三角和粤东地区重污染和严重污染区县较多,以珠海金湾区(I...     

臭氧浓度升高及暴露时间延长对樱桃萝卜生长及生理的影响

近地层臭氧(O₃)浓度升高对植物的不良影响随着暴露时间的延长如何变化？国内外研究还很少.选取樱桃萝卜(Raphanus sativus var. radculus)为对象,采用开顶式气室(OTC),设置4个O₃熏蒸浓度(NF：环境O₃浓度;NF40:NF+40 nmol/mol;NF80:NF+80 nmol/mol;NF120:NF+120 nmol/mol),通过建立O₃暴露剂量AOT40与各指标的剂量响应关系模型,研究O₃浓度升高和暴露时间延长对樱桃萝卜生长发育和生理生化指标的响应及变化规律.结果表明：(1)随着暴露时间的延长,高浓度O₃熏蒸下叶片褪绿和黄化程度加重.O₃浓度升高,受害叶片占比增大,叶面积减小.(2)O₃浓度升高,樱桃萝卜叶片内叶绿素(Chl)、类胡萝卜素(Car)及可溶性蛋白(SP)含量显著降低(P <0.01),丙二醛(MDA)、可溶性糖(SS)、还原型抗坏血酸(ASC)、还原型谷...     

近20年洞庭湖总氮和总磷浓度时空变化及其影响因素分析

利用近20年监测数据,对洞庭湖总氮(TN)和总磷(TP)浓度的时空分布特征及其三峡工程运行后的变化进行了分析.结果表明,洞庭湖TN和TP浓度的年均值分别为1.12—2.06 mg·L~(-1)和0.062—0.146 mg·L~(-1),TN浓度呈显著上升趋势(P0.05),TP浓度变化平稳.TN和TP浓度总体均表现为枯水期平水期丰水期,其中枯水期、平水期与丰水期TN浓度差异具有统计学意义(P0.05).下游S6—S11断面TN浓度明显高于上游S1—S5断面,除S6断面外,洞庭湖各断面之间TP浓度相差不大;TN浓度总体表现为东洞庭湖南洞庭湖西洞庭湖,各湖区相互之间TN浓度差异具有统计学意义(P0.05),TP浓度总体表现为西洞庭湖东洞庭湖南洞庭湖.三峡工程运行前后,TN浓度的时空分布基本保持一致;TP浓度的季节分布由三峡工程运行前的平水期枯水期丰水期变化为三峡工程运行后的枯水期平水期丰水期,其空间分布由三峡工程运行前的东洞庭湖西洞庭湖南洞庭湖变化为三峡工程运行后的西洞庭湖东洞庭湖=南洞庭湖.洞庭湖TN和TP浓度的空间分布特征与其污染来源有关.三峡工程运行前后洞庭湖TP浓度的时空分布格局变化与其水沙条件变化有关.     

北京什刹海区域水体富营养化时空演变特征分析

通过现场调研及资料收集,对北京什刹海区域东小村桥、松林闸、后海、前海、北海等5个监测点水体的总氮(TN)、总磷(TP)、高锰酸钾指数(CODMn)、透明度(SD)、叶绿素a(Chl-a)及综合营养状态指数的时空变化趋势进行分析和评价.结果表明,2007—2013年间什刹海区域水体TN和TP浓度偏高,Pearson相关系数分析表明水体TP浓度和综合营养状态指数呈显著正相关,即磷为水体富营养限制性因素.从时间演变趋势角度分析,2008年前后,该区域整体水质良好,营养化水平降低,其后水质状况呈恶化趋势.同时,什刹海水质变化具有显著空间变化特征,生态修复措施较为到位的后海和前海水质明显优于其上下游监测点,而这种空间变化特征主要源于什刹海及其上下游不同区段水体的相对独立性和各段水体受污染的差异性.     

高分子聚合物去除臭氧和氨气性能的研究

臭氧(O₃)已成为我国环境空气质量首要污染物,控制O₃污染是我国“十四五”期间提高空气质量的重要举措。现阶段常用的O₃催化剂成本较高、制备工艺复杂。本文采用沉淀聚合法研制了一种高分子聚合物O₃催化剂,动态分解实验表明,其O₃分解效果要优于商品Mn催化剂。本文还对形成O₃的前体物NH₃进行了吸附实验。研究表明,未优化的二甲基丙烯酸乙二醇酯(EGDMA)聚合物对NH₃的吸附量仅为0.30 mg/g。而EGDMA聚合物经酸优化后,对NH₃的吸附量大幅上升。经1 mol/L硫酸优化后,其对NH₃吸附量上升了275倍。本研究研制的高分子聚合物制备工艺简便、成本低,对O₃去除具有很好的应用前景。     

宁夏河东沙地生物土壤结皮及其下伏土壤养分的空间分布特征

为了揭示沙地生物土壤结皮的生长发育情况及其下伏土壤养分的空间分布特征,选择宁夏河东沙地为研究区,通过野外采样和室内实验,应用经典统计学、地学统计学和地理系统预测,分析了藻类和藓类结皮及其下伏0-5、5-10 cm土层土壤有机碳(SOC)、全氮(TN)、全磷(TP)含量以及结皮层厚度的空间分布特征。结果表明：(1)SOC、TN、TP质量分数的变异系数(CV)呈中等变异,CV_TN (57.1%)>CV_SOC (48.7%)>CV_TP (30.5%),生物土壤结皮对下伏土壤养分影响显著,其中藓类结皮对SOC和TN的影响更显著,藻类结皮则对TP的影响更显著;(2)藻类结皮下5-10 cm土层TN质量分数呈现强烈空间自相关性,块金系数(N/S)为20.3%,其余土层的SOC、TN、TP质量分数空间自相关性中等,TP质量分数空间变异由随机因素主导,SOC和TN则由结构因素主导;(3)在区域尺度和剖面尺度上,生物土壤结皮及下伏土壤的养分空间分布特征差异显著,结皮层土壤SOC质量分数中部和北部高、南部低,TN质量分数中南部高...     

奶牛粪便翻堆式与槽式堆肥过程气体排放规律及养分损失原位监测

为探究奶牛粪便翻堆式与槽式堆肥过程中温室气体和氨气(NH₃)排放规律及养分损失情况,采用原位监测的方法,通过静态采气箱和气体在线监测设备,分别对奶牛粪便翻堆式和槽式堆体开展为期36 d的气体监测。结果表明,翻堆式堆肥过程中甲烷(CH₄)、氧化亚氮(N2_O)和NH₃排放主要集中于翻堆阶段;槽式堆肥过程中CH₄和NH₃排放主要集中于堆肥前期,N2_O排放则主要集中于堆肥中后期。堆体管理措施及物料特性显著影响堆肥气体的排放。翻堆式堆肥过程中翻堆对气体排放的影响大于堆肥理化因子如温度、含水率以及pH值;而槽式堆肥过程中,降低堆体的平均温度可同时减缓堆肥过程中CH₄、二氧化碳(CO₂)和NH₃的释放。从养分损失来看,翻堆式和槽式堆肥过程中碳素总损失量分别占堆肥物料初始总碳含量(TC)的27.16%和21.53%,其中约80%以上的碳素损失来自CO₂-C。而堆肥过程中氮素总损失量分别占堆肥物料初始总氮含量(TN)的18.67%和13.44%,其中约80%以上的氮素损失来源于NH₃N。该研究表明,在保证堆体物料腐熟的前提下,降低翻堆频率可显著减缓翻堆式堆肥过程中温室气体和NH₃的排放;降低槽式堆肥堆体的温度可显著减少堆肥过程中CH₄、CO₂和NH₃的排放。该研究结果对于减少堆肥过程气态污染物排放和养分损失,提高堆肥效率具有重要的指导意义。     

春季枯水期黑河水体理化性质的空间分布特征

采用2017年4月黑河干流17个采样点的11个水物理化学指标数据,运用多元统计方法探讨春季枯水期黑河水体理化性质的空间分布特征。结果表明:黑河水体理化性质在空间分布上总体较好,但中游ρ(TN)介于2. 25～2. 65 mg·L~(-1)之间,超出了GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准。由聚类分析和判别分析得出水质采样点可以被划分为3组:组1为黑河的上游上段,组2为上游下段,组3为中游段,影响分类结果的指标为水温、TN浓度、TP浓度和COD。主成分分析表明,不同空间上引起水质变化的主导因子不同:组1主要体现为pH值、TP浓度、NH_4~+-N浓度和COD;其余指标如电导率、溶解性总固体浓度、盐度、TN浓度、DO浓度和NO_2~--N浓度则体现在组3中。综合主成分得分情况表明空间上河流水质在组2最优,组1次之,组3最差,说明春季枯水期黑河梯级水电开发对污染物的截留效应和阻隔效应在一定程度上改善了库区下游水质;而中游水质变差则与农业径流、生活污水和工业废水的排放密切相关。     

我国半干旱区滴灌水肥一体化马铃薯田土壤NH3挥发特征和强度及影响因素

氨(NH₃)挥发是农业生态系统氮肥损失的重要途经,然而,北方干旱半干旱地区水肥耦合马铃薯田土壤NH₃挥发规律缺少数据支撑.该研究利用通气法田间原位观测我国西北滴灌水肥一体化和传统沟灌施肥马铃薯田水肥耦合土壤NH₃挥发特征,设置滴灌施肥500 kg·hm^-2(DDF)、滴灌施肥1000 kg·hm^-2(DGF)、滴灌不施肥(DCK)、沟灌施肥500 kg·hm^-2(FDF)、沟灌施肥1000 kg·hm^-2(FGF)、沟灌不施肥(FCK)6个处理.结果表明,NH₃挥发速率峰值出现在施用氮肥后1—2周,不同水肥处理土壤NH₃挥发存在显著差异(P<0.01).2018年DDF、DGF、DCK、FDF、FGF、FCK土壤NH₃累积挥发量分别为21.50、28.14、7.20、37.06、66.25、11.88 kg·hm^-2;2019年,分别为9.42、15.25、7.24、34.73、76.81、8.56 kg·hm^-2.2018年和2019年,沟灌FDF处理的NH₃挥发损失率分别是滴灌DDF处理的1.76倍和11.89倍;沟灌FGF处理分别是滴灌DGF的2.60倍和8.54倍.滴灌DGF处理NH₃挥发强度比滴灌DDF处理分别增加27.03%和52.94%,沟灌FGF处理比沟灌FDF处理分别增加76.04%和118.37%.随施肥量增加,传统沟灌马铃薯田土壤NH₃挥发损失率和NH₃挥发强度的增量高于滴灌水肥一体化模式.NH₃挥发速率与土壤体积含水量、NH₄⁺-N和NO₃^--N呈极显著相关(P<0.01).和传统沟灌比较,滴灌水肥一体化技术降低马铃薯田土壤NH₃挥发损失率,减轻NH₃挥发强度,提高马铃薯水肥利用率,减轻环境污染.     

陆生蔬菜浮床对富营养化水体氮磷的去除以及水体、根系细菌群落分析

为了探究陆生蔬菜浮床对富营养化水体氮、磷去除效果以及对微生物群落和反硝化作用的影响,利用16S rDNA高通量测序和定量PCR(qPCR)技术,在分析水质理化指标的基础上,对富营养化水体中氮、磷营养元素以及微生物群落和功能基因的变化开展研究。结果表明,陆生蔬菜浮床对TP和NH₄⁺的去除效果较为突出,水芹、生菜和青菜处理组对TP的平均污染负荷去除率(分别为57.13%、46.91%和40.86%)优于对照组(25.46%);水芹和生菜处理组对NH₄⁺的平均负荷去除率(分别为51.30%和48.16%)高于对照组(27.23%)。对16S高通量测序属水平优势菌种的分析结果表明,蔬菜浮床系统根系表面均富集红杆菌属(Rhodobacter)来进行反硝化;水芹和生菜根系表面会富集大量噬氢菌属(Hydrogenophaga)来增强氢自养反硝化作用;芽单胞菌属(Gemmatimonas)在青菜周围水体和水芹、生菜根系表面较高,该菌属会将N₂O转化为N₂,实现完全反硝化。...     

水力条件影响下的福山水道富营养化分析

河道整治工程使福山水道水力条件发生变化,采用平面二维水力水质模型MIKE21进行研究,分析了在现状水力条件作用下,丰枯水期和支流引排水不同的工况下,福山水道水域的TP、TN和COD_Mn随时间迁移扩散的质量浓度变化及分布情况;在此基础上,计算福山水道的综合营养状态指数(TLI)分布,结果显示支流排水及排水结束后水道内水域呈中—轻富营养状态。由此表明：在福山水道水动力条件弱,水体交换缓慢的状态下,全年中的春秋及初夏,在水道上段的局部水域,容易导致藻类暴发,引起水华现象。此结论为该水道后期管理与治理提供科学依据及决策支撑。