水权交易机制对农业用水效率的影响及效应分析

中国水权交易市场尚处于发展初期,其农业节水的实际效果有待检验。在测算2011—2020年中国30个省（市、自治区）农业用水效率的基础上,基于准自然实验的思路,运用空间双重差分法实证评估了水权交易机制对农业用水效率的定量影响,并进一步从理论和实证角度探究了水权交易机制对农业节水的影响机制与具体作用路径。研究发现：水权交易机制对农业用水效率具有显著的提升作用,这一结论在经过一系列稳健性检验后依然成立,且水权交易机制的政策效应具有明显的地区异质性,中部地区的政策效应最大,东部地区次之,西部地区最小;水权交易机制不仅有助于试点省份农业节水目标的实现,而且能够通过政策溢出效应同时提升周边地区的农业用水效率;技术创新和要素流动是水权交易机制发挥农业节水效应的主要路径,且一三产业之间的水要素流动对农业用水效率的促进作用更大。     

水温与水力停留时间对人工渗滤系统的影响

为确定人工渗滤系统净化水源水的主要影响因素.在三家店水库下游的京永引水渠旁建立了人工渗滤系统,开展了不同季节和不同水力停留时间下三家店水库微污染水净化效果的试验研究,研究水温与水力停留时间变化对人工渗滤系统去除微污染源水中CODMn效果的影响.结果表明,水温与CODMn去除率呈线性关系(R2=0.8079).但是,不同水温范围内水温变化对CODMn的去除效果影响作用不同,在水温为0-15%时,水温变化对CODMn去除效果的影响较大;在水温为16-28%之间时,水温变化对CODMn去除效果的影响较小.随着温度降低.人工渗滤系统去除污染物的效果下降主要是由于微生物活性随温度的降低而下降.常温下,水力停留时间对去除效果的影响符合一级反应动力学方程.水力停留时间越长,CODMn的去除效果越好,在达到要求的出水效果的前提下,可以适当的缩短水力停留时间,减小人工渗滤系统规模,以提高效益.     

温度和氨氮浓度对水体N2O释放的影响

氧化亚氮的释放已经成为了一个全球性的环境问题,水体中N₂O的释放量会随着氮含量的增加而增加.本文通过微宇宙系统的构建,分析氮的转化过程和氮转化基因的变化,并结合结构方程模型分析了温度、氨氮含量对水体N₂O释放的贡献.研究结果发现氨氧化古菌和反硝化细菌丰度均与N₂O释放呈正相关,表明水体中的硝化和反硝化作用都会造成N₂O的释放.氨氮浓度的升高并不直接促进N₂O的释放,而温度和通过硝化作用产生的硝态氮对N₂O的释放有促进作用.此外,硝化速率通过促进亚硝态氮和反硝化菌的丰度而间接地促进N₂O的释放.     

生物电耦合对活性炭-超滤工艺处理地表微污染水的影响机理研究

利用生物电化学系统处理地表水时，弱电压不但会刺激电活性菌的呼吸作用，而且会引起氧化胁迫导致胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substance，EPS）过量分泌.为确认在地表水处理中弱电压对膜污染和净水效率的影响，本研究设置了外加1.0 V直流电压（记为"BES系统"）和无外加电压（记为"CK系统"）的两组平行对照生物活性炭-超滤系统.经过50 d的运行，BES系统（36.1 kPa）相比CK系统（19.1 kPa）跨膜压差（Trans Membrane Pressure，TMP）增加更为显著，膜污染更严重.电路电流、电极电势和循环伏安（Cyclic Voltammetry，CV）曲线显示，随着装置运行，两系统生物膜逐渐稳定，并且产生具有氧化还原活性的EPS导致阳极电容增加.相比之下，BES系统产生了更多EPS，具有更高的阳极电容.水质指标显示，BES系统中比紫外吸光度（Specific Ultraviolet Absorbance，SUVA）、NH₄⁺-N和PO₄^3--P的去除增强但总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）去除减弱；三维荧光光谱（Excitation-Emission-Matrix，EEM）和尺寸排阻色谱（Size Exclusion Chromatography，SEC）分析结果表明，BES系统膜池中产生了更多的生物聚合物，但腐殖质类有机物明显减少.活性炭表面EPS含量和腺嘌呤核苷三磷酸（Adenosine Triphosphate，ATP）含量的测试结果证实，弱电压刺激了生物膜的生长，同时增加了氧化还原活性EPS的含量.对膜表面累积多糖、蛋白质含量的测试分析进一步揭示了多糖类大分子生物聚合物在膜表面的累积是导致严重膜污染的直接原因.研究可为生物电化学系统在微污染水处理的研究和应用提供新的见解.     

表面活性剂对地表水中微生物的毒性效应

研究了甜菜碱和石油磺酸盐表面活性剂对地表水中微生物的数量和代谢活性的影响,并基于菌群16S rRNA基因的高通量测序,比较分析了表面活性剂作用前后微生物群落结构的变化.结果表明,两种表面活性剂胁迫下微生物的生长活性均遵循低浓度促进、高浓度抑制的作用规律,表现出明显的浓度依赖性.与空白组相比,在1.5g/L的表面活性剂的作用下,微生物数量、蛋白质含量以及脱氢酶的活性均明显降低,且同浓度下的甜菜碱表现出更高的生物毒性;菌群多样性分析发现,肠杆菌属（Enterobacter）以高于75%的比例成为所有样本中的优势菌属,从各组来看石油磺酸盐可有效提高肠杆菌属（Enterobacter）的相对丰度,对假单胞菌属（Pseudomonas）和根瘤菌属（Rhizobium）抑制作用显著;而甜菜碱则可明显增加假单胞菌属（Pseudomonas）和寡养单胞菌属（Stenotrophomonas）的菌属比例,抑制肠杆菌属（Enterobacter）和根瘤菌属（Rhizobium）的繁殖;通过表面活性剂与纯种菌的作用发现,表面活性剂可通过扰乱细菌的生长周期、破坏细胞膜结构来干扰细胞的正常生理功能,从而使其活性降低甚至死亡.     

基于BP神经网络预测地表水净化装置总氮的去除效果

为了模拟预测地表水净化装置脱氮效果,利用水质指标实测数据作为学习样本,选取原水总氮、氨氮、硝氮、COD_Mn及装置运行时间等指标作为预测参数,建立了BP神经网络水质预测模型,并运用该模型对净化装置的水质进行预测,同时引入多元线性回归模型作为对比。结果表明,BP神经网络模型预测值的可决系数为0.985,最大误差为5.92%,明显优于多元线性回归模型预测效果;BP神经网络模型预测精度较高,预测速度快,能够准确地预测净化装置的总氮去除效果。     

Influence of water contained in porous limestone on corrosion

The chemical degradation of porous limestone due to its reaction with sulphur dioxide was investigated by determining amounts and distributions of sulphur-containing corrosion products in samples collected from historic buildings. Water vapour adsorption equilibria have been determined for limestones of varying petrology, and correlated with sulphur dioxide uptakes measured in artificial weathering experiments. Out of several possible routes of the corrosive reaction, dissolution of sulphur dioxide in bulk water present in the stone may be related to the prevailing mechanism leading to stone deterioration. The bulk water may appear in the limestone as water condensed in the capillaries, or absorbed by hygroscopic salts.     

中国内陆流域地表水体光电化学特征研究

太阳辐射是自然界中最主要的能量来源.目前人们对自然界利用太阳能途径的认识主要集中于具有生物光采集系统(如叶绿体)的光合作用,而对于非生物光采集系统是否广泛存在于地表水体中仍不清楚.本研究通过测定全国范围内151个地表水样光生电子的能力,绘制了中国内陆流域地表水体光电化学特征图谱.通过利用XPS、XRD和EEM等手段表征水样悬浮态和溶解态物质组成,揭示了地表水体光电化学活性来源及其影响因素.结果显示,我国地表水体普遍存在光电化学活性.按生物质换算,我国地表水体光生电子每年可转化生物质当量约为1.4×10³～1.1×10⁴万t葡萄糖,相当于光合作用固碳总量的0.51%～4.02%.地表水体的光电流大小与光强和光敏物质浓度呈正相关,相关系数分别达到0.99和0.99.水体的光电化学活性主要来源于悬浮态物质,其贡献度大于60%,与含Ti或含S的半导体矿物丰度呈正相关;而溶解态物质贡献较小(<40%),其光电化学成分主要为溶解性有机质,并与腐殖酸类或富里酸类物质浓度呈正相关.本研究为自然界微生物光电能营养作用的发生提供线索,同时也为量化自然地表水...     

天然水体中生物膜对磷的吸附动力学特征

天然水体生物膜对水环境中的磷具有很强的吸附作用,因此,本文进行了生物膜对水中磷的吸附动力学特征研究.从几个典型天然水体中获取生物膜,捣碎、振荡、称重后,取2g湿重的生物膜在恒定温度下吸附配制好的250mL、浓度在0.6～2.0mg·L-1之间的正磷酸盐溶液.在生物膜吸附磷的不同时间内,采用钼酸铵分光光度法测定溶液的磷浓度,并计算生物膜的吸附量,研究了吸附过程的动力学特征,分析了环境因素对吸附过程的影响.结果表明,生物膜对磷具有很强的吸附活性,吸附量可达100～2000mg·kg-1,吸附动力学特征符合准二级、准一级动力学模型.温度对生物膜吸附磷的速率和平衡吸附量影响较大,最佳吸附温度为25～30℃,溶液pH值对生物膜吸附活性没有太大影响.     

近水面温湿度变化特征及水面蒸发量计算差异性分析

水面蒸发是水循环的主要途径之一,气象要素是影响水面蒸发的重要因素。为分析温度和湿度与水面蒸发量的关系,通过野外试验对水面上25 cm和35 cm处气温和相对湿度进行监测。同时,利用修正的Penman-Monteith方程计算了水面蒸发量,并与气象站数据计算结果进行比对。结果表明：近水面不同高度处相对湿度与气象站监测结果差异显著,差值均值在12%左右;近水面处气温和气象站监测气温的差异与距离水面高度有关,水面上25 cm和35 cm处气温和气象站气温的差值分别为(1.5±1.0)℃和(1.8±2.0)℃。水面蒸发量计算结果表明：气象站气象数据计算的水面蒸发量最大,而利用水面上25 cm和35 cm处气温和相对湿度计算的水面蒸发量近似。本研究为利用气象站数据计算水面蒸发量及结果修正提供了数据支撑。     

电气石对水体pH值的影响

用盐酸和氢氧化钠调节蒸馏水的pH值为3.2和12.12,加入电气石粉并搅拌,pH值趋向中性.10g电气石和10g花岗岩粉加入200mL蒸馏水中,搅拌1h,pH值分别变为8.57和8.89,用等离子谱(ICP)测得水中有Ca²⁺, Mg²⁺, Al³⁺, Fe²⁺,Fe³⁺, Mn³⁺, Cr³⁺, B³⁺, K⁺和Na⁺等.电气石处理的水中,除B³⁺之外其他离子浓度比花岗岩粉处理的低,说明电气石颗粒表面的离子交换吸附H²弱于花岗岩颗粒.在扫描电镜下发现电气石颗粒间彼此相依,存在吸引和排斥,而花岗岩颗粒间为团聚吸附,只有吸引.电气石颗粒的电极性影响水体的氧化还原电位,调节溶液pH值趋向中性;而表面吸附和离子交换吸附H⁺使酸性溶液pH值上升速率大于碱性溶液pH值下降速率.     

中国水务:产业效应亟待引导

21世纪被提升到以"水世纪"命名的意义,时刻提醒着中国公众关注"水短缺"危机,加入保护水资源行动的行列.     

城市内河沉积物对水体污染修复的影响研究

研究了城市内河污染沉积物在污染源控制和河道水质修复达到一定程度后对河道水质的影响。结果表明：河道水质在净化后，保持一定的溶解氧，可有效抑制沉积物中有机物、氨氮和磷的释放，疏浚底泥并不是消除内河污染的必要条件，否则由于底泥缺氧释放，氨氮明显回升，而有机物不会很快上升，反应因反硝化消耗碳源继续有所下降；由于反硝化过程产生碱度使水体pH略有升高，更接近中性，从而可阻碍磷的进一步释放。     

Irrigation system and land use effect on surface water quality in river, at lake Dianchi, Yunnan, China

The surface water samples were collected in river Dahe and its tributaries, which flow into severely eutrophic lake Dianchi, Yunnan Province, China, in order to elucidate factors controlling water quality fluctuations. The temporal and spatial distribution of water quality tendency was observed. The water quality of each river is dependent on the hydrology effect such water gate and circulating irrigation system. We must consider the hydrology effect to accurately understand water quality variations of river in this study field. In river without highly circulating irrigation system or water gate effect, the downstream nitrate nitrogen (NO₃-N) concentration increase occurred in area dominated by open field cultivation, whereas the NO₃-N concentration was constant or decreased in area dominated by greenhouse land use. This result suggests that greenhouse covers the soil from precipitation, and nitrate load of greenhouse could be less than that of open field cultivation while the rainfall event. In the upper reaches of river, where is dominated by open field cultivation, there were no sharp increase dissolved molybdate reactive phosphorus and total phosphorus concentration, but P load was accumulated in the lower reaches of river, whose predominant land use is greenhouse. Although the P sources is unclear in this study, greenhouse area may have potential of P loads due to its high P content in greenhouse soil. Considering hydrology effect is necessary to determine what the major factor is influencing the water quality variation, especially in area with highly complicated irrigation system in this studying site.     

蓝藻胞外聚合物对供水管网水质的影响

针对游离态蓝藻胞外聚合物（EPS）在常规水处理工艺中不易去除、残留蓝藻EPS极易进入供水管网的特性,研究了蓝藻EPS对供水管网水质变化及生物稳定性的影响.针对管道使用时限分析了不同管道内部产生附膜条件下,蓝藻EPS对供水管网中余氯、浑浊度、生物稳定性、有机组分等主要水质指标变化规律的影响.结果表明,蓝藻EPS加快了管网余氯衰减速度,导致管网水质浑浊度在12~24h后即超出生活饮用水卫生标准上限,并使管网水质生物稳定性降低,BDOC在72h内增加37.2~39.5%,AOC增加365~393%,总活菌数升高18~20倍.阐明了蓝藻水华爆发时期净水厂出厂水残留蓝藻EPS在管网余氯存在前提下,仍然能够作为微生物营养基质和代谢能量,而促进管道内细菌生长繁殖,增加微生物代谢活性,刺激微生物胞外有机组分分泌释放,导致管网水质二次污染.     

两种生态净化措施对水源水库光学环境的影响

为了评估生态净化措施对水体光学环境的影响,以上海金泽水库为例,在微纳米曝气复氧和水生植物净化两种生态净化措施前后布设采样点进行了光学衰减系数（水体光合辐照度（PAR）衰减系数）、真光层深度和透明度及相关水质指标的监测和分析.结果表明：水生植物净化和曝气复氧净化措施有利于水体光学环境的改善,经微纳米曝气后,水体透明度增大20%~25%,真光层深度增大2.2%~14.8%,光学衰减系数降低0.4%~4.4%;经水生植物净化后,水体透明度增大20%~29.4%,真光层深度增大6%~20%,光学衰减系数降低17.3%~20.5%.逐步回归结果表明不同生态净化措施的光学环境改善机制不同,微纳米曝气主要通过叶绿素、溶解性有机物、温度、溶解氧影响水体光学环境,水生植物净化主要通过浊度影响水体光学环境.冬季,两种生态净化措施对总氮和溶解性有机物均没有改善效果.     

蓝藻胞外聚合物对供水管网水质的影响

针对游离态蓝藻胞外聚合物（EPS）在常规水处理工艺中不易去除、残留蓝藻EPS极易进入供水管网的特性,研究了蓝藻EPS对供水管网水质变化及生物稳定性的影响.针对管道使用时限分析了不同管道内部产生附膜条件下,蓝藻EPS对供水管网中余氯、浑浊度、生物稳定性、有机组分等主要水质指标变化规律的影响.结果表明,蓝藻EPS加快了管网余氯衰减速度,导致管网水质浑浊度在12~24h后即超出生活饮用水卫生标准上限,并使管网水质生物稳定性降低,BDOC在72h内增加37.2~39.5%,AOC增加365~393%,总活菌数升高18~20倍.阐明了蓝藻水华爆发时期净水厂出厂水残留蓝藻EPS在管网余氯存在前提下,仍然能够作为微生物营养基质和代谢能量,而促进管道内细菌生长繁殖,增加微生物代谢活性,刺激微生物胞外有机组分分泌释放,导致管网水质二次污染.     

小流域地下水与地表水微生物组成结构差异及其成因分析

对中山大学滨海水循环综合试验基地的河道水和地下水进行采样,运用16S rRNA基因分析方法,研究微生物的群落组成、结构,同时,通过Mothur软件分析不同采样点的系统发育多样性和文库稀释曲线.结果表明,上下游河道水和地下水均以变形菌(Proteobacteria),厚壁菌(Firmicutes),古菌(Archaea)为优势种群,变形菌在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的29.7%、30.3%、28.1%、20.9%、14.2%;厚壁菌在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的9.7%、20.3%、19.8%、8.6%、39.6%;古菌(不可培养的泉古菌和广古菌)在上游堰、下游堰、R1、R2、R3分别占各自总数的14.2%、12.3%、11.7%、12.1%、3.5%.表明地下水、地表水微生物组成结构有一定的趋同性.另一方面,酸杆菌(Acidobacteria)、硝化螺旋菌(Nitrospira)、拟杆菌(Bacteroidetes) 和Candidate division OPx等在不同采样点的丰度各异,不同埋藏条件下的地下水和地表水多样性指数与稀释曲线有所不同,揭示小流域的微生物组成、结构具有空间差异.研究显示,受周围水文地质条件、补给差异等影响,微生物种群随之演化,微生物特征与水文地质、化学离子密切相关.