QUAL2E模型在大沽河干流青岛段水质模拟中的应用

采用QUAL2E模型对大沽河干流青岛段的水质进行了模拟和预测。针对大沽河的具体情况,选用BOD5、COD和氮作为模拟预测指标,用实验模拟方法、模型率定法并参考相关文献确定了BOD耗氧系数k1、BOD复氧系数k2、BOD沉降系数k3、COD耗氧系数和弥散系数等水质参数,并对模拟结果进行了验证,表明预测值和实测值的相关性较好;对BOD5、k1、k2和Q(流量)进行了灵敏度分析,结果表明对大沽河DO浓度影响敏感的参数依次是:Q、k2、BOD、k1,即流量Q是模型最敏感的参数,说明河流的水力学参数对DO影响较大。     

水网区域的水质模拟预报及污染容量

本文研究了頔塘河震泽段的水质指标(BOD、DO)在水体中的迁移转化规律,建立起模拟頔塘河震泽段的水持数学模型。在以水环境规划为目标的水质数值模拟中,首次结合全面的水文分析及该河段的模型参数估计,给出頔塘河震泽段的水质模拟预报及全年污染容量的计算,作为水质管理规划的定量依据。     

黄河水的COD值能够真实反映其污染状况吗?

本文表述了“黄河水的COD值不能真实反映其水污染程度的见解”，黄河水中泥沙的存在大大提高了COD和高锰酸盐指数的测定值，增大了水质监测结果的随机性和不确定性，加大了判断水污染程度的复杂性和难度。但我们与其他学者在认识上有明显的差异，他们认为，泥沙含有或吸附了耗氧有机物质，不能忽视其作为面源污染物的影响，而我们认为，黄河泥沙中的有机质是无害的稳定性极好的天然腐殖质类物质，它在COD监测方法规定的高温、强酸性、强氧化剂条件下，可被氧化而耗氧，但在正常的地表条件(低温、低压、中性)下，其被氧化而耗氧的过程极为缓慢和有限，不会对水体产生污染危害。我们的认识是，不应将黄河泥沙中的天然腐殖质与通常观念上的耗氧有机污染物混为一谈，COD数值不是评价与判断黄河水污染状况的良好水质指标。     

基于主成分分析和水质标识指数的天津地区主要河流水质评价

于2009年5月(枯水期)、8月(丰水期)、11月(平水期)对天津地区蓟运河、潮白新河、永定新河、金钟河、北塘排污河、黑猪河、海河、大沽排污河、独流减河、青静黄排水渠、子牙新河和北排水河12条主要河流的水质进行监测,并对监测数据进行主成分分析,构建水质评价指标体系,采用水质标识指数进行水质评价。结果表明,主成分分析与水质标识指数相结合的评价方法客观可靠。从时间分布来看,枯水期水质最差,58.3%的河流为劣Ⅴ类水质,部分河流已经黑臭,8月水质较好。从综合水质标识指数来看,海河以南河流污染较为严重。该地区河流NH3-N污染最为严重,其次是BOD5、CODMn和TP,属于有机型及富营养化污染。     

河流综合截污工程对昆明船房河水质的改善效果

通过对云南省昆明市船房河河段、截污泵站以及昆明市第一、七、八污水处理厂的出水水质分析,研究了河流截污综合治理工程对船房河水质的改善效果以及其对削减滇池氮磷污染负荷的贡献.研究表明,河流截污工程的实施极大地改善了船房河的水质状况,与兰花沟对照点相比,船房河水体溶解氧(DO)含量和氧化还原电位(ORP)值显著升高,电导率(EC)明显下降,pH变化不大;兰花沟水体TN、NH+4-N、TP、PO3-4-P、BOD5和COD Cr浓度分别是船房河水体的2.00倍、4.87倍、7.68倍、6.28倍、59.95倍和12.81倍;与2004年船房河水质相比,TN、TP、COD Cr浓度分别下降了45.44%、88.84%、74.85%.经估算,本工程可削减入湖TN1121.36 kg·d-1,NH+4-N 831.05 kg·d-1,TP 111.67 kg·d-1,BOD515.37 t·d-1,COD Cr22.43 t·d-1,对削减滇池污染物负荷具有显著的环境效益.     

蛋白质在城市污水活性污泥处理系统中的降解动力学模型研究

研究了蛋白质在厌氧-缺氧-好氧城市污水处理系统中吸附和降解的特性,分别确定了蛋白质在厌氧、缺氧和好氧条件下的吸附等温线模型,建立了蛋白质在厌氧、缺氧和好氧状态下的降解动力学模型,并对模型预测结果进行了验证分析,结果表明,Freundlich模型可以较好地描述蛋白质在厌氧、缺氧和好氧污泥卜的吸附过程,牛血清白蛋白水解成氨基酸是其生物降解过程的控速步骤,序批式动力学降解试验还表明,厌氧降解速率系数K厌、缺氧降解速率系数k缺与好氧降解速率常数的比值分别为0.40和0.98,说明在同一活性污泥系统的厌氧和缺氧条件下,蛋白质也能被较好地降解,模型得到的各池混合液出水中蛋白质的浓度模拟结果与实测结果相一致(相对误差＜10%).无论在厌氧、缺氧还是好氧环境中,酸溶蛋白质没有积累.     

底质耗氧行为探讨

本文介绍了底质耗氧速率方程，速率常数ｋ值比较及温度对ｋ值的影响等，对南排污河等底质的研究表明：ｋ值大，污染严重，故可用ｋ值估计底质污染的轻重。另外，温度升高，底质耗氧速率常数增大。     

双酚A和壬基酚对河蚬呼吸代谢和抗氧化酶活性的影响

为了研究双酚A（Bisphenol A,BPA）和壬基酚（Nonylphenol,NP）对河蚬（Corbicula fluminea）呼吸代谢能力和抗氧化酶活性的影响,探讨BPA和NP对河蚬的毒性作用。以河蚬为受试生物,采用半静态染毒法,研究了BPA和NP对河蚬的单一毒性等级、联合毒性作用类型和对河蚬耗氧率、排氨率以及抗氧化酶系统中SOD、CAT活性的影响。结果显示：① BPA、NP对河蚬的半致死质量浓度（96 h-LC50）分别为6.34和1.09 mg＆#183;L-1,毒性顺序为NP＞BPA,二者均为高毒物质;② BPA-NP对河蚬毒性作用类型为协同作用;③亚急性毒性指标耗氧率、排氨率以及超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）对BPA、NP及二者混合物均比较敏感,在本试验的质量浓度范围内（BPA：0.63、0.79、1.59、3.17 mg＆#183;L-1;NP：0.109、0.136、0.271、0.542 mg＆#183;L-1;BPA＋NP：（0.0782＋0.029）、（0.0978＋0.0363）、（0.196＋0.0725）、（0.391＋0.145） mg＆#183;L-1）,河蚬耗氧率、排氨率以及两种酶活性变化均呈现先下降后上升再下降的趋势,其中在BPA、NP和二者混合物的质量浓度较低时,河蚬的耗氧率和排氨率、SOD和CAT活性只有微小降低,随着质量浓度的升高,河蚬耗氧率和排氨率、两个酶活性相对均有所升高,而在质量浓度极高时其耗氧率和排氨率以及两个酶活性才又受到显著性或极显著性的抑制。实验结果显示河蚬耗氧率、排氨率和SOD、CAT活性对水体中酚类内分泌干扰物反应敏感,具有较好的一致性和规律性,耗氧率、排氨率和SOD、CAT活性与其他敏感性指标一起可以作为酚类内分泌干扰物污染的一项早期监测指标。     

基于BP神经网络算法的密云水库水质参数反演研究

密云水库是北京市重要的地表饮用水源地,在保障首都水源安全方面起着重要作用,而密云水库水质参数的区域监测已成为当前亟待解决的问题。为了实现密云水库水质参数大范围、实时获取,该文基于遥感和GIS技术,采用BP神经网络算法,结合地面监测数据和Landsat 8遥感影像,分别建立了反演总磷、总氮、氨氮和COD(化学需氧量)4个水质参数的BP神经网络模型,并反演了密云水库2013-2018年非结冰期主要水质参数,分析了密云水库主要水质参数的年际变化特征、季节变化特征和空间分异特征。结果表明,(1)水质参数的Landsat 8敏感波段分别为:总氮为1、4波段,氨氮为1-7波段,总磷为1、3-7波段,COD为2-5波段。(2)密云水库主要水质参数在2013-2018年总体呈下降趋势,氨氮和COD为Ⅰ类水质,总磷为Ⅱ类水质,总氮为Ⅲ类水质。(3)4个水质参数指标春季最高、秋季次之、夏季最低,总氮、总磷、氨氮和COD的春季值分别是夏季值的1.08、1.36、1.6、1.45倍。(4)密云水库不同水质参数的空间差异性较大,总体来看,水库北部和东部的4个水质参数含量相对较高,这种分布与北部和东部村庄密集以及密云水库两大入库河流有关。综上所述,基于BP神经网络算法的密云水库水质反演研究是可行的,且得到了较为可信的研究结果,该研究可为密云水库水质管理与政策制定提供重要的科学依据。     

平原河网的水环境容量——杭州运河水系初探

本交在河网水流数学模型和河道水体自净规律研究基础上,提出了河网水质模拟数学模型:以及单位时间内河网最大允许排污量计算数学模型:目标函数max·W_T=sum from i=1 to n W_i;水质约束条件。计算时,可分别以BOD水质目标(L~·)、DO水质目标(O~·)为约束条件,也可同时以BOS和DO水质目标为约束条件。本文以王业和人口集中、污染严重的杭州运河河网区为倒,计算了两种水质目标下不同引水方案的最大允许排污量,揭示了数学模型在河网治理工程环境效益评价及方案优化等方面的应用。     

基于分形插值模型的平寨水库水质评价

平寨水库是黔中水利枢纽唯一源头水库,其水环境质量直接影响包括安顺和贵阳在内的整个黔中地区的农业灌溉和城市居民饮水安全.为了深入分析平寨水库的水环境质量状况,于2018年1月、5月、8月和11月对平寨水库7个监测断面水样进行采集,测定TP、TN、NH_3-N、COD和DO等5个监测指标,基于分形维数权重建立水质评价模型,对平寨水库水环境质量状况进行综合评价,并与模糊综合评价法和综合污染指数法进行对比分析.结果表明,平寨水库TP、NH_3-N和DO浓度均达到Ⅱ类水质标准,TN和COD浓度均超过Ⅱ类水质标准,主要为Ⅳ类和Ⅴ类,是主要污染因子;TP、NH_3-N和COD浓度在春季最高,TN浓度在秋季最高,DO浓度在冬季最低.平寨水库全年水质类别主要为Ⅲ类和Ⅳ类,在28个监测序列中,水质达到水功能区划标准的仅21.43%;平寨和跨桥断面水质最差,扈家河断面水质相对最好;春、秋季水质最差,冬、夏季次之.分形插值模型不仅能评价水质状况,而且能对同等级水质状况的优劣进行排序,具有较高的分类精度;其评价结果更客观、有效,在水质综合评价中具有良好的适用性.     

活性污泥-悬浮生物膜系统处理低C/N污水深度脱氮性能

通过农业废弃物玉米芯悬浮生长生物膜的载体,构建了活性污泥-悬浮生物膜混合系统,以SBR工艺运行方式对低浓度低C/N污水的深度脱氮性能进行了研究.探究了挂膜启动阶段系统脱氮效果;在工艺稳定运行后,考察了温度、HRT、DO、进水C/N、进水pH等参数对工艺脱氮性能的影响.经过24 d挂膜后,结合污染物去除情况及镜检显示生物膜挂膜成功.运行结果表明,以预处理后的生活污水作为模拟原水,控制反应温度为26—30℃,HRT=8 h,COD/TN为(4.0±0.1),DO=(2.2±0.1) mg·L^-1,进水pH=(8.0±0.1)的条件下,系统达到最佳运行条件,COD、NH₄⁺-N、TN平均去除率分别为70.2%、94.8%和80.8%,平均出水COD、NH₄⁺-N、TN浓度分别为14.89 mg·L^-1、0.57 mg·L^-1和2.40 mg·L^-1.好氧阶段DO浓度对TN去除率有一定的影响,当好氧阶段DO浓度为(2.2...     

基于粒子群优化的GRU广东省跨境断面水质预测模型研究

水质预测是跨界断面环境风险分析的重要方法,对水质监控和水源保护具有重要作用。GRU是水质预测的常规模型,但广东跨界断面众多、水质数据变化较大,不同断面不同时间段的GRU水质预测需要对超参数进行多次训练调整,以保证模型获得较高的精度。为快速简便地实现GRU模型的迁移使用,提出了PSO-GRU水质预测模型,引入粒子群优化算法,对GRU的超参数进行优化,减少了超参数设置的经验性和随机性,提高模型预测精度。构建PSO-GRU水质预测模型的步骤主要为,1)分析水质特征,确定滑动窗口,构建数据集(训练集、验证集、测试集);2)设置PSO-GRU的相关参数的初始值,通过计算PSO的适应度值来获得新的GRU超参数,经过迭代,追踪超参数局部最优解和全局最优解,最终得到全局最优超参数;3)将最优超参数构建GRU模型进行水质预测。将PSO-GRU用于8个跨境断面水质预测,并与LSTM、GRU模型进行对比,结果表明,1)PSO-GRU模型拥有较好的泛化性,能够在8个跨境断面水质预测中迁移使用,并取得较好的预测结果,达到应用要求。2)LSTM、GRU超参数的设置需要经过多次试验,且难以获得超参数的全局最优值,P...     

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。     

基于TLSER和QSPR关系预测PAHs和PCBs的LDPE膜-空气分配系数

有机污染物在被动采样材料与环境介质之间的平衡分配系数(K_P),是测定环境中有机污染物浓度的重要参数,但K_P值大部分都需要经过繁琐的实验测定获取,无法逐个测定数量繁多的污染物,因此需开发一种预测K_P值的方法。为此,搜集整理了一些多环芳香烃(PAHs)和多氯联苯(PCBs)的低密度聚乙烯(LDPE)-空气分配系数(K_PA)的实测值,基于理论线性溶解能(TLSER)和定量结构性质关系(QSPR),利用逐步多元线性回归(MLR)分别构建了预测K_PA值的模型。模型的决定系数R2adj分别为0.927和0.956,交叉验证系数Q2LOO分别为0.915和0.946,外部系数Q2ext分别为0.913和0.960。结果表明,2种模型具有良好的拟合优度、稳健性和预测能力,并解释了模型的机理。所构建的2种模型均可用来预测应用域内有机污染物的LDPE膜-空气分配系数。     

天目湖溶解氧变化特征及对内源氮释放的影响

为弄清水库水体溶解氧(DO)含量的变化规律及其对水质的影响,于2006、2007年对天目湖水体DO和其他水质参数进行调查.结果表明,对于表层水体,在非夏季月份,温度增加会导致DO浓度和饱和度降低;而在夏季月份,由于浮游生物的活动,导致表层DO浓度较高,并可能出现过饱和的现象.对于中、底层水体,温度分层是影响DO浓度的关键因素.温跃层存在期间底层出现缺氧现象,温度分层消失时底层又出现复氧现象,致使在1 a之中底层DO存在缺氧-复氧-缺氧交替循环的现象.水库DO浓度对内源氮的释放有明显的影响,尤其是大坝取水口附近,由于夏季底层水体缺氧,导致沉积物中氨氮向底层水体释放,并导致同期表层水体氨氮浓度也有所升高.对于疏浚前后水体氨氮的调查分析表明,底泥疏浚可以有效地减少夏季内源氮的释放,从而降低了DO浓度变化对氮释放的影响强度.     

感潮河道不同参数对水环境容量的影响分析

作为水环境容量计算的重要组成部分,模型参数选值是否合理直接关系到模型计算结果的准确度和可靠性。本文以珠江三角洲西北江网河区的感潮河道为例,在考虑潮位、污染源概化方式、设计流量、综合衰减系数、本底水质浓度参数条件的基础上,利用感潮河网一维水动力和水质模型,分析和探究感潮河道不同参数对于水环境容量的影响,从而为感潮河道水环境容量计算的参数选值提供一个理论和经验参考。研究结果表明:感潮河道的水环境容量与潮位呈现十分显著的正相关关系,但在某些潮位变化时段,水环境容量的相对降低幅度会大于潮位的相对下降幅度,说明水环境容量会受到径流和潮流的共同作用。对于不同参数变化下的水环境容量,顶点排放远大于均匀和中间排放,而均匀和中间排放比较接近,这主要与不同污染源概化方式所引起的污染物稀释衰减程度有关。在不同的污染源概化方式下,设计流量、综合衰减系数和本底水质浓度的变化对于水环境容量的影响会不同,当COD综合衰减系数的取值≥0.28 d-1时,设计流量对于水环境容量的影响会变得很小;当COD本底水质浓度的取值在22 mg·L-1前后,设计流量和综合衰减系数对于水环境容量的影响会产生较大的差别。故在对感潮河道水环境容量的参数进行选值时,要注意参数变化对于计算结果的影响。     

有机化学品生物富集因子定量结构-活性关系模型

依据经济合作与发展组织(OECD)关于定量结构-活性关系(QSAR)模型构建和使用导则,将780个有机化合物,以4:1的比例随机划分为训练集(624个化合物)和验证集(156个化合物),通过多元线性回归(MLR)方法构建了一个包含12个描述符的有机化合物鱼类生物富集因子(BCF)的QSAR模型。QSAR模型的调整决定系数R2ad j=0.809,去一法交叉验证系数Q2LOO=0.803,外部验证系数Q2EXT=0.732,表明模型具有较好的拟合优度、稳健性和预测能力。采用欧几里德距离方法表征模型应用域,通过威廉姆斯图分析模型离群点,并对模型进行机理解释。所构建的模型,可以用于预测应用域内有机化学品的生物富集因子。     

城市河流底泥耗氧速率的测定及应用研究

本文通过对底泥耗氧影响因素的研究,拟定了底泥耗氧速率(SOD)的测定法。对苏州河上海市区各断面底泥进行测定,其SOD为2.0—2.3g/m~2.d,相对标准偏差为5％.根据SOD与水温、水流流速等主要环境因素的关系,推导出城市河流底泥耗氧过程的数学摸式.     

河套灌区总排干沟过饱和溶解氧出现因素分析

水中溶解氧(DO)是衡量水质的一个重要参数,是指溶解在水中的分子态氧,它的饱和程度与空气中氧的分压,大气压和水温有密切关系;影响其含量的因素主要有:曝气作用、光合作用、呼吸作用与废弃物的氧化作用.