季节性缺氧水库铁、锰垂直分布规律及优化分层取水研究

经多年对阿哈水库Ｆｅ，Ｍｎ污染的研究表明，Ｆｅ，Ｍｎ分布随着季节为化、水库水温分层而变化，呈现明显的垂直分布规律，高浓度Ｆｅ、Ｍｎ主要出现在水温分层期水库中、下层、与库底缺氧、ＰＨ下降，沉积物中的Ｆｅ、Ｍｎ向上覆水释放造成的二次污染等密切相关，为自来水厂优化分层取水提供了依据。     

台风强降雨输入水源水库悬浮泥沙的氮磷吸附特性

为研究台风强降雨后输入水源水库的悬浮泥沙对水体氮磷的吸附特性,本文于2015年10月强台风"彩虹"登陆粤西期间,采集高州水库原水和表层沉积物泥沙样品,模拟悬浮泥沙对氮磷的吸附动力学过程,对比分析不同粒径和不同含量悬浮泥沙对磷的吸附等温线.结果表明,高州水库悬浮泥沙不具有明显的氮吸附动力学特性,对磷的吸附动力学平衡时间为10 h;泥沙粒径小于0.25 mm时,对磷的平衡吸附量随着泥沙粒径的减小而增大;泥沙含量在0.2~2.0 kg·m-3时,对磷的平衡吸附量随着泥沙含量的增大而增大;悬浮泥沙对磷的吸附等温线符合Langmuir及Freundlich模型,最大吸附量随泥沙粒径的减小而增大,随泥沙含量的增大而增大,悬浮泥沙对磷的最大吸附量为0.073~1.776 mg·g~(-1).台风强降雨作用导致高州水库水体悬浮泥沙含量增大,促进对磷营养盐的吸附作用,对高州水库富营养化有一定的改善作用.     

南沙群岛海域沉积物环境与间隙水中的铁锰

研究了南沙群岛海域泻湖及礁外沉积物间隙水中的Ｆｅ＾２＋、Ｍｎ＾２＋、浓度及其比值、沉积物－海水界面扩散通量、沉积物类型及其氧化还原环境。结果表明，间隙水中的Ｆｅ＾２＋、Ｍｎ＾２＋浓度泻湖高于礁外，Ｆｅ＾２＋（礁）／Ｆｅ＾２＋（泻）浓度比为０．２８，Ｍｎ＾２＋（礁）／Ｍｎ＾２＋（泻）浓度比为０．６６，Ｍｎ＾２＋／Ｆｅ＾２＋比值泻湖内为１．４７，礁外为３．５２，Ｆｅ＾２＋、Ｍｎ＾２＋均是从沉积物向上覆     

云贵高原湖泊沉积物一水界面铁、锰、硫体系的研究进展

通过对云贵高原湖泊沉积物一水界面铁、锰、硫体系的研究 ,揭示了湖泊铁、锰循环受氧化还原边界层、沉积物一水界面等多重界面的控制 ;湖水中硫酸盐的浓度制约着其扩散的物理过程 ,进而影响着硫酸盐还原作用 ;硫酸盐还原对铁、锰循环产生亚扩散层屏蔽效应 ;铁、锰循环伴随有微量金属元素的沉积后再迁移现象 ;沉积物一水界面为认识湖泊污染问题、有效地解决湖泊铁、锰的季节性污染等提供了科学依据。     

雨、污合流制城区降雨径流污染的迁移转化过程与来源研究

2003～2006年通过对武汉市汉阳城区不同尺度降雨径流、市政污水的监测,结合环境地球化学方法,研究雨、污合流制城区降雨径流污染的形成、迁移转化过程及污染来源.结果表明,雨、污合流制城区地表径流汇入排水系统,经排水系统传输,污染程度显著增加.屋面径流中TSS和COD浓度（EMC）的平均值分别为18.7 mg/L和37.0 mg/L,路面径流中TSS、COD浓度（EMC）的平均值分别为225.3 mg/L和176.5 mg/L,而在集水区出口处径流中TSS、COD浓度（EMC）的平均值分别为449.7 mg/L和359.9 mg/L;污染物的组成也发生了明显的改变,颗粒态COD增加了18%,有机污染增强.研究还发现,城市地表、雨水口、生活污水管和合流管道沉积物中P、Fe含量具有明显分异特征,可以利用沉积物中P/Fe识别集水区尺度降雨径流污染成因与来源.据此对集水区出口2次径流污染来源计算,56%±26%的悬浮物来自城市地表与雨水口,44%±26%的悬浮物源于生活污水的沉积物.生活污水中污染物对降雨径流污染的贡献是通过在合流管道中形成沉积发生的.雨、污合流管道在降雨径流污染形成过程中发挥了转化器和加重径流污染的作用.减少合流管道中沉积物的形成是削减径流污染负荷的途径之一.     

A vertically integrated eutrophication model and its application to a river-style reservoir-Fuchunjiang,China

Based on a 2-D hydrodynamic model, a vertically integrated eutrophication model was developed. The physical sub-model can be used for calculation of water density at different depths and the water quality sub-model was for calculation of algal growth. Suspended solids were divided into two types of sediment which named cohesive and non-cohesive sediments and simulated using separate methods. The light extinction coefficient used in the underwater light regime sub-model was linearly related to the sum of sediment and phytoplankton biomass. Some components less important to the model were simplified to improve practicability and calculation efficiency. Using field data from Fuchunjiang Reservoir, we calculated the sensitivity of ecological parameters included in this model and validated the model. The results of sensitivity analysis showed that the parameters strongly influenced the phytoplankton biomass including phytoplankton maximum growth rate, respiration rate, non-predatory mortality rate, and settling rate, zooplankton maximum filtration rate, specific extinction coefficient for suspended solids and sediment oxygen demand rate. The model was calibrated by adjusting these parameters. Total chlorophyll a (chl-a) concentrations at different layers in the water column were reproduced very well by the model simulations. The simulated chl-a values were positively correlated to the measured values with Pearson correlation coefficient of 0.92. The mean difference between measured and simulated chl-a concentrations was 12% of the measured chl-a concentration. Measured and simulated DO concentrations were also positively correlated (r=0.74) and the mean difference was 4% of measured DO concentrations. The successful validation of model indicated that it would be very useful in water quality management and algal bloom prediction in Fuchunjiang Reservoir and a good tool for water quality regularation in other river-style reservoirs.     

沉积物悬浮频率对水体颗粒态磷生物有效性的影响

通过室内试验模拟沉积物在不同频率下的悬浮过程,研究了悬浮频率对颗粒态磷生物有效性的影响.结果表明,沉积物悬浮导致颗粒态磷的生物有效性显著降低,30d时,藻类可利用态磷（AAP）占悬浮物总磷（Tot-P）的百分比仅为初始状态（56.75%）时的26.24%（悬浮频率较小）和20.04%（悬浮频率较大）.内源磷形态分析表明...     

沉积物短期扰动下BAPP再生和转化机制

以太湖梅梁湾的沉积物和上覆水为材料,研究了沉积物不同扰动方式条件下,悬浮物中不同形态磷数量分布的变化特征,并且探讨了其对悬浮物中可被生物利用颗粒态磷(BAPP)的影响.结果表明,扰动使得上覆水中溶解性磷酸盐(DIP)的含量有所降低,与反复扰动相比,持续扰动作用下的下降幅度略大.试验期间,悬浮物中弱吸附态磷(NH4Cl-P)、钙结合态磷(Ca-P)与残余磷(Res-P)占总磷(Tot-P)的百分比平均值分别增加了2.97%、12.23%、4.09%(持续扰动)和3.53%、10.35%、2.07%(反复扰动),非闭蓄态铁铝结合态磷(Fe/Al-P)则分别下降了5.55%(持续扰动)、1.78%(反复扰动),说明扰动促进了易释放态磷向难释放态磷的转化.然而,悬浮物上BAPP含量却未相应降低,反而升高,分别从20.68%(初始状态)升高至49.27%(平均值,持续扰动)和57.92%(平均值,反复扰动).这表明单纯地以悬浮物中的NH4Cl-P、非闭蓄态Fe/Al-P等易释放态磷来估算BAPP是不合理的.     

重金属元素在贵州红枫湖水体中的分布特征

以贵州红枫湖为研究对象,分析了该湖13个采样点的上覆水、表层沉积物间隙水和表层沉积物中的Cd、Pb、Cu、Zn、Fe、Mn 6种重金属的浓度.其中,上覆水和间隙水中的金属浓度呈现相同的分布趋势:Fe>Mn>Zn>Pb>Cu>Cd;而沉积物中的金属浓度略有不同,为Fe>Mn>Zn>Cu>Pb>Cd.同种重金属在三者间的分布顺序为:沉积物>间隙水>上覆水,表明该湖中的重金属有从沉积物向上覆水扩散的可能.相关性分析表明,上覆水、表层沉积物间隙水和沉积物中的金属浓度之间没有明显的相关性;通过主成分分析,对该湖水体重金属的来源及迁移趋势进行评估,其中沉积物中重金属提取出一个主成分(贡献率为67.7%),而间隙水和上覆水的分析中分别提取出2个主成分,其中间隙水贡献率为73.6%和16.73%,上覆水为44.2%和25.1%.红枫湖水体重金属元素含量相对国内湖泊偏高,其中北湖水体各金属元素含量普遍高于南湖水体.     

沉积物扰动持续时间对悬浮物中磷形态数量分布的影响

为了探讨沉积物扰动时间(分别扰动10 min和9 h)对悬浮物中形态磷转化的影响,以太湖月亮湾沉积物和上覆水为对象,开展室内模拟试验,分析悬浮物中不同形态磷间的转化过程.结果表明,扰动时间越长,上覆水溶解性总磷(DTP)含量越高.对照试验中,上覆水中DTP含量远高于扰动试验.磷形态分析表明,随着试验时间的延长,扰动作用下(10 min,9 h),铁铝结合态磷(Fe/Al-P)占总磷(Tot-P)的质量分数逐渐降低,第10 d分别降至42.5%(10 min)和38.1%(9 h).试验结束,则有所升高.相反,钙结合态磷(HCl-P)占Tot-P的质量分数则在第10 d分别达到最大(48.9%,10 min)和(53.7%,9 h).这说明沉积物扰动促进了悬浮物中易释放态磷向难释放态磷的转化.     

长江口海域悬浮颗粒物中钴、镍、铁、锰的化学形态及分布特征研究

研究了重金属Co、Ni、Fe、Mn在长江口及邻近海域悬浮颗粒中的含量、存在形态以及它们在河水与海水混合过程中迁移转化特征,其变化动态特征表明,Co、Ni、Fe以残渣态为主要存在形式;由于Fe-Mn氧化物的形成和吸附作用,使上述金属从水体经过悬浮颗粒转到沉积物中;以Fe-Mn氧化物和碳酸盐形态存在的重金属含量受水体环境的pH和盐度制约。用多元回归分析求得不同形态重金属含量与盐度、pH值和悬浮物含量的变化方程,以及与环境要素间的相互关系。     

太湖梅梁湾和月亮湾春夏两季沉积物扰动下BAPP的转化规律

采用室内模拟试验研究了沉积物扰动下上覆水中可被生物利用颗粒态磷(BAPP)的变化规律,并分析了BAPP与悬浮物中内源磷间的内在联系.试验用沉积物分别于春季和夏季采自太湖梅梁湾和月亮湾.结果表明,沉积物扰动降低了上覆水中生物有效磷(BAP)含量,降至初始状态的40%左右.BAPP也明显降低,其占BAP的百分比稳定在50%左右,梅梁湾春季除外.扰动状态下颗粒态磷(PP)生物有效性显著降低,第12h时,BAPP占PP的百分比仅为10%左右;这与悬浮物中NH₄Cl-P和Fe/Al-P的降低明显相关,但其与 (AAP+NH₄Cl-P)占Tot-P的百分比相关性更好[r=0.565(n=48)].这暗示,沉积物扰动可能延缓了水体富营养化发展进程.     

长江口海域悬浮颗粒物中钴、镍、铁、锰的化学形态及分布特征研究

研究了重金属Co、Ni、Fe、Mn在长江口及邻近海域悬浮颗粒中的含量、存在形态以及它们在河水与海水混合过程中迁移转化特征,其变化动态特征表明,Co、Ni、Fe以残渣态为主要存在形式;由于Fe-Mn氧化物的形成和吸附作用,使上述金属从水体经过悬浮颗粒转到沉积物中;以Fe-Mn氧化物和碳酸盐形态存在的重金属含量受水体环境的pH和盐度制约。用多元回归分析求得不同形态重金属含量与盐度、pH值和悬浮物含量的变化方程,以及与环境要素间的相互关系。     

贵州阿哈湖物质循环过程的微量元素地球化学初步研究

对贵州阿哈湖夏季和冬季分层湖水的水化学参数、溶解态微量元素和悬浮颗粒物微量元素进行了对比研究。结果显示:阿哈湖湖水夏季热分层和化学分层均较明显,而冬季湖水处于混合状态。夏季湖泊物质循环过程对生源要素Si、DOC以及Mn、Fe、Cr、Co、Ni、Zn和Mo等微量元素的分布和迁移转化均产生了重要影响。夏季湖泊底层水体中溶解态Mn、Fe、Co和Ni的含量较高,主要受有机质降解和Fe、Mn氧化还原循环的影响,而且Mn的循环强度高于Fe循环,溶解态Cr在底层水体中仅有小幅升高;另外,沉积物孔隙水向上覆水体的释放作用对底层水体中溶解态重金属浓度的升高可能也有一定的影响。溶解态Zn和Mo在夏季底层水体中的含量呈现逐渐降低的趋势,主要受到金属硫化物形成以及钼酸盐沉淀的影响。夏季悬浮颗粒物的Mn、Fe、Cr、Co、Ni、Zn和Mo均在氧化还原界面附近呈明显富集趋势,主要受铁锰氧化物/氢氧化物吸附/解吸、氧化还原作用等水-粒相互作用过程的控制和影响;此外,金属硫化物的形成可能也对底层水体中悬浮颗粒物Zn、Mo和Ni含量的升高有一定贡献。     

Heavy-metal contents in suspended solids of Meiliang Bay, Taihu Lake and its environmental significances

Surface water was taken from river mouth to the central area of Meiliang Bay, Taihu Lake, a large shallow eutrophic lake in China. Suspended solids were condensed by centrifugation 25L surface water samples from each selected site. Suspended solids and surface sediments were further freeze-dried and microwave digested before determining the metals by ICP-AES. Among the metals analyzed in suspended solids and sediments, contents of Cr, Cu, Mn, Ni, and Zn in suspended solids were significantly higher than those in sediments while contents of AI, Ba, Be, Ca, Co, Fe, K, Mg, Pb, and V in suspended solids were 10%-30% higher than those in sediments. Sr and Ti contents in suspended solids and sediments were very similar. Na content in suspended solids was lower than that in sediments. Heavy metals were significantly accumulated in suspended solids. From the river mouth to the center of Meiliang Bay, contents of Cr, Cu, Pb, and Zn in suspended solids showed a gradual decreasing trend indicating the river(Zhihugang River) still discharged large quantity of heavy metals to Meiliang Bay. The study suggests that the geochemical behaviors and ecological effects of heavy metals in suspended solids may serve as a good indicator for the pollution of lake.     

闸坝调度对污染河流水环境影响综合实验研究

为了研究闸坝各种调度方式下河流污染物的时空变化规律,探索了闸坝调度对污染河流水环境的作用机理,在槐店闸前期研究和实验的基础上,设计了不同闸坝调度方式对污染河流水环境影响的综合实验方案,并开展了现场实验,研究了槐店闸浅孔闸在现状调度、闸门不同开度和闸门全部关闭3种调度方式下的水体、悬浮物及底泥污染物变化规律.结果表明:闸坝调度会对河流水质产生一定的影响,其影响过程呈现出复杂的非线性关系;闸坝调度也会对水体、悬浮物和底泥中的污染物产生不同程度的影响,并促使污染物在不同介质中进行转化;流量和水深等因素会对底泥和悬浮物中污染物的释放产生影响.研究工作为构建闸坝作用下河流水环境模型、研究闸坝作用规律、实施闸坝科学调度奠定了实验基础.     

长江口南槽重金属的分布特征

利用ICP－AES测试长江口南槽水体中各重金属浓度的结果表明,水相中Mn、Zn、Cu、Al、Fe的浓度在枯水期明显大于洪水期,而悬浮物中各重金属的浓度随季节变化不明显;表层悬浮物中各重金属浓度大多比底层高,水相中各重金属浓度则是底层比表层高．近10多年来,水体中Cu、Pb、Cd的浓度变化不大,但Ｚｎ的浓度有明显的增大;Fe、Al、Mn、Cu等重金属之间具有良好的相关性,说明其化学行为具有相似性．水体中各重金属的分布受到稀释、离子交换、吸附和凝聚的影响．     

底泥不同悬浮方式对水体生物有效磷的影响

以太湖月亮湾底泥为材料,通过室内模拟实验研究了底泥不同悬浮方式(底泥扰动、底泥曝气)对水体中生物有效磷的影响。结果表明:底泥再悬浮导致颗粒态磷生物有效性呈下降趋势,10 d时,藻类可利用磷(AAP)占总磷(TP)的百分比仅为初始状态(39.86%)时的34.75%(底泥扰动)和17.03%(底泥曝气)。内源磷形态分析表明,悬浮物中Fe/Al-P含量、非闭蓄态Fe/Al-P(AAP)占Fe/Al-P的比重均有下降的趋势。这主要与底泥再悬浮导致溶解氧融入(溶解氧从2.59 mg/L(初始状态)分别增加至5 mg/L(底泥扰动)和6 mg/L(底泥曝气)左右)和pH改变(pH值从8.07(初始状态)分别降至7.4(底泥扰动)和7.3(底泥曝气))有关。实验结束时颗粒态磷生物有效性突然升高,出现这种现象的原因较复杂,可能与底泥再悬浮状态下底泥的物理化学变化和水中微生物的作用有关,还需要进一步探究。底泥再悬浮导致水体中可被利用颗粒态磷(BAPP)和溶解态磷(DTP)含量降低,从而导致上覆水中生物有效磷(BAP)含量降低。     

Incorporating sorption/desorption of organic pollutants into river water quality model

Preliminary research was conducted about how to incorporate sorption/desorption of organic pollutants with suspended solids and sediments into single-chemical and one-dimensional water quality model of Jinghang Canal.Sedimentation-resuspension coefficient k3 was deduced; characteristics of organic pollutants, concentrations and components of suspended solids/sediments and hydrological and hydraulic conditions were integrated into k3 and further into river water quality model; impact of sorption/desorption of organic pollutants with suspended solids and sediments on prediction function of the model was discussed. Results demonstrated that this impact is pronounced for organic pollutants with relatively large Koc and Kow, especially when they are also conservative and foc of riversuspended solids/sediments is high, and that incorporation of sorption/ desorption of organic pollutants into river water quality model can improve its prediction accuracy.     

长江口悬浮固体中重金属元素的形态研究

研究了长江口水体中微量金属元素Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ、Ｃｄ，在固－液两相中的分配，以及在悬浮固体中的形态分布。结果表明，元素Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ有９０％左右存在于悬浮固体中，并以固态形式输入河口，溶解态仅占１０％左右；元素Ｃｄ固态部分约占３５％，溶解态占优势。在悬浮固体中，元素Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ主要以残留态和铁锰结合态形式存在，这两种形态的比例，Ｃｕ为４０％和２９％，Ｐｂ各占４０％，Ｚｎ为３７％和３８％。元素