利用电动修复技术原位氧化去除黑臭底泥还原性污染物的室内模拟实验

城市河道底泥致黑臭多污染物的同步耦合去除是当前研究的热点。为实现河道底泥致黑臭污染物的同步去除,采用电动修复技术开展了氧化去除黑臭底泥硫化物、亚铁和氨氮等还原性污染物的室内模拟实验。实验结果表明:在单向通电(1.5 V·cm~(-1))10 d后,阳极区对底泥硫化物(AVS)、亚铁有明显的氧化效果,去除率分别达到59.51%和79.41%,但阴极的去除效果不明显;阳极区和阴极区均对间隙水氨氮有明显的去除效果,去除率分别为56.5%和73.9%。在氧化过程中,阳极和阴极出现明显的酸化和碱化现象,而这种两极酸碱化可以通过周期性切换电极的方式加以避免。在电极切换频率为1、2.5和5 d·次~(-1)时,对黑臭物质的氧化效果差别明显;在切换频率为5 d·次~(-1)时,对硫化物、亚铁氧化去除效果最好;在切换频率为2.5 d·次~(-1)时,对氨氮去除效果最佳。硫化物、亚铁、氨氮最大去除率可分别达到76.19%,72.48%和88.57%。由此可见,电动修复可以同步去除底泥中的致黑臭污染物质,改善水体水质,但其去除率有待进一步优化提高。     

原位曝气修复黑臭河道底泥内源营养盐的示范工程效能分析

以上海工业河勤丰泵站周围50 m河段为研究对象,现场探讨了原位曝气对底泥内源营养盐去除的示范工程效能,目的为曝气治理城市黑臭河道工程的优化实施提供参考。结果表明,原位曝气有利于对底泥内源氮、磷营养盐的控释,对工业河示范河段溶解性总氮（DTN）削减率为（48.4±6.0）%,上覆水DTN的平均浓度由13.4 mg·L-1降至8.7 mg·L-1;NH4+-N的削减率为（46.3±16.7）%,其上覆水浓度均低于7.6 mg·L-1;泥水界面硝化率与反硝化率分别达到46.3%和43.6%;上覆水溶解性总磷（DTP）的削减率为（35.4±2.9）%,由于示范区段没有与其他区段隔离,其实际工程效果要优于观测值。静态经济评价表明原位曝气修复黑臭河道底泥技术的环境与经济效益明显优于常规底泥疏浚技术。     

曝气对生物促生剂修复城市黑臭河道水体的影响

在实验室条件下研究了曝气对生物促生剂修复城市黑臭河道水体效果的影响,并通过控制曝气时间及强度考察处理效果以确定曝气方式和曝气量。结果表明：在生物促生剂修复城市河道黑臭水体过程中使用曝气协同作用可大大增强生物促生剂的修复作用,加快修复速度。使用间歇曝气协同生物促生剂作用时效果与连续曝气相近,且可以降低运行成本。实验60d后,上覆水COD、NH3-N和TP去除率分别达46．8％、98．7％和73．3％,上覆水pH由7．61提高至7．92;底泥削减达5．49cm,底泥有机质削减率达10．5％。     

黑臭底泥土著微生物促生对磷的影响

土著微生物促生是一项低成本高效率的河湖黑臭底泥原位修复技术,然而向底泥中投加药剂可能会影响上覆水水质。为探讨该技术对水环境的不利影响,实验研究了城市湖泊黑臭底泥修复过程中上覆水中磷浓度和底泥中磷含量及形态的变化。结果表明,在投药深度为泥面以下15 cm,微生物营养剂（BE）和生物解毒剂（MT）的投加量分别低于60mL/m3和70 mL/m3的条件下,上覆水总磷（TP）浓度低于地表水环境质量Ⅲ类（湖库类）标准值。投加微生物促生剂（BE和MT）导致上覆水磷含量升高,并促进了上覆水中藻类的增长。复配投加硝酸钙能减少上覆水中磷含量及藻类生物量,从而抑制微生物促生剂对上覆水磷浓度的影响。另外,投加微生物促生剂及硝酸钙到底泥中后,底泥磷含量以及磷形态组成的变化均不明显。     

微生物絮凝剂用于河道疏浚底泥快速脱水的研究

河道疏浚底泥含水率高、体积庞大,不便于储存、运输和资源化利用。首先需要对其进行减量化,使其快速脱水。通过筛选获得一株高效的微生物絮凝剂产生菌F22,通过试验获得其最佳培养条件:葡萄糖为碳源,酵母膏和尿素为氮源,培养时间为60h,培养温度为32℃。将F22菌株所产絮凝剂应用于底泥脱水,试验结果表明,当底泥泥浆(含水率为93%)体积为100mL时,絮凝体系最佳pH为8～10,助凝剂CaCl2最佳投加量为4～5mL,F22菌株发酵液最佳投加量为3mL;絮体在1min左右大部分沉降至底部,F22菌株所产絮凝剂能够使底泥快速脱水。F22菌株所产絮凝剂在絮凝过程中起作用的是糖类物质,其通过氢键结合力产生絮凝作用。     

硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复城市黑臭水体

固定化微生物技术可促进城市黑臭水体中氮磷污染物去除,但硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体研究较少。通过向改性载镧膨润土基复合微生物菌剂(La-Bt基复合菌剂)中添加经S₂O₃^2-驯化培养的硫自养反硝化菌(NR-SOB),试图引入硫自养反硝化协同固定化微生物技术修复黑臭水体。在La-Bt基复合菌剂投加量为1.5 g/L时,向黑臭水体中分梯度投加不同浓度NR-SOB,研究NR-SOB协同La-Bt基复合菌剂去除黑臭水体污染物效果,并通过高通量测序分析底泥微生物群落结构变化。结果表明,当NR-SOB投加量为0.3 g/L时,对黑臭水体和底泥处理效果较好：上覆水氨氮、TN和TP去除率分别为87.42%、69.85%和71.11%;底泥酸可挥发性硫(AVS)去除率为34.76%,底泥TN和TP去除率分别为45.22%、45.04%;实验结束时底泥中厚壁菌门(Firmicutes)相对丰度从11.76%降至9.84%,硫杆菌属(Thiobacillus)相对丰度达2.82%,氮硫去除相关微生物菌属比例提升约0.95%。     

底泥修复对城市污染河道水体污染修复的影响研究

为开发城市黑臭河道的有效治理方法,利用人工模拟河道就河道底泥对上覆水体的二次污染、底泥污染生物修复对其氮磷营养盐释放及河道水体污染生物修复的影响进行了研究,并对实验结果进行了工程现场应证。研究结果表明：河道污染底泥生物修复状况对上覆水体水质产生大的影响,在底泥不加修复时,底泥污染物释放使水体COD、TP、NH₃-N浓度分别达到30～35 mg/L、0.4～0.5 mg/L和3.0 mg/L,底泥修复后分别为15～20 mg/L、0.1 mg/L和2.5 mg/L;底泥G值（y）与底泥氮、磷污染物释放量（x）呈负相关关系,关系式分别为：y=0.5124x-0.1394（R₂=0.9222）,y=0.17772x-0.4781（R₂=0.8701）;结合底泥的生物修复,采用曝气增氧投加生物制剂措施对水体进行生物修复时COD、NH₃-N和PO^3-₄的去除率分别提高13.6%、25.0%和15.7%;对古廖涌的现场治理工程表明,在未对河道底泥进行生物修复的情况下,经过氧化塘预处理河道水体增氧-水体原位强化生物修复等措施的治理,河道中、下游水体又逐渐恢复黑臭,在对河道底泥进行修复后,河道污染水体水质得到显著的改善和提高。     

投加硝酸钙对城市黑臭河道底泥氮迁移转化的影响

投加硝酸钙是目前河道黑臭底泥原位治理常用的方法,然而,投加硝酸钙会造成底泥硝态氮和氨氮的过量释放,而其影响机制尚未明确。因此有必要对投加硝酸钙后硝态氮在底泥中的迁移转化规律及其促进氨氮释放的机理进行研究。结果发现,硝酸盐在间隙水的迁移距离取决于硝态氮反硝化速率,而在黑臭底泥中硫化物氧化是影响反硝化速率的关键因素。当硝酸钙投加量为20 g/kg时,硝态氮的迁移距离小于6 cm,且在14 d后消耗光;可见,通过控制硝酸钙在底泥中的投加位置可避免硝态氮的二次释放。另一方面,投加硝酸钙会促进底泥氨态氮向间隙水释放,投加当天释放率可高达101%,且会在间隙水中发生累积迁移。其中,氨氮的增加量和底泥氨态氮解吸量呈一级线性关系(r=0.986)、和硝酸钙投加量关系符合cubic曲线;据此可推测,氨氮的急剧释放与钙离子对底泥铵态氮的化学浸提有关。     

暗渠段对城市河流水环境的影响

河道暗渠化是影响城市建成区河流黑臭水体治理的重要因素,为探究河道暗渠化对城市河流水环境的影响,以深圳市龙华区观澜河流域主要支流暗渠为研究对象,通过现场勘查并结合暗渠段水质分析,探讨了暗渠段主要环境问题,并分析了暗渠对河流水质的影响。结果表明：暗渠段对城市河流水质的影响是显著的,主要污染物为氨氮和总磷;污染最为严重的塘水围氨氮的平均值为22.29 mg·L⁻¹,为重度黑臭水体氨氮标准(15 mg·L⁻¹)的1.49倍,而其氧化还原电位的平均值为−154 mV,远低于轻度黑臭水体标准(50 mV),其中最低值为−190 mV,接近于重度黑臭水体的标准值(−200 mV)。在明渠-暗渠-明渠分布的空间格局中,暗渠内淤泥的大量累积、垃圾的清理不及时、污水排口的封堵不彻底等是造成暗渠段水质恶化的主要原因。在工程解决措施上,应结合区域城市发展规划,遵循“定位、揭盖、加窗、联涵、疏泥”十字方针,通过顶层覆盖物拆除或开窗、挡墙拆除或加固、污水收集与处理、淤泥与垃圾的清除等工程措施实现暗渠段污染的消除。以上研究结果可为城市河流黑臭水体治理和河流暗渠环境综合整治提供参考。     

奉化江底泥碳、氮、硫转化功能基因的定量研究

采用荧光定量聚合酶链式反应(PCR)法研究了奉化江4大支流及干流下游底泥样品中碳、氮、硫元素生物地球化学循环过程中关键转化功能基因丰度的变化。结果表明,奉化江干流下游的产甲烷基因mcrA丰度显著高于上游,甲烷氧化基因pmoA的丰度在支流下游、支流汇合处、干流下游均较高;富营养区域采样点底泥中氨氧化细菌硝化基因amoA(AOB)丰度显著高于氨氧化古菌硝化基因amoA(AOA),而其他采样点的AOA丰度大于AOB;干流下游底泥样品中反硝化基因nosZ丰度显著高于上游;居民区附近采样点底泥中存在较多硫氧化菌(soxB基因)和硫酸盐还原菌(dsrB基因)。相关性分析发现,pmoA与TN极显著正相关,AOB与NO-3极显著正相关,而nosZ与总碳(TC)、TN极显著正相关。     

曝气和pH对城市污染河道底泥氮形态的影响

以城市重污染河道表层沉积物为研究对象,采用模拟实验方法,探讨了不同曝气方式(水曝气和泥曝气)、上覆水初始pH(自然状态pH=7和pH=11)对城市污染河道底泥氮形态的影响。结果表明:采用水曝气+pH11方式对城市重污染河道上覆水、间隙水中总氮去除率分别为70.03%和44.66%;泥曝气+pH7方式对上覆水、间隙水、底泥中氨氮去除率分别为94.31%、84.07%和68.29%;底泥pH与上覆水总氮浓度呈正相关(p<0.05);泥曝气+pH11方式使底泥含水率、烧失率明显升高,继而影响各形态氮在泥水系统中的赋存,其中底泥吸附态氨氮含量与底泥含水率呈显著负相关(p<0.01),间隙水可溶态氨氮浓度与底泥烧失率显著正相关(p<0.01)。     

河流底泥活性覆盖板的制备及其对城市内河底泥氮磷释放的抑制效果

我国部分城市内河氮磷严重超标,成为水体富营养化的诱因之一,故需采取消减措施。底泥覆盖法可有效削减城市内河氮磷,但颗粒状覆盖材料具有施工时不易均匀覆盖、雨季行洪排涝时又易流失等问题,从而导致氮磷效果不理想。因此,本研究尝试采用活性覆盖板来控制底泥氮磷释放。活性覆盖板由铝基锁磷剂、水泥和粉煤灰作为主要原料制备而成。考察了材料配比、水料比、成型压力和铝基锁磷剂颗粒粒径等4个因素对活性覆盖板的抗冲刷性能和透水性能的影响;通过室内静态模拟实验探究了活性覆盖板覆盖对氮磷释放的控制效果。结果表明,活性覆盖板制备最佳工况条件为铝基锁磷剂(粒径1~3 mm)、水泥和粉煤灰占比分别为70%、15%和15%;水料比为0.25;成型压力为1.00 MPa;活性覆盖板具很好的抗冲刷性能和透水性能,其抗冲刷系数和透水系数分别为98.01%和0.139 cm·s⁻¹;活性覆盖板主要含有Si、Al、Ca和Fe等元素,其质量分数分别为28.99%、26.99%、22.78%和14.50%;与对照系统相比,活性覆盖板系统对底泥TP和${\rm{NH}}_4^ + $-N释放的平均削减率分别为73.78%和53.93%;覆盖系统上覆水氮和磷质量浓度与对照系统均存在显著差异(P<0.05),由此可见,活性覆盖板能够有效控制污染河流底泥氮磷释放。     

Microbial dechlorination of three PCB congeners in river sediment.

We investigated the potential for the anaerobic degradation of three PCB congeners (2,3,5,6-CB, 2,3,4,5-CB, and 2,3,4,5,6-CB) in sediments collected from five monitoring sites along the Keelung River in northern Taiwan. Optimal conditions for congener dechlorination were 30 degrees C and pH 7.0. Intermediate 2,3,4,5-CB products were identified as 2,3,5-CB, 2,4,5-CB, and 2,5-CB. Intermediate 2,3,4,5,6-CB products were identified as 2,3,5,6-CB, 2,3,6-CB, and 2,5-CB. For 2,3,5,6-CB, intermediate products were identified as 2,3,6-CB and 2,5-CB. Dechlorination rates for PCB congeners were observed as (fastest to slowest): 2, 3, 4-CB > 2, 3, 4, 5-CB > 2, 3, 4, 5, 6-CB > 2, 3, 5, 6-CB > 2, 2', 3, 3', 4, 4'-CB > 2, 2', 4, 4' 6, 6'-CB > 2, 2', 3, 4, 4', 5, 5'-CB > 2, 2', 3, 3', 4, 4', 5, 5'-CB. Rates decreased for mixtures of the eight congeners. Dechlorination rates for the three primary congeners under different reducing conditions occurred in the order of (fastest to slowest): methanogenic condition > sulfate-reducing condition > nitrate-reducing condition. Under methanogenic and sulfate-reducing conditions, dechlorination rates were enhanced by the addition of lactate, pyruvate, or acetate, but delayed by the addition of manganese oxide, or ferric chloride. Under nitrate-reducing condition, dechlorination rates were delayed by the addition of lactate, pyruvate, acetate, manganese oxide or ferric chloride. Treatment with such microbial inhibitors as bromoethanesulfonic acid (BESA) or molybdate revealed that methanogen and sulfate-reducing bacteria were involved in the dechlorination of these three PCB congeners.     

城市道路沉积物氮、磷溶出特性

国内外众多研究表明,城市不透水表面沉积物是雨水径流中污染物的重要来源。以北京市某道路沉积物为研究对象,对城市道路沉积物的粒径分布进行了分析,并通过批量实验,研究了不同粒径道路沉积物中氮、磷营养物及有机物(COD)的溶出特性。实验结果表明,粒径较大的沉积物中氮含量较高,而粒径较小的沉积物中磷含量较高;虽然TP、PO3-4、TN、NO-3、NH+4、COD的溶出浓度、溶出速率变化特征各不相同,但总体趋势是粒径越小氮、磷及COD溶出浓度和溶出速率越大,且最大溶出速率都出现在前5 min。因此,为实现对城市雨水径流污染的有效控制,应采用源头控制措施对小粒径道路沉积物和初期雨水进行有效控制。     

活性滤坝对城市内河中氮磷的削减效果

城市内河氮磷严重超标是当前水污染治理的重要难题。针对内河具有旱季水位低、水流速度慢、自净能力差等特点,提出采用活性滤坝削减氮磷,以铝基锁磷剂和沸石为活性滤坝基质滤料,实验室静态和动态实验研究了活性滤坝削减氮磷效果,讨论了基质滤料组合方式对削减氮磷效果影响,同时采用曲线方程拟合分析方法预测了活性滤坝吸附氮磷有效使用时间。静态实验结果表明,在控制进水氨氮15 mg·L⁻¹和正磷酸盐5 mg·L⁻¹情况下,实验历时20 d,活性滤坝对氨氮和正磷酸盐削减率分别为98.02%和100%,混合滤坝组削减氮磷效果最佳;动态实验结果表明,控制水中氨氮和正磷酸盐为8~15 mg·L⁻¹和2.5~5 mg·L⁻¹,流速为8.33 cm·h ⁻¹,实验历时37 d,完成氮和磷循环分别为11次和16次,拟合曲线方程预测混合滤坝组削减氨氮和正磷酸盐的有效使用时间分别为282 d和479 d。以上研究结果可为城市内河道修复提供技术参考。     

街道峡谷机动车尾气污染扩散模拟与影响因子分析研究

为预测和分析街道峡谷污染物浓度,研究了街道峡谷污染物浓度影响因子.利用重庆市交通干线街道峡谷两侧NOx浓度的监测数据,验证了街道峡谷机动车尾气污染扩散模型--OSPM模型.风速转换系数修正后的OSPM模型的模拟值与实测值的R达0.862 58;风场因子验证了风速转换系数修正后的OSPM模型能较好地模拟重庆市街道峡谷的污染物浓度,一定程度上能满足环境空气质量评价要求.同时,通过分析OSPM模型的影响因子,提出了控制街道峡谷机动车尾气污染状况的建议.     

Atmospheric conversion of sulfur dioxide to particulate sulfate and nitrogen dioxide to particulate nitrate and gaseous nitric acid in an urban area

Sulfur dioxide, nitrogen dioxide, particulate sulfate and nitrate, gaseous nitric acid, ozone and meteorological parameters (temperature and relative humidity) were measured during the winter season (1999-2000) and summer season (2000) in an urban area (Dokki, Giza, Egypt). The average particulate nitrate concentrations were 6.20 and 9.80 microg m(-3), while the average gaseous nitric acid concentrations were 1.14 and 6.70 microg m(-3) in the winter and summer seasons, respectively. The average sulfate concentrations were 15.32 microg m(-3) during the winter and 25.10 microg m(-3) during the summer season. The highest average concentration ratio of gaseous nitric acid to total nitrate was found during the summer season. Particulate sulfate and nitrate and gaseous nitric acid concentrations were relatively higher in the daytime than those in the nighttime. Sulfur conversion ratio (Fs) and nitrogen conversion ratio (Fn) defined in the text were calculated from the field measurement data. Sulfur conversion ratio (Fs) and nitrogen conversion ratio (Fn) in the summer were about 2.22 and 2.97 times higher than those in the winter season, respectively. Moreover, sulfur conversion ratio (Fs) and nitrogen conversion ratio (Fn) were higher in the daytime than those in the nighttime during the both seasons. The sulfur conversion ratio (Fs) increases with increasing ozone concentration and relative humidity. This indicates that the droplet phase reactions and gas phase reactions are important for the oxidation of SO2 to sulfate. Moreover, the nitrogen conversion ratio (Fn) increases with increasing ozone concentration, and the gas phase reactions are important and predominant for the oxidation of NO2 to nitrate.     

Using trace element concentrations in Corbicula fluminea to identify potential sources of contamination in an urban river

We used the biomonitor, Corbicula fluminea, to investigate the contributions of trace elements associated with different point sources and land uses in a large river. Trace elements were analyzed in tissues of clams collected from 15 tributary streams draining five land use or point source types: agriculture, forest, urban, coal-fired power plant (CFPP), and wastewater (WWTP). Clams from forested catchments had elevated Hg concentrations, and concentrations of arsenic and selenium were highest (5.0+/-0.2 and 13.6+/-0.9 microg g(-1) dry mass (DM), respectively) in clams from CFPP sites. Cadmium concentrations were significantly higher in clams from urban and CFPP sites (4.1+/-0.2 and 3.6+/-0.9 microg g(-1) DM, respectively). Non-metric multidimensional scaling (NMS) of tissue concentrations in clams clustered at CFPP and forest/agriculture sites at opposite ends of the ordination space, and the distribution of sites was driven by Cu, Zn, Cd, and Hg.