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)。     

基于污水厂尾水的人工湿地系统中水体氮的水流方向分布特征及污染评价

天津临港人工湿地是以污水厂尾水为水源的组合人工湿地,为探究其水体形态氮的分布特征和污染状况,以该湿地系统为研究对象,采集并分析了湿地水样,基于GIS克里格插值法,对湿地水体形态氮和典型理化性质的分布和污染特征进行了研究,结合单因子污染指数法评价了水体污染程度。结果表明:湿地水体TN浓度为0.657～5.576 mg·L~(-1),其中NO_3~--N(0.095～3.920 mg·L~(-1))浓度相对较高,占TN的49.2%;沿水流方向,TN、NO_3~--N和NO_2~--N的分布趋势基本一致,从入水口至景观湖呈逐渐降低趋势;NH_4~+-N的分布相对复杂,在潜流和表流湿地下游与景观湖交汇处浓度最高,表流湿地浓度最低;pH和EC分别对NH_4~+-N和NO_3~--N的分布特征具有较大的影响作用。根据单因子污染指数法,湿地水体TN超标(P_i1),调节塘TN污染最为严重,调节塘可作为TN优控区。以上结果有助于深入认识以污水厂尾水为水源的组合人工湿地中氮污染物的赋存形态及分布特征。     

富营养化水体清淤后的微生物脱氮技术应用

景观水体清淤带来的主要负面影响是水体富营养化。为了探索清淤及微生物修复的组合应用,通过在实验室建立模型,分别研究了清淤、微生物修复及二者结合处理对富营养化水体水质的影响。结果表明,清淤能降低氨氮的释放。底泥微生物的活动会促进氨氮的释放,增加水体的富营养化风险。单纯清淤会使底泥的硝化作用增强,但同时使反硝化作用减弱,降低水体总氮的去除能力。因此,通过投加氮循环微生物可促进清淤后的反硝化作用,消减湖泊底泥及上覆水中的氮素含量,达到修复富营养化湖泊的目的。研究结果表明,清淤和微生物修复技术结合使用,可减少水体氮素积累,避免蓝藻爆发,是富营养化水体清淤防控的一种有效措施。     

不同温度、pH、水动力条件下寒旱区水库底泥中不同形态氮的释放特征模拟

为探究寒旱区水库上覆水环境条件对底泥释氮的影响,以大河口水库底泥和上覆水为试验材料,通过改变上覆水温度、pH、水动力条件,模拟研究了底泥中不同形态氮的释放特征,探讨了不同环境条件与底泥氮释放浓度之间的相关性,并用线性函数、对数函数、双曲线函数、二次函数、三次函数进行拟合.结果表明:(1)温度的升高有利于底泥氨氮、总氮的...     

pH对吉林西部湖泊底泥中不同形态氟迁移转化影响的实验研究

针对吉林西部花敖泡、道字泡、大布苏泡等湖泊水体及底泥中氟污染严重情况,利用土壤的连续分级浸提法,分别在天然状态下及不同pH下将吉林西部湖泊底泥中的氟逐级提取,依次为水溶态氟、可交换态氟、铁锰结合态氟、有机束缚态氟及残余态氟.研究吉林西部湖泊底泥中氟赋存形态及主要影响因素,并基于pH对底泥中不同形态氟分布的影响来研究底泥...     

城市河道底泥中微生物组成及其转化氮、硫污染物的潜力

城市河道是城市生态系统的重要组成部分.以淮河流域某城市河道为研究对象,在了解其污染物分布特征的基础上,分析了底泥中的微生物组成,分别测定了厌氧氨氧化、硫酸盐还原氨氧化、异养反硝化、硫自养反硝化和硫酸盐还原等氮、硫转化过程的潜力.结果表明:(1)底泥中微生物以变形菌门为主,相对丰度为30％左右,同时包含与氮、硫循环密切相...     

湖泊底泥磷释放及磷形态变化

为研究底泥中内源性磷释放对城市景观水体富营养化的影响,以西安市曲江南湖为对象,采用底泥磷形态标准测试方法(SMT)分析了磷的赋存形态,通过模拟实验探究了在不同环境条件(温度、pH和溶解氧)下磷形态变化的特征。结果表明:温度升高促进内源磷的释放,在夏季加剧水体富营养化程度;碱性条件有利于磷的释放,增大补给水源可减少底泥释磷量;厌氧环境下底泥释磷量是好氧时的3.96倍;Al-P和Ca-P较稳定,在酸性条件下会加速其溶解;NH+4-P、Fe-P和OrgP受溶解氧、pH和温度影响较大,其吸附与释放能力有明显的差异。     

水动力条件下重金属在沉积物上的吸附及其形态分布与转化

以北京近郊通州凉水河底泥沉积物为研究对象,利用环流槽(annular flume)模拟河流水力学条件,研究了重金属(Cr、Cu、Zn和Pb)在上覆水、悬浮颗粒物(SPMs)以及底泥中的交换、分配、形态分布与转化特征。结果表明,在动态水流环境条件下,加入到上覆水体中的重金属离子(5 mg/L)很快被吸附到SPMs上,模拟运行1 h后,上覆水中重金属的浓度(低流速条件下Zn除外),均不到初始值的3%;而SPMs中重金属的浓度在实验初期随着运行时间而降低,并且其浓度在低流速(0.2 m/s)时较高流速(0.35 m/s)条件下高,这是由于"颗粒物浓度效应"所致。在整个模拟运行周期(35 d)内,表层底泥中重金属形态发生了改变。其中,重金属的F4(硫化物+有机物)形态由于其与硫化物结合的形态被氧化而逐渐释放出来,并最终剩下不易氧化的有机物结合形态。与此同时,释放出的重金属通过再分配作用以易解析的F1～F3形态吸附于SPMs及底泥沉积物中,从而导致这3种形态浓度有所升高。     

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。     

硝酸钙缓释颗粒原位修复黑臭底泥的作用机制及其应用

为解决水体中沉积底泥的内源污染释放问题,亟需高效底泥修复技术。硝酸盐为底泥微生物的电子受体,可通过反硝化作用氧化底泥的黑臭物质,是极具潜力的底泥修复剂。为探明硝酸盐在实际工程中的修复效果和潜在问题,结合实验室模拟和实际修复工程,分析了投加硝酸钙颗粒对黑臭底泥原位修复的环境过程。结果表明,投加硝酸钙缓释颗粒产品能显著提高底泥氧化还原势能(以Fe(II)/Fe(III)表征),促进黑臭物质转化,实际硫化物氧化率达85.2%,使得底泥由黑转黄,最终实现修复目标。同时,硝酸钙修复底泥的过程不受上覆水水质影响,且因修复过程消耗了大量底泥耗氧物质(硫化物和易降解有机质),使水体整体复氧能力提高。另一方面,钙离子的加入使磷素以较为稳定的钙磷形态转化,能改变水相总磷的归趋(TP_SedCaN CK,p <0.01)。然而,由于反硝化产气增加了底泥孔隙,增加了泥水界面表面积和污染物扩散通量,故在修复初期存在底泥污染物和硝酸盐向其浓度较低的水相扩散,产生了一定风险,而实际上这也有利于泥相污染物的加速释放。因此,建议在可控工程段,联合覆盖法阻断污染...     

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。     

绿狐尾藻人工湿地底泥中磷形态分布特征研究

构建处理不同负荷养殖废水的绿狐尾藻人工湿地,采集湿地表层(0~5cm)、中层(5~10cm)和底层(10~20cm)底泥样品,测定TP及有机磷含量,并用五步化学分级提取法将无机磷逐级提取为水溶性磷、铝结合态磷(Al-P)、铁结合态磷(Fe-P)、闭蓄态磷(O-P)和钙结合态磷(Ca-P),对比了各形态无机磷水平和垂直分布差异。结果表明,绿狐尾藻人工湿地表层底泥TP质量浓度在167~965mg/kg,其中有机磷占TP的66.0%(质量分数,下同)~79.2%。各形态无机磷的含量排序为:O-PFe-PCa-PAl-P可溶性磷。不同形态无机磷随着底泥深度的增加变化不同,总体来看,从表层到中层,Al-P、Fe-P和Ca-P含量呈现降低趋势,中层到底层无明显变化规律;低负荷湿地中,O-P含量随深度增加逐渐降低,而在中、高负荷湿地中O-P含量随深度增加逐渐增加。相关分析结果显示,Al-P、Fe-P、O-P含量与底泥pH和溶解性有机碳(DOC)呈显著或极显著正相关,说明磷在底泥中的行为易受底泥pH和DOC影响。     

珠江涌表层沉积物中不同形态氮的赋存特征

研究了广州市珠江涌表层沉积物中不同形态氮的赋存特征,并对各形态氮中氨氮含量进行探讨。采用连续分级浸取法将沉积物中的氮分为离子交换态氮(IEF-N)、弱酸可浸取态氮(WAEF-N)、强碱可浸取态氮(SAEF-N)和强氧化剂可浸取态氮(SOEF-N)。结果表明,沉积物中总氮(TN)的质量浓度为3 469.15～8 358.56 mg/kg,各形态氮含量为IEF-NSOEF-N≈SAEF-NWAEF-N。IEF-N是4种形态氮中对水体影响最大的,且IEF-N中氨氮含量较高。氮是影响水体水质的重要因素,其中氨氮是判定水体是否黑臭的重要指标。珠江涌沉积物中的氮对水体水质的威胁不可忽视。     

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。     

红壤原位覆盖对河流底泥氮污染物释放的抑制研究

使用红壤(RS)原位覆盖黑臭河底泥来抑制底泥中氮污染物的释放。结果表明,RS覆盖可有效控制氮污染物释放,经RS覆盖60d后,上覆水中TN、氨氮的释放抑制率分别为77%、63%;同时,RS覆盖可有效减少底泥中TN浓度,60d后RS覆盖组底泥TN从1 409mg/kg下降至786mg/kg,下降了44%,明显高于无RS覆盖的对照组(22%)。随着水流速度增加,水体复氧量增大,使红壤与底泥中部分金属元素(如铁和锰)被氧化,使水中溶解性氮更容易被吸附到底泥中,从而有助于降低TN的释放。     

南淝河沉积物可转化态氮赋存形态及其对上覆水水质的影响

为了探讨黑臭河道沉积物可转化态氮(TF-N)的赋存对上覆水的影响,以典型黑臭水体——南淝河为研究对象,采用连续提取的方法将沉积物中可转化态氮分为离子交换态氮(IEF-N)、弱酸浸提态氮(WAEF-N)、强碱浸提态氮(SAEFN)和强氧化剂浸提态氮(SOEF-N),研究南淝河沉积物中可转化态氮形态受排口类型和沉积物理化性质的影响规律,及其与上覆水氮素含量之间的关系。结果表明:南淝河沉积物可转化态氮以TF-NO-3-N为主,占TF-N的88.57%±6.13%,而TF-NH+4-N仅占TF-N的11.43%±6.13%;从赋存形态的角度看,南淝河沉积物中SOEF-N相对含量最高(57.48%±3.67%),WAEF-N次之(26.16%±3.10%),SAEF-N和IEF-N较少,其相对含量分别为10.30%±4.85%和6.05%±1.73%;沉积物中TF-NH+4-N含量受排口类型的影响较为敏感,且4种赋存形态氮含量受排口类型影响的规律各不相同。另外,pH值和有机质含量对IEF-N影响较大,而CEC影响着WAEF-N含量。上覆水中溶解有机氮(dissolved organic nitrogen,DON)含量与沉积物IEF-N含量之间的显著相关(P0.05),表明沉积物中IEF-NH+4-N赋存含量越多,释放到上覆水体的可能性越大。研究结果表明黑臭水体是一个复杂的生态系统,调控沉积物可转化态氮形态给黑臭水体内源污染控制提供新思路。     

撒施阻控材料快速去除上覆水Cd对的室内模拟研究

湘中矿区塘、水库等灌溉水体及其底泥重金属超标问题日益凸显,研究选取石灰、水稻秸秆生物炭和人造沸石等3种环境友好型土壤重金属阻控材料,通过室内玻璃柱模拟静止水体实验探讨水面缓慢撒施阻控材料对上覆水重金属Cd去除与底泥Cd有效性影响。为期60 d的实验结果显示,1%(0~20 cm表层底泥质量分数)的单一石灰、生物炭、沸石与石灰+生物炭+人造沸石配方(质量比1∶1∶1)4种处理均可明显快速去除上覆水中水溶态Cd质量浓度,其中石灰效果最佳,沸石效果最差,石灰与3种阻控剂组配处理均可使上覆水中水溶态Cd质量浓度由20μg·L~(-1)以上降至10μg·L~(-1),符合我国灌溉水Cd的限定标准。阻控材料自然沉积在底泥表面后对5 cm处底泥水溶液Cd质量浓度具有一定的消减效应,沸石效果优于石灰、生物炭处理,其中"石灰+生物炭+沸石"的不同粒径阻控材料组配方式效果最佳。石灰、生物炭、沸石及3种阻控剂组配处理60 d后底泥pH值依然略高于对照,差异不显著,但可交换态Cd含量明显低于对照。结果可为塘库型水体上覆水及底泥Cd等重金属污染的生态风险降低及控制措施研究提供科学参考与方法指导。     

对几种水生植物净化污水的初步研究

生物氧化塘是一种经济的污水净化系统,但由于停留时间长,需要大面积水面,故其推广应用受到限制。但在氧化塘中放养水生植物吸收污水中氮、磷等污染物质,可以加速污水净化,提高生物氧化塘净化效率。本文对此进行了初步研究,试验采用凤眼莲、水浮莲、革命草、槐叶萍、细绿萍(U.K.)和     

人工湿地在河道生态修复应用中的进展及优化

认为人工湿地是河道生态修复的优选工艺,据此介绍了人工湿地在河道生态修复中的应用进展,并从构型、工艺组合、基质和植物四个方面进行了优化研究,结果表明：I-VFCW是构建人工湿地的优选构型;人工湿地与氧化塘、砂滤、接触氧化、絮凝沉淀等工艺组合,能够降低湿地堵塞的危险,提高处理能力;钢渣是除磷的优选基质,沸石是脱氮的优选基质;芦苇、香蒲、美人蕉等是优选植物。     

底泥污染物释放动力学研究

采用模拟试验方式和新型微生物数量测定方法 ,研究了沼泽化湖泊底泥和受污染河流底泥在不同扰动状态下 ,底泥耗氧速率、氮和磷污染物释放动力学过程。结果表明 :( 1)底泥耗氧速率是同样条件下上覆水耗氧速率的 48倍 ,而在扰动状态下 ,底泥耗氧速率达到上覆水耗氧速率的 5 96— 93 6倍 ,扰动底泥显著增大其耗氧速率 ,底泥污染越严重 ,其耗氧速率越大 ,对水体产生的影响也越大。 ( 2 )扰动底泥可以显著增大底泥的氮磷释放速率 ,氮的释放受有机氮的氨化、氨氮的硝化、硝酸盐氮的反硝化以及氨氮被微生物吸收转化为有机氮等的影响 ;磷的释放过程受厌氧过程和底泥颗粒吸附的影响 ,耗氧速率高的底泥具有更大的氮磷释放潜力。 ( 3 )微生物数量在底泥污染物释放动力学中起着关键性作用 ,新型方法可以快速检测微生物总量。试验结果对于水环境的管理、受污染水体的修复 ,以及底泥的处理处置等都具有重要的指导意义