洞庭湖区南汉垸水体浮游植物群落结构特征及其影响因素

环境要素的变化对浮游植物的群落结构和功能具有重要影响.为揭示洞庭湖南汉垸湖区浮游植物群落结构特征及其影响因素,分别于2017年11月（关泵封水期）和2018年6月（开泵放水期）在洞庭湖区典型堤垸——南汉垸进行了采样调查,并对调查区域内的浮游植物及主要水环境因子进行了系统监测和分析.结果表明:①调查期间共检出浮游植物8门62属,主要隶属于绿藻门（Chlorophyta）、硅藻门（Bacillariophyta）和蓝藻门（Cyanophyta）,浮游植物分布表现出较为显著的时间差异性,11月浮游植物的丰度为8.34×106~3.02×108 L-1,6月为1.13×106~2.04×107 L-1.②Shannon-Wiener多样性指数（H'）介于1.10~3.24之间,Margalef丰富度指数（d）介于1.42~6.40之间,Pielou均匀度指数（J）介于0.48~0.87之间,多样性评价表明,南汉垸整体上介于轻污染与β-中污染之间,局部采样点为α-中污染.③PCA（主成分分析）结果表明,ρ（TN）、ρ（TP）和ρ（NH₄+-N）为南汉垸水体的主要污染因子.④RDA（冗余分析）结果表明,南汉垸浮游植物群落结构分布与pH、ρ（NH₄+-N）及ρ（TN）呈正相关,与WT（水温）呈负相关.研究显示,南汉垸水体介于轻污染与β-中污染之间,营养状态及浮游植物群落结构在时间上差异较大.      

粒径和底床地形对沉积物中有机磷释放的影响

主要研究了2种沉积物粒径（35 μm和130 μm）及底床微地形对沉积物中内源溶解性有机磷释放的影响。选取某浅水湖泊沉积物为研究对象,对其人工污染溶解性有机磷,利用室内循环直流水槽顶盖驱动流模拟风生流,考察静态和风生流作用下,不同粒径沉积物及底床微地形对溶解性有机磷释放的影响。实验结果表明：在20 cm·s-1及38 cm·s-1 2种驱动流速条件下,35 μm粒径沉积物实验组中沉积物有机磷释放速率均大于130 μm实验组。对于35 μm粒径沉积物实验组,在20 cm·s-1驱动水流扰动下,沉积物有机磷的平衡释放量为0.44 mg·L-1,在38 cm·s-1驱动水流扰动下为0.49 mg·L-1;对于130 μm粒径沉积物实验组,在20 cm·s-1和38 cm·s-1 2种扰动下的沉积物有机磷平衡释放量分别为0.29 mg·L-1、0.30 mg·L-1;驱动流速的提高促使达到平衡状态时的释放量提高,小粒径沉积物,提高驱动流速更利于平衡释放量的提高,且高驱动流速缩短达到释放平衡所需的时间。在底床微地形（对地形的描述采用y=0.1sin2πx）实验中发现,静态条件下,波峰处上覆水有机磷浓度首先逐渐降低至0.18 mg·L-1,其后升高至0.40 mg·L-1并达到平衡,而波谷处则不断上升至极大值0.87 mg·L-1,其后下降至0.77 mg·L-1并达到平衡;而在20 cm·s-1的驱动水流扰动下,波峰波谷处上覆水有机磷浓度变化较为一致,均逐渐增长至极大值0.39 mg·L-1和0.45 mg·L-1后达到平衡状态。此外,在静态和动态条件下,波谷处上覆水中有机磷含量始终高于波峰处。     

高硬水软化中Fe3O4诱导结晶对微晶形成的控制

为降低高硬水软化过程中微晶产率和改善结晶产物的分离性能,采用Fe3O4作为诱导结晶体系晶种,通过改变晶种投加量,考察了诱导结晶对结晶体系微晶的控制效果,并探讨了微晶产率与结晶体系上清液浊度的关系,以及诱导结晶体系出水混凝除浊效果.结果表明:诱导结晶和均相结晶产物晶型均为方解石,诱导结晶体系中晶种的引入可起到抑制均相结晶...     

沸石覆盖原位控制湖泊内源中等活性有机磷迁移转化

为揭示湖泊内源中等活性有机磷(MLOP)控制与释放发生机制,采用室内模拟试验,研究沸石覆盖原位控制湖泊内源MLOP迁移转化影响因子.结果表明:酸性水体促进内源MLOP迁移,碱性条件下抑制其转化,不同pH值试验水体沉积物中内源MLOP相对浓度为:[MLOP/TP]pH8>[MLOP/TP]pH7>[MLOP/TP]pH6;温度明显提高内源MLOP迁移水平,低温水体相对高温水体沉积物中内源MLOP含量较低,5℃条件下内源MLOP迁移表观量最大,其随时间迁移量呈幂函数关系,可表示为[MLOP/TP]=0.2823T0.657(R2为0.9709);好氧或厌氧条件下,内源MLOP均发生迁移,且迁移特征和影响效能高度一致,迁移平衡后好氧环境内源MLOP和厌氧内源MLOP相对浓度呈线性相关,可表示为[MLOP/TP]好氧环境=1.0884[MLOP/TP]厌氧环境 -0.0271(R2为99895);光照因子促使内源MLOP迁移,而避光和沸石粒径因素对内源MLOP迁移影响较小;底栖生物颤蚓通过爬行、摄食、掘穴、栖所建造及分泌排泄等一系列活动影响内源MLOP迁移.沸石原位控制湖泊内源MLOP迁移转化效能较弱.     

颤蚓生物扰动对沉积物氮释放的影响

通过实验室模拟沉积物中颤蚓生物扰动过程,研究了生物扰动对沉积物TN释放的影响,并探讨了温度、pH和DO对颤蚓生物扰动作用下TN释放过程的影响.结果表明,颤蚓生物扰动能促进沉积物TN释放,且促进效果随颤蚓密度的增加而提高.适当地提高温度有助于颤蚓快速生长,提高生物扰动对TN释放的促进效果,温度由15℃提高到25℃,上覆水...     

Ca2+在饮用水铜绿微囊藻控制中的应用

为改善饮用水藻类的混凝去除效果,以铜绿微囊藻为研究对象,考察了单独投加Ca²⁺、Ca²⁺与PAC联用、Ca²⁺与CO₃^2-原位结晶三种方法的除藻效果,并对Ca²⁺和结晶产物CaCO₃的除藻机制进行探讨.结果表明,单独采用Ca²⁺时,Ca²⁺在低浓度下对藻细胞具有吸附电中和作用,高浓度时同时还有架桥作用,但两者均无法实现对铜绿微囊藻的去除.Ca²⁺与PAC联用,Ca²⁺可以通过吸附电中和显著提高PAC的除藻效果,最大去除率可达98.0%,同时Ca²⁺与溶解性藻源有机物（dAOM）的络合可将残余铝降低50%以上.含藻水中原位CaCO₃结晶对铜绿微囊藻的去除率最高可达83.5%,其产物为带正电荷、粒径2~4 μm左右的球型球霰石.球霰石对藻细胞的去除机制包括球霰石与藻细胞的互絮凝,以及球霰石团聚物对藻细胞的卷扫絮凝,同时球霰石还可以作为加重剂促进藻晶产物沉降分离.自来水厂采用CaCO₃原位结晶与PAC联用除藻,可望降低PAC投加量和残余铝风险,并解决CaCO₃原位结晶导致的浊度和pH偏高问题.研究成果为饮用水除藻提供了新思路.     

次氯酸钠对供水系统中颤蚓的灭活机制

次氯酸钠消毒灭活是供水系统中颤蚓等蠕虫污染常用控制技术。文章通过考察次氯酸钠对颤蚓体表组织显微结构的损伤、脂质过氧化作用和对抗氧化酶系统的影响,探讨次氯酸钠对颤蚓的灭活机制。结果表明,次氯酸钠导致颤蚓表皮层出现波浪形褶皱或破裂、表皮细胞层与真皮细胞层分离、脂滴增多,削弱表皮层对次氯酸钠的屏障效应;次氯酸钠引起颤蚓体内丙二醛水平、超氧化物歧化酶和过氧化氢酶活性的显著增加,对颤蚓具有脂质过氧化作用,同时打破颤蚓体内活性氧自由基平衡,导致活性氧自由基在体内过度累积,这是次氯酸钠对颤蚓的主要灭活机制。研究为供水系统采用次氯酸钠灭活蠕虫提供了理论依据。     

顶盖驱动流胁迫浅水湖泊沉积物释放溶解性有机磷的水槽实验

为模拟自然生境下风生流对浅水湖泊沉积物的扰动并研究沉积物释放溶解性有机磷的特征,选取了某浅水湖泊沉积物为研究对象,对其人工污染溶解性有机磷,利用室内循环直流水槽的顶盖驱动流模拟湖泊风生流,考察静态和模拟风生流条件下,沉积物中溶解性有机磷释放特征。实验结果表明,静态条件下,沉积物中溶解性有机磷在实验初始释放量较大,0~10 h内释放浓度由0 mg·L-1达到0.12 mg·L-1,其后释放量缓慢增加,在152 h达到最大释放浓度0.35 mg·L-1后保持动态平衡。相对静态条件,模拟风生流作用下沉积物中溶解性有机磷释放速率明显增大,驱动流速为20 cm·s-1和38 cm·s-1的实验在起始时间段内,有机磷释放量是静态的2倍和3倍,释放达到平衡所需时间约是静态的1/10和1/24。但静态和动态条件下沉积物溶解性有机磷最终的释放平衡浓度相差不大,三者上覆水释放平衡浓度分别为：0.350、0.350和0.375 mg·L-1。暗示顶盖驱动流促进沉积物溶解性有机磷释放速率增大,并不能显著增加释放总量。动态实验条件下,不同驱动流速时,黏性层和紊流的上覆水中溶解性有机磷浓度变化不同。0~5 h实验期间,黏性层溶解性有机磷浓度与近底流速呈正相关性,中层紊流区域的浓度则与近底流速呈负相关性。     

HAP结晶类介稳区特性及其在低磷污水处理中的应用

该研究综合均相与诱导结晶法构建羟基磷酸钙(HAP)结晶类介稳区,借助类介稳区特性分析,寻求优化的HAP结晶条件,以期提高HAP结晶除磷技术对低磷污水的适应性能。结果表明,HAP类介稳区的分布,与诱导结晶条件如初始Ca²⁺浓度和终态PO₄^3--P、OH-浓度,以及晶种类型、粒径、投加量相关。优化上述结晶条件可增加类介稳区宽度,提高对低磷污水适应性,并达到抑制均相结晶、改善结晶产物固液分离性能的效果。优化条件下,HAP诱导结晶可将典型低磷污水——污水厂二级出水中PO₄^3--P浓度由1.0 mg/L降至0.5 mg/L甚至0.3 mg/L以下,同时出水pH值控制在9.0以下。去除的磷以HAP形式进行回收利用。     

HAP诱导磷酸钙结晶回收低磷污水中的磷

为提高磷酸钙结晶产物回收价值和低磷适应性,以羟基磷酸钙(HAP)为晶种,诱导Ca-P结晶回收模拟二级出水(初始PO4-P浓度1.0mg/L)中的磷,对比了诱导结晶与均相结晶的磷回收效果,考察了Ca/P比和晶种投加量对磷回收的影响,并结合产物SEM、EDS、XRD和FTIR分析,探讨了HAP诱导Ca-P结晶机制.结果表明...