基于ArcSWAT模型的长乐江流域非点源氮素污染源识别和分析

本研究以我国东南沿海地区的典型农业流域——长乐江流域为对象,通过实地调查、数据收集和分析,构建模型所需的各类空间数据库和属性数据库,将流域内各种非点源污染过程的概化设置和相应管理操作与模型进行有效耦合,利用近3年的流域水质监测资料进行模型参数的率定和验证,建立了该流域氮污染过程的ArcSWAT模型,模拟估算了流域不同非点源氮的入河量,并着重分析和识别不同时段土地利用类型的关键性污染源.结果表明,长乐江流域非点源氮素污染的主要来源是氮肥施用、大气沉降和土壤氮库,对河流总氮负荷的贡献率分别为35%、32%和25%.不同时段、不同土地利用类型的关键性污染源具有明显差异.从时间分布来看,土壤氮库和大气沉降所产生的非点源氮素污染的关键时期在雨季,而氮肥污染则主要发生在作物生长季节.从土地利用分布来看,园地和人居地非点源氮素的控制性污染源分别是氮肥施用和生活排污;而水田和旱地的三大污染源(氮肥施用、大气沉降和土壤氮库)入河量相差不大,需要同时控制.因此,治理流域非点源氮素污染问题,应分时、分区、分类制定控制方案.     

区域点源和非点源磷入河量计算的二元统计模型

基于流域或区域点源和非点源磷入河过程的水文学差异,以及影响河流持留作用的主要机制,建立了描述河流段末磷负荷量与流量和水温之间定量关系的二元统计模型;通过逐月的河流水文水质监测数据对模型中4个系数的有效校正和验证,实现了对点源和非点源磷入河过程的准确定量.与现行的水文估算法相比,该模型既考虑了河流磷的持留能力及其时间变异性,也考虑了上游水体输入的磷负荷量,推进了对磷污染过程的定量认识,满足了我国以行政区为主要水污染控制管理单元的现实需要.应用该模型,计算了浙江长乐江集水区2004～2009年的总磷(TP)入河量.结果表明,TP年入河总量为(54.6±11.9)t.a-1,其上游水体输入、点源和非点源的入河量贡献率分别为5%±1%、12%±3%和83%±3%.夏季5～6月和8～9月的非点源TP累计入河量占其全年的50%±9%,增加了引起下游水体藻类暴发的风险.河流TP持留量为(4.5±0.1)t.a-1,占年入河总量的9%±2%;5～9月的TP累计持留量占全年的55%±2%,表明河流持留能力对流域或区域磷素迁移转化过程的调控作用不容忽视.本研究建立的二元统计模型仅需常规的河流水文水质监测数据,无需专业软件知识,且计算结果直接来源于实际的河流水文水质测算值,为实施流域或区域磷污染总量控制策略提供了一种简便、实用、可靠的定量工具.     

长江南京和镇江年最高水位变化规律

利用南京、镇江两站的长江水位和降水量及长江大通站流量资料,分析了近50年来南京和镇江两地长江年最高水位的周期和趋势变化特征,以及两地之间的关系,并研究了出现年最高水位的可能原因。发现年最高水位的出现往往是天文潮位、上游来水和当地降水等其中某个因素起主导作用,或者是几个因素共同作用而引起的,特别是当这3个因素共同作用时会使水位非常高,而往往超过警戒水位。     

电镀污泥钠钙化焙烧过程金属的矿相转化及平衡分布

电镀污泥钠化焙烧过程,由于Al、Cr和Zn的氧化物易与Fe2O3反应生成铁酸盐及其他复杂含铁盐类,导致灰渣水浸过程浸其出率较低。在添加剂CaO作用下,采用FactSage软件模拟污泥焙烧过程金属的矿相转化规律,找到提高Cr、Al和Zn浸出率的方法。研究结果表明,污泥钠化焙烧过程,添加剂CaO易与Fe2O3反应生成2CaO·Fe2O3,阻止Fe2O3与Cr、Al和Zn的氧化物反应生成铁酸盐及其他复杂盐类,一定程度上提高了Cr、Al和Zn的浸出率。但高温下,Al2O3也易与Cr、Al和Zn的氧化物反应生成难溶性铝酸盐,所以浸出率提高幅度不大。可采用稀碱先脱除污泥中的铝,铝的浸出率达95%以上,脱铝渣再拌苏打和CaO焙烧,灰渣水浸脱铬率达95%以上。通过分析可知,污泥在焙烧之前脱铝和在焙烧过程铁转化成2CaO·Fe2O3,阻止了难溶性铝酸盐、铁酸盐以及其他复杂盐类的生成,同时Cr和Al得到分离,且灰渣中铜、镍和锌以游离氧化物和极少部分结合氧化物形式存在,有利于后续金属的浸出和分离。