农村生活污水与小流域水环境协同治理的规则型构——基于临沂“兰山模式”的实践样本

如何对农村地区的流域水环境进行高效而低成本的治理,是当前农村资源环境治理面临的挑战之一。本文以山东临沂市兰山区柳青河水环境污染治理作为典型案例,从规则型构视角剖析行动规则对"兰山模式"的作用机制。其中,边界规则打破了农村生活污水与小流域水环境资源治理的边界,企业等新行动主体的资金、技术的溢出效应提高了治理效率;身份规则改变了行动主体的参与动机,加强了多方主体间的交互作用;选择规则减少了多方治理主体的责任冲突;聚合规则弥补了农户在环境治理中的缺位。在四项行动规则的共同作用下,"兰山模式"实现了农村生活污水与小流域水环境的协同治理,是农村水环境治理的实践样本。     

巢湖流域土地利用/覆被变化的水文效应研究

土地利用/覆被变化的水文效应导致水资源量变化,显著影响流域生态和社会经济发展。利用DEM、土壤数据库、三期土地利用数据及流域周边六个国家基本气象站1964-2000年气象、流域出口断面裕溪闸水文站1964-1989年水文资料,依托德国PIK研究所HBV-D模型建立巢湖流域降水径流关系,分析流域土地覆被变化对径流量影响：①利用HBV-D模型模拟流域降水径流关系,率定后系统相对误差控制在3%左右,纳希效率系数达约83%,适合巢湖流域土地利用/覆被变化水文效应研究;②分析得出单位面积的农业用地、居民用地和水域影响径流深大小分别为-0.134469、0.074908和-0.0015244,即巢湖流域农业用地对径流影响程度要高于居民用地且为负,农业用地减少将增加径流量,居民用地增长利于径流量增加,水域对径流量影响相对较小。     

金沙江干热河谷侵蚀陡坡植被恢复对土壤质量的影响

植被恢复关系到金沙江干热河谷陡坡冲沟侵蚀的发育,土壤质量的演化.文章以元谋干热河谷侵蚀陡坡为例,通过测定植被恢复地与侵蚀裸地的土壤质量,探讨了植被恢复对侵蚀陡坡土壤质量的影响.结果表明:侵蚀陡坡植被恢复有效地防止了土壤侵蚀的发生.与侵蚀裸地相比,植被恢复地土壤剖面层次保持完整,母质层以上有明显的A、B层,土壤厚度变异小且厚度大,物理性粘粒含量高,基本保持着母质为粘土层的变性燥红土质地粘重特征.植被恢复在3年多时间内对土壤紧实度尚没有起到明显改善作用.土壤容重依然偏大.植被恢复对雨季陡坡土壤水分的改善效果好,而在旱季改善效果不好.雨季,植被恢复地水分含量高,不同坡位土壤水分差异不明显.旱季,植被恢复地与侵蚀裸地土壤水分状况相似.两种类型的坡地土壤水分含量都很低,不同坡位土壤水分差异明显,而且土壤水分含量沿向下坡方向降低.植被恢复减弱了陡坡土壤侵蚀带来的有机质流失,促进了有机质的积累.因此,针对目前植被恢复的不足,采取有效的土壤改良措施,保土保水,提高土壤水分储量,减小土壤水分的时空差异,同时降低土壤紧实度,是今后侵蚀陡坡植被恢复值得考虑的一项工作.     

平原典型垃圾焚烧厂周边土壤重金属分布特征及污染评价

随着固体废弃物的增加,垃圾焚烧逐步成为城市垃圾处理应用一个较为理想可行的选择。垃圾焚烧不仅可以回收能源,且相对其他处理方式其减量效果显著。垃圾焚烧厂排出的尾气中的某些特定重金属可以通过大气干湿沉降进入土壤。采用XRF 荧光光谱仪、岛津原子吸收分光光度计和测汞仪测定了杭嘉湖平原的嘉兴垃圾焚烧厂周边土壤重金属的含量,利用地统计学方法分析了该区域74个土壤样品中Cr、Mn、Cu、Pb、Fe五种重金属元素浓度的空间分布,并采用单因子指数法和内梅罗综合指数法对该地区土壤进行污染评价。结果表明：该垃圾焚烧厂周边表层土壤上述5种重金属平均含量依次为174.05、707.76、47.68、41.95、39057.89 mg·kg-1。表层富集因子分析表明表层土壤中Cu和Pb的含量受到人为影响。因子分析将5种重金属分成3类,并揭示了3类金属在该区域具有不同的空间分布特征,Cr、Mn、Fe以土壤地球化学作用（37.88%方差贡献）为主导影响因素,Cu、Pb分别以农药施用作用为主（22.06%）、垃圾焚烧源尾气排放（22.74%）为主导影响因素。污染评价结果表明该区域土壤重金属复合污染程度为轻度污染,最大污染贡献来自于Pb（单因子污染指数高达2.16）,厂区周边土壤中重金属存在累积效应,不容忽视。     

基于Biolog解析添加酶液对堆肥化过程中微生物群落代谢的影响

以Biolog方法为主要监测手段,结合聚类分析以及PCA分析方法,考察了添加酶液对农业废物堆肥中木质纤维素降解及微生物群落代谢能力的影响.结果表明,添加酶液使得堆料中有机质的降解率提高了4.90%;微生物群落代谢聚类结果表明,添加酶液可以改善堆肥微生物对中间代谢产物类碳源的代谢能力.通过PCA发现,添加酶液提高了堆体中微生物对双亲化合物、聚合物、氨基酸和氨基化合物等碳源的代谢能力,由此可导致有机质被更高效降解;此外,堆肥各时期群落代谢聚类结果表明,酶液对堆肥进程的影响主要表现在一次发酵的第6 d和二次发酵的第30 d,从而有效地加速了堆肥进程.     

木质素降解酶在不同堆肥基质中的吸附传输特性研究

为了深入探究木质素降解酶在不同堆肥基质中的吸附传输特性,通过批量实验对比了土壤、菜叶、稻草和米糠对木质素降解酶的吸附性能,并进行了动力学分析和等温吸附模型拟合,同时通过柱淋洗实验考察了木质素降解酶在4种堆肥基质中的迁移传输特性.结果表明,堆肥基质对木质素降解酶的吸附与基质种类有关,土壤、菜叶、稻草和米糠对木素过氧化物酶(LiP)和锰过氧化物酶(MnP)的吸附量分别为1.22、 1.27、 1.13、 1.22 U·g-1和5.09、 4.88、 4.43、 3.95 U·g-1.比较LiP和MnP吸附的动力学模型,准二级动力学方程为表征木质素降解酶吸附的最佳模型,其R2值为0.9732～0.9997, Elovich方程拟合较差,准一级动力学方程拟合最差;Langmuir模型对等温吸附数据进行拟合效果最好,而实验数据不适合用Freundlich方程表征.土壤、菜叶、稻草和米糠对LiP和MnP饱和吸附容量分别为1.23、1.30、1.17、1.14 U·g-1和5.70、 5.19、 4.73、 4.14 U·g-1.LiP和MnP在稻草和米糠基质中传输效果较好,可传输到最深层10 mL处,而在土壤和菜叶基质中则被滞留在浅层.     

回灌型准好氧填埋场脱氮特性及加速稳定化研究

采用2个模拟填埋生物反应器,1号柱渗滤液简单回灌,2号柱为渗滤液回灌准好氧联合运行方式,研究了渗滤液回灌准好氧生物反应器填埋场的脱氮特性及加速垃圾稳定化特性。研究结果表明：渗滤液回灌准好氧填埋场具有很强的脱氮能力,2号柱由厌氧运行方式改为准好氧条件下,渗滤液中的氨氮和凯式氮浓度分别由最大值的3198mg／L和3345mg／L降低到第160d的73mg／L和81mg／L,去除率分别为97．7％和97．6％,pH快速升高到8．0左右,COD浓度快速降低。渗滤液中溶解性有机物（DOM）分级结果表明,2号柱HA和FA含量的增加明显快于1号柱。2号柱DOM的三维荧光光谱特性发生了较大变化,荧光基团从60d结构简单的类蛋白物质转变为95d结构复杂的类胡敏酸和富里酸物质,而1号柱渗滤液DOM荧光基团一直是结构简单的类蛋白物质。结果表明回灌准好氧生物反应器填埋场的稳定化速度远快于简单回灌的生物反应器填埋场。     

活性炭负载TiO2光催化杀菌研究

研究了溶胶-凝胶法制备活性炭颗粒负载TiO2的光催化杀菌作用,探讨了光催化剂的最佳制备条件。实验结果表明,光催化杀菌效果明显好于单独紫外光的杀菌效果,当钛酸丁脂与无水乙醇比例为1:8制备TiO2溶胶,活性炭颗粒浸涂凝胶一次、在450℃煅烧2h,20min的杀菌率可达88%,在溶胶中掺杂Fe3+的杀菌率可达到95%,提高了活性炭负载TiO2的光催化活性。     

环境友好型淋洗剂对重金属污染土壤的修复效果

以广西某废弃铅锌冶炼企业重金属复合污染土壤为对象,采用土柱淋洗的方法,分别将自制的茶皂素、柠檬酸和EDTA 3种淋洗剂进行复合淋洗,并对复合淋洗的最佳配比、淋洗剂添加方式和淋洗时间进行研究,得到对环境友好且淋洗效果好的复合淋洗剂。最后,对淋洗前后土壤中Cu、Pb和Zn的赋存形态进行研究,探讨淋洗机理。研究结果表明,茶皂素和柠檬酸复合时对重金属Cu、Pb、Zn的去除率分别达到了77.00%、52.09%和58.66%,综合考虑淋洗效率以及经济环保等因素,选择将茶皂素和柠檬酸复合进行淋洗。复合淋洗实验结果表明,柠檬酸和茶皂素体积比为3∶1复合方式淋洗30 h,淋洗效果最佳,对重金属Cu、Pb和Zn的去除率分别达到82.77%、65.49%和78.12%。茶皂素和柠檬酸复合淋洗能有效的去除土壤中酸可提取态和有机结合态的重金属,氧化物结合态的Pb和Zn也有较大程度的降低,同时还发现,茶皂素和柠檬酸共同作用对残余态的Pb去除效果也较好,可达到50%以上。从茶籽饼中提取茶皂素与天然有机酸柠檬酸复合淋洗,用于修复污染面积小、污染浓度高且污染比较集中的重金属污染土壤,效果好且对环境友好。     

砂土地层倾斜地表直筒型塌陷机制研究

为探究偏压对土洞发育的影响机制，在极限平衡法和合理拱轴线的基础上，推导了砂土地层偏压地形下直筒型塌陷覆盖层临界厚度计算公式。通过开展以坡面倾角为主变量、结合填土高度和含水率变化的单因素试验，来论证公式的合理性以及揭示不同因素对倾斜地表下塌陷覆盖层临界厚度的影响机制。结果表明：偏压地形下砂土地层直筒型塌陷的覆盖层临界厚度与土体性质、坡度等参数有关；随坡度增大，覆盖层临界厚度减小，地表塌陷历时缩短；覆盖层临界厚度随含水率增大而减小；土体性质对砂性土覆盖层临界厚度的影响大于坡度等外部因素的影响。该研究成果可为解决平面应变条件下的砂土地层地形偏压工程问题提供试验依据。