基于藻细胞形态和光合特征的水源地藻类种群时空分布机制及预警防控

为明晰藻细胞最基本属性细胞形态在藻种时空分布与竞争演替中扮演的角色,选择来自蓝藻、绿藻等藻门的45个具有不同细胞形态特征的常见藻种,通过实验室分析藻细胞形态特征参数与光合特征间相关关系,并基于于桥水库藻类种群监测数据探究藻类形态时空分布的驱动因素。研究发现,反映藻细胞光合作用过程中捕光潜力的细胞投影面积 (CPA) 是影响藻种光合特性的关键形态学参数;通过构建CPA与光系统II中调节性能量耗散量子产量 (Y(NPQ))、光响应曲线初始斜率 (α) 、最大电子传递速率 (ETRmax) 等光合参数建的关系模型,发现CPA与Y(NPQ)呈现强正相关关系 (R² = 0.31±0.01,p < 0.001) ,Y(NPQ)是影响藻类种群时空分布的关键参数。于桥水库中藻类种群的综合Y(NPQ)具有显著季节性,由春季到夏季逐渐降低,夏季藻类综合Y(NPQ)最低 (0.057±0.075) ,秋冬季呈现增加趋势,冬季藻类综合Y(NPQ)最高 (0.072±0.062) 。此外,藻类种群综合Y(NPQ)随水深增加呈降低趋势,Y(NPQ)是影响藻类形态空间分布的重要因素。基于于桥水库数据制定了以水体Y(NPQ)为核心的有害藻类预警防控体系,以期为实现针对水源地不同形态有害藻类的预警提供参考。     

南水北调中线清河溶解性有机物的光降解行为

溶解性有机物(dissolved organic matter, DOM)在水环境中普遍存在,其光降解行为与种类和来源密切相关。近年来,南水北调中线工程沿线中DOM含量过高问题逐渐引起了人们对饮用水水源水质的关注。利用三维荧光光谱与紫外可见吸收光谱表征了清河段DOM在水(Water DOM, W-DOM)、底泥(sediment-derived DOM, S-DOM)、藻胞内(intracellular DOM, I-DOM)和胞外(extracellular DOM, E-DOM)这4种典型来源中的光学性质和光降解行为。结果表明,W-DOM的主要来源是藻类代谢产生的E-DOM;S-DOM的主要形成原因是藻细胞破裂释放I-DOM。DOM的光漂白主要发生在紫外区,且UV-B波段的光漂白效率大于UV-A波段。W-DOM、S-DOM和E-DOM中有色DOM(chromophoric DOM, CDOM)的降解率基本相同,为40%~50%;I-DOM中CDOM降解率相对较低,约为25%。光照可以将W-DOM、S-DOM和E-DOM中复杂的大分子物质分解成结构简单的小分子物质。CDOM中类腐殖质的光降解率比类蛋白质更高,W-DOM、S-DOM和E-DOM中CDOM与类腐殖质的光降解速率在相同时间下基本保持一致;S-DOM和E-DOM中CDOM与类蛋白质的光降解速率在相同时间下基本保持一致。以上结果反映了太阳辐射对水环境中DOM的转化和去除机理,为河流水质保护提供了理论依据。     

义乌市分质供水系统水质变化分析

为探究义乌市分质供水系统中水质及有机物的变化特征,分季度调研了3个水厂沿程水质的变化,并采用光谱技术与高分辨率质谱分析了处理工艺对溶解性有机质的去除效果。水质调研结果表明,传统工艺(混凝沉淀-砂滤)对总磷和氨氮的去除率分别达到80%与50%以上,但对水体中的总氮与总溶解性有机碳的去除效果差。双膜法(超滤-反渗透)全面优于传统工艺,可以将营养盐和有机物的浓度降至极低的水平(去除率>90%)。三维荧光结合平行因子分析结果表明,混凝沉淀仅对地表水中陆源腐殖质组分有明显的去除,对类蛋白质组分的去除效果较差。高分辨率质谱的检测结果表明,混凝对木质素、单宁及稠环芳烃等物质有较好的去除效果。在混凝前增设曝气生物滤池并在混凝过程中添加粉末活性炭,能强化工艺对类蛋白质组分和腐殖质组分的去除效果。本研究结果可为水处理工艺优化提供理论依据。     

混凝-超滤工艺处理饮用水厂滤池反冲洗水和排泥水的效能

为探究饮用水厂滤池反冲洗水和排泥水的直接回用和处理后回用对水厂的影响及两类水处理过程中的差异,采用了污染负荷计算、实验室混凝小试和现场混凝-超滤中试装置对两类生产废水分别进行了研究。溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)、氨氮 (NH₄⁺-N)、Al³⁺和全氟类化合物(perfluorinated compounds,PFASs)的污染负荷计算结果表明生产废水直接回用会为水厂带来一定的额外负荷,其中排泥水和反冲洗水分别对PFASs和Al³⁺负荷贡献较大;通过对小试中浊度,UV₂₅₄以及5种荧光组分去除效果的对比,反冲洗水的混凝效果稍好于排泥水,同时10 mg·L⁻¹的聚合氯化铝为最佳混凝剂方案;在中试过程中,两类水中的浊度、有机物、Al³⁺和PFASs均可被有效去除,出水差异较小,但反冲洗水中的亲水性和小分子有机物使得其去除效果低于排泥水。总体来说,经过处理之后,两类生产废水均可回用,回用可有效减少废水排放量,提高水厂水资源利用率。     

基于响应曲面法优化的臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的降解

为有效去除水中结晶紫,利用臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺对结晶紫的氧化效果进行研究,设计单因素实验探索臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和pH对结晶紫降解的影响,依据响应曲面法的Box-Behnken Design(BBD)实验设计原理,探究臭氧流量、过硫酸盐浓度、四氧化三铁浓度和反应时间对降解效果的影响,并优化工艺参数;使用SEM-EDS、FT-IR和Raman表征了反应前后的四氧化三铁,并用EPR技术直接鉴定出工艺过程中的活性氧。结果表明：此工艺在较宽的pH区间(3~11)都具有较高的结晶紫降解能力,臭氧流量、过硫酸盐浓度和四氧化三铁浓度与结晶紫的降解率成正比;臭氧流量1.000 L·min⁻¹,过硫酸盐浓度0.968 mmol·L⁻¹,四氧化三铁浓度2.158 mmol·L⁻¹,反应时间41.702 min为预测的最佳工艺条件;在最佳工艺条件下得到的实际降解率与预测降解率相对偏差仅为−1.12%;催化反应后Fe₃O₄粒径减小,表面变得更加光滑;反应后的Fe₃O₄的铁元素质量分数由48.24％降至35.31%,而氧和硫元素质量分数由34.05%和0.39%分别增至37.59%和1.09%;臭氧/过硫酸盐/四氧化三铁工艺过程中存在SO₄^·–和·OH。由此可知,BBD优化模型预测与实际处理效果基本一致。该研究成果为可为难降解的结晶紫废水的深度处理提供参考。     

东江流域水污染控制与水生态系统恢复技术与综合示范

归纳了水专项东江项目2008—2013年的主要研究成果:针对保护优质水源的国家需求,选择典型的东江流域开展前瞻性的水污染控制技术研发并进行工程示范,创建了由常规水质指标实时在线化,痕量污染物控制指标识别筛选全流域优化,生物毒性指标甄别多属性全程化等成套技术构成的水源流域水质风险识别技术体系;由各类工艺废水脱毒减害,同质污水区域集中强化处理,排水持续净化等成套技术构成的水环境风险控制工程技术体系;由水生物链各物种生长状况评级,生境恢复和物种受损关键环节恢复等成套技术构成的生态健康维护技术体系。集成以上3个技术体系形成成套的流域水环境风险控制技术体系集。基于上述技术创新提出了“控制风险、维护生态、保水甘甜、发展持续”的水源流域管理创新总体策略。研发的技术体系与策略在东江流域的示范与应用,实现了东江主干流水质常年优于Ⅱ类的污染控制目标。     

我国危险废物环境管理的法律法规和标准现状及建议

对我国危险废物管理现行法律、行政法规、部门规章和环境标准的状况进行了梳理,结果显示,法律中确立的一些危险废物管理制度尚未得到全面落实,管理过程中主要侧重无害化防治,而减量化和综合利用化的管理较为薄弱;危险废物管理的环境标准体系也还需进一步完善。建议修改、完善现行的行政法规、部门规章等,全面落实现有危险废物管理制度的实施,在危险废物管理中采取优先顺序策略,加强源头减量,促进资源化利用,在加强危险废物管理过程中的新技术和新方法研究的基础上尽快完善环境标准体系。     

典型废矿物油的产生工艺及其重金属含量特征研究

分析了6种典型废矿物油的产生工艺及特性,研究了废矿物油样品的重金属浓度特征。结果表明,不同产生工艺和工作环境,油品的损耗程度和产污情况存在明显差异。典型废矿物油样品中检出的主要重金属包括Cr、Ni、Zn、Cu、Pb、Mo和Ba等7种。其中,Zn浓度相对较高,Cr、Cu、Mo和Ba的浓度次之,Ni和Pb的浓度相对较少。Zn、Mo、Ba主要来自于添加剂掺入,Cr、Ni、Cu、Pb主要来自使用过程中磨料混入或杂质进入。6种废矿物油直接进入环境中的重金属当量浓度表现为废车用润滑油>废液压油>废淬火油>废冷冻机油>废防锈油>废白油。其中,废车用润滑油和废液压油的重金属潜在危害最高。废矿物油再生利用过程中,重金属绝大部分进入废渣中(如油渣、蒸馏残渣、废白土等),少部分残留在再生产品中;焚烧处置过程中,重金属的去向为烟气和底灰。因此,需要针对废矿物油的处置与资源化利用过程进行严格管理,防止其中重金属的二次污染。     

环境保护的制度调整与创新

通过对环境制度的分析指出环境问题的根源在于制度的失败,即市场失灵和政府失败;环境问题的出路在于在可持续发展思想的指导下进行制度创新,构建绿色市场机制与可持续的政府政策.     

上海新港河道耗氧特性研究及其综合整治措施

通过实验室试验测定,得出了上海市新港河道水体和底泥的耗氧特性曲线,分析了水体和底泥耗氧的阶段历时、阶段耗氧特性及动力学过程.在缺乏河道水质模型的情况下,利用耗氧特性曲线可以估算各个阶段的耗氧量和河道的总耗氧量,为河道充氧设备的选择提供一定的理论指导.通过计算,上海新港河道的总耗氧量约为75.7kg/d.上海宏成实业发展有限公司采用充氧曝气、投加微生物、种植水生植物等措施对河道进行了治理,实践表明,这些措施可以使新港河道的水质有明显的改善.