北江中上游地表水和沉积物中PAHs和PCBs污染特征和风险评估

采用气相色谱-质谱法（GC-MS）测定了北江中上游流域地表水和沉积物样品中多环芳烃（PAHs）和多氯联苯（PCBs）类污染物的含量,分析了PAHs和PCBs的污染水平和空间分布,并评估了污染物的健康风险和生态风险.结果表明,16种PAHs单体在所有水样和沉积物样品中均被检出,检出范围分别为41.82~443.04 ng·L^-1和59.58~635.73 ng·g^-1,北江中上游PAHs的污染水平为中、轻度.水中PAHs以二环芳烃和三环芳烃为主,沉积物中以三环芳烃和四环芳烃为主.在水样中检出了17种PCBs,浓度范围0.81~287.50 ng·L^-1,以六氯联苯和七氯联苯为主;沉积物中检出了8种PCBs,含量范围0.13~3.96 ng·g^-1,以五氯联苯和七氯联苯为主.整个调查区域内地表水中PAHs和PCBs的终生致癌风险指数小于10^-4,处于中、低水平;非致癌风险指数均小于1,不存在非致癌风险.采用风险商值（RQ）法对地表水中污染物进行生态风险评价,研究区域内地表水中PAHs和PCBs生态风险总体处于中低风险水平,个别点位存在重度风险的污染物单体,值得引起重视.采用沉积物质量基准法（SQGs）对沉积物中污染物进行生态风险评估,沉积物中PAHs和PCBs均处于较低的生态风险水平.     

河流型水源地源水有机物种类分布特性及其与消毒副产物关系

研究了不同水文期条件下长三角某典型河流型水源地源水有机物种类分布特性及其与消毒副产物关系。结果表明，该水源地源水有机污染特性呈现出丰水期>平水期>枯水期的特点，水体腐殖化程度依次降低。经树脂富集分离后水样溶解性有机物(DOM)各组分占总有机碳(DOC)的比例有所不同。丰水期：疏水性有机酸(HPO A,38%)>亲水性有机物(HPI,26%)>过渡亲水性有机酸(TPI A,16%)>疏水性有机中性物质(HPO N,12%)>过渡亲水性中性物质(TPI N,8%)；平水期：HPO A(32%)>HPO N(22%)>TPI A(20%)>HPI(18%)>TPI N(8%)；枯水期：HPO A(28%)>TPI A(24%)>HPO N(20%)>HPI(19%)>TPI N(9%)。DOM中仅HPI组分比紫外吸光度值(SUVA)低于原水，其余均高于原水，其中HPO A组分SUVA值最高，是原水的177倍。各水文期条件下，疏水性有机物（疏水性有机酸和疏水性中性物质）对三卤甲烷和卤乙酸生成的贡献，分别超过全部有机物氯化后消毒副产物生成量的60%和65%，表明疏水性有机物是最主要的消毒副产物前体物，应当作为水处理工艺重点去除的有机物组分。各水文期源水有机物特性与消毒副产物生成潜能的关系变化不大，三卤甲烷生成潜能(STHMFP)与SUVA的线性相关度较高，卤乙酸生成潜能(SHAAFP)与SUVA的线性相关度一般。因此，可用水样SUVA值间接反映三卤甲烷生成潜能，以利于在实际生产中快速监控水中消毒副产物前体物的变化趋势     

Three-dimensional hydrodynamic and water quality model for TMDL development of Lake Fuxian, China

Lake Fuxian is the largest deep freshwater lake in China. Although its average water quality meets Class I of the China National Water Quality Standard (CNWQS), i.e., GB3838-2002, monitoring data indicate that the water quality approaches the Class II threshold in some areas. Thus it is urgent to reduce the watershed load through the total maximum daily load (TMDL) program. A three-dimensional hydrodynamic and water quality model was developed for Lake Fuxian, simulating flow circulation and pollutant fate and transport. The model development process consists of several steps, including grid generation, initial and boundary condition configurations, and model calibration processes. The model accurately reproduced the observed water surface elevation, spatiotemporal variations in temperature, and total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and chemical oxygen demand (COD) concentrations, suggesting a reasonable numerical representation of the prototype system for further TMDL analyses. The TMDL was calculated using two interpretations of the water quality standards for Class I of the CNWQS based on the maximum instantaneous surface and annual average surface water concentrations. Analysis of the first scenario indicated that the TN, TP and COD loads should be reduced by 66%, 68% and 57%, respectively. Water quality was the highest priority; however, local economic development and cost feasibility for load reduction can pose significant issues. In the second interpretation, the model results showed that, under the existing conditions, the average water quality meets the Class I standard and therefore load reduction is unnecessary. Future studies are needed to conduct risk and cost assessments for realistic decision-making.     

广东东江流域多氯萘的大气沉降研究

为考察多氯萘(PCNs)通过大气沉降作用对东江流域的影响,利用通用型大气沉降采样器,在东江流域广东省境内代表性地段布设11个采样点,于2010年冬季(1、2月)和夏季(7、8月)分别采集和分析了沉降样品中PCNs的通量及组成.结果表明,东江流域总PCNs日均沉降通量为828 pg.(m2.d)-1,对应毒性当量(TEQ)为0.14 pg.(m2.d)-1,由此估算东江流域广东境内PCNs年沉降总量为8.5 kg,相应TEQ年沉降总量为1.3 g.地域上,广州和东莞地区沉降通量明显高于惠州,同时城镇采样点的沉降通量显著高于农村;季节上,各采样点总体呈现夏季高于冬季的特点;组成上,三氯萘(tri-CNs)是主要的污染物,占总量的50%以上,但广州、东莞的5～8氯萘含量比惠州高.来源分析表明,东江流域PCNs的大气沉降可能受燃烧源与非燃烧源的共同影响;东莞大气沉降中PCNs多来自燃烧源,广州点大气沉降的PCNs以非燃烧源为主.     

1980—2010年温榆河的水环境质量时空演变特征

以温榆河流域的主要超标污染物 COD 和氨氮为研究对象,通过历史数据和现场调查,系统研究了1980—2010年间温榆河的水环境质量时空演变特征.结果表明,温榆河流域水环境质量经历了清洁-污染-重度污染-污染遏制的过程,但水质现状均不达标;温榆河流域水环境质量好坏依次是上段>下段,温榆河>坝河>清河,并且Pearson相关分析表明,温榆河下段COD和NH+4-N浓度主要受清河影响;温榆河流域COD污染逐步遏制(超标倍数<1)、NH+4-N污染凸显(超标倍数8～20),耗氧物质处于从COD为主向NH+4-N为主转换的阶段;支流清河和坝河不仅是温榆河干流入河污染负荷的首要输入途径,而且支流上污水集中处理设施的排水是温榆河干流的首要补给来源(70.1%),其运行状况与升级改造对改善温榆河水环境质量至关重要.     

厌氧氨氧化电子受体的研究

在无机条件下,以该课题组已经培养出来的厌氧氨氧化污泥作为接种污泥,分别以硫酸盐、硝酸盐和亚硝酸盐为电子受体来研究氨的氧化反应。从去除速率的角度来看,以NO2--N、NO3--N和SO42--S为电子受体的反应器,分别在运行的第24.5天、40天和31天时达到0.030 0 kg/(m.3d)NH4+-N去除速率,则氧化氨的能力由大到小依次是:亚硝酸盐>硫酸盐>硝酸盐;从标准吉布斯自由能变化来看,3种反应都是可以发生的;以亚硝酸盐为电子受体的反应过程是一个消耗酸度的生物过程,而以硫酸盐为电子受体的反应过程是一个消耗碱度的生物过程。     

植物释放挥发性有机物(BVOC)向二次有机气溶胶(SOA)转化机制研究

利用自制玻璃生态罩,研究植物挥发性有机物（BVOC）的释放机制.在紫外光诱导条件下,BVOC经历一系列的光氧化反应,最终产生了二次有机气溶胶（SOA）.运用固相微萃取（SPME）和气相色谱-质谱联用（GC-MS）技术,对目标植物（驱蚊草）释放出的BVOC进行采样分析,共检测出7种主要化合物,其中主要为单萜类、倍半萜类、醇类和酮类物质.研究发现,在紫外光的照射下,这些BVOC可以发生光氧化反应转化为SOA.利用串联差分淌度分析仪（TDMA）测定SOA的粒径分布和SOA颗粒物的吸湿性.结果表明粒径范围大致是50～320 nm,吸湿性研究发现这些SOA具有吸湿性,生长因子可以从1.05增长到1.11.     

苯酚对厌氧氨氧化污泥脱氮效能长短期影响

通过接种厌氧氨氧化(ANAMMOX)污泥,研究了苯酚浓度对ANAMMOX污泥脱氮效能长短期影响.短期结果表明,随着苯酚浓度的增大,氮去除率快速下降.当苯酚浓度大于600 mg·L-1时,NH+4-N的去除率降低到6%以下,TN的去除率只有10%左右.长期实验结果表明,当苯酚浓度小于100 mg·L-1时,NH+4-N的去除率都能达到99%以上,说明低浓度苯酚对ANAMMOX菌有一个驯化的过程.当苯酚浓度高于400 mg·L-1时,NH+4-N的去除率只有23.59%,TN去除率只有50.3%,ANAMMOX污泥抑制明显,与短期结果相同.此时反硝化菌活性明显高于ANAMMOX菌,说明苯酚可作为有机碳源诱发体系中发生反硝化反应,最终导致反硝化菌在体系中占据主导地位.但高浓度(1 000 mg·L-1)苯酚对反硝化菌也具有抑制作用.通过拟合得到苯酚对ANAMMOX半抑制有效浓度(IC50)为71.57 mg·L-1.经过18 d的恢复后,NH+4-N去除率基本恢复,但氮素之间的转化计量式发生了改变,ρ(NH+4-N)去除/ρ(NO-2-N)去除/ρ(NO-3-N)生成为1∶0.86∶0.2.研究结果表明,将苯酚控制在合理范围内可以使反应器达到同步脱氮除酚的效果.     

内电解人工湿地冬季低温尾水强化脱氮机制

针对湿地冬季运行效率低、污染物去除能力差,本研究通过对比无植物湿地、普通湿地和内电解湿地冬季低水温下(3~12℃)对污水厂尾水的脱氮效能,深入分析其微生物群落结构组成,揭示内电解湿地的强化脱氮机制.结果表明,内电解湿地可以更好地利用尾水中碳源,脱氮效果优势明显,出水TN浓度维持在(9±0.29)mg·L~(-1),TN平均去除率达42.27%,比无植物湿地和普通湿地分别高出17.91%、17.33%.冬季低温条件下,内电解湿地微生物活性仍很高,荧光显色法测得微生物活性达到0.224 mg·g~(-1),分别是无植物湿地和普通湿地的2.6、3.4倍,反硝化强度分别是无植物湿地和普通湿地的2.8、3.3倍.高通量测序表明,内电解湿地基质微生物群落多样性优于无植物湿地和普通湿地.检测出的脱氮微生物主要有脱氯单胞菌、根瘤菌、生丝微菌、红杆菌,还有自养反硝化细菌产硫酸杆菌.内电解湿地在脱氮微生物总量上有明显优势,脱氮微生物占微生物总量的7.13%,分别是无植物湿地、普通物湿地的3.8、8.7倍,因而脱氮效率更高.