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.     

模糊标识指数与对应分析法在水质评价中的联合应用

水质评价对判断水体的污染状况,了解其污染程度和成因有重要的意义,并可为水资源管理及水污染控制提供科学依据,而适当的评价方法是保证评价结果科学合理的关键.因此,本文以青山湖流域为例,在单因子指数法、综合指数法、灰色关联法、改进的模糊层次分析法、水质指数评价法、综合水质标识指数法6种常用水质评价法的结果对比分析的基础上,提出了一种新的模糊标识指数法.该方法结合了改进的模糊层次分析法和综合水质标识法的优点,不仅给出水质级别和水功能区达标程度,而且克服了以往模糊层次分析法存在的低估污染的严重性及不能评价劣Ⅴ类水质的缺点,更加适用于水质状况的评价.同时,在模糊标准化处理基础上,采用对应分析法,将采样点与变量有机地结合起来进行分析.结果表明,青山湖流域的总体水质状况以劣Ⅴ类为主,总体水功能区达标率仅10.34%,流域根据受污染情况被分为3个区,Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区的主要污染因子分别是TN、NH4+-N与COD、TP.模糊标识指数法与对应分析法的联合应用可以全面分析流域水质状况,给出科学合理的评价结果.     

运用三维荧光光谱解析高温厌氧产氢反应过程对温度变化的响应

为建立反应器运行状态的荧光光谱快速监测方法,应用三维荧光光谱表征了高温厌氧反应器的出水,采用平行因子分析方法分析后得到3种荧光组分——蛋白质、辅酶NADH和核黄素,并获得它们的激发发射光谱图及相对浓度.结果表明,当温度从50 ℃上升到60 ℃的过程中,3种荧光物质的相对浓度均呈现相应的变化,它们与反应器的运行参数呈现明显相关性.进一步研究表明,核黄素是高温厌氧产氢反应中的特有荧光物质,采用标准加入法和二阶校正方法可以测定其实际浓度,出水中核黄素浓度变化范围为0.04~0.13 mg·L^-1.该研究为厌氧产氢反应器的运行监控提供了理论基础.     

象山港养殖区缢蛏和泥蚶的Cu、Cd、Pb含量及其健康风险评价

根据2010年全年4个季节象山港5个养殖区(大佳何、郭巨、咸祥、桐照、西店)两种贝类(缢蛏、泥蚶)体中的3种重金属(Cu、Cd、Pb)的检测结果,分析和比较了象山港内贝类体中的重金属含量,并应用两种评价模型进行了健康风险评价.结果为:所测得Cu、Pb、Cd在5个不同的养殖区的缢蛏和泥蚶体中的含量分别在2.89～4.99、0.24～0.39、0.12～0.22mg.kg-1和0.79～1.05、0.10～0.38、2.17～4.60mg.kg-1范围,其中大佳何的缢蛏体内的Cu、Pb含量要高于其他4个养殖区,郭巨的泥蚶体内的Cd含量高于其他4个区;其次,同一种重金属Cu、Pb、Cd在两种贝类中的含量分别为1.52～10.48和0.66～1.20mg.kg-1,0.08～0.68和0.02～1.01mg.kg-1,及0.04～0.50和0.74～4.43mg.kg-1范围,Cu在缢蛏体中的含量远远大于泥蚶,而Cd在泥蚶中的含量远远大于缢蛏;所得结论为:不同养殖区内,同一种重金属在同种贝类体内的含量存在明显的差异;同一种重金属在不同种类贝类中的含量也存在明显的差异;贝类的不同养殖规格及不同年龄间Cu、Pb、Cd的含量基本相同,无明显差异;采用USEPA和PMTDI两种健康风险评价模型得出相同的结果:除泥蚶体中Cd可能存在致癌健康风险外,其他对人体均不存在健康风险.     

基于水质模拟的不确定条件下两阶段随机水资源规划模型

针对流域内不同企业的水资源分配及企业生产污染排放导致的水环境问题,运用区间两阶段随机规划的方法,耦合区间两阶段模型（ITSP）和区间水质模型（IS-P）,建立不确定两阶段随机水质-水量耦合规划模型（ITSP-SP）.该模型以流域内系统利益最大为目标函数,模拟了流域内各个企业的水量分配及排污过程中河道水质变化,并在保证河流水质达标前提下优化预计分配水量,调整企业生产规模.通过模型运算得到区间解,为管理者提供了多样的决策方案.并且,该模型充分考虑不确定因素对系统利益的影响,能够有效的规避系统决策失误及方案缺失现象.     

福建省林权改革环境影响农户调查研究—以三明市和永安市为例

福建是全国第一个开展林权制度改革的省份。本文通过在福建省三明市和永安市实地调研的基础上,探讨福建省森林资源经营的改变对环境的影响。研究发现,林区的绝大部分林农对林权改革持满意的态度,认为林权改革前后对环境的影响有变化。数据分析显示,林改后,对林业的投入对于森林旅游的影响成正比;家庭年均收入对空气质量的影响成负相关。研究建议,继续加大对林业的投入,科学编制森林经营规划和经营方案,促进生态环境改善和林农的增收。     

再生条件对钾基CO_2吸附剂吸附性能的影响

通过固定床实验研究了再生条件对钾基CO2吸附剂吸附性能的影响。深入分析了再生温度和气氛对吸附穿透时间和饱和吸附量的影响。研究发现,当再生温度为200℃,N2气氛下再生时效果最佳,在此条件下再生后钾基CO2吸附剂循环性能良好,10次循环后仍然能有很好的吸附效果;再生气氛中有H2O或CO2时会影响再生反应的进行,不利于吸附剂的再生。     

17β-雌二醇在水体中的分布水平及去除方法研究现状

17β-雌二醇(E2)是一种常见的天然雌激素,普遍存在于各类水体环境,在水环境分布水平已经达到干扰鱼类内分泌系统的水平,被认为是作用最强烈、最具潜在影响的环境内分泌干扰物之一。文章重点介绍了17β-雌二醇在水体环境中的分布水平及去除方法,指出由于传统的污水处理工艺和净水工艺无法将其完全去除,增加深度处理工序已经迫在眉睫。针对E2的特点,现有水处理工艺宜增加能够生成强氧化剂.OH的工序。     

SPME-G C法测试TCE、PCE条件的正交优化试验研究

运用正交设计方法对SPME-GC法测试三氯乙烯、四氯乙烯的固相微萃取条件进行优化。首先选择样品量、NaCl用量、萃取温度、萃取时间、解析温度等因素,设计5因素3水平正交试验方案。分析数据得到优化条件为NaCl用量30 g/L,萃取温度25℃,解析温度210℃,同时得出样品量与萃取时间是对试验结果具有显著意义的影响因素,采用二次回归正交组合设计试验对其进一步优化,并对结果进行回归分析,得到最优条件为样品量为5.5 mL,萃取时间为20.13 min。     

北湖流域水质改善系统动力学研究

利用系统动力学擅长研究动态、非线性复杂系统的特点,将其应用于北湖水质改善分析,构建了系统动力学-水质耦合模型,可实现长时间序列的连续模拟和水环境管理的情景分析。文章定量分析了三产比例调整、城镇化率提高与污水集中处理等因素对流域纳污控制及水质改善的影响,推演出可协调经济发展-水环境保护-污水治理资金三方矛盾的合理方案,为类似小城镇的发展提供可借鉴的思路和方法。