滏阳河典型河段沿河垃圾分布及河岸垃圾氨氮入河研究

针对海河流域汛期降雨淋溶和冲刷作用使沿岸垃圾中氨氮大量入河现象,选择滏阳河典型河段牛尾河、北澧河作为研究对象,对沿岸垃圾存量及堆放位置、垃圾种类进行实地调查,选择具有代表性的厨余垃圾和秸秆垃圾在不同条件下进行模拟降雨实验,研究沿河垃圾氨氮入河通量及其影响因素.结果表明,牛尾河、北澧河沿河垃圾分布与沿河村落分布基本一致,主要分布在牛尾河郊区段、牛尾河任县段及北澧河段上游,牛尾河郊区段垃圾分布呈现量大且分布集中的特点,占研究区域垃圾总量的60.9%,北澧河段垃圾存量较小且分布松散,占垃圾总量的18.1%,垃圾类型以生活垃圾为主,堆放在沿河两岸;模拟30°岸坡厨余垃圾较夯实土壤情况和模拟15°岸坡厨余垃圾较夯实土壤情况垃圾氨氮入河通量接近,分别为0.233 mg·mm-1·m-3和0.236 mg·mm-1·m-3,说明河岸角度对垃圾氨氮入河通量影响较小.模拟30°河岸厨余垃圾着重夯实土壤垃圾氨氮入河通量为0.196 mg·mm-1·m-3,说明土壤密实度通过影响下渗流量和下渗浓度对垃圾氨氮入河量有一定影响.模拟30°河岸秸秆垃圾较夯实土壤情况垃圾氨氮入河通量最小,为0.0533 mg·mm-1·m-3,说明秸秆垃圾氨氮入河贡献量小于厨余垃圾.本研究首次通过室内模拟的方式定量分析了傍河垃圾氨氮入河通量,为北方河网区域傍河垃圾氨氮入河通量的精确定量计算提供了重要参考.     

暗渠段对城市河流水环境的影响

河道暗渠化是影响城市建成区河流黑臭水体治理的重要因素,为探究河道暗渠化对城市河流水环境的影响,以深圳市龙华区观澜河流域主要支流暗渠为研究对象,通过现场勘查并结合暗渠段水质分析,探讨了暗渠段主要环境问题,并分析了暗渠对河流水质的影响。结果表明:暗渠段对城市河流水质的影响是显著的,主要污染物为氨氮和总磷;污染最为严重的塘水围氨氮的平均值为22.29 mg·L~(-1),为重度黑臭水体氨氮标准(15 mg·L~(-1))的1.49倍,而其氧化还原电位的平均值为-154 mV,远低于轻度黑臭水体标准(50 mV),其中最低值为-190 mV,接近于重度黑臭水体的标准值(-200 mV)。在明渠-暗渠-明渠分布的空间格局中,暗渠内淤泥的大量累积、垃圾的清理不及时、污水排口的封堵不彻底等是造成暗渠段水质恶化的主要原因。在工程解决措施上,应结合区域城市发展规划,遵循"定位、揭盖、加窗、联涵、疏泥"十字方针,通过顶层覆盖物拆除或开窗、挡墙拆除或加固、污水收集与处理、淤泥与垃圾的清除等工程措施实现暗渠段污染的消除。以上研究结果可为城市河流黑臭水体治理和河流暗渠环境综合整治提供参考。     

河流沉积物中有机磷提取剂(NaOH-EDTA)提取比例与机制研究

选择海河流域高磷污染河流滏阳新河沉积物为研究对象,利用液相31P核磁共振(31P-NMR)技术优化了沉积物中有机磷提取剂NaOH和EDTA的配比,探讨了提取剂对总磷(TP)、有机磷(P o)及金属离子的提取机制.结果表明,不同配比的NaOH和EDTA提取液提取同一沉积物,所提取的TP和P o的量差异较大,但P o的提取量均高于NaOH单独提取,主要原因为EDTA与Fe、Al等离子的结合促进了无机磷(P i)和P o的释放;TP在1.00 mol·L-1NaOH+75 mmol·L-1EDTA配比的提取液中获得最大提取量,为3.88 mg·g-1,P o在0.25 mol·L-1NaOH+50 mmol·L-1EDTA配比的提取液中提取量最大,为0.24mg·g-1;相同浓度NaOH提取液中金属离子Fe、Mn、Ca、Mg、Al提取量随EDTA浓度增大呈升高趋势,主要是通过螯合作用、金属离子与OH-形成化合物实现.其中,Fe、Mn、Ca提取浓度与提取液pH呈显著负相关(P<0.01),说明其与OH-形成沉淀化合物;Al离子由于既可以与OH-生成可溶性的偏铝酸盐又可以被EDTA螯合形成可溶性络合物,因此其浓度随提取液pH升高呈指数增长趋势(P<0.01);NaOH与EDTA混合提取剂核磁共振图谱优于NaOH提取液,在本研究中均可以检测到膦酸盐、正磷酸盐、磷酸单酯、磷脂、DNA和焦磷酸盐.综合考虑:对北方河流富含Fe和Al的河流沉积物,0.25mol·L-1NaOH与50 mmol·L-1EDTA可以作为理想的沉积物有机磷提取剂.     

子牙河水系河流氮素组成及空间分布特征

选取海河流域子牙河水系典型污染河流为研究对象,对河流水体与沉积物中氮素组成及空间污染特征进行了研究.结果表明,子牙河水系各河流为高NH+4-N污染,TN浓度均值为31.28 mg·L-1,超过国家地表水Ⅴ类标准15倍,NH+4-N浓度最高,占TN的质量分数为79%,总有机氮(TON)次之;表层沉积物中含氮物质主要以有机氮形式存在,平均含量为3.290g·kg-1,约为NH+4-N的4.5倍;子牙河水系水体中NH+4-N与TON、NH+4-N与t存在显著正相关(P<0.01),表层沉积物中NH+4-N、有机氮(SON)与TOC之间存在显著正相关(P<0.01);子牙河水系河流表层沉积物普遍处于有机污染状态,根据有机污染评价结果显示有机氮污染造成的影响要略高于有机碳,北澧河沉积物污染最为严重.     

杭州市余杭区典型农村暴雨径流污染特征

为探讨南方经济发达地区农村暴雨径流污染特征,选择杭州市余杭区的漕桥与蒲家头两个典型建制村,采集了屋顶、场院、农田和污水汇集口这4种下垫面的3次降雨过程中的径流水样,重点分析了氮、磷和重金属元素(Mn、Cu、Zn、Ni、Cr、Cd、As、Pb)浓度,对比了不同下垫面3次暴雨径流中污染物的浓度差异和年污染负荷.结果表明,在漕桥暴雨径流中,TSS、COD、NH+4-N、TP和TN的平均浓度分别为16.19、21.01、0.74、1.39和2.39 mg·L-1;在蒲家头暴雨径流汇中,TSS、COD、NH+4-N、TP和TN的平均浓度分别为3.10、15.69、0.90、0.78和3.58 mg·L-1;暴雨径流中各重金属浓度均低于国家地表水Ⅱ类标准.与地表水标准比较,漕桥和蒲家头TP的EMC分别超出地表水Ⅴ类标准1.9倍、3.5倍,TN分别超标1.8倍、1.2倍.另外,农田下垫面中的TSS和COD年污染负荷最高.     

生物滞留设施对城市地表径流低浓度磷吸附基质研究

城市地表径流是淡水水体磷的重要来源之一.国际上生物滞留设施被广泛应用于城市地表径流污染的控制,其中基质组成是影响生物滞留设施除磷效果的主要因素.本研究探讨了紫色土与河砂混合作为生物滞留设施基质吸附去除城市地表径流低浓度磷的可行性.结果表明:山地城市重庆不透水地表(包括居住区道路、商业区道路、停车场以及交通干道)径流TP浓度变化范围为0.04~7.00 mg·L-1,均值为(0.75±1.08)mg·L-1;TDP浓度变化范围为0.02~0.46 mg·L-1,均值为(0.15±0.10)mg·L-1.根据重庆降雨特征与不透水地表径流磷污染特征,生物滞留设施规模为10%不透水面积,预期服务时间10a,基质对城市地表径流P的预期吸附量需达到7.5 mg·kg-1.中、酸性紫色土草酸浸提态Fe、Al含量影响P吸附能力,紫色土P吸附能力与草酸浸提态Fe和Al含量与磷含量之比(OR)呈显著正相关,20%紫色土与80%河砂混合基质可以满足重庆生物滞留设施基质对城市地表径流P的预期吸附量要求.20%紫色土与80%河砂混合基质(厚度60 cm)对P浓度0.30mg·L-1的进水长期模拟运行,出水P浓度均低于0.05 mg·L-1.利用紫色土和河砂混合基质吸附去除水文过程与水质变化情况下的城市地表径流低浓度P是可行的.     

山地城市地表径流源区水质特征监测研究

2010年通过对山地城市重庆江北城区10个地表源区5次地表径流过程水样的采集与分析,研究城区地表径流水质特征及其影响因素,以期为地表径流污染源区控制提供科学依据.结果表明,山地城市重庆地表径流污染过程具有明显的初期冲刷效应,降雨强度影响地表径流水质的变化,地表径流水质的波动同雨强的变化呈同步趋势,雨强增加,污染物浓度下降,表现出水质变化的随机性.山地城市重庆地表径流COD、TP与TSS具有显著的正相关性.悬浮物是城市地表径流污染的主要污染物,而且是有机物质和磷素的载体.有机物质与磷素主要以颗粒态的形式存在,而氮素以溶解态的氨和硝酸盐为主.山地城市地表径流水质TSS、COD、TN、TP和NH4+-N在各个源区的差异显著,商业区和城市交通主干道TSS、COD和TP的浓度最高,其次为城市支路、居民区道路、停车场和屋顶.不透水地表功能、交通流量、人流量和卫生管理是影响地表径流水质的主要因素.城市商业区、交通干道和人流量高的居民区道路是城市地表径流污染的关键源区.     

六叉河农业小流域多水塘沉积物中HCHs的历史分布和残留

采集六叉河流域多水塘沉积物,利用沉积物年代学方法,建立未受扰动水塘沉积物年代序列,分析有机氯农药HCHs在江淮地区典型农业流域多水塘沉积物中的残留特征和降解过程,评估农药残留的生态风险.结果表明,过去几十年的农业集约化中农药的投入,是导致农药残留主要因素.HCH的历史投入量约为18400kg,多水塘沉积物中残留的HCH为0.177 kg,HcH残留量已经不再显著.对于HCHs4种异构体,a-HCH在所有样品中均未检出;β-HCH与γ-HCH的检出率为6.98％,β-HCH最高残留质量比为7.88ng/g,γ-HCH为9.51 ng/g;δ-HCH检出率为3.49％,最高残留质量比为5.07ng/g.表明流域水塘沉积物中累积的HCHs在过去几十年基本已经被降解,流域存在较低的HCHs残留风险.在空间分布上看,不同类型的水塘由于其下垫面土地利用类型差别,其沉积物中HCH残留存在明显差异,γ-HCH(林丹)仅在河塘中被检出(检出率为20.7％),表层沉积物质量比9.51 ng/g.研究表明,六叉河流域的HCH已经基本全都降解,不存在HCH农药残留风险,但流域尺度上可能存在新的HCH输入来源.     

子牙河干流沉积物重金属分布特征和风险评价

采集子牙河干流河流沉积物,分析6种重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn)的分布特征,进而通过富集系数和相关性分析探讨其来源,并采用潜在生态风险指数评价重金属的环境风险。结果表明,子牙河干流沉积物重金属呈现明显的空间差异和垂直分布差异。中游河段(即邯郸下游到献县之间)重金属质量比较高,以Zn为例,其在中游、上游和下游的质量比分别为88.77 mg/kg、19.36 mg/kg、14.08mg/kg;Cr、Cu、Pb、Zn在中游沉积物中质量比均超过上游和下游的2倍以上,呈现相似的空间分布特征。在垂直剖面上,重金属质量比在20cm深度左右以下增长趋势不明显,之上呈现逐渐增加的趋势,Cr、Cu、Pb、Zn在上层沉积物中的质量比分别超过底层的2.47倍、2.13倍、1.47倍、3.6倍。据富集系数推断,沉积物中Cd、Cr、Cu、Pb、Zn主要来源于人为活动,Ni主要来源于自然过程。中游河段沉积物重金属富集程度高于上游和下游,滏阳新河富集最严重,Cr、Cu、Pb、Zn的富集系数分别为2.27、1.21、3.97、2.88。沉积物重金属生态风险指数评价的结果表明,子牙河干流表层沉积物重金属污染处于轻微生态风险程度,而Cd累积的生态风险问题较为突出。     

北运河流域典型河流水体耗氧污染特征分析

以COD和NH+4-N为研究对象,阐述了北运河流域典型河流水体中耗氧污染物的时空变化规律,并结合COD组分特征分析,给出了河流水体主要耗氧因子。结果表明,河流水体中COD平均值为47.73 mg/L,接近地表水Ⅴ类标准,而NH+4-N质量浓度为9.08 mg/L,远超Ⅴ类水标准;流域河流水体中COD空间分布差异性不明显(CV=8.79%),而从上游至下游,NH+4-N质量浓度呈现降低趋势;从2005年至2011年,河流水体中COD和NH+4-N质量浓度分别从251.92 mg/L和11.15 mg/L降至44.77 mg/L和4.12 mg/L。河流水体中COD组分分析共检出31种有机化合物,其中上游包括难降解和易降解有机化合物,涉及生活源和农业源;下游多为难降解有机化合物,主要涉及农业源。NH+4-N已取代COD成为北运河流域河流水体主要耗氧因子。