原位掩蔽对底泥汞释放的抑制效果及中试评估

为解决贵州省百花湖底泥中的汞污染问题,研究了原位掩蔽对底泥中汞释放的抑制效果. 选择沸石、高岭土和赤铁矿为掩蔽材料,通过模拟试验,确定原位掩蔽的最佳覆盖厚度为2.0 cm,此时沸石、高岭土和赤铁矿对底泥汞释放的控制率分别为47.1%、64.9%和62.3%,说明最佳掩蔽材料为高岭土. 以高岭土为掩蔽材料的情况下,试验实施7 d后,水体扰动对控制率的影响不足6.7%. 中试区位于百花湖重度污染区,面积约为22 000 m2,采用驳船少量多次撒布高岭土原位掩蔽汞污染底泥,控制覆盖厚度为2.0~3.0 cm,按月连续监测6次. 结果显示,高岭土对汞污染底泥的控制率达到47.1%. 模拟试验及中试效果显示,高岭土原位掩蔽可有效抑制底泥中汞的释放,并且较薄的覆盖厚度可降低工程成本和对湖底生态系统的影响.      

模拟生态种植槽对雨水径流的净化

为减少环湖公路路面径流对洱海水质的影响,该研究选用土壤、锯末、沙子、砾石分层装填的生态型的路面径流收集、净化和输送系统-生态种植槽(其中混合填料层锯末与沙子的配比设置3种比例1∶3、1∶4、1∶5),研究该装置对模拟雨水的净化效果,并寻求最佳填充方式.结果表明,3组种植槽适合植物移栽、自然挂膜、低污染负荷启动方式;能稳定有效地去除COD、SS.运行期COD的平均出水水质优于地表水Ⅴ类水质,SS的平均去除率均高于80％.不同混合填料比种植槽对污水中COD的净化效果从高到低排序依次为:1∶5(锯末∶沙子)＞1∶4(锯末∶沙子)＞1∶3(锯末∶沙子),方差分析显示,3组种植槽系统间COD、SS去除率无差异(P＞0.05),考虑到锯末∶沙子为1∶5时的渗透效果差,故推荐锯末∶沙子为1∶4的种植槽供后续示范工程选用.     

沉积物-水系统中氮磷变化与上覆水对藻类生长的影响

研究了灭菌、抑制剂添加和磷添加对沉积物-水模拟系统中氮磷转化的影响,并利用试验后的上覆水培养四尾栅藻.结果表明,灭菌增大了系统平衡时上覆水的总磷(TP)浓度,对系统中氮的影响不大; 添加抑制剂组与对照组沉积物-水模拟系统的TP、溶解性总磷(DTP)和总氮(TN)的浓度接近,但抑制剂组的NO^-₃-N含量为19.2 mg·L^-1,明显高于对照组;沉积物对添加的磷有强烈的吸附作用,导致系统平衡时上覆水TP的浓度降低.灭菌组上覆水的藻类生物量高于对照组,主要是因为灭菌导致上覆水TP浓度高于对照组;抑制剂组的最高藻类生物量(224.5×10⁴个·L^-1)远远超过对照组(26×10⁴个·L^-1),且为其它2组试验(灭菌组22.5×10⁴个·L^-1和磷添加组38.5×10⁴个·L^-1)的5～10倍,抑制剂的添加抑制了沉积物-水模拟系统中微生物对某些元素的利用,而这些元素对藻类生长起重要作用;磷添加对试验初藻类生长无明显影响,随着试验进行,磷添加组的藻类适应生长环境,迅速增长,生物量远远超过对照组.灭菌和添加抑制剂组生物可利用磷的增加是由于藻类生物量的增加,而导致了不稳定态的有机磷的增加.     

复合垂直流人工湿地对有机磷阻燃剂的净化

为探索有效处理有机磷阻燃剂（OPFRs）废水的方法,本文构建了复合垂直流人工湿地（IVCWs）,探究不同进水C/N比与是否曝气等运行工况下系统对磷酸三（1-氯-2-丙基）酯（TCPP）的去除效率影响,并观察目标物在湿地系统各介质中的迁移行为及相关机理.结果表明,不同工况下IVCWs对TCPP去除效果存在显著差异.与进水C/N=3时系统对TCPP去除率（52.28%±11.64%）相比,增加进水C/N、曝气和两者联用可使去除率分别提高至（68.77%±2.49%）,（57.21%±1.76%）和（89.64%±1.94%）.通过分析系统中各相累积量发现,植物（0.09%）和基质（3.30%）中TCPP的累积有限.火山岩（162.39~435.01ng/g dw）和沸石（131.67~407.74ng/g dw）中TCPP含量显著高于土壤（32.63~149.94ng/g dw）.植物体内,与菖蒲（432.95ng/g dw）、香蒲（665.21ng/g dw）相比,风车草（1288.82ng/g dw）更易TCPP累积.不同植物中TCPP主要富集在根部,有向叶片转移的趋势.探究IVCWs对TCPP的去除潜能及迁移行为,对系统缓解OPFRs污染具有积极意义.     

29种湿地填料对氨氮的吸附解吸性能比较

为筛选出性能更好的人工湿地填料,采用等温吸附-解吸试验,测定了29种天然和非天然人工湿地填料的孔隙率、渗透系数及其对NH₃-N的吸附-解吸特性. 结果表明:锯末、瓷砖、鸡蛋壳、瓷砂陶粒、火山岩等材料的孔隙率较大,瓷砂陶粒、海绵铁、石灰石、页岩陶粒、砾石等材料的渗透系数较大;Freundlich和Langmuir等温吸附方程能较好地拟合各填料对NH₃-N的吸附特征,通过Langmuir等温吸附方程计算,对NH₃-N的理论饱和吸附量居前5位的填料依次是火山岩(1.700 0 mg/g)、瓷砂陶粒(1.620 0 mg/g)、生物炭(1.353 0 mg/g)、沸石(1.350 0 mg/g)、石榴石(1.190 0 mg/g). 吸附速率的变化与填料吸附NH₃-N的途径密切相关. 吸附饱和的生物炭、焦炭、大理黏土、沸石、磁铁矿、石英砂主要通过离子交换作用吸附NH₃-N,稳定性好,解吸率均小于20%;瓷砂陶粒和火山岩对NH₃-N的解吸率分别为24.50%和35.51%,既有物理吸附也有离子交换作用. 火山岩、瓷砂陶粒、生物炭、沸石对较高浓度NH₃-N的吸附效果较好. 研究显示,火山岩、生物炭、瓷砂陶粒、沸石等适合作为人工湿地中吸附NH₃-N的填料.      

洞庭湖表层水和底泥中重金属污染状况及其变化趋势

为评价洞庭湖重金属污染程度,分析了洞庭湖湖区9个采样点表层水及底泥中Hg、Cr、Cd、As、Pb和Cu的浓度水平,并采用地积累指数法和潜在生态风险指数法对底泥中的重金属污染现状进行评价. 结果表明,洞庭湖表层水中重金属质量浓度远低于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》一级标准限值,底泥中w(Hg)、w(Cr)、w(Cd)、w(As)、w(Pb)和w(Cu)均高于背景值,其平均值分别为背景值的5.0、3.1、22.7、2.2、2.5和1.9倍. 洞庭湖表层水中ρ(As)与底泥中w(As)呈显著正相关. 近30年来,洞庭湖底泥中除w(Hg)下降外,其他重金属质量分数均有所上升. 地积累指数法评价结果表明,洞庭湖底泥中不同种类的重金属I_geo(地累积指数)表现为Cd＞Hg＞Cr＞As＞Pb＞Cu,Cd和Hg的I_geo分别为3.92和1.73;不同区域的重金属I_tot(综合地积累指数)呈虞公庙>横岭湖>洞庭湖出口>东洞庭湖>蒋家嘴>鹿角>万子湖>南嘴>小河嘴的分布特征,虞公庙和横岭湖的I_tot均大于10.0.潜在生态风险指数法评价结果表明,各污染物对洞庭湖生态风险构成危害的影响程度为Cd＞As＞Cr＞Hg＞Cu＞Pb,整个洞庭湖区的RI(潜在生态风险指数)为99.0~696.7,平均值为281.8,属于中等潜在生态危害,其中南洞庭湖的虞公庙和万子湖的RI分别为696.7和565.9,已成为潜在生态风险区域.      

人工湿地的运行和管理

合理的运行和管理是人工湿地污水处理效果和生态修复效果长期发挥的有力保障。文章结合国内外研究成果,从植物、动物、沉积物、水位、冬季运行和湿地堵塞等方面总结湿地系统的运行和管理经验,供湿地研究人员和管理人员参考。     

三峡工程运行后洞庭湖水环境变化及影响分析

以入湖水系、湖体、出湖口为研究区域,基于20多年的监测数据,运用水质单因子评价、综合营养状态指数(∑TLI)等评价方法,系统地分析了洞庭湖水文、水质、营养化状态的时空变化规律,探讨三峡工程运行后洞庭湖水环境变化及原因。结果表明:(1)洞庭湖入湖水量及沙量均明显降低、水位变幅减小。(2)透明度(SD)、总氮(TN)、总磷(TP)、浮游植物等指标的时空分异特征较为明显,4个指标年均值均总体呈上升趋势,其中,SD、浮游植物种类数量及密度自三峡工程运行后变化尤为明显。西洞庭湖的SD高于南洞庭湖,东洞庭湖的SD最低。ρ(TP)在湖体最高,ρ(TN)则在湖体最低。(3)入湖水系水质最好,出湖口水质最差。入湖水系水质一直维持在Ⅱ～Ⅲ类之间,水质良好;出湖口、湖体水质自三峡工程运行后以Ⅳ～Ⅴ类为主,变劣趋势明显。湖体富营养化日趋严重,东洞庭湖的富营养程度稍高于西洞庭湖和南洞庭湖。(4)初步认为:洞庭湖水文水动力环境条件的变化,整体上对水质产生一定的不利影响,对湖体富营养化有一定的促进作用。     

几种水陆交错带植物对底质氮磷释放的抑制作用

选取太湖贡湖湾水陆交错带内的黄菖蒲、双穗雀稗、李氏禾、黄花水龙及香菇草这5种植物,长江下游常见沙壤土、水陆交错带新生底质两种土壤,模拟扰动条件下5种水生植物对底质氮磷释放的抑制.结果表明,植物对底质总磷释放具有显著的抑制作用,双穗雀稗、香菇草、黄菖蒲可以将上覆水总磷浓度控制在0.02 mg·L~(-1),李氏禾、黄花水龙控制在0.03mg·L~(-1);李氏禾、黄花水龙试验组总磷释放率控制在0.1 d-1,双穗雀稗、香菇草、黄菖蒲试验组控制在0.05 d-1.植物生长增加了底质氮的赋存,带来底质氮释放的增加,而黄菖蒲、双穗雀稗则可以将底质总氮释放速率控制在0.02 d-1,上覆水总氮浓度控制在0.4 mg·L~(-1).植物须根根长密度、根重密度、根表面积密度成为抑制底质氮磷释放的主要因素,须根穿插增加底质中粒径≤50μm的颗粒物,从而减少了水体扰动造成的底质上扬;同时须根在生长过程增加底质总氮含量,吸收底质中的磷.5种水陆交错带植物正是通过上述两种机制抑制底质中氮磷的释放,其中黄菖蒲、双穗雀稗因为其发达的根系,抑制氮磷物质释放的效果最佳,其次为李氏禾、香菇草,黄花水龙对底质氮磷释放的抑制作用在5种植物中最小.     

太湖水华前表层水CDOM的光谱特征与来源解析

有色溶解性有机质（CDOM）是水生态系统中营养盐生物地球化学循环的重要环节,为探究太湖水华前表层水中CDOM的组分特征与来源,采用紫外-可见光谱与激发发射矩阵荧光光谱-平行因子分析（EEM-PARAFAC）技术对表层水中的CDOM组分进行了解析,结合CDOM光学参数（a₃₅₅、SUVA₂₅₄、a₂₅₀/a₃₆₅、FI、BIX和HIX）辨识其空间差异与污染来源,并与太湖CDOM组分历史数据进行了初步对比.结果表明,a₃₅₅、SUVA₂₅₄和a₂₅₀/a₃₆₅显示太湖东部表层水CDOM呈现高浓度、高芳香性和低相对分子量的特征,而北部与之相反.平行因子分析法从CDOM中分离出4个组分,类酪氨酸（C1）、两种类色氨酸（C2、C4）和类富里酸（C3）,且主要组分C1与C2和C3组分具有较强的线性关系,不同组分来自相似污染源,荧光指数显示,太湖CDOM不同区域间受内源与陆源输入影响存在差异,但整体腐殖化程度较低.这表明太湖CDOM组分以类蛋白（C1、C2和C4）为主（>85%）且以自生源为主,可生化利用性好.