辽河保护区七星湿地水体溶解性有机物紫外吸收光谱研究

双组分模型假定吸收紫外光的溶解性有机物(dissolved organic matter,DOM)由2种组分(A和B)组成,组分A对紫外光有强烈的吸收,主要为芳香族化合物且具有疏水性;组分B对紫外光吸收较弱,具有亲水性。对七星湿地水样DOM进行紫外光谱扫描,采用双组分模型对溶解性有机碳(dissolved organic carbon,DOC)浓度进行模拟预测,并研究组分A所占比例(f A)与DOM性质的关系。结果表明,双组分模型可以较好地预测七星湿地水体中DOC的浓度(rmsd为2.18 mgL,R2为0.963),相应模型参数E A,254为95.04 L(g·cm),E B,254为0.15 L(g·cm),E A,340为30 L(g·cm),E B,340为0。f A随着水样中DOC浓度升高呈下降趋势,并且与特征吸光度(special UV absorbance,SUVA)SUVA254、SUVA280有较好的线性关系(R20.900)。f A可以反映DOM中不饱和共轭双键、苯环类化合物及芳香族化合物的变化,但不能反映DOM的分子量大小。因此,利用双组分模型可以实现对DOM定性及定量的分析。     

多元数理统计法研究太子河本溪城市段水体DOM紫外光谱特征

在太子河本溪城市段7个点位采集表层水样,应用多元数理统计法研究其DOM的来源、组成、结构及腐殖化水平.推导出9个紫外光谱指数(SUVA254、E_2/E_3、E_2/E_4、E_4/E_6、S_(275~295)、S_(350~400)、A_2/A_1、A_3/A_1和A_3/A_2)用于研究DOM的组成与结构特征,进一步评估DOM的腐殖化水平.研究表明:太子河本溪城市段水体中DOM的腐殖化程度呈现城市河段及工业废水排放分布特征,本溪钢铁厂排放废水所含的DOM为聚合程度低且相对分子质量较小的有机物;E_2/E_3与E_2/E_4呈现极显著性正相关(P0.01),与S_(275~295)、S_(350~400)和A2/A1呈显著负相关(P0.05),表明太子河本溪城市段水体DOM腐化程度不仅与有机物分子缩合度有关,同时与富里酸和胡敏酸比值密切相关;DOM组成结构特征与A_2/A_1、SUVA_(254)和S_(275~295)呈显著正相关,而与E_2/E_3和E_2/E_4呈显著负相关;得分图显示7个采样点分别位于3个35%置信度的椭圆内,进一步验证太子河本溪城市段水体中DOM组成与结构、腐殖化水平呈现城市河段及工业废水排放分布特征,表明太子河本溪城市段DOM深受人类活动的影响.     

辽河保护区汎河河口生态示范区设计方案

汎河是辽河干流流域面积大于1 000 km2的大型一级支流之一,是"十二五"期间辽河保护区拟建设的14个支流汇入口生态示范区之一,是辽河保护区生态示范区建设的典型代表。以汎河河口生态示范区的建设为例,在充分分析示范区水环境质量现状、自然资源分布状况、保护对象和区域发展现状等的基础上,提出按照湿地公园与区域休闲性旅游度假区的模式建设汎河河口生态示范区,设计了生态旅游、生态农业、新农村、湿地和绿色廊道5项建设内容的方案,该设计理念和发展思路可供其他同类生态示范区建设借鉴和参考。     

乌梁素海沉积物孔隙水中溶解有机质的荧光及紫外光谱研究

运用紫外可见光吸收光谱与荧光光谱研究乌梁素海沉积物孔隙水中溶解有机质的来源、结构及腐殖化程度。r_(A,C)、HIX、SUVA₂₈₀和SUVA₂₅₄等被用于表征DOM的腐殖化程度和芳香构化程度及结构,f_450/500用于指示DOM的来源。研究结果表明：腐殖化程度最高的点为湖泊东部的W4样点,腐殖化程度最低的为总排干影响区域的W1样点。E_253/203表明湖泊入口处沉积物孔隙水中有机质主要为不可取代的芳香环结构。荧光指数f_450/500为1.57～1.82之间。总体而言,f_450/500的值更接近于1.6,处于2个端源中间,说明乌梁素海DOM中的腐殖质主要来源于陆源输入。相关分析的结果表明, DOM的不同来源对其腐殖化程度产生影响。随着腐殖化值的增大,DOM的来源由生物源向陆源过渡。     

模糊物元识别模型在巢湖水体富营养化评价中的应用研究

选取TN、TP、Chl-a、COD、BOD5、DO和SD等7项指标,应用模糊物元识别模型对2000~2007年巢湖的12个水质监测点的富营养化等级进行了模糊识别。通过与巢湖同期水质浓度变化及其分布区域进行对比分析,验证了模糊物元识别模型在巢湖水体富营养化评价中的适用性。巢湖富营养化评价结果表明,2000~2007年富营养化呈逐年加重的趋势,据采样点模糊物元计算结果得知西巢湖(1#~6#)的富营养化状况比东巢湖(7#~12#)更严重,西巢湖贴近度最高值为0.9974,接近极富营养状态,而东巢湖的最高值仅为0.5866。从年际变化上看,2000~2007年东巢湖富营养化状况变化不大,营养状态级处在较低的水平,而西巢湖的富营养状况变化则较大,营养状态级则处在较高水平。     

巢湖水质时空分布模式研究

依据2004~2006年12个采样点11个水质指标数据,应用主成分分析(PCA)、聚类分析(CA)、判别分析(DA)和基于G IS平台的克里格插值法,对巢湖水质时空分布模式进行研究。通过统计分析将巢湖11个水质指标概括为4个主成分:第一主成分COD、BOD5和Chl-a;第二主成分电导率、NH4+-N、TN和TP;第三主成分温度和DO;第四主成分pH和SD。在空间尺度上分为2组,分别对应于东西半湖。除了DO指标,空间上西半湖周边区域的水质指标浓度显著高于东半湖;东西半湖TP和COD空间分布相似;在时间尺度上,可分为1月~3月份、12月份一组和4月~11月份一组;TP、COD、DO和SD指标第一时期浓度高于第二时期,温度、电导率和Chl-a指标则相反;溶解氧和温度两者的时间差异性呈现明显的负相关。并对采样点和采样频次进行了适当优化。     

基于模糊权物元分析模型的湖泊富营养化评价

运用模糊权重,结合层次分析法和物元分析法,试图构建模糊权物元分析模型。该模型不仅继承了经典物元分析的优点,同时充分考虑了权重的不确定性。按照中国湖泊富营养化评价标准,把湖泊水体富营养化程度划分为6个等级,选取Chl-a、TP、TN、CODMn和SD等5个指标为评价指标,应用该模型对东昌湖富营养化进行了评价,结果表明:所监测的3个湖区均为富营养化等级,其中又以西北湖区最严重,西南湖区次之,东南湖区相对较好。研究结果与实际相符,说明了此方法具有良好的可靠性,可适用于湖泊富营养化的综合评价。     

浑河中游沈阳区域水污染控制与治理的难点和关键技术——“浑河中游水污染控制与水环境综合整治技术集成与示范”专栏序言

针对浑河中游沈阳区域工业园区难生物降解制药废水处理、污泥处理处置、城市河流水环境的湿地净化,以及水环境评价和污染源解析等问题,国家科技重大水专项浑河中游课题开展了大量研究.为了提高制药园区废水可生化性、优选物化预处理工艺技术,选取典型污染物乙酰氨基酚作为处理对象,研究其物化预处理过程中的转化规律与机理;针对污泥安全处理处置和资源化利用难题,研发生物干化技术和利用沸石减少温室气体排放和氮素损失的技术;针对复合型人工湿地效率提升需求,研究潮汐流-潜流组合工艺系统中不同单元的菌群功能特征;为科学制定河流治理技术策略,研究形成主成分分析、聚类分析、三维荧光光谱等河流水环境特色研究方法,并在其他流域如武水河进行应用.这些技术难点和关键技术研究,不仅支持了浑河中游水污染控制与治理,也可为当前流域区域水环境治理提供借鉴.     

应用多元统计研究城市河流沉积物孔隙水中DOM紫外光谱特征

应用紫外-可见光吸收光谱研究白塔堡河丰水期沉积物孔隙水中水溶性有机物(DOM)的来源、结构及腐殖化程度.采集白塔堡河干流13个沉积物孔隙水样品,分析DOM紫外光谱特性,推演出9个紫外光谱指数(SUVA254、E2/E4、E4/E6、E2/E3、S275~295、S350~400、A2/A1、A3/A1和A3/A2),研究DOM的组成与结构特征,评价DOM的腐殖化水平.白塔堡河沉积物孔隙水中DOM组成、机构及腐殖化水平呈现沿农村河段向城镇与城市河段递变,农村河段DOM分子量大于城镇与城市河段的,农村河段的DOM分子的聚合度、芳化度、腐殖化水平高于城镇与城市河段的,而DOM中富里酸的含量沿农村河段向城镇与城市河段增加.A2/A1、A3/A1和A3/A2和其它6个指标呈负相关,表明DOM的腐殖化水平随着A2/A1、A3/A1和A3/A2的值增大而升高,而随着其它指标的增大而降低.A2/A1、A3/A1和A3/A2更加精确地评价DOM腐殖化水平,辨识不同采样点DOM腐殖化进程.     

三维荧光区域积分评估城市污水中溶解性有机物去除

以三维荧光技术为手段,结合荧光区域积分和聚类分析,考察某城市污水厂污水处理过程中溶解性有机物的去除状况。研究结果表明,采用三维荧光区域积分可以表征城市污水中易降解、可降解和难降解有机物相对含量的变化趋势,能够有效识别污水中溶解性有机物的指纹特征。城市污水中类蛋白等易降解物质含量约占总荧光物质的50%,在污水厂曝气池缺氧段,易降解基质被大量去除。曝气池顺水流方向约225 m处,溶解性有机物的去除已基本完成。三维荧光光谱中区域II和III的积分标准体积与TOC的皮尔森相关指数分别为0.964和0.970。和其他荧光指数相比,这2个区域的积分标准体积与TOC的相关度更高。