分层型水库夏季水质对极端厄尔尼诺事件的响应

为探究极端厄尔尼诺事件对分层型水库夏季水质的影响,分别于正常年(2012年)和厄尔尼诺年(2015年)的5~8月对枣庄周村水库主库区和入库径流的物理和化学指标进行了监测.结果表明,周村水库正常年夏季降雨量明显高于厄尔尼诺年夏季;正常年夏季水位由124.26 m上升至127.14 m,恒温层厚度增加3.1 m;而厄尔尼诺年夏季水位由121.65 m下降至119.46 m,恒温层厚度减少3.2 m.周村水库入库径流属表层流,其营养盐浓度明显高于库区变温层.正常年夏季外源营养盐的汇入导致库区变温层总氮由1.00 mg·L~(-1)升至2.60 mg·L~(-1),硝态氮由0.19 mg·L~(-1)升至1.28 mg·L~(-1),总磷由0.023mg·L~(-1)升至0.088 mg·L~(-1),而厄尔尼诺年夏季库区变温层营养盐浓度变化不大.厄尔尼诺年夏季恒温层水体还原性污染物浓度明显高于正常年同期水平,其中铁、锰、氨氮和硫化物浓度的最大值分别为0.38、1.36、2.36和1.67 mg·L~(-1),均超过地表水Ⅲ类水质标准.极端厄尔尼诺事件对周村水库夏季变温层水体营养盐浓度和恒温层水体污染物浓度均有较大的影响.     

微生物固定化技术对微污染水源水脱氮的试验研究

针对微污染水源水贫营养和低碳源的特点,利用固定化微生物技术将异养硝化菌(WGX8、WGX18)、好氧反硝化菌(HF3、HF7)固定于自制悬浮纤维海绵球型填料上,研究了贫营养及好氧条件下水源水的生物脱氮过程.试验结果表明,在原水总氮2.7 mg/L、氨氮1.3 mg/L以及控制水温25 ℃、溶解氧3～4 mg/L条件下,经过19 d的连续运行,构建的生物膜系统对水中氨氮的去除率达到了100%,总氮去除率最高达到52%,处理效果稳定.     

三元离子缔合物萃取分光光度法测定环境水样中Fe(Ⅱ)和总铁含量

以3-(2-吡啶基)-5,6-二苯基-1,2,4-三嗪(PDT)为络合衍生显色试剂,四溴酚酞乙酯钾(TBPE-K)为离子对试剂,Fe(Ⅱ)与PDT、TBPE-K生成三元离子缔合物[Fe(PDT)3][TBPE]2,用1,2-二氯乙烷作为有机萃取试剂,测定有机相中离子缔合物的吸光度。由于三元离子缔合物的生成,最大吸收波长由555 nm红移至610 nm,摩尔吸收系数由2.4×104L.mol-1.cm-1增加至1.9×105L.mol-1.cm-1,使得检测方法的灵敏度得到较大提高,并成功应用于泉水及表层湖水中Fe(II)及总铁含量的测定。     

H_2O_2分次投加对Fenton氧化修复石油污染土壤及后续生物降解的影响

Fenton化学氧化和生物联合修复可以有效提高土壤有机污染物的去除效率.本文考察了H_2O_2分次投加对Fenton氧化过程中,土壤有机物(SOM)氧化量、石油烃(TPH)去除量、营养物质释放情况以及后续生物修复过程中的营养利用情况和修复效果的影响.结果表明,H_2O_2分次投加可以有效减少SOM的氧化、提高TPH去除率并能促进后续生物修复.实验发现,当900 mmol·L~(-1) H_2O_2分4次投加时,Fenton氧化阶段SOM氧化率最低(1.86%)、TPH去除率最高(32.14%),且土著细菌的残余量也最高(5.0×10~6 CFU·g~(-1)),这使得该体系营养物质在生物修复阶段得以充分利用,生物去除率高达38%,总TPH去除率达到70%,在4种投加方式下是最高的.H_2O_2分次投加的Fenton氧化方式是提高TPH去除率并促进后续生物降解的有效方法.     

于桥水库底泥磷分级及其释放能力

取样测定了于桥水库底泥无机磷各组分含量及其平面和竖向分布,无机磷总量为284～704 mg/kg,平均为485.70mg/kg,其中Ca2-p、Cag-P、Al-P、Fe-P、O-P和Ca10-P所占质量分数平均分别为3.5%、2.9%、0.3%、48.5%、2.9%和41.9%.通过模拟释放实验得出,在pH<8和pH=9.10条件下,由于厌氧使得底泥磷释放的启动溶解氧分别为<1、<2 mg/L.底泥磷在pH=6.50、DO<1 mg/L,pH=9.10、DO>5 mg/L,pH=9.10、DO<1 mg/L的3种条件下的极限释放量为0.24、0.17、0.33 mg/g,分别占底泥无机磷总量的41.7%、29.5%和57.3%(质量分数).释放的磷主要来自Fe-P,但Fe-P也只能部分释放.酸性条件下,有部分Ca2-P、CaB-P、Ca10-P和Al-P释放,对于AI-P,低pH酸溶作用要远大于高pH下OH-置换作用.     

利用富里酸原位制备富集铁修复石油污染土壤研究

为得到一种高效去除土壤中总石油烃(TPH)的原氧化技术,利用富里酸(FA)在土壤中原位制备富集铁并进行石油污染土壤修复研究,探究了富集铁组和非富集铁组对不同质地和有机质(SOM)含量的石油污染土壤(S1、S2)氧化效果的影响,以及富集铁组高效原位氧化TPH的机制.结果表明:(1)在S1、S2石油污染土壤(土壤S1、S2中TPH的初始含量分别为16 074.33、14 528.17 mg/kg)中,富集铁组中TPH的氧化量分别高达7 550.32、8 747.78 mg/kg,均高于非富集铁组Ⅰ中的相应值(分别为6 364.43、5 730.73 mg/kg),说明富集铁组可以高效氧化土壤中的TPH.(2)在土壤S1、S2中,富集铁组对中链(C₁₉～C₂₄)烷烃的氧化率分别为20%、22%,对长链(C₂₅～C₃₀)烷烃的氧化率分别为23%、20%,分别高于土壤S1中非富集铁组Ⅰ(17%、18%)和土壤S2中非富集铁组Ⅰ(19%、12%)的相应值.(3)电子顺磁共振波谱仪(EPR)测定结果表明,富集铁组...     

西安市典型景观水体水质及反硝化细菌种群结构

选取西安市区6个典型景观水体作为研究对象,在分析景观水体水质指标的基础上,运用Illumina高通量测序技术对景观水体中的nirS型反硝化细菌种群结构和多样性进行诊断,以期探明景观微污染水体水质与反硝化细菌种群结构多样性的偶联机制.结果表明,丰庆公园和劳动公园水体属于劣V类水,而曲江池、木塔寺生态遗址公园、新纪元公园水体符合V类水质标准,永阳公园水体符合Ⅳ类水标准.总氮从1.21~6.50 mg·L~(-1)(P0.05),永阳公园水体总氮最低,丰庆公园最高.劳动公园水体总磷含量最高,为0.10 mg·L~(-1),曲江池总磷最低,为0.02 mg·L~(-1)(P0.05).劳动公园水体氨氮为曲江池和丰庆公园的4.44倍(P0.01).Illumina高通量测序结果表明6个景观水体中nirS型反硝化细菌优势种属差异显著,副球菌属(Paracoccus sp.)、假单胞菌属(Pseudomonas sp.)、红长命菌属(Rubrivivax sp.)为优势菌群.主成分分析(PCA)表明来自新纪元公园和木塔寺公园水体的nirS型反硝化细菌种群结构主要受水体NH_4~+-N和高锰酸盐指数含量的调控,而NO_3~--N、NO_2~--N、TN、TP和DO对劳动公园和丰庆公园水体的nirS型反硝化细菌的种群结构影响显著;水体pH对永阳公园的nir S型反硝化细菌的种群结构影响显著.结果表明,西安市典型景观水体nir S型反硝化细菌的种群结构受不同水质指标的综合调控.     

磷酸盐对铁锰复合氧化膜去除地表水中氨氮的影响

利用中试实验系统,研究磷酸盐对石英砂滤料表面负载的铁锰复合氧化膜去除地表水中氨氮的影响.结果表明,当水温为17.2~21.9℃时,随着运行时间的推移,未投加磷酸盐滤柱的氨氮去除效果有所下降;而投加5~15μg·L~(-1)磷酸盐滤柱的氨氮去除效果稳定,且去除率大于95.3%.当水温低于10.5℃时,滤柱出水氨氮浓度超标,此时通过提高磷酸盐投加量至30μg·L~(-1)或增加滤层厚度均可实现出水氨氮浓度达标.但随着系统持续运行,仅增加滤层厚度的滤柱出水氨氮浓度会再次超标.水温在6.5~10.5℃之间,投加30μg·L~(-1)磷酸盐的条件下,120 cm和80 cm活性滤层的最大安全进水氨氮浓度分别为2.34 mg·L~(-1)和1.95 mg·L~(-1).滤柱中生物灭活实验表明活性氧化膜对氨氮的去除同时包括催化氧化作用和生物作用;投加磷酸盐条件下,活性氧化膜的总活性和催化氧化活性分别是未投加磷酸盐条件的1.36倍和1.79倍,这表明磷酸盐促进了活性氧化膜的催化氧化活性.     

李家河水库污染物来源及水体分层对水质的影响

对污染物来源和水质演变规律的深入认识是水源水库水质污染控制的前提.李家河水库是西安市的重要水源地,为加强李家河水库水源地保护工作,于2016年12月～2017年12月逐月对李家河水库进行水质监测.结果表明,李家河水库的主要污染物来源是上游来水,其对高锰酸盐指数、TN和TP的贡献率分别达99. 52%、99. 41%和99. 23%;上游东采峪葛牌小学河段和草坪服务区以上河段污染负荷较高,西采峪主要污染源汇入点为养鸡场和渔场.夏秋季水库会形成热分层,水体稳定分层期,在外源污染汇入和底部厌氧释放双重作用下水体中TN、TP、高锰酸盐指数、TOC、Fe和Mn的质量浓度分别高达3. 32、0. 177、5. 21、3. 01、0. 21和0. 235 mg·L-1,其中TN、TP、Fe和Mn质量浓度均超过《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水限值;较高的营养盐水平促进了藻类的大量繁殖,水体稳定分层期表层水体藻密度最高达到2. 18×108个·L-1,优势藻种为蓝藻门的铜绿微囊藻和束丝藻,对水质安全威胁较大.因此李家河水库水质污染控制的首要任务是采取有效措施控制藻类繁殖,同时加强水库上游污染源治理,降低污染物输入负荷.     

周村水库四季变化过程中水体溶解性有机物的分布与光谱特征

运用三维荧光光谱(EEMs)技术结合平行因子分析法(PARAFAC)及紫外-可见光谱技术(UV-vis),对周村水库四季变化过程中溶解性有机物(DOM)的分布及光谱特征进行了分析.结果表明:周村水库表层水体的氮素(总氮和溶解性总氮)和有机物(总有机碳和溶解性有机碳)的季节性差异显著,并且水库冬、春两季TN较多、TOC较少;表层水体DOM夏、秋两季的吸收系数a_(254)和a_(355)均高于冬、春季节,与有机物的分布相一致;四季的E3/E4均大于3.5,说明DOM以富里酸为主,E2/E3比值表明富里酸占DOM的比例夏、秋两季高于冬、春季节,除夏季外水库表层水体S_R均大于1,显示DOM主要为生物源;三维荧光通过PARAFAC解析出3种组分,分别为类腐殖质(C1)、可见区富里酸(C2)和类蛋白(C3);对3个组分进行相关性分析,结果显示,C1、 C2、C3之间具有显著的相关性(p0.01);DOM的总荧光强度及各组分的荧光强度均呈现出夏秋季高、冬春季低的特征,总荧光强度最大值为夏季的(1993.52±40.84) A.U.,最小值为春季的(1074.10±113.63) A.U.;周村水库各个季节间的DOM总荧光强度和荧光组分C1的荧光强度除夏、秋外均呈现显著的差异性(p0.05),组分C2和C3的荧光强度均呈现显著差异性(p0.05);周村水库四季的DOM生物源指数(BIX)为0.8～1.0,表明水库DOM具有较强的自生源特征,与腐殖程度指标(HIX)的结果相吻合;PCA分析显示,周村水库表层水体DOM的光谱特征差异明显,夏、秋两季的DOM光谱特征相近,冬、春两季的水体DOM特征相似;并且组分C1、C2、C3与DOM特征参数(FI、β:α)及溶解性有机碳(DOC)呈显著相关性(p0.01).通过对周村水库水体四季的DOM光谱特征进行研究,可以进一步分析水库水体的有机物污染特征,并为水库水质管理提供技术支持.