硫碳比对芦苇碳源-硫耦合表面流湿地脱氮的影响

针对农田退水中NO₃--N占比高、碳氮比低的问题,提出PS-SFW（Phragmites australis and sulfur combined surface flow constructed wetland,芦苇碳源-硫耦合表面流人工湿地）,对其强化农田退水脱氮的可行性进行了研究,并与SFW₀（无芦苇碳源-硫填充的常规表面流湿地）进行对比,重点研究了HRT（水力停留时间）为3、2、4 d条件下S/C（质量比,分别为0.32、0.56）对PS-SFW脱氮效能的影响.结果表明,HRT为3 d（第29~40天）时,PS-SFW_0.32（S/C比为0.32）、PS-SFW_0.56（S/C比为0.56）和SFW₀的w（NO₃--N）分别为55.9%±11.0%、66.0%±10.0%和7.0%±3.0%,w（TN）分别为36.9%±1.0%、40.3%±3.0%和4.5%±2.0%,PS-SFW_0.56对TN和NO₃--N去除效能高于PS-SFW_0.32,远高于SFW₀;HRT为4 d时（第41~81天）及HRT为3 d（第130~149天）时,PS-SFW_0.32、PS-SFW_0.56、SFW₀的w（NO₃--N）为66.3%±5.0%、90.5%±4.0%、14.4±4.0%和53.4%±3.0%、62.9%±10.0%、48.5%±5.0%,w（TN）为55.5%±5.0%、75.4%±5.0%、14.4%±3.0%和48.8%±2.0%、57.5%±6.0%、44.1%±5.0%,PS-SFW_0.56对NO₃--N和TN的去除效能均优于PS-SFW_0.32,并且优于SFW₀.HRT为2 d（第82~129天）时,PS-SFW_0.32、PS-SFW_0.56、SFW₀的w（NO₃--N）为47.7%±7.0%、46.6%±6.0%和26.8%±4.0%,w（TN）为37%±6.0%、36.6%±6.0%和24.0%±3.0%,PS-SFW_0.32、PS-SFW_0.56对氮的去除效能接近,但仍优于SFW₀.研究显示,PS-SFW运行条件应优选S/C为0.56、HRT为4 d.      

中国湖泊水环境基准的研究进展

中国湖泊污染形势严峻、生态健康效应复杂,亟需适合中国区域特点的水环境基准作为加强污染控制、治理和管理的理论依据,但目前我国湖泊水环境基准的系统研究尚未开展,本文从水环境基准的意义、概念、研究历史、现状和发展趋势等几个方面对中国湖泊水环境基准研究进行了剖析回顾和展望:首先阐述了开展区域性水环境基准研究的迫切性和科学意义,揭示了"科学确定基准"的内涵;然后详细回顾了国内外湖泊水环境基准的研究历史、现状及存在的关键问题,提出了湖泊水环境基准的"三性"原则(科学性、基础性和区域性),指出环境暴露、效应识别和风险评估是基准研究的三个关键环节;最后提出中国湖泊水环境基准的研究方向和发展趋势,本文强调:阐明中国水环境的演变规律和特征,需要开展水环境污染过程和生态毒理效应研究;建立具有我国区域特点的湖泊水环境基准理论、技术和方法体系是面向国际科学前沿和解决中国环境管理重大科技需求的重要任务,它既可推动中国毒理学、生物学、生态学及环境与生物地球化学等学科的发展,又可为湖泊流域的环境管理和污染防治提供技术支撑,整体提升我国环境保护科学研究的水平和国际地位.     

底泥对洋河水库微囊藻和鱼腥藻生长影响的研究

采用批量培养的方法研究洋河水库底泥浸出液对洋河水库微囊藻和鱼腥藻生长的影响.结果表明,厌氧条件底泥浸出液对鱼腥藻生长速率有促进作用,添加2%、20%、50%的厌氧底泥浸出液的鱼腥藻生长速率比M11培养基中分别高出36.6%、47.2%、36.0%;而添加厌氧底泥浸出液对微囊藻生长有抑制作用,微囊藻最大生物量随底泥浸出液的添加量增加而减小.与添加厌氧底泥浸出液相比,添加好氧条件的底泥浸出液对鱼腥藻生长速率也有一定的促进作用,添加20%的好氧底泥浸出液的鱼腥藻生长速率比M11培养基中高出37.2%;而添加好氧底泥浸出液对微囊藻生长影响不明显.在添加厌氧底泥浸出液的培养基中增加铁,则微囊藻的最大生物量显著增加,表明底泥浸出液对微囊藻生长的影响可能是较高浓度的有机质与铁的结合影响了微囊藻对铁的利用.     

氮磷限制条件下螺旋鱼腥藻产生土嗅素特征研究

采用批量培养的方法研究了螺旋鱼腥藻在氮限制和磷限制条件下生长与土嗅素的产生特征.在磷限制条件下螺旋鱼腥藻的生长速率降低,不易生成异形胞;而在氮限制下鱼腥藻生长良好,并生成异形胞,异形胞形成的比例为3.5%~4.4%.在磷限制和氮限制条件下,单位细胞土嗅素的浓度在培养的前20d内都处于急速下降的趋势,之后开始趋于平缓,分别维持在3.18×10-5,3.68×10-5ng/cell左右.氮限制条件下螺旋鱼腥藻单位细胞土嗅素的生成量略高于磷限制条件下.氮限制条件下,螺旋鱼腥藻单位细胞叶绿素a的生成量高于磷限制条件下.螺旋鱼腥藻单位细胞产生的土嗅素与叶绿素a的质量比(geosmin/Chl a)在磷限制条件下要高于氮限制条件下.     

洱海流域城镇化对农村生活污水排放量的影响

为揭示城镇化对流域内农村生活污水排放量的影响程度,以洱海流域为研究对象,采用综合指标评价法,选取城镇人口所占比例、农民年人均纯收入、农村水冲厕普及率及建成区面积4项指标,从人口、经济、社会生活方式、空间4个维度建立洱海流域城镇化综合评价体系,综合评价了流域城镇化水平,并采用相关分析法和多元回归分析法研究洱海流域城镇化4项指标对流域农村生活污水排放量的影响. 结果表明:2006—2012年,洱海流域的城镇化水平不断提高,大理市城镇化综合水平领先于洱源县. 大理市农村生活污水的排放量与城镇人口所占比例相关关系不明显,相关系数为0.246;与农民年人均纯收入、农村水冲厕普及率和建成区面积呈显著正相关,相关系数分别为0.951、0.980、0.969;洱源县农村生活污水的排放量与这4项指标的相关性较大理市明显,相关系数分别为0.754、0.973、0.998、0.975. 4项指标对大理市农村生活污水排放量的影响权重为农村水冲厕普及率>农民年人均纯收入>建成区面积>城镇人口所占比例,对洱源县农村生活污水排放量的影响权重为农村水冲厕普及率>城镇人口所占比例>建成区面积>农民年人均纯收入. 研究显示,在现有城镇化水平下,对洱海流域农村生活污水排放量最主要的影响因素为农村水冲厕的普及率,社会生活方式城镇化对洱海流域农村生活污水排量的影响最突出.      

超声波对滇池蓝藻伪空胞和群体沉降性能的影响

为提高混凝沉淀藻水分离技术的分离效果,以滇池新鲜蓝藻为研究对象,研究不同超声波处理条件下,超声波对伪空胞、蓝藻群体沉降性能及水体水质的影响。结果表明:超声波对伪空胞的破坏效果满足准一级动力学规律,反应速率常数k随着超声波功率密度的增大而增大,并逐步趋于饱和;短时间低功率(5 s,5.0～16.7 W·L~(-1))的超声波能破坏伪空胞,改善蓝藻群体沉降性能,降低水体pH,且对水体DTN、DTP浓度的影响5%;在保证出水安全的前提下,综合考虑处理效果和经济成本,超声波功率密度16.7 W·L~(-1)、处理时间5 s为超声波处理滇池藻样的最佳条件,该条件下蓝藻伪空胞破坏率、沉降率分别为84%、80%。利用超声波对滇池蓝藻进行处理,确定了超声波对滇池蓝藻的伪空胞有破坏作用,可以改善蓝藻群体的沉降性能,达到大规模、无污染的藻水分离的目的,为蓝藻水华控制提供参考。     

铜绿微囊藻和孟氏颤藻在富营养化湖泊中生长特征的模拟研究

为了模拟富营养化状态下2种蓝藻在湖泊中的生长特征,采用大型室内湖泊模拟装置进行了模拟研究,并通过三角瓶实验以及光合作用速率的响应实验对模拟装置中藻的生长特征进行了分析.湖泊模拟装置中,铜绿微囊藻和孟氏颤藻在对数生长期的特征生长速率分别为0.43d-1和0.32d-1,但对数生长期很短,仅3～4d.在对数期后有一个很长的"线性期",即生物量随时间近似成线性增长.在氮、磷较为充分的条件下,由于较强的光合作用导致了水体pH的升高,以及生物量增高导致了藻的自遮蔽作用,使藻的生长容易出现碳源限制和光限制.受水下光的影响,2种藻细胞内叶绿素a含量在对数期内一直增大.随后颤藻细胞内叶绿素a含量又逐渐降低,而微囊藻细胞内叶绿素a含量仍保持较高的水平,其原因可能是微囊藻能适应更高的pH.     

不同磷质量浓度体系中pH变化对铜绿微囊藻和四尾栅藻竞争的影响

铜绿微囊藻和四尾栅藻分别是太湖中最为常见的蓝藻和绿藻.微囊藻在湖泊中形成优势是微囊藻水华发生的重要条件.在模拟太湖水的竞争实验(ρ(磷)分别为0.012,0.112,0.412和1.612 mg/L)中,四尾栅藻均形成优势,而且在稳定期时pH达到10以上.但用0.04 mol/L HCl将pH都降到5.8后,2种藻的增殖都出现明显的变化,在ρ(磷)低于0.412 mg/L时,四尾栅藻优势变得更加明显;而在ρ(磷)为1.612 mg/L时,铜绿微囊藻则形成优势.说明pH对蓝藻和绿藻竞争的影响在不同ρ(磷)的水体中是不同的.      

洱海湖滨带不同基底高程下菰出苗及生长特征

为研究洱海不同类型湖滨带菰(Zizania caduciflora)的出苗及生长的特征,在2010年3月和6月(菰的主要出苗和生长季节)调查洱海湖湾型和非湖湾型湖滨带不同基底高程上菰生物量、密度、植株叶片数、植株高度等的变化,分析洱海水位变化的影响.结果表明:随着湖滨带基底高程的降低,洱海湖滨带菰的密度、生物量、单株叶片数呈先增高后快速降低趋势,株高则呈增大后基本不变的趋势;从株密度及生物量看,随着3—6月洱海水位的降低,湖湾型和非湖湾型湖滨带菰生长的最适基底高程都随之下降,3月为1 964.85 m,6月为1 964.55 m,所对应的水深均为0.3 m.3月和6月湖湾型湖滨带能够出苗良好的基底高程比非湖湾型分别低了0.3和0.6 m;随着水位的下降,湖湾型湖滨带菰出苗良好的范围向水下延伸,但在非湖湾型湖滨带,出苗良好的最低高程几乎不变.湖湾型和非湖湾型湖滨带菰出苗和生长的差异显示出其影响因素不同,在湖湾型湖滨带,水深动态变化是主要影响因子,而在非湖湾型湖滨带,风浪作用和水深动态变化存在共同作用.     

入湖河流水质对土地利用时空格局的响应研究:以洱海北部流域为例

揭示土地利用与入湖河流水质的内在联系是非点源研究的重要内容,以洱海北部流域为研究对象,从土地利用类型组成和空间格局入手,综合空间分析和统计分析方法对两者响应关系进行研究.结果表明,研究区平均坡度(SLOPE)、植被区面积百分比(VEG)作为表征土地利用类型组成的指标,与入湖河流TN和TP的关系显著,斑块密度(PD)、农业用地斑块密度(PDagr)、水体形状指数(LSIwat)作为表征土地利用空间格局的指标,与TP和NH+4-N的关系显著;类型水平下,入湖河流水质对土地利用空间格局的响应关系较景观水平强,水质响应指标为雨季TP和旱季NH+4-N,回归调整系数R2分别为0.761和0.978;旱季,入湖河流水质对土地利用的响应关系强于雨季,水质响应指标为TN、TP和NH+4-N.因此,进行洱海北部流域非点源污染治理时可考虑提高植被覆盖率和农业用地集约化程度,尽量避免旱季对自然水体的人为干扰,后续进行土地利用空间格局与入湖河流水质关系研究建议选类型水平.