多种材料对水中氨氮的吸附特性

针对黑臭水体中氨氮难以去除的问题,选取沸石、麦饭石、硅藻土、膨润土和活性炭这5种材料,通过实验考察所选材料对水中氨氮的吸附性能.结果表明,准二级动力学方程更加适用于5种材料的数据拟合,得出最大吸附量分别为2. 067 3、0. 998 2、0. 758 0、1. 748 6和1. 016 0 mg·g~(-1),且接近实验值,因此化学吸附是主要的吸附方式;采用Langmuir和Freundlich等温方程对数据进行拟合,得出硅藻土更适合Langmuir等温方程,属于单层吸附,其他4种材料则更加适合Freundlich等温方程为多层分子吸附,且5种材料的吸附都为有利吸附;通过投加量实验得知,沸石、硅藻土、膨润土和活性炭对氨氮去除率随投加量增加而升高,最大去除率分别为100%、10. 46%、49. 25%和16. 87%,而麦饭石先升高后降低,投加量为0. 4g时,取得最大值为48. 85%;在p H为4～10,沸石和麦饭石吸附量先增加后减少,而硅藻土、膨润土和活性炭的吸附量缓慢升高; 5种材料氨氮解吸量随初始浓度升高而升高.     

不同黑臭程度下城市河道浮游植物群落结构、多样性和功能群

浮游植物群落特征、多样性和功能群分析可以反映水体环境质量状态.为探究城市河道黑臭对浮游植物群落的影响,2020年11月至2021年3月,以四川盆地内16条城市河道,38个采样点水环境质量调查数据为基础,基于改进的模糊综合评价模型法和k-均值主颜色提取法评价城市河道黑臭程度,将河道划分为不黑不臭型、只黑不臭型、只臭不黑型和又黑又臭型这4种河道类型,在此基础上对不同黑臭类型河道的浮游植物群落结构、多样性和功能群进行分析.结果表明,城市河道从不黑不臭型至又黑又臭型,浮游植物丰度从1.329×10⁵ cells ·L^-1升至6.627×10⁵ cells ·L^-1,组成由蓝藻-绿藻-硅藻型变化为蓝藻型;浮游植物生物量从64.056 μg ·L^-1升至120.465 μg ·L^-1,组成由适应营养盐环境的绿藻-硅藻型转变为适宜有机物环境的甲藻-硅藻-裸藻型;Shannon-Weaver多样性指数从2.45下降到1.98,Simpson指数从0.84下降到0.73.研究区域浮游植物共29个功能群,随着水质黑臭化,生长策略由S、R、C、CR和CS型组成,减少为以R型为主.综上,浮游植物指标能较好地反映河道黑臭状态,在城市河道黑臭管理中,浮游植物监测是具有前景的手段和方法.     

锡林河上游雨季降水、河水和地下水转化关系

为深入理解草原内陆河流域的水文循环过程及不同水体转化机制,以锡林河流域大气降水、河水和地下水为研究对象,对其氢氧稳定同位素进行了测试及多尺度时空特征分析,探究流域不同水体间的定量转化关系.结果表明：①锡林河流域具有明显的内陆性半干旱气候特征,大气降水是流域河水和地下水的主要补给源,地下水和河水同时经历了不同程度的非平衡蒸发;②河水同位素组成在季节上表现出春秋贫化、夏季富集的特征,在空间上表现为自上游到下游逐渐升高的趋势;浅层和深层地下水δ¹⁸O在生长季的波动变化基本一致,二者的主要差异发生在生长季末期,即前者趋于稳定而后者呈上升趋势,反映出深层地下水对大气降水和地表水入渗补给具有滞后响应,在空间上二者均由东南向西北逐渐贫化;③基于端元混合模型的估算结果可知,夏季大气降水和浅层地下水对河水的平均补给比例分别为52.69%和47.31%,说明对于内陆河流域,即使在多雨季节,浅层地下水也是河水的重要补给来源,研究旨在为半干旱典型草原内陆河流域的水资源调控和生态环境保护提供理论指导.     

不同水生植物组合修复城市水体研究

目前城市水体仍面临不同程度的污染问题,以水生植物为主的生态修复是应用较为广泛的技术方法。水生植物修复水体应用过程中存在种植搭配技术方法不科学、修复效果不理想、应用条件不明确等问题。该研究考察在植物物种丰度不同条件下（水生植物植株数量相同、生物量接近,物种丰度不同）,水生植物对水体污染物（总氮、总磷、化学需氧量）削减和对水体溶解氧含量影响的差异。试验设置了2组不同水生植物物种丰度的搭配组合实验组,低丰度实验组为苦草+芦苇,高丰度实验组为金鱼藻+狐尾藻+芦苇+鸢尾。试验进水水质为地表水劣Ⅴ类水质,出水水质稳定保持在地表水Ⅰ类水水质标准,其中高丰度组对化学需氧量的去除效率比低丰度组对化学需氧量的去除效率高14.3%;高丰度组和低丰度组表面底泥TOC含量较初始底泥分别减少了12.3%和7.4%,高丰度组和低丰度组底层底泥TOC含量较初始底泥分别减少了32.8%和30.4%。观察叶片表面发现高丰度组沉水植物叶片表面微生物丰度明显高于低丰度组。通过该研究发现水生植物物种丰度提升有助于增强水体污染物削减效果,提升水体生物多样性,稳定水体生态。     

太湖不同介质电导率时空变化特征

电导率是表征水体溶解性固体物质或盐度的重要参数,也是水体常规监测参数之一.为揭示太湖不同介质电导率的时空变化特征,对太湖水体水质历史数据(1980～2009年)以及近10年来野外监测数据(2009～2018年)进行统计分析.结果表明,近40年来太湖水体电导率呈显著上升趋势,并在1996～1997年发生突变.太湖水体电导率由1980～1996年的(239. 43±70. 60)μS·cm~(-1)增长到目前的(477. 31±23. 47)μS·cm~(-1),年均增长率10. 40μS·(cm·a)-1;空间上,西北湖区水体电导率显著高于东南湖区;水体电导率变化以主要离子变化为主导,氮营养盐的贡献基本可忽略;流域人类活动是引起水体电导率变化的主要因素.此外,太湖水体电导率受季节性径流的影响更为显著.与湖水电导率变化规律相比,西北湖区表层沉积物、孔隙水(0～10 cm)电导率均低于东南湖区,深层( 10 cm)则相反.剖面上,西北湖区表层沉积物、孔隙水(0～10 cm)电导率和深层( 10 cm)无显著差异,但东南湖区表层沉积物、孔隙水(0～10 cm)电导率高于深层( 10 cm).沉积物电导率与有机质呈显著正相关(P 0. 01),与p H呈负相关(P 0. 05),表明有机质对金属离子活化迁移具有明显的促进作用,而酸性环境下更有利于离子的活化.对不同介质间电导率分析发现,表层沉积物和孔隙水(0～10 cm)电导率均与上覆水电导率呈显著正相关(P 0. 01),而深层( 10 cm)沉积物及孔隙水电导率与上覆水电导率没有相关性,表明表层沉积物和孔隙水(0～10 cm)对上覆水电导率有明显影响.此外,整个剖面上(0～50 cm)沉积物电导率和孔隙水电导率呈显著正相关(P 0. 01),说明沉积物和孔隙水之间进行着比较充分的离子迁移交换,两者之间的相互影响总体上高于对上覆水的影响.     

脱氮菌剂在低溶解氧黑臭水体中氮代谢特征

研究在低溶解氧浓度下氨化细菌、硝化细菌、反硝化细菌氮代谢能力,明确不同菌剂脱氮效率和氮转化关系,为大湾区黑臭水体治理提供理论依据.通过不同菌剂浓度和不同底物浓度,检测筛选出的氨化细菌(Staphylococcus sp. Ay)、硝化细菌(Microbacterium sp. Xw)和反硝化细菌(Arthrobacter sp. Fy)制成的菌剂在污水处理厂排放的水中的氮代谢特征;然后在低溶解氧条件下,研究不同Ay、Xw和Fy菌剂浓度在同浓度黑臭水体中氮代谢变化情况、以及相同菌剂浓度在不同浓度黑臭水体中的氮代谢特征.结果表明:Ay菌剂细菌浓度增加3倍,氨化效率没有成倍增加,说明增加氨化细菌浓度不是增加氨化速率的最佳方法; Xw菌剂对硝态氮浓度变化影响显著,低菌剂浓度条件下60 h硝态氮浓度增加180%,高菌剂浓度为231%,Fy反硝化效率较高,在较低浓度下能很快去除硝态氮.总氮浓度的适当提高可以增加Ay菌剂的氨化效率,过高会抑制Ay菌剂的氮氮代谢效率.Xw菌剂硝态氮的生成率在总氮浓度25 mg·L~(-1)条件下达到最好效果,浓度提高3 736%; Fy菌剂对氨氮去除效果不明显.总氮浓度为25 mg·L~(-1)时,Fy菌剂对硝态氮的去除达到最好效果.得出:氨化细菌和反硝化细菌原菌剂直接投加,氮代谢速率较高,硝化细菌菌剂浓度增加,可以提高硝态氮生成速率.在一定范围内,增加底物浓度可以增加菌剂氮代谢效率,浓度过高将抑制氮代谢效果,可为大湾区黑臭水体问题的解决提供数据支持.     

江西锦江流域抗生素污染特征与生态风险评价

利用固相萃取-超高效液相色谱串联质谱法,测定分析了江西省锦江流域地表水、地下水、生活污水和养殖废水中8种磺胺类、9种喹诺酮类、4种四环素类、4种大环内酯类和2种硝基咪唑类共27种抗生素的浓度和分布特征.结果表明,锦江流域水体存在抗生素的污染,地表水中共检出20种抗生素,浓度范围为32.3~280 ng·L^-1.地下水中检出15种抗生素,浓度范围为28.4~55.8 ng·L^-1.废水中检出21种抗生素,浓度范围为231~8.71×10⁴ ng·L^-1.与国内外河流湖泊中8种常见抗生素浓度进行对比表明,锦江流域污染程度处于中等水平.对比国内外地下水中磺胺甲唑浓度可知,锦江流域地下水中磺胺甲唑污染程度中等偏下.与国内外养殖厂废水中3种抗生素浓度对比可知,锦江流域养殖废水中磺胺嘧啶的污染程度较高.生态风险评价结果表明,研究区中高风险抗生素有9种,分别是克拉霉素、红霉素、环丙沙星、磺胺噻唑、罗红霉素、四环素、氧氟沙星、恩诺沙星和磺胺甲唑,其余为低风险或无风险.     

基于MAWEI指数的水体信息提取方法

遥感技术是快速而又准确获取水体信息的有效途径,对水资源管理与评估有着重要意义。以福州市闽江、贵阳市百花水库、曲靖市南盘江和泰安市东平湖区域Landsat 8影像为基础,构建改进的自动水体提取指数（MAWEI）对水体信息进行提取,利用目视解译结果作为精度验证数据,量化不同水体指数在多种环境条件下的水体提取精度。研究结果表明：（1）面向对象的分类方法改善了面向像素方法存在“椒盐现象”的缺点;（2）MAWEI、AWEInsh、AWEIsh和MNDWI四种水体指数在最优提取阈值的情况下,MAWEI指数提取水体的精度最高,效果最佳。且通过实验发现不同环境条件下MAWEI水体指数的稳定性较好。MAWEI指数可用于快速有效地提取大面积水体信息,能满足大面积的水体快速制图和土地利用的分类,对水体信息快速提取具有较强的应用价值,值得推广。     

再生水补给型城市景观水体中抗生素抗性基因的污染特征——以圆明园为例

由于抗生素抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)对环境和人类健康存在潜在威胁而逐渐受到人们的重视,高人口密度城市中典型景观水体是ARGs储存库和传播媒介.本研究采用实时荧光定量PCR技术,研究了圆明园不同点位的ARGs污染情况和分布特征.结果表明:园区中ARGs的绝对丰度范围在n.d.(未检出)～1.08×10~9copies·L~(-1)之间;园区进水口目标ARGs的丰度低于末端,表明封闭的水体可能为ARGs的积累提供了理想培养基.在所检测基因中,磺胺类ARGs占主导,ARGs的绝对丰度依次为:sulIIsulImefAtetQtetMermB.磺胺类ARGs与指示微生物粪大肠菌群和大肠杆菌间存在显著相关性,表明指示微生物在ARGs的传播中可能起着关键作用.