多级串联表面流库塘-湿地净化农田径流效果评价

农田径流已成为湖泊流域非点源污染治理的主要制约因素.为研究多级串联表面流库塘-湿地中各级表面流湿地对洱海流域农田径流水体的净化效果,以大理市喜洲镇美坝村新建的多级串联表面流库塘-湿地为研究对象,跟踪监测其各级表面流湿地进、出水中ρ（TN）、ρ（NO₃--N）和ρ（TP）,分析水质净化效果及营养盐质量浓度沿程变化规律.结果表明:①多级串联表面流库塘-湿地出水ρ（TN）、ρ（NO₃--N）和ρ（TP）平均值分别为1.77、1.18和0.05 mg/L,低于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》中Ⅴ类标准限值,TN、NO₃--N和TP去除率分别为57.75%、65.54%和67.43%.②农田径流在经过沉淀池、一级和二级表面流湿地后,对TN、NO₃--N和TP的去除率已分别达45.35%、52.21%和50.59%,且二级表面流湿地中出水ρ（TN）、ρ（NO₃--N）和ρ（TP）分别为2.36、1.69和0.06 mg/L,已达到较好的出水水质.③氮、磷营养盐质量浓度沿程削减模型拟合结果表明,指数削减模型较适宜表征TN、NO₃--N在多级串联表面流库塘-湿地中的沿程削减过程,而TP的最佳削减模型为线性削减模型.研究显示,多级串联表面流库塘-湿地对农田径流具有较好的净化效果,其对营养盐净化作用主要体现在前两级表面流湿地.      

Fate of antibiotics and antibiotic resistance genes in a full-scale restaurant food waste treatment plant: Implications of the roles beyond heavy metals and mobile genetic elements

Is our food safe and free of the crisis of antibiotics and antibiotic resistance(AR)?And will the derived food waste(FW) impose AR risk to the environment after biological treatment? This study used restaurant FW leachates flowing through a 200 tons-waste/day biological treatment plant as a window to investigate the fate of antibiotics and antibiotic-resistance genes(ARGs) during the acceptance and treatment of FW. Sulfonamides(sulfamethazine, sulfamethoxazole) and quinolones(ciprofloxacin, enrofloxacin, ofloxacin) were detected during FW treatment, while tetracyclines, macrolides and chloramphenicols were not observable. ARGs encoding resistance to sulfonamides, tetracyclines and macrolides emerged in FW leachates.Material flow analysis illustrated that the total amount of antibiotics(except sulfamethazine) and ARGs were constant during FW treatment processes. Both the concentration and total amount of most antibiotics and ARGs fluctuated during treatment, physical processes(screening, centrifugation, solid–liquid and oil–water separation) did not decrease antibiotic or ARGs concentrations or total levels permanently; the affiliated wastewater treatment plant appeared to remove sulfonamides and most ARGs concentrations and total amount. Heavy metals Ni,Co and Cu were important for disseminating antibiotics concentrations and MGEs for distributing ARGs concentrations. Humic substances(fulvic acids, hydrophilic fractions), C-associated and N-associated contents were essential for the distribution of the total amounts of antibiotics and ARGs. Overall, this study implied that human food might not be free of antibiotics and ARGs, and FW was an underestimated AR pool with various determinants. Nonetheless, derived hazards of FW could be mitigated through biological treatment with well-planned daily operations.     

露天煤矿矿区生态资产负债核算技术方案

生态资产负债核算技术体系是施行生态环境管理政绩考核制度的必要科技支撑.目前生态资产研究在核算内容上注重生态资产流量评估而忽视生态资产存量损失计量,强调生态系统服务变化研究而对其变化原因探索不足,并且在研究技术手段上强调3S宏观技术手段而忽视微观生态要素调查和生态环境质量评价,因此尚不足以为地方政府生态环境管控绩效考核提供强有力支撑.针对露天煤矿开采所导致的严峻生态环境问题,将微观研究手段与宏观分析技术方法相结合,通过对比来分析核算时段起止年份生态资产存量的类别、数量、质量、空间格局,辨识矿区采矿作业、土地复垦、生态恢复等人类活动对生态环境的损益类型和特征;基于不同类别存量生态资产质量评价来判别其损益程度,进而划分生态资产负债核算类型区并探究其损益原因;以此为前提探索构建包括存量、流量及负债三部分内容在内的生态资产负债核算框架及技术方法,并采用直接法和间接法编制生态资产负债表.研究旨在弥补现有区域生态资产评估技术的不足,以为生态环境管理绩效考核提供更为客观、详实、可靠的资料数据为核心,倡导生态资产研究内容与方法的革新.      

施氮和水分管理对光合碳在土壤-水稻系统间分配的量化研究

施肥和水分管理是影响水稻生长的两个关键因素,探讨水肥耦合条件下光合碳在"水稻-土壤"系统输入与分配动态,对深入解析稻田土壤碳循环具有重要意义.本研究通过盆栽试验,选用籼性常规水稻品种(中早39),采用13C-CO_2连续标记技术,量化研究施氮和水分管理对光合碳在"水稻-土壤"系统中分配的影响.结果表明:施氮增加了水稻地上部干物质重和碳、氮含量,却显著降低了水稻根冠比;干湿交替使施氮条件下的水稻地上部全碳、全氮含量较持续淹水处理分别提高了22%和33%,根系中全碳、全氮含量分别提高了36%、44%,这表明施氮有利于水稻地上部生长,而干湿交替显著促进了水稻根系的生长.施氮显著增加水稻地上部13C含量,与不施氮处理相比增加了32%~83%;施氮使光合碳在水稻地上部的回收率增加6%~32%,在根系的回收率减少18%~59%.水分管理对13C分配的影响表现为:连续标记22 d后,在施氮条件下,干湿交替使水稻地上部、根系13C量均有一定量的增加;不施氮条件下,干湿交替与持续淹水处理相比,地上部13C量减少10.3mg·pot-1,回收率降低了11%~12%;根系13C量增加1.9 mg·pot-1,回收率提高了24%~57%.施氮和干湿交替都显著增加了13C在根际土壤中的累积与回收率.因此,施氮增加了光合碳在土壤-水稻系统中的累积,但降低了光合碳在根系中的分配,干湿交替比持续淹水更利于光合碳向土壤中的传输与累积,水肥耦合管理显著调控了光合碳的传输与分配.该研究进一步量化了水肥管理条件下水稻光合碳的分配及其在土壤有机碳库中的传输特征,为稻田水肥管理、水稻土有机质积累持续机制提供了理论依据和数据支撑.     

四边形折流式膜生物流化床内填料浓度及液相流场特性研究

针对研究开发的四边形折流式膜生物流化床,构建了气、固、液三相流可视化平台,应用取样法和激光粒子图像测速(PIV)技术剖析了不同进水流量和曝气强度组合对流化床内的填料浓度及液相流场特性的影响.结果表明,折流板上部形成的曝气死区,提高了升流区的填料浓度;折流板和导流锥形成的进水角度使流场冲击反应器底部的填料,提高了在低曝气强度下流化床的填料浓度,在实际运行过程可降低曝气能耗;四边形折流式膜生物流化床的结构特点导致填料与膜组件相互碰撞的概率增大,强化了膜污染的控制.曝气强度和进水流量的变化改变了液相的轴向返混强度和剪切力,进而改变了填料浓度,使气、固、液三相冲刷膜组件的作用增大,最终影响膜面传质系数和浓差极化边界层厚度,降低了膜污染.通过流化床结构的改变提高填料浓度和改善流场特性,为高浓度有机废水好氧生物的处理提供了一个研究方向.     

溶解氧对固定气体流量曝气系统亚硝化特性的影响

通过实时控制系统并结合其他工艺参数的调控,在SBR系统中实现了垃圾渗滤液短程硝化过程的快速启动,并在稳定期考察了固定气体流量曝气系统中溶解氧(DO)对短程硝化的影响。结果表明:在线监测p H的"氨谷"可判断氨氧化反应的终点;采用固定气体流量的曝气方式,使得单周期好氧段后期ρ(DO)高达7.95 mg/L,出水亚硝态氮积累率维持在98.3%左右,氨氮去除率高达96.5%;好氧段后期高溶解氧并没有导致硝化菌(NOB)的再次增长,短程硝化系统稳定。     

煤层气产出水的人工湿地构建与处理效果研究

针对煤层气田产出水排放所存在的环境隐患,在山西省沁水盆地建立复合型人工湿地处理系统,对比产出水经该系统处理前后的水质,研究人工湿地系统对煤层气产出水的净化效果,结果表明:人工湿地对产出水中污染物发挥了较为稳定的去除效果,出水水质可达农田灌溉水质标准。其中,人工湿地对于产出水中的悬浮物和重金属有良好的去除效果,悬浮物去除率达99.13%,重金属去除率达90%以上;对产出水的pH值具有良好的调节作用,使出水水质趋于中性。研究人工湿地系统的沿程水质变化,发现悬浮物的去除主要发生在阶梯式人工湿地,湿地系统对全盐量的去除效果不明显。该湿地系统由于处理成本低廉,可为野外处理类似高盐度的采矿废水提供借鉴和参考。     

2015年中国城镇污水处理厂达标排放评估

基于2015年3364座中国城镇污水处理厂在线监测数据(小时级),借鉴欧盟排放标准达标评估方法,分析了不同维度条件下,城镇污水处理厂污染物排放达标率情况(日均值)。结果表明:按污水厂污染物全年日均值95%保证率,2015年全国城镇污水处理厂化学需氧量(COD)、氨氮(NH_3-N)排放达标率分别为94%、80%。从省份来看,天津、江西、河南、四川和山东COD达标率均为100%,天津、山东、江苏NH_3-N达标率分别为100%、95%和95%;从处理厂排入水体的类型来看,排入Ⅳ类、Ⅴ类水体的排口达标率较高,达到了97%以上。中国在线监测污水处理厂处理工艺主要为氧化沟、A~2/O、SBR,从污水处理工艺的达标率来看,氧化沟、A~2/O等工艺处理COD、NH_3-N效果较好。     

树轮记录的黄河源区过去390 a流量变化

论文利用采自黄河源区的两个样点的祁连圆柏树轮样本建立了区域树轮宽度年表,分析了树木生长与流量的关系,结果表明1—7月的平均流量与树轮宽度密切相关,相关系数达0.73。由此重建了黄河源区过去390 a来的流量变化,统计检验结果表明,重建方程方差解释量高达53.6%。重建序列大体经历了7个丰水期和10个枯水期。周期分析结果表明,重建序列存在着42、18和2~4 a左右的显著变化周期。区域对比结果表明,重建结果与周边其他基于树轮资料的重建序列的干湿变化有较好的一致性,证明了论文重建序列的准确性。     

以建筑废砖为填料的人工湿地对农村生活污水的净化效果

采用建筑废砖为填料构建垂直流人工湿地,以常规碎石床湿地为对照,研究了建筑废砖人工湿地对农村生活污水的净化效果。结果表明:生活污水经废砖湿地系统处理后,出水比较稳定。废砖湿地系统对TP、TN和NH+4-N的去除效果显著高于常规碎石床湿地系统,其去除率分别可达到91%、66%和78%。废砖湿地系统与常规碎石床湿地对COD的去除率均较高,去除率可达90%左右。废砖湿地系统出水水质可满足GB 18918—2002《城镇污水处理厂污染物的排放标准》一级B及以上限值。