采煤区覆岩与地表沉陷控制技术研究及展望

煤矿开采引起覆岩及地表沉陷的控制理论与技术研究是涉及全球性灾害学科的研究内容之一。笔者通过对采动覆岩破坏特征的分析，提出了覆岩破坏与移动的“竖四带”的分区模式；并在评述传统控制技术及效果的基础上，介绍了覆岩与地表沉陷控制的新技术——离层注浆技术的原理、特点及应用前景     

珠江广州段上覆水及间隙水中氮的分布特征

通过现场调查与实验测试方法,研究了珠江广州河段上覆水与间隙水中不同形态氮含量的空间分布特征,并分析这两种赋存介质中各形态氮间的相关性。结果表明,沉积物间隙水中总氮、有机氮与氨氮远高于上覆水,而硝态氮则相反。上覆水总氮的平均含量为13.62 mg/L,前航道的平均含量明显高于西航道,从西航道到前航道呈现逐渐升高的趋势,并以有机氮为主要形态,两者呈现显著正相关;间隙水总氮的平均含量为51.31 mg/L,从西航道到前航道略有升高的趋势,但变化不如上覆水明显,以氨氮为主要形态,总氮与氨氮、有机氮三者间均呈显著正相关。相关性分析还表明,各形态氮在间隙水和上覆水中的含量均无明显相关性,说明间隙水中赋存的氮含量不是其上覆水中含量的决定因素。     

绿潮硬毛藻分解对天鹅湖水体氮磷水平的影响

为了解绿潮硬毛藻衰亡分解对上覆水体营养水平的影响,以荣成天鹅湖不同湖区的沉积物和暴发的硬毛藻为试材,通过室内模拟研究了藻类分解过程中水体氮磷水平及理化性质的变化,并评价了不同湖区沉积物中氮磷的释放潜力.结果表明:硬毛藻衰亡分解使上覆水体中ρ(TN)和ρ(NH₄+-N)均明显上升,并且前期(0~16 d)上升较快,ρ(TN)和ρ(NH₄+-N)最高分别可达12.40和7.98 mg/L;水体中ρ(TP)和ρ(SRP)表现为前期变化不大,19 d后大幅增加,含量变幅分别为0.02~1.14和0.01~0.40 mg/L.在试验中后期(约16 d后),不同湖区沉积物处理的水体中ρ(TN)、ρ(NH₄+-N)、ρ(TP)、ρ(SRP)均表现为有沉积物含藻处理>无沉积物含藻处理>有沉积物无藻处理.在藻分解的条件下,不同湖区沉积物的氮磷释放能力存在很大差异,氮释放量的顺序为湖中心>西北部>南部,而磷表现为西北部>湖中心>南部.在硬毛藻绿潮的衰亡阶段,由于初期藻体营养盐的直接释放和后期促进沉积物内源释放的间接影响,水体中ρ(TN)和ρ(TP)均明显增加,进而加重了天鹅湖水体的富营养化水平.      

福州地区海湾和河口潮汐沼泽湿地秋季上覆水营养盐分布特征

2015年秋季,采集福建省福州市沿海兴化湾（福州一侧）、福清湾、闽江口、敖江口和罗源湾5个海湾和河口分布的潮汐沼泽湿地的上覆水,并测定上覆水中的氮、磷营养盐浓度及其他水体理化指标,探讨不同海湾和河口潮汐沼泽湿地上覆水营养盐浓度形成差异的原因.结果表明：①不同海湾和河口潮汐沼泽湿地上覆水中的氮、磷营养盐浓度均存在显著差异（P<0.05）,福清湾氮、磷营养盐浓度均较高,兴化湾氮营养盐浓度最低,敖江口磷营养盐浓度最低,其中福清湾上覆水营养盐浓度主要受区域水产养殖、陆源污染、地形的影响,而兴化湾主要受潮汐影响显著;②植被类型对沼泽湿地上覆水营养盐浓度有一定影响,南方碱蓬群落沼泽湿地上覆水中的氮营养盐浓度较高,互花米草群落沼泽湿地上覆水中的氮、磷营养盐浓度较低;同一海湾或河口沼泽湿地不同植物群落下上覆水中的营养盐浓度不同,且规律复杂.潮汐、地表径流、植物群落、地形、人为活动均会对海湾和河口沼泽湿地上覆水中的营养盐浓度产生重要影响.     

刚毛藻分解对上覆水磷含量及赋存形态的影响

在荣成天鹅湖刚毛藻暴发区域采集新鲜沉积物和刚毛藻进行室内模拟试验,定期监测上覆水中溶解氧(DO)、pH和电导率等理化参数,分析水体总磷(TP)、可溶性总磷(DTP)、可溶性磷(SRP)、溶解性有机磷(DOP)和颗粒态磷(PP)的含量变化,并探讨了刚毛藻分解对沉积物磷释放的影响.结果表明,刚毛藻分解过程中上覆水DO含量明显降低,其中30 g藻+水+沉积物处理基本维持在厌氧状态(0～0.17 mg·L-1);各处理水体pH值略有降低,加藻处理约降低了1个单位.刚毛藻分解使上覆水总磷及各形态磷含量大幅上升,且随藻量的增加,上升幅度变大,其中TP含量变化在0.04～1.34 mg·L-1之间.藻+水处理上覆水中磷的形态以DOP和PP为主,而藻+水+沉积物处理SRP含量明显升高.结果说明,刚毛藻分解过程中自身可释放大量的磷,且释放形态以PP和DOP为主;另一方面,藻类分解可明显促进沉积物中磷的释放,从而使得上覆水SRP含量大幅增加.     

太湖不同介质中磷的污染特征及其治理启示

磷是现阶段制约太湖水环境持续改善的关键指标,也是太湖蓝藻暴发的重要诱因之一.为揭示太湖不同介质中磷元素的特征及其之间的迁移转化关系,对太湖全湖表层水、上覆水、间隙水和沉积物中TP浓度进行了调查分析.结果表明,太湖表层水和上覆水ρ（TP）处于地表水Ⅰ～Ⅳ之间,平均值分别为0.09 mg·L^-1和0.085 mg·L^-1,间隙水ρ（TP）是上覆水的4～8倍,平均值为0.558 mg·L^-1.太湖沉积物中TP负荷主要集中在表层0～30 cm,ω（TP）范围在413～1 531 mg·kg^-1,深层（30～100 cm）沉积物的TP含量总体较为稳定.太湖沉积物-水界面的磷元素交换总体比较活跃,不同介质中TP污染的空间分布一致性较强,总体表现为西北部高于东南部,西北部湖区中,竺山湖不同介质中TP含量均达到严重污染的程度,梅梁湖和西部沿岸区因间隙水与上覆水TP浓度梯度差较大,内源释放风险较高.TP含量在沉积物中总体表现为随深度增加而降低的趋势;近现代人类活动的影响主要聚集在表层0～30 cm沉积物,该泥层是底泥...     

农村河道微生态系统构建及原位修复底泥

我国农村河道底泥氮磷元素蓄积严重,物化修复技术存在污染物去除不彻底、易破坏水生生态系统等问题。采用生物生态修复技术不仅能抑制底泥污染释放,还能恢复水生生态系统,强化水体自净功能。构建了由"玉米秸秆生物炭固定化脱氮菌-苦草/伊乐藻-中华田园螺"组合的泥水界面复合微生态系统,并探究了该系统对底泥和上覆水中污染物的去除效果及对底泥微生物群落结构的影响。结果表明:复合微生态系统能有效降低底泥中的氮磷污染,运行62 d后底泥OM、TN和TP去除率分别为85.41%、77.40%和54.98%,可将OM、TN、TP严重污染水平的底泥分别修复至轻度污染、中度污染和清洁水平;同时微生态系统对上覆水氮素具有较好的去除效果,上覆水NH₄+-N、TN浓度均达到GB 3838—2018《地表水环境质量标准》Ⅲ类水标准。微生态系统的构建提高了河道底泥系统中的生物多样性,底泥污染的Chloroflexi （绿弯菌门）相对丰度降低,具有降解污染物能力的Proteobacteria （变形菌门）相对丰度提高。     

腐殖酸对As(V)在覆铁砂介质中吸附行为的影响

对腐殖酸(HA)进行了成分分析及红外表征,并从HA浓度、pH值、As(Ⅴ)初始浓度等方面,研究了HA对As(Ⅴ)在覆铁砂介质中吸附行为的影响.结果表明,随着HA浓度的升高,总砷去除率逐渐降低.当HA浓度增加到25mg.l-1时,与不存在HA条件下相比,总砷去除率降低了12%左右.溶液pH值影响As(Ⅴ)的去除,pH值从6升高到8时,总砷去除率从52.1%降到了39%.其中的作用机理主要是HA与As(Ⅴ)在覆铁砂表面形成竞争吸附,HA争夺了As(Ⅴ)的吸附点位.此外,HA与Fe(Ⅲ)的络合作用也是导致覆铁砂对砷的去除率降低的一个重要原因.     

洱海上覆水不同形态氮时空分布特征

为研究洱海上覆水各形态氮时空变化特征及其环境效应,收集了1992~2009年洱海上覆水总氮数据,逐月调查了2010年上覆水各形态氮含量.结果表明,1992~2010年洱海上覆水TN含量在0.20~0.67mg/L之间,总体呈上升趋势.2010年上覆水TN年均值为0.57mg/L,DTN为0.41mg/L,NH4+-N为0.17 mg/L,NO3--N为0.086 mg/L,DON为0.15mg/L,颗粒态氮(PN)为0.16mg/L,满足Ⅲ类水体要求;TN、DTN和DON北部最高,NH4+-N和NO3--N中部最高、PN南部最高;上覆水各形态氮年内呈先升后降趋势,TN、DON和PN在7月份达到最高值,DTN和NO3--N在9月份达到最高值,NH4+-N在6月份达到最高值;上覆水TN、DTN、DON和PN垂向分布底层最高,表层次之,温跃层12m处出现峰值.上覆水氮形态时空分布主要受外源氮输入影响,内源氮释放以DON和PN形态为主,NH4+-N和NO3--N分布受水生植物分布影响较大,TN是影响藻类季节性变化的主要因子.洱海营养水平受上覆水氮浓度影响较大,应以控制外源氮输入为重点,特别是雨季之初6、7月份,北部“三江”流域是重点控制区域.     

洱海上覆水溶解性有机氮特征及其与湖泊水质关系

研究了洱海上覆水溶解性有机氮(DON)含量及空间分布,利用三维荧光和紫外光谱技术分析了其结构组分特征,探讨了DON与湖泊水质间关系.结果表明:2014年洱海上覆水DON含量在0.08~0.33mg/L之间,全年平均为0.18mg/L,时间分布为春季 > 夏季 > 秋季 > 冬季,空间分布呈南部 > 北部 > 中部的趋势,垂向分布呈中层 > 表层 > 底层的趋势.洱海上覆水DON腐殖化程度较高,取代基中羰基、羧基、羟基、酯等含量较少,主要以脂肪链为主;自生源指数(BIX)在0.84~1.19之间(平均值0.94),荧光指数FI值在1.58~1.66之间(平均值为1.63),表明洱海上覆水DON受陆源输入和内源生物代谢共同影响;另外,洱海上覆水DON主要组分为腐殖质类物质(平均61.82%),且在0~2m各荧光组分转化量最大,其类蛋白成分P_(I+II,n)始终小于20%.洱海上覆水DON和溶解性总氮(DTN)呈极显著正相关(R=0.949, P < 0.01),类蛋白物质与类腐殖质比值(P_(I+II,n)/P_(III+V,n))与TN、DTN和SRP呈显著正相关(R=0.467~0.552, P < 0.05),表明上覆水DON含量在一定程度上可以指示洱海水质状况,特别是其类蛋白物质含量能较好的指示其水质状况,即类蛋白物质含量越高,上覆水体氮磷含量越高.