海洋牧场多水层溶解氧在线监测系统的构建及应用

为满足海洋牧场养殖区域多水层溶解氧（dissolved oxygen,DO）含量实时、在线、连续监测的需求,本文设计了一种剖面DO在线监测系统,系统集成自主研发的光学DO传感器,设计了链式DO剖面测量结构,开发了基于STM32单片机的数据采集与控制系统,通过无线传输模块与远程监控中心通信对接,实现了海洋牧场多水层DO监测数据的实时传输与可视化显示,方便用户查看当前海水DO及温度变化状况、历史数据及变化趋势。性能测试表明,本系统DO探头漂移可控制在3%范围内,整套系统的稳定性好、可靠性高。2016年至2018年,本系统在山东烟台的东方海洋云溪牧场进行了应用示范。观测数据显示:DO与温度表现出相似的变化规律,即表层>中层>底层;表层水DO浓度较高且变化幅度较小,中层海水DO变化幅度明显高于表层和底层,底层海水在未有明显的垂直混合作用下,DO呈持续走低趋势。观测期间,2016年和2017年海洋牧场底层海水均出现了长达18 d以上的低氧现象,且测试数据的时间序列变化趋势与天气变化相吻合,为海洋牧场的养殖企业提供了预警预报,减少了低氧灾害所带来的经济损失。     

MBBR设计要点探讨

本文从设计规范、计算方法、填料选择、填料填充率选取、溶解氧和水力停留时间等关键参数对MBBR在设计中遇到的常见问题进行了探讨。     

福建省流域-近海溶解氧时空格局与低氧调控机制

溶解氧是衡量水环境质量和生态系统健康的关键参数,当前我国海岸带地区的低氧问题突出,但缺乏对流域-近海溶解氧时空格局与低氧调控机制的研究.基于2011~2020年福建省135个地表水（含河口）和66个近岸海域监测点位数据,系统分析了年际和季节两个时间尺度溶解氧的时空演变规律,选取低氧（溶解氧饱和度位于10%分位之内）站位数据,采用数理统计和随机森林模型分析方法,重点研究了河流、水库、河口和近海这4种类型水体的低氧特征及其调控机制.结果表明,溶解氧饱和度近海最高［（98.2±10.2）%］,河口最低［（79.2±17.9）%］.与"十二五"（2011~2015年）相比, "十三五" （2016~2020年）河流和水库的低氧检出频率有明显降低,但河口变化不大.统计有低氧检出的点位,河流和水库的多年平均低氧检出频率在秋季最高,河口在夏季最高.水库和河口低氧问题最为突出但机制不同,水库河段的低氧与夏季径流携带大量有机质输入、层化导致底层水持续耗氧、秋季混合上涌或通过大坝泄流有关,河口的低氧与污染输入、潮水顶托和还原性物质耗氧有关.需要建立系统治理与分区管控制度,进一步加强流域-近海污染控制有助于减缓水体富营养化和低氧问题.     

2013—2020年泸沽湖溶解氧随时间变化规律及主要影响因素分析

泸沽湖坐落于川滇交界处,是中国典型高原淡水湖泊。对泸沽湖水质的客观评价对于其规划保护及保护成效评估极为重要。鉴于溶解氧常常成为决定泸沽湖水质类别的唯一关键指标,在综合分析泸沽湖2013—2020年连续8年水环境主要指标变化的基础上,着重分析了溶解氧随季节、年际等的变化情况及其主要影响因素。结果表明,溶解氧浓度及饱和率存在明显的季节和年际波动。其中:溶解氧浓度一般是在春季升至全年最高,夏季末降低,并在秋冬季维持低位;溶解氧饱和率则是夏秋季节最高,冬季最低。溶解氧浓度的季节变化与水温显著负相关,而溶解氧饱和率的季节变化和水温、pH显著正相关;溶解氧浓度及饱和率的年际变化与水质主要指标均不存在显著相关关系。受高海拔低气压影响,虽然采取了大气压和温度补偿校准,但泸沽湖溶解氧浓度仍不易达到Ⅰ类水质标准限值(7.5 mg/L);而优良的水质加之茂盛的水生植被使得其溶解氧饱和率长期处于较高水平,可以达到Ⅰ类标准限值(90%)。因此,在自然环境特征类似于泸沽湖的水质优良高原湖泊,优先以饱和率作为溶解氧的评价指标更为合理。     

β-Proteobacteria菌降解甲基叔丁基醚的条件及中间代谢产物研究

采用可利用甲基叔丁基醚(methyl tert-butyl ether,MTBE)为唯一碳源和能源生长的1株β-Proteobacteria菌进行MTBE在密闭系统中的降解试验,确定了该菌降解MTBE的最适条件为:培养液初始pH值7.2,初始细胞浓度10⁷cells/mL,初始MTBE浓度为25 mg/L.考察了密封培养系统内培养液溶解氧对降解效果的影响,结果表明,在培养系统密闭前充入氧气可提高菌体对MTBE的降解速率.以气相色谱-质谱联用法检测到MTBE降解主要中间代谢产物是叔丁基醇、异丙醇、丙酮.在选择离子扫描模式下定量分析,得到降解过程中主要中间代谢产物的浓度变化曲线,据此推断MTBE的降解途径属于“丙酮途径”.     

溶解氧对人工湿地处理受污染城市河流水体效果的影响

研究了溶解氧在人工湿地中的分布对受污染城市河流水体处理效果的影响规律及其意义,为城市受污染景观水体处理或雨水处理人工湿地的工程设计提供有效的自然复氧估算方法和设置措施.结果表明,由于自然复氧不利引起的溶解氧不足(<2 mg/L)是导致人工湿地出水水质恶化的主要原因.自然跌水是一种有效的人工湿地充氧方式,其充氧效果可用氧亏比r根据水温、水质以及充氧形式等外部条件参数进行估算.推流态的湿地床内,溶解氧分布与生物量分布以及有机物的去除规律呈现明显的相关性,而对TP沿程去除速率影响不大.设置多级多段跌水有利于均衡湿地床填料内的溶解氧分布,促进硝化反应,保证出水水质.     

铸铁还原氯乙酸的影响因素与机制研究

氯乙酸是地表水与饮用水中一种常见的微量氯代有机污染,具有致癌性,浓度较高时对人体健康会产生一定的危害.为了更经济地去除水体中的氯乙酸,研究了铸铁废料去除氯乙酸的可行性,讨论了铁类型、预处理方法,振荡方式以及溶解氧等条件对还原效果的影响.结果表明传质过程比铁类型与酸处理对氯乙酸还原速率的影响更大.铸铁无氧去除三氯乙酸(TCAA)的主要产物为二氯乙酸(DCAA)而有氧存在时为一氯乙酸(MCAA).在纵向翻转下铸铁对氯乙酸的去除过程符合伪一级动力学,TCAA、DCAA与MCAA的无氧速率常数分别为0.46 h-1、0.03 h-1与0,有氧速率常数依次为1.24 h-1、0.79 h-1与0.28 h-1.不同氧含量环境中铸铁对氯乙酸的去除机制不同,无氧时为连续氢解,有氧时可能包括连续氢解与直接转化过程.     

溶解氧对Biolak型A2O工艺脱氮除磷性能的影响

通过对Biolak型A2O工艺处理生活污水工程应用的研究,考察了好氧段溶解氧(DO)浓度对该工艺脱氮除磷的影响.试验结果表明,DO浓度变化对系统COD、NH+4-N处理效果的影响不大,而对系统总氮及总磷的去除效果影响显著.当DO浓度控制在0.80~1.50 mg·L-1之间时,系统总氮去除效果最佳,可以达到69.5%,系统好氧段可实现同步硝化反硝化除氮.通过对系统氮进行物料衡算发现,23.7%的总氮通过好氧段多级A/O反硝化脱氮去除.当DO浓度为1.00~3.00 mg·L-1时,总磷(TP)去除率较高,可以达到74.0%.DO浓度控制在1.00~1.50 mg·L-1之间时,系统脱氮除磷效果最佳,此时TN、TP的去除率分别为68.9%、73.7%,二级生化处理段出水TN、TP分别为12.02、0.95 mg·L-1.     

海洋环境中溶解氧稳定氧同位素研究进展

溶解氧(DO)的稳定氧同位素组成(δ18ODO)是水生系统DO生物地球化学循环研究的有效示踪剂之一,不同生物地球化学过程引起的氧同位素分馏会反馈到溶解氧同位素组成上。在近年来水生环境中溶解氧同位素研究的基础上,回顾了溶解氧同位素的分馏机理及其影响因素,以及氧同位素的测试技术和海洋环境中溶解氧同位素的应用。在现阶段取得的主要研究进展基础上,提出今后研究及发展趋势应侧重于同位素分析测试技术的提高,特别是高效、快速、连续预处理方法的建立,基础理论研究和关键物理过程在海洋环境溶解氧同位素分布中的作用及其控制机制等方面。