重污染感潮河道底泥释放特征及其控制技术研究

以珠江三角洲城市重污染感潮河道为对象,研究了底泥污染物(重金属、有机物和营养盐)在静态、潮汐作用影响及人工曝气扰动下的释放特征.在此基础上,采用曝气充氧、重金属化学固定、激活底泥土著微生物等联合技术对底泥释放进行控制,研究其控制效果.结果表明:①感潮作用加速了底泥污染物的释放,与静态释放相比,Cu、Zn、Pb、Cr、COD、NH 4-N和TP的平均释放速率提高了1～4倍,释放量增加了0.3～1.8倍;底泥平均耗氧速率提高了1.28倍.②人工曝气扰动使底泥污染物局部急剧释放,并使泥水界面由弱碱性变成弱酸性;在有氧环境,NH 4-N、TP的释放得到有效抑制.③投加石灰调节pH至8～9,上覆水体Cu、Zn、Pb、Cr的去除率达到85%～98%,同时还可去除92%的TP和86%的浊度;在微碱性好氧条件下,Cu、Zn、Pb和Cr的释放量稳定在300μg·L-1以下.④底泥土著微生物层对水体及底泥污染物有良好的降解作用,通过间歇曝气COD、NH 4-N、TP去除率分别可达到85%、92%和71%;但微生物层具有较高的耗氧速率,达到45g·m-2·d-1.     

基于合作博弈论的感潮河网区污染物排放总量削减分配模型研究

在给定污染物削减目标的情况下,如何确定各排污区域的分配比例一直是污染物总量分配技术的核心问题,博弈论是解决这一问题的有效尝试。采用合作博弈论方法,以感潮河网区各排污区域为研究对象,充分考虑各区域的污染治理成本、排污策略与环境质量的相互影响,建立了在给定污染物总削减比例条件下各区域环境合作的博弈模型,计算了各种可能联盟的特征函数值,利用Shapley值法进行合作收益的公平分配。结合珠江三角洲西江-石岐河河网区3个区域的环境合作案例说明削减合作的可行性,在总削减比例为15%的约束下,3区域合作削减比例是20.77%、12.82%和12.99%,与合作前相比,3个区域合作后环境成本分别减少了11.83%、2.13%和2%。     

晋江感潮河段沉积物重金属赋存形态及潜在生态风险

测定了晋江感潮河段表层沉积物中12种重金属的含量,分析了沉积物中重金属的分布特征,结果显示:Cr、Ni、Cu、Zn在受人类活动影响较大的中间河段偏高,远离城区与工业区的上游、水动力条件较好的下游偏低。用改进的BCR四步提取法分析了4个站位沉积物中重金属的赋存形态,结果表明:Mn、Cd的弱酸溶态和Pb、Cu的可还原态占主导地位,具有较大的潜在生态危险性;V、Sb、Ti、Sn主要以残渣态为主,对环境的危害较小。沉积物中重金属污染的潜在生态风险评价表明,Cd污染及其生态危害性非常严重,Cu、Zn、Pb、Cr和Ni污染较轻。总体上,晋江感潮河段表层沉积物已受重金属严重污染,属于生态危害性极强的重污染水平。     

佛山水道引水对环境容量影响研究

采用污染负荷优化分配的线性规划方法,通过感潮河网水环境数学模型模拟得出污染贡献率。求取不同引水方案时佛山水道的环境容量,并建立引水量与环境容量的回归方程。研究结果表明,环境容量与引水量呈线性递增关系。根据回归方程可反推得出引水方案或削污方案,为引水与截污的实施提供了数据支持,并且对佛山水道综合整治的优化决策具有指导意义。     

基于COHERENS模型的污染物质输运数值模拟

以COHERENS模型为基础,建立了长江下游感潮河段三维水流及污染物质输运数学模型,该模型通过σ坐标变换,使整个水域垂直方向可采用相同的分层。基于模态分裂法,将三维流动分成表面重力波(外模式)和内重力波(内模式);模型求解技术上采用算子分裂法,使用了superbee限制器TVD格式,减小非物理的数值虚拟震荡。选取长江常熟段为例,模型较好的模拟了感潮河段三维流场及污染带分布特征。该成果对感潮地区污染物输运规律及水污染控制具有指导意义。     

大辽河感潮河段水体交换的数值研究

基于FVCOM建立大辽河感潮河段的水动力-扩散数值模型,采用保守物质输运扩散法研究大辽河感潮河段在潮和径流作用下的水体交换特征。结果表明:径流是影响大辽河感潮河段水交换的主要因素,径流为114 m3/s条件下,半交换时间为226 h,587 h后达到90%的交换状态,且径流加倍,对应交换时间近似线性递减;子区域水交换差异由潮和径流的相互作用决定,径流越大,靠向上游河段水体交换得越快,径流减小时近河口区段水体交换变快,而中游河段交换变慢。     

闽江感潮河段夏秋季涨落潮河水稳定同位素（N/D/O-18）组成特征解析

流域氮污染的稳定同位素表征和溯源对于保障流域污染防控和用水安全具有重要意义,本文通过对感潮河段夏、秋季涨落潮主要断面硝态氮（NO₃^-）及稳定同位素(δ¹⁵N-NO₃^-、δ¹⁸O-NO₃^-、δD-H₂O和δ¹⁸O-H₂O)组成特征测定及沿线小流域的氮污染入河量测算,探讨了陆域氮排放和水体交换对感潮河段稳定同位素的影响.研究表明：（1）落潮、涨潮期NO₃^-均为“秋季>夏季”,δ¹⁵N-NO₃^-夏、秋两季组成特征基本相近.落潮期δ¹⁸O-NO₃^-为“夏季>秋季”,涨潮期则相反.同季节的NO₃^-及其同位素总体呈“涨潮期>落...     

平原感潮河网地区不同土地利用下营养盐迁移特征

分别在南通平原河网地区选择典型非圩区开展野外原位试验,用野外观测和室内分析相结合的方法,研究平原非圩区典型试验小区不同土地利用下营养盐在自然降雨—径流驱动下迁移的时空分布特征.结果表明,导致营养盐迁移时空分布存在显著差异的主要原因为不同的土地利用类型、施肥条件及植被覆盖度等,不同土地利用下的径流量差异是导致营养盐迁移通...     

平原感潮河网地区非点源污染监测方法

平原感潮河网地区非点源污染严重以及交叉污染等特性,造成了严重的环境污染和环境安全问题。由于非点源污染监测资料不完善,相关研究的深度、广度以及监测管理存在不足,确定非点源污染大小、少资料区域污染定量化预测等问题都是亟待解决的难点。以南通平原感潮河网地区为例,对非点源污染中的不确定性及监测方法进行探讨,提出分别针对平原河网圩区和平原河网非圩区的非点源污染监测方法。     

潮汐对强潮河口引水造成的城市河道淤积影响

为解决强潮河口区引水造成的城市河道淤积问题,以杭州市某泵站为例,根据历时1年的实测资料,分析r引水含沙量的变化特征,揭示了引水含沙量在半日潮周期、半月潮周期和1年中的变化规律,以及随潮汐变化的关系.研究表明,强潮河口区引水应顺从潮汐变化规律,控制高含沙量时段的引水是减少河道淤积的关键,并据此提出了引水须遵循的一般原则.