潮白河再生水生态补给河道区浅层地下水氮转化

再生水与天然地下水水质存在差异,利用再生水生态补给河道区可能会带来环境风险.引温济潮工程已运行10余年,为研究再生水长期河道入渗下不同位置地下水氮组分的演化特征与机制,收集近11年的地表水与地下水监测资料.采用聚类分析将地表水划分为不同区域后选择典型地下水监测点分析氮组分的演化差异,并利用Cl-计算混合比得出地下水中目标成分的计算浓度,初步推测地表水入渗后发生的氮转化,并选取DO、TOC、底泥、水文地质条件等环境指标分析证明.结果表明:①地表水明显分为3组,包括减河、土坝以北潮白河段、土坝以南潮白河段,各组间指标存在显著差异,影响水质差异的主要因素为再生水的氮、磷含量及水体流态.②再生水入渗过程中,包气带或黏土层较厚有利于氮的去除,减河和土坝以北潮白河段地表水中的NO₃--N流经包气带时通过反硝化与同化作用衰减,NH₄+-N通过吸附与硝化作用得以去除,入渗后未引起地下水中的氮浓度明显增加.③而土坝以南潮白河段,河道补水后翌年地下水位抬升并趋于稳定,长期地表水入渗使底泥的氮和有机质含量升高,使得该断面于2013年后达到适宜的碳氮比而发生有机氮矿化作用,由于包气带较薄,生成的NH₄+-N较少吸附于土壤介质中,易随水流入渗而引起地下水中ρ（NH₄+-N）升高.研究显示,再生水入渗过程中,包气带或黏土层较厚可有效去除氮组分,但部分地区包气带较薄且发生有机氮矿化作用会增加地下水的氮污染风险.      

大型水生植物混合腐解对入湖河口水质的影响及适宜生物量研究

为探究水生植物腐解释放的营养盐在泥-水-植物系统中迁移规律以及冬春季衰亡期大型水生植物的最适生物量,在塑料通风大棚内,开展不同梯度生物量下多种水生植物混合腐解试验.选择冬季蠡湖-陆典桥浜河口区的水生植物为研究对象,根据实际收割规律,设定腐解试验的生物量依次为除根部以外总生物量的0%、20%、40%、60%、80%、100%,于2018年12月25日开展试验,共150 d.结果表明:①与恒温室内条件相比,近自然条件下多种混合水生植物腐解的前2个阶段具有长时性和持续性.②水生植物腐解致使含C、N、P元素的指标在0~30 d内快速升高,70 d左右达到峰值,100 d后缓慢降低直至稳定,整个变化过程持续近120 d,但植物茎叶未彻底分解,多数沉积在底泥表面.③泥-水-植物系统中,试验初期底泥以释放营养盐为主,30 d后以吸附为主;相关性分析表明,茎叶生物量与水体和底泥中养分浓度均呈正相关.研究显示,与其他试验组相比,收割后水生植物生物量剩余20%时更有利于入湖河口水质的改善.      

复杂地质低渗煤层水力压裂-割缝综合瓦斯增透技术研究

针对水力压裂区域化瓦斯增透盲区,提出了水力割缝局部化瓦斯增透技术措施,形成了复杂地质低渗煤层水力压裂-割缝综合瓦斯增透技术,并进行现场验证。研究结果表明:水力压裂区内的3个压裂钻孔平均瓦斯抽采纯流量较238底板道常规抽采钻孔单孔瓦斯抽采纯流量提高15.8倍,瓦斯抽采浓度提高4%,压裂区瓦斯抽采纯流量较对比区提高2.1倍,但水力压裂区域性措施受断层及煤层硬度等地质条件限制,存在盲区;水力割缝增透区内的抽采钻孔瓦斯浓度平均提高4.9倍,瓦斯纯流量平均提高3.3倍,对不同地质条件的适应性强,但是割缝影响范围小,抽采时效短;复杂地质低渗煤层水力压裂-割缝综合瓦斯增透技术综合了水力压裂与割缝的优点,对复杂地质煤层具有较强适应性,大幅提高了瓦斯治理水平。现场验证结果表明复杂地质低渗煤层水力压裂-割缝综合瓦斯增透技术在复杂地质条件下煤层强化抽采中有较好的实际应用价值。     

城市化对城市森林组成和结构的影响——以上海“城-郊”样带为例

由于城市森林可改善人居环境并提高居民的生活环境质量而备受关注,而城市化进程的加剧使生态系统的结构也发生了很大变化。论文以快速城市化进程中上海“城-郊”样带为例,基于地理信息技术,采用景观格局分析和数理统计方法,有效量化“城-郊”样带;并借助植被功能分类的相关理论,以乔木组成和结构变化为载体,探讨城市化程度对城市森林的影响。结果表明：1）城区乔木丰富度指数（S）、Shannon-Wiener指数（H）和Simpson指数（D）高于郊区,二者存在显著性差异（P<0.05）;但城区和郊区乔木物种均匀度分别为0.448±0.043和0.394±0.038,不存在显著差异（P>0.05）。2）城区乔木的密度小于郊区,分别为248±25和472±57株/hm²;且二者间存在显著性差异（P<0.05）。3）城区和郊区的城市森林群落的生长潜能存在一定的差异,郊区具有较多数量的高生长潜能乔木,而城区中低生长潜能的常绿乔木密度比郊区高;4）城区、郊区中各胸径量级的乔木数量分布均呈倒J型曲线。通过该研究以期促进城市森林生态系统服务功能发挥的同时也为进行城市森林的管理提供科学依据。     

生物膜层DO浓度对MABR中异养硝化-好氧反硝化的影响

高浓度氨氮（NH₄+-N）废水的好氧生物处理是一个高氧需求过程.膜曝气生物膜反应器（membrane aerobic biofilm reactor,MABR）因其高氧利用率、低能耗优势在高氨氮废水处理中具有重要应用潜力.通过启动贯通式MABR接种异养硝化-好氧反硝化（heterotrophic nitrification and aerobic denitrification,HN-AD）脱氮混合菌液处理高氨氮模拟废水,调节进气量实现生物膜层不同溶解氧（DO）浓度,考察生物膜层DO浓度对MABR脱氮性能、HN-AD菌多样性及其脱氮功能基因的影响.结果表明:①MABR中仅生物膜内层DO浓度随进气量的增加而提升,生物膜外层DO浓度始终保持为0 mg/L;高DO浓度下反应器NH₄+-N、总氮（TN）去除率相比低DO浓度分别增加了28.15%和24.18%,提高生物膜内层DO浓度强化MABR脱氮性能.②高通量测序分析表明,HN-AD菌是MABR中的脱氮功能微生物,研究获得假黄褐藻属（Pseudofulvimonas）、脱氮副球菌属（Paracoccus）、鞘氨醇杆菌属（Sphingobacterium）和不动杆菌属（Acinetobacter）等共13种HN-AD菌属,其总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为12.97%、19.05%和22.01%,说明提高生物膜内层DO浓度促进了HN-AD菌属的富集.③PICRUSt1功能基因预测发现,MABR中HN-AD菌的好氧反硝化功能基因（napA、napB）总相对丰度在低、中和高DO浓度下分别为0.000 13‰、0.019‰和0.060‰,说明提高MABR生物膜内层DO浓度加快了HN-AD菌的好氧反硝化进程,促进了MABR中HN-AD过程的实现.研究显示,通过调节进气量实现生物膜内层不同DO浓度,可以强化MABR脱氮性能,提高HN-AD菌属富集程度,促进MABR中HN-AD过程的实现.      

燃煤电厂颗粒物中硫酸根与硝酸根离子的转化规律

燃煤电厂排放的颗粒物可以分为可凝结颗粒物（condensable particle matter,CPM）和可过滤颗粒物（filterable particle matter,FPM）.通过分析7个超低排燃煤电厂的湿法脱硫（wet flue gas desulfurization,WFGD）进出口和湿电除尘（wet electrostatic precipitator,WESP）出口烟气中CPM和FPM的SO₄^2-和NO₃^-浓度,揭示了这2种典型水溶性离子在烟道内的变化规律与转化特征.结果表明在WFGD前后,CPM中的SO₄^2-和NO₃^-浓度呈降低趋势,其降低率范围分别为43.12%~86.84%和17.99%~91.58%,而FPM中SO₄^2-和NO₃^-浓度呈增大趋势.在WESP前后,CPM中SO₄^2-和NO₃^-浓度呈增大趋势,增长率范围分别为21.05%~424.65%和13.51%~298.37%,而FPM中SO₄^2-和NO₃^-浓度呈减小趋势.在WFGD中,随着烟气温度降低和湿度增加,部分CPM会通过冷凝和团聚作用进一步转化为FPM;在WESP中,由于烟气一直处于低温、高湿的条件,烟气中存在的SO₂与NO₂会结合水蒸气发生氧化还原反应,进而经过协同作用促进CPM中SO₄^2-和NO₃^-的生成.     

脉冲电场破乳耦合活化过硫酸盐工艺处理乳化油废水

乳化油废水普遍具有有机污染物质浓度高、成分复杂,处理难度大的特征。利用脉冲电场,实现油水分离,并结合脉冲电场活化过硫酸盐产生具有强氧化性的SO^-₄·,对破乳后废水中有机物进行降解。结果表明：脉冲电场破乳试验中,当电源电压为18 V,溶液pH=2,电源频率为800 Hz,占空比为50%,极板间距为2.5 cm,反应时间为50 min时破乳效果最好,对于初始COD浓度为78340 mg/L的乳化油废水,COD的去除率高达98.03%;脉冲电场活化PMS处理破乳后废水试验中,当ρ(PMS),ρ(COD)=3,溶液pH=2,电源电压为15 V,频率为3000 Hz,占空比(一个脉冲循环内,通电时间占总时间的比例)为70%,极板间距为2.5 cm,反应时间为2 h时,乳化油废水中有机物降解率最高达60.8%;且相同条件下,脉冲电源+PMS处理体系较直流电源+PMS处理体系降解率高出6.4百分点。