基于非参数核密度估计模型的尾矿库事故后沉积物中Pb和Hg的水生生物风险评估

汞(Hg)和铅(Pb)是2种典型的重金属污染物,对水生生态系统具有较强的毒害作用,是环境管理的重要指标。2015年11月的陇星锑业尾矿库泄露事件,造成嘉陵江流域约346 km长河段受到重金属污染,尾矿砂中高含量Hg和Pb主要归宿在污染团经过的河道沉积物中,引起的嘉陵江流域生态风险尚未被全面评估。为解决沉积物中污染物对水生生物的毒性效应数据较少的问题,采用相平衡分配法,利用大量的水生生物毒理试验数据,将其转化为相应的沉积物毒性效应数据;采用基于非参数核密度估计的物种敏感度分布(SSD)法,对嘉陵江沉积物中2种重金属(Hg和Pb)进行生态风险评价,并与其他分布模型(Normal、Logistic和Weibull)进行对比。结果表明:Hg的非参数核密度估计模型的K-S检验统计量、均方根误差(RMSE)和误差平方和(SSE)分别为0.111 1、0.025 04和0.000 627,相较其他分布模型为最小;Pb的非参数核密度估计模型的K-S检验统计量为0.125 0,相较其他分布模型为最小,RMSE和SSE分别为0.028 42和0.000 807,为较优。非参数核密度估计模型对2种重金属毒性数据有很好的适应性,可获得较优的模拟效果。嘉陵江流域15个采样点沉积物中Pb浓度显著高于Hg,但沉积物中Hg的生态风险水平远高于Pb。     

不同流域水陆过渡带氮磷有效态的特征对比及环境意义

为了解不同流域水陆过渡带氮磷的分布特征及其环境意义,对闽江上游、太湖西部和洪泽湖西部这3个研究区土壤及沉积物氮磷的总量和有效态特征进行了研究,分析了自然环境与人类活动方式对区域环境差异的影响.结果 表明,太湖西部研究区土壤氮磷总量均高于其他两个流域,洪泽湖西部研究区沉积物氮磷含量均高于土壤.研究区有效态氮磷的分布趋势整...     

鄱阳湖沉积物可转化态氮分布特征及其对江湖关系变化的响应

选取不同高程鄱阳湖表层沉积物,通过研究其总可转化态氮与各形态可转化态氮含量及分布特征,试图揭示江湖关系变化导致的水位变化对鄱阳湖沉积物氮潜在释放风险的影响.结果表明:1鄱阳湖表层沉积物总氮(TN)含量在389~3 865 mg·kg-1之间,空间分布上呈"五河"入湖尾闾区湖心区北部湖区的趋势;总可交换态氮含量在319.36~904.56 mg·kg-1之间,占TN的52%,空间分布趋势与TN相同;2鄱阳湖3个湖区沉积物各形态可转化态氮的含量大小排列次序均为:SOEF-N(强氧化剂可提取态氮)≈SAEF-N(强碱可提取态氮)WAEF-N(弱酸可提取态氮)IEF-N(离子交换态氮);3江湖关系变化致使鄱阳湖枯水期沉积物出露时间提前并且延长,进而导致不同高程沉积物可转化态氮(TTN)含量差异明显,3个湖区沉积物可转化态氮含量均表现为枯水期丰水期,高程越高,由于其沉积物出露时间较长,可转化态氮含量较高,即可转化态氮含量12 m~13 m高程沉积物11 m~12 m高程沉积物10m~11 m高程沉积物;4随着高程的增加,沉积物各形态可转化态氮含量都呈现增加的趋势,其中SAEF-N和WAEFN含量及其占总可转化态氮的比例变化幅度较小,而IEF-N和SOEF-N含量以及其占总可转化态氮比例的增幅均较为显著.如果江湖关系进一步变化,枯水期水位继续下降,势必会引起沉积物出露面积增大及出露时间延长,从而导致沉积物TN、可转化态氮以及释放风险较高的氮形态IEF-N和SOEF-N含量的增大,来年丰水期可能会增加鄱阳湖沉积物氮释放风险.     

广西近岸海域沉积物环境质量现状与评价

根据广西近岸海域海洋沉积物环境质量现状调查监测,分析了沉积物中Hg、Cd、Pb、Cu、Cr、As、有机碳、硫化物、石油类的含量;通过对2003和2004年监测数据进行适当的数理统计处理,采用单因子评价方法对广西近岸海域海洋沉积物评价、分析,为广西海洋环境管理提供一定的科学依据。     

福建省兴化湾大气重金属的干湿沉降

在兴化湾周围采集1年的大气颗粒物及降雨样品,测定分析了Cd,Pb,Zn和Cu 4种重金属的含量及其大气干湿沉降通量随季节的变化规律,并利用Pb同位素对大气颗粒物的来源进行了解析.结果表明:大气重金属的干沉降通量随季节变化不大,而湿沉降通量随季节变化明显.大气干沉降通量中,Cd,Cu随季节变化很小,而Pb,Zn有一定的季节变化,主要是因为降雨对大气颗粒物的去除作用.大气湿沉降通量中,所有重金属元素受降雨量影响显著,另外还与季节和风速有关.除Pb外,Cd,Zn和Cu的湿沉降通量均大于干沉降通量,说明湿沉降在大气对兴化湾重金属的输入过程中起主导作用.而Pb的输入则以颗粒态为主.根据Pb稳定同位素分析,兴化湾大气颗粒物中的重金属主要来源于工业活动.      

河北水库及湖泊沉积物中DDT农药的残留特征与风险评估

分析了河北省主要湖泊水库沉积物中有机氯农药(DDT)的残留特征与生态风险.2004年秋季采集了河北12个水库和2个湖泊的表层沉积物样品,利用GC-ECD测定DDTs农药的含量,在此基础上分析了其残留与组成特征以及生态风险.结果表明:1)河北省主要湖泊水库沉积物中DDTs的平均含量为3.328 ng·g-1,其含量范围为1.014～9.022 ng·g-1;并且,不同样品中DDTs的含量的差异较大,变异系数均超过65%.2)临城水库、陡河水库、龙门水库3个样点的表面沉积物中wDDT/(wDDD wDDE)＞1,表明有新的DDT输入;岗南水库、邱庄水库、黄壁庄水库3个样点的表面沉积物中wDDD/wDDE＞1,说明DDD降解环境为厌氧条件;其余8个样点wDDD/wDDE＜1,说明DDD降解环境为好氧条件.3)所有样点中DDT、DDD和DDE浓度均低于ERM,并且大部分小于ERL,表明其生态风险大多低于10%;但11个样点的DDTs含量介于ERL和ERM之间,表明其生态风险大多介于10%～50%.     

全氟辛烷磺酸盐在天然水体沉积物中的吸附-解吸行为

通过平衡振荡试验,探讨了沉积物的理化性质(总有机碳含量、粒度、阳离子交换容量、比表面积)、离子强度和pH值对全氟辛烷磺酸盐(PFOS)吸附-解吸行为的影响.结果表明,在中性环境中PFOS在水和沉积物中有机质之间的分配作用是影响其吸附行为的重要机制,分配系数Kd与沉积物中总有机碳含量呈显著正相关(r=0.96,p＜0.01,n=15).随着离子强度的增加,盯OS在沉积物中的吸附量明显增大,解吸滞后现象更加明显.pH的影响在酸性和碱性条件下(pH 4～8.5)呈现出不同的特点,在酸性条件下随pH值增加,PFOS在沉积物中的吸附量减少;在pH接近中性时达到最小值;在碱性条件下随pH增加,吸附量增加.     

大型溞投放密度对湖库水体水质改善及底泥污染物影响

向北京市沙河水库投放大型溞(Daphnia magna),利用其摄食藻类、促进悬浮颗粒态污染物沉降的特性,以提升水体的透明度,为后续沉水植物群落的恢复创造条件,并探索大型溞的投放密度,以及投放后对水质及底泥主要污染物的影响。结果表明：向沙河水库投加大型溞的最佳密度为5~15 ind·L⁻¹;在该条件下,水体透明度可在3~5 d由40 cm提升至100 cm,浊度由19.7 NTU降至3 NTU,藻密度由2.4×10⁶ cell·mL⁻¹降至(4~6)×10⁴ cell·mL⁻¹;大型溞可在沙河水库长期存活,并可长期抑制藻类、维持水体的透明度;水体COD并未发生明显改变;大型溞的分泌物促进了悬浮颗粒态氮、磷的沉降,使TN和TP的去除率分别达到70.2%和54.9%;由于投溞后藻类浓度迅速下降,藻对NH₃-N的吸收量降低,使水体NH₃-N升高了32.2%;底泥中有机质、TN、TP均出现了一定程度的升高。针对于湖库水体透明度低的问题,应投放适宜密度的大型溞,调整水质状态,并结合水中藻类、底泥污染物等条件,综合考虑有效改善水质的方法。     

中试条件下稻秸干法厌氧发酵搅拌方式的优化

针对秸秆类农业废弃物干法厌氧发酵过程中易产生物料分层、表面结垢以及存在“死角”等问题,通过改进横卧推流式中试厌氧反应器搅拌工艺,探索了连续运行条件下机械搅拌、前端气动搅拌和全程气动搅拌等3种单一搅拌方式对稻秸干法厌氧发酵产气规律、底物降解特性及系统稳定性的影响,并通过进一步设置不同的搅拌频次优化了机械搅拌和前端气动搅拌组合工艺,综合考察了发酵效率和能源消耗情况。结果表明,在单一搅拌工艺条件下,稻秸干法厌氧发酵40 d总产气量呈现出“机械搅拌>前端气动搅拌>全程气动搅拌”的规律,分别为75.5、66.5和61.9 m³,对应的单位VS产气量分别为441.9、389.3和362.3 L·kg⁻¹,这说明采用改进型框型叶片的机械搅拌可有效翻动物料,以促进其与发酵液的充分接触。在进一步优化“机械+前端气动”的组合搅拌工艺后发现,稻秸40 d产气量与单一机械搅拌模式较为接近,尤其是“机械搅拌(每天4次)+前端气动搅拌(每天4次)”的组合搅拌方式,单位VS产气量高达447.2 L·kg ⁻¹,纤维素和半纤维素降解率分别可达14.9%和15.1%;但从能源损耗角度来看,“机械搅拌(每天2次)+前端气动搅拌(每天4次)”的组合搅拌方式中能耗最低,仅为单一机械搅拌方式能耗的约40%。在稻秸干法厌氧发酵工程实际运行过程中,可根据厌氧发酵效率和能耗节省需求,因地制宜地选择合适的组合搅拌工艺。本研究结果可为木质纤维素类废弃物干法厌氧发酵工程中的搅拌方式改进提供参考。     

人工河流沉积物中磷的分布特征及其形态研究：以肇兰新河为例

以黑龙江省肇兰新河流域为研究对象,在调查区域水质和沉积物基本理化性质的基础上,采用SMT化学提取方法分析流域内表层、柱状沉积物中磷形态及含量,明确了人工河流沉积物各形态磷的空间分布特征。结合上覆水与沉积物理化性质,探讨了影响人工河流沉积物磷形态及释放因素。结果表明,肇兰新河流域内水体TP均值为2.61 mg·L⁻¹,属于劣V类水体。沉积物的TP为692.91~2 197.87 mg·kg⁻¹,整体处于中度污染水平。沉积物中Fe/Al-P含量占比较高。通过相关性分析发现,上覆水中ORP是影响OP、Fe/Al-P迁移的重要环境因子,沉积物中TC、OM、Fe含量是影响OP含量的重要因素。作为一条典型人工河流,肇兰新河流域磷污染负荷严重,相比自然河流形态结构单一,缓冲能力和纳污能力较弱。本研究可为了解人工河流沉积物磷形态及其含量,并进行流域污染防控提供参考。