SBAR反应器生物膜生长特性

采用载体吸附法的自固定化方式培养出活性良好的颗粒污泥———悬浮载体生物膜颗粒,并建立了生物膜物化特性和生化特性的系统分析方法。试验装置采用SBAR反应器,投加人工配水,裸载体为陶粒(湿视密度1 310 kg/m3、平均粒径0.55 mm)。试验运行了110 d,反应器内最大污泥浓度12.4 g/L,最大附着污泥浓度9.52 g/L。     

潮汐流人工湿地的除氮效果及影响因素

为研究TF-CW(tidal flow constructed wetland,潮汐流人工湿地)的除氮效果及其主要影响因素,以连续流模拟装置(A组)为对照,设置3种潮汐进水方式〔RAT(闲置时间∶反应时间)分别为1∶1、1∶2、2∶1,依次记做B组、C组、D组〕,运行175 d,分析不同进水方式下TF-CW模拟装置对TN、NH₄+-N、NO₃--N、TOC的去除效果及其在不同处理深度上的变化. 结果表明:A、B、C、D组TN平均去除率分别为82.41%±4.84%、84.82%±5.09%、86.09%±3.99%、90.23%±3.05%. A组TN和NH₄+-N的去除效果与B、C、D组均差异显著(P<0.05),其中D组TN和NH₄+-N的去除效果均最好;A组对NO₃--N的总体去除效果较优;RAT并不影响TOC的去除率. 不同进水方式下,NH₄+-N的去除率均在0~15 cm深度内最大,ρ(TOC)处于较低水平(0~20 mg/L),二者均随处理深度的不断增加而逐渐下降;ρ(NO₃--N)在0~15 cm深度内迅速上升. 随着闲置时间的增加,ρ(DO)逐渐升高. TN和NH₄+-N的去除率随着运行时间的增加基本保持恒定,主要影响因子有ρ(DO)、RAT、ORP(oxidation reduction potential,氧化还原电位)和ρ(TOC);而NO₃--N的去除率随着运行时间的增加而逐渐降低,其主要影响因子有pH、电导率和水温等.      

北京市北神树生活垃圾填埋场产甲烷菌的群落结构和演替规律

产甲烷菌是填埋场稳定化的关键微生物.以北京市北神树垃圾填埋场为采样地,钻井采集了填埋深度6~36.1 m,填埋时间2~15 a的垃圾样品.采用PCR检验其中产甲烷菌的种类,并基于QPCR技术获得的数据,研究了各类产甲烷菌随时间和深度的数量变化,及其与垃圾化学性质之间的关系.发现堆体内有机质含量基本稳定,p H呈弱碱性,符合产甲烷阶段的化学特性.检测出两类乙酸营养型产甲烷菌(Methanosaeta和Methanosarcina),一类氢营养型产甲烷菌(Methanobacterials).随着填埋时间的延长,产甲烷菌呈现出先升高后下降的趋势,填埋9 a以上的垃圾中产甲烷菌群落结构趋于稳定.乙酸营养型的Methanosarcina为优势类群.三类产甲烷菌的含量与挥发性脂肪酸含量显著相关,与各类大分子有机质含量相关性很弱或不相关,表明产甲烷菌的数量受底物含量的影响,而在填埋2 a以上的垃圾中,大分子水解、发酵等作用对产甲烷菌影响微弱.     

杭州市河道底泥重金属污染评价与环保疏浚深度研究

重金属是河道底泥疏浚要控制的重要污染物,而疏浚深度是生态疏浚工程中需要确定的关键参数.本文以杭州经济技术开发区河道为研究对象,共采集18处底泥柱状样,采用土壤背景值、土壤环境质量二级标准值、变异系数和相关性分析方法对底泥中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、As的污染状况进行了评价,同时分析重金属总量和有效态含量在垂向上的变化特征,并引入地累积指数法对各深度底泥中的重金属进行累积性评估,利用本文提出的临界累积深度方法来确定合理的环保疏浚深度.结果表明,河道表层底泥中Cu、Zn、Pb、Cd、Ni、As的平均含量分别为165.16、342.40、55.34、3.61、34.06、36.70 mg·kg-1,Cd、Cu、As、Zn的有效态含量分别为0.007、3.37、0.095、20.76 mg·kg-1,重金属总量均超过了杭嘉湖平原土壤背景值,其中Cd污染最为严重.各重金属元素在底泥中的变异系数为0.29~2.39,空间分布并不均匀.重金属总量和有效态含量随底泥深度的增大整体呈下降趋势,但受不同时期人类活动污染及河道整治影响而呈不规则变化.各重金属元素的富集程度为CdAsZnPbNiCu,其中,Cd污染等级为2~6级,污染程度为中度污染至极强污染.利用临界累积深度方法推算得到研究区域河道底泥环保疏浚深度为0~0.9 m.     

1961-2013年四川盆地气溶胶光学厚度的长期变化及与气温的联系

首先分别对西南地区84个气象站1980年前后的能见度资料进行了均一性处理,建立了各站1961-2013年的能见度长序列数据,再结合水汽压、天气现象资料反演建立了1961-2013年西南地区的气溶胶光学厚度（AOD）长时间序列资料,研究了四川盆地的气溶胶光学厚度的长期变化及其与气温的关系.结果表明,西南地区AOD在四川盆地形成一高值区,四川盆地AOD明显大于云贵高原和川西地区.四川盆地AOD阶段变化明显,从1961-1996年不断增加,线性增加趋势十分显著,高达0.046/10 a,尤其是从1980年代到1990年代中期显著增加且维持在较高值,到1990年代中后期（1996年左右）转为下降趋势.四川盆地在1997年左右开始的显著增暖比全国和全球1980年代中期开始的增暖明显滞后,气溶胶的冷却效应在一定程度上可以解释四川盆地在1980年代至1990年代中期气温偏低.从季节来看,春季AOD的显著增加与四川盆地春季气温变冷的关系相比其它季节更密切.此外,四川盆地AOD与气温日较差存在显著的负相关关系,AOD从1961-1996年不断增加,对四川盆地温度日变化幅度有明显减缓作用.从季节来看,春季AOD与气温日较差的负相关关系相比其他季节更为明显.     

不同类型生物结皮对坡面产流特征的影响

生物结皮是黄土高原地区坡面水土流失不可忽略的影响因素,目前生物结皮对坡面产流特征的影响仍不明确.在陕北神木县六道沟小流域通过径流小区放水试验,以裸地为对照,研究了浅色藻结皮、深色藻结皮、混合结皮(藻+藓)以及藓结皮4 种类型生物结皮对坡面产流特征的影响.结果表明:① 浅色藻结皮、深色藻结皮和混合结皮较裸地显著降低了初始产流时间,三者的初始产流时间较裸地分别减少89.0%、96.2%和96.0%;而藓结皮则较裸地显著增加了初始产流时间.② 浅色藻结皮和混合结皮较裸地显著延长了退水持续时间,其退水持续时间分别是裸地小区的2.28和2.13倍;而深色藻结皮的退水持续时间与裸地差异不显著.③ 深色藻结皮和藓结皮的径流流速较裸地分别降低了29.1%和67.3%;藓结皮的径流流速显著低于其他生物结皮小区;各生物结皮小区的径流深与裸地均无显著差异;浅色藻结皮的径流深显著高于深色藻结皮.④ 不同类型的生物结皮较裸地明显改变了坡面产流过程和径流量;浅色藻结皮小区的径流系数显著高于裸地,深色藻结皮和混合结皮小区的径流系数较裸地差异不显著;浅色藻结皮小区的径流系数是深色藻结皮小区的2.44 倍,差异显著;放水时段内,藓结皮小区没有径流流出.以上结果表明,生物结皮是坡面产流特征的重要影响因素,影响程度与生物结皮的发育阶段和生物组成有关.     

基于卫星遥感和地面观测资料的霾过程分析

利用MODIS、CALIPSO卫星观测的气溶胶产品和地面空气质量、气象资料,并结合HYSPLIT后向轨迹模式,探讨了2013年12月1~9日长江三角洲地区一次持续性的严重霾污染过程的形成、特征及其可能来源.研究表明,此次污染过程中长江三角洲地区8个代表城市大部分时间处于霾污染的状况下,气溶胶光学厚度(AOD)显著增长,空气质量指数(AQI)均达到或超过污染限值,且以中度以上污染为主.污染发生时,气溶胶主要存在于地面至2km的大气层内,尤其是850m以下.根据体积退偏比和色比得出球形气溶胶出现频率高于非球形气溶胶,大粒径气溶胶出现频率高于小粒径气溶胶,进而得到污染期间气溶胶的主要类型为“污染型”气溶胶.污染物的近距离的输送和持续小风,无降水的静稳气象条件而导致污染物难以扩散稀释而累积在本地是造成长江三角洲区域污染范围广、时间长、程度重的主要原因.     

基于多源数据的PM2.5浓度时空分布预测与制图

随着我国经济、工业化、城市化进程迅速发展,PM_(2.5)污染在中国已经成为一个极端的环境和社会问题,并引起广泛关注.采用新技术估算的地表PM_(2.5)质量浓度,收集并处理了遥感反演的气溶胶光学厚度(AOD),气象数据,其他地理数据和污染物排放数据,采用贝叶斯最大熵(BME)结合地理加权回归(GWR)来分析2015年冬季的PM_(2.5)暴露在我国东部大范围区域的时空变异特征.结果表明,BME模型的十折交叉验证结果的决定系数R~2为0.92,均方根误差(RMSE)为8.32μg·m~(-3),平均拟合误差(MPE)为-0.042μg·m~(-3),平均绝对拟合误差(MAE)为4.60μg·m~(-3),与地理加权回归模型的结果相比(R~2=0.71,RMSE=15.68μg·m~(-3),MPE=-0.095μg·m~(-3),MAE=11.14μg·m~(-3)),BME的预测结果有极大的提高.空间上,PM_(2.5)高浓度地区主要集中在华北、长江三角洲、四川盆地,低浓度地区主要集中在中国的最南部如珠江三角洲和云南的西南部;时间上,不同月份的研究区域PM_(2.5)空间分布所有差别,2015年的12月、2016年1月PM_(2.5)污染最为严重,2015年的11月,2016年的2月污染相对较低.     

A general process-based mass-balance model for phosphorus/eutrophication as a tool to estimate historical reference values for key bioindicators,as exemplified using data for the Gulf of Riga

This work describes how a general, process-based mass-balance model (CoastMab) for phosphorus for coastal areas may be used as a tool to estimate realistic values of “natural” or preindustrial reference levels of key bioindicators in coastal science, including the Secchi depth, a standard measure of water clarity, the chlorophyll-a concentration, an operational measure of phytoplankton biomass and the concentration of cyanobacteria, a measure of the concentration of harmful algae. The CoastMab-model is an ecosystem model giving monthly predictions to achieve seasonal variations of basin-wide properties. The selected case-study area, the Gulf of Riga, is sensitive to nutrient loading because of its shallowness and low openness towards the Baltic Proper. The morphometry of any coastal area, as given by the size and form parameters, influences all internal processes, such as sedimentation, resuspension, diffusion in water and from sediments to water, biouptake and retention in biota, stratification, mixing and outflow. There has been no mass-balance modeling for nitrogen (N) in this work because empirical data (from the HELCOM database) clearly indicate that the monthly primary production in the Gulf of Riga is regulated by phosphorus (P) – the mean monthly total-N to total-P ratios are well over 7.2 (the Redfield-ratio) and generally higher than 15 for the data used in this study (from 1992 to 2005). At present anthropogenic loads, the average modeled monthly values for Secchi depth, chlorophyll (Chl), cyanobacteria (CB) and total-P (TP) are 3.2 m, 3.8 μg/l, 78 μg/l and 31.3 μg/l, respectively. If 50% of all anthropogenic sources to the Gulf of Riga via rivers, point sources and diffuse sources were to be removed, these values would be 3.6 m, 3.4 μg Chl/l, 63 μg CB/l and 29.1 μg TP/l. If 60% of the anthropogenic phosphorus fluxes to the Baltic Proper were to be omitted and as well as 75% of all direct anthropogenic sources to the Gulf of Riga, the values would be 4.6 m, 2.7 μg Chl/l, 45 μg CB/l and 25.4 μg TP/l. These values represent the “natural” reference levels and it is not realistic to expect that remedial measures would improve the conditions more than that. Using the CoastWeb-model, similar calculations can be made for any given coastal area and the data necessary for such calculations are discussed in this work.     

Dissipation of terbuthylazine,metolachlor, and mesotrione in soils with contrasting texture

ABSTRACT

This study evaluates the dissipation of terbuthylazine, metolachlor, and mesotrione at different depths in soils with contrasting texture. The field trial was conducted at the Padua University Experimental Farm, north-east Italy. The persistence of three herbicides was studied in three different soil textures (clay soil, sandy soil, and loamy soil) at two depths (0–5 and 5–15 cm). Soil organic carbon content was highest in the clay (1.10%) followed by loam (0.67%) and sandy soil (0.24%); the pH of soils was sub-alkaline. Terbuthylazine, metolachlor, and mesotrione were applied on maize as a formulated product (Lumax®) at a dose of 3.5 L ha^?1. Their dissipation in the treated plots was followed for 2 months after application. The concentrations of herbicides were analyzed by liquid chromatography-mass spectrometry. The dissipation of terbuthylazine, metolachlor, and mesotrione could be described by a pseudo first-order kinetics. Terbuthylazine showed the highest DT50, followed by metolachlor and mesotrione. Considering the tested soil, the highest DT50 value was found in clay soil for terbuthylazine and metolachlor, whereas for mesotrione there was no difference among soils. Significant differences were found between the two soil depths for terbuthylazine and metolachlor, whereas none were found for mesotrione. These results suggest that soil texture and depth have a strong influence on the dissipation of terbuthylazine and metolachlor, whereas no influence was observed on mesotrione because of its chemical and physical properties.