哈尔滨地区农业面源污染负荷估算与分析

为分析哈尔滨地区农业面源污染的形势和特征,根据哈尔滨市2002 2012年的农业统计资料,利用输出系数模型估算了该地区农业面源污染总氮(TN)、总磷(TP)年输出负荷.对估算结果分不同污染源、种植类型、畜禽种类进行了分析.结果表明:TN和TP的年输出总负荷基本呈逐年增加的趋势;影响该地区农业面源污染的主要因素为土地利用,其中,农业种植用地是TN、TP负荷的最大贡献者;畜禽养殖的污染贡献仅次于农业土地利用;由农村居民生活带来的面源污染也不容忽视.因此,哈尔滨地区农业面源污染形势不容乐观,必须大力开展防控工作,以改善该地区农业面源污染日益严重的趋势.     

基于野外实测光谱的污灌区土壤重金属污染快速监测

利用光谱反射率反演土壤重金属含量相比传统实验室化学分析方法具有简单高效、成本低、非侵入性等优点。但光谱采集主要局限于实验室内,大大降低了监测的时效性。采集了龙口市污水灌溉区内的32个土壤样本,对9种重金属(Cr、Mn、Fe、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Pb)进行了测定,并对土壤光谱进行了野外实测,同时对实测光谱进行光谱变换,提取了去除包络线(CR)、光谱倒数对数(lg(1/R))、一阶微分(RD1)、二阶微分(RD2)4种光谱指标,采用偏最小二乘回归方法(PLSR)建模。结果表明,污水灌溉区内存在严重的土壤重金属污染现象,As、Ni、Cd等重金属富集情况显著,与Fe、Mn呈显著相关的6种元素为Ni、Mn、As、Pb、Zn、Cr,相应的最优建模光谱指标分别为一阶微分(RD1)、二阶微分(RD2)、反射率(R)、反射率(R)、二阶微分(RD2)、去除包络线(CR),验证精度r分别为0.935 3、0.781 4、0.699 6、0.745 8、0.690 1、0.569 6。研究表明,利用野外实测光谱可以提高土壤重金属监测的时效性,预估土壤重金属含量具有一定的可行性,但针对不同的重金属应使用不同的光谱指标建模来达到最优效果。     

Unveiling soil degradation and desertification risk in the Mediterranean basin: a data mining analysis of the relationships between biophysical and socioeconomic factors in agro-forest landscapes

Soil degradation and desertification processes in the Mediterranean basin reflect the interplay between environmental and socioeconomic drivers. An approach to evaluate comparatively the multiple relationships between biophysical variables and socioeconomic factors is illustrated in the present study using the data collected from 586 field sites located in five Mediterranean areas (Spain, Greece, Turkey, Tunisia and Morocco). A total of 47 variables were chosen to illustrate land-use, farm characteristics, population pressure, tourism development, rainfall regime, water availability, soil properties and vegetation cover, among others. A data mining approach incorporating non-parametric inference, principal component analysis and hierarchical clustering was developed to identify candidate syndromes of soil degradation and desertification risk. While field sites in the same study area showed a substantial similarity, the multivariate relationship among variables diverged among study areas. Data mining techniques proved to be a practical tool to identify spatial determinants of soil degradation and desertification risk. Our findings identify the contrasting spatial patterns for biophysical and socioeconomic variables, in turn associated with different responses to land degradation.     

Accuracy Assessment of NOAA Gridded Daily Reference Evapotranspiration for the Texas High Plains

The National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) provides daily reference evapotranspiration (ET_ref) maps for the contiguous United States using climatic data from North American Land Data Assimilation System (NLDAS). This data provides large‐scale spatial representation of ET_ref, which is essential for regional scale water resources management. Data used in the development of NOAA daily ET_ref maps are derived from observations over surfaces that are different from short (grass — ET_os) or tall (alfalfa — ET_rs) reference crops, often in nonagricultural settings, which carries an unknown discrepancy between assumed and actual conditions. In this study, NOAA daily ET_os and ET_rs maps were evaluated for accuracy, using observed data from the Texas High Plains Evapotranspiration (TXHPET) network. Daily ET_os, ET_rs and the climatic data (air temperature, wind speed, and solar radiation) used for calculating ET_ref were extracted from the NOAA maps for TXHPET locations and compared against ground measurements on reference grass surfaces. NOAA ET_ref maps generally overestimated the TXHPET observations (1.4 and 2.2 mm/day ET_os and ET_rs, respectively), which may be attributed to errors in the NLDAS modeled air temperature and wind speed, to which reference ET_ref is most sensitive. Therefore, a bias correction to NLDAS modeled air temperature and wind speed data, or adjustment to the resulting NOAA ET_ref, may be needed to improve the accuracy of NOAA ET_ref maps.     

废旧Zn-C电池-活性污泥炭的制备及对SO_2的吸附

以污水厂二次污泥为主要原料,掺杂不同量的废旧Zn-C电池电极材料,采用Zn Cl2活化法制备出废旧Zn-C电池-活性污泥炭,表征分析污泥炭样品的碘吸附值、BET、FT-IR、SEM-EDS和XRD,并进行了低浓度SO2气体动态吸附试验.试验结果表明,污泥与电池粉末质量比为3∶1时,污泥炭的碘吸附值和比表面积分别达到750.6 mg·g-1和708.5 m2·g-1,优于纯污泥炭;回归分析表明,污泥炭吸附低浓度SO2的速率可用班厄姆公式描述,吸附平衡表达式可用Freundlih方程、Langmuir等温方程式表达,而Freundlih方程拟和效果更好.     

造纸废水灌溉对湿地土壤重金属累积影响及趋势评价

探讨造纸废水灌溉下芦苇湿地土壤重金属累积规律,对有效利用造纸废水,防控湿地重金属污染具有重要意义.本研究以双台河口芦苇湿地土壤为研究对象,分析不同浓度造纸废水(CODCr浓度分别为:300 mg·L-1、175 mg·L-1、50 mg·L-1)灌溉下湿地土壤重金属含量的累积规律,基于重金属残留模型对土壤重金属累积量进行预测和评估.试验结果表明:1废水灌溉使土壤重金属含量显著增加,与废水浓度显著相关,芦苇生长对土壤中As、Ni、Cu含量影响较大而对Pb、Cd含量影响较小.2不同重金属在各土层垂直分布规律存在差异:As、Pb在中间层(20~40 cm)含量最高,Cd、Cu垂直分布较为均衡,Ni主要集中在土壤表层(0~20 cm),中下层(20~60 cm)含量迅速降低.3基于重金属残留模型对土壤重金属累积量进行预测和评估,以300 mg·L-1浓度废水灌溉,重金属都出现不同程度的累积,其中10 a后Cd的累积量超过我国《土壤环境质量标准》一级标准,50 a后Pb的累积量接近一级标准.以175 mg·L-1浓度废水灌溉,各重金属均出现累积,但增长幅度较300 mg·L-1低,50 a后Cd累积量未超过一级标准.以50 mg·L-1废水灌溉时,Pb、Ni、Cu出现土壤轻度积累,50 a后未超过一级标准.     

好氧生化污水处理厂化学品暴露预测模型构建

污水处理厂是化学品进入环境的重要中转站,污水处理厂中的暴露预测是化学品环境风险评估的重要内容.以污水处理厂中最简单的传统活性污泥法为基础工艺,基于我国新化学物质登记要求的基础数据(分子量、吸附/解吸附系数、蒸气压、水溶解度、快速或固有生物降解性)、我国的环境条件(温度=283K、风速=2 m·s~(-1))和污水处理厂典型场景参数(日处理量=3.5万m~3·d~(-1)、进水BOD_5=0.15 g·L~(-1)、进水SS=0.2 kg·m~(-3)、出水SS=0.02 kg·m~(-3)、曝气池BOD_5去除率=90%、污泥密度(dw)=1.6 kg·L~(-3)、污泥有机碳含量为0.18~0.19),根据化学品的线性吸附、一级动力学降解、Whitman双阻力挥发机制以及逸度理论,建立了包含空气、水、悬浮颗粒和沉积污泥9箱质量守恒方程的污水处理厂化学品暴露预测模型CSTP(O),同时确定了快速或固有生物降解性结果外推获得STP降解速率的标准.模型验证结果表明,C-STP(O)模型对已有研究中26种化学品预测准确率为81%,对5种酚类化学品,模型预测与实测去除率绝对差值为2.5%~6.3%,C-STP(O)能准确预测具有快速或固有生物降解性的有机化学品在污水处理厂中挥发、吸附、降解、二级出水的分布比例.所建模型可为研究化学品在STP中的归趋及化学品暴露评估提供技术工具.     

连续流好氧颗粒污泥系统处理低COD/N实际生活污水的工艺优化

在连续流合建式反应器中接种成熟好氧颗粒污泥处理低碳氮比(COD/N)的实际生活污水,研究了曝气量和水力停留时间(hydraulic retention time,HRT)对连续流好氧颗粒污泥系统脱氮除磷和颗粒污泥稳定性的影响.结果表明,当曝气量为300 m L·min-1(表观气速为1.2 cm·s-1)、HRT为7.5 h时,反应器对化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)、总氮(total nitrogen,TN)和总磷(total phosphorus,TP)去除率达到最高,分别为76.34%、51.23%和53.70%.整个系统在此条件下能够稳定运行,污泥浓度(mixed liquor suspended solids,MLSS)为2 000 mg·L-1左右,污泥体积指数(sludge volume index,SVI)保持在50 m L·g-1以下,好氧颗粒污泥形态完整,沉降性能良好.低COD/N的实际生活污水促进了好氧颗粒污泥胞外多聚物(extracellular polymeric substance,EPS)的增长,蛋白质(protein,PN)和多聚糖(polysaccharide,PS)的比值高达17.9,相对于PS,PN对颗粒污泥的稳定性有更大的促进作用.     

倒置A2/O-MBR组合工艺处理生活污水效能及膜污染特性

将自制高强度PVA亲水化改性复合膜应用于倒置A2/O-MBR工艺中,处理模拟生活污水,考察了系统对COD、氨氮、总氮、总磷及浊度的去除效果以及膜性能的变化.结果表明,在不同回流比条件下,COD、氨氮、总磷等去除率变化不大,分别大于90%、95%、80%;回流比对总氮的去除效果有一定的影响,回流比为100%时去除率较低,当回流比从100%增加到300%时,去除率相应增大,在膜的高效截留作用下,膜出水浊度始终小于0.05NTU,控制膜通量为(12±0.5)L·(m2·h)-1,连续运行52 d,未对膜进行任何清洗,膜污染平均速率为13.22 Pa·h-1,膜污染进程缓慢.经FTIR分析,多糖和蛋白质是膜有机污染物的主要成分,多为亲水性物质.膜与污染物之间的微观作用力的测定表明LB为膜主要污染物,与FTIR分析一致.     

表面活性剂对生物沥滤去除污泥中铜、锌的影响

将Tween-80,Span-60和甜菜碱,分别添加到城市污水处理厂污泥中,进行序批式生物沥滤,研究表面活性剂的浓度和类型对污泥中Cu,Zn沥滤效果的影响。结果表明,3种表面活性剂的适宜投加量范围依次为:0.5%~0.7%、3.0~6.0 g/L和1.5~3.0 g/L。在此条件下沥滤10 d,Cu和Zn的去除率均可达到80%以上。与未添加表面活性剂相比,硫的氧化利用率也得到了一定的提高。