江苏省淮河流域重点地区协同推进生态文明建设研究

江苏省徐州、淮安、盐城、扬州同处于淮河流域和工业发展中期阶段,区域水环境敏感,经济增长与资源环境矛盾较为突出.文章研究从流域层面协同推进该地区生态文明建设,探索区域协同推进的原则、目标和创新机制,建立统筹协调上下联动的共建机制、流域生态补偿机制、分类差异化管理机制、生态绩效考核和监督机制、市场化创新机制等五大机制,为中国东中部同类地区生态文明建设探索出一条可借鉴的富有流域区域特色的生态文明建设路径.     

泗河水环境容量及最大允许排污量计算

规范了水环境容量的定义和分类,建立了符合泗河水文、水资源特征和水环境状况的河流水环境容量模型,与GIS技术结合构建了适合北方地区的河流水环境容量计算程序和方法;摸清了水功能区-入河排污口-点源排放口的一一对应关系,提出了将水域环境容量转换为陆域点源最大允许排污量的估算方法。计算了泗河在满足水功能区划条件下的水环境容量及最大允许排污量,从而为制定该河流水污染物容量总量控制方案提供了科学依据。     

基于改进遗传算法的河流水污染源反演方法

针对河流水污染应急响应过程中污染源排放历史迟知、未知的问题,结合多种群遗传算法和自适应遗传算法,利用一维河流水质模型和水质监测数据,研究建立了基于改进遗传算法的河流水污染定量源反演方法,实现了对河流污染源排放历史的识别与重构.将该方法应用于美国特拉基河流的3个不同流量下的示踪剂实验中,对示踪剂排放历史进行定量源反演分析.结果表明：IGA算法对高、中、低不同流量下的3次示踪剂实验均可以很好的重构和识别示踪剂排放历史,对于实际河流水污染源反演分析的误差均在可接受范围内.IGA算法在河流水污染源反演分析中具有一定的可靠性和稳定性,可为河流水污染精准溯源与治理提供科学的技术支撑.     

黄河水系氮污染特征初探

对黄河水系1960年至2000年期间氮污染监测数据的分析表明，干流河水氮污染的程度自上游至下游有升高的趋势；不少支流氮污染的程度大大高于干流。在工业不发达的农业地区，河水总氮与氨氮的最高浓度大多出现在丰水期；在工业相对发达的地区，河水氨氮与总氮的最高浓度大多出现在枯水期；有一部分站点河水总氮与氨氮浓度的年内变化无明显规则，近40年来黄河水系氮污染程度不断上升，1990s年代以后的上升趋势更为显著。     

微孔曝气与覆盖对城市重污染河道底泥磷形态分布及释放过程的影响

采用自行研发的泥-水界面微孔曝气系统,开展了底泥表面曝气和覆盖对城市重污染河道底泥磷释放及形态分布规律的影响研究.结果表明,微孔曝气能够有效提高上覆水的溶解氧(DO)和沉积物的氧化还原电位(Eh),能够将泥-水界面Eh维持在-100 m V左右,DO提高到6 mg·L-1以上.与对照比较,原位覆盖处理的上覆水DO和Eh有一定提高,但仍明显低于微孔曝气处理.与对照相比较,微孔曝气处理均有效降低上覆水中总磷(TP)和溶解性正磷酸盐(PO3-4)的含量.试验结束时,微孔曝气(A)和微孔曝气+原位覆盖处理(A+C)上覆水中TP含量由初始的0.201 mg·L-1分别降至0.062 mg·L-1和0.050 mg·L-1;上覆水中PO3-4含量由0.086 mg·L-1和0.078 mg·L-1分别降至0.026 mg·L-1和0.023 mg·L-1.与对照相比,微孔曝气处理明显降低了底泥间隙水中TP的浓度,在整个培养期间,其TP含量平均下降38.8%(A)和47.9%(A+C).底泥原位覆盖处理对抑制泥-水界面磷释放能力要弱于微孔曝气处理,而且在试验后期(50 d),上覆水中TP和PO3-4的含量均有所反弹.不管有无覆盖,泥-水界面微孔曝气处理均显著改变了表层底泥磷形态分布特征,显著降低了底泥中铁铝结合态磷(Fe/Al-P)组分比例,而钙结合态磷(Ca-P)含量比例却出现明显增加.单一的表面覆盖处理对底泥磷形态分布特征没有显著影响(P0.05).研究表明,与单一的处理效果相比较,泥-水界面纳米微孔曝气处理,并结合底泥原位覆盖,更有利于抑制城市重污染河道泥-水界面中磷的释放风险.     

刁江沿岸土壤重金属污染特征研究

受上游矿山开发的影响，刁江沿岸存在明显的As、Pb、Zn、Cd复合污染带，其污染区与洪水淹没区呈现高度的一致性；水田的犁底层对重金属具有明显的隔断作用，而旱地的淀积层中的重金属质量分数依然很高；上游地带土壤污染呈显性状态，土壤中尾砂沉积现象十分明显，而下游地带的土壤污染呈隐性状态，土壤中尾砂沉积现象不明显；蜈蚣蕨可以作为刁江沿岸土壤污染区的指示植物；土壤中Zn与Cd质量分数存在显著相关关系，表层土壤As与Pb质量分数呈现较好的相关性，而土壤垂直剖面中As与Pb质量分数除个别剖面外，相关关系不显著。     

扰动强化污染底泥有机物自净的研究

扰动能够强化水体溶解氧的恢复并加快传质,增强水体的自净作用,有利于水体和底泥COD的降解,是一种常用的污染水体的修复方法。文章通过人工模拟的水体,构建搅拌和曝气两种上覆水扰动条件,研究了在这两种条件下水体中有机物含量以及底泥中微生物量的变化情况,探讨了扰动对水体有机物去除的影响。研究结果表明：（1）与对照情况相比,在搅拌、曝气条件下水中ρ（溶解氧）分别由0.2 mg.L^-1提高到1.0和8.0 mg.L^-1左右;曝气条件下底泥中蛋白含量及细菌数均最高;（2）底泥中w（脱氢酶活性）在搅拌和曝气条件下分别为0.52和0.46μg.g^-1左右;（3）曝气条件下对上覆水中有机物的去除呈现出较好的降解趋势。因此,运用曝气技术既能加速有机物的生化降解,改善水质;又可强化水体溶解氧的恢复,创造了微生物生长繁殖的适宜环境,增强了水体中微生物的活性,促进了水体自净能力的提高,在治理河道污染的应用中具有广阔的前景。     

平原河网地区滨岸带外来植物入侵现状及影响研究——以上海青浦区为例

河流滨岸带作为一种典型的开放系统,在受到外界干扰的条件下极易被外来植物所入侵并受到严重影响。以上海青浦区为例,通过对河流滨岸带生态系统入侵植物分布及现状调查,以及对两种入侵植物：白花三叶草（Trifolium repens）和加拿大一枝黄花（Solidago canadensis）群落的物种多样性及其土壤特性的实证研究,探讨外来植物入侵对河流滨岸带生态系统造成的影响。结果表明：目前该地区河流滨岸带外来入侵植物共有14科24种,其科、种数分别占到该生态系统所有植物的48．3％与26．1％。入侵植物白花三叶草与加拿大一枝黄花在春、秋两季均显著降低了河流滨岸带植物群落的物种多样性。此外,两种人侵植物也对当地河流滨岸及土壤特性造成了不同程度的影响,其中对土壤含水量、pH值的影响最为显著。该研究填补了平原河网地区河流滨岸带生态系统外来植物入侵研究的空白,有助于今后开展对该生态系统的评价、恢复及管理工作。     

全氟化合物对水生植物的生态效应研究Ⅰ——典型城市河道全氟化合物的暴露水平及植物富集特征

全氟化合物(perfluorinated compounds,PFCs)近年来得到国内外广泛关注,针对工业源排放区域的环境暴露、来源解析以及动物层面的生态效应有较多研究,但对于普遍存在于非工业源(生活源)的城市河道PFCs暴露及水生植物富集等研究较为缺乏。本研究选择位于北京北部东西贯通的城市河道——清河水体为对象,分析结果表明,清河水体中12种目标PFCs均有检出(总量最高为65.45 ng·L-1),并以全氟丁烷磺酸盐(perfluorobutane sulfonate,PFBS)为主(最高达45.63 ng·L-1);6种水生植物(篦齿眼子菜、黑藻、金鱼藻、芦苇、菖蒲及水葱)的富集物质均以全氟辛烷磺酸盐(perfluorooctane sulfonate,PFOS)和全氟辛酸(perfluorooctanoic acid,PFOA)为主,沉水植物中金鱼藻对于PFOS的蓄积效果优于黑藻及篦齿眼子菜,挺水植物中根部PFCs含量高于茎叶,根部PFOA及PFOS含量高于茎叶,但全氟丁酸(perfluorobutanoic acid,PFBA)含量茎叶则高于根部。整体来看,尽管芦苇、菖蒲和水葱3种挺水植物尚不能作为PFCs的超富集植物,但其根部对PFCs均有显著的吸收效果,具有一定的生态修复潜质;沉水植物中金鱼藻是北方自然河道的优势物种,且对PFOS具有显著的富集效应,因此有必要进一步探索其PFCs生物指示和生态修复功能。     

应用鱼类生物完整性指数评价荔浦河河流健康

生物完整性指数是河流生态系统健康评价主要方法之一。为评价荔浦河河流健康状况,选择鱼类作为指示生物,构建了基于鱼类生物完整性指标体系。2017年1月、4月、7月和10月对荔浦河4次采样共采集到鱼类21 192尾,经鉴定共计94种,隶属于6目17科62属。以S1(修仁镇)、S10(马岭镇)、S11(双江镇)作为参考点,经过分布范围分析、箱体图判别能力分析及相关性分析等指标筛选过程从25个候选指标筛选出5个指标,即鱼类总物种数、Shannon-Wiener多样性指数、肉食性鱼类数量百分比、敏感性鱼类数量百分比、产漂浮型卵鱼类数量百分比。将荔浦河河流健康等级分为"健康"、"一般"、"较差"、"极差"和"无鱼"5个等级。结果表明,荔浦河青山镇、荔浦县及蒲芦乡河段健康状态为"一般"水平,东昌镇、龙怀乡、杜莫镇及新坪镇河段健康状态为"较差"水平,茶城乡河段健康状态为"极差"水平。筑坝工程、架桥工程和修路工程等人类活动导致荔浦河支流上的健康状况比干流更差。上述研究结果可为荔浦河的河流管理和保护提供理论依据和技术支持。