膜生物反应器在垃圾渗滤液处理工程中的应用研究

介绍膜生物反应器的基本原理、优点、类型和影响因素,总结膜生物反应器在垃圾渗滤液处理工程中的应用现状及进展。工程应用实践表明,膜生物反应器固液分离效果好、污泥负荷高、可截留大分子难降解有机物、剩余污泥产量低、占地面积小、易于实现自动化,在垃圾渗滤液处理领域具有很好的应用前景。根据工程实际经验,针对膜生物反应器在渗滤液处理工程中的应用,提出工程设计和运行控制方面的建议。     

青海湖湖水性质、颗粒物沉积通量季节和年际变化——来自沉积物捕获器的研究

本文通过在青海湖南盆沉积中心试验性放置的Mark 8-13型时间序列沉积物捕获器所收集到的为期15个月的自然沉降颗粒物,分析了颗粒物沉积通量和物质组成,结合温盐传感器（CTD）所记录湖水参数数据的分析,讨论了青海湖上部10 m左右湖水中所发生沉积作用的季节与年际变化特征及其与环境参数的相互关系。结果表明,采集期间所沉降的总颗粒物具有显著季节和年际变化特征,其平均年沉降通量为112 g·m^-2·yr^-1,其组成主要是自生碳酸盐（高Mg方解石、文石）、生物壳体（介形虫、硅藻等）等内生作用形成的物质,以及少量的碎屑矿物。与实时监测的湖水参数比较表明,具有显著季节和年际变化的青海湖内生物质通量变化主要受控于夏季温度的变化。其沉积机制为：湖水温度的升高,有利于高Mg方解石和文石等自生矿物从碳酸盐过饱和的碱性湖水中结晶沉淀（盐度降低）,也有利于藻类和介形虫等微体生物大量繁殖,表现为温度偏高的2010年比2011年具有较低的湖水盐度和高得多的沉积通量。因此,青海湖自生碳酸盐沉淀通量可以用来反映湖水盐度和/或温度的变化,尽管这些内生作用形成的物质可能只约占到湖底沉积物的5%~20%。为更全面地了解青海湖现代沉积过程,有必要在更多点位、不同的深度进行长期放置捕获器和实时监测湖水参数变化。     

Assessment of heavy metal enrichment and its human impact in lacustrine sediments from four lakes in the mid-low reaches of the Yangtze River, China

Sediments from four lakes in the mid-low reaches of the Yangtze River, Taibai Lake, Longgan Lake, Chaohu Lake and Xijiu Lake, were chosen to evaluate their enrichment state and history. The state of heavy metal enrichment was at a low level in the sediment of Taibai Lake and Longgan Lake. The enrichment state of Co, Cr and Ni was also low in the sediment of Chaohu Lake and Xijiu Lake, while Cu, Pb and Zn enrichment reached a higher level. Mass accumulation fluxes were calculated to quantitatively evaluate the anthropogenic contribution to heavy metals in the sediment. The anthropogenic accumulation fluxes were lower in the sediment of Taibai Lake and Longgan Lake compared with the other two lakes, where heavy metals, especially Cu, Pb and Zn, were mainly from anthropogenic sources. Heavy metal accumulation did not vary greatly in the sediment of Taibai Lake and Longgan Lake, while that in Chaohu Lake and Xijiu Lake increased since the 1950s and substantially increased since the 1980s, although a decrease occurred since 2000 AD in Xijiu Lake. Heavy metal enrichment was strongly related to human activities in the catchment. The development of urbanization and industrialization was much more rapid in the catchments of Chaohu Lake and Xijiu Lake than of the other two lakes, and thus large amounts of anthropogenically sourced heavy metals were discharged into the lakes, which resulted in a higher contamination risk. However, human activities in the Longgan Lake and Taibai Lake catchments mainly involved agriculture, which contributed a relatively small portion of heavy metals to the lakes.     

河流-水库体系水体表层pCO_2时空变化特征及其扩散通量——以六冲河、洪家渡水库、红枫湖为例

为了了解筑坝后河流-水库体系CO2的释放特征,本研究于2011年5月至2012年5月调查了乌江流域的六冲河以及处于不同营养水平的洪家渡水库和红枫湖表层水体的基本物理、化学和生物参数及溶解无机碳碳同位素组成(δ13 CDIC),分析计算表层水体pCO2及水气界面的CO2交换通量(CO2flux)。六冲河、洪家渡水库和红枫湖表层水体的pCO2年平均值分别为684±195μatm、884±484μatm和592±596μatm,均大于大气中的pCO2,表现为大气CO2的源。红枫湖表层水体中的pCO2受到藻类等水生生物的作用最强,洪家渡水库次之,六冲河表层水体最弱,导致它们表层水体中的pCO2具有明显不同的时间分布特征,相应的CO2flux的时间分布也明显不同。红枫湖的初级生产力水平最高,在2011年5月至2011年9月时表现为大气CO2的汇,水气界面的交换通量平均为-5.70mmol.m-2.d-1。δ13 CDIC和pCO2同步变化揭示了水体表层pCO2时空变化受藻类等生物活动的影响。本研究表明,高频率的监测对于准确评估河流-水库体系CO2flux非常必要。     

松花江上游夹皮沟金矿土壤与大气汞污染特征

在松花江上游夹皮沟金矿开采区内,混汞法提金工艺已使用180余年,导致严重的环境介质汞污染问题.为研究土壤和大气汞污染特征,使用塞曼效应汞分析仪(Zeeman RA915+)测定了大气汞含量,使用冷原子吸收分光光度法(GB/T17136-1997)测定了土壤汞含量,使用动态通量箱法测定了老金厂、二道沟、二道岔和夹皮沟镇小区四处土/气间汞交换通量;对土壤汞含量和大气汞含量进行了线性回归分析;并对土/气间汞交换通量与气象因子进行了相关性分析.结果表明:①区域大气汞含量均值为(71.08±38.22)ng.m-3.②区域土壤汞含量均值为(0.913 1±0.040 8)mg.kg-1;土壤汞含量与大气汞含量显著正相关.③各采样点土/气间汞交换通量为:老金厂(129.13±496.07)ng.(m2.h)-1,二道沟(98.64±43.96)ng.(m2.h)-1,二道岔(23.17±171.23)ng.(m2.h)-1,夹皮沟镇小区(7.12±46.33)ng.(m2.h)-1.④太阳辐射是老金厂、二道岔和夹皮沟镇小区土/气间汞交换通量主要影响因子,太阳辐射、大气温度和土壤温度共同控制二道沟土/气汞交换通量过程;地形条件的干扰,形成三类迥异的土/气间汞交换通量日变化特征形态.     

近地面层湍流通量输送相似性及相干结构特征

利用2018年广东省环珠江口气候环境与空气质量变化野外科学观测研究站70 m气象塔上涡动协方差系统连续观测资料,对不同大气稳定度条件下近地面层相干结构的统计特征及其对湍流通量相似性的影响进行了初步研究.结果表明：(1)无量纲风速标准差(稳定、不稳定)和气温标准差(不稳定)遵循莫宁-奥布霍夫相似理论;(2)湍流速度(u、v、w)谱、温度(T)谱、CO₂和H₂O浓度谱在惯性副区均满足-2/3定律.w-T协谱、垂直速度(w)与标量(CO₂、H₂O)浓度的协谱(w-CO₂、w-H₂O)在惯性副区遵循-4/3定律;(3)不稳定条件下,热力湍流对H₂O和CO₂标量具有很好的输送作用,而以动量通量输送为代表的机械作用在弱不稳定条件下对H₂O和CO₂的输送效果最好;(4)上冲和下扫运动对湍流通量输送起主导作用,且随湍涡尺度的变化略有差异,湍流通量输送对大气层结的依赖性较弱.     

基于铁塔观测的深圳大气VOCs垂直分布特征

2018年8～9月,利用深圳市铁塔的11个垂直梯度平台进行了9轮挥发性有机物(VOCs)不锈钢罐采样,并应用气相色谱质谱联用仪(GC/MS)对103种VOCs组分进行定量分析,研究不同垂直高度上VOCs组分特征及对近地面臭氧(O₃)生成的影响.结果表明,从地面到345m高空VOCs总体污染水平相近,在垂直梯度上变化不大;但烯烃浓度随高度上升呈现下降趋势,主要受地面天然源排放的异戊二烯主导.结合典型物种及物种对的分析发现,日间的二次生成、工业排放和光化学反应消耗是影响垂直梯度上VOCs浓度变化的主要原因.应用混合层梯度方法对VOCs通量进行计算发现,烷烃(28%)和芳香烃(23%)的通量贡献最多;二氯甲烷(1.93±0.29)mg/(m²·h)、甲苯(1.86±0.39)mg/(m²·h)具有较高的垂直通量值.结合二氧化氮(NO₂)和O₃垂直廓线的关系分析得出,总挥发性有机物(TVOCs)/NO₂在300m以上高空达到峰值,更加有利于O₃     

香溪河初冬降温过程中垂向混合结构特征分析

基于2018年11月29日~12月15日三峡水库支流香溪河峡口站点的水文气象等实测数据,讨论了香溪河初冬一次典型降温过程中水体的垂向混合结构动力过程,以及水-气界面的热通量和风应力在其中的贡献机制.结果表明,该时段香溪河表层约8m水深范围的垂向混合结构呈显著的日间弱分层,夜间强混合模式,且日间分层时段较短,仅发生在正午前后的约4h内（最大浮力频率约2×10^-4s^-1）.水-气界面的能量输入或耗散过程对水体分层混合过程的贡献显著大于风应力对水体的机械扰动作用.太阳短波辐射是表层水体日间吸热从而分层的主要驱动力,长波辐射在夜间放热过程中处于主导地位,潜热和感热过程在水体放热过程中作用相当.风应力以机械扰动的方式对水体混合模式的影响极小（湍能通量最大值2×10^-7m³/s³）,主要集中在表层水体约0.5m内,但其可通过影响潜热和感热的方式显著增强中层水体混合特征.由于研究时段香溪河水温较低,蒸发放热较小,而水-气温差相对较大,风应力通过感热驱动的湍能通量（8×10^-7m³/s³）略大于潜热（7×10^-7m³/s³）.     

养殖塘CH4通量时空变化特征及其影响因素

本研究基于多通道密闭式动态箱法对亚热带典型养殖塘CH₄通量的时空变化特征及其影响因素进行了分析.结果表明：亚热带养殖塘CH₄主要排放方式是冒泡,CH₄扩散及冒泡通量均呈现明显的季节变化特征.春、夏、秋、冬4个季节CH₄扩散通量分别为：0.113,0.830,0.002,0.005μmol/（m²·s）,冒泡通量分别为0.923,1.789,0.006,0.007μmol/（m²·s）,冒泡通量占总通量的比例分别为89.04%、68.29%、78.95%和60.52%.在冬、春季养殖塘没有人工管理措施的情况下,CH₄通量随着离岸距离的增加而增大,冬、春季养殖塘中间区域CH₄总通量分别是岸边浅水区的34.70和2.98倍.夏季养殖活跃期CH₄通量在空间上呈现出：人工投食区（7.371μmol/（m²·s））>自然生长区（2.151μmol/（m²·s））>人工增氧区（0.888μmol/（m²·s））>岸边浅水区（0.206μmol/（m²·s））的特征.在0.5h尺度上,春季CH₄扩散通量与水温呈显著正相关关系,与风速呈负相关关系,秋季CH₄扩散通量与水温、风速呈正相关关系,冒泡通量和水温呈正相关关系.在日尺度上,水温是CH₄扩散通量和冒泡通量的主控因子,两者均随着水温升高呈指数增加,并且冒泡通量的水温敏感性Q₁₀（12.72）大于扩散通量（7.78）.     

潘家口水库温室气体溶存、排放特征及影响因素

以大型深水水电类水库潘家口水库为例,于2020年春季（5月）、夏季（8月）在研究区设置33个采样点,采用顶空平衡-气相色谱法和经验模型法对水柱温室气体浓度和水-气界面扩散通量进行了观测及估算,并分析了潘家口水库温室气体浓度及通量的主要影响因素.结果表明：春季潘家口水库水-气界面CH₄、CO₂、N₂O平均通量分别为（1.11±1.60）μmol/（m²·h）,（1333.31±546.43）μmol/（m²·h）,（76.65±19.54）nmol/（m²·h）.夏季潘家口水库水-气界面CH₄、CO₂、N₂O平均通量分别为（0.62±1.13）μmol/（m²·h）,（746.08±1152.44）μmol/（m²·h）,（141.18±256.02）nmol/（m²·h）.潘家口水库温室气体排放呈现出大的时空异质性,空间上春季和夏季各温室气体通量均表现为干流大于支流;季节上CH₄与CO₂扩散通量表现为春季大于夏季,而N₂O扩散通量夏季大于春季.统计分析表明CH₄扩散通量主要受电导率、风速等环境因子影响,CO₂扩散通量受风速、pH及DOC影响,N₂O扩散通量主要受水柱NO₃^--N、NO₂^--N的影响.