深化水资源水环境政策改革,积极推动环境社会治理——PACE20周年纪念大会会议综述

中国工程院国际工程科技高端论坛暨PACE 20周年纪念大会于2017年8月28~29日在北京举行。PACE 20周年大会就"水资源水环境政策"和"环境社会治理"两个主题进行了深入研讨,并达成以下共识:政府治理是中国水资源水环境治理的主导模式,但目前我国水资源水环境政府治理仍面临政策不规范、立法不完善、监管不到位等实质性的问题,要积极促进政策的制定与执行;环境社会治理是我国环境治理的短板,环境治理不仅需要政府的主导,更需要社会上的利益相关方参与政策制定、监督与执行过程,更需要社会各行为主体的自觉自主行动,促进环境行为改善,化解由环境引起的社会矛盾。     

生物电耦合对活性炭-超滤工艺处理地表微污染水的影响机理研究

利用生物电化学系统处理地表水时，弱电压不但会刺激电活性菌的呼吸作用，而且会引起氧化胁迫导致胞外聚合物（Extracellular Polymeric Substance，EPS）过量分泌.为确认在地表水处理中弱电压对膜污染和净水效率的影响，本研究设置了外加1.0 V直流电压（记为"BES系统"）和无外加电压（记为"CK系统"）的两组平行对照生物活性炭-超滤系统.经过50 d的运行，BES系统（36.1 kPa）相比CK系统（19.1 kPa）跨膜压差（Trans Membrane Pressure，TMP）增加更为显著，膜污染更严重.电路电流、电极电势和循环伏安（Cyclic Voltammetry，CV）曲线显示，随着装置运行，两系统生物膜逐渐稳定，并且产生具有氧化还原活性的EPS导致阳极电容增加.相比之下，BES系统产生了更多EPS，具有更高的阳极电容.水质指标显示，BES系统中比紫外吸光度（Specific Ultraviolet Absorbance，SUVA）、NH₄⁺-N和PO₄^3--P的去除增强但总有机碳（Total Organic Carbon，TOC）去除减弱；三维荧光光谱（Excitation-Emission-Matrix，EEM）和尺寸排阻色谱（Size Exclusion Chromatography，SEC）分析结果表明，BES系统膜池中产生了更多的生物聚合物，但腐殖质类有机物明显减少.活性炭表面EPS含量和腺嘌呤核苷三磷酸（Adenosine Triphosphate，ATP）含量的测试结果证实，弱电压刺激了生物膜的生长，同时增加了氧化还原活性EPS的含量.对膜表面累积多糖、蛋白质含量的测试分析进一步揭示了多糖类大分子生物聚合物在膜表面的累积是导致严重膜污染的直接原因.研究可为生物电化学系统在微污染水处理的研究和应用提供新的见解.     

不同水域凤眼莲厌氧发酵产甲烷研究

采集滇池白山湾、滇池草海、太湖(武进段水域)以及江苏省农科院2号塘生长的凤眼莲,进行了批式厌氧发酵对比试验研究.结果发现,凤眼莲的产气潜力和水体氮磷水平有关系.水体氮磷浓度最高的滇池草海凤眼莲产气量最高,为390mL/gTS(498mL/gVS);水质最好的滇池白山湾的凤眼莲产气量最低,为289mL/gTS(334mL/gVS).白山湾凤眼莲的纤维素、半纤维素和粗蛋白等组分的降解率均最低.4个水体凤眼莲产生的有机酸均以乙酸和丙酸为主,草海凤眼莲发酵产生的有机酸浓度最高,可达2466mg/L,白山湾凤眼莲最低,仅为915mg/L.研究发现水体氮、磷浓度影响凤眼莲化学组分含量的差异及结构组成(根冠比),可能是影响凤眼莲厌氧生物降解性能及产气量差异的主要因素.     

区域水污染控制多目标组合规划模型研究

提出水污染综合多目标规划思路，把治理投资，运行费用，收益和污染物削减量作为规划目标，对多种方案进行优化选择，建立了实现多目标规划的数学模型，对方案的产生组合，初选和优化等建模过程作了系统介绍，并以泾河水质规划为例，将模型予以应用。     

彗星试验检测区域水源有机污染致突变量(Study on Mutagenic Threshold of Organic Pollutants in Typical Water Area by Comet Assay)

采用彗星试验检测了区域水源有机污染对人血淋巴细胞的致突变性,探讨了水源风险的评价方法.结果表明:Cr(VI)对人外周血淋巴细胞有强的致突变作用,并具有明显的剂量-效应关系;Cr(VI)剂量的对数与人外周血淋巴细胞DNA损伤的程度呈线性相关.可以用Cr(VI)作为阳性参照物量化表征水中有机污染混合物对人血淋巴细胞的致突变性.现行《地表水环境质量标准》、《污水综合排放标准》中Cr(VI)的限值可以用于评价水体中有机污染对人体健康的风险.     

超细水雾抑制煤燃烧的模拟实验研究

为了研究超细水雾对煤燃烧的抑制效果,基于小尺寸空间抑制燃烧实验平台,研究了超细水雾对煤燃烧的抑制效果,计算在超细水雾作用下实验空间内部氧气、二氧化碳、一氧化碳体积分数的变化情况以及燃烧空间内不同部位的温度变化情况,并且与煤自由燃烧的情况做对比。研究表明超细水雾对煤燃烧的火灾发展过程有很好的抑制作用。研究结论对超细水雾应用于熄灭矿井煤炭火灾具有一定的指导意义     

原水水质对输水管道硝化作用形成的影响

采用配制水样模拟Ⅱ类、Ⅲ类和劣Ⅴ类地表水,利用管道模拟反应器研究不同原水水质条件下输水管道中硝化作用的形成及对输水水质的影响.结果表明:原水中氨氮(NH4+-N)及溶解氧(DO)含量对NH4+-N去除均有一定影响,DO充足时,去除率随原水中NH4+-N含量的增加而增加,DO浓度低时,DO成为影响NH4+-N去除的主要因素;原水NH4+-N含量对运行初期NO2--N积累有重要影响,NH4+-N含量越高,NO2--N积累量越大,随着生物膜的成熟,影响作用逐渐减弱;反应器中AOB数量主要受原水NH4+-N浓度的影响,随NH4+-N浓度升高而增加;NOB数量受NH4+-N和DO浓度的双重影响,DO含量低会抑制NOB活性,使NOB数量减少,导致NO2--N积累;输水管道中的硝化作用是水中及生物膜中硝化细菌共同作用的结果,但生物膜中硝化细菌存在水平高,其硝化作用占主导地位.     

铬在土壤-地下水系统中的污染研究

根据铬在土壤-地下水环境中的化学特性,通过实验,研究了两种价态的铬[Cr(Ⅲ),Cr(Ⅵ)]在水、土中的污染过程,并着重分析了Cr(Ⅵ)在水土体系中所产生的物理化学作用及其在土中的稳定性。结合铬污染实例,阐明了铬在水-土体系中污染的条件和迁移过程。     

应用浮游植物群落结构指数评价海域富营养化

探讨了浮游植物对海水富营养化程度的指示作用,并用浮游植物群落结构指数对天津近岸海域的富营养化水平进行了现状评价,结果表明,天津近岸海域水质基本属中营养水平,但某些站位在有些季节呈严重的富营养水平,并呈现枯水期和丰水期高,平水期低的特征,与化学指标的评价结果相比,结果基本一致,说明该方法是可行的,特别是当浮游植物大量繁殖,消耗了大量的营养盐,生物学指标更能正确合理地进行水质评价     

基于SVR的长江经济带水环境承载力评价

基于DPSIRM模型构建区域水环境承载力评价指标体系,并基于SVR模型构建了区域水环境承载力评价模型,利用交叉验证法对SVR模型参数进行优化选择,进一步提高模型预测精度.运用该模型研究了长江经济带2009~2018年的水环境承载力演变趋势及空间差异,结果表明：长江经济带水环境承载力等级整体呈现升高趋势,其中上游城市群承载等级由II级（超载）提升到了IV级（弱可承载）;中游城市群承载等级由II级（超载）提升到了IV级（弱可承载）;下游长三角区域承载等级由I级（重超载）提升到了IV级（弱可承载）.将评价结果与熵权-TOPSIS法的评价结果相比较,相同率达到91.7%,说明SVR模型评价区域水环境承载力可行,评价结果可靠.以下游区域为例,分别对其6个子系统的承载力进行剖析,并运用单因素轮换OAT法对各子系统内的评价指标进行敏感性分析,便于决策者识别指标敏感性.