非饱和带强化反应层脱氮的试验研究

自然堆肥过程中,畜禽养殖产生的粪污渗滤液入渗土壤非饱和带.高浓度有机氮在微生物作用下经由复杂的地球化学过程转化为各种含氮物质,其中硝酸盐迁移能力较强,在降雨条件下入渗地下水,造成区域性地下水硝酸盐污染.在非饱和带中构建由木屑和壤土组成的强化反应层,通过间歇性的原位淋溶脱氮试验,系统地研究了非饱和带含水量及COD、硝态氮、亚硝态氮和氨氮的浓度变化规律,评价了强化反应层的脱氮能力.研究结果表明:①反应层中木屑材料的强吸水特性使得灌水后短时间内反应层含水量大幅提升,形成有利于反硝化进行的厌氧环境.木屑通过水解作用释放大量溶解性有机碳,供给反硝化微生物进行脱氮.②在入渗硝态氮浓度为170.00 mg·L~(-1)条件下,反应层对硝态氮去除率最高可达97.63%.反应层脱氮量随处理水量增加而提升,当上层为砂土时脱氮量最高,可达24.61 g·m~(-3).③反应层中的NO~-_3-N发生了完全反硝化,出水中NO~-_2-N浓度低于0.5 mg·L~(-1),几乎不发生积累.同时,反应层中发生的DNRA过程使氨氮浓度小幅升高.强化脱氮反应层可阻控硝酸盐污染地下水.     

吉兰泰盐湖盆地地下水Cr6+、As、Hg健康风险评价

选取西北干旱区吉兰泰盐湖盆地为研究对象,系统采集71个地下水样品,测定重金属Cr⁶⁺、As、Hg,以及主要化学成分的含量,以地质统计学插值绘图揭示盐湖盆地地下水中Cr⁶⁺、As、Hg的空间分布特征,以单因子指数法、内梅罗指数法和US EPA健康风险评价模型解析地下水中Cr⁶⁺、As、Hg的污染及健康风险状况,以统计相关检验进行Cr⁶⁺、As和Hg的源分析.结果表明：盐湖盆地地下水中普遍含有Cr⁶⁺、As、Hg,Cr⁶⁺在盐湖上游及东北部含量较高,As在西南台地含量较高,Hg在西北部巴音乌拉山出现高值区域,其分布与变化受到天然因素和人类活动的双重影响;Cr⁶⁺、As出现局部区域超标,超标率分别为8.45%和2.82%;Cr⁶⁺主要超标区域在盐湖西南侧呈条块状分布,并在盐湖附近Cr⁶⁺含量较高;As以点状超标,分布于西南部和东北部;盐湖盆地地下水87.3%处于安全清洁状态,仅5.6%轻度污染出现在西南部,不存在中度和重度污染;通过饮用水途径的化学致癌物的健康风险值远高于非化学致癌物的健康风险值,西南部图格力高勒沟谷区域化学致癌物Cr⁶⁺超过了US EPA最大可接受风险,但整个盐湖盆地Cr⁶⁺的平均健康风险值低于US EPA最大可接受风险;As和Hg均低于US EPA最大可接受风险;盐湖盆地总致癌风险特征与Cr⁶⁺基本一致,Cr⁶⁺平均健康风险占总致癌风险贡献率的89%;Cr⁶⁺超标原因包括盐湖盆地高锰酸盐指数偏高,促使Cr³⁺氧化成为Cr⁶⁺,As与Cr存在一定的同源关系.     

基于ICE-SSD联用的地下水中苯并[a]芘生态风险评价——以下辽河平原地下水为例

借鉴地表水生态风险评价框架,尝试构建地下水生态风险评价方法,以下辽河平原地下水为例,开展地下水中苯并[a]芘(BaP)的生态风险评价工作.通过开展示范区地下水生态系统特征分析,筛选出用于地下水生态风险评价的代表性物种,共计5门9科.基于种间关系模型(ICE),推导地下水代表性物种的毒性数据.选取日本三角涡虫作为地下水典型物种,模拟地下水条件开展急性毒性试验,测试结果与模型推导数据间具有较好的一致性,初步验证了模型推导数据的可靠性;同时将测试结果应用于模型数据的校正,以降低方法的不确定性.基于此,构建地下水生态系统物种敏感度曲线(SSD);参考EPA方法构建地表水生态系统SSD曲线;地下水生态系统和地表水生态系统对于BaP 5%物种有害浓度(HC5)值分别为0.11μg·L~(-1)和0.58μg·L~(-1),初步表明地下水物种对BaP胁迫更为敏感.结合下辽河平原区地下水中BaP的暴露浓度水平,开展地下水生态系统风险评价,结果表明:处于高风险水平(RQ1)的概率为0.61%,表明胁迫因子BaP对下辽河平原地下水生态系统影响有限.     

两种沉水植物对风浪及持续高水位胁迫的适应性研究

以两种沉水植物马来眼子菜(Potamogeton malainus)和狐尾藻(Myriophyllum spicatum)为研究对象,通过原位模拟试验,比较在相同水位变化幅度下不同高水位持续胁迫水平(分别以T0、T1、T2、T3表示恒静止、持续4 d、持续8 d和持续12 d)对沉水植物的生物量、植株伸长、具体形态指标和光合荧光特性的影响,并同步分析滆湖大洪港内两处风浪差异区(湖岸区M1和湖心区M2)两种沉水植物相应的适应性和形态变化的特征.结果表明,马来眼子菜和狐尾藻都表现出了较好的环境适应性,T0时任意两处的两种植物生物量和株高均最大;在风浪扰动较小区域(M2),持续高水位减弱了两种植物的伸长和生长(p0.01),并显著限制其在地上生物量的投资和茎干横向的分支(p0.05).在风浪扰动较大区域(M1),持续高水位对两种沉水植物产生了相同的形态变化,并显著降低各梯度下其Fv/Fm和快速光响应曲线(p0.05),但M1处两种沉水植物的光合能力均显著大于M2处.狐尾藻对风浪扰动和长时间水位胁迫能表现出更强抗弱光性和光合作用能力.因此,持续高水位胁迫下(小于8 d)两种沉水植物对一定程度水动力仍有较好的形态和生长适应性,对特定水文波动特征进行合理应对以保持沉水植物活力和维持湖泊生态系统具有指导作用.     

成都市典型非道路工程机械排气烟度分析

采用不透光烟度计采集了成都市典型工程机械(挖掘机、装载机、叉车和压路机)排气烟度,研究了机械功率对其活动水平(燃油消耗量和年均工作时间)的影响,同时也研究了机械发动机构造和机械排放标准对其排气烟度的影响;同时,采用氮硫测定仪分析了机械油品硫含量,研究了硫含量对其排气烟度的影响.试验结果表明:机械功率越大的工程机械,燃油消耗量和年均工作时间数越高.成都典型工程机械排气烟度排放水平最低的为装载机,最高的为压路机;同时,超高排放装载机与叉车的占比较高.工程机械排气烟度受机械发动机排量、机械发动机构造、机械发动机排放标准和机械用油的综合影响,通过对工程机械装配电控发动机、提高原机排放标准和使用低硫燃油均能直观反映出机械排气烟度不同程度的改善.此外,油品中硫含量越高,机械排气烟度越大.     

上海市典型地区环境空气可吸入颗粒物中重金属污染水平及健康风险评价

为了探究上海市典型地区环境空气中可吸入颗粒物(PM_(10))中重金属的污染水平及其对人体的健康风险,本研究分别于夏季和冬季在上海徐汇区和金山区设置多个采样点,采集室外大气PM_(10)样品,同时招募相同区域各20名志愿者进行室内颗粒物采集,分析其中Cr、As、Pb、Cd和Hg的含量,并采用美国EPA健康风险评价模型对重金属的风险进行评价.结果显示,上海市典型地区环境空气中的PM_(10)浓度范围为36.6～266.6μg·m~(-3),其中,冬季浓度高于夏季,城市浓度高于农村,室外浓度高于室内;PM_(10)中重金属含量从高到低依次是AsPbCrCdHg,且呈一定的空间分布关系,室外Pb和Cd的平均浓度高于室内,As则是室内浓度高于室外.上海市典型地区环境空气PM_(10)中的重金属致癌风险为成年人高于儿童,As存在潜在致癌风险.     

太行山脉不同量级降雨侵蚀力时空变化特征

基于太行山脉及其周边地区76个气象监测站点1954-2016年逐日降雨数据,建立了基于不同量级侵蚀性年降雨量模拟年降雨侵蚀力的简易模型,并采用气候倾向率、小波周期分析、重心模型、Co-Kriging插值、Mann-kendall非参数趋势检验以及突变分析等方法,分析了不同量级降雨侵蚀力时空变化特征及其影响因素。结果表明：（1）太行山脉地区年降雨侵蚀力简易模型为y=0.182x₁^1.095+5.463x₂^0.982+9.401x₃^1.017+15.258x₄-26.753,且多年降雨侵蚀力呈小幅上升趋势,10年间上升了2.4 MJ·mm·hm^-2·h^-1·a^-1,同时存在约20年的主周期和6年的小周期变化,并在1996年发生显著突变;中雨和大雨侵蚀力63年间均呈上升趋势,而暴雨和特大降雨侵蚀力呈下降趋势;春秋两季主要受中雨和大雨侵蚀力的影响,而夏季则主要受特大降雨侵蚀力的影响。（2）太行山脉地区各量级降雨侵蚀力最大值主要分布于太行山脉东南部以及五台山地区,最小值主要分布于地区的东北部;运用重心模型发现各量级降雨侵蚀力重心在春夏季节整体向东部以及东北部地区进行迁移,而秋冬季节则向南部以及西南地区迁移,形成一个循环,且与冬夏季风的控制时间相符。（3）太行山脉地区不同量级降雨侵蚀力与侵蚀性降雨量均呈显著正相关（P<0.01）,大雨和特大降雨侵蚀力分别与纬度、海拔呈显著负相关（P<0.05）,这主要与副热带高压移动、地形、海拔以及自然地理环境等因素有关。     

海积平原区某非正规垃圾填埋场地下水氨氮污染模拟研究

本研究结合天津市海积平原区水文地质条件,构建了某非正规垃圾填埋场地下水溶质运移模型,并将该模型用于预测分析垃圾填埋场地下水氨氮污染迁移规律.采用敏感性分析研究了渗透系数、孔隙度和弥散度等参数的变化对模拟结果的影响.模拟评价了地下水氨氮污染抽出处理效果.研究结果表明,氨氮污染羽在10年内最大迁移距离为648 m,污染面积达到368667 m~2,高浓度氨氮污染羽主要分布于南部浅层潜水含水层.抽出处理方案效果不佳,易导致氨氮污染羽的拖尾和反弹效应.本研究可为海积平原区地下水氨氮污染治理、修复提供理论参考和依据.     

地下水环境影响评价中污染物运移模拟软件的适宜性评估

目前国内外已发展了一系列成熟的地下水污染物运移模拟软件,但是软件功能各异,易造成使用者的选择困扰.为满足HJ 610—2016《环境影响评价技术导则地下水环境》（简称“《导则》”）中关于环境影响预测工作精细化的要求,对国内外常用饱和带和包气带污染物运移模拟软件的适宜性进行了评估.首先,针对三款常用饱和带污染物运移模拟软件BIOSCREEN、AT123D和MT3D,基于理想算例对比4组水动力条件设置下的计算结果,分析软件的适宜性;其次,针对《导则》中暂未给出的包气带污染物运移模拟软件,以FEMWATER为例探讨了包气带阻滞作用对于地下水环境影响评价的重要性.结果表明:①BIOSCREEN由于忽略了分子扩散作用,当Pe（Peclet数）为0.25×10-3时,其预测的污染源下游10 m处污染物浓度为AT123D和MT3D计算值的1.8倍,存在高估污染风险的可能.②相比污染源直接设置于潜水面的情景,污染物从距潜水面11 m的地表泄露,经过包气带后污染源强降低了24%,下游85 m处污染物浓度达到0.1 mg/L的时间延迟了390 d.③当地下水流速较慢,分子扩散作用相比对流作用占优势时,适用MT3D开展数值模拟或者采用AT123D进行解析预测;当对流作用占优势且水文地质条件接近解析解假设时,可利用BIOSCREEN粗估污染风险.研究显示,包气带污染物运移模拟软件有助于合理地预测污染物在地下水环境中的运移转化行为,从而更准确地估计污染源强和判定地下水环境污染风险.      

基于生态足迹的中国可持续食物消费模式

随着人们饮食需求的不断多样化,可持续食物消费已成为一个全球关注的重要议题。为了探寻可持续的食物消费模式,重点分析了中国食物消费结构演变趋势及特征,运用生态足迹模型量化中国食物消费结构的环境压力动态变化;基于可持续食物消费的内涵,结合中国均衡膳食和环境的可持续性指标,构建食物生态承载级别衡量标准,并据此建立了符合中国食物消费习惯、满足营养摄入需求、环境压力小的可持续食物消费模式。结果显示：中国食物消费生态环境压力不断增大,1978-2013年中国食物消费人均生态足迹增长了154.49%,2008年出现生态赤字,2013年赤字值为0.0705 ghm²;食物生态承载级别持续恶化,2008年生态承载级别由“较高”下降到“中等”;可持续食物消费模式的构建使得人均生态足迹下降了12.92%,表明转变食物消费模式是解决食物消费生态环境压力这一矛盾问题的最有效途径。