尾矿库溃坝灾害链及断链减灾控制技术研究

尾矿库溃坝灾害是影响矿山安全的主要灾害之一,其溃坝机理和控制的研究是当前的热点问题.在尾矿库事故统计分析基础上,根据灾害系统理论,从尾矿库溃坝灾害的形成发育过程入手,构建了五种常见的尾矿库溃坝灾害链模型和灾害链节点横向耦合形成的复杂灾害链网,分析了其成灾特征,并结合工程实例验证了理论模型的合理性.研究结果表明:①尾矿库溃坝灾害链演变过程可划分为早期孕育阶段、中期潜存阶段和晚期诱发阶段;②从各阶段的特征出发,提出了相应断链减灾措施,特别是早期孕源减灾策略;③将尾矿库溃坝灾害链理论应用于湖南省某尾矿库工程治理上,实现了该尾矿库灾害控制.     

潍河流域水质管理模型

水质管理模型包括河流模型、农业非点源污染模型和水库富营养化模型。河流模型选择ＱＵＡＬ２ＥＵ模型并加以改进,增加了模拟ＣＯＤ转化,底泥泛起和水体养鱼的非点输入功能,并将非点源模型和水库模型作了技术处理使之同河流模型有机结合在一起。     

缙云山不同林分下土壤有机碳及矿化特征

土壤有机碳库是陆地最大的有机碳储存库,其微弱的变化就能影响大气CO2浓度的显著变化,其中森林土壤碳库约占全球土壤碳库的70%,因此如何实现森林生态系统土壤有机碳库的高效管理成为目前的研究热点.本研究以缙云山5种典型林分:阔叶林、针叶林、针阔叶混交林、竹林及研究区内弃耕15 a的荒草地(对照土壤)为对象,采用矿化培养实验,分析了不同林分的土壤在不同土层(0～20、20～40、40～60、60～100 cm)中的有机碳矿化特征.结果表明,林分类型、培养时长和土层深度均对土壤有机碳矿化速率有显著影响.不同林分土壤有机碳矿化速率均随着土层加深而降低,其中0～20 cm土层的矿化速率[11. 97～25. 12 mg·(kg·d)-1]均显著高于其他土层(P 0. 05),其他土层间矿化速率[4. 79～6. 51mg·(kg·d)-1]无显著性差异. 5种林分的土壤有机碳累积矿化量均随着土层加深而降低,0～20 cm土层中竹林和阔叶林土壤有机碳累积矿化量最高,分别为177. 66 mg·kg~(-1)和120. 38 mg·kg~(-1),随着土层加深在60～100 cm土层中,针叶林累计矿化量最高达到了46. 96 mg·kg~(-1).双库一级动力学方程可以较好地拟合缙云山不同林分下土壤有机碳矿化过程,不同林分下土壤易分解有机碳含量均随土层加深而降低,针叶林土壤矿化能力较强,对难分解有机碳库的利用程度较高,而竹林和阔叶林土壤微生物活性较高,可以有效促进碳循环,提高土壤固碳能力.     

水库淹没带土壤有机氯农药分布特征及风险评价

采用GC-MS气相色谱与质谱联用仪,分析了密云水库南水北调来水前高程130～150 m之间的淹没带表层土壤样品中17种有机氯农药(OCPs)的含量、残留特征,讨论了有机氯农药的可能来源,并对OCPs的潜在风险进行了评价.结果表明:①密云水库淹没带土壤有机氯农药残留以六六六(HCHs)和滴滴涕(DDTs)为主,含量均值分别为1. 74 ng·g-1和1. 01ng·g-1,与国内其他湖库区相比,ΣHCHs含量相近,ΣDDTs含量较低.②水库淹没带土壤有机氯农药残留具有一定的空间分布特征.水陆域交错处土壤OCPs含量普遍高于水域、陆域土壤中含量,且存在显著性差异性.水库东部及潮河入库区、独立小流域淹没区,OCPs残留以DDTs为主;库北山前平原淹没带及库西中部淹没区OCPs则以γ-HCH残留为主;白河入库处河滩淹没区HCHs及DDTs残留均有较高占比,这与其污染来源有关.③源解析结果表明,淹没带土壤HCHs来源主要与林丹类农药的输入有关,而DDTs主要来自于早期农药使用的残留.④生态风险评价表明,水库淹没带土壤中大部分样点OCPs生态风险低,白河入库区及库西中部淹没带滴滴涕有潜在风险性.     

北方湖库沉积物重金属区域特征及生态风险评价

以白洋淀、衡水湖、于桥水库、松花湖、大伙房水库和小兴凯湖沉积作为研究对象,通过对北方六湖库沉积物中Cu、Zn、Pb、Cr、Ni等重金属元素进行分析,并与国内外其他水域重金属污染情况进行多因素比较,探讨了六湖库主要重金属污染源的差异性,区域分布特征以及与国内外其他水域污染的相似性和区别.结果表明,六湖库沉积物重金属污染处于中等偏下水平.六湖库之间主要重金属污染源存在差别.沉积物重金属含量未出现明显上升的趋势.其中Zn、Pb存在富集现象,但Pb含量与历史数据相比出现下降,Zn的含量与其他地区相比整体偏高.大伙房水库沉积物重金属污染较重,Cu、Zn、Pb、Cr、Ni含量平均值分别为56.28,142.3,17.44,97.9,44.44mg/kg.小兴凯湖沉积物重金属含量最低,Cu、Zn、Pb、Cr、Ni含量平均值分别为2.41,63.90,13.37,56.36,26.09mg/kg.六湖库综合风险评价结果为大伙房水库>于桥水库>白洋淀>衡水湖>松花湖>小兴凯湖,重金属整体潜在生态风险指数为低.     

水源水库真核微生物种群结构季相演替特征

真核微生物广泛存在于水环境中且具有重要生态学功能,揭示其群落演替及其驱动因子对于研究水体生态系统的能量流动和物质循环具有重要意义.然而关于水源水库中真核微生物群落季相演替特征的研究却鲜见报道.本研究通过对李家河水库水质监测,并采用高通量测序技术和共生网络分析,探究了真核微生物种群结构的季相变化及其与水质因子的响应关系.结果表明,李家河水库水体pH处于(7.49±0.13)～(9.26±0.14),ρ(DO)最低为(7.80±0.33)mg·L-1,ρ(NH4+-N)最高为(0.31±0.01)mg·L-1,水质整体符合地表水Ⅱ类标准.真核微生物种群Shannon指数和Chao1丰富度指数夏季显著高于春秋季节.节肢动物门在春末至夏季中期为优势门,刺胞动物门和绿藻门为夏末至秋季的优势门.Telonema sp.为春末优势属(50.53％),扁藻属为夏初(30.11％)和秋初(41.34％)的优势属,Junceell asp.在夏末及秋季前中期均有较高相对丰度.杯鞭虫属(Bicosoeca sp.)、尖毛虫属(Oxytricha sp.)和壳虫属(Tintinraidium sp.)为共生网络中的关键节点,与其他真核微生物间具有显著负相关.RDA分析表明,真核微生物群落结构的季相分布受不同水质指标的调控且差异显著.本研究结果将为了解水源水库中的真核微生物群落结构动态变化及其与水环境的关系提供科学依据.     

水文气象因素对东南山区水库硅藻异常增殖的影响

硅藻异常增殖是影响我国许多水库水质安全的生态灾害.为揭示水库硅藻异常增殖的影响因素,以我国东南丘陵地区大(Ⅱ)型水库天目湖沙河水库为例,基于8年逐月浮游植物群落结构及相关环境因子的监测,分析了硅藻(Bacillariophyta)及其优势属生物量与温度、降雨、水位、营养盐等环境因子之间的关系.结果表明,春季硅藻及其优势属的生物量主要受温度的影响,与水文、营养盐关系较弱;不同硅藻优势属与水温的关系差异较大:针杆藻(Synedra)的最佳生长温度为27℃,小环藻(Cyclotella)与曲壳藻(Achnanthes)的最佳生长温度为19℃,直链藻(Melosira)适合在低温下生长,生物量随温度升高而降低;硅藻生物量与环境因子的多元统计分析表明,硅藻总生物量、针杆藻和曲壳藻等优势属生物量峰值与降雨量显著性正相关(P0.05),小环藻生物量峰值与总磷、降雨量和水位显著性正相关,而与换水率显著性负相关,直链藻生物量峰值与总磷显著性正相关.年度硅藻峰值强度可以用降雨量强度和时间、冬春季的积温和溶解性总磷浓度等综合因素拟合预测.研究表明,对于我国东南丘陵山区中营养水平的水库而言,硅藻优势属的异常增殖事件受水文气象因素异常事件的影响较大,相比较而言对氮磷营养盐响应偏弱;在防控水库硅藻异常增殖灾害方面,除了积极开展流域营养盐削减措施之外,应当密切关注极端天气综合影响,采取相应的水文调节措施,开发切实有效的灾害预警技术.     

深圳水库群表层水中全氟化合物的分布特征

为探究深圳市水库群表层水中全氟化合物(perfluorinated compounds,PFCs)的含量水平,应用WAX固相萃取分离富集与高效液相色谱-质谱联用相结合的方法,分析了2012年11月及2013年1月采自深圳12个水库库区中心与取水口共25个位点表层水中14种PFCs的含量及变化规律.结果表明全氟己烷磺酸(perfluorohexane sulfonate,PFHxS)及碳链≥11的长链PFCs均未检出,全氟辛酸(perfluorooctane acid,PFOA)为主要单体,库区中心和取水口ΣPFCs未见显著性差异;强降水对水库表层水PFCs有稀释作用,同时也可输入PFOA;水库群表层水PFCs含量主要受其进水口位置、水源环境及水库地理位置等因素的影响.虽水温与ΣPFCs含量间也有正相关关系,但影响作用弱于强降水.     

官厅水库库滨带非点源污染控制效应的遥感分析

选取官厅水库库滨带为研究区域,应用SPOT5遥感数据对其结构进行了解析,建立了高分辨率的Quick Bird遥感数据与SPOT数据的尺度转化关系,对SPOT信息提取结果进行了校核,以提高SPOT卫星对库滨带结构的解译精度;最后结合点上的实验结果对流域尺度上的库滨带的环境效益进行了分析.研究结果表明:(1)官厅水库陆相库滨带的结构不利于非点源污染的防治,应该适当增加林地的比例,同时提高林地、草地的植被覆盖度;(2)按照官厅水库流域非点源区年均TN量为188.1×104 t、TP量为101.2×104 t计算,库岸库滨带对TN、TP的去除率分别为11.6%和0.4%;(3)为了有效地防止官厅水库流域的非点源污染,必须加强水库流域的农业管理和库岸库滨带的科学建设与管理.     

贵州高原红枫湖水体理化特征与碳氮硅的时空分布研究

通过分析贵州红枫湖不同水文期水体理化特征与碳氮硅含量的时空分布,以期揭示西南山区深水性湖库水环境质量的周期性变化规律。结果表明,在平水期和枯水期,红枫湖水温、pH值、溶解氧、叶绿素a含量等水体上下层变幅较小,丰水期水深6 m左右有明显的分层现象,以溶解氧最为典型,分层期底层水中溶解氧降至1.0 mg/L以下。受外源有机物大量输入和湖内藻类生长的双重影响,丰水期湖泊中DOC含量较平水期和枯水期高。NO_3~--N和DON分别占TDN的23.3%~89.4%、7.4%~26.7%。夏季湖水底层滞水带缺氧条件有利于NH_4~+-N和NO_2~--N的生成,并导致溶解态硅的含量增高。相关性分析表明,贵州高原深水性湖库的季节性水质恶化事件与夏秋季节水体分层结构失稳密切相关。