铀在地表水中的主要迁移形式及其沉淀条件的模拟计算——以四川沱江流域绵远河为例

通过对沱江流域绵远河地表水系中化学成分分析,考察了铀及其他元素含量的空间分布特征.利用热力学方法计算了地表水系中U的迁移形式,及水体中不同U络合物的活度及比例.结果表明,地表水中铀主要以UO2（CO3）22-形式迁移和存在,其次为UO2（CO3） 0、UO2（CO3）34-和UO2（OH）2.沱江流域绵远河水系自上游至下游各样品中U络合物活度百分比组成基本相同,U的溶解和迁移形式类似,物化性质（温度、压力、pH值、Eh等）没有发生明显变化.通过对影响U沉淀的物理化学条件的热力学计算,分析了铀在表生水体中的沉淀条件,较高的pH、Eh值将有利于U络合物在水系中稳定存在和迁移,而较低的pH、Eh值将会使水系中的U发生沉淀.     

基于控制单元划分的大辽河流域污染物空间分布及来源解析

为明确大辽河流域污染物特征及污染物来源,建立“流域—控制单元—行政区”空间拓扑关系,对2019年大辽河流域国控断面水质情况、各控制单元内污染物入河量及空间分布特征进行分析。结果表明：1）大辽河流域28个水质监测断面中,逐月水质均能达到《水污染防治行动计划》中考核目标的占29%,超标污染物以COD、NH₃-N为主,超标断面中,COD、NH₃-N主要来源为城镇生活源、农村生活源和分散式畜禽养殖,TP主要来源于不同土地利用类型污染源和城镇生活源;2）2019年COD、NH₃-N、TN、TP污染物入河量分别为59 195.5、3 115.5、18 229.7、538.3 t/a,从污染源贡献上看,总体呈现为城镇生活源>农村生活源>分散式畜禽养殖污染源>不同土地利用类型（含林地、草地、耕地、城镇用地）污染源>工业源>规模化畜禽养殖污染源;3）污染物入河量空间分布均呈现中部>西南部>东北部,其中控制单元C3、C6、C8、C11、C13、C15、C17是重点管控单元,以上重点管控单元中,COD、NH₃-N、TN、TP污染物入河量贡献率分别为68%、73%、77%、72%;4）污染物入河量估算结果与通量模拟值之间误差均小于20%,可用于研究区范围内污染负荷估算。

     

傍河开采驱动下潜流带氮素迁移转化的生物地球化学特征

为研究傍河开采驱动下潜流带中\"三氮\"迁移转化规律和氧化还原分带,通过不同时期在傍河开采条件下采集潜流带土样和水样分析三氮的转化过程及特性,并结合溶解氧和氧化还原电位及硝酸根和亚硝酸根含量和优势菌来判断其迁移转化规律与机理。结果表明：河水在入渗的过程中,首先进入处于离岸-6~1.5 m处的氧化带,O2与有机物发生反应释放出CO2,随后到离岸1.5~17 m处的弱氧化环境的氧化还原过渡带,在硝化细菌和反硝化菌的作用下发生硝化反应和反硝化反应,最后到离岸17~350 m处缺氧环境的还原带中,在缺氧条件下反硝化反应。优势菌对水源地氧化还原作用分带具有响应联系特征。枯水期水位低能够更加快速降低水中溶解氧DO、氨氮、硝酸盐氮,所以枯水期的氧化还原距离短,丰水期的距离稍长。在傍河开采驱动下,水动力条件随着不同时期发生改变,河水向地下水补给过程中各方面均存在差异,而这一系列的差异影响了氮素在地下介质中的迁移转化。     

不同时空尺度下土地利用结构与空间格局对苏州河水质的影响

土地利用与河湖水质的关系存在时空异质性.以上海苏州河为研究对象,基于2001、2005、2010、2015和2020年水质监测和土地利用数据,提取5种空间尺度（200、500、1 000、2 000和5 000 m河段缓冲区）的景观格局指数,采用相关分析和冗余分析,研究了多时空尺度下苏州河水质与缓冲带土地利用构成和空间格局特征的响应关系.结果表明：①苏州河水质近20年呈逐步改善趋势,TN是当前水体主要污染物.②不同尺度缓冲带土地利用均以建设用地为主,绿地林地占比呈小幅增长趋势.③缓冲带土地利用景观特征与水质存在关联性,并表现出时间和空间尺度效应.时间尺度上,建设用地、农业用地、景观优势度、聚集度和多样性指数与各项水质参数呈现出显著的相关性.就NH₄⁺-N、TP和TN而言,2010年呈现出与其他年份相反的相关关系.2001年土地利用景观特征对水质的总解释率最高,为93.65%.近10年来,绿地林地对水质的调控作用凸显.④空间尺度上,绿地林地、斑块数量、景观形状和多样性指数与大部分水质指标呈现出显著的相关性.绿地林地对NH₄⁺-N、TP和TN的正调控效应均以2 000 m尺度最强.斑块数量和景观形状指数在较大空间尺度上对水质的调控作用相对较强,而香农多样性指数则在小尺度上对水质起到较好的正调控作用.2 000 m尺度下土地利用景观特征对水质总解释率最高,为68.47%.研究表明,增加2 000 m缓冲区内绿地林地的面积并优化其景观配置将对苏州河水质保护具有积极作用.     

店埠河流域地表水-地下水水化学特征及其成因分析

巢湖是我国水污染防治的重点水体,但近年来一直处于较高的富营养化水平.以巢湖二级支流店埠河流域内的地表水和地下水为研究对象,测试不同水体水化学组成和氢氧同位素值,综合运用数理统计、Piper三线图、Gibbs图和离子比值等方法,分析其季节性和空间变化特征,探讨地表水和地下水的水化学特征和形成机制.结果表明,①大气降水是店埠河流域地表水和地下水的主要补给来源,地表水的蒸发分馏效应比地下水更显著.不同时期,地表水比地下水更富集氢氧稳定同位素.地表水和地下水中氢氧稳定同位素均呈季节性变化特征,丰水期相对富集,枯水期相对贫化.②店埠河流域地表水和地下水均为弱碱性水,地表水中各离子浓度明显小于地下水,地表水中阳离子以Ca²⁺和Na⁺为主,地下水中阳离子以Ca²⁺为主,水体中的优势阴离子均为HCO₃^-.地表水的水化学类型以HCO₃·Cl-Na·Ca型水为主,地下水以HCO₃-Na·Ca型水为主.③地表水和地下水主要水化学指标浓度具有一定的时空差异性.从丰水期到枯水期,地表水中TDS、K⁺、Na⁺、Ca²⁺、Mg²⁺、Cl^-和SO₄^2-浓度整体呈现上升趋势.地下水中Na⁺、Ca²⁺和Mg²⁺浓度整体变化不大,略有增加趋势,Cl^-、SO₄^2-和NO₃^-浓度整体呈上升趋势.从上游到下游,地表水中主要水化学指标浓度呈现先减小后增大的趋势,NO₃^-浓度增幅最大.地下水在径流方向上主要水化学指标浓度整体变化不大,但呈现出排泄区大于补给区的规律.④水体水化学特征的形成主要受水-岩作用控制,同时还受到人为因素影响.水-岩作用主要为硅酸盐岩、盐岩和碳酸盐岩等矿物的风化溶解.污水处理厂污水、生活污水和粪肥等污染物已明显改变了局部水体的水化学特征.⑤与2016年相比,地表水中的NO₃^-浓度已有不同程度地减少,当地政府进行的氮污染控制工作已取得一定成效,但仍需在店埠河下游、部分支流（定光河和马桥河）和部分居民点加强对污水及粪肥的污染防控.     

基于深度学习的排污口污染物浓度预测研究

人河排污口是污染物进入生态环境的最后一道关口,预防超标排放是改善流域生态环境质量的基础.为实现排口超标排放事前预警,本研究以长江泰州段两类典型排口(污水处理设施排口和工业企业清净下水排口)为例,利用排口污染物监测数据与气象数据,基于长短期记忆神经网络(LSTM)、门控循环单元(GRU)、卷积循环神经网络(CRNN)等深度学习算法构建多污染因子(总氮、氨氮、COD、总磷)浓度预测模型,并结合SHAP分析结果识别影响排口水质预测的重要因素.结果表明:①单层与双层GRU模型在排污口未来6 h污染物浓度预测中表现较好,R2可达0.67～0.81;②自相关变量的累积重要性绝对值占比超80％,对排口污染物浓度预测的影响显著大于其他输入变量.该方法有潜力拓展应用至其它排污口类型及其它污染因子的浓度预测,为排口污染预警和全链条管理提供技术支撑.     

基于相平衡分配法的店埠河沉积物重金属质量基准研究

以店埠河为研究对象,采用校正后的相平衡分配法推导了店埠河沉积物中5种重金属（Cr、Cu、Zn、Cd、Pb）的沉积物质量基准（SQG）值,并分析了各金属结合相对不同重金属沉积物质量基准的贡献。结果表明：店埠河沉积物中Cr、Cu、Zn、Cd和Pb的沉积物质量基准值分别为318.80、122.24、1 326.99、7.88和31.43 mg/kg;各金属结合相对不同重金属的沉积物质量基准值的贡献存在差异,细颗粒物（粒径<63 μm）对店埠河5种重金属沉积物质量基准值的贡献率为24.49%~48.93%,其中对Cr、Zn和Cu的沉积物质量基准值的贡献最大。酸可挥发性硫化物对Cu、Zn、Cd和Pb的沉积物质量基准值的贡献率分别为2.11%、0.22%、50.13%和21.67%,主要决定着Cd的SQG。总有机碳和残渣态对这5种重金属SQG的贡献率较低,均不足3%。

     

滁河南京段环境介质中环状挥发性甲基硅氧烷的污染水平与生态风险评价

环状挥发性甲基硅氧烷(cVMSs)因进入环境后存在潜在生态风险而受到广泛关注。研究采样测定滁河南京段地表水、沉积物及周边土壤中八甲基环四硅氧烷(D4)、十甲基环五硅氧烷(D5)和十二甲基环六硅氧烷(D6)3种cVMSs的浓度水平,并对其生态风险进行了评价。结果表明：地表水中D4、D5、D6的检出率分别为38.1%、95.2%、100%,总含量范围为13.66～77.90 ng·L^-1,平均值为47.82 ng·L^-1;沉积物中D4、D5、D6的检出率分别为66.7%、86.7%、100%,总含量范围为0.56～49.74μg·kg^-1,平均值为13.95μg·kg^-1;土壤中D4、D5、D6的检出率分别为66.7%、20%、100%,总含量范围为1.90～7.05μg·kg^-1,平均值为3.57μg·kg^-1。地表水和土壤中D6的检出浓度最高,沉积物中则为D5,对比国内外其他地区的相关结果,cVMSs处于中低水平。生态风险评价结果显示,滁河南京段水体中cV...     

不同植被覆盖情景下景观水体水质改善效果模拟研究

再生水作为城市景观水体生态补水的主要水源,能够改善城市景观水体水污染状况,但水体内较高的氮磷物质易造成水体富营养化爆发水华现象,因此,研究水生植物群落对景观水体水质及水生态系统健康的维持意义重大.镜河是以再生水为补水水源的新建景观河道,为提升水环境质量,以流场、COD、氨氮及硝态氮为指标,应用MIKE 21和ECO L...     

城市河道综合治理生态理念探索与实践——以贾鲁河为例

改善河道生态环境,对城市生态系统的可持续发展具有重要意义,近几年城市河道的治理投入持续加大。通过对郑州市贾鲁河治理中的创新理念及实践进行分析总结,以期为我国类似城市河道治理提供借鉴和参考。在贾鲁河治理中,创新“五河”设计理念,注重生态与景观融合设计,并把滨河景观作为历史文化展示的载体。同时坚持以技术创新为先导,通过集成生态净化强化关键技术,开发水环境工程BIM管理系统、构建智慧水务管理平台,提高河道治理建设及运营效率,引领生态文明建设转型升级。在施工过程中,坚持绿色施工、加强环境保护、贯彻生态优先、绿色发展的理念,贾鲁河经过治理后带来了显著的防洪、经济、生态和社会效益。