1980—2010年温榆河的水环境质量时空演变特征

以温榆河流域的主要超标污染物 COD 和氨氮为研究对象,通过历史数据和现场调查,系统研究了1980—2010年间温榆河的水环境质量时空演变特征.结果表明,温榆河流域水环境质量经历了清洁-污染-重度污染-污染遏制的过程,但水质现状均不达标;温榆河流域水环境质量好坏依次是上段>下段,温榆河>坝河>清河,并且Pearson相关分析表明,温榆河下段COD和NH+4-N浓度主要受清河影响;温榆河流域COD污染逐步遏制(超标倍数<1)、NH+4-N污染凸显(超标倍数8～20),耗氧物质处于从COD为主向NH+4-N为主转换的阶段;支流清河和坝河不仅是温榆河干流入河污染负荷的首要输入途径,而且支流上污水集中处理设施的排水是温榆河干流的首要补给来源(70.1%),其运行状况与升级改造对改善温榆河水环境质量至关重要.     

基于FIB的北京温榆河流域粪便污染物分布特征和源解析

目前,北京市温榆河流域存在着较为严重的粪源微生物污染问题,对流域周边暴露人群的健康带来了潜在的威胁.为了明确温榆河粪便污染的分布特征及宿主来源,本研究采用传统培养法与定量聚合酶链式反应(qPCR)分别对常规粪便指示细菌(Fecal indicator bacteria, FIB),包括粪大肠菌群(Fecal Coliform, FC)、大肠杆菌(Escherichia coli, EC)与肠球菌(Enterococcus,ENT)和溯源FIB,包括不同宿主来源的特异性生物标记进行检测,并探究其相关性.研究结果表明,流域内粪源微生物污染较为严重,常规FIB浓度介于0～4.38×10~7 CFU·L~(-1)之间,溯源FIB处于1.37×10~6～4.29×10~(10) copies·L~(-1)之间.从时空分布来看,由于来水中各大支流及污水处理厂的贡献,从温榆河起点沙河闸至终点北关闸,所有的指示菌浓度呈现出大幅度的升高趋势.其中,龙道河为干流来水中粪便污染的首要地域,污水处理厂的尾水可能是清河河口及坝河处微生物污染的主要来源;降雨径流对粪源微生物含量的时空变化存在着非常显著的影响,使得FIB最高可达2个数量级的增长.微生物溯源结果显示温榆河流域内的粪源微生物来源主要为人类粪便污染,而非畜禽粪便污染,这同北京市近年来有关畜禽养殖管控密切相关.相关性分析表明,虽然FC与EC、ENT之间皆存在着统计学意义上的显著正相关性,但传统的FIB指标与拟杆菌及人源拟杆菌指标之间不存在显著相关性.本研究通过传统FIB培养和微生物溯源方法结合,明确了北京温榆河粪源污染程度及其主要来源,为北京温榆河污染防控提供了新的思路.     

温榆河昌平段沉积物重金属影响因素分析及污染评价

温榆河是北京市重要的防洪排涝、拦污河道,每年接纳大量污水,面临严重的水环境问题. 为了解温榆河昌平段表层沉积物重金属含量、影响因素及污染状况,在温榆河昌平段采集沉积物样品28个,测定pH、w(OM)(OM有机质)、w(TN)、w(TP)、w(TK)等沉积物理化性状及w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)和w(Cr). 通过相关性分析和因子分析,研究沉积物中pH、w(OM)、w(TN)、w(TP)、w(TK)与4种重金属质量分数的相关关系,并运用地累积指数法和潜在生态危害指数法对重金属污染状况进行评价. 结果表明:沉积物中w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)和w(Cr)平均值分别为19.35、89.90、25.80、53.74mg/kg,变异系数分别为29.76%、43.39%、37.54%、20.90%,其中w(Zn)的空间变异程度最大. 沉积物中w(OM)与w(Cu)和w(Zn)的R(相关系数)分别为0.515(P<0.01)、0.599(P<0.01),w(TN)与w(Cu)、w(Zn)、w(Pb)的R分别为0.463(P<0.05)、0.713(P<0.01)和0.654(P<0.01).因子分析也显示,w(OM)、w(TN)、w(Cu)、w(Zn)和w(Pb)在第1因子上具有较高的载荷系数. 地累积指数评价结果表明,表层沉积物重金属污染程度顺序为Cr>Zn>Pb>Cu,Cr为轻度污染,Zn、Pb、Cu未达到污染. 潜在生态风险程度分析表明,各重金属潜在生态风险程度及综合生态风险程度均为轻微.      

北京温榆河流域耐药大肠杆菌的调查研究

采用滤膜法结合大肠杆菌显色培养基,调查了北京地区温榆河流域氨苄青霉素、四环素、磺胺(磺胺甲厄唑-甲氧苄啶联用)和左旋氧氟沙星4 类抗生素耐药大肠杆菌的发生情况.结果表明,温榆河流域总大肠杆菌数为10³~10⁷ 个/L,耐药大肠杆菌数为0~10⁶ 个/L;大肠杆菌对氨苄青霉素、四环素和磺胺耐药率分别为10%~35%、5%~25%、10%~35%,而使用时间最短的左氧氟沙星耐药率则低于15%;受渔场排放影响的采样点,四环素耐药大肠杆菌数量显著高于该点其他抗生素耐药大肠杆菌数量,而左氧氟沙星耐药大肠杆菌数量百分比相对较高的采样点推测可能源于人类排放.     

北京温榆河流域耐药大肠杆菌的调查研究

采用滤膜法结合大肠杆菌显色培养基,调查了北京地区温榆河流域氨苄青霉素、四环素、磺胺(磺胺甲厄唑-甲氧苄啶联用)和左旋氧氟沙星4 类抗生素耐药大肠杆菌的发生情况.结果表明,温榆河流域总大肠杆菌数为10³~10⁷ 个/L,耐药大肠杆菌数为0~10⁶ 个/L;大肠杆菌对氨苄青霉素、四环素和磺胺耐药率分别为10%~35%、5%~25%、10%~35%,而使用时间最短的左氧氟沙星耐药率则低于15%;受渔场排放影响的采样点,四环素耐药大肠杆菌数量显著高于该点其他抗生素耐药大肠杆菌数量,而左氧氟沙星耐药大肠杆菌数量百分比相对较高的采样点推测可能源于人类排放.     

北京温榆河流域微生物污染调查研究

随着工业化和城市化进程的加快,我国河流普遍受到了不同程度的水质污染,而微生物指标对于水质评价具有重要作用.本研究选取细菌总数、总大肠菌群、粪大肠菌群以及SC噬菌体、F噬菌体作为指示微生物对北京市温榆河开展了历时一年多的调查研究,结果表明,除了有机污染和富营养化问题外,温榆河流域的微生物污染非常突出.温榆河上游已经受到了一定程度的微生物污染,微生物浓度(以粪大肠菌群为例)波动较大(5.01×10²~5.37×10⁶个·L^-1);下游受清河、坝河等排水河道的影响,微生物污染普遍严重(均值达6.3×10⁶个·L^-1以上),与地表水Ⅴ类水质标准(GB 3838—2002)相比FC浓度平均超出两个数量级.统计分析显示,温榆河微生物污染受季节的影响并不显著(p>0.05),表明人为因素很可能是其主要影响因素.温榆河处于微生物高污染水平,可能威胁地下水水质和农作物质量安全,应从源头加强微生物风险控制.     

旁路离线河流净化器技术与系统在温榆河修复中的应用研究

基于自然的修复理念,本研究开发了"旁路离线河流净化器技术与系统",并以温榆河支流龙道河为研究对象,设计并建设了罗马东湖"塘-湿地系统"和龙道河拟自然河道工程.结果表明,该技术与系统可明显改善水质和生物生境,COD、氨氮和总氮平均浓度由(71.86±14.94)、(10.70±1.20)、(16.14±1.37)mg.L...     

温榆河浮游动物多样性及水质改善效果评价

为评价自2010年5月罗马东湖示范工程运行后温榆河水质变化情况,于2010年5月-2011年2月间,定期采集该流域大型浮游动物,并从浮游动物种类、敏感种数量以及Shannon-Weaver生物多样性指数(H')等3个方面对温榆河流域大型浮游动物多样性进行分析。2010年5月-10月,罗马东湖大型浮游动物种类增加,敏感种数量上升,Shannon-Weaver生物多样性指数(H')由0.650 1升至2.134 2,水质由重污型改善为β-中污型;2010年11月-2011年2月,H'降低,说明季节变化对生物多样性影响较大。下游苇沟桥由于接受示范工程水域敏感种,H'与罗马东湖具有相同变化趋势,但受到清河水体影响,实际水质较差。苇沟桥下游北关闸敏感种再次消失,H'降低。其他位点H'明显较低,并受季节变化影响。结果表明:温榆河水质改善示范工程对局部水域的水质改善效果明显。要实现河流健康目标,必须控制污染源,由点到面,逐步由局部生态修复过渡到流域生态系统的恢复。     

温榆河沉积物中6种雌激素的存在状况

为了调查温榆河沉积物中雌激素物质的污染状况,采用超卢萃取、GC/MS法研究了6种常用雌激素(包括己烯雌酚DES、雌酮E1、雌二醇E2、乙炔基雌二醇EE2、雌三醇E3和戊酸雌二醇EV)在北京温榆河上游及干流表层沉积物中的含量水平,并对其分布及来源情况进行了分析.结果显示,温榆河沉积物中6种雌激素的总含量范围为0.39～36.6 ng/g,平均浓度为10.2ng/g,其中E1和E2在所有样点均有检出,并且在每个样点均表现出E1的浓度高于E2的浓度.其它4种雌激素只在部分样点有检出.6种雌激素的总含量与沉积物中总有机碳(TOC)、总氮(TN)和总磷(TP)含量呈显著正相关,结合采样点周边入河污染源分布情况,判断其主要来自沿岸入河排污口和污染支流.与国外已经有分析数据的研究区域相比.该河流中部分雌激素的含量处于中等或偏高水平.     

温榆河氨氮污染控制措施的效果模拟

以城市退水为主要补给水源的北京市温榆河呈现以氨氮(18.68 mg·L-1)污染为主的特征.针对温榆河的水质改善需求,本研究以氨氮为目标污染物,采用QUAL2K河流水质模型和情景分析方法,对温榆河污染防治与水质改善措施的效果进行量化评估.模拟结果表明,提高污水厂的处理量和排放标准是改善温榆河水质的关键,可降低温榆河北关闸断面氨氮浓度29.66％;建设旁路离线河流净化器可削减5.57％的氨氮污染,是温榆河水质改善的有效措施.本研究提出的包括改善上游来水水质、干流截污、支流污染控制、污水厂提标改造、建设旁路离线河流净化器和生态河道等措施在内的综合实施方案,可使得温榆河的水质全程达到地表水V类标准.