煤矿生产区周边水体环境重金属污染分析与治理技术

水体环境受污染会严重影响生态平衡,利用物理化学技术与生物治理技术相结合的方式,治理煤矿生产区水体环境重金属污染。在分析重金属污染情况后,考虑到重金属污染物进入水体后会出现降解、沉淀、氧化以及吸附反应,根据水体环境实时变化特征,利用物理与化学治理技术实施过滤、物理吸附、土壤淋漓以及化学固化操作。同时,利用水中微生物种群,通过生物治理的方式,消纳、转移重金属污染物。实验结果表明,该技术对水中的锰、铁以及铬等重金属元素均能高效地治理、去除。

基于高分一号遥感影像的水体提取方法对比分析与改进

以高分一号遥感影像为数据源,以安徽省黄山市屯溪流域内的东方红水库为研究对象,采用单波段阈值法、两波段差值法、波段比值法、归一化差分水体指数(NDWI)法、归一化差分植被指数(NDVI)法共5种水陆像元度量方法,分别应用平均值法和最大类间方差迭代法两种阈值选取方法对东方红水库进行水体提取,探索最大类间方差迭代法在水体提取变量上的改进效果,在此基础上提出了一种改进的最大类间方差联合水体提取法,并对比了改进前后的水体提取效果。结果表明:改进后的水体提取方法可以很好地降低影像提取中产生的噪点,提高水体提取的精度,提取成果的平均相对误差为4.69%,决定系数为0.8579,相比于改进前平均相对误差降低了0.68%,决定系数提高了0.0539。

基于水体重力影响的底水气藏见水时间预测

底水气藏产水情况复杂,气井见水时间对底水气藏开发具有重大意义,以往对底水气藏见水时间的预测均未考虑水体重力的影响,导致对见水时间的预测不够准确。为进一步提高底水气藏见水时间预测的精度,基于渗流力学理论及流体在多孔介质中的流动规律,建立了考虑水体重力影响的底水气藏见水时间预测公式,运用单因素分析法研究了水体流度、水体密度、储层孔隙度、井底距底水距离及生产压差对见水时间的影响。研究表明:底水气藏见水时间与储层孔隙度、井底距底水距离呈正相关关系,与水体流度、水体密度及生产压差呈负相关关系。由于该方法引入水体密度来分析水体重力对气藏见水时间的影响,与忽略了水体重力影响的气藏见水时间预测方法相比,预测时间更符合气藏实际情况,对现场生产管理具有重要的指导意义。

城市黑臭水体治理与生态修复措施探讨

为进一步提高城市黑臭水体治理水平,文章以实际案例为研究对象,深入研究了大区域城市黑臭水体治理和修复措施,重点探讨了治理工程技术路线、控源截污及雨污分流工程,以及河道清淤疏浚的重点内容和核心思路。对治理后水体水质的进一步检测表明,该工程治理效果十分明显。

1990-2021年黄河下游地区水体专题数据集

黄河下游地区是河流、城市、农业生态系统交互的典型区域,其生态本底差,且人水、人地关系复杂,生态系统服务功能有退化风险。在黄河流域生态保护和高质量发展战略背景下,研制黄河下游地区水体频率专题数据,探讨其时空动态变化,具有紧迫需求和重要研究意义。本研究收集了1990-2021年黄河下游地区Landsat影像数据,融合归一化差异水体指数(mNDWI),归一化植被指数(NDVI),增强植被指数(EVI)识别了黄河下游地区水体信息。在此基础上,计算了水体频率,得到黄河下游地区32年的30米分辨率水体频率、永久水体和最大水体范围数据集。精度评价结果表明本数据具有较好精度(Kappa系数为0.806,总体精度为0.977)。数据结果较好地呈现了黄河下游地区水体范围及长期动态特征,可为黄河下游地区水系生态环境保护、水资源开发和相关研究提供基础数据支撑。

呼和浩特市青城公园水体生态治理实践

青城公园作为呼和浩特市的城市中心公园,其水体质量直接影响公园水体景观和周边生态环境,水体生态治理成为了城市生态建设的重要组成部分。由于市区内严格限制采用地下水,公园水体缺乏足够的水源补充,一度出现水质变差、水位下降、水体生态恶化等问题。通过梳理、分析相关问题,采取了一系列治理措施,并取得了不错成效,也积累了一定的实践经验。

青岛市典型农村黑臭水体微生物群落结构与功能特征

微生物深度参与了农村黑臭水体形成过程,充分了解其群落结构与功能特征对明确黑臭水体形成机理及其有效治理具有重要意义。以胶州市、平度市、莱西市的坑塘型与沟渠型2种类型共29条农村黑臭水体为研究对象,分析不同类型水体的水质特性与黑臭程度,并基于16S rRNA高通量测序,阐述水体微生物群落特征及其与水质特性的响应关系,预测微生物群落的生态功能。结果表明:坑塘型与沟渠型水体的氨氮(NH_(3)-N)、溶解氧(DO)、透明度平均值分别为17.4 mg/L、5.63 mg/L、13.9 cm及9.3 mg/L、6.25 mg/L、15.5 cm,黑臭程度前者高于后者;2种类型水体微生物均以化能异养菌为主,且坑塘型水体微生物群落多样性大于沟渠型。作为优势菌门,厚壁菌门在坑塘型水体中平均相对丰度(32.10%)高于沟渠型水体(18.29%);而作为优势纲,γ-变形菌纲在坑塘型水体中平均相对丰度(27.86%)低于沟渠型水体(42.74%);嗜冷杆菌属、黄杆菌属等作为优势菌属在2种类型黑臭水体中的相对丰度差别不大。NH_(3)-N及DO浓度与2种类型水体中优势菌属存在显著相关性(P<0.05),是水体中影响微生物群落特征的关键因素。FAPROTAX预测结果表明,有机物有氧代谢与尿素分解发酵是研究区典型农村黑臭水体微生物群落的主要功能,且坑塘型水体具有更高的氮代谢潜力。

我国东部典型内源和外源性静态水体N_(2)O排放与生态系统呼吸的关系初探

内陆水体是大气中N_(2)O的重要排放源,受到国内外广泛关注,为了探讨水生生态系统中水体N_(2)O排放通量与生态系统呼吸的响应关系,本研究以我国东部典型外源性和内源性静态水体为研究对象,在2022年4月29日-5月4日对10个表层水体N_(2)O排放通量和生态系统呼吸指标进行测定,结合贝叶斯方法初步探讨了水体N_(2)O排放通量和生态系统呼吸之间的关系。结果表明:外源性水体N_(2)O排放通量和生态系统呼吸均显著高于内源性水体(P<0.05),水体N_(2)O排放通量与CO_(2)排放通量和BOD5均呈显著正相关关系(P<0.05)。通过贝叶斯方法构建了水体N_(2)O排放通量与生态系统呼吸(CO_(2)和BOD_(5))之间的数学模型,可解释水体N_(2)O排放通量变异性的61%~71%,并且明确了模拟结果的不确定性。此外,本研究进一步区分了内源性水体与外源性水体N_(2)O排放通量和生态系统呼吸的关系,在内源性水体中,N_(2)O的产生受碳源限制的影响大于氮源限制,而在外源性水体中N_(2)O排放通量与CO_(2)排放通量的耦合关系大于内源性水体。研究表明,生态系统呼吸与水体N_(2)O排放通量间有很强的响应关系,本研究为区域水体N_(2)O排放通量估算方法和生态系统呼吸耦合机制研究提供了基础。

查干湖区域土地利用现状及水体面积变化分析

利用2000—2022年的MODIS数据、2022年的高分一号(GF-1)卫星数据,采用目视解译的方法提取了吉林省查干湖区域土地利用现状及水体面积数据,对2000年以来水体面积变化规律及气象影响因素进行分析。结果表明:查干湖区域内湖泡较多,周边多以农田和草原植被为主,生态系统类型多样;查干湖水体面积年际变化呈增加趋势,空间上表现出向北部推进的趋势;气候变化对水体面积变化的影响较大,特别是降水、湿润状况的影响较为显著;人类活动对生态环境的不利影响进一步减缓。

感潮河段江滩湿地水体交换模拟与调控措施研究

保障湿地水体交换能力对完善湿地功能,维持湿地生态系统的健康至关重要。南京绿水湾湿地是长江江滩湿地,具备多种湿地特点,动力条件复杂。以绿水湾湿地为研究对象,通过构建二维水动力―水龄耦合数学模型,模拟了现状和不同闸、泵调控措施下各区域的水动力特征及水体交换能力。结果表明:现状工况湿地内部水面覆盖率低,水体交换能力差,大部分区域水体交换时间在7 d以上,甚至是14 d以上;建闸后虽然增加了枯季的水面覆盖率,但明显减弱了湿地内水动力,延长了各区域换水周期,换水周期大于14 d的区域明显增多;补水泵站的运用整体上缩短了大部分区域的换水周期,使得水域流速大于0.010 m/s的区域面积明显增加,换水周期大于14 d的区域面积减少。建闸蓄水后,为预防藻类暴发,需控制湿地内水体的换水周期在14 d内,结合各区域水动力和水体交换特点,提出了闸门生态调度、布置净水能力较强的挺水或沉水植物、增设补水点等调度策略。

养殖池塘水体异味物质土臭素与环境因子关系解析

本研究旨在分析淡水鱼产品消费和加工中的主要障碍之一——土腥味,特别是其关键异味物质土臭素(GSM)的影响因素。通过对江苏省84个养殖池塘的GSM浓度及其水体环境因子(包括盐度、pH、溶氧、温度、总悬浮物、总氮、总磷和高锰酸盐指数)的检测,采用相关性分析和通径分析方法,筛选出影响GSM的关键环境因子。结果显示,全部池塘中GSM检出率高达97.6%,检出的含量均值为(27.83±20.06)ng/L,大范围超过人类感知阈值;盐度和高锰酸盐指数对GSM产生较大的负向影响,且盐度和高锰酸盐指数的直接作用都大于间接作用,2个因子较为独立地对养殖池塘中的GSM起着负调控作用。因此,在水产养殖管理过程中,可以将盐度和高锰酸盐指数作为养殖池塘水体环境监测的重点环境因子,针对性地采取管理措施,进而改善养殖池塘水质,更有效、更方便地解决养殖水体和养殖产品的土腥味问题。

基于CNN-OBIA的黄河源区水体提取及时空变化

准确识别水体信息是分析地表水时空动态变化的重要技术手段。针对目前各种长时序水体信息提取方法精度低的问题,基于Landsat遥感影像,选用1986~2022年5484景黄河源区遥感影像,分别运用卷积神经网络结合面向对象(CNN-OBIA)和多指数水体检测规则(MIWDR)两种方法提取了黄河源区的地表水体,并对两种方法的提取精度进行了对比分析。在此基础上,探究了1986~2022年黄河源区水体信息的时空变化特征,并对其主要气候因素进行相关分析。结果表明:①CNN-OBIA的总体精度和Kappa系数分别为96.78%和0.93,MIWDR的总体精度和Kappa系数分别为94.28%和0.88,总体而言,CNN-OBIA的提取精度高于MIWDR方法。CNN-OBIA的提取结果可以很好地保持水体边界完整性和有效去除山体阴影,可以较好地对细小河流进行提取。②研究区水体总面积呈现出先减少(1986~2001年)后增加(2001~2022年)的变化趋势。③相关性分析表明,降水和气温与水体面积的变化均表现出显著正相关。

重金属污染水体背景下的底质反射率光谱特征及其对离水反射率贡献影响分析

水体重金属遥感反演是水环境遥感领域中的难题,目前仍有相当多的基础性问题有待解决,而浅水区底质对离水反射率贡献规律是将来遥感反演模型精度其中一个重要影响因素,尤其在重金属污染这种特殊的背景下,揭示其贡献规律对提升水体重金属遥感模型精度有重要作用,测量结果对研究重金属尾矿底泥的反射率光谱特征以及区分常见水底底质有参考意义。首先利用光谱仪测量获得广东大宝山尾矿底质反射率,发现其在波长755、 1 280、 1 620和2 200 nm存在反射峰,有明显光谱特征,并与河床常见的粗沙、淤泥和石头三类底质反射率进行了对比分析,结果表明:一方面,粗沙和淤泥反射率呈一缓慢上升的曲线,与存在多个特征反射峰的矿区底泥有明显区别;另一方面,石头反射率则在波长范围550~650 nm出现一个宽而扁平的反射峰后随即在波长675 nm处出现波谷然后增大至波长750 nm后趋于平缓,其特征波长与矿区底泥均不一样。上述特征波长可作为重金属污染背景下底泥光谱的重要区分波段。测量水深为1 cm、 10 cm和深水区的离水反射率,结合水质遥感模型计算出1 cm水深情况下底质反射光、水体散射光,并将其对离水反射率贡献进行讨论。离水反射率测量结果表明,底质对浅水区影响极大,随着水深变浅,离水反射率总体不断被抬升。而水底反射光和水体散射光对离水反射率贡献规律则以波长515 nm为分界线,向短波方向以水体散射光贡献为主,向长波方向则以水底反射光为主,贡献量由底质反射能力和水体散射能力共同决定。对考虑了底质反射光后的遥感模型精度进行评价,模型计算得到波长范围350~950 nm内的离水反射率与野外测量值对比结果,二者具有显著的线性相关(R^(2)=0.964 2),相对误差在波长范围560~830 nm低于10%,甚者可低于5%,模型总体模拟精度较好,远比在不考虑底质影响时精度高,模型满足将来水中重金属遥感反演要求。研究结果对今后水体重金属遥感反演时处理底质影响提供了重要的参考数据和理论依据,有助推动该领域进一步发展。

用矿物元素指纹识别中华绒螯蟹产地及其养殖水体

分析测定体质量为180~200 g左右、产自阳澄湖湖区(YCL)、阳澄湖周边池塘(YCP)、洪泽湖(HZL)、高邮湖(GYL)、固城湖(GCL)湖区的雄性中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)体内Ca、Mg、K、Na、Sr和Fe等35种元素的含量,以开发中华绒螯蟹产地及其养殖水体的识别技术。结果表明,32种元素组间差异显著(P<0.05)。基于35种元素对中华绒螯蟹来源进行判别分析,10种元素进入判别模型,测试集和交叉验证判别准确率分别为98.3%和98.3%,仅有11.1%的HZL蟹被判入地理距离较近的GYL。剔除Ca、Mg、K、Na、Fe、Mn、Zn、Cu这8种在中华绒螯蟹养殖过程中人为输入量较大的元素再行判别分析,则6种元素进入判别模型,测试集和交叉验证判别准确率分别为100.0%和96.7%,仍有11.1%的HZL蟹被判入GYL,还有11.1%的GCL蟹被判入GYL。上述结果表明,采用矿物元素指纹识别中华绒螯蟹产地和养殖水体具有较高的准确率,养殖过程中人为输入量较大的元素对中华绒螯蟹产地与养殖水体的识别无不利影响。

基于Sentinel-1结合Sentinel-2和Landsat8影像的水体提取方法比较——以鲁班水库为例

基于sentinel-1数据结合sentinel-2数据和Landsat8数据,提取2017年—2021年鲁班水库五年间的水体年间变化,对所提取的水体面积进行分析,比较两种影像对鲁班水库水体提取的差异,经过水体指数的计算以及分析得到鲁班水库的水体面积。sentinel-2影像数据对水体提取的效果较好于Landsat8数据,sentinel-2影像总体分类精度达0.993,kappa系数为0.991,而Landsat8的总体精度为0.989,kappa系数为0.986。通过对鲁班水库这种大中型水体的水体提取选择使用sentinel-2数据较好。

基于遥感数据水体指数的水体面积变化监测

以Landsat TM/OLI卫星影像作为数据源,采用水体指数提取方法,提取辽宁汤河水库水域面积信息,分析水域面积变化情况及驱动力因素。结果表明,近二十年汤河水库水域面积呈现“先增加后减少再增加”的变化趋势,水库最南端面积变化最突出;气象因素中的气温是影响水库面积变化的主导因素。

大连湾海底隧道透水式接岸结构对水体交换的影响

在大连湾海底隧道工程中首次应用了透水式接岸结构,采用数值模拟的方法计算了大连湾海底隧道接岸结构施工后的流场和水体交换,并与传统的不透水方案计算结果进行了对比分析。研究结果表明:透水式接岸结构方案中水流会产生明显的横跨隧道方向的流动,对隧道两侧的水体交换有改善的作用,更能促进周边水体交换。这种透水结构具有推广应用价值。

超高效液相色谱-串联质谱法测定水体中磺胺类药物残留量方法验证

标准方法验证是检验检测实验室质量管理过程中的重要一环,是保障检验检测数据准确性的基础。本研究建立了超高效液相色谱三重四级杆质谱联用仪测定水体中磺胺类药物残留量的方法,从标准曲线、线性范围、定量限、精密度及方法回收率5方面进行方法验证,并对本方法的实验关键点进行了分析优化。结果表明:17种磺胺类药物在5.0~50.0 ng/mL浓度范围内线性良好,校准曲线相关系数r 2值均大于0.997,该方法的检出限为0.038 ng/mL,3个加标水平的平均回收率在74.6%~105.6%之间,相对标准偏差0.89%~12.89%。应用该方法测定了上海市嘉定区内河流和养殖场池塘水样中的磺胺类药物的残留量,该方法的建立可为监控河流和水产养殖用水中磺胺类药物的残留情况提供技术依据。

重污染滞留黑臭水体治理技术研究

目前城市黑臭水体问题日益严重,因此以改善水环境质量为核心实施黑臭河道、水体综合治理的科技需求明显。本研究以浣纱湖黑臭治理为例,探索了黑臭水体集成治理技术。结果表明,浣纱湖经过治理后水体COD、TP、氨氮、DO等主要指标达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)的Ⅲ类水质标准,水体的透明度达到1.2 m,水体的颜色恢复正常,黑臭消除,景观效果增强,达到黑臭水体长效治理的目的。

海藻酸钠包埋对氨氧化细菌去除景观水体中氨氮的影响分析

城市景观水体由于净化能力弱,一旦水体被污染将难以通过自身净化得以恢复,因此城市景观水体也是当前生态环境保护工作的重点之一。结合城市景观水体的特征,选择城市景观水体治理理想的生物接触氧化技术,以海藻酸钠作为氨氧化细菌的包埋固定载体,运用生物接触氧化系统处理城市景观水体中的氨氮,探讨氨氮的去除规律。研究结果表明,停曝比3∶1、曝气量0.3 L/min、水温25℃、水力停留时间1 h时,生物接触氧化系统对NH_(3)-N的去除效果最好。