城市景观湖泊不同时间尺度CH4通量特征及影响因素分析——以南京市莫愁湖为例

城市景观湖泊对温室气体的收支发挥着重要作用。本文以南京市莫愁湖为研究对象,采用静态箱—温室气体分析仪法实时监测湖泊水—气界面CH_(4)通量,分析湖泊主要温室气体CH_(4)在日尺度和季节尺度上因冒泡和扩散排放方式不同对其通量的影响,探究影响湖泊CH_(4)通量的因素。结果表明:(1)在日尺度上,四季24 h内CH_(4)均呈排放状态,受白天冒泡影响,四季CH_(4)总通量均存在白天高于夜间的日变化特征。(2)在季节尺度上,莫愁湖CH_(4)排放通量呈现显著的时空异质性,受冒泡通量的影响夏季CH_(4)通量明显高于春、秋、冬三季;B区的CH_(4)总通量(6.04 nmol/(m^(2)·s))显著高于A区(3.82 nmol/(m^(2)·s)),水体的营养化程度和离岸距离是空间变化的主要影响因素。A、B两区CH_(4)排放夏季以冒泡排放为主,春、秋、冬以扩散排放为主。(3)在日尺度上,CH_(4)通量受气温、水温、辐射和风速等气象要素影响,与水质参数间的关系不显著;在季节尺度上,CH_(4)通量与温度(气温、水温)、水体营养盐水平、叶绿素a浓度及富营养化程度的时间变化相一致,也随着水体透明度、pH和氧化还原电位的减小而呈增加的趋势。本研究为准确估算城市湖泊CH_(4)排放量提供重要的数据基础。

藻源性有机质对高原深水湖泊沉积物矿化作用的激发效应

湖泊营养水平提升,浮游植物快速增殖,大量藻类碎屑沉降到沉积物表面。藻屑作为新生不稳定有机质,对湖泊沉积物有机质(SOM)产生激发效应,影响湖泊沉积物碳循环过程。本文以深水湖泊抚仙湖南湖心沉积物为研究对象,采用优势种水华束丝藻(Aphanizomenon flos-aquae),进行不同浓度藻屑添加(×1倍组、×5倍组和×10倍组)的培养实验。应用碳同位素在线监测仪,探究藻屑添加对于SOM矿化作用的激发效应并预测可能产生的环境效应。结果表明:(1)添加的藻屑对上覆水和间隙水发光性溶解性有机质(CDOM)组成和性质产生影响,前期CDOM中类蛋白组分含量显著增加,但后期CDOM腐殖化程度升高。同时,藻屑的添加使二氧化碳(CO_(2))释放量增大,蛋白酶活性和转化酶活性增强;(2)3个不同浓度的藻屑添加组均检测到不同程度激发效应,其中×1倍组和×5倍组对SOM矿化过程前期体现为正激发效应,最大值分别达到(12.18±0.65)和(26.60±9.14)μg/(mL ws),后期两个组别都转为负激发效应;×10倍组则在整个实验过程中均表现为负激发效应;(3)藻屑的添加使得间隙水易于富集亚铁离子(Fe^(2+))和硫离子(S^(2-));且沉积物反硝化作用受到抑制,易于富集硝酸根(NO_(3)^(-));同时沉积物碱性磷酸酶活性升高,促进活性磷释放,藻屑的添加增大了抚仙湖沉积物产生黑色物质和水体富营养化的风险。因此系统研究新生有机质输入对抚仙湖SOM的生物地球化学过程的影响将为保护抚仙湖提供理论依据。

辽东湾东部浅水区沉积物中重金属潜在生态评价

根据重金属的生物地球化学特征 ,从沉积学角度 ,利用辽东湾东部浅水区 3次环境调查数据 (1988、1997、1999) ,进行沉积物重金属潜在生态危害评价。研究结果表明 ,辽东湾浅水区沉积物污染长期以来较小 ,属于轻微生态危害 。

云南抚仙湖流域废弃磷矿区水污染现状

抚仙湖流域未进行生态修复的磷矿废弃地面积142×104m2,对磷矿废弃地污染物流失量和区域内径流污染物含量进行调查观测,并提出磷矿废弃地水污染防治对策.富磷矿石剖面和堆土场在风化作用和降雨淋溶作用下,大量氟、磷等元素释放,造成磷矿区内地表径流和地下渗流污染.结合实测的磷矿废弃地面积和土柱淋溶实验得到的污染物淋溶量,估算得到磷矿废弃地每年F-和TP的淋溶流失量为60.65t/a和27.34t/a,随地表径流迁移进入抚仙湖的F-和TP分别为22.58t/a和7.27t/a.由此可见,磷矿开采是抚仙湖的一个持久污染源,对湖泊营养化演变进程起了推动作用.

云南省抚仙湖流域帽天山磷矿区磷流失过程模拟研究

通过批平衡实验和土柱淋溶实验,模拟在环境因子(pH值、降雨频度)的影响下,磷矿石、废土石和废渣中磷的释放规律.结果表明,磷石膏和泥磷中磷的释放受pH值的影响较小,维持较为恒定的高释放量.磷矿石、矿坑沉积物和废土石中磷的解吸受pH值影响,pH值愈低,愈有利于磷的释放;当解吸溶液pH值为3.50时,废土石和磷矿石中磷的释放量仍可达到2.25mg·l-1和3.15mg·l-1.间歇淋溶过程促进了磷矿石、废土石和磷石膏中磷的释放,对废土石中磷的释放作用尤为显著,干燥后再次降雨的释放量比初期降雨高出3倍.帽天山磷矿区大面积裸露的磷矿石剖面、废土石堆场和废渣堆场在酸性溶液的淋溶作用下能够产生大量的磷流失,而且这个过程是持久的,是抚仙湖水质下降的主要因素.

云南抚仙湖流域磷化工对农田土壤和农作物的影响

通过对云南抚仙湖流域磷化工厂附近农田和区域内地表径流污染物含量进行调查分析,结果表明距磷化工厂越近,农田灌溉水、土壤、农作物中污染物含量越高。磷化工生产排放的废水和废渣淋溶废水严重污染了附近农田灌溉水,从而造成农田土壤氟、磷积累,最高分别超过对照农田土壤氟、磷含量35和37倍。相关分析结果表明农作物茎、叶蓄积的高浓度氟、磷主要来源于受磷化工排放废水和废渣污染的农田土壤。

生物修复技术研究进展及在滨海湿地中的应用

生物修复技术作为一门新兴的环境生物技术 ,与传统的物理、化学修复技术相比 ,具有处理费用低、净化效果好、不造成二次污染等优点 ,因而受到世界各国的关注 ,并在治理污染土壤、地表水及地下水等方面发挥越来越重要的作用。在回顾近年来生物修复技术发展趋势的基础上 ,针对滨海湿地的特殊环境 。

沉水植物氧化塘对污水厂尾水深度净化效果与机制的小试研究

室外采用玻璃缸装置研究了抚仙湖常见的9种沉水植物氧化塘对澄江县污水厂尾水营养盐的去除效果及机制.结果表明:氧化塘中沉水植物的光合作用导致水体较高的DO和pH值,从而提高氧化塘总氮和总磷的去除率,但沉水植物叶片的腐烂分解则提高了水体氮磷的含量.沉水植物氧化塘对总氮和总磷的去除率分别介于19.44%-64.71%和28.13%-98.33%.沉水植物的直接吸收对总氮和总磷量去除的贡献比较低,占氧化塘总氮和总磷量的0.26%-1.54%和0.47%-1.77%.沉水植物氧化塘内DO、pH变化,促进了氮的降解及氧化还原分解,使其对氮的去除占氧化塘总氮量的30.71%-65.25%,而磷的去除则主要通过化学沉淀及基质吸附,占氧化塘总磷量的73.37%-93.34%.最终,选出蓖齿眼子菜、苦草、黑藻、金鱼藻和光叶眼子菜对氧化塘中氮磷具有较高的去除率.

微曝气生态浮床水芹吸收N P的特性及其对系统去除N P贡献的研究

针对污染河水黑臭缺氧、NH4+-N含量高等问题,研发了一种"漂浮载体悬挂弹性生物膜填料+水生植物并辅以人工微曝气系统"的微曝气生态浮床系统,以漂浮植物水芹为例研究了系统中水芹对N、P的吸收特性和去除作用。结果表明,随着水芹的生长其生物量干重显著增加,生长80d左右时总生物干重在2497.2～3144.4g·m-2之间,上、下部生物量比平均为13.4。不同部位水芹N、P的含量不同,总的趋势为含N量叶>根>茎,含P量茎>根>叶。不同生长时间水芹N、P含量及其吸收速率不同:随着水芹的生长,组织内N、P含量逐渐降低,N的吸收速率总趋势为60～80d>35～60d>1～35d,P的吸收速率总趋势为35～60d>1～35d>60～80d。而随着水芹的生长吸收N、P的总量却在逐渐增加,吸收N的总量从17.69g·m-2增加到61.66g·m-2,吸收P的总量从4.99g·m-2增加到13.55g·m-2,这主要取决于自身的生物量和N、P的含量。水芹对N、P的积累主要集中在上部,分别占N、P吸收总量的92.2%～93.4%、92.5%～93.1%。水芹生长35、60、80d时,吸收N量占系统TN去除量的比率分别为4.50%、6.06%和6.87%,水芹对P的吸收量分别占系统去除P总量的18.53%、26.82%、22.00%。水芹对N、P的吸收仅是微曝气生态浮床净化系统去除N、P的一个途径,但水芹根际微生物的作用不可忽视。

辽东湾浅水区水环境质量现状评价

根据 1999年 8月调查资料 ,对辽东湾浅水区的水质进行评价。结果表明 :该海域大部分海水指标达到一类水质标准。但无机氮、重金属Pb超标比较严重。河口附近海域水质较差 ,远岸水质相对较好。

高密度蓝藻厌氧分解过程与污染物释放实验研究

采用批次培养实验模拟高密度蓝藻堆积发生的厌氧分解过程,分析蓝藻的分解速率及污染物释放规律.厌氧分解实验中,设置三组蓝藻初始密度分别为2.23×1012、1.19×1013、4.47×1013cells/L,得到叶绿素a的分解速率常数分别为0.074、0.133、0.081 d-1.蓝藻厌氧分解过程中水体呈酸性,电导率呈上升趋势,最高值为949μS/cm.化学需氧量持续升高,而UV254值先升高后降低,说明水体中有机物浓度增大,并逐渐由大分子分解为小分子有机物.蓝藻厌氧分解释放出大量溶解态氮、磷,溶解态有机氮逐渐被降解为无机氮,铵态氮含量占90%以上.研究表明,高密度蓝藻堆积发生厌氧分解可释放大量有机物和溶解态营养盐至水体中,并且随着蓝藻密度升高,污染物释放强度增大.因此水华期间应及时打捞蓝藻,以避免蓝藻大量堆积死亡导致水源区水质下降并影响自来水出水质量.

微曝气生态浮床的净化效果与生物膜特性研究

大清河是滇池的主要支流之一，其水质污染严重，长期处于黑臭状态，针对这种情况开展了微曝气生态浮床净化其水质的研究。在进水量为6000～10000m^3／d、曝气总量为50m^3／h时，对TN、NH4^＋-N、TP、SS和COD的平均去除率分别为77．4％、84．7％、75．1％、86．2％和72．5％。沿水流方向布设若干观测点，进一步对YDT弹性立体填料上生物膜的发育过程和特性进行了研究。系统水体流速为0．0353～0．1288m／s，弹性填料上的生物膜厚度在14—17d达到最大，生物膜量则在21d达到最大；生物膜的形态、厚度、数量、脱氢酶活性和细菌数量具有沿水流方向渐变的特点。进水端的生物膜较厚、成分复杂，生物膜量沿水流方向则呈逐步递减的趋势，脱氢酶活性呈现先上升再平稳下降的趋势，而异养菌和硝化菌群的数量逐渐增高。对于进水端而言，上层生物膜的脱氢酶活性和异养菌数量明显高于下层，而出水端的则变化不大。系统中硝化菌群的数量较高，与异养菌处在同一个数量级，其总量占异养菌数量的52．2％-138．1％。

微曝气生态浮床净化入湖河口污染河水原位模型实验

针对污染河水黑臭缺氧、NH4+-N含量高等问题,研发了一种"漂浮载体悬挂弹性生物膜填料+水生植物并辅以人工微曝气系统"的微曝气生态浮床系统.通过原位模型实验,研究了其在大清河入湖河口对污染河水的净化效果,当水力负荷为1500mm/d时,对TN和NH4+-N的平均去除率分别为81.1%、91.3%,对TP的平均去除率为72.7%,对PO43--P的平均去除率为92.5%,对有机物亦有较强的去除能力;处理1m3水需要的曝气费用约为0.007元.微曝气生态浮床系统整体运行稳定、去除效率高、能耗低,适合流水环境,可直接在污染河道和入湖河口区对污染河水进行自流净化.

沉水植物伊乐藻光合放氧对水体氮转化的影响

实验室内利用聚乙烯容器于光照培养箱内开展开放和封闭实验,研究沉水植物伊乐藻(Elodea nuttallii)光合放氧对水体氮转化的影响及其对水体氮的净化效果和机理。结果表明,伊乐藻光合放氧使水体DO和pH值升高,促进了开放系统氨氮的挥发,同时水体较低的氨氮含量及较高的pH值抑制了氨氮向硝氮的转化。封闭系统通过阻止氨氮的挥发降低了总氮的去除作用,但并不影响氨氮向硝氮的转化。另外,高的DO和pH环境不利于反硝化细菌的存活,使反硝化作用比较微弱或不存在。

巢湖流域塘西河上游分流制系统降雨径流污染特征及初期冲刷效应

研究城市径流水质变化及初期冲刷效应对控制与治理城市径流污染具有重要指导意义.对塘西河上游6次降雨径流水质水量进行监测分析,计算次降雨径流平均浓度(EMC)和单位面积次降雨径流污染负荷(EPL),作M(V)曲线图研究初期冲刷现象.结果表明:降雨径流中悬浮物(SS)、化学需氧量(CODCr)和总磷(TP)的EMC值相对较大;SS的EMC值波动最为显著;总氮(TN)、TP、COD_(Cr)、SS间的EMC值均呈正相关;TN的EMC值与降雨量呈负相关性.各污染物EPL值与各降雨特征间均呈正相关性,经估算2015年研究区在6-8月共有10.38 tTN、2.29 tTP、1022.43 t SS、161.70 t CODCr和5.18 t NH_3-N随降雨径流排入巢湖;降雨量和雨前干期是城市径流污染的主要影响因素;以FF50>50为初期冲刷效应判别依据,5种污染物均有初期冲刷效应出现,冲刷程度表现为SS>CODCr>TP>TN>NH_3-N;各水质指标的初期冲刷强度与降雨特征之间无相关性;雨型对初期冲刷现象影响较大;当降雨强度达1.36 mm/h即有径流汇集流出时开始截流,截流时间取440 min,截取的最大径流量取224319.14 m^3.

复合型人工湿地模型对污水厂尾水的深度净化效果

采用由一级垂直流湿地、连续的4级沉水植物氧化塘和二级垂直流湿地组成的复合型人工湿地处理小城镇污水处理厂尾水。结果表明,在0.13 m3.m-2.d-1水力负荷条件下,模型出水仅ρ(CODCr)和ρ(氨氮)(以NH4+-N计)达到地表Ⅲ类水标准(GB 3838—2002);但当进水ρ(TP)达到《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918—2002)一级B标准时,出水ρ(TP)亦达到地表Ⅲ类水标准。当二级垂直流湿地水力负荷调整为0.06 m3.m-2.d-1时,出水ρ(TP)和ρ(TN)最终都达到地表Ⅲ类水标准。认为水体中TN主要通过一级垂直流湿地的过滤吸附和二级垂直流湿地的反硝化作用去除,而TP则主要以一级垂直流湿地中石灰石的吸附沉降方式来去除。

温度对铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和鱼腥藻(Anabaena sp.)生长及胞外有机物产生的影响

以巢湖优势种铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)和鱼腥藻(Anabaena sp.)为研究对象,研究不同温度(35、25和10℃)对这两种藻生长特性和胞外有机物产生的影响.结果表明,温度对铜绿微囊藻和鱼腥藻的藻细胞密度、碱性磷酸酶活性和胞外有机物浓度影响显著.25℃是铜绿微囊藻和鱼腥藻最适宜的生长温度,最高细胞密度分别达到3.12×107cells/ml和2.03×107cells/ml.不同温度下两种藻的碱性磷酸酶活性特征,证实了高温对鱼腥藻生长的抑制和低温对铜绿微囊藻生长的抑制.胞外有机物释放总量受蓝藻生物量和单位细胞有机物释放速率的影响.铜绿微囊藻的溶解性有机碳和胞外总多糖释放量在25℃最高,最大值分别为49.28和38.46 mg/L;而鱼腥藻在35℃时释放量最高,最大值分别为45.82和40.60 mg/L;10℃条件抑制了两种藻的生长及胞外有机物的释放.鱼腥藻胞外多糖含量在35℃培养条件下最高,而铜绿微囊藻在10℃条件下最高,说明不利的生长条件会促进蓝藻胞外多糖的分泌.三维荧光图谱分析结果表明,铜绿微囊藻和鱼腥藻胞外有机物以类蛋白质和类腐殖酸为主,温度主要影响藻细胞胞外有机物浓度,而对有机物种类组成没有影响.

青岛奥运帆船赛区理化、生物要素现状及富营养化诱发赤潮的围隔实验

于 2 0 0 1年 8月和 9月对青岛 2 0 0 8年奥运会帆船比赛海域进行了理化、生物等要素的综合调查 ,并利用围隔生态实验手段 ,在太平湾进行了营养盐与赤潮的关系研究。结果显示 ,本海域水质良好 ,基本符合一类海水水质标准 ,仅有个别站位出现某种污染物超标现象 ,如 8月份麦岛附近海域氨氮和无机磷超标 ,石油烃 8月份在浮山湾东侧北海船厂附近超出一类海水水质标准。该水域的叶绿素 a含量较低 ,平均 0 .4 2 m g· m- 3,总的分布状况是太平湾西侧的海域较高。初级生产力 8月高于 9月 ,分别为 179.0 mg C m- 2· d- 1和 114 .0 mg C m- 2· d- 1。浮游植物以硅藻中的中肋骨条藻、奇异菱形藻、旋链角刺藻和塔形冠盖藻为主 ,其细胞数量 8月明显高于 9月 ,分别为 4 5 7.2 6× 10 4 m- 3和 16 .38× 10 4 m- 3,数量密集中心在调查区西部。浮游动物生物量 8月比 9月高近 10倍 ,分别为 2 39.1m g· m- 3和 2 4 .7mg· m- 3,强壮箭虫在生物量中起主要作用 ,生物量和个体数量的分布与浮游植物基本相反。加营养盐的围隔实验表明 ,加硅会导致海链藻、短弯角藻、丹麦细柱藻和中肋骨条藻中的任何一种赤潮 ,硅成为该海域的主要限制因子。

抚仙湖不同污染来源沉积物微生物解磷能力分析

以云南抚仙湖为研究对象,分析了不同污染来源沉积物微生物量、碱性磷酸酶活性(APA)和微生物解磷能力的垂向分布特征和水平分布特征.结果表明,抚仙湖各采样点沉积物微生物生物量与APA垂向分布趋势相似,总体上随着深度增加逐渐降低,微生物作用主要表现在表层.在空间分布上,富营养化星云湖以泄水为主的南岸隔河口微生物生物量和APA最高,其次为以农业面源污染为主的北岸梁王河口和以磷矿开发为污染来源的北岸东大河口,再次为受人类活动影响较小、以自生有机污染为主的湖心和东岸老凹嘴,以自然水土流失为主的西岸尖山河口微生物生物量和APA最低.沉积物微生物生物量和APA体现了不同外源污染对抚仙湖各湖区的影响不同.抚仙湖沉积物微生物对有机磷和无机磷均有解磷能力,并且无机磷解磷能力大于有机磷.沉积物解无机磷细菌数量和APA决定了抚仙湖沉积物磷释放强度,造成了抚仙湖较高强度的内源磷污染负荷.

抚仙湖流域砾质土有机及常规肥料淋溶模拟研究

利用不同高度土柱进行模拟淋溶试验,比较研究了抚仙湖流域砾质土壤有机及常规肥料N、P流失规律及水体污染风险。试验结果表明:随着灌溉次数的增加,有机肥料淋洗液中TDN(可溶性总N)浓度先升后降,而常规肥料则持续下降;除20cm高度土柱常规肥料TDP(可溶性总P)浓度快速下降外,其余各淋洗液中TDP浓度变化幅度很小。有机及常规肥料土壤N、P淋溶均以NO3--N和PO4-P形态为主。不同高度土柱TDN、TDP的淋失总量平均值,常规肥料分别为有机肥料的157%、52%,可见常规肥料N素淋溶风险大于有机肥料,而P素淋溶风险则相反。