黄河源湖泊表层沉积物溶解有机质光谱特征与来源解析

湖泊沉积物是重要的有机碳库,沉积物有机质来源及组成直接影响着水生生态系统健康。以黄河源区湖泊扎陵湖、茶木错、鄂陵湖、星星海和阿涌尕玛错为研究对象,采用紫外-可见光吸收光谱(UV-Vis)与三维荧光光谱(EEMs)结合平行因子分析(PARAFAC)方法,对湖泊表层沉积物溶解有机质(DOM)的组成特征与来源进行解析。结果表明,PARAFAC模型共解析出4种荧光组分,分别是两种陆源腐殖质组分C1、C4,以及类酪氨酸组分C2、类色氨酸组分C3,其中C1、C4具有同源性。光谱参数和荧光组分占比分析结果表明,黄河源区湖泊表层沉积物DOM组成受外源输入和内源释放共同作用。扎陵湖和鄂陵湖的内源组分占比较其他湖泊高,总体腐殖化程度低。茶木错、星星海和阿涌尕玛错表层沉积物DOM的陆源输入信号更强,腐殖化特征更明显。光谱参数可有效表征湖泊沉积物DOM组成与来源特性,从而为黄河源区湖泊保护与管理提供科学依据。

湖泊微生物与溶解有机质相互作用关系研究进展

溶解有机质(DOM)参与湖泊元素生物地球化学循环,为微生物生存代谢提供能量来源和物质基础,与微生物之间存在复杂的相互关系。文章综述了DOM表征手段,阐述了湖泊微生物与DOM相互作用关系及其代谢机制,探讨了在气候变化背景下湖泊微生物与DOM对气温升高、盐化、富营养化等关键环境因子的响应。未来需进一步开展陆源DOM输入对湖泊生态系统影响研究,探究湖泊碳库的形成过程及其机制,揭示微生物作用对湖泊碳储存的影响,深化对湖泊生态系统固碳潜力的认识。

磷酸铵镁沉淀法去除与回收废水中氮磷的应用研究进展

采用磷酸铵镁沉淀法处理含氮磷的废水,具有氮磷去除率高,反应速度快的优点;同时,回收氮磷生成的磷酸铵镁是一种缓释肥,具有良好的经济效益。系统论述了磷酸铵镁沉淀法回收氮磷的基本原理、影响因素、应用现状以及技术经济,并探讨了该技术在今后的研究发展趋势。

湖泊营养物基准的制定方法研究进展

系统论述了国外湖泊营养物基准制定程序和技术方法,重点分析了国外营养物基准指标的选取和确定湖泊营养参照状态的方法,并分析了其适用性和可行性。湖泊营养物基准指标的选取要综合考虑富营养化控制关键因子和不同分区湖泊区域差异性,所选指标要具有相对稳定、因地制宜、早期预警等特点。湖泊参照状态的确定主要包括调查数据和历史数据的统计分析、模型预测和推断、古湖沼学重建等方法。统计学方法充分利用历史及现状的实测水质和生物数据,保证制定的基准适用于大多数湖泊,对于历史监测资料缺乏或污染严重的湖泊,该方法确定参照状态较困难;模型预测和推断方法用于受人类影响较严重的湖泊参照状态确定,但也需要大量数据进行校准和验证;古湖沼学重建法利用湖泊沉积重建湖泊自然营养本底和定量恢复历史时期湖泊营养状态演化序列,进而推导湖泊参照状态,需要复杂的数据分析和专家判断,同时也难以适用于沉积物受扰动较大的浅水湖泊。我国的大部分湖泊普遍受人类影响较大,历史数据稀缺,不同分区湖泊的差异性显著,针对国外营养物基准制定方法优缺点,需要加以优化改进,建立我国完善的湖泊营养物基准制定方法体系,指导我国湖泊营养物基准的制定。

回灌型准好氧填埋场脱氮特性及加速稳定化研究

采用2个模拟填埋生物反应器,1号柱渗滤液简单回灌,2号柱为渗滤液回灌准好氧联合运行方式,研究了渗滤液回灌准好氧生物反应器填埋场的脱氮特性及加速垃圾稳定化特性。研究结果表明:渗滤液回灌准好氧填埋场具有很强的脱氮能力,2号柱由厌氧运行方式改为准好氧条件下,渗滤液中的氨氮和凯式氮浓度分别由最大值的3 198 mg/L和3 345 mg/L降低到第160 d的73 mg/L和81 mg/L,去除率分别为97.7%和97.6%,pH快速升高到8.0左右,COD浓度快速降低。渗滤液中溶解性有机物(DOM)分级结果表明,2号柱HA和FA含量的增加明显快于1号柱。2号柱DOM的三维荧光光谱特性发生了较大变化,荧光基团从60 d结构简单的类蛋白物质转变为95 d结构复杂的类胡敏酸和富里酸物质,而1号柱渗滤液DOM荧光基团一直是结构简单的类蛋白物质。结果表明回灌准好氧生物反应器填埋场的稳定化速度远快于简单回灌的生物反应器填埋场。

环保疏浚堆场余水处理生产性试验研究

介绍了环保疏浚底泥堆场和强化自然沉淀的设计方法,并针对环保疏浚工期短、产生的余水量大及其悬浮物含量高的特点,对不同余水处理技术进行了对比分析,选择了加药促沉法余水处理工艺,在太湖环保疏浚示范工程堆场进行了生产规模试验.结果表明,在堆场中设置溢流堰和导流墙,改善堆场的水力条件,延长水流路径,有利于颗粒的自由沉降,提高了颗粒在堆场中的沉淀效率.向输泥管投加絮凝剂,使其在输泥管中快速混合,在堆场中反应、沉淀;向堆场出水投加絮凝剂,通过隔板混合池快速混合,折流反应池反应,在沉淀池中沉淀,这2种投药方式都能保证余水达标排放,其中向堆场出水投加絮凝剂的方式加药量少且容易控制出水水质.

膜生物反应器在污水处理中膜污染及其防治

膜生物反应器在污水处理中的应用范围和规模虽然不断增加,然而,膜污染严重阻碍了膜生物反应器技术的推广应用。作者从膜的性质、料液性质以及膜分离的操作条件三个方面分析了膜污染的成因和膜污染过程,系统论述了膜污染在国内外的研究进展;另外还从改善膜本身的抗污染能力,变化混合液的特性,优化膜分离的操作条件和膜清洗四个方面介绍了膜污染的防治方法。

中国湖泊富营养化防治策略研究

随着湖泊富营养化的加剧,藻类水华暴发的频率也越来越高,规模越来越大,成为制约中国社会和国民经济持续发展的重大环境瓶颈问题,前景堪忧。本文从全国湖泊流域整体层面出发,分析制定基于生态分区的营养物基准和富营养化控制标准,以富营养化控制标准为依据,建立全国不同分区的营养物总量控制和生态修复体系,提出全国湖泊营养物削减和富营养化控制的国家方案,希望为中国湖泊富营养化防治工作提供借鉴。

湖泊营养物基准的候选变量和指标

湖泊营养物基准指标变量是可用于衡量水质、评价或预测水体的营养状态或富营养化程度的变量,是构成建立区域和湖泊营养物基准的基础。详细介绍和分析了氮、磷两个营养物变量和有机碳、叶绿素、透明度、溶解氧、大型植物、生物群落结构等生物学指标,以及营养状态指标、自养指数、温度、pH值、电导率以及土地利用等一系列相关变量(度量或指标),并总结了当前美国各州在湖泊营养物基准指标选取方面的基本情况。归纳出选择营养物基准指标时应遵循的若干原则,即综合考虑富营养化控制关键因子和区域差异性,所选指标应具有相对稳定、早期预警和易于监测等特点。最后针对我国湖泊营养物基准指标的选取提出了几点建议。

环保疏浚余水处理试验研究

环保疏浚是治理重污染水体的重要手段,在疏浚过程中产生了大量富含污染物的余水,对余水的处理成为环保疏浚二次污染防治的重要内容之一。通过室内模拟试验和生产性试验,进行了不同投药方式的对比,并筛选、复配了适合余水处理的絮凝剂。试验结果表明,输泥管投加絮凝剂和堆场出水投加絮凝剂都可以保证余水达标排放,堆场出水投加絮凝剂容易控制出水水质,且投加絮凝剂的费用为输泥管投加絮凝剂费用的1 10,但需在堆场外设置混凝沉淀设施。对不同絮凝剂的絮凝效果比较发现,复配絮凝剂的效果较好,余水处理的成本低,剩余ρ(SS)小。

我国水生态环境安全保障对策研究

良好的水生态环境是实现中华民族永续发展的内在要求,是生态文明和“美丽中国”建设的重要基础。当前,我国水生态环境形势依然严峻,富营养化、饮用水源地污染、地下水与近海海域污染、新污染物、生态用水短缺等水生态环境问题未得到根本解决。本文系统解析了我国水生态环境总体形势和面临的主要问题,提出了以流域水生态环境质量改善为核心,综合考虑水质改善、水生态保护和水环境风险防控的战略思路、基本原则和战略目标,提出了包括开展重点流域“山水林田湖草沙”协同治理和整体修复科技攻关与示范、开展京津冀协同发展区水环境水生态质量整体提升科技攻关与示范、开展新时期饮用水安全保障科技攻关与示范在内的3项重大科技工程建议。为推动我国水生态环境安全保障的顺利实施,研究建议:全面系统修订《地表水环境质量标准》,强化其在水生态文明建设中的引领作用;科学评估我国湖泊氮磷营养物的时空差异,实施差异化营养物标准;科学评估我国水生态现状,深化推进水生态监测和评估;构建基于大数据融合的饮用水安全保障智慧化监管平台,保障饮用水安全。

序批式生物反应器填埋场的脱氮特性

采用3个填埋柱模拟序批式生物反应器填埋场：1号柱装填新鲜垃圾,为对照柱,渗滤液简单回灌;2号和3号柱分别装填新鲜垃圾和腐熟垃圾,渗滤液交叉回灌.探讨了序批式生物反应器填埋场的氨氮去除率、反硝化能力以及厌氧氨氧化能力.结果表明：1号柱渗滤液的氨氮质量浓度在40 d内升高并趋于稳定;3号柱的氨氮去除率随时间的延续逐渐降低,从垃圾装填开始的100%降到90 d后的0,2号柱氨氮的累积去除率为40%左右.试验进行90 d后,分别将一定质量浓度的硝酸盐溶液添加到3个填埋柱内,结果表明,所使用的硝酸盐氮在2 d内几乎全部被去除,证明3个填埋柱都具有很强的反硝化能力.3号柱在添加硝酸盐过程中硫酸根质量浓度升高,表明发生了自养反硝化反应.通过向填埋柱添加亚硝酸盐发现,3号柱有一定的厌氧氨氧化能力,氨氮质量浓度下降10%~32%.

环保疏浚底泥干化技术研究

环保疏浚过程中产生的大量污染底泥堆放在底泥堆场,不能快速干化,长时间占用土地资源,增加工程投资。在总结分析国内外环保疏浚底泥干化技术的基础上,系统地介绍不同底泥干化技术及其应用现状,并分析存在的问题,探讨了今后的发展趋势。

湖泊营养物基准研究进展

湖泊营养物基准是进行湖泊富营养化综合评估、预防、控制和管理的科学基础和重要手段。系统论述了国内外湖泊营养物基准的最新研究进展,重点分析了统计分析法、压力-响应模型法、模型推断法和古湖沼学法等的优缺点及适用性,提出了我国湖泊营养物基准研究的发展趋势和面临的挑战。参照湖泊最能真实反映湖区的原始状态,但参照点不易获得;模型推断法需要大量的数据资料来构建表征水体特征的函数模型,其复杂性使该方法对营养物基准的制订存在较大难度。压力-响应模型法将成为湖泊营养物基准制订的发展方向,深入开展压力-响应模型机理研究,在水生态基准与富营养化之间关系、营养物基准与浮游生物之间响应关系及营养物基准对特殊敏感种群关系研究的基础上,加强营养物基准的制订与湖泊管理需求的紧密结合。

水质标准制定中的经济分析

美国在水质标准制定过程中拥有一套完善的经济分析程序,用于各州及区域对水质标准进行制定与修订。对该程序及其相关指标进行系统分析,将对完善我国国家水质标准制定中的经济分析和制定经济可行的水质标准有着积极作用。重点分析了美国水质标准中的经济分析程序以及相关的财务指标,介绍了经济分析在反降级政策中的使用。针对我国目前水环境管理的实际情况,提出了我国水质标准经济分析的相关思路。

生物反应器填埋场有机物变化模型研究

生物反应器填埋场可以对渗滤液进行原位处理,同时加速垃圾的稳定化.为了考察生物反应器填埋场中有机物质量浓度的动态变化及其影响因素,根据质量守恒和有机物降解动力学原理,建立了填埋场渗滤液中有机物质量浓度动态变化模型,采用四阶经典Runge-Kutta算法对模型进行了求解,通过室内模拟试验数据对模型中的参数进行了率定.结果表明,模型计算结果和试验监测数据符合较好,说明该模型可以比较精确地预测填埋场渗滤液可降解有机物的质量浓度.鉴于获取数据的限制,对模型的输入参数进行了敏感性分析.结果表明,有机物从固相向液相的迁移速率常数(-kls)和液相有机物降解的速率常数(-kl)的变化对模型的模拟结果影响较大.

不同生态分区参照湖泊筛选技术方法探讨

中国不同生态分区的湖泊在成因、类型、演变过程、营养物效应以及物理、化学、生物学特性等方面均存在着显著的地域性差异,同时湖泊流域人口密集、社会经济发达,湖泊普遍受人类扰动大,科学地筛选出不同生态分区的参照湖泊是建立生态分区湖泊营养物基准的重要基础。详细介绍了参照湖泊筛选的主要程序、筛选的指标体系和筛选方法,论述了筛选出参照湖泊后的量化评价和检验的方法,以去除不满足要求的参照湖泊。针对中国湖泊特点,分析了中国不同生态分区参照湖泊确定存在的问题和解决方法,以指导不同生态分区参照湖泊的确定。

湿地营养物基准制定方法研究

湿地是自然界最具生物多样性和较高生产力的生态系统,对维持地球生态系统健康和调节气候、保持生物多样性等具有重要作用。然而由于受到不合理开发和人类活动的影响,湿地及其周边氮磷营养盐过量富集,导致湿地物种组成退化、生物多样性降低、湿地萎缩、湿地结构和功能受损等问题。目前,世界各国都高度重视湿地的生态保育和建设项目控制,由于我国在该领域起步相对较晚,生态保育和调控的理论及技术手段急需提升。湿地营养物基准是营养物在湿地中产生的生态效应不危及湿地水生态系统或下游水体功能和用途的最大可接受浓度或限值,基准指标包括原因变量(水体和沉积物中的氮磷浓度)、生物反应变量(生物量)和支持变量(水文、传导率和粒度等)。湿地营养物基准是湿地富营养化识别、评价、管理以及湿地生态系统恢复的重要依据,也是控制下游水体营养物负荷,保护下游水体的重要支撑。

基于近红外光谱法的沉积物间隙水化学组分快速测量

通过对巢湖柱状沉积物剖面间隙水样品的近红外光谱(NIR)分析,采用OSC+WC和WC+OSC光谱预处理方法,结合偏最小二乘法(PLS)回归,建立了分层沉积物间隙水中TN,NH3-N,PO33-,TOC和SiO3-的校正模型,该模型的TN,NH3-N,PO33-,TOC和SiO3-的预测值与实测值的校正相关系数分别为0.975,0.989,0.937,0.862和0.888,校正标准误差分别为0.353,0.238,0.0313,2.005和2.674mg·L-1,预测相关系数分别为0.912,0.918,0.773,0.337和0.856,预测标准误差分别为1.424,0.945,0.081,7.866和4.273mg·L-1。实验结果表明,近红外光谱技术有潜力作为快速测定湖泊沉积物间隙水样品中主要化学指标的新方法。

不同循环比条件下水解酸化工艺处理厌氧发酵液

采用水解酸化工艺处理厌氧发酵液,研究了不同循环比条件下,水解过程挥发性脂肪酸和氮元素转化规律。结果表明:水解过程产生的挥发性脂肪酸主要有甲酸、乙酸和丙酸,仅有少量样品检测出甲酸,乙酸和丙酸占有机酸总量比例较大。在循环比为1/3条件下产生的有机酸的种类、总量比其它两个条件要多。处理后出水中COD浓度与有机酸总量、乙酸、丙酸浓度均呈线性关系。循环比1/3条件下,处理后出水中氨氮和硝态氮浓度最低(分别为3.57 mg/L和48.60 mg/L),脱氮效果最好。