华南中小型闸控入海河流DOM特征及藻源影响

本研究以华南地区中小型闸控入海河流黄江河、东溪河和练江(三河)为研究对象,于2022年逐月持续监测三河DOM特征,探讨DOM浓度时空分布、来源和藻类大量增殖对其影响.结果表明:黄江河、东溪河和练江溶解有机碳(DOC)占总有机碳(TOC)比例分别为78.6%、81.3%和67.2%,DOC为三河有机碳主要存在形式;三河DOC年均浓度分别为2.6,4.3和5.1mg/L,低于世界河流平均浓度但高于华南地区大型河流.荧光参数结果表明三河DOM具有陆源内源双重特征,内源贡献更明显.利用吸光特征量化藻源DOC贡献,三河藻源DOC浓度分别为1.2,1.8和2.2mg/L,藻源DOC占比分别为49.6%、42.6%和48.0%,进一步表明藻类内源是三河DOM主要来源.平行因子解析出3种类蛋白组分和2种类腐殖质组分,其中,受藻类异常增殖影响,表征内源类蛋白组分C1和C3总荧光强度枯水期显著高于丰水期,表征来自陆源类腐殖质组分C2和C4总荧光强度呈练江>东溪河>黄江河.因此,藻类大量增殖是三河DOC浓度高于华南地区大型河流、枯水期类蛋白组分C1和C3显著高于丰水期的主要原因之一,外源输入及河流理化参数,包括降雨、温度、盐度和营养盐浓度以及人为干扰(闸控调度)共同影响三河DOM浓度和组分.

感潮河流氮行为对溶解氧亏损的限定影响

选择东江流域为研究区,监测流域溶解氧、氮浓度和氮氧多同位素时空变化,定量探究氮周转过程对河流溶解氧消耗的贡献.结果发现,河流溶解氧浓度在2.96~11.47mg/L之间变动,春夏季下游感潮河网区成为氧消耗利用和氧亏缺的热点区,其中表观耗氧量最高达4.8mg/L,并与水温和Cl^(-)浓度呈现高度相关性.然而,冬春季下游感潮河网区是不同形态氮浓度的累积区以及氮同位素发生硝化作用分馏的主要时区.基于端元混合模型和同位素瑞利分馏模型模拟可知,夏季氮主要体现为保守混合,而冬、春季氮则呈现非保守状态,并在下游河网区易发生硝化作用,其作用程度分别为14.4%和32.3%,这也分别对应着冬、春季最大约7.5%和5.9%的溶解氧消耗利用来自氨氧化耗氧.氮的环境行为对河流溶解氧的影响相对局限,特别是夏季氧亏缺问题更多地受其他因素的主导.这为当前环境管理多通过氨氮标准评价和研判溶解氧能否达标的局限认识带来新的见解,也为探索研究建立分区域、分流域的溶解氧评价和考核体系提供技术支撑.

南方典型闸控河口水质风险演变及调度策略

以华南地区典型重污染闸控河口——粤东地区的练江河口为研究对象,运用数值模型为主要研究手段,分析水质风险的季节性变化规律和对应的闸控调度策略.基于环境流体动力学模型EFDC,构建了覆盖练江-海门湾区域的三维水动力水质耦合模型,针对不同季节的水质风险特征,模拟和比较了不同调度方案的水质改善效果.枯水季节水质持续超标的情况下,采取高潮期间开闸纳潮,稀释污染物含量为主;但盐水倒灌的风险较大,不宜长时间纳潮.丰水季节的主要污染风险来自降雨带来的径流和氨氮含量骤增,将主要污染水团快速排出之后,在落潮期间开闸将续存水体排出口外,为后续洪峰来临时桥闸调控留出空间.通过在数值模型中释放和跟踪拉格朗日粒子,计算了丰、枯不同水期污染水团在干流内的总滞留时间和不同河段的水体交换状况.丰水季节的总滞留时间不超过10~15d,枯水季节的总滞留时间在1个月左右.中游的河段水体滞留时间较长,考虑到练江流域气候和富营养化水平,是水华发生的主要风险区域.

不确定背景值下浅水湖泊沉积物重金属生态风险评价

基于安徽某湖泊沉积物柱状样重金属实测含量,研究了各类重金属的垂向变化趋势及来源;采用拉丁超立方抽样方法随机产生已知范围内的重金属背景值,计算沉积物重金属综合潜在生态风险水平,研究其结果不确定性,评价湖泊沉积物重金属污染程度.结果表明,沉积物重金属的含量及综合潜在生态风险水平沿深度方向呈逐渐降低的趋势,上层沉积物存在较高的综合潜在生态风险;不确定性评价方法可以在沉积物垂向上得到沉积物重金属综合潜在生态风险水平的包络面,不确定性的结果可以给出综合潜在生态风险超出风险阈值的可信度和特定置信度下的综合潜在生态风险指数置信区间;90%置信度下两个沉积物采样点上层重金属综合潜在生态风险指数(RI)的置信区间分别为340.08~412.89和271.61~327.67,处于重度综合潜在生态风险水平阈值附近的评价结果让不同风险偏好的决策者在面临修复、清淤等决策时可以做出符合自身预期的决策.

基于水量水质的污水收集处理系统效能分析

从流域治理角度提出了一种基于水量水质的污水收集处理系统效能分析方法,并以沙河流域为例,系统调查典型排水户、管网及污水处理厂的水量水质特征,分析污染物沿程“损失”率,计算各片区污水及污染物的实际收集处理率,识别出重点问题区域,以期为流域治理及提质增效提供参考。研究表明,沙河流域的污水处理厂总体进水浓度偏低,其中管网是造成污染物沿程“损失”的关键环节,“损失”率在61%~69%;降雨对污水厂进水水量和水质影响较大,部分片区没有处理超量混合污水的能力,雨季溢流污染问题突出;污水及污染物收集处理率可作为城市污水收集处理系统效能定量评价的重要参考,经计算,沙河流域的污水收集处理率为71%,COD、NH3-N、TN和TP的收集处理率分别为59%、50%、55%和62%,符合流域水环境质量及污水管网建设的实际情况。

连续极端降雨对东江流域水质影响分析

为研究连续极端降雨对饮用水源型河流东江水质的影响,分析流域近38年极端降雨事件发生特征,并结合水文水质数据初步分析其对水质的影响.基于SWAT2012建立东江流域高精度模型,研究极端降雨过程中主要污染物通量变化过程及其对水质的影响.结果表明,东江流域近38年极端降雨事件共发生173次,丰水年频次要高于其他年份,年内受气候影响主要集中在3~9月(80%),峰值主要出现在降雨量最高的6月;在空间上增城-博罗-惠州-龙门一带极端事件发生频率最高.降雨量与浊度、TP、氰化物、Pb、Fe和Mn的浓度值均呈显著正相关,其中与浊度、TP的相关系数相对较高,与p H、电导率和Zn的浓度值等呈极显著负相关,水质在一定程度上受到降雨的影响.浊度、TN、NH4+-N及TP浓度值均在暴雨径流期出现不同程度的上升趋势,其中浊度和TP浓度值变化趋势与流量呈显著一致,其峰值出现要早于流量峰值(约1 d),存在显著初期冲刷效应;p H变化过程则与流量相反,成'V'字形,可能是受上游山区降雨、土壤酸碱度及产汇流条件影响;NH4+-N受初期冲刷及洁净雨水稀释则呈现前期高,中后期低的特征.污染物负荷与径流量变化趋势较为一致,TN、NH4+-N及TP污染通量峰值要晚于(约1d)流量峰值的出现,这与污染物浓度峰值出现规律不同;污染物负荷主要在暴雨径流期呈现明显增加趋势,以59. 48%的径流量输送污染物占比达到了:COD 68. 42%、NH4+-N 54. 68%和TP 70. 20%,呈现时间短、污染物负荷冲击强等特点,对东江饮用水源水质造成较大的影响,建议通过强化初期雨水治理减少暴雨径流期对水质风险的影响.

A REAL-TIME MATHEMATICAL MODEL FOR TWO DIMENSIONAL TIDAL FLOW AND WATER QUALITY

A real-time mathematical model for two dimensional tidal flow and water quality is presented in this paper. The control-volume-based-finite-difference method and the 'power interpolation distribution' advocated by Patankar [4] have been employed, and new boundary condition for tidal flow is recommended. The model is un- conditionally stable and convergent, and able to deal with irregular estuarine topography and movable boundary problems. Practical application of the model is illustrated by an example for the Swatou Bay. A fair agreement be- tween the values measured and computed demonstrates the validity of the model developed.