盲信息下河流氨氮削减量定量研究

基于河流水系水文、水质的动态特征,以及监测资料信息的不确定性、不完整性,将盲数理论应用于河流氨氮削减量的定量化研究。在对河流水环境系统不确定性分析的基础上,定义了水环境系统盲参数概念,通过将确定性水体纳污能力计算模型中的参量盲数化,建立了盲信息下河流氨氮纳污能力计算模型和氨氮削减量计算模式,并对淮河干流蚌埠段的氨氮削减量进行了计算。实例研究表明,对超标河段氨氮削减量计算问题,所建模型具有很好的适用性。

城市河道介体强化总氮削减的微生物群落结构分析

通过比较3种介体材料(生物炭、毛毡和无纺布)对城市河道总氮削减强化的效果,发现经过84 d的运行,相比空白组,无纺布对总氮的削减强化效果最好,削减率可提升23.4%;其次是毛毡,削减率可提升13.9%;生物炭对总氮削减效果不佳.在此基础上,系统探究了不同介体强化组中的微生物多样性及结构分布特征,表明与空白组相比,无纺布组可以显著增加菌群多样性和丰富度,而且与氮转化相关的变形菌门丰度明显高于毛毡组和生物炭组,特别是一些典型的反硝化菌属Azospirillum、Thiobacillus和Azoarcus的丰度均显著高于其他实验组,而与反硝化菌存在竞争关系的产甲烷菌属Syntrophorhabdus低于空白和生物炭组;毛毡组的微生物菌群结构呈现出与无纺布相似的趋势,但其中的反硝化菌属丰度均低于无纺布组;生物炭组微生物群落组成与空白组最为相似,推测无纺布介体材料具有较好的生物相容性,更有利于挂膜,从而促使反硝化菌属的生长.综合比较,无纺布介体材料更有利于对城市河道总氮的削减.

“十四五”期间珠江口入海总氮削减空间及途径

根据"陆海统筹、以海定陆"的生态环境保护要求,"十四五"期间深入打好珠江口及邻近海域污染防治攻坚战十分必要。本文以珠江口6市(广州、深圳、东莞、中山、珠海、江门)入海河流总氮为研究对象,核算了6市现有总氮产生量、去除量、排放量,评估了总氮削减空间和不同削氮途径的效果,并与入海河流总氮削减5%和10%的目标值进行了对比。结果表明,珠江口6市废污水的总氮削减空间约为7.61万t/a,在"十四五"期间,通过新建污水处理厂和适当提升污水处理厂总氮去除率,至2025年可实现珠江口入海总氮削减3.06万~5.76万t/a,从而达到《重点海域综合治理攻坚战行动计划编制近期重点工作及要求》中"珠江口入海河流总氮浓度削减≥5%(总氮削减4.17万t/a)"的目标,但与"总氮浓度力争削减10%(总氮削减8.34万t/a)"的目标尚有差距。

碳源对生物沸石削减富营养化景观水体氮的影响

以某河水为研究对象,采用实验室静态模拟实验,研究沸石与生物沸石(即附着高效异养硝化菌与好氧反硝化菌的沸石)在上覆水体有机碳源发生变化的情况下削减富营养化景观水体氮的效果。结果表明,实验进行19 d时,沸石与生物沸石覆盖对上覆水体氮的削减率分别达到80%~90%,主要以沸石化学吸附及离子交换作用为主,碳源对氮的消减效果影响不明显;19 d后,在有新鲜上覆水补充体系中,生物沸石覆盖对氮的削减率能平稳维持,在无上覆水补充体系中,生物沸石脱氮效率呈下降趋势,削减率最终降至50%~60%。可见,连续补充新鲜上覆水带入有机碳源能提高富营养化水体氮的消减效率,使用生物沸石消减富营养化景观水体氮时,需考虑水体有机碳源浓度。

退耕还林措施对滇中尖山河坡地氮磷流失的削减效应

[目的]探究滇中尖山河流域退耕还林措施下不同地类侵蚀性降雨、氮磷流失浓度、流失量的动态变化特征,对评价退耕还林生态工程对流域水体保护和面源污染的削减效应具有重要的指导意义。[方法]选择抚仙湖湖区典型流域尖山河小流域为研究区,以流域内退耕还林/坡耕地、人工林、灌木林和次生林为研究对象,对流域不同土地利用类型径流小区进行连续三年(2017-2019年)雨季(5-10月)定量监测。[结果]退耕还林后年侵蚀性降水量和年径流量分别降低37.16%和42.75%,产流量降低95.88%和94.29%。各态氮磷输出浓度分别削减:总氮34.32%、硝态氮32%、铵态氮61%、总磷73.4%和磷酸盐70.4%;各态氮磷输出量分别减少了总氮70.40 mg/m^(2),硝态氮41.24 mg/m2,铵态氮20.56 mg/m^(2),总磷162.16 mg/m^(2)和磷酸盐107.38 mg/m^(2),削减率分别为:79.29%,80.48%,88.20%,95.66%和97.06%。未退耕还林前坡耕地总氮、硝态氮、铵态氮、总磷和磷酸盐年均输出浓度分别为其他地类的156.80%,149.57%,173.15%,157.42%和153.82%,退耕还林后分别降至139.00%,117.66%,108.08%,123.18%和92.29%,虽仍高于流域其他地类,但削减和控制效应已逐年增加。[结论]在滇中尖山河流域进行退耕还林植被恢复,有效改善了流域面源污染和水土流失现状,为临湖流域水环境治理提供了科学依据和数据支持。

不同品种路易斯安娜鸢尾对水体氮磷的削减和耐淹能力研究

为使路易斯安娜鸢尾在河湖堤岸生态建设和面源氮磷污染拦截修复中更好地发挥优势,对不同品种路易斯安那鸢尾的氮磷净化、拦截及耐淹能力进行评价研究。结果表明:不同路易斯安娜鸢尾品种在富营养化水体中的适应性、氮磷削减能力和耐淹能力存在不同程度差异,其中被调查的15个品种中L4和L9无论从生长适应性、氮磷削减率还是耐淹能力方面均表现最优。本研究旨在为在不同河湖生态环境修复时,有针对性地选择路易斯安娜鸢尾进行实际应用提供理论和应用依据。

多级处理模式下粪污中氮、磷削减规律及其农田可消纳量——以苏南水网地区规模猪场为例

针对规模养殖场粪污多级处理模式下氮、磷削减规律及土地承载力不清等问题,以苏南水网地区一规模猪场为研究对象,系统分析了污水经二级厌氧消化、三级沉淀池和水生植物塘逐级处理后氮、磷的去除特征,进一步核算了此模式下粪污实际农田可消纳量。结果表明:猪场全年粪、尿总产生量分别约为4 086.9 t和10 995.8 t,粪便收集率约为90.5%。收集的粪污中可利用的总氮(TN)和总磷(TP)量分别为183.12 t和148.97 t。粪污经过厌氧消化后TN和TP去除率小于25.3%和57.2%,进一步通过三级沉淀池处理后二者可去除80%以上,最终通过水生植物生态处理后二者去除率均达95%以上。养殖废水经过多级处理工艺,可大幅提高其农田消纳量,降低粪污处理成本,特别适用于集约化程度高、经济发达、土地资源有限地区的畜禽养殖场。

珠江口深圳海域总氮陆源入海污染负荷与水环境容量分析

总氮是珠江口近岸海域总量控制的主要污染物,通过实测法评估了珠江口海域深圳侧总氮入海排放总量,结合珠江口近岸海域水质目标,运用分区达标控制法对总氮环境容量进行计算,基于陆海统筹考虑,分配了研究范围内各行政区域总氮削减量。结果表明,2019年珠江口海域深圳侧总氮入海排放总量为18064.43 t/a,其中,入海河流排放量为15442.06 t/a,输入占比为85.5%,入海排污口排放量为2622.37 t/a,输入占比为14.5%。总氮需要削减9858.56 t/a,削减比例为49%,其中福永街道需要削减3720.65 t/a,西乡街道需要削减2491.14 t/a,沙井街道需要削减2224.49 t/a,茅洲河需要削减685.50 t/a。研究结果对有效改善珠江口近岸海域环境质量具有重要参考价值。

UASB反应器对晚期渗滤液的碳氮协同削减效应

为了强化UASB反应器对厌氧+好氧反应器末端出水的生物处理过程,采用厌氧+好氧反应器+UASB反应器工艺,通过生物处理方法实现了难降解有机物与氮的协同削减.结果表明:①通过控制UASB反应器中ρ(NO x--N),优化微环境中最佳ORP范围,当ORP为(-300±10)mV时,ρ(COD Cr)(此时主要以胡敏酸和富里酸等难降解的腐殖性有机物为主)由313.00 mg L降至106.00 mg L,ρ(TN)由139.60 mg L降至60.30 mg L,去除率分别达66.13%、56.81%.②傅里叶红外光谱分析结果显示,出水中含羧基、羟基、醌基、酰胺、苯环取代基等相关官能团的有机物减少,含脂肪族官能团的有机物增多.③16S rRNA结果显示,厌氧+好氧反应器+UASB反应器中的优势菌属分别为VadinHA17、Clostridium(梭菌属)、Anaerolineaceae(厌氧绳菌属)、Denitratisoma,其丰度占比分别为3.29%、35.17%、8.60%、2.84%.VadinH A17通过降解UASB反应器中的多种复杂有机物,为反硝化过程提供碳源;Clostridium利用UASB反应器中丰富的硝酸盐激活Clostridium胞外氧化酶,强化Clostridium对难降解复杂有机物的降解能力,将自身的胞内电子通过细胞膜上的细胞色素传递到胞外电子受体上,使NO x--N得到电子还原为氨,降低氮含量;Anaerolineaceae与Denitratisoma则分别作用于UASB反应器的厌氧消化过程及生物脱氮过程.研究显示,UASB反应器中由于VadinH A17、Clostridium、Anaerolineaceae与Denitratisoma的作用,COD Cr和TN去除率分别为66.13%、56.81%,实现了晚期渗滤液中难降解有机物与TN的协同削减.

氮污染削减剂CQS功能的研究

本文报导了对新型氮污染抑制剂CQS（CompositeQuinonidSubstances）功能的研究结果。该合成物质在试验条件下对尿素的水解有抑制作用．对硝化作用更有强烈的抑制作用，同时能提高植物体内叶绿素含量和改进生长，从而能提高植物体内对氮，磷，钾等养料的吸收力。在试验条件下，一般化学氮肥利用率提高30％以上，在不同土壤上有5％～30％的增产效果。

不同施肥方式下洱海流域水稻-大蒜轮作体系氮磷径流损失研究

为寻找洱海流域水稻-大蒜轮作农田的合理施肥方式,以减少氮磷径流损失,研究了不同施肥方式对水稻-大蒜产量和地表径流氮磷损失的影响。结果表明:在等量氮肥输入的条件下,与习惯施肥(CF)相比,50%有机-无机配施(50%O)、100%缓释掺混肥(100%BB)处理下水稻-大蒜产量无显著差异,而100%有机肥处理(100%O)水稻-大蒜产量显著降低。CF和100%BB处理水稻氮(磷)肥农学利用效率高于其他处理,CF和50%O处理大蒜氮肥农学利用效率显著高于其他处理,100%BB处理大蒜磷肥农学利用效率最高。与CF相比,水稻季100%BB处理径流总氮、总磷流失量和氮、磷损失率最低,总氮流失量和氮损失率分别降低55.34%和86.95%,总磷流失量和磷损失率分别降低70.14%和89.07%。径流中硝态氮和铵态氮流失量之和占总氮流失量的13.19%~21.69%,磷流失以可溶态速效磷为主,占总磷流失量的83.25%~90.93%。研究表明,100%BB处理方式能够在保证作物产量的同时显著降低氮磷径流损失,是较为理想的施肥方式。

安吉毛竹林分改造对地表径流及氮磷流失的影响

为了探究不同经营模式对毛竹林降雨后地表径流及氮磷流失的影响,于2013年1月至2014年10月,通过在浙江安吉县毛竹纯林中种植红豆杉、香榧、红茴香、朱砂根4种经济灌木,建立了不同的毛竹林经营模式;随后测定了毛竹林样地降雨、径流量和径流氮磷浓度等指标。结果表明,15次地表径流事件中,各样地累计径流量为3.06~9.22m3,总氮流失量为总磷的7.6倍,其中铵态氮流失量为硝态氮的2.5倍,但通过林分改造能显著降低铵态氮与硝态氮比例。与毛竹纯林对比,4种林分改造模式两年累计径流对比毛竹纯林减少40.0%~66.8%,累计总磷流失减少64.0%~83.8%,总氮流失减少49.1%~78.8%,硝态氮流失减少37.4%~76.2%,铵态氮流失减少42.8%~80.4%。4种林分改造模式对地表径流流量和氮磷流失的削减作用均为种植红豆杉最好。

城市河道内源硫影响厌氧氨氧化过程的研究进展

评述了当前城市河道内源硫影响厌氧氨氧化过程的研究现状以及二者之间可能的微生物作用关系;指出了对于黑臭河道治理后呈现的高氮营养盐和较低碳氮比(C/N)生境,今后应重视新型化能自养的厌氧氨氧化过程在河道氮转化过程中的作用,包括"硫自养部分反硝化-厌氧氨氧化"、"硫酸盐型厌氧氨氧化"和"铁自养型厌氧氨氧化"等,以及内源硫如何影响厌氧氨氧化过程的发生和二者之间的耦合关系;不仅为强化氮营养盐的去除提供了崭新的视角,而且为阐明水圈微生物驱动氮与其他元素循环机制的基础理论提供了有益补充.

昆明市第三水质净化厂提质增效分析

分析昆明市第三水质净化厂2017年运行情况,计算水厂执行《昆明市城镇污水处理厂主要水污染物排放限值》A级、B级排放限值对N、P等污染物削减量,得出昆明市第三水质净化厂执行A级排放标准在2017年污染物削减的基础上可增加TN削减量327. 86 t,增加TP削减量3. 14 t;执行B级排放标准可增加TN削减量25. 66 t,但不能增加总磷的削减量,建议以A级排放限值为该水质净化厂提标目标,并对提高P去除的方法和污水处理系统提质增效措施进行探讨,为水质净化厂提标改造提供参考。

河岸过滤中氨氮的削减及其浓度对细菌与氨氧化微生物的影响

通过小试滤柱模拟河岸过滤,结合荧光定量PCR和高通量测序等手段研究了河岸过滤对氨氮的削减效能和进水氨氮浓度对细菌与氨氧化微生物的影响.结果表明,低浓度(0.2 mg·L-1)氨氮未被削减,较高浓度(1.0 mg·L-1和2.0 mg·L-1)氨氮的削减率可达70%.进水处细菌丰度随氨氮浓度升高而增加,细菌群落组成随氨氮浓度升高发生规律性变化.出水处氨氧化古菌(Ammonia oxidizing archaea,AOA)丰度与氨氮浓度呈负相关,氨氧化细菌(Ammonia oxidizing bacteria,AOB)丰度与氨氮浓度无显著相关关系;进水处AOA⁃α多样性与氨氮浓度呈正相关,但AOB⁃α多样性与氨氮浓度呈负相关;进水处AOA群落组成受氨氮浓度影响,而进、出水处AOB群落组成均受氨氮浓度影响.可见,进水氨氮浓度会影响河岸过滤对氨氮的削减效能,还会影响细菌、氨氧化微生物的丰度及群落结构,AOB对氨氮浓度的变化比AOA更敏感.

城市圩区水环境多因素影响研究

城市圩区河道一般自然流动性差、自净能力低,普遍存在水环境恶化问题。研究区东亭街道属于无锡市运东大包围内的圩中圩,具备城市圩区的一般特征,且生活污染排放量大,主要污染因子为氨氮。通过MIKE 11模型,以氨氮为控制目标,着眼于研究区内部控源截污水平、研究区外围水体水质和畅流活水3种因素,模拟分析在改善其中1个或多个因素时的氨氮浓度削减率,评价3因素对研究区水环境的影响比重。结果显示,3因素中外围水质对研究区水环境的影响最大,当外围水质提升至Ⅳ类时,氨氮削减率为67.3%;其次,当内部截污水平提高至98%时,氨氮削减率为53.6%;最后为畅流活水手段(Ⅳ类水水源6 m^3/s),氨氮削减率为50.3%。当同时改善2个及以上因素时对水环境改善具有叠加作用,最高可使氨氮浓度削减85.5%左右。

中国湖泊富营养化影响因素研究——基于中国22个湖泊实证分析

基于1∶25万河流水系和数字高程(DEM)数据制备了选取湖泊的流域边界,据其集成了流域社会经济数据,并据中国科学院资源环境数据中心提供的1990、1995、2000、2005年4个时段土地利用数据形成了流域反映人类活动强度的表征指标,选取了全国湖泊富营养化区域差异性调查课题获取的案例湖泊的水质数据,集成了中国湖泊富营养化影响因素计量分析的面板数据集,研究了1990-2005年间中国湖泊营养状态的发展趋势与差异特征,探讨了湖泊富营养化的自然气候与社会经济影响机制,构建了中国湖泊富营养化影响因素分析的计量模型,厘定了1990-2005年间影响湖泊营养状态变化的重要因素,测度了其对湖泊富营养化的影响方向和作用强度。基于面板数据的计量分析结果表明,近15年人类活动强度对湖泊营养状态呈显著的正影响,其表征指标人均GDP与建设用地所占流域面积比均具有较强的显著性,而在人类扰动较小的情况下,湖泊的营养状态与湖泊补给系数成正比,与湖泊蓄容量成反比,补给系数较小且其他因素也相同时,水体营养状态应与流域土壤本底值相关;以林、草地的面积比重所测度的流域自然生态系统发育程度与湖泊营养状态呈显著负相关关系,表明林地与草地生态系统对流域的氮、磷营养物的入湖量具有一定的削减作用,论文研究结果将为流域管理措施方案制订提供科技支撑。

农村面源污染治理的“4R”理论与工程实践——案例分析

农村面源污染问题日益突出,是当前水污染控制与水环境改善的重点和难点。"十一五"期间,在国家水专项的支持下,以农村面源污染治理的"4R"理论(源头减量—过程阻断—养分再利用—生态修复)为指导,选择江苏省无锡市的直湖港小流域龙延村为综合示范区进行了技术的集成与工程化应用,取得了良好效果。本文以此为典型案例,详细介绍了综合示范区的污染现状"、4R"技术的集成应用与衔接配套、各项技术应用的污染控制效果以及区域环境改善效果,并对"4R"理论的核心内涵以及未来的发展进行了总结和讨论。

巢湖湖滨带生态恢复工程对暴雨径流氮磷削减效果研究

从湖滨带区域环境条件及氮磷输出强度差异出发,探讨湖滨带生态恢复工程对暴雨径流氮磷削减的特征及效果,选取巢湖西北岸湖滨带生态恢复区与原生灌草区内4个典型断面开展暴雨径流氮磷削减的对比试验,研究暴雨期及暴雨间期4个断面氮磷削减效果的差异及原因。结果表明:暴雨期,断面2和断面3对暴雨径流中氮磷去除效果明显,断面2对暴雨径流中氮、磷去除率分别为69%和60%,断面3对暴雨径流中氮、磷去除率分别为60%和58%;暴雨间期,断面2区域内水体氮磷浓度平均下降67%和63%,断面3则为59%和51%;生态恢复工程去除暴雨径流中氮、磷的效果,与暴雨径流中氮、磷浓度呈显著正相关;断面2对暴雨径流氮磷削减效果最佳。

沸石与生物沸石薄层覆盖技术削减富营养化景观水体氮比较研究

以扬州古运河河水和表层沉积物为研究对象，实验室静态模拟实验比较研究了沸石与生物沸石（即附着高效异养硝化菌和好氧反硝化菌的沸石）薄层覆盖削减富营养化景观水体氮效果，考察了生物沸石薄层覆盖削减氮可行性，探讨了生物沸石薄层覆盖削减氮的机理和影响因素。实验结果表明，当实验历时21d时，2kg／m^2（2mm厚）的沸石和生物沸石覆盖对上覆水体TN的削减率分别为36．92％和60．41％，生物沸石比沸石对TN削减率提高了23．48％，高效菌的生物脱氮作用明显；21d后生物沸石覆盖对TN的削减率维持在60％～75％，但生物沸石相对于沸石削减氮的效果有降低趋势。实验后期碳源不足是影响高效菌生物脱氮的主要影响因素。可见，生物沸石薄层覆盖削减富营养化景观水体氮是可行的，但需要进一步研究强化高效反硝化细菌适应能力方法。