太湖水动力扰动对有机物释放影响的试验

为了解浅水湖泊在不同水动力扰动下水体营养盐及有机物释放量的变化,在实验室进行了连续长时间的不同风浪条件下水土界面扰动试验,以确定不同风速引起的沉积物再悬浮对水体有机物的影响。结果表明,扰动促进了沉积物中颗粒态有机质(POM)的再悬浮,但随扰动强度加大,颗粒物中有机质的比例反而降低,而溶解态营养盐及有机质并未受到明显影响。利用三维荧光光谱(EEMS)并结合平行因子分析法(PARAFAC)解析有机物(DOM)的荧光特征,共识别出2类5个荧光组分,分别为类蛋白荧光组分C1(280 nm,322 nm)、C3(235 nm,353 nm)、C5(270 nm,<300 nm)和类腐殖质荧光组分C2(275 nm,383 nm)、C4(260 nm/335 nm,443 nm)。在试验过程中类蛋白组分所占比重接近80%,表现出明显的内源释放特征。同时,a355在对照组和试验组也无显著差异。研究表明,不同水动力扰动促进颗粒态有机物再悬浮,但对溶解态有机质的浓度和组分变化影响并不显著。此次室内模拟试验是水体有机物对水动力扰动响应的初步研究,原位观测需考虑更多影响因子。

水动力扰动对天然胶体在多孔介质中行为及效应的影响

研究天然胶体在多孔介质中迁移沉积及环境效应,对土壤及地下水污染防治措施的选择与实践具有重要意义。以天然胶体作为实验材料,结合土柱实验和水槽搅拌实验,研究三种强度的水动力扰动对天然胶体的迁移和沉积特性及铜行为的影响。结果表明:胶体浓度一定时(土柱63mg/L),水动力扰动越强(最大流速约330mL/h),天然胶体越易穿透,达到平衡的时间越短,且平衡浓度越高;水动力扰动作用下,天然胶体对铜在多孔介质中的迁移起促进作用,而铜的吸附降低了天然胶体的迁移性。

垂向水动力扰动机的蓝藻控制效应数值实验研究

在蓝藻水华的控制研究中,目前的发展趋势是采用快速、生态安全且经济有效的技术,其中使用垂向水动力扰动机抑制蓝藻备受关注,但缺乏深入和定量的工程设计与效果评估研究.针对垂向水动力扰动机的蓝藻抑制效应开展数值实验研究,以三维数值营养盐-藻类动力学模型(EFDC)为框架,定量探讨了扰动机数量及其位置分布对叶绿素、总氮和总磷的影响.模拟结果表明,扰动机的存在对蓝藻抑制具有比较明显的作用,随着扰动机数量由0逐渐增加到20个时,Chl-a峰值浓度共减少了37.695 2μg.L-1,并且扰动机对水质改善的程度与其数量存在很强的非线性关系,即当扰动机数量由无到有并逐渐增加时,藻类抑制的效果明显增强;但当扰动机的数量增加到一定量时,进一步增加数量将不会相应增强蓝藻抑制效果.这表明扰动机存在一个最佳数量问题.此外,本研究发现除了数量之外,扰动机的位置对蓝藻控制的效果也有很大影响.数值实验结果显示如果扰动机放置位置得当,少量的扰动机就可达到甚至超过更多扰动机所能达到的蓝藻控制效果.尤其是优化12个扰动机的位置后,Chl-a峰值浓度比扰动机为20个时减少了7.172 6μg.L-1.这些研究结果验证了国内外相关研究对水动力扰动机蓝藻控制效果的肯定性结果,并进一步表明了在实际应用该项技术时必须因地制宜,结合使用智能工程技术(如:高分辨率数值模型)确定最佳扰动机数量与位置,从而确保以最低成本获取最大的蓝藻控制效果.除蓝藻控制之外,数值实验结果也表明扰动机对营养盐浓度也有一定的降低效果.

静止和水动力扰动状态下锆改性沸石添加对河道底泥磷迁移转化的影响

通过底泥培养实验,并采用磷形态分级提取方法对底泥进行分析,研究了静止和水动力扰动这2种状态下锆改性沸石添加对不同深度处底泥中磷迁移和形态转化的影响.结果表明,无论是在静止还是在水动力扰动状态下,锆改性沸石添加均不仅降低了上覆水中溶解态活性磷(SRP)质量浓度,而且降低了不同深度处间隙水中SRP的质量浓度,并且还降低了底泥-上覆水界面SRP扩散通量.此外,当不存在和存在水动力扰动作用时,向表层底泥(0～10 mm)中添加锆改性沸石,不仅促使添加层中氧化还原敏感态磷(BD-P)和盐酸提取态磷(HCl^-P)向金属氧化物结合态磷(Na OH-rP)和残渣态磷(Res-P)极大转变,降低了添加层中潜在可移动态磷(Mobile-P)含量,而且还降低了添加层下方底泥(10～20 mm)中Mobile-P含量.与静止状态相比,水动力扰动状态下锆改性沸石添加对河道底泥磷迁移转化的影响规律存在一定的差异.水动力扰动虽然可以增强锆改性沸石添加对表层底泥间隙水中SRP的钝化效果,以及对底泥-上覆水界面SRP扩散通量的削减效应,但是却会略微降低锆改性沸石添加控制底泥中磷向上覆水体中释放的效率.表层底泥中潜在可移动态磷含量、不同深度处间隙水中SRP的质量浓度以及底泥-水界面SRP扩散通量的下降,对于锆改性沸石改良技术控制底泥磷向上覆水体释放至关重要.以上结果说明,无论是在静止还是在水动力扰动状态下,锆改性沸石添加均可以有效地控制河道底泥中磷向上覆水体的释放.