嘉兴海域主要污染物环境容量及总量控制研究

嘉兴海域近年来海洋生态环境质量明显退化,实施污染物总量控制作为保证海域环境质量的根本措施之一,有助于嘉兴海域污染物的减排与治理工作,保障嘉兴海域可持续发展能力。基于嘉兴临近海域水动力-水质模型与现场监测结果,依据浙江省近岸海域环境功能区划的水质要求,采用响应系数法与线性规划方法,计算了该海域重要排放口的化学需氧量COD、无机氮与磷酸盐环境容量,并针对削减扩容影响的总量控制措施进行计算与评估。结果表明,研究海域COD总环境容量为2.97×10^(5)t/a,仍有较大富余,而无机氮与活性磷酸盐含量均超四类海水水质标准,超过海域无机氮与磷酸盐环境容量。对现有规划进行合理的量化数值模拟,削减措施尽管减少了一部分扩容引起的COD、无机氮与磷酸盐含量的增加,使其保持平稳,但仍需继续优化污水处理能力,减少氮磷营养盐的排放。研究结果可为沿海城市陆源污染物总量控制研究提供科学依据。

碱性过硫酸钾法测定水中总氮的关键因素及质量控制研究

本文从实验室质量控制角度对过硫酸钾纯度和碱性过硫酸钾保存条件、实验用水、消解时间等碱性过硫酸钾法测定水中总氮的影响因素进行探讨并优化实验条件。利用GraphPad Prism统计软件对各影响因素下的数据进行有无显著性差异检验从而确定关键因素。在最佳实验条件下首次研究平行双样R-图的质量控制图在养殖尾水总氮监测中的应用,对城市杂用水、生活污水、工业废水、原水和养殖尾水五类水体进行精密度、准确度分析,同时对五类水体总氮含量与现有标准排放限值进行比对。结果表明,影响总氮测定的关键因素为过硫酸钾纯度。初步建立养殖尾水总氮平行双样R-图的质量控制图,使监测大批量样品过程可控。该方法性能(精密度、准确度)均符合国家标准方法要求,适用于以上五类水体的总氮监测。

河北省入海河流总氮溯源经验及控制技术分析

本研究通过采用无人机飞行检查、人工加密监测、污染源沿河徒步排查等多种技术手段融合的总氮溯源方法,在河北省秦皇岛市重要河流入海口的上游流域,围绕氮素相关水质指标进行污染源排查和现场监测,对河流总氮的来源进行了分类统计与分析。结果表明,导致该地区河流总氮浓度升高的关键因子是硝酸盐氮,总氮污染的来源主要为工厂尾水排放、废水直排等工业源、城乡居民生活污水和垃圾等生活源以及农林种植、养殖等农业源,研究人员根据总氮溯源分析的实践经验,针对不同来源的总氮污染提出了控制削减技术与管理建议。

太湖蓝藻水华暴发的氮磷控制阈值分析

藻类生长与营养盐浓度存在藻类几何级数增长的营养盐浓度变化的下限阈值和藻类生长不受氮磷浓度增加影响的上限阈值,但由于蓝藻水华的形成受多种因素的综合影响,不同湖泊、不同区域及不同时段的氮磷浓度对蓝藻水华的影响差别较大,使得蓝藻生长的氮磷控制阈值难以确定.针对控制蓝藻水华暴发的氮磷阈值的研究虽然有所开展,但多集中在实验室研究阶段或对经验值的判断,虽然也有基于野外实测数据的研究,但也限制于某一特定区域,而基于野外长序列实测数据并且覆盖整个湖泊的氮磷阈值研究则是空白.太湖作为具有较高营养背景的富营养化浅水湖泊,蓝藻水华的发生受氮磷影响较大.对太湖总磷(TP)、总氮(TN)和叶绿素a(Chl.a)浓度的时空变化分析发现,太湖西北湖区的TP、TN与Chl.a浓度明显较高,并且TP、TN与Chl.a均呈显著性正相关.为探究太湖蓝藻水华暴发的TP和TN控制阈值,以轻富营养化等级下的Chl.a分级标准(10,26)作为表征水华暴发的条件,采用郑丙辉等的频率分布法,确定了太湖蓝藻水华暴发的TP和TN控制阈值分别为0.05~0.06和1.71~1.72 mg/L;通过空间验证,太湖藻型区TP和TN浓度远高于同级营养水平下全湖区TP和TN控制阈值,表明藻型区高氮磷水平为蓝藻水华发生提供充足营养盐条件,即使氮磷全湖平均浓度控制在蓝藻水华暴发的氮磷阈值水平之下,但在气象水文等因素适宜条件下,藻型区水华发生风险仍然较高;并且在高氮磷背景下,即便在水华发生风险低的季节,水华发生风险仍然较大.近十几年来,虽然太湖经历了大规模的高强度治理,但由于环太湖流域的湖西区入湖负荷占比大,导致太湖藻型区氮磷浓度仍处于高位运行状态,为蓝藻水华的暴发提供了充足的营养盐基础,因此,湖西区的控源减排仍然是太湖富营养化及蓝藻水华防控的重点.

“十三五”总氮、总磷总量控制政策建议

近几年,总量减排作为环境保护的重要抓手,以COD和氨氮等主要水污染物为控制指标,不断推进,取得了显著的成效。截至2013年,中国COD和氨氮较2010年分别下降了7.81%和7.11%,水环境质量明显改善。随着总量减排工作的持续推进,COD和氨氮的排放总量基本得到有效控制,相应的环境污染问题也得到明显缓解,但总氮、总磷等新的环境污染问题开始凸显。重点分析了中国总氮、总磷总量控制的必要性和可行性,并提出相应的总量控制政策的建议。

太湖湖体总氮平衡及水质可控目标

通过对2007～2010年环太湖水文巡测及降水调查,进行了湖体总氮平衡分析,在充分调查现有与规划的各类型污染源总量控制工程措施的基础上,量化出具有空间分布的流域总氮污染削减率,利用构建的太湖流域及湖体水环境数学模型模拟污染削减后的太湖湖体总氮浓度场,并提出水质可控目标。结果表明:太湖出入水量共127.8亿m3,其中通过降水进入太湖的水量为24.9亿m3,占入湖总水量的19.5%;全年总氮收支量达到4.47万t,其中通过干湿沉降进入太湖的总氮量为0.70万t,占入湖总通量的15.5%,可见干湿沉降进入太湖的污染物不容忽视,其变化趋势与太湖地区降水特征相关性较好。同时通过模型推算,定出2015年太湖湖体不同功能区总氮的可控目标,整个湖体平均值约为2.3 mg/L,为太湖总量控制提供科学依据。

不同碳氮比条件下4种可控因素对垂直流人工湿地总氮去除的影响

以模拟垂直流人工湿地为研究对象,采用正交试验法考查了在不同碳氮比(C/N)条件下,进水流量、水位高度、湿干比及运行周期4个可控因素对垂直流人工湿地脱氮的影响。结果表明,增加C/N可提高总氮去除效率,4个可控因子对污水总氮的去除有显著影响,进水量是总氮去除最重要的影响因素,干湿比的影响强度随着C/N的增大而增加,当C/N为1∶1和3∶1时,总氮的去除效果最优组合为:水位高度为50cm,湿干比为2∶1,周期为24h且进水流量为80cm·d-1;当C/N为5∶1时,总氮的去除效果最优组合为:水位高度为25cm,湿干比为1∶1,周期为24h且进水流量为80cm·d-1。

关于我国NO_x排放总量控制的探讨

从NOx总量控制的必要性和重要性出发,根据目前已具有的基础条件,对需要重点控制的领域进行探讨。提出了进一步完善NOx排放标准,对电厂实行NOx总量控制,完善汽车新排放法规之间的衔接,发展绿色公共交通,限制市区轿车行驶总量,进一步开展NOx排放因子研究及开展排放控制对策研究等6项建议。

氮肥行业高氨氮废水处理工艺应用及研究进展

结合国家"十二五"氨氮总量控制标准,综合分析了氮肥行业高氨氮废水处理工艺的应用及研究进展情况。同时对现有工艺的技术升级和改造措施进行初步分析,认为应该根据实际情况和氨氮控制标准提升幅度的不同,采用不同的技术策略。

基于重污染区入湖断面水质(总氮)达标的污染控制方案

基于2009年10月26—28日太湖重污染区野外水文、水质同步监测数据,分析水量水质现状,建立一维水环境数学模型,并计算不同污染控制方案下水质(总氮)的改善效果。计算结果表明:现状污染物排放方案及污染物总量达标控制方案不能完全控制入湖断面总氮,鉴于河流水质总氮因子没有明确的地表水环境质量标准,必须在污染物总量达标控制方案基础上制定更严格的入湖控制断面水质功能区达标方案。水质功能区达标方案的实施可以有效地改善入太湖控制断面总氮状况,基本实现河网水质达到功能区水质目标。

2009年罗源湾表层海水DIN与TN及PO_4-P与TP浓度换算系数的研究

为解决海湾入海污染物总量控制中氮磷污染源强统计指标与海水水质标准因子不同的问题,本研究以罗源湾为例,采用现场调查取样和实验室分析结合的方法,通过分析罗源湾表层海水中的CDIN/CTN和CPO4-P/CTP的比值,将海水中DIN与PO4-P浓度的标准值转换成TN与TP的浓度.研究结果表明2009年罗源湾表层海水中的CDIN/CTN和CPO4-P/CTP的比值范围分别为0.12～0.97和0.16～0.91;其中夏季最低,CDIN/CTN和CPO4-P/CTP的比值平均为0.23和0.41,CDIN/CTN比值平面分布上呈湾顶和湾中部低、湾口高的分布趋势,CPO4-P/CTP比值平面分布上呈湾顶至湾口逐步递增的变化趋势;冬季最高,CDIN/CTN和CPO4-P/CTP的比值平均为0.67和0.68,CDIN/CTN比值平面分布上呈湾顶和湾口低、湾中部高的分布趋势,CPO4-P/CTP比值平面分布则相反;年均DIN和TN的浓度换算系数为0.48,PO4-P和TP的浓度换算系数为0.55;与其他海域相比,河口型海湾比值总体较高,沿岸海湾高于近海海域.

中国畜禽粪便的能源潜力与氮磷耕地负荷及总量控制

通过估算1978—2011年间中国畜禽养殖业畜禽粪便产生量及其氮、磷和COD含量的变化,分析了中国畜禽粪便的来源结构、氮磷耕地负荷及产沼气潜力。结果表明:中国畜禽粪便主要来源于牛、猪、羊和家禽。1978—2011年,中国畜禽粪便的产生量和COD含量分别增加了1.35倍和0.91倍,至2011年分别达25.45亿t和2.33亿t。2011年中国畜禽粪便产沼气潜力为757.04亿m3,折合0.54亿t标准煤,其中河南、四川、河北、山东和内蒙古5个地区的产沼气潜力相对较高。中国畜禽粪便氮、磷产生量均呈上升趋势,从1978年到2011年分别增加了1.39倍和1.66倍,至2011年分别达到1 419.76万t和247.98万t。2011年,中国大部分地区或省份畜禽实际养殖量已经超过50%环境容量,氮、磷污染风险较高的地区主要分布于山东、北京、湖南、湖北、广东、广西、辽宁、天津、河北、福建、河南和海南等东部沿海经济发达省份,这些地区应严格控制畜禽养殖数量,而内蒙古、江西、四川、山西、西藏、陕西、青海、宁夏、甘肃和新疆等地区还有适当扩大养殖规模的空间。

苏北灌河口邻近海域陆源氮入海分配容量估算

在高强度人类活动影响下,近海环境污染问题日益严重,实施陆源污染物排海总量控制是社会经济可持续发展的必然需求。文章基于三维、无结构网格、有限体积方法的水动力(FVCOM)模型的DIN三维水动力-水质模型,在2012、2013年的监测结果对模型校正的基础上,采用自净过程积分方法,计算研究了江苏北部灌河口邻近海域沿岸主要入海河流的DIN分配容量。结果表明,苏北灌河口附近10条入海河流的DIN分配容量合计约为2 200 t/a。其中,废黄河单元分配容量最大,约为1 000 t/a;中山河单元最低,约为180 t/a。进一步根据现状排放量分析表明,废黄河、排淡河单元还有剩余容量,而灌河和车轴河河流单元均需要进行大幅削减,都相当于当前入海负荷的80%以上。

基于氨氮减排的氮肥工业废水处理技术评价研究初探

针对国家"十二五"氨氮总量控制和氮肥工业氨氮减排的需求,将灰色综合评判法与层次分析法有机结合起来,形成一种基于氨氮减排的工业废水处理技术评价法——层次-灰色关联分析评价法,给出了该评价法数学模型的建模过程,并进行实例研究。

河西内陆河流域黑河污染物总量控制方案研究

在分析评价黑河流域水污染现状的基础上,对黑河纳污能力进行了分析计算,预测了规划水平年废污水量和主要污染物的排放量与入河量,确定了主要污染物的控制量和消减量,以此作为水功能区水质管理的主要控制性指标,为黑河流域水资源管理和保护提供决策依据。

控释肥对土壤全氮含量及夏玉米产量品质的影响

以常规施肥法为对照,探讨了不同控释肥对土壤、夏玉米植株全氮含量和玉米产量及品质的影响。结果表明：与常规施肥技术相比,3种控释肥均能有效协调吐丝至成熟期各项指标,土壤全氮含量增幅在12.92%-83.06%;叶片和茎鞘全氮含量分别增加0.50%-10.69%和1.09%-41.92%;叶片和茎鞘生物产量分别增加5.03%-61.97%和5.64%-30.32%;归一化植被指数（NDVI）提高0.51%-5.35%,表现为控释肥的氮素释放模式与夏玉米需氮规律基本一致;玉米产量增幅在3.38%-13.36%,并能有效提高籽粒蛋白质和氨基酸含量。其中以硫加树脂包膜尿素控释肥的调控效果最好。

基于主体功能区约束的大气污染物总量控制目标分配研究

考虑经济发展水平、污染物排放现状、污染物治理水平、空气质量,特别是国家主体功能区环境目标约束等因素,构建大气污染物排放总量分配的指标体系,用改进的等比例分配方法对2015年国家SO2,NOx总量控制目标进行区域分配。分配结果表明:SO2和NOx削减量大的省份主要集中在华北平原及其周围地区,这些地区污染物排放量大、空气质量较差;削减比例较大的地区主要集中在西部地区以及北京、天津2个直辖市,这些地区单位GDP能耗高、工业污染物去除率低、空气质量差;削减量相对较小的地区主要集中在西南和南部一些省份;削减比例较小的地区主要集中在中南部和南部几个省份,这些地区污染物排放量相对较少,空气质量好于其他省份。

水土流失治理措施对小流域土壤有机碳和全氮的影响

明确综合治理条件下小流域土壤有机碳(Soil organic carbon,SOC)和全氮(Total nitrogen,TN)的空间分布特征及其影响因素,对科学评价水土流失区土壤固碳潜力具有重要意义。以黄土高原丘陵沟壑区典型小流域(砖窑沟流域)为对象,基于流域内3种典型地貌类型(梁峁坡、沟坡、沟谷)和3种典型水土流失治理措施(水平梯田、林地和草地措施,坡耕地为对照),采集土壤样品737个,研究地貌类型和水土流失治理措施对小流域SOC和TN变化的影响。结果表明,同一地貌类型上,水平梯田、林地和草地措施的SOC和TN(0—10 cm土层)含量均显著高于坡耕地(P<0.1)。梁峁坡上,水平梯田、林地和草地措施条件下的SOC和TN含量较坡耕地依次提高了18%和24%、70%和59%、25%和21%;沟坡上,林地和草地措施的SOC和TN较坡耕地依次提高了76%和54%、25%和27%。同一治理措施在不同地貌类型间对0—10 cm土层SOC和TN的影响存在显著差异(P<0.1)。水平梯田条件下,沟谷的SOC和TN含量比峁坡提高了46%和43%;林地措施条件下,沟坡的SOC和TN含量比峁坡提高了18%和6%;草地措施条件下,沟坡的SOC和TN含量比峁坡提高了14%和18%。0—100 cm土层的SOC或TN在不同地貌类型或不同治理措施间的差异与土壤水分含量(Soil moisture,SM)的变化趋势基本一致,并且SOC或TN与SM呈指数关系y=aebx(y为SOC或TN,x为SM)。

降氮灵菌剂对水葫芦生长影响的初步研究

利用硝化细菌与反硝化细菌对水体中亚硝酸盐、有机氮、磷等营养物质的消除作用来分析降氮灵菌剂对水葫芦生长的生物学特性、水体中氮磷含量变化以及水体中微生物消长动态的影响。结果表明,水葫芦在水体中的氮降低到2 mg.L-1以下,磷降低到3 mg.L-1以下时就会丧失对这些营养物质的吸收能力。氮、磷是限制水葫芦等浮游植物生长的最主要因素,投放降氮灵微生物菌剂可以有效地降低水体中的氮、磷含量。0.75g.L-1的降氮灵可以使水体中的硝化和反硝化细菌大量增加,降低水中水葫芦生长所需的氮、磷含量,投放后期水葫芦出现生长变慢,植株矮小,叶片变黄等形态特征。

现代分析技术在水质氨氮监测中的应用

氨氮是我国水质污染物总量控制指标之一,水体中氨氮排放总量的控制对于水环境的改善具有重大的作用。针对氨氮污染的治理需要有更为准确、有效、快速的分析方法相配合。就近年来水中氨氮的测定方法进行了综述,介绍了实验室方法与在线监测方法的最新进展,比较了各自的特点及其在水环境监测中的应用。相应学科的新成果融入现代分析技术使得氨氮的分析水平有了极大的提高,这将会在今后的水环境污染治理中发挥越来越大的作用。