城市湖泊富营养化状况评价及应对策略——以武汉市南湖为例

以武汉市南湖为研究对象,通过为期8个月(2018年12月—2019年7月)的水质监测,阐明了湖区内叶绿素a(Chl a)、总磷(TP)、总氮(TN)、透明度(SD)及高锰酸盐指数(COD Mn)的时空变化特征以及富营养化水平。结果表明,南湖水体黑臭的主要影响指标为TN与SD,流域内水体TN平均浓度为4.60 mg/L,SD均值为35.42 cm,TP平均浓度为0.18 mg/L,COD Mn平均浓度为8.77 mg/L,Chl a平均浓度为53.71μg/L;在时间尺度上,上覆水综合营养状态指数TLI呈现出雨季(6—7月)高于旱季(12月—5月);在空间尺度上,南湖各片区均处于富营养状态,且三大片区中综合营养状态指数TLI民大片区>洪山片区>财大片区。无论从时间尺度上还是空间尺度上,所有采样点均处于富营养状态,且富营养化程度与地区污染水平呈现一定的相关性。生活污水和畜禽养殖业废水等直排入湖等是造成该湖区水体富营养化问题突出的主要原因。

基于活性炭与生物炭的水体原位修复技术中试探讨

中试试验选择生物炭与活性炭为吸附材料,在白洋淀某水域铺设炭材料,探索其对上覆水磷酸盐(SRP)、总磷(TP)的吸附效果,探讨活性炭、生物炭在水体原位修复过程中的机理与作用。测试结果表明,生物炭(铺设厚度为6~8cm)组上覆水TP、SRP浓度低于空白对照组,对上覆水TP、SRP具有较好的吸附效果;活性炭(铺设厚度为6~8cm)组上覆水TP浓度低于空白对照组,对上覆水TP具有较好的吸附效果。基于2种不同类型碳质材料较高的比表面积、较大的阳离子交换量,中试区上覆水磷酸盐浓度呈现逐渐降低趋势。中试试验对于探索炭材料在水体原位修复中降低污染物浓度的潜在市场及规模化应用具有参考价值与指导意义。

基于生物炭及活性炭沉积物原位修复过程生物毒性变化研究

研究模拟了白洋淀清淤搅动后铺洒生物炭以及活性炭对上覆水生物毒性影响效果,共在白洋淀中设立6个围隔(1搅动空白;2铺洒空白;3生物炭薄;4生物炭厚;5活性炭薄;6活性炭厚),通过人力搅动的形式模拟清淤过程,搅动结束后迅速铺洒不同厚度的活性炭与生物炭并于不同时间段采集上中下3层上覆水,测定其发光细菌毒性。结果表明:该区域在未搅拌的情况下,水体的毒性在中等毒性等级;当我们将水体沉积物进行搅拌,使其悬浮在水中时,水体的毒性明显降低,降低至低毒性等级;当我们搅拌并加入一定量的生物炭时,水体的毒性呈现较大幅度波动,但均值处于中等毒性等级;当我们在搅拌的情况下加入一定量的活性炭,水体的毒性同样出现较大波动,但毒性总体处于中等毒性等级。研究对清淤后生物炭原位覆盖过程的生物毒性与风险具有借鉴意义。

毛竹生物炭对白洋淀模拟清淤后降浊效果评价

生物炭常被用来制作沉积物原位覆盖材料,以减少沉积物内源污染的释放。研究模拟了白洋淀清淤后铺洒生物炭以及活性炭对上覆水的降浊效果,共在白洋淀中设立6个围隔(搅动空白;铺洒空白;生物炭薄;生物炭厚;活性炭薄;活性炭厚),通过人力搅动的形式模拟清淤过程,搅动结束后迅速铺洒不同厚度的活性炭与生物炭并于0 min、1 min、2 min、5 min、10 min、20 min、60 min、120 min、540 min后测定围隔内表层、中层以及底层的悬浮颗粒物质量浓度。结果表明:生物炭投加后在第2分钟达到极大值,而活性炭投加后第1分钟即达到极值。无论生物炭或者活性炭,短期内(120 min)都没有降浊效果,反而是悬浮颗粒物的污染源。但在540 min时,与搅动空白对比,仅活性炭有一定的降浊效果。投加活性炭的水体浊度下降趋势优于投加生物炭的水体。无论生物炭还是活性炭,铺加层越厚,水体越浑浊。研究结果对清淤后生物炭原位覆盖过程的降浊效果与风险具有借鉴意义。

生物炭对沉积物氨氮释放影响的现场实验研究

为了验证清淤后生物炭对氨氮释放的抑制效果,于2018年2月在白洋淀北田庄附近进行场地围隔实验。主要测定指标为围隔内上覆水的氨氮(NH4^+-N)和总氮(TN),为了更好的确定不同深度NH4^+-N和TN浓度,取样分为上中下三层。将覆盖技术常用的活性炭材料引入与生物炭的对比中来。通过短期和长期的效果来看,6-8cm生物炭覆盖组对上覆水的TN和NH4^+-N在48d的时间尺度上都有较好的降低效果。3d内的短期效果对于生物炭组和活性炭组效果都不明显。对比生物炭与活性炭,在清淤期间抑制沉积物NH4^+-N释放方面,生物炭覆盖技术是更好的选择。根据现场围隔实验,覆盖层6-8cm的效果好于2-4cm的效果。