太湖流域长兴县浅层地下水氮污染特征及影响因素研究

对太湖流域长兴县浅层地下水的氮污染进行了系统的调查与研究,共取地下水样43个并测定了其三氮含量。结果表明氨氮、硝酸盐和亚硝酸盐的超标率分别为13.95%、16.27%和16.27%。三氮污染最严重的地区主要为农业活动集中区,即夹浦镇、小浦镇、洪桥镇和虹星桥镇等,其中虹星桥镇硝酸盐污染最为严重,高达22mg/L。采用地质统计学方法对太湖流域长兴县43个浅层地下水样"三氮"含量进行了区域空间变异分析,结果表明长兴县地下水NO3-N和NO2-N浓度变异函数满足球状模型,而NH3-N浓度变异函数为高斯模型,硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和氨氮浓度的空间自相关距离分别为9.98、1.51和3.82km。对硝酸盐污染因素进行了分析,结果表明:硝酸盐浓度与氮肥使用量呈明显正相关关系,年平均施肥量(以N计)为300kg/ha地区平均硝酸盐氮浓度达6.7mg/L,年平均施肥量(以N计)为100kg/ha地区平均硝酸盐氮浓度为2.2mg/L;地下水硝酸盐与地下水位埋深有直接关系,埋深较浅(1～3m)地区的硝酸盐浓度较高;当土地利用类型相同时,硝酸盐氮浓度与人口密度具有线性正相关关系。

SWAT模型及其在水环境非点源污染中的应用研究进展

非点源污染是水环境污染的主要来源之一,其过程机理复杂,应用水环境污染模型模拟是研究非点源污染的重要手段。SWAT模型是国际上著名的分布式流域水环境模型之一,结合了遥感(RS)、地理信息系统(GIS)技术,能够准确、长时间段连续地模拟复杂流域的各种水环境过程以及气候变化、土地利用类型、管理措施对流域水平衡和非点源污染的影响,为监测、评价、研究流域水环境非点源污染状况提供了强大的支持平台。在大量调研国内外相关文献的基础上,围绕模型的主要标志性改进及应用成果介绍了SWAT模型的发展历程和现状,论述了模型应用于水环境非点源污染研究的几个主要方面和国内外研究新进展,分析了目前国内应用SWAT模型进行水环境非点源污染研究存在的问题,并对SWAT非点源污染子模型的发展趋势做了展望,以推广这一先进模型在国内的应用范围,提高非点源污染模拟、监测、评价工作的效率及结果的可靠性。

安徽省淮河流域水环境承载力动态评价研究

该文以安徽省淮河流域为研究对象,从社会、经济、资源、环境等方面,构建了该流域的水环境承载力指标体系及其评价模型。考虑到各评价指标之间的非线性关系,该文引入BP神经网络模型,建立了安徽省淮河流域的水环境承载力评价模型,计算环境承载能力指数。在此基础上对流域各年份的水环境承载力指标进行主成分分析,定性地描述各年份承载力的差异度,并与神经网络得到的结果相互比较验证。结果表明:影响安徽省淮河流域水环境承载力的主要指标因子优先顺序是城镇居民恩格尔系数、水资源利用率、污水厂污水集中处理率、城镇化率、人均GDP;在2001-2007年期间,水环境承载力处于一级水平;在2008-2010年期间,水环境承载力处于二级水平;在2011-2013年期间,水环境承载力处于三级水平。水环境承载力指数可用于验证过去所制定的发展和战略规划是否合理,还可对流域的未来发展方向以及发展规模提供科学的建议。

贾鲁河中牟段河岸带地下水流及水质特征研究

该文以河南省贾鲁河中牟段为研究区,探究贾鲁河与河岸带浅层地下水的补排关系以及河水对浅层地下水的影响。通过野外地质调查、水文地质试验、水位监测及水质检测,分析河岸带地表水与地下水的补排关系及污染特征。结果表明,受中牟县抽取地下水的影响,该河段周围浅层地下水位低于河水位,河流补给地下水,平均单宽补给量为2.04 m2·d-1;河水中NH3和COD污染较为严重,地下水中"三氮"均超标,其中NO2和NH3污染严重;河水NH3-N浓度远高于地下水,接受河流补给的地下水NH3污染严重;因硝化作用,远离河流地下水NH3-N浓度逐渐降低,而NO3-N浓度逐渐升高。

云南省活动断裂对基岩裂隙水的控制作用研究

为了解云南地区活动断裂对地下水分布的影响,根据2010年云南省抗旱工程的635个基岩抽水井资料和1∶400万云南地区活动断裂数据库,采用统计方法分析该地区活动断裂及河流对抽水井分布及富水程度的控制作用。研究发现:抽水井主要分布在走向为NNE-SSW和NNW-SSE的断裂带上,且距离断裂带越近,抽水钻孔内裂隙越发育,单位涌水量越大。此外,距离抽水井最近的河流走向亦以NNE-SSW和NNW-SSE为主,与断裂的主要走向一致。抽水井距离河流越近,其单位涌水量越大,进一步说明断裂对基岩裂隙水的控制作用。

雅鲁藏布江流域1978—2009年气候时空变化及未来趋势研究

利用1km分辨率DEM数据及ArcHydro Tools提取了雅鲁藏布江流域边界,明确给出了该流域具体的地理边界及空间范围.依据雅鲁藏布江流域范围内及周边39个气象站点1978—2009年近32a逐年气象数据,综合运用GIS空间插值技术及气象统计分析方法,对雅鲁藏布江流域气候(着眼于降水和气温指标)时空变化特征及未来变化趋势进行了研究.结果表明:1978—2009年间流域范围内多年平均降水大致趋势为由西至东逐步增加,年平均降水量以7.935mm.(10a)-1的速度缓慢增加.流域多年平均气温大致由河源至下游逐渐升高,河谷腹地至流域边界处逐渐降低,并出现了以拉萨、乃东为中心的局部高温带;近32a流域年平均气温增加2.2℃,增加幅度达到0.489℃.(10a)-1,高于全球及全国同期增温速率.近10a间,流域平均降水以-139mm.(10a)-1的速度显著减少,气温则以1.14℃.(10a)-1的速度增加,整个流域气候呈现暖干趋势.利用R/S分析法预测得知,流域年降水量可能出现短时间的减少波动,但未来较长一段时间内,流域降水及气温仍将保持增加趋势,流域气候呈现暖湿化趋势.

十溴联苯醚与牛血清白蛋白相互作用的荧光光谱研究

在模拟生理条件下,采用荧光光谱法研究十溴联苯醚(Deca-BDE)与牛血清白蛋白(BSA)的相互作用。结果表明:Deca-BDE对BSA的内源荧光有静态猝灭作用。Deca-BDE与BSA在277,298和310K的结合常数分别为1.92×105,1.97×105和2.16×105L/mol。Deca-BDE在BSA接近于色氨酸残基附近有2个结合位点。热力学参数表明,Deca-BDE与BSA相结合的主要驱动力是疏水作用力。与Deca-BDE结合后,BSA色氨酸残基附近肽键伸展程度增加,蛋白分子结构疏松。

基于时间序列分析的辛安泉流量变化研究

本文利用时间序列分析方法建立了辛安泉流量模型。根据泉流量模型计算出1981～2006年的资源量并与天然资源量进行了对比分析。结果显示:辛安泉系统的功能在逐渐退化,导致系统退化的原因是人类的开采和泉域系统内降雨量的减少。目前系统仍具有维持其水资源稳定的能力。

沙颍河安徽段水环境容量计算及动态分析

基于对沙颍河安徽段污染负荷的调查以及水质和流量监测数据的分析,采用MIKE11模型建立水流与水质模型,采用线性规划法,以入淮河干流Ⅲ类水为水质目标,计算沙颍河安徽段水环境容量并分析其动态特征。结果表明:沙颍河安徽段CODMn和氨氮年水环境容量分别为2.39万、0.76万t/a;受流量及上游水质影响,CODMn和氨氮水环境容量月变化较大,8月水环境容量最大,分别为3 557、1 363 t,3月水环境容量最小,分别为621、181 t;上游水质对沙颍河安徽段水环境容量影响显著。

山区流域暴雨洪水的数值模拟

基于中尺度天气研究预报模式WRF和流域水文模型对我国夏季山区的暴雨洪水进行模拟研究。首先,结合新安江水文模型和TOPMODEL自主研发了一个动态结合地面地下产流计算的新水文模型XXT,并选取成熟的天气研究预报模式(WRF)的模拟结果作为XXT的输入进行洪水模拟。其中WRF模拟采取3重区域嵌套模拟再现了2007和2008年夏季山东南部沂沭泗河流域的3次暴雨过程。模拟结果表明,WRF对暴雨的时空分布有较好的模拟与预测能力,模拟结果与观测一致性较好,逐时降水过程较观测更为连续,峰值有一定差异,总量略有偏大。WRF模拟的逐时站点表层土壤湿度与自动站观测的变化趋势一致,峰值偏大,空间分布与降水有着较好的响应关系。总格点径流深的计算结果同样与降水对应得较好,基本能重现出暴雨-径流过程的时空变化特征。其后,利用收集的实测降水资料率定XXT的模型参数,进而将WRF模拟的降水和潜在蒸散发输入到XXT进行流域出口洪水流量的模拟,其中2008年的模拟结果取得了0.91的效率系数,而2007年2次个例由于偏高的降水,使得洪峰流量较观测有偏大,但与观测的时间相关系数高达为0.89和0.91。研究对于山区暴雨洪水的预报预警和防汛决策具有一定的参考价值。

土壤-含水层侧渗系统在净化河水中的应用--以郑州市索须河工程为例

由于降水较少以及地下水超采,北方地区大部分河流基流匮乏,河水主要来自未经深度处理的城市生活污水和工业废水,河水水质难以达标。在这些地区,利用河流漫滩土壤和含水层的天然净化能力,建立近自然土壤-含水层侧渗系统是净化河水的有效途径之一。在介绍侧渗系统净化机理及适用条件的基础上,通过室内试验和野外示范工程研究索须河土壤-含水层对河水中氨氮的去除效果。室内试验表明该处土壤及浅部含水层对氨氮的去除主要通过稀释、吸附和微生物等作用;通过对示范工程典型剖面上的监测井观测表明该系统对氨氮的去除效果良好,受降水补给的土壤和含水层使得河水中的氨氮硝化为亚硝酸盐和硝酸盐。硝酸盐在地下水中很难被去除,只有少部分通过反硝化作用转化成N2。土壤-含水层侧渗系统行之有效,可应用于类似索须河的北方河流。

统计权重矩阵法在雷达估测降水集成中的应用

Z～R关系法和6种雷达雨量计联合法反演的区域降水量与雨量计观测得到的降水场存在较大的误差,将这7种降水估测结果作为信息源,采用统计权重矩阵法对上述7种反演结果进行集成分析,提出了一种改进雷达估测降水的方法。结果表明:在被集成资料中,Z～R关系法估测的降雨场具有明显的偏低现象,精度最差,6种雷达雨量计联合法的估测精度明显优于Z～R关系法。通过统计权重矩阵集成后,精度比集成前所有方法均有明显提高,尤其是降水场分布形势和降水中心的强度都与雨量计场非常吻合。集成得到的降水空间分布场能够较真实地反映地面的降水情况,可以在估测区域降水量中进行业务试用。

基于广义线性模型和NCEP资料的降水随机发生器

天气发生器可以用来插补历史缺测气象数据或生成未来天气情境,近年来被普遍应用于对气象变量的降尺度研究,为陆面的水文、生态模拟提供外强迫输入。广义线性模型(GLM)是近年来用于建立大尺度气象变量与地面气象因子之间的一种有效方法,基于GLM的天气发生器具有一定的应用前景。本文以NCEP再分析资料中的单格点气温、500hPa位势高度、位温、相对湿度、海平面气压等5个变量作为影响降水变化的大尺度因子建立模拟逐日降水量的广义线性模型。模型中对降水概率的描述采用Logistic模型模拟,而对降水量则分别试用Gamma分布、指数分布、正态分布和对数正态分布来模拟,试图比较和揭示这些基于不同理论分布的模型的能力。模型中待定参数的估计及对研究区逐日降水量的模拟采用了完全相同的实测逐日降水数据和同期NCEP再分析资料。参数的最大似然估计用遗传算法来实现,对山东省临沂地区10个主要气象观测站降水资料的研究表明,Gamma分布模型的拟合效果最好,对数正态分布次之,指数分布再次,正态分布最差;参数估计分月获取的拟合效果略好于不分月的。模型逐日降水模拟表明,对降水发生概率的模拟会低估各月的多年平均值,基于指数分布的GLM会低估各月总降水量期望(为月内每日降水量期望之和)的多年平均值,而基于对数正态分布的GLM则会在降水量较大时产生高估现象。由对应的天气发生器模型生成的随机模拟降水序列表明,基于对数正态分布的模型会高估月降水量较大时的多年平均,而基于指数分布及Gamma分布的模型则模拟效果较好。总体上看,这种基于NCEP再分析资料和GLM的天气发生器对降水变率具有很强的解释和模拟能力。

基于动态产流机制的分布式土壤侵蚀模型研究

区域尺度的土壤侵蚀模型研究的流域面积较大,研究区往往涉及到多种气候类型。现有的区域尺度的土壤侵蚀模型多采用单一的产流类型,并不能真实准确地反映区域尺度的产流过程。因此,以DEM栅格单元为基本模拟单元,以日为时间模拟单元,构建了基于动态产流机制的区域尺度分布式土壤侵蚀模型。该模型采用动态产流方案,即根据降雨特征和下垫面特征之间的动态对比关系动态选取产流方式,并详细描述了降水、渗透、植被截留、填洼、降雪融水、蒸散发等过程,从而更加准确地描述了区域尺度的产流过程。采用RUSLE模型计算泥沙剥蚀量,并采用月均植被覆盖度计算C因子,使得长时间序列模拟中,C因子是动态变化的,从而使得模型能够更加真实地反映土壤侵蚀的状况。最后,以临沂流域为研究区,对模型进行了验证和应用。模拟结果表明,该模型在临沂流域适用。研究结果说明临沂流域的泥沙主要来源于上游和中游,海拔高度是土壤侵蚀的重要影响因子,临沂流域的土壤侵蚀主要分布在200～500m的海拔高度带上。

雌激素污染对水体微生物产甲烷功能的影响

针对目前水体环境雌激素的污染形势严峻,且其对水体功能性微生物群落影响规律及机理不明等问题,选择典型天然雌激素——17β-雌二醇(E2)为主要研究对象,构建实验室厌氧水体微生态系统,分析E2污染对厌氧水体微生物活性和产甲烷功能的影响规律。结果表明,在厌氧条件下,E2污染对水体微生物群体的活性存在显著的抑制效应,对水体甲烷的产生速率亦存在规律性的影响。当水体E2浓度≤0.5 ng/L时,对水体微生物的产甲烷活性存在促进作用。当E2浓度≥1.0 ng/L时,E2污染对水体微生物的产甲烷活性存在明显的抑制效应,且随着E2浓度的升高抑制作用增强。因此,厌氧条件下,微量E2污染会影响水体微生物活性和产甲烷效应的变化,从而对水体自净功能和甲烷释放产生影响。

GSFLOW在沙颖河流域地表水与地下水联合模拟的应用

近年来,沙颍河流域内大量开采深层地下水,形成了大面积降落漏斗。因此,亟需加强流域地表水与地下水的统一管理。使用GSFLOW构建了沙颍河流域的地表水与地下水联合模型,将流域划分为178个水文响应单元（HRU）并与MODFLOW网格叠加生成10 915个地下水库。利用1961—1965年的观测数据对模型进行拟合验证,取得了较好的模拟精度。并在此基础上分析了流域内地下水与河流的补排关系以及流域内多年的水均衡。结果表明：流域以地下水补给河流为主,补给量随降雨量变化,占地表径流总量的20%~90%。流域水资源主要以蒸散发和地表径流的方式排泄,地表径流量多年平均的40%~50%为基流。本研究可为沙颍河流域地表与地下水资源综合管理提供重要支撑。

分形入渗下非饱和-饱和系统中水流的时空变化

通过分析非饱和-饱和系统(USS)中压力水头的时空变化,定量刻画了USS对水流波动的阻尼作用及地表入渗的时间尺度性指数(β)对该作用的影响.结果显示,USS对其中的水流具有阻尼/滤波作用,过滤掉水流的短期波动,使其波动减弱、短期相关性增强;阻尼作用随深度增加逐渐减弱,可能与土壤含水率有关;阻尼作用随入渗序列β值的增大而减弱;分数高斯噪声入渗引起的水头波动起初为非平稳波动最终为平稳波动,β越大,非平稳阶段越长;分数布朗运动入渗引起的水头波动为非平稳波动,β越大,非平稳性越强;入渗的时间分形性是引起地下水位分形波动的重要因素.

非均质性对非饱和—饱和系统水流时空变化的作用

通过模拟均质和非均质两种情形下非饱和—饱和系统中压力水头的时空变化,研究非饱和—饱和系统对水流波动的阻尼作用和系统非均质性对水流波动的作用。结果显示,两种情形下非饱和—饱和系统对水流波动均有阻尼作用,随深度增加,压力水头波动减弱,方差、自协方差和功率谱减小;压力水头在早期因初始条件做非平稳波动,而后随时间增长演变为平稳波动;系统的非均质性加剧了压力水头的波动,是波动的主要来源,使得压力水头方差、自协方差和功率谱增大;非均质性减小压力水头波动的短期相关性。

高效液相色谱-荧光法同时检测蔬菜中阿维菌素、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐和伊维菌素的多残留量

【目的】建立同时测定蔬菜中阿维菌素(abamectin,ABA)、甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(emamectin benzoate,EMA)和伊维菌素(ivermectin,IVM)多残留量的高效液相色谱-荧光(HPLC-FD)检测方法。【方法】蔬菜样品经乙腈提取后,以三氟乙酸酐(TFAA)-N-甲基咪唑(NMIM)-乙腈(ACN)法进行柱前荧光衍生化,采用乙腈/甲醇/水三元梯度洗脱程序在高效液相色谱-荧光检测器(HPLC-FD)上完成ABA、EMA和IVM的多残留分析。【结果】研究结果表明,在12min色谱保留时间内ABA、EMA和IVM能有效地得到分离检测。添加浓度为10-1000μg·L-1时,蔬菜中ABA、EMA和IVM的添加回收率分别为90.5%-114.1%、96.7%-118%和92.8%-108.1%,变异系数(C.V.%)分别为0.85%-12.11%、1.38%-9.36%和0.95%-11.52%,在蔬菜样品中最低检出浓度分别为1.2、2.1和1.7μg·kg-1。【结论】高效液相色谱-荧光检测法前处理简便,方法准确可靠,灵敏度和准确度均达到了农药残留检测的要求。

基流匮乏型城市黑臭河流的治理模式及其主要技术方法——以贾鲁河为例

基流匮乏的重污染城市黑臭河流治理是世界性难题。以郑州市贾鲁河为实例,针对城市黑臭河流天然径流少、河道补给水多为生活及工业废水、河流生态功能基本丧失等污染特征,本文提出了基于废水资源化再生利用与水质目标管理结合的基流匮乏型城市黑臭河流的"三级循环、三级控制、三级标准"治理模式;针对水体黑臭问题成因,研发经济有效的污染控制与治理新技术,实现流域排污总量与环境容量的科学衔接,为解决同类型河流水资源短缺与水质目标的达成提供了切实可行的治理模式与途径,并对我国今后黑臭河流治理提供了建议。