环境因子对鱼饵中磷释放影响的实验研究

通过室内模拟实验,分析了环境因子(上覆水、微生物活动、温度、pH、水动力条件)对鱼饵磷释放特征的影响及原因。结果表明:鱼饵在去离子水中总磷和正磷酸盐的平衡释放量约是潘家口水库水中的1.58倍和1.76倍;微生物作用有利于鱼饵中磷向水体释放,前者总磷和正磷酸盐的释放量约为后者的1.55倍和1.28倍;温度升高和水体扰动促进了鱼饵中磷的释放;酸性和碱性条件下鱼饵中磷的释放量高于中性条件下鱼饵中磷的释放量。各环境因子作用下,鱼饵中磷在前3h内的释放速率最大。

4种湿地植物的生长特性和污水净化效果研究

采用人工湿地模拟实验研究了芦苇(Phragmites communis)、香蒲(Typha orientalis Presl)、梭鱼草(Pontederia cordata)和黑三棱(Sparganium stoloniferum Buch.-Ham.)4种挺水植物,比较它们的最长根长、根体积、株高、生物量等生长特性以及氮磷含量、氮磷积累量和对化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的去除效果。结果表明:从植物适应性和生存力来看,梭鱼草、芦苇和香蒲明显优于黑三棱;不同植物的最长根长和根体积存在显著差异(P<0.05),芦苇的最长根长最长,梭鱼草具有最大的根体积;芦苇和香蒲株高变化较大,分别增加了137.04 cm和120.78 cm;香蒲的生物量有显著增加,收割时的生物量约为栽种时的5倍;4种湿地植物的地上/地下部分的氮磷含量和积累量有显著差异(P<0.05),芦苇和黑三棱的氮磷主要积累在地上部分(茎和叶),香蒲和梭鱼草的氮磷主要积累在地下部分(根);各植物和空白对照对COD,NH4+-N,TN和TP的去除率随着水力停留时间的增加而提高,各植物对污染物的去除效果均显著优于无植物空白(P<0.05),但不同种类的植物之间差异不明显(P>0.05)。

生物质对水体油污染吸附处理的研究进展

随着石油资源的开发与利用,水体油污染日益严重,寻求价廉、高效、环保的除油方法引起人们的关注,其中吸附法除油效率高,应用范围广,具有很好的发展前景。介绍了水体油污染现状、危害、处理方法,比较了不同类型吸油材料的吸油特性,提出生物质是兼具价廉、环保等多重优点的高效吸油材料。基于此,对生物质吸油材料的选择标准及除油影响因素进行了总结,介绍了常用的吸油机制微观分析方法,并对生物质除油的研究前景进行展望。

3种农业废弃物处置水面溢油研究

用小麦秸秆、玉米秸秆和木屑作为吸油材料对0#柴油进行吸附研究,比较3种农业废弃物在纯油、油水样中的吸附性能及漂浮性能,并采用正交实验对影响3种农业废弃物除油率的因素条件进行了优化。结果表明:(1)小麦秸秆、木屑和玉米秸秆对柴油的吸附速率都很快,无论是在纯油中,还是在油水样中,5min即可达到吸附饱和状态。在纯油中,小麦秸秆饱和吸油量最大,为8.54g/g;木屑次之,为8.20g/g;玉米秸秆饱和吸油量最小,为7.03g/g。在油水样中,小麦秸秆饱和吸油量最大,为8.54g/g;木屑次之,为8.08g/g;玉米秸秆饱和吸油量最小,为7.02g/g。(2)振荡使得小麦秸秆、木屑和玉米秸秆漂浮性能都出现明显下降,它们的漂浮率依次为小麦秸秆>木屑>玉米秸秆。(3)在振荡频率为0r/min、投加量为0.9g、油膜厚度为0.55mm的条件下,玉米秸秆和木屑粒径为830～1 700μm、小麦秸秆粒径为500～830μm时,除油效果最佳。

基于BP网络的人工沉床系统水质净化效果研究

人工沉床技术是一种新兴的生物-生态水体原位修复技术,水质净化过程具有非线性与不确定性,传统方法建立的数学模型难以精确模拟。本文以天津市外环河人工沉床实验2007年10月至2008年9月的水质实测数据为基础,建立BP神经网络水质模型,并与多元非线性回归方法进行比较。结果表明:建立的BP人工神经网络模型对不同水质指标拟合的平均相对误差分别为:化学需氧量(CODCr)0.1%,总氮(TN)1%,总磷(TP)0.6%。与多元非线性回归的拟合结果相比,平均相对误差更小,BP神经网络模型更适用于人工沉床系统出水水质的模拟。

海河流域平原河流生态修复模式研究Ⅰ--修复模式

由于水量不足、水质恶化及河流天然形态遭到破坏,海河流域大多数平原河流生态健康受到相当程度破坏。因而,对它们进行生态修复,需要建立相应生态修复模式体系对其进行指导。文中总结了现有河流生态修复技术,从中筛选出13种适宜于海河流域的修复技术。依据功能不同,将其分为水量调整技术、水质净化技术和生境改善技术3类。在此基础上,从影响海河流域平原河流生态健康的关键因素——水量入手,综合考虑河流水质与生境现状,提出海河流域平原河流生态修复模式体系。该体系包括4种修复类型(即管理保护、直接修复、补水修复和生态系统替代)和9种修复模式。

人工湿地植物生长特性及其对氮磷富集能力研究

采用室外盆栽实验研究了香蒲和梭鱼草两种湿地植物的生长特性及其对富营养化水体中氮、磷的吸收富集能力,为深入研究湿地植物在污水处理中的作用提供依据。实验期间,香蒲和梭鱼草均能在富营养化水体中正常生长,经过5个月的生长,两种植物的总生物量分别为6.65 kg/m2和10.83 kg/m2,约为栽种前的6倍和7倍。实验前,香蒲和梭鱼草根、茎、叶中TN的分布为叶>根>茎;TP在两种湿地植物组织中的分布均为叶>茎>根。实验结束后,香蒲和梭鱼草各组织中的TN、TP含量均明显下降,TN在梭鱼草组织中的分布仍为叶>根>茎,而香蒲组织中TN分布为根>叶>茎;两种植物组织中的TP分布为根>叶>茎。比较而言,梭鱼草具有较高的氮、磷积累量。

三种人工湿地填料对磷的吸附特性研究

采用等温吸附和吸附动力学实验,研究了三种人工湿地填料页岩、陶粒和砾石对磷的吸附特性。结果表明:Freundlich和Langmuir模型均能较好地拟合各填料对磷的吸附特征,各填料对磷的理论饱和吸附量大小依次为页岩(527.992 mg/kg)>陶粒(328.165 mg/kg)>砾石(129.729 mg/kg);各填料对磷的吸附过程分为快、中、慢3个阶段,三种填料对磷的吸附速率依次为页岩>陶粒>砾石;准二级动力学方程、双常数方程和Elovich方程均能较好地描述人工湿地填料对磷的吸附动力学特征,但从相关系数来看,准二级动力学方程的描述更为准确。

海河流域平原河流生态修复模式研究Ⅱ--应用

应用"海河流域平原河流生态修复模式",研究海河流域平原河流的生态修复。北运河、永定河和卫河是海河流域具有代表意义的生态受损河流。以这3条河流为例,通过分析它们的水量、水质、生境现状,结合建立的修复模式体系,提出相应的生态修复模式。在此基础上,讨论并提出海河流域其它18条平原河流的的生态修复技术。

阿特拉津作用下鱼食对铜绿微囊藻生长的影响及其导致的水体营养盐变化特征

养殖水域中,地表径流等可引起水域中除草剂浓度升高,抑制藻类生长,从而间接影响残饵在水体中的营养盐变化特征,威胁养殖水环境的生态平衡。为评价阿特拉津和鱼食在水环境中的生态风险,以阿特拉津质量浓度(0、5、10、20和40μg·L^(-1))及鱼食投加量(0.0500、0.2000 g;d≤0.85 mm)为变量,在以鱼食为氮磷营养源的M11培养基中,考察阿特拉津通过抑制铜铝微囊藻(Microcystis aeruginosa)生长而对水环境氮、磷营养盐浓度产生的间接影响。结果表明,无藻时,阿特拉津不能对营养盐浓度变化产生直接影响,鱼食释放正磷酸盐(PO_4^(3-)-P)和总磷(TP)浓度值均在前5天快速升高,而后缓慢增加至平衡,总氮(TN)浓度一直处于上升趋势,至45 d实验结束时,0.2000 g鱼食组PO_4^(3-)-P和TP平衡质量浓度拟合值分别为1.460 mg·L^(-1)和2.782 mg·L^(-1),TN质量浓度拟合值为3.597 mg·L^(-1)。有藻时,阿特拉津对铜绿微囊藻的抑制作用可对PO_4^(3-)-P和氨氮(NH_4^+-N)产生间接影响,阿特拉津浓度越高,藻现存量越低,水体PO_4^(3-)-P和NH_4^+-N浓度越高,"0.2000g鱼食+藻+40mg·L^(-1)阿特拉津组"和"0.2000 g鱼食+藻+0~20mg·L^(-1)阿特拉津组"在第45天时的PO_4^(3-)-P质量浓度拟合值分别为0.694 mg·L^(-1)和0.349 mg·L^(-1),而"0.200 0 g鱼食+藻+40mg·L^(-1)阿特拉津组"、"0.200 0 g鱼食+藻+20mg·L^(-1)阿特拉津组"、"0.2000 g鱼食+藻+0~10mg·L^(-1)阿特拉津组"在第45 d天的NH_4^+-N浓度拟合值分别为1.449、1.166、0.466 mg·L^(-1)。藻生长初期,藻类吸收利用PO_4^(3-)-P和NH_4^+-N较少,受鱼食释放PO_4^(3-)-P和NH_4^+-N过程的影响,PO_4^(3-)-P和NH_4^+-N浓度逐渐升高并达到最大值,但随着藻密度的升高,藻吸收利用的营养盐含量增多,PO_4^(3-)-P和NH_4^+-N浓度下降,有藻时PO_4^(3-)-P变化过程及其描述方程形式与无藻时并不一致。由于被藻类吸收利用的氮、磷营养盐可转化为细胞内氮、磷营养盐形态,有藻时,TN、TP的浓度变化趋势及其描述方程形式仍与无藻时相同。

潘家口水库热分层期溶解氧垂向分布及影响因素

为探究水库热分层对溶解氧垂向分布的影响,2019年8月在潘家口水库设置监测平台,分别采用YSI-EXO2监测仪和NISKIN采样器进行监测和水样采集,测定库区水温、溶解氧、pH、浮游植物等水质指标的垂向分布,分析水体热分层期溶解氧垂向分布的影响因素及溶解氧极小值(MOM)的形成原因。结果表明:潘家口水库8月存在显著热分层现象,水温呈混合层-温跃层-滞温层结构。混合层溶解氧浓度大于6.5 mg/L;温跃层受热分层等影响显著,层内出现MOM,梯度明显增大,浓度显著减小;滞温层溶解氧逐渐恢复。相关性分析表明:溶解氧与水温和浮力频率显著相关,热分层是MOM形成的主要物理因素;溶解氧与浮游植物生物量和pH呈正相关,温跃层浮游植物的呼吸作用、营养物质的积累和有机物质的氧化分解等生物和化学因素在一定程度上促进了MOM的发展。

无植物潜流人工湿地基质床污染物去除性能研究

采用单一基质页岩和页岩、陶粒组合基质进行无植物潜流人工湿地基质床的水质净化实验,比较不同基质设置对COD、TN、NH4+-N、TP、溶解性总磷(TDP)和溶解性正磷酸盐(SRP)去除效果的影响。结果表明,在相同进水水质,水力负荷为480mm/d的运行条件下,以单一页岩为基质的无植物潜流人工湿地基质床的COD、TN、NH4+-N、TP、TDP、SRP去除效果均略优于填充页岩和陶粒组合基质的基质床。总体来看,基质对湿地系统中各污染物去除的贡献均不是非常显著,并且不能保证长期稳定的运行效果。沿程去除结果表明,无植物潜流人工湿地基质床对COD、NH4+-N、TP的去除主要发生在进水后沿程的0～90cm距离内。水力负荷和基质设置均可能影响基质床的污染物去除效果,以基质选择为目的的批量吸附实验结果不能完全反映基质床的全面去污性能。

pH、溶解氧、叶绿素a之间相关性研究Ⅰ:养殖水体

利用国内、外近20年的资料和饮用水水源地潘家口水库现场围隔实验结果,分析养殖水体中pH、溶解氧(dissolved oxygen,DO)和叶绿素a之间的相互关系。结果表明,当叶绿素a平均含量低于10μg/L时,水体交换弱的夏季和秋季养殖水域水体中pH、DO与叶绿素a无明显相关甚至无相关;水体交换强的夏季和秋季养殖水域水体中pH与叶绿素a呈显著正相关,DO与叶绿素a可能呈显著正相关或无相关。但夏季和秋季现场围隔实验水体中叶绿素a平均含量低于90μg/L时,pH与叶绿素a无相关,DO与叶绿素a无明显相关甚至无相关。现场围隔实验水体及养殖水域水体中pH和DO均有明显的日变化规律,现场围隔实验水体中pH和DO呈显著正线性相关。

pH、溶解氧、叶绿素a之间相关性研究Ⅱ:非养殖水体

利用国内、外近20年的资料和饮用水水源地潘家口水库现场围隔实验结果,分析非养殖水体中pH、溶解氧(DO)和叶绿素a之间的相互关系。结果表明,当水体处于富营养化状态即叶绿素a平均含量高于10μg/L时,pH、DO与叶绿素a呈显著正相关。当叶绿素a平均含量低于10μg/L时,水体交换强或有机重污染的天然水体中DO与叶绿素a无明显相关。pH和DO均有明显的日变化规律,且二者呈显著正线性相关。

鱼饵对铜绿微囊藻生长的影响

分别取0,0.1,0.2,0.5和1.0 g不同粒径(原状,0.15 mm<d≤0.85 mm和d≤0.15 mm)的鱼饵加入到400 mL无氮磷M11培养基中,研究鱼饵粒径和投加量与营养盐释放之间的关系.结果表明,水体中ρ(TP),ρ(DOP),ρ(NH4+-N)和ρ(TN)随着鱼饵投加量增加而显著升高(P﹤0.05);同一投加量条件下,鱼饵粒径对水体ρ(TN)和ρ(TP)影响不大(P﹥0.05).同时,另外选用0,0.05,0.10,0.20和0.50 g原状鱼饵研究铜绿微囊藻在鱼饵培养基溶液中的生长状况.结果发现,当鱼饵投加量在0～0.2 g时,随着鱼饵释放可利用营养盐水平的提高,藻细胞最大现存量随鱼饵投加量的增加逐渐增大;鱼饵释放的NH4+-N和溶解性正磷酸盐(DOP)是铜绿微囊藻吸收利用的主要氮磷形态.鱼饵的投加造成铜绿微囊藻生长延缓期延长,但鱼饵营养盐释放达到平衡后接入藻种,延缓期延长的现象消失,鱼饵中营养盐的溶失和矿化过程消耗了大量溶解氧,是出现藻类生长延缓期延长的重要原因.

基于Logistic方程描述的鱼食和阿特拉津共同作用对铜绿微囊藻生长的影响

在养殖水域中地表径流等可引起水域中除草剂浓度升高,威胁养殖水环境的生态平衡.为评价阿特拉津和鱼食在水环境中的生态风险,以ρ(阿特拉津)(0、5、10、20和40μg/L)及鱼食(鱼食为MII培养基中的氮、磷营养源)投加量(0. 05、0. 20 g; d<0. 85 mm)为变量,基于Logistic方程探讨阿特拉津和鱼食共同作用下铜绿微囊藻(Microcystis aeruginosa)的生长,并研究藻类生长对鱼食营养盐的利用.结果表明:在ρ(阿特拉津)为0~40μg/L范围内,铜绿微囊藻生长曲线均可用Logistic方程描述(R2=0. 975~0. 996);一般情况下,基于Logistic方程得到的比生长速率、增殖速率和抑制率拟合公式均可描述相应实测值的变化,相关性分析得到的拟合值与实测值相关系数(R2)分别为0. 861~0. 992、0. 381~0. 839和0. 621~0. 839.相同ρ(阿特拉津)下,鱼食投加量对藻细胞密度有显著影响(P<0. 05),Logistic方程拟合得到的理论最大藻细胞密度(K)随鱼食投加量的增加而增大.相同鱼食投加量下,ρ(阿特拉津)为5~40μg/L时对藻类生长有抑制作用,随ρ(阿特拉津)增加,抑制强度逐渐升高,藻细胞密度越低,最大藻细胞密度随ρ(阿特拉津)的增加而减小.藻细胞密度与PO43--P利用量之间关系可用方程N=a×Δcb描述,R2为0. 23~0. 99;藻细胞密度与NH4+-N利用量之间关系可用方程N=a+b×Δc描述,R2为0. 04~0. 99;藻细胞密度与TN/TP、NH4+-N/TN和PO43--P/TP的关系均可用幂函数方程N=a″xb'描述,R2分别为0. 72~0. 78、0. 66~0. 83和0. 55~0. 56.研究显示,Logistic方程可用于分析阿特拉津和鱼食对铜绿微囊藻生长的影响,且藻类生长与营养盐质量浓度之间存在一定的定量关系.

基于Visual C++的化学品泄漏事故信息数据库

随着数据库技术的飞速发展和广泛应用,其高效快捷的操作方式逐步取代了传统的纸质管理。本文针对当前频发的化学品泄漏事故,建立化学品泄漏事故信息数据库,从化学品生产及储存、化学品性质、水基础设施、化学品泄漏事故及结果预测方面分析数据库的组成,以Visual C++6.0和SQL Server 2000数据库作为开发平台,采用ODBC技术对数据库进行访问,实现了对化学品泄漏事故信息数据库的查询、添加、修改、删除及图片查看等功能,初步应用表明开发的数据库具有安全性、实用性及可扩展性。

海河悬浮颗粒物影响阿特拉津对斑马鱼的急性毒性研究

悬浮颗粒物对有机污染物的吸附降低了其表观生物富集系数,这一过程是否同时能够减弱有机污染物对水生生物的毒性却少有报道.因此,本研究选取海河干流二道闸沉积物为悬浮颗粒物,以阿特拉津为目标污染物,斑马鱼为目标生物,进行急性毒性试验.结果表明,无悬浮颗粒物时,阿特拉津对斑马鱼的96 h半致死浓度(96h-LC50)为29.06 mg·L-1,95%置信区间为24.41~40.70 mg·L-1,悬浮颗粒物浓度为7500mg·L-1和15000 mg·L-1时这一指标分别为30.74 mg·L-1和39.51 mg·L-1,对应的95%置信区间分别为27.17~40.91 mg·L-1和30.43~126.93 mg·L-1.并且无悬浮颗粒物、7500 mg·L-1悬浮颗粒物、15000 mg·L-1悬浮颗粒物3组染毒系列中出现的最大无效应浓度分别为3、9和15 mg·L-1.研究表明,悬浮颗粒物的存在降低了阿特拉津对斑马鱼的急性毒性.

蒲绒-芦苇机械混合复合材料的吸油性能

2010年本实验室开始生物质对柴油的吸附实验,和前人的结论一致,生物质热改性后其吸油和漂浮性能提高,但成本增加很多。受到前人复合吸油材料的启发,2012年开展了蒲绒-芦苇机械混合复合材料吸油和漂浮性能的研究,并采用正交实验对影响除油效果的因素进行优化。结果表明,蒲绒-芦苇复合材料较之芦苇吸油性能提高,且比各组分的叠加饱和吸油量还高。震荡使芦苇的漂浮率明显降低,但对蒲绒及复合材料的影响较小。正交实验结果显示,投加量0.7g,油膜厚度0.55 mm,不震荡时,蒲绒除油最佳;在相同条件下,粒径为380~500μm的芦苇除油最佳,蒲绒和该粒径的芦苇按质量比为1∶4混合成的复合材料的除油效果最佳。

人工湿地植物无损监测方法的建立与应用

人工湿地植物生物量的测定是研究人工湿地植物生长特性和去污性能的重要基础。目前常用的人工湿地植物生物量的测定方法繁琐,难以实现无损检测。以湿地植物梭鱼草和香蒲为例,结合自主设计的人工湿地植物生长信息提取软件,快捷、无损地测定湿地植物投影面积和质量,提出人工湿地植物无损监测方法。结果表明:湿地植物梭鱼草、香蒲的植株投影面积与植株株高呈极显著的线性相关关系,相关系数R分别为0.834~0.940和0.707~0.904(P<0.01);梭鱼草的平均植株投影面积与其所在人工湿地池的TN、TP累积量具有显著相关性(P<0.05),香蒲的平均植株投影面积与其所在人工湿地池的TN、TP累积量相关性显著性系数分别为P=0.002和P=0.056。