西辽河河岸草本植物物种特征及其与环境因子的关系

河岸带是水体与陆域之间的过渡区域^（[1]）,受到洪水等河流过程以及来自邻近高地的影响,形成多样、动态的复杂生境和特殊的结构功能特征。河岸植被是河岸带生态系统的重要组成部分,具有污染物消减、微气候调节、生态廊道以及提供栖息地等生态功能^（[2]）,在河岸带功能的发挥中具有重要作用。受到河谷地貌、洪水强度、频率、地形和土壤性质的小尺度变化,河流自上游向下游不同。

饮用水处理工艺对微塑料的去除效果的研究进展

微塑料作为一种新型污染物,在世界各地区的饮用水源中广泛存在,饮用水处理厂通过多种处理工艺对饮用水源地的进水进行处理,从而生产供人类生活生产的饮用水。然而饮用水处理厂的一系列处理流程无法完全清除微塑料,同时,供水管网的运输、水箱水桶的蓄水存储等过程也可能会将微塑料引入水体中,导致微塑料在饮用水中不断被检出,对人类健康造成严重的威胁。文中针对微塑料在水体中的污染状况,阐述了近年来微塑料在饮用水源地和饮用水中的污染特征和可能的污染来源,分析了不同的常规饮用水处理工艺和深度处理工艺对于微塑料的去除效果和影响因素,以及对微塑料的去除过程中存在的问题,展望了饮用水处理技术的发展,对当前饮用水处理工艺对微塑料的去除问题提出了建议。

浑河流域鱼类群落特征及其与环境因子的关系

流域水生态调查是对受损的流域水生态系统进行恢复的基础。以浑河流域为例,对全流域62个采样点的鱼类群落进行调查。共采集并鉴定出鱼类34种,隶属于7目10科29属。其中,鲤科鱼类个体数占比最高(88.5%),鳅科次之(6.7%)。依据鱼类群落组成的相似性,利用聚类分析将62个采样点分为3组:组Ⅰ主要分布于浑河上游;组Ⅱ主要分布于浑河中游的各支流;组Ⅲ主要分布于浑河中下游的干流及各支流。指示物种分析结果显示:组Ⅰ指示物种为洛氏鱥、北方条鳅、北方花鳅和中华多刺鱼;组Ⅱ指示物种主要为鲫、麦穗鱼、宽鳍鱲等中度耐污种;组Ⅲ指示物种为餐条。典型对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)结果表明:影响浑河流域鱼类群落结构的主要环境因子为海拔、河流等级、悬浮物固体(SS)浓度、森林用地比例、农业用地比例和总溶解性固体(TDS)浓度。

基于静电纺丝法原位极化PVDF纳米纤维薄膜构建高效压电纳米发电机

全球化石能源危机和环境污染问题使得高效利用绿色、可再生清洁能源成为大势所趋.机械能因其丰富、易获取和无污染等特点被认为是理想的替代能源之一.压电纳米发电机(PENG)可以将环境中的机械能转化为电能,为电子设备提供动力.然而,传统的压电材料必须通过电极化诱导偶极子排列才能获得压电性能,增加了器件制备的工序和能耗.同时,当去除外加电场时会发生退极化效应,致使压电材料的性能稳定性下降.通过静电纺丝法纺丝过程产生的强电场和机械拉伸使聚偏二氟乙烯(PVDF)纳米纤维晶体中的偶极子定向排列,从而实现原位极化,获得了高电活性β相达78.7%的PVDF纳米纤维薄膜.基于该薄膜构建的PENG实现了机械能向电能的直接转化,其开路输出电压为1.6 V,短路输出电流为0.14μA,分别是旋涂法制备薄膜的4.5和2.6倍.PVDF-PENG通过桥式整流器在人的手指敲打60 s后可将1μF的电容器充电到2 V.在200 MΩ的外加负载下其最大输出功率为0.03μW.PVDF-PENG在连续2000次按压发电后,仍能保持约100%的输出能力,验证了其长期稳定的服役能力.最后PVDF-PENG通过采集手指轻敲的能量可点亮LED灯和驱动电子表,证明了实际应用的能力.

利用激光红外成像系统对化粪池中微塑料进行特征分析

1研究亮点*激光红外光谱首次应用于化粪池中微塑料的检测;*化粪池中微塑料的丰度为2803(1489~4816)个/g;*化粪池中共检测到36种不同类型的微塑料;*化粪池沉渣中的微塑料数量高出浮渣1个数量级。

Mn-Ce/γ-Al_(2) O_(3)催化臭氧氧化深度处理石化废水中试研究

针对臭氧催化氧化深度处理石化废水时催化剂适配性不高和臭氧利用率低下的问题,以我国北方某典型石化废水为中试平台,采用课题组自主研发的催化臭氧催化剂Mn-Ce/γ-Al_(2)O_(3),研究以臭氧催化氧化为核心的7种工艺深度处理石化废水的效果.结果表明:①单独臭氧氧化工艺对石化二级废水COD、TOC和UV_(254)(254 nm处的UV吸光度)的去除率分别为15.45%、9.04%和30.72%.与单独臭氧氧化工艺相比,Mn-Ce/γ-Al_(2)O_(3)催化臭氧氧化工艺下,COD、TOC和UV 254的去除率分别提高了26.18%、18.25%和5.81%,同时三维荧光光谱(3D-EEM)结合区域积分法(FRI)分析结果显示,对荧光类有机物中溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸的去除率分别提高了21.13%和29.47%.②单独臭氧氧化工艺中,序批式和连续流出水处理效果影响不大.Mn-Ce/γ-Al_(2)O_(3)催化臭氧氧化工艺下,序批式优于连续流,但序批式需增加人力和运营成本,在实际应用中受限.③微絮凝+臭氧催化氧化+回流联合工艺中,COD、TOC和UV_(254)的去除率分别可达53.20%、37.56%和50.90%,去除效果显著高于仅臭氧催化氧化工艺(COD、TOC和UV_(254)的去除率分别为41.63%、27.29%和36.53%)时;同时,类富里酸、类溶解性微生物代谢产物和类腐殖酸的去除率分别达到79.49%、50.70%和75.12%;Mn-Ce/γ-Al_(2)O_(3)催化剂运用72 d后,COD去除率基本稳定在30%左右.研究显示,臭氧催化氧化工艺深度处理石化废水中,Mn-Ceγ-Al_(2)O_(3)是一种高效稳定型催化剂,絮凝预处理、回流均可增强有机物的去除率,可为石化废水处理工程实现减排降耗提供技术支撑.

臭氧催化氧化在工业废水处理中的应用进展

臭氧催化氧化因O_(3)分子的强氧化性和催化协同产生羟基自由基的二次氧化性,使其广泛应用于难降解工业废水处理工艺中。回顾了臭氧催化氧化在工业废水预处理以及深度处理单元中的研究应用,指出了现阶段臭氧催化氧化中存在的臭氧利用率低、生产成本高、金属离子溶出等问题,对提高臭氧利用率、催化剂评价体系和结合反应机理探索不同类型工业废水高效催化剂等三方面提出了展望。

浑河流域2010—2014年的鱼类群落和水生态健康变化分析

为了解浑河流域鱼类群落结构的变化趋势和水生态健康变化,分别于2010年和2014年对浑河流域46个采样点进行了鱼类和环境因子调查。其中2010年采集到鱼类15039尾,隶属于6目9科32种;2014年采集到鱼类10483尾,隶属于6目10科41种。Mann-Whitney U检验表明从2010年到2014年鱼类总物种数、香农多样性指数、底层物种数百分比、植食性和肉食性个体数百分比等鱼类特征参数显著上升。典型对应分析(CCA)结果表明,2010年显著影响鱼类群落结构的环境因子为流速、电导率、河流等级和钙离子浓度;而2014年显著影响鱼类群落结构的环境因子则为电导率、河流等级和氨氮浓度。2010年和2014年的鱼类完整性指数(FIBI)评分分别为48.76±24.82和50.41±17.35,与2010年的评价结果相比,2014年F-IBI结果稍有改善,其中极好和好的点位数分别少3个和1个,一般的点位数多9个,而极差和差的点位分别少4个和1个。

基于水化学和氮氧双同位素的地下水硝酸盐源解析

为定性及定量识别地下水中氮的污染来源,比例及迁移转化特征,对河北省张家口市宣化区洋河北岸主要供水区的地下水进行取样分析.基于土地利用类型,综合利用水化学分析方法耦合δ^15N-NO3^-,δ^18O-NO3^-双同位素示踪技术对研究区地下水硝酸盐污染来源,贡献率及迁移转化规律进行判断.研究结果表明:研究区氮污染以NO3.为主,12处采样点4次采样过程中约77%超出世界卫生组织标准(10mg/L)的限值,其污染在2018年8月(夏季)较为严重,空间浓度插值结果显示硝酸盐呈现出沿河及远岸点位浓度相对较低,中间较为稳定区域浓度较高的空间特征,并表现出不同土地利用类型上污染程度的差异性:旱地浓度最高,城镇次之.稳定同位素模型(SIAR)显示地下水硝氮污染来源中粪肥及生活污水占45.37%,土壤氮来源为41.39%,降水和化肥中NH4+来源占13.24%,与研究区以城镇和耕地为主的土地利用现状较为一致.此外,同位素特征值结果显示氮的迁移转化过程以硝化作用为主.文可为地下水氮的污染来源解析提供更加精准,全面的分析方法进而为污染的防治提供优先治理建议.

1961-2019年黄土高原植被潜在蒸散及影响因子

研究潜在蒸散对于深刻了解区域的生态环境问题及水文循环过程具有重要的理论与现实意义.该研究基于Penman-Monteith模型对1961—2019年黄土高原潜在蒸散的时空变化特征进行了分析,再结合土地利用数据探究了各植被类型潜在蒸散的差异及其影响因素.结果表明:①1961—2019年黄土高原区域呈暖干化趋势,其中平均最高温度、平均最低温度与平均温度均呈显著增加趋势;平均相对湿度、平均风速、日照时数均呈显著降低趋势;降水量非显著减少.②在空间分布格局上,黄土高原区域年均、生长季、春季、夏季和秋季潜在蒸散均呈南北高、东西低的分布特征;1961—2019年春季潜在蒸散以0.41 mm a的速率显著增加(P<0.05).③1981—2019年黄土高原区域潜在蒸散平均变化趋势为1.35 mm a,其中62.98%的区域呈显著增加趋势(P<0.05),多分布在东部和西部地区.④1961—2019年黄土高原区域各植被类型潜在蒸散变化均表现为不显著上升趋势,多年平均潜在蒸散大小表现为草原>农田>针叶林>草甸>阔叶林>灌丛,其中,1981—2019年各植被类型潜在蒸散增加趋势大小表现为阔叶林>针叶林>灌丛>农田>草甸>草原.⑤影响黄土高原区域各植被类型潜在蒸散的主要气象因子为平均风速与平均相对湿度,其次为日照时数.潜在蒸散随着平均风速和日照时数的增加而增加,随着平均相对湿度的增加而减小.研究显示,各植被类型潜在蒸散的增加与区域降水的减少可能会加剧水资源短缺态势,建议黄土高原地区在开展植被恢复工作时,应优先考虑耗水较少的树种,优化群落植被结构,充分利用光水热资源,修建蓄水设施,支撑区域生态环境的可持续发展.

不同制备方法对铝基催化剂臭氧催化氧化的效果研究

为改善混合法制备催化剂催化效率低以及浸渍法制备过程中能耗大、耗时长、成本高的问题,以混合法为基础,研究不同活性组分负载方案,并在最佳的负载方案下探究了过量浸渍法、等体积浸渍法和混合法制备的催化剂催化臭氧氧化处理石化二级出水的效果,并分析了这3种方法制备催化剂的晶型结构、比表面积、孔径和孔体积.结果表明:①混合法负载单活性组分的催化剂在催化臭氧氧化处理石化二级出水时,Mn/Al_(2)O_(3)催化剂表现出较高的催化活性,但出水不能满足《石油化学工业污染物排放标准》(GB 31571—2015)标准中规定的排放限值;负载双活性组分的催化剂中,Mn-Cu/Al_(2)O_(3)催化剂对石化二级出水催化臭氧氧化的去除效果较好,TOC、COD和UV_(254)去除率分别达34.54%、49.53%和56.81%,荧光类物质中类腐殖质的去除率也达到72.34%,出水满足GB 31571—2015标准限值.②X-射线粉末衍射仪(XRD)和比表面积分析仪(BET)的结果表明,混合法、过量浸渍法和等体积浸渍法3种方法制备的同组分催化剂均具有γ-Al_(2)O_(3)的晶型结构,吸附等温线均属于Ⅳ型等温线,吸附量最大的为过量浸渍法,达到326.37 cm3/g.③在催化臭氧氧化石化二级出水试验中,催化活性较高的是浸渍法,混合法稍次之,但处理后出水均可满足GB 31571—2015标准限值;3种方法制备的催化剂金属离子溶出量范围均为8.74~10.15μg/L,远低于《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB 18918—2002)标准中规定的排放限值.研究显示,混合法制备催化剂在深度处理石化废水时,出水可达标排放,而混合法制备催化剂工艺简单,成本低于浸渍法.因此,混合法在满足实际需求时,有望代替浸渍法制备臭氧催化剂.

中等挥发性有机物研究进展

中等挥发性有机物是挥发性介于气态挥发性有机物和颗粒态难挥发性有机物的一类重要的有机物,其可以在气相和颗粒相进行配分,根据其结构可分为脂肪族及脂环族化合物、芳香族化合物以及杂环化合物等.近年来的研究发现其对大气氧化性及二次有机气溶胶的生成具有重要贡献,但由于测量技术及机理研究的局限,使得针对其研究和认识还处于起步阶段.本文从中等挥发性有机物的定义、测量技术、外场观测、实验室机制以及模型模拟等方面进行了综述.进一步针对已有关于中等挥发性有机物所面临的问题和挑战进行了展望.

pH值演变对果蔬垃圾厌氧发酵效能的影响研究

果蔬垃圾的高效转化和循环利用对解决环境污染、能源匮乏和资源紧缺等问题具有正向作用。以果蔬垃圾为发酵底物,厌氧污泥作为微生物接种物,通过半连续实验对比不调节pH值和调节pH值(2.0~12.0)厌氧体系的发酵组分,考察不同pH值发酵体系的水解酸化效率、产物组分、营养元素释放及微生物能量情况,以反映pH值生态因子对果蔬垃圾厌氧发酵效能的持续影响。结果表明,果蔬垃圾厌氧自然酸化发酵pH值维持在3.0~5.0,优势产物为乳酸,产量可达9198.54 mg·L^(-1)。相比自然酸化发酵,pH值调控下的厌氧发酵产量提高,且在酸碱条件下呈现不同的发酵类型。酸性条件下,优势产物为乳酸和乙醇,占酸化产物比例可达59.97%和78.13%。碱性条件下,乙酸、丙酸和丁酸为主要厌氧酸化产物,其组分最高分别可达87.71%,20.25%和35.87%。碱性条件下,厌氧水解率和酸化率普遍偏高,分别为84.94%和75.18%。但酸性发酵液中富含更多NH_(4)^(+)-N和PO_(4)^(3-),分别高达1180.13 mg·L^(-1)和477.70 mg·L^(-1)。微生物能量水平与酸化产物总量具有负相关性。酸性和碱性pH值演变对果蔬垃圾厌氧发酵组分和效能具有关键调控作用。

钢渣用于多级人工湿地导致出水pH值升高潜能及调控措施

文章建设了白洋淀孝义河河口湿地的等比例缩小系统,在雄安新区容城县开展现场中试及pH调控影响因素小试研究,监测与研究了钢渣砾石基多级人工湿地中的pH值变化规律,分析了多级人工湿地出水pH值的升高与超标的原因,探究了湿地系统对水中高pH值的下行调控作用与原理。考察了原水pH值、运行周期、水流流速、钢渣粒径、植物种植密度对湿地系统中pH值的影响。研究结果表明,当烧杯试验中钢渣与砾石组合填料的体积比为1∶4时,湿地出水pH值由7.91提高至11.24,水质劣Ⅴ类。运行周期(时间)是影响湿地出水中pH值的主要影响因素,运行周期越长,pH值越低;钢渣的粒径是影响pH值的次要影响因素,钢渣粒径越大,pH越低;水流流速对p H有微弱的影响,流速越大,水体pH值越高。高密植种植方式在人工湿地中的使用显著降低了碱性进水的pH值,对于p H值为8.13、8.97、10.00和11.04的进水,pH值分别可降低0.09、0.40、0.75和0.77。钢渣作为填料(占填料总量的20%)应用于水平潜流人工湿地(一级、二级)-表面流人工湿地组合工艺,在原水pH值为(8.38±0.20)的条件下,系统运行42 d后出水pH值降低为9以下;降低水体原始pH值可有效缩短pH值降为9以下的时间,当水体原始pH值为7.89~8.57时,系统在第3天出水pH值降至8.84。表流湿地对pH值具有调控作用,但是在原始水体p H值在(8.38±0.20)条件下,表流湿地在第26天开始成为pH值升高的蓄积池。钢渣作为填料的人工湿地不适用于处理碱性污水。在考虑将钢渣作为填料应用于人工湿地前,应结合水质pH值对系统出水pH值进行评估并做好应急措施。钢渣的合理使用可促进人工湿地净化受污水体的同时推动资源化利用进程的发展。

污泥好氧堆肥中反硝化作用与腐植酸组分稳定化关系研究

1研究亮点*反硝化作用的增强降低了好氧污泥堆肥中腐植酸组分含量;*反硝化作用的增强刺激了反硝化功能基因丰度;*反硝化芳香族化合物降解微生物是反硝化功能基因的宿主微生物,是影响腐植酸组分的主要因素。2背景腐植酸是堆肥过程中微生物降解有机物转化形成的一种高分子量芳香族化合物,其形成数量、芳构化程度与堆肥稳定性、腐熟程度及产品品质密切相关。

臭氧催化氧化池更换铝基催化剂的工程应用

为解决某炼化公司外排水装置臭氧催化氧化单元污染物去除率低,能耗高的问题,将臭氧催化氧化池原有催化剂(氧化铝基+活性碳棒)更换为某研究院基于炼化公司外排水水质参数所制备的专性催化剂,对更换前后污染物去除率和臭氧剂量进行分析。结果表明:专性催化剂具有良好的晶型和发达的孔隙结构,常态化运行后,更换催化剂后的氧化池COD去除率达到42.98%~62.63%,远高于未更换的氧化池(8.96%~20.64%)。对多介质过滤器进水、臭氧催化氧化池进水、臭氧催化氧化池出水(更换、未换)分别取样测定COD、TOC、UV_(254)和荧光光谱,发现多介质过滤器只可通过截留作用去除分子质量较大的类腐殖质等物质,去除率较低;更换催化剂后臭氧催化氧化池的COD去除率达50.86%、TOC去除率达46.62%、UV_(254)去除率达82.17%、荧光类物质去除率可达96.23%。臭氧催化氧化池出水(更换)B/C值为0.56(臭氧催化氧化池进水B/C值为0.21),经由臭氧催化氧化处理后,出水可生化性提高。常态化运行期间臭氧剂量为:更换催化剂的氧化池1.31~1.68 g·g^(-1)(以COD计),均值为1.58 g·g^(-1),未更换催化剂的氧化池为4.15 g·g^(-1),表明更换催化剂后可显著降低臭氧的消耗。以上结果表明,炼化公司外排水装置更换臭氧催化剂后污染物处理负荷大幅度提高,臭氧消耗量减少,节能减排成效显著。

内循环流化床—臭氧催化氧化处理石化废水二级出水

采用内循环流化床-臭氧催化氧化工艺深度处理石化废水二级出水,通过单因素实验确定了该工艺的最佳运行条件,并在该条件下对臭氧催化氧化流化床与固定床工艺进行了效果对比。结果表明,流化床工艺能够更高效地降解石化废水中的有机物,在催化剂投加量为40 g/L、臭氧投加量为75 mg/(L·h)、反应时间为1 h的条件下,流化床工艺的TOC去除率为46.47%,臭氧利用率为68%,固定床工艺的TOC去除率为21.73%,臭氧利用率为39.8%;达到相同TOC去除效果时,流化床工艺所需催化剂投加量仅为固定床工艺的1/10。流化床催化剂1 h内可以吸附石化废水中30.23%的TOC,相同投量的固定床催化剂对TOC的吸附效果不明显。重复实验结果表明,臭氧催化氧化是流化床工艺去除污染物的主要途径。三维荧光光谱和UV254分析显示,相同条件下流化床工艺将臭氧转化为活性自由基的能力强于固定床工艺。内循环流化床-臭氧催化氧化工艺可大量减少催化剂使用量,提高臭氧利用率,降低废水处理成本,且效果稳定。

东辽河河岸带草本植物物种多样性及群落数量分析

采用样线法调查了东辽河河岸带草本植物群落,分析了物种多样性特征,利用组平均聚类法和除趋势对应分析(DCA)分别对植物群落进行了分类和排序,探讨了影响东辽河河岸带草本植物群落分布的主要环境因子。结果表明:东辽河河岸带共有草本植物118种,属36科70属,草本植物的物种多样性自上游向下游呈现先增加后降低的变化趋势,而丰富度指数变化规律不显著,这与河流水文特征、河岸土壤基质类型、土壤含水量和人为干扰有关。聚类分析结果显示,东辽河河岸带草本群落可划分为11种类型,其中湿生植物群落占据优势。DCA排序轴与环境因子的相关性分析表明,海拔和河流等级是东辽河河岸带草本植物群落分布的重要影响因子。

辽河保护区及其支流河岸草本植物群落数量分析

研究河岸草本植物群落特征是河岸植被生态修复的前提.采用样线法调查辽河保护区及其支流的河岸带草本植物群落,分析物种多样性特征,利用组平均聚类法和除趋势对应分析(DCA)对群落进行分类和排序,并探讨影响河岸草本植物群落分布的主要环境因子.结果显示:辽河保护区及其支流河岸共有草本植物154种,分属40科96属.山区河流的河岸草本植物物种多样性低于平原地区河流,支流的河岸物种多样性高于辽河保护区;群落物种多样性与河流坡降、蜿蜒度以及河流等级显著相关(P<0.01).聚类分析结果显示,辽河保护区及其支流河岸带草本植物群落可划分为23种类型,其中湿生植物群落占据优势,包括无芒稗(Echinochloa crusgalli)群落、水芹(Oenanthe javanica)群落、水蓼(Polygonum hydropiper)群落、疣草(Murdannia keisak)群落、蒌蒿(Artemisia selengensis)群落、藨草(Scirpus triqueter)群落、卵穗荸荠(Heleocharis soloniensis)群落、红鳞扁莎(Pycreus sanguinolentus)群落、褐穗莎草(Cyperus fuscus)群落、芦苇(Phragmites australis)群落、两栖蓼(P.amphibium)群落、圆锥薹草(Carex diandra)+蒌蒿群落和圆锥薹草+沼生蔊菜(Rorippa islandica)群落.DCA排序轴与环境因子的相关性分析表明,海拔、坡降、蜿蜒度和河流等级对辽河保护区及其支流河岸带草本植物群落的分布具有影响,其中河流等级的贡献率最大,其次为海拔和坡降,蜿蜒度贡献率最小.本研究中拂子茅(Calamagrostis epigeios)、荻(Triarrhena saccharifl ora)和芦苇是恢复河岸植被的优良物种.

辽河保护区河岸农田撂荒恢复初期植物物种特征

采用样线法对辽河保护区河岸农田撂荒恢复3年后的植物群落进行调查,研究其物种特征及生物多样性影响因子。结果表明:8个样点共采集到51种植物,以草本植物为主,共49种,占总物种数的96%;51种植物隶属于21科46属,其中菊科和禾本科物种数最多,单属科、单种科和单种属在植物物种组成中占比例较大,高频度且高盖度出现的物种少;小飞蓬和茵陈蒿为撂荒恢复初期植物群落的先锋物种,出现的频度最高;草本植物的水分生态型以中生植物占优势;生活型以1年生植物为主,且杂草在草本植物中占有较大的比例,表明河岸农田撂荒恢复初期物种组成主要受到人类活动的影响,而河流对物种的影响在早期表现不明显;物种多样性自上游向下游呈降低趋势,环境影响因子分析表明Simpson指数、Shannon指数和Pielou均匀度指数与海拔和距河口距离呈显著正相关,与距交汇处距离和河道蜿蜒度呈显著负相关,而Patrick丰富度指数与两岸堤距呈显著负相关,与其他因子无显著相关性。