河流生态修复曝气技术研究进展及热点分析

随着中国生态文明建设的不断推进,河流生态修复与保护日益被社会各界重视,并成为水利学和生态学等领域的研究热点。曝气技术因见效快、施工维护简便,广泛应用于国内外河流生态修复领域。以Web of Science(WOS)数据库和中国知网(CNKI)作为文献捜索引擎,运用CiteSpace和VOSviewer揭示该领域的科学知识图谱。结果表明:国际河流曝气研究的发文量在整个研究期内均处于稳步上升趋势,中国的发文量增速显著,尤其是近3~5 a,中国英文文献发表数量跃居世界首位。曝气技术与其他技术的耦合治理效应、实际工程应用以及曝气技术参与或者介导下相关建模研究应是当前及以后相当一段时间的研究热点。国际机构间的合作较为密切,国内研究机构之间联系程度不高,企业参与度小。未来应加强中国科研院校机构之间及其与企业的合作交流,在相互协作中推动河道曝气技术的高质量发展。

曝气技术在黑臭水体治理中的研究进展

针对当前曝气技术在黑臭水体治理过程中存在曝气设计不科学,曝气量、曝气时间及影响半径等参数设计不合理,与其他技术的耦合机理尚不明确等问题。先对曝气削减水体常见污染物的效果进行文献研究,明确曝气在黑臭水体治理中的有效性。其次,对影响曝气效果的因素进行综合分析,得出底部微气泡曝气在效果及能耗方面具有显著优势;曝气强度和曝气时间与污染物去除率三者间存在明显的相关关系;综合考虑能耗和效果,曝停比方面具有较大的优化空间等结论。最后对曝气与其他技术的耦合研究进行了概述和展望,以期为曝气技术治理黑臭水体提供理论参考。

原位生态修复技术在景观水体水质维护中的应用

水质维护是景观水体日常管理的难点和主要工作内容,以湖北省武汉市某景观水体为例,探索了原位生态修复集成技术对景观水体的维护效果。在该工程中,主要使用集成技术中的“层流曝气复氧技术+复合微生物菌剂”对水体进行治理与维护。结果表明,氨氮去除率达到88.67%,总氮去除率达到76.69%,总磷去除率达到53.23%,后期主要水质指标稳定。施工前,景观水体内大量乌龟死亡,水体黑臭,景观效果极差。施工后,水体异味消除,水中乌龟、鲤鱼等水生动物正常生活,提高了整个景区的环境质量。实践证明,该集成技术可使景观水体水质良好,为城市景观水体的水质维护提供了工程案例。

南水北调中线调水对汉江中下游水文情势的影响

2014年12月12日南水北调中线工程正式通水,调水对汉江中下游的影响逐渐显现。为更好地研究上游调水对汉江中下游的影响,对调水前后汉江中下游的水文情势进行了分析。基于黄家港、皇庄、仙桃站1990～2016年流量数据,分别计算了调水前后上述3个河段流量特征值的变化,并运用Mann-Kendall非参数检验法进行趋势检验和突变检验。结果显示:调水后,各种历时的年平均流量和丰枯率均呈下降趋势,年平均流量在2014年由于调水发生突变;调水后径流年内分配趋于均匀化(径流年内不均匀系数、集中度相对变化幅度变小)。南水北调中线工程调水对汉江中下游水文情势有明显影响,有关部门应采取相应的措施。

广东省揭西县土壤硒的分布特征及影响因素研究

以揭西县土壤为研究对象,系统采集了332个表层土壤样品(0～20 cm)和86个深层土壤样品(> 150 cm)。运用Pearson相关分析、回归分析、地统计分析和GIS技术相结合的方法研究了揭西县土壤中全硒的分布特征和影响因素。结果表明,揭西县土壤全硒含量变幅为0.16～1.61 mg/kg,平均值为0.53 mg/kg,总体上以富硒土壤为主,不存在硒不足和硒过剩土壤。不同成土母质中,凝灰岩、花岗岩和页岩发育的土壤全硒含量较高,砂岩发育的土壤全硒含量较低。不同土地利用方式中,未利用地土壤全硒含量最高,其次是农用耕地,建设用地土壤全硒含量最低。Pearson相关分析和回归分析表明,土壤全硒含量与pH呈极显著负相关关系,与铁铝氧化物含量、有机碳含量及海拔高度呈极显著正相关关系。影响揭西县土壤全硒含量的主要因素是成土母质、土壤pH、有机碳、铁铝含量、海拔以及土地利用方式。

人工溴示踪法评价潜水蒸发可行性数值模拟

潜水蒸发是四水转换的重要环节。人工溴示踪法是指示非饱和带水流运动的有效手段,详细分析蒸发条件下包气带中溴离子运移规律以及示踪剂投放条件对潜水蒸发评价效果的影响,对于论证利用人工溴示踪法评价潜水蒸发的可行性,丰富潜水蒸发评价方法体系具有重要意义。利用HYDRUS软件构建多组一维非饱和水流-溶质运移模型,分析不同水位埋深、不同岩性条件下的溴离子运移规律,进而探究示踪剂投放深度、投放浓度对潜水蒸发评价的影响。结果表明:水位埋深越浅、包气带土壤颗粒越细,潜水蒸发强度越大,溴离子向上运移越快,其对不同包气带特征条件下的潜水蒸发过程响应显著,能够有效指示潜水蒸发规律及变化。示踪剂投放深度和投放浓度是影响评价结果的重要人为因素,投放深度越小,潜水蒸发计算值与实际值更为接近;示踪剂投放浓度决定其峰值浓度,弥散作用使示踪剂分布范围逐渐扩大,浓度分布趋于均一而难以确定浓度峰值位置,增大投放浓度有助于延长评价周期。

南水北调中线工程对汉江中下游纳污能力的影响

南水北调中线工程的实施对汉江中下游流域的生态环境造成一系列的影响。采用中点概化法和均匀概化法分析不同设计流量下调水前后高锰酸盐指数、NH3-N纳污能力的变化。结果表明,调水后无引江济汉工程时,不同保证率下高锰酸盐指数及NH3-N纳污能力下降幅度分别为35.02%～36.69%、34.00%～52.16%,加入引江济汉工程后下降幅度均减少,分别为12.86%～17.49%、13.50%～37.30%。研究结果可为相关环保部门水污染控制提供理论依据。

基于综合水质标识指数法的汉江中下游水质评价

随着汉江流域经济社会发展用水量增长以及南水北调中线工程建成引水,汉江中下游流域水生态环境压力逐渐明显。选取汉江中下游2001—2014年的沈湾、余家湖、皇庄、罗汉闸以及石剅5个监测断面5个主要水质指标氨氮(NH 3-N)、高锰酸盐指数(COD Mn)、溶解氧(DO)、五日生化需氧量(BOD 5)、总磷(TP),采用单因子分析法、单因子指数法、综合水质标识指数法评价汉江中下游水质,并用Spearman秩相关系数对汉江中下游综合水质的变化趋势进行定量分析。研究结果表明,汉江中下游较差水质指标为TP和NH 3-N,较好水质指标为BOD 5,中游余家湖断面水质受NH 3-N影响较大,下游罗汉闸和皇庄断面综合水质限制因子为TP。空间上看,汉江中下游沈湾水质最好,石剅水质最差。从时间上分析,2001—2014年汉江中下游总体水质变化变好,研究结果可为该流域水污染防治提供理论依据。各个评价方法比较结果一致,综合指数法含有信息量更大,能充分表述每个断面的超标项个数以及污染程度,建议推广应用综合指数法。

常州藻港河黑臭河道治理与生态修复

以常州市新桥镇藻港河西支为治理对象,遴选深层微孔层流曝气、微生物强化降解、生态浮岛等技术进行集成,对该黑臭河道进行治理与生态修复。第三方机构水质检测结果表明:该工程经过5个月的调试运行,河道水质状况明显改善,总磷、氨氮和COD的去除率分别达到84. 4%、98. 6%和65. 3%,治理后达到地表水Ⅳ类水质标准。工程实践证明,该集成技术能够有效去除黑臭水体中的有机物、氨氮、总磷等污染物,增加水体透明度和溶解氧。通过建立长效管护机制,可从根本上恢复河流生态系统,进而改善和维护水质。