长江和澜沧江源区夏季浮游植物分布特征研究

鉴于长江和澜沧江源区水生态环境问题日益突出的现状,而浮游植物是水生态系统物质循环和能量流动的重要环节,探究流域浮游植物的分布特征与变化规律可为水生态环境评价与综合整治提供科学依据。为了解长江和澜沧江源区浮游植物资源现状,通过对比分析2012—2016年长江和澜沧江源区浮游植物特征,并采用冗余分析(RDA)揭示浮游植物群落结构与9种环境因子间的关系。结果显示,长江源区共采集到浮游植物4门、44种(属),其中蓝藻门5种(属),绿藻门9种(属),硅藻门29种(属),隐藻门1种(属),当曲和直门达2014年的浮游植物种类数最多,为18种,五道梁2012年种类数最少,仅有6种;浮游植物密度为2.53×10^(4)~94.00×10^(4)个/L,最小值出现在2015年的当曲样点,最大值为2016年的唐古拉山样点;Shannon多样性指数、Margalef丰富度指数和Pielou均匀度指数分别为0.86~3.34、0.34~0.96、0.33~0.83,最小值为2012年的五道梁样点。澜沧江源区共采集到浮游植物4门、32种(属),其中蓝藻门5种(属),绿藻门6种(属),硅藻门20种(属),隐藻门1种(属),扎曲2014年鉴定出种类数最多,为14种;浮游植物密度为2.23×10^(4)~38.64×10^(4)个/L,最小值为扎那曲(2015年),最大值为囊谦(2012年);Shannon、Margalef、Pielou多样性指数分别为0.86~3.21、0.36~0.78、0.25~0.91。长江和澜沧江源区的浮游植物密度总体较低,水体处于贫营养状态,浮游植物均匀度指数较高,种类分布较为均匀,群落结构较稳定。研究表明,温度、浊度、流速和含沙量是影响长江和澜沧江源区浮游植物群落结构的主要环境因子。

改性凹凸棒土/纳米铁复合材料与微生物耦合去除地下水硝酸盐氮的研究

地下水是我国重要的饮用水源之一,国内部分地区地下水NO_3^--N含量超标,对人体健康造成潜在威胁.采用模拟装置考察改性凹凸棒土/纳米铁复合材料、反硝化细菌及其耦合体系对地下水NO_3^--N去除效果及脱氮产物的变化特征.结果表明,在模拟地下水溶解氧[ρ(DO)为0.3 mg/L]、温度(15℃)和黑暗环境下,50 mg改性凹凸棒土/纳米铁复合材料与50 mg/L NO_3^--N反应,7 d后NO_3^--N去除率为43.7%,其中63.6%的还原产物转化为NH_4^+-N,几乎无NO_2^--N生成,TN去除率为15.9%;反硝化细菌体系中,7 d后NO_3^--N去除率仅为9.7%,其中NO_2^--N占4.1%,几乎无NH_4^+-N生成,TN去除率为5.3%;在改性凹凸棒土/纳米铁复合材料-反硝化细菌耦合体系中,7 d后NO_3^--N去除率为80.6%,其中NH_4^+-N占33.2%、NO_2^--N占12.1%,TN去除率为35.2%.研究显示,模拟地下水环境下,改性凹凸棒土/纳米铁复合材料-反硝化细菌耦合体系对NO_3^--N去除效果最好,TN去除率高.

改性凹凸棒土/纳米铁复合材料去除地下水NO_3^--N的研究

采用液相还原法制备改性凹凸棒土/纳米铁复合材料(简称复合材料),考察了该复合材料的稳定性及其作用下"三氮"(NO_3^--N、NH_4^+-N、NO_2^--N)的变化情况,阐明了地下水环境因素(DO、温度、光照)对复合材料去除NO_3^--N的影响。模拟地下水环境时,3种材料去除NO_3^--N的反应活性顺序为:复合材料>纳米铁>改性凹凸棒土,且复合材料作用下NH_4^+-N的转化率低,几乎无NO_2^--N生成。DO、温度对复合材料去除地下水NO_3^--N的影响较大;而光照和黑暗环境下,地下水中NO_3^--N的去除率及NH_4^+-N、NO_2^--N的生成量均无明显差异。研究成果旨在为NO_3^--N污染地下水工程修复提供理论依据和技术支撑。

小水电环境影响关键问题及保护对策探讨

重点分析了农村小水电建设和开发过程中产生的主要环境问题,并将其分为可规避影响和必然影响,从流域尺度针对性地提出了生态及环境保护对策措施,为大力发展农村水电和减少开发中对环境的负面影响提供新的思路。

丹江口水库营养程度分析评价及富营养化防治研究

选取丹江口水库丹库和汉库的15个监测断面,采用相关加权综合营养状态指数评价法,对2018年丹江口水库水体营养状态进行了逐月评价,同时对相关水质参数包括高锰酸盐指数、总磷、总氮、透明度和叶绿素a等营养状态参数的权重结果进行了分析.结果表明:2018年丹江口水库总体呈中营养状态,综合营养状态指数范围为31.9~37.9,汉库高于丹库.其中汉库中心、柳陂镇山跟前2个监测断面在7-8月份接近轻度富营养化;总氮和叶绿素a是影响丹江口水库水体营养程度最重要的2个参数,其次是总磷和透明度,高锰酸盐指数对水库水体营养程度影响较小.在营养状态分析和评价的基础上,提出了丹江口水库富营养化防治的对策建议,包括加强水库管理、构建生态过滤净化技术措施、开展水库总氮控制和藻类防治科学研究.

我国现行水域纳污能力计算方法的思考

实施最严格水资源管理制度"三条红线"的管理目标中,水功能区限制纳污是其中之一。限制纳污需要确定水域纳污能力,而现行的《水域纳污能力计算规程(GB/T 25173—2010)》在实际应用中存在较大争议。从设计水文条件的设置、污染源、排污口概化、计算模型与反应参数等方面对当前的纳污能力计算方法进行了详细的分析,指出了目前的处理方式产生争议的原因及相应的解决对策,并结合美国环保局的TMDL思想内涵,探讨TMDL对我国纳污能力计算的借鉴意义,最后提出了开展以水生态系统健康为目标的动态、多指针、综合点源与面源污染生态纳污能力的计算思路。

南水北调中线水源地高水位蓄水水质变化及污染防治对策

丹江口水库水质是决定南水北调中线工程成效的关键性因素之一,大坝加高首次蓄至高水位必然影响水质。通过对丹江口水库库中4个典型断面及支流2个典型断面2017年全年逐月开展总氮(TN)、总磷(TP)和高锰酸盐指数(COD_(Mn))监测,并与2016年同期水质结果比较,分析大坝加高蓄水后水质变化情况,并从新增消落带污染物的贡献初步讨论蓄水后水质变化原因,最后针对消落带保护和管理提出污染防治对策。结果表明,丹库断面(陶岔和丹库中心)的水质略好于汉库断面(浪河口下和凉水河—台子山),从优到劣基本上为陶岔、丹库中心、凉水河—台子山和浪河口下;蓄水后库中和支流断面的TN、TP和COD_(Mn)等浓度均有不用程度的提高,库中浪河口下和支流断面表现尤为明显;与2016年同期相比,水库水体TN平均高出0.45倍,TP平均高出1.41倍,COD_(Mn)平均高出0.40倍。消落区土壤的"出露—淹没"和支流污染物的汇入可能是造成水库水体水质变差的重要原因。

三峡水库中小洪水调度对支流库湾浮游植物的影响及机制

中小洪水调度已成为三峡水库汛期的主要调度方式,为研究三峡水库支流库湾浮游植物对中小洪水调度的响应,以三峡水库典型富营养化支流香溪河为对象,调查监测了2020~2021年汛期干支流浮游植物、营养盐及水体理化参数的时空分布特征,分析了支流库湾浮游植物对中小洪水调度的响应特征.结果表明,中小洪水调度期间,香溪河库湾水体叶绿素a(Chl-a)随着坝前水位升高而降低,而在汛末蓄水期,Chl-a浓度再次升高.中小洪水调度期间,香溪河浮游植物以绿藻门和硅藻门为主,其群落组成随中小洪水调度而改变,当水位变幅增大时,以硅藻为主,当水位变幅较小时,以蓝、绿藻为主.Chl-a浓度对库湾水体TN浓度变化更为敏感,当库湾水体流速>0.25 m·s^(−1),或者悬浮泥沙浓度>10 mg·L^(−1)时,水体Chl-a浓度受到抑制.2010年以后,香溪河库湾典型水华暴发时间转变为以汛期为主,非汛期水华仅有2次,需要进一步关注汛期库湾藻类对中小洪水调度的响应.

三峡水库蓄水至175 m后干流沉积物磷蓄积特征及释放潜力

为揭示三峡水库首次蓄水至175 m后,干流柱状沉积物磷的蓄积特征及其影响因素,于2010年10月下旬采集了三峡水库干流云阳至秭归等5个断面柱状沉积物样品,分析了沉积物粒径、有机质、矿物成分、总磷等理化特征,采用分级提取法分析了柱状沉积物各形态磷分布特征,并对三峡水库柱状沉积物磷的释放贡献率进行估算.结果表明,三峡水库干流柱状沉积物p H在7. 3～7. 8间,总体呈中性.沉积物组成以粉砂为主,含量为49. 4%～78. 6%,黏土为20. 6%～50. 6%,含砂量低于4. 4%,各断面中值粒径沿深度呈现出阶段性地增加或降低趋势.沉积物有机质含量为12. 94～53. 43 g·kg^(-1),从云阳至秭归断面沉积物有机质含量略有增加,碳氮比在4. 00～11. 64之间.三峡水库沉积物总磷为861. 86～1 024. 54 mg·kg^(-1),同一断面沉积物总磷垂向变化较小,且没有随深度变化呈现规律性变化趋势.三峡沉积物磷形态以钙磷为主,约占总磷含量的47. 83%～73. 90%,其余各形态磷所占比例较小.不同断面间磷形态垂向变化趋势差异较大.可交换态磷、铝磷及铁磷在个别断面表层0～4 cm范围内含量相对较高,而在16～20 cm处大部分断面沉积物各形态磷均不随深度发生变化.在同一深度下,不同断面生物可利用磷(可交换态磷、铁磷、铝磷之和,Bio-P)的含量及相对含量沿程分布趋势较为明显,从云阳至秭归断面均表现为沿程增加趋势. Bio-P相对含量为2. 78%～7. 05%,整体而言,三峡水库干流沉积物内源释放风险较小.沉积物生物可利用磷与有机质含量呈显著正相关(P <0. 05,N=50),有机质的分布和转化将影响三峡水库沉积物中磷的迁移和转化.

垂直潜流人工湿地除砷实验研究

构建以锰砂和陶粒为填料和以蜈蚣草、灯心草为湿地植物的垂直潜流人工湿地系统,并模拟系统对水环境中砷的去除效果.实验结果表明:锰砂组人工湿地除砷能力大于相应的陶粒组;在进水砷质量浓度为500μg/L条件下,锰砂组人工湿地除砷高效稳定,维持在89%,陶粒组人工湿地除砷效率呈逐渐下降趋势,从48%~81%下降至29%~51%;与空白对照组相比,种植植物可提高湿地除砷效率;以陶粒为填料的各组砷去除率分别是50%(空白对照组),64%(蜈蚣草组)和74%(灯心草组);以锰砂为填料各组相应的砷去除率分别是89%,95%和91%;人工湿地对砷的去除率与温度和NH+4-N质量浓度呈显著正相关性,与PO3-4-P质量浓度呈显著负相关关系.

复合金属改性生物炭对水体中低浓度磷的吸附性能

通过FeCl3和KMnO4溶液对果壳生物炭进行浸渍改性,探索复合改性生物炭(Fe:Mn=1:1)对低浓度磷的吸附性能.结果表明,铁锰复合改性生物炭对低浓度磷的吸附效果远远大于铁改性及锰改性;SEM和FT-IR测定表明,铁锰复合改性后生物炭表面可能存在铁锰氧化物和铁氢氧化物.在磷浓度为0.5 mg·L^-1、温度为298 K、固液比(mg∶L)为500时,吸附量为0.96 mg·g^-1.当溶液的pH为4~10,均具有较高的去除率和吸附量.等温吸附实验数据符合Freundlich方程,为多层吸附.吸附热力学研究表明,ΔG^θ<0、ΔH^θ>0和ΔS^θ>0,说明该吸附是自发、熵增加的吸热过程.吸附动力学分析发现,改性后生物炭在60 min内基本达到吸附平衡,吸附过程符合准二级动力学方程,以化学吸附为主.可为天然水体和污水处理厂低浓度除磷提供理论数据支撑.