城市内河强还原性沉积物耗氧及相关因素研究

2009年7—8月间选择浙江省宁波市4条污染程度不同的内河,采集沉积物和水质样品. 采用自制的多管、多电极沉积物耗氧研究装置测得沉积物耗氧(SOD)值高达13.8～9.4×104 mg/(m2·h),其中张桂河路林市场段(ST2站)SOD为87.0 mg/(kg·h);同时测定了各站水质、沉积物理化指标. 结果表明:水体水温和沉积物w(氨氮)与SOD有较高的相关性,而有机质、底层ρ(DO)和ρ(COD_Cr)与SOD的相关性较差.表观污染严重的站位其沉积物表现出强烈的“瞬时耗氧”现象,这很可能是造成水体缺氧的主要原因之一.      

珠三角感潮河口区耗氧速率及影响因素研究

珠江三角洲感潮河口区底层缺氧现象严重,为分析测算主要感潮河口区耗氧速率,识别沉积物耗氧速率(SOD)主要影响因素,系统布设了17个点位,于2021年10月底进行沉积物采样,在实验室分别测定了各点位的SOD值并分析了与有机质含量间的相关性,选取沙田泗盛、莲花山点位的沉积物为研究对象,研究了温度、上覆水流速、上覆水溶解氧对SOD的影响。结果表明,各点位沉积物的SOD值范围为1.143～5.480 g/(m²·d),沉积物SOD与有机质含量间无相关关系,沙田泗盛、墩头基、鸡啼门大桥3个点位的SOD值排名前三,SOD值随温度升高、流速增大、溶解氧浓度升高而增大。     

黑臭水体治理Ⅱ：沉积物耗氧方式对重金属形态及生物有效性的影响

缺氧导致水体黑臭已成为我国许多河流普遍存在的污染问题,而沉积物耗氧是水体溶解氧减少的重要过程.本文通过构建一套室内模拟装置,利用薄膜扩散梯度(DGT)技术和改进的BCR三步连续提取法来探索黑臭水体沉积物不同耗氧方式对水体氧化还原体系和沉积物中重金属(Co、Ni、Cu、As、Sb和Pb)形态及生物有效性的影响.结果表明,厌氧培养过程中上覆水氧化还原电位为-65.50～0 mV,属于铁锰控制区;沉积物氧化还原电位为-170.30～-370.10 mV,主要由硫体系控制.化学耗氧,主要是其中的铁锰耗氧,会使沉积物中生物有效态Fe、Mn、S浓度增加,进而影响重金属的迁移转化.化学耗氧组上覆水中As浓度增加至9.64μg·L^-1,铁锰耗氧组上覆水中Co、Ni和As浓度分别增加至20.79、20.53和6.97μg·L^-1.化学耗氧组表层沉积物中生物有效态Co、Ni和As浓度增加至7.03、6.18和6.98μg·L^-1,而铁锰耗氧组其浓度增加至8.62、11.80和2.44μg·L^-1.说明不同耗氧方式会对沉...     

分层型水源水库沉积物需氧量特性

为探明分层型水源水库沉积物需氧量(SOD)特性及其影响因素,选取西安金盆水库主库区上覆水体流速较低的库心区及流速较高的入库口两处沉积物进行对比实验,估算水体不同扰动条件下沉积物需氧量,利用Biolog-Eco平板和三维荧光光谱(EMMs)技术从底栖微生物群落代谢活性和沉积物有机质两方面对取样点沉积物需氧量的差异性进行分析.结果表明,静止条件下,入库与库心沉积物在较高溶解氧时(约5 mg·L-1)的沉积物面积需氧量SOD5area分别为0.13 g·(m2·d)-1和0.36g·(m2·d)-1,库心约为入库的2.69倍.动态条件下,沉积物-水界面上覆水扰动增加使沉积物需氧量增加,沉积物耗氧动力学由一阶动力学方程逐渐向零阶动力学方程转变.入库与库心沉积物有机质含量分别为44.43 mg·g-1和45.12 mg·g-1,库心沉积物的可溶解性有机质(DOM)的总荧光强度约为入库的1.5倍.有机质含量更高的库心沉积物细菌群落代谢活性(以AWCD表征)更强,表明高含量有机质和较强细菌代谢活性是引起库心沉积物需氧量大的主要因素.将深层水库水体耗氧过程的研究结果与现有充氧曝气技术进行结合,可为提高曝气器充氧效率提供科学依据.     

亚热带水库水质特征及沉积物内源污染研究

为探究沉积物内源污染对亚热带分层型水源水库（茜坑水库）夏季水质的影响,采用现场监测和室内模拟相结合的研究手段,于2020年5~9月对茜坑水库深水区水温、溶解氧、氮磷等进行了监测,并采用静态实验模拟法分析了茜坑水库沉积物的耗氧速率及沉积物中氮磷的释放通量.原位监测结果表明,5~9月,茜坑水库水温和溶解氧均处于分层状态,该时期水库底层水体溶解氧含量较低,为沉积物内源污染物的厌氧释放提供了条件;分层期底层水体氨氮和总磷浓度显著高于表层和中层（P<0.01）,相应的表层水体氨氮和总磷平均浓度分别为0.062mg/L和0.033mg/L,中层为0.058mg/L和0.037mg/L,底层为0.242mg/L和0.052mg/L.静态模拟实验结果表明,水体及沉积物耗氧均符合零级反应动力学模型（R²分别为0.987,0.989）,其中沉积物的耗氧速率处于较高水平,为1.03g/（m²·d）,约为水体的1.45倍;沉积物耗氧诱发等温层溶解氧降低并伴随沉积物内源污染释放,其中氨氮的释放极值为0.261mg/L,平均释放通量为7.36mg/（m²·d）,总磷的释放极值为0.108mg/L,平均释放通量为2.20mg/（m²·d）.内源氨氮和总磷的释放对水体贡献率分别可达27.98%和38.92%,沉积物氮磷释放对水库水质影响显著.     

雄安新区-白洋淀冬季冰封期水体好氧反硝化菌群落空间分布特征及驱动因素

为了定向精准地完成适于白洋淀低温期水体水质的好氧反硝化菌的筛选和分离,本文结合水质调查和好氧反硝化功能基因(napA)高通量测序技术,进行了水体水质、微生物群落α多样性、β多样性分析以及微生物网络分析.结果表明,该时期白洋淀不同采样点的水体水质存在显著差异,入淀河口区的氮素最高;各采样点α多样性存在显著差异(P0.05),藻苲淀(ZZD)和瀑河(BH)的菌群丰富度和多样性最低;与此同时,该时期水体的OTU主要属于变形菌门(Protebacteria)中的α-Proteobacteria纲、β-Proteobacteria纲和γ-Proteobacteria纲;韦恩图分析(Venn)表明各采样点水体好氧反硝化菌群组成存在明显差异;膨胀因子分析(VIF)和RDA分析显示,温度、溶解氧、氨氮、硝氮、溶解性总磷以及氧化还原电位是影响菌群组成的主要环境因子;网络分析表明,该时期微生物网络中物种间以共生关系为主;Mantel test分析得出温度、氧化还原电位、硝氮、氨氮、溶解性总磷以及铁锰是影响模块群落结构演变的关键环境因子.综上可知,基于好氧反硝化功能基因(napA)进行高通量测序来研究白洋淀冬季冰封期水体好氧反硝化菌群落特征和环境驱动因素可行,为实现适于该时期水体水质的好氧反硝化菌"定向-精准-高效"的筛选提供技术支撑.     

河蚬扰动沉积物界面效应及其在水中代谢速率

采用室内培养实验,研究了河蚬扰动对沉积物耗氧速率与营养盐通量的影响及河蚬在水中的呼吸与排泄速率.结果表明,河蚬增大了沉积物耗氧速率与溶解活性磷(SRP)、NH4+、NO3-向上覆水释放通量.河蚬在沉积物-水系统中产生NO3-速率与其在水中产生NO3-速率不存在显著差异.而河蚬在水中呼吸速率是其在沉积物-水中所产生净耗氧速率的4.3倍,河蚬在水中排泄SRP、NH4+速率分别为其在沉积物-水中所产生净SRP、NH4+释放速率的7.3倍与20倍.这些显著差异可能是由于河蚬在水中与沉积物中的活动形态不同.     

苏州河武宁路断面底泥需氧量的测定

对苏州河武宁路断面的底泥需氧量（SOD）进行了测定。结果表明，综合调水工程后，SOD首先经历了一个显著上升的过程，随后开始逐步下降，目前还处于不断变化的过程。其中，上覆水体的流态对SOD的影响很大；另外，随着水质改善，生物耗氧的权重可能还会增加。     

富氧-缺氧过程对氧气分布及交换过程影响

为考察底层水体不同的氧动态对水土界面氧气交换过程影响,采用Unisence的微电极测试系统考察底层水体不同的复氧-缺氧环境(物理微曝空气供氧、添加过氧化剂的化学供氧及物理微曝氮气)中,沉积物-水界面氧气的分布及其传输机制,并评估不同富氧与厌氧过程对表层沉积物有机碳的矿化过程的影响.结果表明水体处极度厌氧状况,控制溶解氧分布和交换的水底扩散边界层(DBL)厚度明显变薄(一般在0.2~0.4mm)且溶解氧衰变相对较缓.但底层水体溶解氧丰富甚至处于过饱和状态, DBL层的厚度(一般在0.4~0.7mm)相对较厚且氧气变化迅速 (P<0.05).增加水体氧气供给的条件下,水体与沉积物间溶解氧交换过程加快,溶解氧交换通量由(4.87±0.92)增加至(5.31±0.66 )及(17.14±3.15 ) mmol O2/(m2·d)交换速率,最高提升252%,温度升高氧气交换速率可增加15%,温度效应明显.     

白洋淀多种生境沉积物有机质来源解析及其演变

沉积物有机质来源及其演变的解析对富营养化湖泊的防治及生态修复具有重要的意义.白洋淀是华北地区最大的淡水湖泊,由于受人类活动的影响,其生境逐渐破碎化且不同生境的有机质来源及演变过程尚不清楚.通过对白洋淀河道、湖面、鱼塘、荷塘4种不同生境沉积物岩芯正构烷烃含量与组成特征的分析,结合主成分分析-多元线性回归(PCA-MLR)模型,以解析其有机质的来源及演变.结果表明：由于受不同人类活动的影响,不同生境沉积物的有机质来源不同.鱼塘和荷塘沉积物有机质来源以藻类等水生低等生物为主,分别达到78.3%、72.7%;河道沉积物有机质来源则以陆生高等植物为主,占比为63.8%;开阔湖面沉积物中不同有机质来源所占比例分别为水生低等生物33.0%,水生高等植物26.2%,陆生高等植物40.8%.该结果与白洋淀地区人类活动变化与经济社会发展历程相对应.值得注意的是,尽管随着雄安新区一系列环境治理措施和环保工程的实施,白洋淀水质恶化趋势得到遏制,藻类等水生低等生物在河道和湖面的沉积物有机质来源占比开始缓慢降低,但是由于水体富营养化程度较深且藻类死亡后仍大量沉积于沉积物中,鱼塘和荷塘沉积物有机质来源中水生低等生物...     

Inhibitory effect of nitrobenzene on oxygen demand in lake sediments

Nitrobenzene is an important raw material and product,which presents a heavy threat to the ecosystem.The potential impacts of nitrobenzene on sediment oxygen demand (SOD) were studied in lake sediment ...     

低溶解氧状态下河网区不同类型沉积物的氮释放规律

采集浙江温州温瑞塘河河网中4个受不同人类行为干扰的沉积物样品,分别代表受河道上游来水、制革厂排水、建筑垃圾和生活污水排放的影响,研究了低溶解氧(DO)状态下不同类型沉积物各形态氮(N)的释放规律.结果表明,低DO状态下,不同上覆水条件能明显影响沉积物-水系统中N迁移转化.上覆水污染越重越不利于沉积物中N释放,水质改善后易促进沉积物中N的释放.屿田河高营养盐水平的上覆水中的N仍能在扩散作用下进入沉积物,并导致已严重污染的沉积物中总氮(TN)和硝酸盐氮(NO3--N)含量增加,控制河流外源N持续输入利于沉积物污染负荷的降低.低DO状态下各类沉积物中氨氮(NH4+-N)均会释放进入上覆水,而NO3--N则迁至沉积物中,并在反硝化作用下脱离系统.NH4+-N的释放量取决于其在沉积物中的含量.低DO状态下NO3--N释放的风险小于NH4+-N.     

Removal of PCDD/Fs and PCBs from sediment by oxygen free pyrolysis

Few studies have dealt on the evaluation of volatilization and decomposition reactions of dioxins from sediment by oxygen free pyrolysis. In this study, the performance of pyrolysis on the removal of dioxins from sediment was investigated. Dioxin concentrations of the raw sediment and the solid residues after pyrolysis were analyzed at different conditions. Results showed a removal efficiency of 99.9999% for total dioxins at 800℃ and retention time of 30 min. All the polychlorinated dibenzo-furans （PCDFs） have been removed and were not formed in the solid residues at the retention time range of 30-90 min at 800℃. Close to 100% removal of polychlorinated dibenzo-p-dioxins （PCDDs） was also achieved. Only trace PCDDs were detected in the solid yields at a retention time of 60 min. The highest removal efficiency of polychlorinated biphenyls （PCBs） was more than 99.9994% at a retention time of 30 min. During cooling period following pyrolysis, however, the concentration of total dioxins in solid residues increased 130 times as compared to that of the raw sediment under air atmosphere. This confirmed that some complex reactions do occur to form PCDD/Fs and PCBs from 800 to 400℃ in the presence of oxygen. Oxygen-free atmosphere therefore can prevent formation of dioxin during thermal process thus generating clean solid residues.     

滏阳河水系沉积物硝化速率分布及溶解氧的限制效应

滏阳河水系低溶氧、高氨氮污染特征突出,本研究通过硝化速率分析,揭示了高度氧亏条件下溶解氧对河流硝化过程的限制效应,并测定了滏阳河水系表层沉积物潜在硝化速率和表面硝化速率.结果发现,滏阳河水系表层沉积物潜在硝化速率在0.001~0.038μmol·h-1·g-1之间,表面硝化速率在3~143μmol·h-1·m-2之间,高值样点均出现在汪洋沟及洨河下游区域,低值样点均出现在汪洋沟上游、邢台牛尾河和滏阳河衡水段.滏阳河水系沉积物潜在硝化速率水平较高,中值高达0.103μmol·h-1·g-1,高于绝大多数文献报道结果;但表面硝化速率处于较低水平,中值仅为38μmol·h-1·m-2,低于大部分文献报道结果.表面硝化速率与潜在硝化速率水平的显著差异表明,滏阳河水系的低氧问题导致沉积物硝化潜力难以充分发挥,沉积物硝化过程受到溶解氧的限制.研究表明,提高水体复氧能力,增加河流溶解氧含量是滏阳河氨氮污染控制的基本对策.     

西湖底泥不同供氧条件下有机质降解及CO2与CH4释放速率的模拟研究

采用密闭培养实验装置于室温（２５℃左右）及ｐＨ为７５条件下，对西湖底泥中有机质完全降解及转化为ＣＯ２和ＣＨ４的速率进行了模拟研究．结果表明，在西湖湖水现有供氧水平（５０—８６ｍｇ（Ｏ２）／Ｌ）条件下，底泥中有机质完全降解的速率最为缓慢，培养期间（４２天）平均只有０７２ｍｇ（Ｃ）／（ｋｇ·ｄ）．当湖水供氧水平进一步上升（８６→１２０→１６０ｍｇ（Ｏ２）／Ｌ），ＣＯ２释放速率增加，最大值可达到８７ｍｇ（Ｃ）／（ｋｇ·周）；当湖水供氧水平下降（８６→０ｍｇ（Ｏ２）／Ｌ），ＣＨ４释放速率加快，最大值可达到４６ｍｇ（Ｃ）／（ｋｇ·周）．     

Application of interface material and effects of oxygen gradient on the performance of single-chamber sediment microbial fuel cells (SSMFCs)

Single-chamber sediment microbial fuel cells(SSMFCs) have received considerable attention nowadays because of their unique dual-functionality of power generation and enhancement of wastewater treatment performance. Thus, scaling up or upgrading SSMFCs for enhanced and efficient performance is a highly crucial task. Therefore, in order to achieve this goal, an innovative physical technique of using interface layers with four different pore sizes embedded in the middle of SSMFCs was utilized in this study.Experimental results showed that the performance of SSMFCs employing an interface layer was improved regardless of the pore size of the interface material, compared to those without such layers. The use of an interface layer resulted in a positive and significant effect on the performance of SSMFCs because of the effective prevention of oxygen diffusion from the cathode to the anode. Nevertheless, when a smaller pore size interface was utilized, better power performance and COD degradation were observed. A maximum power density of 0.032 mW/m~2 and COD degradation of 47.3% were obtained in the case of an interface pore size of 0.28 μm. The findings in this study are of significance to promote the future practical application of SSMFCs in wastewater treatment plants.     

江苏灌河口海域现代沉积特征研究

本文对2003年7月所采集的灌河口外179个沉积物样品(其中岸滩为61个,近岸浅海为118个),应用激光粒度仪进行了粒度分析,获得了粒径分布数据和矩法参数,据此将该海域沉积物划分为5种类型,其中主要为粉砂质砂和砂质粉砂;沉积物在河口附近的分布大体以灌河口主航道为中心,具有对称性特征;沙嘴附近的沉积物组成较为复杂,来源较多,表明其形成是波浪、潮流、沿岸流以及径流综合作用的结果。     

一种可实现不同水深条件下采样的湖泊沉积物柱芯采样装置

沉积物柱芯采样器是一种广泛应用于生态环境研究的科研装备.在前人研究的基础上,我们研制了一套携带方便、操作简单、适用范围广、取样效果好的湖泊沉积物茬芯采样装置.通过组件的不同组合,该采样装置可实现不同水深条件下的沉积物柱芯采样,采集的沉积物厚度可达80～150 cm.该采样装置具有体积小、重量轻、结构简单、性能可靠的特点...     

外秦淮河疏浚后底泥中多环芳烃分布特征及其变化

利用GC-MS对外秦淮河疏浚后3个月及6个月采集的13个底泥样品中16种优控多环芳烃(PAHs)进行了分析.结果表明,疏浚后3个月底泥中PAHs含量较低,疏浚后6个月PAHs含量明显上升,说明疏浚对减少水体底泥污染确实有效果,但保持时间不长,经过一段时间的沉积和富集后污染物含量会发生回复现象,外源输入和河道沉积物内源释放对疏浚后新生表层底泥PAHs含量有较大的贡献. 草场门和集庆门河段处底泥中PAHs含量较高. 底泥中的PAHs以4～6环高分子量的PAHs为主,低环PAHs所占比例春季比冬季高. 根据PAHs中特殊组分(菲/蒽和荧蒽/芘)比例(w(Phe)/w(An), w(Flu)/w(Pyr))判断外秦淮河表层底泥中的多环芳烃主要来源为石油产品燃烧.