基于矿化垃圾的生态护岸强化脱氮基质的可行性研究

生态护岸是目前河、湖治理与修复过程中削减面源氮营养盐的重要措施之一。而筛选高效、低耗的生态护岸基质材料是其关键环节。通过优化复配矿化垃圾、沸石和砾石,研制一种基于矿化垃圾的新型强化脱氮生态护岸基质材料,并从其透水和持水性、抗剪、抗压和抗冲刷性、生态安全性、植被相容性和氮削减特性等方面对该材料进行了性能评定。结果表明:该新型基质材料的透水(渗透系数为1.31~2.55 cm/min)、持水(持水度为5.87%~8.02%)、抗剪(抗剪强度大于60 kPa)、抗压(抗压强度大于380 kPa)以及抗冲刷的性能均满足生态护岸基质材料的要求;发光细菌毒理实验证实其生态安全性;该材料适于护岸植被芦苇、鸢尾和麦冬的生长;具有优良的氮削减性能(氨氮和总氮的削减率分别为95%和70%)。静态经济评价表明,该材料具有明显的成本优势。该新型材料的研制对于生态护岸脱氮功能拓展以及解决河湖治理中面临的"氮超标"问题具有现实意义。     

河道水体富营养化污染综合治理的研究

根据丽娃河及丽娃支河污染现状和河道特征,经充分论证后确定综合整治方案,主体工程包括截污、调活水体、水质强化净化和河道生境恢复等,并付诸实施。对比综合整治跟踪监测结果和治理前河道水质状况调查结果显示,综合整治后,DO有了显著提高,NH3-N、TN、TP从治理前的劣Ⅴ类达到地表水Ⅴ类标准,河道的生态环境有了明显的改善等。结果表明,丽娃河采用水质强化和水生态重建方案并举,是行之有效的。     

三峡水库主要入库河流磷营养盐特征及其来源分析

以2004～2005年的三峡水库3条主要入库河流(长江、嘉陵江、乌江)中的水文、水质的调查参数为依据,研究了三峡水库入库河流中主要的水文变化特征、磷营养盐的季节性分布规律、形态组成及富营养化状态.结果表明,3条入库河流的流量、悬浮物呈现明显的季节性变化,丰水期的悬浮物含量明显高于枯水期.3条入库河流总磷的平均值在0.12～0.29 mg/L之间,均远远高于20世纪70年代的总磷含量,长江朱沱断面水体的磷含量高于嘉陵江北碚断面和乌江武隆断面的磷含量.总磷含量(TP)中以总颗粒态磷酸盐(TPP)为主,平均占75%以上;3个监测断面中流量、悬浮物与TP、TPP均呈显著正相关性,TPP和TP也呈显著正相关性.结果表明泥沙将颗粒态磷带入河流是主要的磷污染源,总磷的污染受面源污染影响较大.氮和磷都不是三峡水库入库河流中浮游植物的限制因子,3条入库河流中的N/P值较高(＞30),表明磷有可能被优先消耗到低值.     

三峡水库支流大宁河水华特征研究

以三峡水库支流大宁河水华敏感期(2007年4~6月和2008年4~5月)水质和水华的调查数据为依据,研究了其水质变化、营养盐构成及水华特征.结果表明,水华敏感期大宁河自回水段以下氮磷含量较高,总氮范围为0.84~3.21 mg/L,总磷为0.011~0.531 mg/L,氮营养盐主要以TDN为主(TDN/TN为84%),而磷营养盐以TDP占优(TDP/TP为60%);N/P值均高于16,藻类生长受磷限制.高锰酸盐指数和溶解氧含量低且变化稳定.叶绿素a为1.41~219.04 mg.m-3.相关性分析表明Chl-a与TP、高锰酸盐指数、DO、pH呈显著正相关(rChla-TP=0.453、rChla-高锰酸盐指数=0.641、rChla-DO=0.584、rChla-pH=0.409,p0.01),与SD呈显著负相关(rChla-SD=-0.392,p0.01);pH受多参数影响,但受藻类生长影响较大.通过显微镜对藻类进行鉴定,发现大宁河自回水段以下水华敏感期藻类分布较广,共发现8门82属124种,其中硅藻门和绿藻门分布最多,其次为蓝藻门和甲藻门,其余藻种较少.大宁河在水华敏感期暴发了3次自回水段以下大规模水华,水华期间藻密度最高值是正常值的14~1427倍,水华优势种主要有绿藻门的波吉卵囊藻、小空星球藻、土生绿球藻、实球藻和小球藻;裸藻门的扁裸藻、矩圆囊裸藻;硅藻门的小环藻、冠盘藻和舟形藻;甲藻门的埃尔多甲藻等;发生多藻种同时水华的情况;出河口处藻类较少.     

梭鱼草净化黑臭河水的日变化试验研究

测定了曝气和非曝气的2个植物净化槽在1 d中7个不同时间点的出水水质理化指标(pH、DO、COD、NH_4~+-N、TP)及植物叶片的叶绿素(Chla)、可溶性蛋白(SP)含量及过氧化物酶(POD)活性,另设空白槽为对照;试验目的是研究各指标的日变化情况及相互关系,为提高梭鱼草净化黑臭河水的处理效率及其植物净化槽的合理优化运行提供科学依据.结果表明,各水槽内所测指标的变化均在一定程度上与光强变化相关,对非曝气植物槽的分析发现,在出水理化指标中TP浓度与光强的相关性最好(r=0.93,p<0.01),而在植物生理指标中SP含量与光强相关性最好(r=0.91,p<0.01);植物处理使出水的DO日均值增加了0.13 mg/L,而曝气植物处理则使其增加了1.8 mg/L,曝气是对城市黑臭河水进行植物净化修复的必要辅助手段;曝气植物槽对黑臭河水中COD和NH_4~+-N的去除率日均值比植物槽升高了7.1%和6.3%(p<0.01),TP去除率却相应下降了38%(p<0.01);与非曝气槽植物相比,曝气槽植物体内Chla、SP日平均含量显著降低(p<0.05)而POD活性显著升高(p<0.05);光强和曝气的变化能迅速而显著地影响梭鱼草的生理特性从而改善其净化槽出水水质,是构建和优化黑臭河水植物净化槽时值得考虑的重要调控因素.     

扰动强度对菹草浸泡过程中氮磷碳释放的影响

以在北京前海采集的菹草（Potamogeton crispus）为实验材料,研究了在不同扰动强度下菹草残体浸泡过程中氮磷及高锰酸盐指数（PI）的释放特征和规律.结果表明,扰动可以加快菹草中总磷（TP）和PI的释放,在240 h的高强度扰动下,水中的氨氮（NH 4^＋-N）和总氮（TN）出现了显著（ANOVA,p〈0.0...     

基于人体健康风险的水污染事件遗传性致癌物安全浓度研究

确定水污染事件中遗传性致癌物短期暴露安全浓度,是目前我国水环境管理中急需解决的问题.在假设遗传性致癌物暴露剂量与致癌风险呈线性相关的前提下,提出了水体中遗传性致癌物安全浓度计算流程,建立了采用遗传性致癌物终生暴露安全浓度计算短期暴露安全浓度的方法.在我国2000～2010年间发生的60起水污染事故中,特征污染物为砷的水污染事件为6起,占总污染事件比例为10%,这一结果表明砷为我国水污染事件中高发的特征污染物.根据水污染事件遗传性致癌物短期暴露安全浓度计算方法,得出砷短期暴露安全浓度为0.5 mg.L-1,表明该方法在水污染事件应急管理中具有一定的可行性.     

城市黑臭河道底泥内源氮硝化-反硝化作用研究

氮超标是目前许多城市黑臭河道治理过程中急需解决的突出问题。在外源输入有效控制后,底泥内源氮成为水体氮污染的主要来源。硝化与反硝化过程是削减底泥氮负荷和控制内源氮释放的重要途径,从硝化与反硝化耦合作用角度探讨底泥内源氮的行为,对于有效解决黑臭河道氮超标治理难题具有重要的现实意义。对此,文章首先通过理论分析探讨了影响底泥内源氮硝化-反硝化有效耦合的重要因素,认为溶解氧水平和缺氧微环境分布是非常重要的参数,在这矛盾平衡中影响着硝化-反硝化作用的进行。其次评述了黑臭河道底泥内源氮硝化-反硝化作用的研究现状,指出对于污染严重且受人为干扰频繁的城市黑臭河道,曝气扰动是影响底泥内源硝化-反硝化作用的重要因素。为了实现对底泥内源氮的有效控释,往往需要通过选择合理的曝气条件从影响溶解氧水平和缺氧微环境分布两方面来控制硝化-反硝化反应平衡。最后探讨了今后相关研究的发展动态,包括曝气扰动的合理界定、模拟试验装置的有效构建、水动力条件下底泥硝化与反硝化性能的合理评定以及其微生物机制系统分析。     

活性黑对黄孢原毛平革菌锰过氧化物酶的影响

观察了活性黑KN-B(Reactive Rlack KN-B,RB KN-B)对黄孢原毛平革菌(Phanerochaete chrysosporium)锰过氧化物酶(MnP)酶活力和菌丝超微结构的影响以及黄孢原毛平革菌对RB KN-B的降解.于P.chrysosporium培养液MnP酶活达最高前,分别加入质量浓度为50 mg/L,200 mg/L,350 mg/L和500 mg/L的RB KN-B.分光光度法检测培养液MnP酶活,电镜观察菌丝超微结构的影响,紫外-可见光谱法检测培养液中RB KN-B的降解.结果显示,1)与对照组相比,50 mg/L RBKN-B组的MnP酶活力增强,200 mg/L、350 mg/L和500 mg/L组的MnP酶活力均显著低于对照组;2)电镜观察显示,经RB KN-B作用后,菌丝细胞膜受损,细胞内含物减少,胞质浓缩,出现质壁分离现象,500mg/L组有大量细胞解体;3)紫外-可见光谱扫描显示,RB KN-B经黄孢原毛平革菌降解,可见光波段最大吸收峰由598 nm移至525 nm和556 nm,峰值减小,紫外波段的吸收峰由315 nm移至352 nm.结果显示,黄孢原毛平革菌对RB KN-B的反应类似机体对不良环境因子的应激反应,经历了诱导、抑制及衰退的过程;RB KN-B对黄孢原毛平革菌菌丝细胞超微结构的损伤随RB KN-B浓度增高而增强,表明RBKN-B对MnP酶活的抑制与黄孢原毛平革菌结构受损密切相关;黄孢原毛平革菌对RB KN-B具有一定的降解能力,其中MnP作为关键酶起了重要的作用.     

芽孢杆菌脱氮作用的研究

对废水处理生物膜中的优势菌种芽孢杆菌(Bacillus)经纯化和驯化培养,对其脱氮性能进行了单纯性脱氮试验研究,并对其生长周期进行了分析。