2005年全球主要污染区g -HCH土壤残留的模拟与验证

采用修改过的CanMETOP 模型,修正过的2005年1o (经度)×1o (纬度)精度网格的g -HCH残留清单作为模型的输入数据,计算了2005年全球大气中g -HCH的浓度.2005年全球土壤残留为13600t,其中印度、中国、原苏联以及欧洲(去除原苏联)4个区域的土壤残留量占全球g –HCH总残留量的72%.选取已发表的与研究区域相关的3组2005年的大气g -HCH的监测浓度与其相对应的模拟结果进行对比,结果显示这3组数据具有很好的相关性,验证了g -HCH残留清单的准确性和修改后的模型的有效性.     

影响中国近地面γ-HCH浓度和沉积量的贡献源评估

采用CanMETOP模犁,模拟了2005年欧洲(去除前苏联所占区域)、印度、中国和前苏联4个主要的FHCH土壤残留区域的γ-HCH通过挥发、大气传输和沉积对中国环境的影响.结果表明,中国东部和西部地区近地面的年均浓度分别为10～100pg/m3和1～10pg/m3.中国本地源对东中部和东北部的浓度贡献在90%以上,对东南部地区的贡献为30%～80%,印度源对该地区的贡献为10%～30%;印度源对西部的近地面浓度贡献在50%以上;欧洲源和前苏联源主要影响两北地区,贡献比例均在10%左右.中国本地源对东北区域的总沉积贡献最大(75%),西北区域和南部区域的总沉积均以印度源贞献为主,贡献比例分别为63%和67%.整个中国,年总沉积量为691t,贡献比例依次为印度源(55.1%),中国源(31.6%),欧洲源(3.6%),前苏联源(2.5%).     

估算天津环境中γ-HCH归宿的逸度模型

以全天津市为研究区域,利用稳态假设的逸度模型,用Matlab软件计算了γ-HCH(林丹)在环境各相中的浓度和相间迁移通量.γ-HCH在天津气、水、土壤、沉积物、鱼、作物、蔬菜各相中的浓度分别为1.57×10-11、7.95×10-7、1.17 × 10-4、4.58×10-4、6.03×10-4、1.60×10-4和6.42×10-5mol/m3,在数量级上与实测值吻合很好.估算结果表明农业施用和农药厂废水是该地区环境中γ-HCH最主要的来源,最大的汇是土壤和沉积相(占环境中总量的99%),最主要的迁移过程是水-沉、气-土的扩散和沉降,土壤和沉积物中的降解是γ-HCH消失的最主要途径.     

HCB与γ-HCH在辽河沉积物中的缺氧降解动力学

为全面认识多氯有机物在天然水沉积物中的转化行为,利用超声波发生仪萃取沉积物样品,采用气相色谱仪(Ni63-ECD)定量分析,在缺氧条件下,测定了辽河沉积物中六氯苯(HCB)、γ-HCH的微生物降解速率.在单个培养体系中,测定出不外加有机碳源,外加葡萄糖和乙酸钠3种条件下HCB、γ-HCH的缺氧降解符合准一级动力学方程,动力学常数分别为HCB k(不外加有机碳源)=0.0014d-1, k(葡萄糖)= 0.0033d-1, k(乙酸钠)= 0.0052d-1;γ-HCH k(不外加有机碳源)=0.0454d-1, k(葡萄糖)=0.1143d-1, k(乙酸钠)=0.1451d-1.在2种氯代物混合培养体系中,HCB、γ-HCH的降解速率均有所下降.经GC-MS测定,三氯苯、二氯苯分别是HCB、γ-HCH的主要降解产物.     

地膜覆盖与施加γ-HCH对农田土壤温室气体排放的影响

采用地膜覆盖和施加 γ-HCH(0 ng???g?1、50 ng???g?1、500 ng???g?1)双因素处理进行紫苜蓿(Medicago sativa L.)盆栽培养试验,通过静态箱-气相色谱法研究了地膜覆盖与施加γ-HCH对土壤温室气体(N2O、CH4和CO2)排放的影响.结果表明:(1)供试土壤是N2O的排放源和CH4的弱吸收汇.(2)土壤N2O和CO2排放通量与土壤含水率和土壤温度呈显著正相关(P<0.05).(3)地膜覆盖显著抑制了无植物处理组第28?—?35 d土壤N2O的排放(P<0.05),以及无植物处理土壤施加γ-HCH时土壤对CH4的吸收峰值(P<0.05);且地膜覆盖极显著促进了CO2的排放(P<0.01).(4)高浓度γ-HCH(500 ng???g?1)处理组N2O排放通量显著高于低浓度γ-HCH处理组(P<0.05),施加高浓度γ-HCH(500 ng???g?1)极显著促进无植物处理和种植苜蓿时无覆盖土壤对CH4的吸收峰值(P<0.01);施加γ-HCH会抑制CO2的排放(P>0.05).     

α-HCH在太湖地区环境中的长期迁移与残留的动态模拟

根据太湖地区1/4°×1/6°经纬度网格的地表特征及α-HCH施用量,建立了一个基于同精度网格系统, 包含迁移和传输2个模块的质量平衡模型. 迁移模块使用逸度方法描述α-HCH在每一个网格的多介质环境中的迁移过程,传输模块使用拉格朗日方法描述α-HCH在不同网格间的大气平流和水体径流. 模型模拟了α-HCH在研究区域开始施用至今(1952~2007年) α-HCH在5类4层土壤、气、水和底泥23个环境相中的积累、迁移和残留情况. 模拟值与实测α-HCH浓度对比验证表明两者吻合得很好. 环境温度是影响α-HCH在各环境介质中浓度的最重要因素. 模拟结果表明,在α-HCH使用时期,在土壤中的年积累趋势约为年使用量趋势的5.7%; 在停止使用后,其减少趋势为积累趋势的50%. 在α-HCH使用期间,太湖流域α-HCH的年使用量与其水-气界面沉积通量存在显著的相关性,而与土-气界面通量则无显著相关性. α-HCH停止使用后,太湖流域水-气界面通量表现为向大气的挥发,且自1985年其年挥发通量大于土-气挥发通量. 底泥是α-HCH水-气界面挥发的主要补给源. 2007年太湖流域内α-HCH大气浓度普遍高于流域外大气浓度. 整个模拟时段α-HCH的主要输出途径是流出太湖地区,且以大气平流为主;其次的减少途径是在环境介质中的降解,其中土壤降解量占绝大部分. 2007年环境中残留的α-HCH为总使用量的0.005%,以土壤残留量为主,其次是底泥.     

纳米零价铁对γ-HCH的降解效果及机理研究

采用液相还原法制备纳米零价铁(nZVI),透射电镜表征显示,其粒径<20nm,在介质中处于团簇状态.利用所合成的nZVI对γ-HCH进行了还原脱氯研究,结果表明,nZVI具有很高的表面反应活性,当用量为0.5g/L时,反应90min,对2.5mg/L的γ-HCH去除率达90%以上.nZVI对γ-HCH的去除符合准一级反应动力学方程,其反应速率和去除率与pH值、nZVI添加量、γ-HCH初始浓度、共存离子等因素有关.反应速率随pH值的减小而增大,NO3-对反应速率有较强的抑制作用,Ca2+,Mg2+和SO42-对反应速率影响不大.利用GC-MS检测到降解产物四氯环己烯(TeCCH)和氯苯(CB)的存在,推测反应机制为双氯脱除反应和脱氯化氢反应.     

估算天津环境中γ-HCH归宿的逸度模型

以全天津市为研究区域,利用稳态假设的逸度模型,用Matlab软件计算了γ-HCH(林丹)在环境各相中的浓度和相间迁移通量.γ-HCH在天津气、水、土壤、沉积物、鱼、作物、蔬菜各相中的浓度分别为1.57×10^-11、7.95×10^-7、1.17 × 10^-4、4.58×10^-4、6.03×10^-4、1.60×10^-4和6.42×10^-5mol/m³,在数量级上与实测值吻合很好.估算结果表明农业施用和农药厂废水是该地区环境中γ-HCH最主要的来源,最大的汇是土壤和沉积相(占环境中总量的99%),最主要的迁移过程是水-沉、气-土的扩散和沉降,土壤和沉积物中的降解是γ-HCH消失的最主要途径.     

河流环境持久性有机污染物归宿的动态逸度模型

运用逸度方法构建了依赖于温度的、模拟持久性有机污染物(POPs)在河流环境中长期变化的动态归宿模型,其中逸度容量、污染物的转化速率、传递系数等模型参数的计算与温度有关.为了检验模型的合理性,以辽河下游为研究区域,对水体和沉积物中的γ-HCH进行了模拟计算.结果表明:逸度容量的变化与温度负相关,速率系数则相反.在模拟温度范围内(273～298K),-γHCH在空气、水和沉积物中的逸度容量分别减少了8.4%、89.7%和89.7%,转化速率系数分别增加了0.69、22.0和4.5倍;气-水界面的挥发和水-沉积物界面的扩散速率系数分别增加了7.9和1.6倍.模型计算值与实测值吻合较好,最大偏差为5.6倍,表明该模型用于残留POPs的长期预测是可行的.     

数值模拟在土壤环境影响评价中的应用

根据土壤中溶质迁移转化模型,建立土壤中引油类污染物质迁移转化数值模拟模型,以预测在油井井场附近,石油类污染物质在土壤剖面的分布、迁移和转化,在大地龙北油田开发建设工程环境影响评价中,应用此模型预测石油对土壤的污染,为环境影响评价提供依据预测结果与实验结果相近,认为在通常情况卜地表的石油主要积累在30cm以上的土壤中,下渗的最大深度为80cm,不会对地下水造成污染     

1950年以来BHC在杭州环境中积累、迁移与残留动态的模拟研究

根据区域环境背景值、BHC施用量及其物化性质参数,以逸度模型为工具,建立了描述BHC在杭州多介质环境中迁移转化的动态模型．通过模拟结果了解各时期BHC在气、水、土壤、沉积物、鱼、植物叶和根等10种环境介质中的积累、迁移和残留情况,并考虑了环境介质物理性质差异、温度对BHC热力学参数的影响,及对其环境行为和归宿的影响．模型模拟了自1952年BHC在研究区域大量施用以来,在环境中逐渐累积并达到稳定,因BHC禁用又逐渐消失的过程中,BHC在各环境介质中的分布、浓度及其在毗邻介质间迁移通量的动态变化．对模拟结果与实测BHC浓度的验证表明二吻合较好．虽然杭州地区有机氯农药用量远高于其它地区,但由于该区温度较高有利于BHC的降解和挥发,目前BHC的浓度和残留量均低于北方地区．该研究的成果可用于有机污染物暴露风险评价,还可为预测其它有机污染物的归宿提供基础数据和模型框架．     

模拟酸雨对山东主要土壤类型理化性质的影响

以ｐＨ２、３、４、５的模拟酸雨,对山东省棕壤,褐土,潮土,砂姜黑土,盐渍土等５种土壤进行了１－１０ａ室内淋洗土柱试验,结果表明,除棕壤在ｐＨ２的模拟酸雨淋洗第４ａ开始酸化以外,其余４种土壤１０ａ淋滤波ｐＨ值均大于７;模拟酸雨淋洗土壤１０ａ,土壤淋失盐基总量是褐土〉砂姜黑〉盐渍土〉潮土〉棕壤,盐基离子对酸雨的敏感性为Ｃａ＾２＋〉Ｍｇ＾２＋〉Ｋ＾＋,Ｎａ＾＋模拟酸雨对土壤中活化作用是除棕壤ｐＨ２出现活     

影响中国近地面g -HCH浓度和沉积量的贡献源评估

采用CanMETOP模型,模拟了2005年欧洲(去除前苏联所占区域)、印度、中国和前苏联4个主要的g-HCH土壤残留区域的g-HCH通过挥发、大气传输和沉积对中国环境的影响.结果表明,中国东部和西部地区近地面的年均浓度分别为10~100pg/m3和1~10pg/m3.中国本地源对东中部和东北部的浓度贡献在90%以上,对东南部地区的贡献为30%~80%,印度源对该地区的贡献为10%~30%;印度源对西部的近地面浓度贡献在50%以上;欧洲源和前苏联源主要影响西北地区,贡献比例均在10%左右.中国本地源对东北区域的总沉积贡献最大(75%),西北区域和南部区域的总沉积均以印度源贡献为主,贡献比例分别为63%和67%.整个中国,年总沉积量为691t,贡献比例依次为印度源(55.1%),中国源(31.6%),欧洲源(3.6%),前苏联源(2.5%).     

羊草草原碳循环过程的模拟与验证

根据内蒙古典型羊草草原碳通量和生物量观测数据,验证VIP(Vegetation Interface Proces-ses)模型,并模拟分析1958—2007年该生态系统碳循环特征及其与环境因子的相关关系。结果显示:VIP模型能够较准确地模拟地上生物量(R2=0.70)和净生态系统生产力NEP(R2=0.57)的变化趋势。羊草草原生态系统总初级生产力(GPP)、净初级生产力(NPP)和生态系统呼吸(Re)在1958—1973年间下降,1973—1993年间增长,1993年后又出现下降的趋势。与环境因子的相关性分析表明,GPP、NPP和Re随CO2和降水的增多而增大,随温度升高和降水的减少而降低,其中降水量与碳通量相关性最高,呼吸与温度、降水、CO2均存在一定程度的正相关关系。NEP年际变化较大,主要受控于年降水量,以228 mm为界,年降水量大于此值时,NEP为正的概率较大。     

土壤呼吸对模拟增温的响应与不确定性

温度升高是全球变化的主要表现方式之一，生态系统的许多物理、化学过程都和温度相关，因此温度的变化必然会引起一系列生态系统过程发生变化。土壤碳库在全球变化研究中的地位日益突出，土壤呼吸是土壤碳库碳平衡中一个不容忽视的重要过程，研究土壤呼吸有助于揭示土壤碳库动态机理。土壤呼吸是陆地生态系统把植物通过光合作用固定的CO₂返回到大气的主要途径。本文综合分析了近年来的研究论文和已有的整合分析研究结果，以期：（1）讨论引起土壤呼吸变化的主要原因；（2）总结近年来土壤呼吸对模拟增温响应的不确定性；（3）展望未来土壤呼吸的研究方向及难点。     

澳门半岛交通噪声模拟与控制研究

交通噪声是澳门半岛最主要的环境噪声源。本研究在国际上通用的交通噪声预测模型STAMSON的基础上 ,根据澳门半岛封闭型道路的特征 ,建立了封闭型道路交通噪声计算机预测模式 ,经过实测数据的验证 ,模型预测结果达到了令人满意的精度要求。利用建立的交通噪声预报模式 ,计算了澳门半岛不同类型道路的交通噪声水平 ,定量评价了道路交通噪声的污染状况。最后 ,根据澳门半岛交通密度高的特点 ,提出了新的环境噪声标准建议 ,并给出了逐步改善环境交通噪声的主要措施     

典型湿地生态系统碳循环模拟与预测

以植物生理生态特性和有机碳周转动力学原理为基础,利用室内模拟培养试验结果率定了温度、积水强度、冻融交替对湿地有机碳分解矿化的影响参数,建立了典型湿地生态系统碳循环模拟模型.利用实地观测的数据对模型进行了检验,对模型的灵敏性进行了分析,同时利用该模型进行了情景预测.结果表明,所建模型能较好地模拟中温带（三江平原）和亚热带（洞庭湖）湿地生态系统的碳通量和碳累积特征,沉积物呼吸的模拟值与实测值呈极显著相关关系（p<0.01）;三江平原常年积水沼泽有机碳密度约为80×10⁹ g·km^-2,洞庭湖湿地碳密度约为20×10⁹ g·km^-2;三江平原常年积水沼泽和季节性积水沼泽每年碳的净固定速率分别为104　g·m^-2和76 g·m^-2;该模型对温度和大气CO₂浓度变化反应敏感.在既定的水文条件下,大气CO₂浓度升高和增温可能会使湿地生态系统的碳交换变得更为活跃;在CO₂浓度倍增和增温小于2.5℃的气候变化情景时,系统净初级生产力（NPP）和积累的有机碳密度增加,系统仍为大气的CO₂ 汇,但气候变暖的进一步加剧并不利于湿地有机碳的积累,由于CO₂施肥效应和温度升高增加的系统NPP补偿不了因温度升高导致的沉积物呼吸速率加快而损失的碳,季节性积水沼泽生态系统积累的有机碳甚至出现明显的下降趋势.     

反硝化滤池的数值模拟与模型校正

建立了反硝化滤池中试系统,在滤速8m/h,进水C/N分别为4和5两种工况条件下运行,考察其反硝化处理效果,结果表明在进水C/N=5条件下,出水TN浓度由14.52mg/L下降为7.14mg/L.应用BioWin软件,构建了反硝化滤池中试系统的模型,基于滤速8m/h,进水C/N=5条件下的运行数据,应用常规灵敏度分析法(Si,j)和均方根灵敏度分析法( ),对BioWin软件中的412个参数进行了灵敏度分析,结果表明,对反硝化滤池中试系统模拟结果影响最为显著的两类参数为:与甲基营养菌有关的计量学参数及与生物膜有关的参数.根据灵敏度分析结果,选取5个灵敏度最高的参数,通过调整参数值对所构建的反硝化滤池模型进行了校正,应用于滤速8m/h,进水C/N=5条件下的运行模拟取得了较好的效果.最后应用校正模型对滤速8m/h,进水C/N=4条件下的运行结果进行模拟,结果表明模拟值与实测值同样能够较好地吻合.由此得出结论,本研究所构建的反硝化滤池中试系统模型及基于灵敏度分析的模型校正方法是有效的,可用于实际反硝化滤池工艺的模拟.     

基于EFDC模型的滇池水质模拟

从应用层面介绍EFDC模型的主要编程原理和数据结构,以及主控文件、初始化数据、气象和负荷数据以及模型输出的内容和结构。利用1988、1989年的负荷数据和观测资料,对滇池水质进行了模拟。结果表明,模型的水动力模块模拟结果与实际情况较接近,水质模块的模拟结果尚可接受,模型实用程度的提高有赖于基础数据的积累。     

生物滤池工艺的数值模拟与运行优化

以筼筜污水处理厂生物滤池工艺(DNBF+BAF)为研究对象,应用Bio Win软件,构建该工艺的Bio Win模型,基于2013年9月和10月的实际运行数据,结合两种灵敏度分析方法,对Bio Win模型进行校正.结果表明,校正模型可对DNBF+BAF工艺进行有效模拟,且对该工艺的Bio Win模拟结果影响最为显著的3类参数为:与生物膜有关的参数、与异养菌(OHOs)有关的参数和曝气参数.然后应用校正模型模拟该工艺在不同工况条件下的运行结果,对其进行工艺优化.结果表明:1一级B排放标准的最佳运行条件为:回流比=50%,取消甲醇投加,此时进水C/N=4.43;2一级A排放标准的最佳运行条件为:回流比=50%,投加甲醇后的进水COD=155 mg·L-1,此时进水C/N=5.10.