基于CORDEX区域气候模式的大渡河流域径流模拟

研究气候变化下大渡河流域的径流预测可有效提高未来该流域的水利资源利用率,为水电调度提供决策参考。首先利用逐步聚类算法对6套CORDEX区域气候模式1970—2005年数据进行校正和验证,模拟大渡河流域2030—2065年的气候变化趋势。之后建立了大渡河流域年尺度的SWAT(Soil&Water Assessment Tool)模型,使用SWAT-CUP对其进行率定和验证,最后以校正后的未来气象数据驱动SWAT模型,进行未来大渡河流域径流模拟。结果表明,在未来RCP4.5和RCP8.5情景下,该流域降水量变化幅度较小,最高温度、最低温度整体呈增长的趋势,未来径流将大致呈增加的趋势,且在2050年前后,径流波动趋势不一致。在2050年之前径流变化量较小,之后2种气候情景下的径流变化趋势明显变大,预报的不确定性也增加。     

洞庭湖水生态风险评价模型构建及应用

水生态风险评价作为实施水生态保护决策的关键因素,对湖泊水生态风险防控具有深远影响。以洞庭湖为研究对象,基于1999—2017年历史数据,筛选DO、COD_Mn、NH₃-N、TP、Chl.a、水华影响指数、脆弱性指数、物种重要性指数及贝克-津田生物指数等9项指标,构建洞庭湖水生态风险评价指标体系。运用层次分析法和模糊综合评价法,构建水生态风险评价模型,对不同时期洞庭湖水生态风险状况进行分级评价。结果表明,2000年、2009年洞庭湖水生态环境处于中风险,2004年、2013年及2016年洞庭湖水生态环境处于低风险。整体来看,该评价模型基本能够反映洞庭湖在不同时期的水生态风险状况。     

丝状藻响应温度变化的生长及功能特性

针对近年来丝状蓝藻水华的频繁暴发问题,研究了3种常见丝状藻生长对温度的响应以及生长与功能特性间的关系。结果表明：温度由15℃增加至30℃,拟柱孢藻比生长速率由0.28 d^-1增加为0.70 d^-1,光合活性（F_v/F_m）在0.40~0.61范围内波动,单位藻细胞溶解性总氮（DTN）和溶解性反应磷（SRP）消耗量也分别增加了6.36 mg-DTN/mg-Chl.a、0.15 mg-SRP/mg-Chl.a;伪鱼腥藻比生长速率从0.12 d^-1到0.60 d^-1,F_v/F_m在15℃时达到最低,为0.12,单位藻细胞氮磷消耗量也分别增加了21.72 mg-DTN/mg-Chl.a、1.71 mg-SRP/mg-Chl.a;水华束丝藻比生长速率从0.20 d^-1到0.44 d^-1,F_v/F_m受影响较小,单位藻细胞氮磷消耗量也分别增加了12.29 mg-DTN/mg-Chl.a、0.83 mg-SRP/mg-Chl.a。温度升高都会促进3种丝状藻生长,拟柱孢藻易在大于30℃高温下形成优势;伪鱼腥藻温度适应范围广,但温度低于15℃会抑制伪鱼腥藻生长;水华束丝藻最佳生长温度为25℃,并可在15℃时取得优势,耐低温能力较强。另外,丝状藻可通过权衡藻细胞生理特性以维持不同温度下的生长优势。     

强化反硝化脱氮湿地外加碳源研究进展

人工湿地作为一种新型污水处理技术已被广泛应用,碳源是影响其反硝化脱氮的主要因素之一,针对污水中C/N比较低的问题,需向系统中额外投加碳源。在大量相关文献研究基础上,对强化反硝化脱氮人工湿地的外加碳源进行了总结,并比较了外加碳源的种类和及其优缺点。并对人工湿地外加碳源的研究进行了讨论和展望,为今后强化脱氮人工湿地外加碳源的深入研究提供了建议。     

一株卓贝尔氏菌的分离鉴定及氨氧化特性的优化

为了准确阐明卓贝尔氏菌对污染水体中NH4^+-N的氧化效率,以清河底泥为菌源,分离筛选出1株氨氧化能力较强的卓贝尔氏菌(Zobellella sp.)。考察了该菌株在不同培养条件下对NH4^+-N硝化效率的影响,利用响应面分析法对培养条件进行优化。结果表明,该菌株4 d内的氨氧化强度为27.88 mg/(L·d),当COD/ρ(TN)为11、pH为8.5、温度为25℃时,该菌在24 h内将NH4^+-N的质量浓度从171.1 mg/L降至11.88 mg/L,氧化效率高达93.06%;建立二次方程回归模型对实验数据拟合结果良好,优化后的培养条件为COD/ρ(TN)=10.72、pH=8.27、θ=25.72℃,在此条件下该菌的NH4^+-N氧化率为94.82%。可为污染水体中NH4^+-N去除的生物方法提供了理论指导依据。     

千峡湖沉积物重金属含量空间分布及污染风险评价

为探究千峡湖湖区表层沉积物重金属空间分布特征及污染风险程度,对湖区开展了现场调查及沉积物采样工作。采用相关分析法和主成分分析法对表层沉积物重金属来源进行解析,同时基于地累积指数法与潜在生态风险指数法对湖区污染情况及风险程度进行评价。结果表明：(1)湖区Cd超标严重,沉积物中Cd含量平均值为2.88 mg/kg,尤其在渤海镇(S6)、小粗口(S7),Cd含量超标倍数高达11.9和22.5倍。存在局部As偏高情况;(2)相关性分析和主成分分析结果表明,第1主成分为Cu、As、Pb,质量分数主要来源于农业生产过程中化肥农药大量施用和农村生活污水的输入,第2主成分为Cd、Zn,质量分数主要受农村生活及入湖河流影响,第3主成分为Cr,质量分数则来源于沉积物自身;(3)地累积指数和潜在生态风险指数结果表明,梅坑入湖(S5)、渤海镇(S6)及小粗口(S7)受沉积物重金属污染风险最高,其中重金属Cd污染风险水平较高。     

洞庭湖出入湖氮磷通量特征及滞留效应研究

采用2013—2017年洞庭湖主要出入湖断面水质、水量监测数据,估算洞庭湖经由“四水”（湘江、资水、沅江、澧水）和长江“三口”（松滋口、太平口、藕池口）入湖及城陵矶出湖氮、磷通量,分析其时空变化特征及滞留效应。结果表明：时间上,2013—2016年“四水”“三口”年均入湖氮、磷通量总体呈增加趋势,但2017年受入湖水质改善、水量减小的同步影响,相比2016年入湖氮、磷通量分别减小了19.93%、23.14%,受水情影响,入湖氮、磷通量在年内分配不均,70%以上集中在4—9月;空间上,入湖氮、磷通量主要来源于“四水”水系,分别占78.48%和71.77%,其中湘江和沅江的贡献较大。“四水”受点、面源污染的综合作用,而“三口”的面源污染是其主要污染来源。此外,洞庭湖氮、磷滞留率很低,藻类浓度不高,但湖区氮、磷浓度（1.73、0.075 mg/L）仍远高于湖泊藻类暴发的临界值（0.20、0.02 mg/L）。为降低湖泊水华的发生风险,关键是保持湖泊的连通性,警惕长江“三口”区域总磷风险,并兼顾湖滨区污染物控制。     

纳米材料用于改性水处理中的有机-无机杂化膜的研究进展

通过将亲水性的纳米粒子加入有机高分子膜的制备中得到的有机-无机杂化膜结合了无机膜和有机膜的优点,成为膜技术领域的研究热点之一。在制膜过程中引入的纳米粒子主要包括ZrO_2、TiO_2、Al2O3、SiO_2、石墨烯等,主要通过3种不同方法:无机纳米颗粒可直接加入铸膜液、复合纳米粒子改性、纳米粒子前驱体改性制备有机-无机杂化膜。从理论与应用两个角度对有机-无机杂化膜在提高物理和化学稳定性、分离性能,膜亲水性以及抗污染性能等方面进行了阐述,归纳了有机-无机杂化膜在水处理领域的应用效果以及最新研究进展,并针对杂化膜研究提出了一些建议。     

纳米材料用于改性水处理中的有机-无机杂化膜的研究进展

通过将亲水性的纳米粒子加入有机高分子膜的制备中得到的有机-无机杂化膜结合了无机膜和有机膜的优点,成为膜技术领域的研究热点之一。在制膜过程中引入的纳米粒子主要包括ZrO_2、TiO_2、Al2O3、SiO_2、石墨烯等,主要通过3种不同方法:无机纳米颗粒可直接加入铸膜液、复合纳米粒子改性、纳米粒子前驱体改性制备有机-无机杂化膜。从理论与应用两个角度对有机-无机杂化膜在提高物理和化学稳定性、分离性能,膜亲水性以及抗污染性能等方面进行了阐述,归纳了有机-无机杂化膜在水处理领域的应用效果以及最新研究进展,并针对杂化膜研究提出了一些建议。     

基于化学-微生物法的煤矸石山酸化污染原位控制技术研究进展

含硫煤矸石在露天堆储过程中会产生酸化污染，释放出大量有毒有害气体和高盐酸性废水。常用的物理阻隔措施难以满足煤矸石短期堆储时工程量小、取用矸石方便的需求。因此，找到一种基于化学法和微生物法的煤矸石酸化临时抑制措施是矿区生态修复领域的热点问题。针对煤矸石氧化过程受微生物调控的特点，归纳总结了化学法和微生物法在煤矸石山污染原位控制中的应用现状和存在问题。化学法通过应用有机杀菌剂抑制氧化菌活性，降低了煤矸石氧化速率，但大量施加杀菌剂可能带来环境风险；微生物法通过筛选、驯化还原菌，调节淋溶液pH值的同时去除盐和重金属离子，但需要依赖外加碳源。在此基础上，提出了化学-微生物法协同的煤矸石山酸化污染原位控制技术，利用有机杀菌剂为还原菌提供碳源，还原菌降解杀菌剂能够减少环境风险。此外，改良菌种、研发新型杀菌剂及其缓蚀剂将是未来研究的重点方向。