基于Vine Copula函数的河湖连通水环境多因子联合风险识别研究

河湖连通工程是水资源调配和水生态环境保护与修复的重要途经,同时作为一个包含着模糊性、随机性、灰色性以及未确知性信息的复杂系统工程,其不可避免地存在一定的风险。本文基于Vine Copula函数构建了南四湖在南水北调东线一期工程运行前后水环境多因子联合风险模型,通过对总磷(TP)、总氮(TN)、氨氮(NH₃-N)和叶绿素a(Chl-a)4种风险因子的敏感性分析,识别出运行后的关键风险因子;结合南四湖Ⅲ类水的供水水质要求,设置了运行后关键风险因子不同风险状态(即Ⅳ类和Ⅴ类)组合下的系列风险情景,识别出运行后潜在水环境多因子联合风险。结果表明:TN、NH₃-N、 Chl-a为关键风险因子;当TN和NH₃-N达到Ⅴ类水标准限值、Chl-a为35μg·L^-1时,工程运行后水环境联合风险变化速率增大,不确定性提高,需及时响应,建议重点关注TN和NH₃-N指标。     

莲藕人工湿地系统净化对农村废污水净化效果研究与示范

为净化农村生活废污水与雨水,建设莲藕人工湿地系统示范工程,对其净化效果进行研究。结果表明:该系统净化效果显著,在正常运行的情况下,其对农村污水中COD_Cr、NH₃-N、TN、TP、SS的去除率均达到排放标准。     

北方多级复合人工湿地水质净化效果分析——以官厅水库黑土洼湿地为例

为系统探究北方低温地区多级复合人工湿地水质净化效果,以官厅水库黑土洼湿地系统示范工程为例,选取2008—2021年共14年水质监测数据,分析了湿地系统整体净化效果,对比分析了稳定塘与人工湿地、表流湿地与潜流湿地净化效果。研究表明：黑土洼湿地对TN、NH₃-N、NO₃-N、TP、溶解性正磷酸盐磷、BOD₅和COD_Mn去除率分别为53%、59%、52%、41%、39%、49%和21%;稳定塘与人工湿地净化效果差别较明显,稳定塘对TP、溶解性正磷酸盐磷去除效果较好,人工湿地对BOD₅、COD_Mn及TN去除效果较好;潜流湿地和表流湿地的净化效果略有差别,相比较,潜流湿地对BOD₅、COD_Mn及TN去除效果较好,对TP去除效果较差。研究结果可为北方低温地区湿地系统建设与运维提供参考。     

泾河流域农业非点源污染解析

为研究泾河流域农业非点源污染状况及空间分布特点,采用输出系数模型估算泾河流域2017年农业非点源污染TN、TP、NH₃-N和COD产生量,再利用等标污染负荷法和聚类分析进行评价,结合ArcGIS软件得到污染物年产生量空间分布图,最后利用径流分割法进行验证。结果表明:2017年泾河流域TN、TP、NH₃-N、COD输出负荷分别为124 857.49、5 023.19、26 655.73、258 961.52 t,各污染物空间分布较一致;从污染物角度分析,首要污染物是TN,从污染源角度分析,TN、TP、NH₃-N等标污染负荷中土地利用贡献率最大,COD等标污染负荷中最大的污染源是畜禽养殖,等标污染负荷从西北至东南呈递减趋势,最大值均出现在环县;采用聚类分析法将泾河流域32个县(区)划分为6个污染等级,流域中上游区域污染水平最高,同时提出3种污染防治对策;运用径流分割法对模拟结果进行合理性分析,COD和NH₃-N的相对误差为3.07%、26.87%,具有一定合理性。     

表面流人工湿地对微污染河水净化效果评价

基于滏阳河苏里和莲花口断面水质情况和表面流人工湿地中试系统运行监测数据,采用综合评价法,构建表面流人工湿地水质净化综合评价指标体系,建立数学模型,对表面流人工湿地净化滏阳河水体效果进行评价分析,以考察表面流人工湿地对滏阳河水质净化的可行性,从而为永年洼人工湿地示范工程的建设及运行提供技术支撑。评价结果表明,湿地出水pH、TP、NH3-N和CODMn指标均满足Ⅳ类水质标准要求,TN是主要超标因子;湿地出水各指标(pH除外)单因子评价指数在湿地净化过程中随着净化时间的推移基本呈下降趋势,对滏阳河水的净化效果初步显示出一定的技术可行性。研究内容对滏阳河水环境治理与自然湿地生态恢复具有重要的参考价值。     

生态浮床中植物和基质对氮、磷的去除特性

为研究不同植物和基质对水体中NH₃-N、TP的去除特性，从而选取最佳材料构建生态浮床，实验拟合计算常绿鸢尾、水竹、黄菖蒲、灯芯草等4种植物对NH₃-N、TP的吸收动力学特性，研究砾石、蛭石、绿沸石、海绵铁等4种基质对NH₃-N、TP的等温吸附及动力学吸附特性。结果表明：黄菖蒲对NH3-N、TP的吸收效果最好，适合应用于生态浮床中；绿沸石和海绵铁对NH₃-N、TP的吸附效果最佳，适合作为浮床基质。     

UASB-AO-A/MABFT工艺处理油泥热解废水案例

生化法难以治理含毒性物质、C/N比严重失调、B/C低可生化性差的含油废水，针对某能源有限公司油泥热解废水，设计了预处理-UASB-兼氧A₁/好氧O-兼氧A₂/改进型曝气生物流化床MABFT-电催化氧化深度处理组合工艺，探讨了生化单元对COD、TN、NH₃-N的去除效果及运行费用。监测结果表明，COD、TN、NH₃-N平均去除率分别可达96.88%、95.95%、98.12%,出水各项指标达到当地纳管要求。     

太阳能曝气人工垂直潜流湿地去除生活污水氮磷的试验研究

利用芦苇和砾石构建太阳能曝气人工垂直潜流湿地处理生活污水。设定水力负荷400 mm/d,气水比10∶1,当进水氨氮(NH₄-N)、总氮(TN)、溶解性反应磷(SRP)和总磷(TP)平均浓度为5.14,7.56,0.40,0.53 mg/L时,引入太阳能曝气后,各自的平均去除率分别提高24.8%,9.4%,15.7%和11.5%。随着气温下降和进水浓度降低,湿地微生物脱氮除磷能力下降,曝气对改善生活污水氮磷去除作用不显著。对试验系统而言,太阳能曝气湿地基本建设费用是无曝气湿地的2.85倍;但以20 a运行为基础折算出的污水处理费比无曝气湿地仅高0.02元/m³。综上,从污染去除性能和污水长期处理费用来看,太阳能曝气湿地在生活污水处理方面具有较好的技术经济优势。     

改进综合水质标识指数在北运河主河道水质评价中的应用

为查明北运河不同季节的水质特征,基于2021—2022年北运河主河道11个监测断面的水质监测数据,采用主成分分析法,对北运河主河道水质进行分析,选取COD、TP、NH₃-N等3个主要的污染指标。对选取的3个污染指标进行单因子水质标识指数计算,通过3种不同的赋权法对传统的综合水质标识指数法的权重进行修改,分季节对北运河主河道河段水质进行评价,进而查明北运河主河道各季节的污染情况。结果表明：春、夏季是北运河污染相对严重的季节,冬季是北运河污染相对较轻的季节;北运河主河道水体中TP、COD、NH₃-N是影响北运河主河道水质等级的主要污染因子;相较于2021年,2022年北运河主河道水质呈改善趋势;2021—2022年,各站点水质等级达到V类水等级的仅占总体的13.6%;2021年北运河主河道上游污染较严重,2022年下游污染较严重,本研究为北运河水环境治理提供科学依据。     

崇明岛主要河道水质评价及时空变化特征

地表水是崇明岛重要的环境要素之一,为了解崇明生态岛十年建设以来主要河道水质变化情况,基于崇明岛主要河道2010～2020年间5个主要评估年份的监测数据,采用单因子水质标识指数法、综合污染指数法、主成分分析法等,对崇明岛主要河道水质时空变化特征进行分析。结果表明：(1)崇明生态岛十年建设期间,主要河道水质维持在Ⅱ～Ⅲ类,TP潜在超标性强。(2)水质主要影响因子的贡献程度从大到小排序为：高锰酸盐指数(I_Mn)、五日生化需氧量(BOD₅)、化学需氧量(COD)、总氮(TN)、氨氮(NH₃-N)、总磷(TP)、溶解氧(DO)。(3)水质随时间变化趋势无显著意义,岛域南部河道水质优于北部。基于分析评价结果,建议后期进一步加强水系沟通,加强农业面源污染治理,实施分区管理等。     

MIKE模型在契爷石流域水质改善中的应用研究

本文以东莞市契爷石流域为例,以COD、NH₃-N、TP为特征指标,研究MIKE模型在水质改善措施中的应用。结果表明,依据不同设计方案建立的污染物排放与水质达标的响应关系,得到在Ⅴ类水目标下,契爷石流域NH₃-N的纳污能力为0.135t/d,TP的纳污能力为0.025t/d;经过截污、清淤、增加调蓄池以及污水厂提标等措施,契爷石河口断面基本可以达到Ⅴ类水目标要求,COD平均浓度下降25.5%,NH₃-N平均浓度下降74.9%,TP平均浓度下降88.3%,应用成果可为工程水质改善措施提供依据。     

某水库水质分析评价及控制对策研究

近年来,水库水质污染严重。为了对水库水质进行评价,提出相应对策,以某抽水型水库为研究对象通过采用取样检测方法,研究结果表明,该水库COD_Mn、COD_Cr、NH₃-N、DO含量达到该水库承担的水体和保护Ⅲ类标准,而BOD₅、TN严重超标,TP含量略微超标。富营养化评价表明,TP处于中营养化以上,而TN处于富营养化以上。基于灰色关联度来评价水质表明该水库水质基本符合标准的Ⅲ类水体,并且在评价过程中采取Ⅲ类标准限值时,其评价结果更接近水库的实际功能。同时在未来应引进生态修复及生物自身净化技术,加强水库水质相关指标的监测,并开展相关研究,以此来控制水体污染。     

汉江中下游丰枯水期水质时空变化特征

为探究汉江中下游丰、枯水期水质时空变化特征,于2019年6月丰水期和2020年1月枯水期对汉江中下游(丹江口-武汉段)开展全面调查,布设了18个干流采样断面和2个支流采样断面进行采样和分析,并采用综合污染指数法和综合营养状态指数评价法对水质进行评价。研究结果表明:汉江中下游干流综合污染指数在丰、枯水期整体表现为无显著性差异,但从各断面比较来看,大多数断面丰水期污染程度大于枯水期,空间上丰、枯水期沿程各断面变化趋势相似,污染较大的断面分布在襄阳、汉川和武汉段;主要污染因子为总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH₃-N),其中TN浓度在丰、枯水期各断面均超过地表水Ⅱ类标准,且丰水期显著大于枯水期,TP浓度多数断面丰水期大于枯水期,超过Ⅱ类水标准限值断面的比例为27.8%,NH₃-N在枯水期均处于Ⅱ类水标准限值内,仅在丰水期个别断面出现超标现象。通过综合营养状态评价可知,汉江中下游综合营养状态指数处于中营养到轻度富营养状态,整体上呈沿程递增趋势,时间上表现为丰、枯水期无显著性差异,但枯水期综合营养状态指数波动更大。对污染成因进行分析,汉江中下游水质主要受点源、非点源污染和支流汇入,以及水利工程等的影响。研究成果可为汉江中下游水资源保护和可持续发展提供科学依据。     

化学氧化-三级过滤在矿井排水处理工艺提标改造中的应用

为了有效提升矿井排水深度处理工艺对水中NH₃-N、COD及SS的去除效率,采用化学氧化-不锈钢转筒过滤-多介质过滤-活性炭过滤工艺对原处理工艺进行提标改造。改造后处理工艺运行稳定,出水水质达到《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中Ⅲ类标准中对COD、NH₃-N、TP的相关要求。     

2种浮床植物吸收不同N/P水体中氮磷的研究

选取水稻、空心菜这2种常见植物作为研究对象,通过在容积为25 L的塑料水桶中设置浮床,在低、中、高3种N/P（分别为8∶1,25∶1,55∶1）富营养化水体表面种植植物,研究其对氮磷的去除效果。研究结果表明：①所选的2种试材--浮床水稻与空心菜能较好地吸收富营养化水体中的氮磷元素,可作为水体富营养化防治的浮床栽培植物进行推广;②在所选的3种N/P水体中,浮床水稻对TP的净去除率均大于浮床空心菜,而浮床空心菜对TN,NH₃-N的净去除率大于浮床水稻,可根据富营养化水体的性质,选择适合的浮床植物进行栽种;③在低N/P（比值为8∶1）的水体中,2种植物对TN,NH₃-N,TP的吸收能力最强,浮床水稻对其的净去除率分别为19.0%,91.4%,95.0%,浮床空心菜净去除率分别为28.2%,99.2%,87.2%。
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韩江流域程江水系水质污染特征及污染因子分析

选取韩江流域程江水系广东境内的3个断面2020年和2021年监测成果数据,采用水质类别法和综合污染指数法进行水质评价,从时间空间角度分析了主要污染因子的变化特征,运用主成分分析法对秋云桥断面水质主要污染因子进行分析,以及汛期、非汛期结合水量分析污染情况和变化特征。结果显示,程江3个监测断面中富石水库、梅西水库断面水质大部分满足Ⅲ类水质要求,秋云桥断面污染情况较严重,重点分析了该断面的污染因子：DO、COD_Mn、BOD₅、NH₃-N、TP、铁、锰,其中TP、NH₃-N、COD_Mn为第一主成分,BOD₅为第二主成分,铁为第三主成分。秋云桥断面超标原因主要为上游及周边分布较多排污口,城区生活生产污水的排放以及恰逢2020年和2021年特殊年景来水量少,水动力不足进而导致污染物浓度偏高。     

芦苇不同部位作为碳源对人工湿地脱氮除磷效果的影响

针对人工湿地中有机碳源不足造成脱氮效率较差的问题,寻找更高效的植物碳源以改善人工湿地内部碳氮比低的状况。通过试验比较芦苇穗(芦穗)、芦苇茎(芦茎)和芦苇根(芦根)3个部位在不同预处理方式下的静态释放规律,筛选出最佳的植物碳源,并通过小试人工湿地试验分析其作为植物碳源对脱氮效果的影响。分析结果表明:碱热处理能够提高COD释放量,相较其它预处理方式,其最大COD释放浓度提高10%,并提前释放一部分氮类化合物和含磷化合物;芦穗碱热处理初期COD释放量达到各部位中的最高值182.00 mg/L;从144 h内的平均TN释放量来看,芦穗碱热处理(6.16 mg/L)＞芦根碱热处理(4.21 mg/L)＞芦茎碱热处理(2.99 mg/L),芦茎释放量最少,比芦穗少一半以上;经过碱泡、碱热处理后,TN、TP、NH⁺₄-N、NO^-₃-N和NO^-₂-N释放量均小于简单处理。碱热处理后的芦苇茎是最佳植物碳源,具有较强的持续释碳能力,并且对氮、磷积累的影响最小;在小试人工湿地系统中添加碱热处理后的芦茎在不显著提高系统出水COD前提下,显著提高了TN和TP的去除率,相对对照组分别提高了61.14%和32.53%,达到同步强化脱氮除磷的效果。     

上下回流人工湿地预处理微污染水库水的研究

采用上下回流潜流人工湿地对微污染水库水进行预处理试验。根据试验数据,构建了上下回流潜流人工湿地系统CODCr、TN、TP的一级动力学模拟方程。结果表明:在水力负荷为0.4m3/(m2.d)条件下,CODCr、TN、NH3-N、TP的平均去除率均分别达到56.06%、58.97%、55.91%和50.56%。湿地系统夏季处理效果明显好于其他季节。使用周期按20年考虑,日均进水量3.6m3/d,湿地建设成本为2100元,水的处理成本为0.13元/m3,这表明采用人工湿地预处理微污染水库水是经济可行的。     

基于组合权重-集对分析理论的城市湖泊水质评价模型——以玄武湖为例

全面准确地进行水质评价是城市湖泊有效治理的前提。研究基于组合权重-集对分析理论，以溶解氧(DO)、氨氮(NH₃-N)、总磷(TP)、总氮(TN)为评价指标，利用综合层次分析法和熵权法确定指标权重，选择六元联系数，建立了适用于玄武湖的水质评价模型。结果表明，玄武湖的水质尚未完全达到Ⅳ类水标准，与传统评价方法(单因子评价法、主成分分析法)相比，采用基于组合权重-集对分析理论的城市湖泊水质模型开展评价工作时，可通过主客观相结合的方法综合考虑多种指标，且能对同一片湖区不同区域的同一等级水质的进一步发展趋势进行分析，从而完成更为全面细致的水质评价工作，为后续城市湖泊分区治理提供更为可靠的依据。     

拟建鄱阳湖水利枢纽对湖区水环境容量的影响

采用水动力水质模型模拟了鄱阳湖在极端退水年(2016年)和一般退水年(2017年)两种退水工况下拟建鄱阳湖水利枢纽建设前后的水动力水质过程,并构建湖区水环境容量模型评估了鄱阳湖拟建水利枢纽对湖区水质和水环境容量的影响。模拟结果表明：枢纽建设运行能显著增加鄱阳湖的水体体积,每月最大可增加77%;在退水初期主要降低湖泊中部的TP质量浓度,在极端退水年的退水后期会导致闸上TP质量浓度升高,在一般退水年则会导致闸上TP质量浓度降低,但对COD_Mn和NH₃-N质量浓度空间分布无明显影响;在极端退水年,枢纽建设运行会导致COD_Mn、NH₃-N和TP质量浓度增大,而在一般退水年则会导致TP的质量浓度降低;枢纽建设运行能显著提升COD_Mn和NH₃-N的水环境容量,在一般退水年会增大TP的水环境容量,但在极端退水年TP的水环境容量可能降低。