管道沉积物氮及有机物污染特性研究进展

对国内外利用管道作为生物反应器去除氮及有机物、沉积物-水界面氮及有机物迁移转化等研究进展进行了综述。管道生物反应器中氮及有机物去除研究方面,国内外学者通过观测微生物含量、实地测量排水管道内污染物浓度变化、改良排水管道以实现更好的污水处理效果等方法进行研究;降雨冲刷沉积物引发污染物释放主要发生在沉积物-水界面,沉积物-水界面氮及有机物的迁移转化研究集中在沉积物-水界面层的组成及特性、沉积物-水界面的冲刷与污染、沉积物-水界面污染物的转化与降解等三方面,其中沉积物-水界面层污染物的迁移转化模型是重要研究内容之一。     

雨水管道沉积物污染初期冲刷效应及初期雨水量研究

为了控制雨水管道沉积物在降雨径流的冲刷下再悬浮随雨水排入受纳水体而造成的污染,利用SWMM软件构建汇水面污染冲刷模型,耦合管道沉积物冲刷模型,分析在管道沉积物影响下的径流污染初期冲刷效应,并提出一种初期雨水量的动态计算方法。结果表明:管道沉积物的存在会削弱初期冲刷效应,需要控制比地面截流3～5mm更多的初期雨水,可根据对降雨径流污染的监测数据,结合初期雨水的汇流规律,通过图解法求得。     

沉水植物对沉积物磷的影响研究进展

沉水植物占据着水体生态系统的关键界面,是水-沉积物环境质量及其界面物质迁移转化的重要调节器,对水体生产力及生物地球化学循环具有十分重要的影响。沉水植物在生长发育、衰亡过程中,通过直接或间接作用影响沉积物磷的迁移转换。针对已有研究成果存在的问题,提出了今后的研究方向:研究方法的改进与创新,拓展研究范围,开展生物相磷的相互迁移转化研究,深化不同类型沉水植物对沉积物磷影响机制的研究等。     

城市排水管道中沉积物及其污染研究进展

随着城市污水处理率的提高,点源污染基本得到有效控制,面源污染已成为城市水体污染的主要原因,城市排水管道沉积物中污染物的冲刷释放则是面源污染负荷的重要组成部分,其污染规律及负荷的研究对城市水环境的改善具有重要意义.针对此问题,分析了城市排水管道中沉积物的来源、影响和危害,综述了排水管道中沉积物运动及污染负荷模型的研究现状.     

海河污染研究进展

从水污染研究、沉积物污染研究、水生生态系统研究和模型研究4个方面阐述海河污染研究进展。海河污染研究取得的进展主要包括以下几个方面:表层水溶解氧变化规律和"三氮"污染研究;表层水和表层沉积物中持久性有机污染物和重金属污染及其环境风险研究;水生生态系统和水质模型初步研究。     

沉积物-水界面中可交换态氮对不同菹草密度的响应

为了认清沉水植物对富营养化浅水湖泊沉积物-水界面可可交换态氮的影响,通过模拟试验,利用连续流动注射分析仪测定了NO-3-N、NH3-N等指标,并结合其他环境指标,研究了沉积物-水界面中TN、NO-3-N、NH3-N对不同菹草量(0 g、150 g、300 g)的响应。结果表明,菹草的存在增加了间隙水氧化还原电位(Eh),降低了p H,且菹草量越大,间隙水中Eh、p H值变化越明显;利用单因素方差分析,得出300 g菹草组与对照组的间隙水TN质量浓度有显著差异(P0.05);菹草量越大,间隙水中TN、NO-3-N和NH3-N以及表层沉积物中固定态铵、有机氮、NH3-N和NO-3-N的去除效果越好。     

排水箱涵沉积物运动模拟

排水箱涵内沉积物的累积改变了水力输送条件,对城市排水系统运行状况具有重要影响。为了减少这种影响,亟需研究排水管涵沉积物运动规律,掌握沉积物累计的特征。根据计算流体动力学数值模拟技术,耦合流体体积函数模型和离散相模型,研究了排水箱涵沉积物输送过程。结果表明箱涵内一部分颗粒会沉积在箱涵底板,沿流向两侧沉积颗粒较多,中心部位较少。箱涵底板沉积物一定程度上保护了底板免受水流冲刷,但是限制了管道的输水能力,可能成为污染物的载体,在后续出现大流量冲刷中造成污染。     

合流制管道溢流污染的特征与控制研究进展

综述了国内外合流制管道溢流污染特征与控制的研究进展,总结了合流制管道溢流废水的污染物来源、水质水量关系和水环境影响特征,分析了影响合流制管道溢流污染特征的影响因素、常用合流制管道溢流污染控制措施,以及旋流分离、沉淀等末端控制技术的研究进展;指出管道沉积物的沉积、冲刷、污染释放监测与管道、截流井和排口净化技术的工艺组合,是控制我国合流制管道溢流污染的关键技术节点。     

沙颍河表层沉积物中氮与重金属的分布特征及污染评价

为揭示沙颍河沉积物中氮及重金属的分布和污染特征,于2015年6—9月采集了沙颍河干支流主要站点的表层沉积物及上覆水样品,分析了其中氮的赋存形态和重金属的分布,探讨了水体-沉积物氮的转化机制及重金属的来源。结果表明:沙颍河表层沉积物中NO-3-N、NH+4-N、ON(有机氮)和TN的质量比分别为21.47~53.60 mg/kg、1.702 3~3.066 1 mg/kg、1 050~2 390 mg/kg和1 071~2 488 mg/kg,ON占TN的97.17%以上;表层沉积物中Cd、Cu、Zn和As质量比分别为1.583~3.533 mg/kg、21.98~64.60 mg/kg、148.5~165.5 mg/kg和1.527~2.416 mg/kg。Pearson相关性分析表明:表层沉积物中氮主要存在于有机物中,表层沉积物释放NH+4-N已经成为影响沙颍河水体NH+4-N浓度的一个重要因素;沙颍河大部分站点的表层沉积物有机指数和ON分别处于Ⅱ、Ⅳ级,有机碳污染较轻,ON污染严重;潜在生态评价中重金属Cd已经达到了很强-极强的污染程度,其余重金属则处于轻微污染水平;重金属潜在生态风险指数IR显示沙颍河表层沉积物重金属潜在风险已经到了很强-极强的水平,其中Cd对IR的贡献达97.22%。     

内外源共同作用对太湖营养盐贡献量研究

本文根据环太湖25条主要入湖河流的监测结果对入湖水量及污染物输入量进行分析,计算了不同季节外源对太湖营养物质的贡献量。分别于春、夏、秋、冬4个季节对太湖梅梁湾水体开展5次野外试验,利用沉积物捕获器收集沉积物,采用Gansith公式法计算沉积物的再悬浮通量,并建立其与风速的关系;对代表不同风浪作用下的太湖悬浮物进行7次静沉降试验,计算悬浮物的静沉降通量,并建立其与风速关系。以3.7m/s为界对底泥悬浮沉降过程进行分解和概化,并利用近10年的风速资料估算太湖年均内源释放量。计算结果表明,全年外源负荷和内源释放对太湖营养盐的贡献总量COD为24.23万t、总氮为3.80万t、总磷为2 045.20t,其中内源所占比例分别为20.47%,20.44%和13.47%外源、内源对太湖的贡献量在不同季节有较大差异,夏季贡献量最大,春季次之。风浪作用下的COD、TN释放量只相当于外源输入量的25.7%,而TP释放量仅相当于外源输入量的15.6%。外源输入量对营养盐的贡献占据相当高的比重,太湖河道入湖污染负荷的增加是太湖水质恶化的根本原因。     

波浪作用下淤泥质底床泥体输移

建立了用于模拟波浪运动的水体引起底床软泥层振荡并导致泥体输移的垂向二维数值模型。该水-泥模型中应用了一个半经验的非线性的淤泥流变模型,该流变模型表达了淤泥体在循环剪切外力(波浪)作用下其应变及应变率与应力关系的显著的滞后回线特征。数值处理技巧上,为提高数值格式对水-泥界面附近流动的分辨力,较好地再现界面附近速度梯度大的流动特点,垂向网格方法是在水-泥界面的两侧区域均采用对数网格。模型验证是通过计算水波波高衰减率和底床软泥体输移速度,并与有关的实验测量数据进行比较。     

底泥污染物的环境行为研究进展

综述了底泥主要污染物重金属、营养物质(氮、磷)和难降解有机物向上覆水体释放的机理和影响规律,并指出该研究领域尚需解决的技术难题:重视对能代表大水体实际情况实验装置的研制开发以及野外观测与室内实验的密切结合、加强沉积物—水体界面之间物质扩散交换过程的机理研究,建立污染物释放模型;加强底泥污染物释放的动力学研究。     

水库沉积物结构特征及氮素分布研究

水库运行多年后,沉积物污染逐渐成为影响水库生态环境的重要因素。研究沉积物结构特征和沉积物污染特性是掌握水库淤积过程,防治水库内源污染的基础。通过对典型水库沉积物进行调查发现沉积物实际上是由外源性的污染输入形成,且多数处于静止水体,多年累积下具有明显的层理性和时序性特征。采用凯氏定氮法对沉积物中总氮含量进行分析,碧流河水库沉积物中总氮含量较高,在1153―3320mg/kg之间,从建库以来呈增加趋势,增加了水体污染的风险。     

泥沙颗粒和孔隙水在底泥再悬浮污染物释放中的作用

在环境水动力学中,河流底泥污染物释放是人们研究的主要问题之一。污染物进入到水体中后会有一部分聚集在水体底泥中,并在底泥的上层形成一条污染底泥层。底泥再悬浮时,污染物会通过再悬浮颗粒以及孔隙水重新释放到上覆水体中。此文中分别以氯化钠和磷代表典型非吸附性污染物和吸附性污染物,研究底泥污染物释放中底泥颗粒相和水相在不同的水力条件下所起到的作用。研究表明,在底泥静止状态和瞬间悬浮条件下,底泥污染物的释放主要来自于水相孔隙水,非吸附性污染物的释放主要集中在这两个状态下;而在连续悬浮条件下,再悬浮颗粒的解吸释放起着主要的作用,吸附性污染物的释放大部分发生在此阶段。另外,此文还研究了两种类型的泥沙即粘性细颗粒泥沙和非粘性粗颗粒泥沙在底泥连续悬浮时的释放量和释放时间的异同。研究表明,再悬浮粗颗粒泥沙的污染释放量要比再悬浮细颗粒小,但前者释放持续的时间要比后者长。     

水库污染机理初探

水库沉积物既作为污染"汇",接纳了大量的污染物;又作为污染"源",向上覆水体不断地释放污染物。针对水库污染特征及污染物主要来源,在治理上提出了外源控制和内源释放控制综合治理的建议,逐步恢复和重建水生生态系统。     

滇池沉积物内源磷释放初步研究

沉积物内源磷释放是湖泊富营养化重要的污染来源。本次研究在滇池20个采样点进行了原状柱状沉积物样品的采集。分析测试了分层沉积物样品的总磷、总氮、总有机质含量，揭示了滇池全湖沉积物中营养组分的含量特征和分布规律。为估算沉积物磷释放的通量水平和初步解释滇池磷释放的主要作用机制，现场提取出了沉积物间隙水，并分析了间隙水以及采样点湖水中溶解总磷、溶解磷酸盐和溶解有机磷的含量，根据实测运用费克扩散定律计算了沉积物-水界面之间磷的交换通量。同时对代表性样点进行了原样沉积物柱磷释放的实验室模拟。通量计算和模拟实验的结果表明，滇池沉积物具有较强的向水体的释磷能力，全湖沉积物平均磷释放通量为0．095mg／cm^2／a，沉积物磷释放成为全湖磷负荷的重要部分。实验数据相关性分析表明，滇池表层沉积磷活化释放的主要机制是表层沉积物有机质矿化降解，有机磷分解形成的浓度梯度驱动了溶解磷从沉积物向水体扩散。     

汤浦水库泥沙冲淤分布数值模拟

泥沙淤积不仅影响水库库容,其中大量污染物还会影响水库水质。运用MIKE21软件对汤浦水库泥沙分布进行模拟研究。结果表明:泥沙在库区分布不均,河流入库位置淤积较少,局部甚至有冲刷;库区中部是泥沙淤积主要地带,模拟最大淤积厚度约30 cm;坝前位置淤积最小,厚度约为12 cm。模拟结果与沉积物淤积厚度采样结果一致,说明该模型能合理模拟汤浦水库沉积物分布状况。模型提供的沉积物分布状况对控制汤浦水库内源污染有一定参考价值。     

基于涡动相关法的沉积物-水界面氧通量与水动力条件响应关系

沉积物-水界面是物质参与环境地球化学循环和生物耦合的"热区",水动力条件是沉积物-水界面物质交换的关键影响因素。溶解氧作为常用的水质评价指标,对调节生物化学进程有重要作用,因此本文采用涡动相关法这种非侵入式通量测量技术开展室内试验研究,探究沉积物-水界面氧通量与水动力条件的响应关系。结果表明:随着水体紊动增加(采用Batchelor尺度表征),扩散边界层厚度减小,氧通量增大。分析室内试验和相关研究中水动力条件、扩散边界层厚度及氧通量的关系,发现扩散边界层厚度与Batchelor尺度呈正相关关系,拟合结果表明可以用Batchelor尺度近似表示扩散边界层厚度;氧通量与扩散边界层厚度呈负相关关系,且当扩散边界层厚度小于0.5 mm时,扩散边界层厚度变化对氧通量影响更强烈,当厚度大于0.5 mm后,氧通量基本保持稳定。     

氮对水体沉积物污染机理研究

氮、磷等营养盐释放对水体沉积物污染起着不可忽视的作用,文章主要探讨和研究氮对水体沉积物的污染机理以及如何合理有效地预防和治理氮的污染。     

天然有机物引起的超滤膜污染研究进展

天然有机物(NOM)在多种地表环境介质中广泛存在。超滤(UF)膜有去除水体中胶体物质、部分细菌及病毒等优势,但NOM所带来的膜污染会限制UF技术广泛应用。在阐述天然有机物来源、特性及去除工艺的基础上,从亲疏水性能、分子量大小和表面荷电性能3方面,分析了NOM性质对超滤膜污染的影响。从优势污染物的确定、膜面有机污染物类型的解析、污染层形态特征的分析及微观相互作用力的表征4个层面,综述了天然有机物引起的超滤膜污染的研究现状,并对超滤膜污染机理研究的方向进行了展望。研究成果可为缓解NOM对UF膜的污染提供理论支撑。