石臼湖表层沉积物营养盐与重金属分布及污染评价

为揭示石臼湖表层沉积物营养盐和重金属的污染特征,于2018年2月采集表层沉积物,分析了石臼湖营养盐和重金属的含量、空间分布特征。结果表明:全湖有机质、TP和TN的平均质量比分别为30.25 mg/kg、585 mg/kg和776 mg/kg,TP为无污染风险级别,有机质和TN处于低污染风险级别;重金属Cr、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg和Pb平均质量比分别为94.92 mg/kg、41.25 mg/kg、38.42 mg/kg、124.33 mg/kg、16.48 mg/kg、0.17 mg/kg、0.05 mg/kg和35.92 mg/kg,均超过了江苏省的土壤重金属背景值,Hg和Cd污染相对较重,全湖为中等危害等级;在空间分布上,东部区域的采样点8、9营养盐质量比较高,重金属污染较重。     

北京市中心城河流表层沉积物重金属污染评价

为了解北京市中心城河流表层沉积物中重金属污染现状,采用地累积指数法、主成分分析法、潜在生态风险指数法评价和分析了沉积物中汞、砷、铅、铬、镉、锰、铜7种重金属的污染程度、污染来源及潜在生态风险。结果表明,重金属平均含量为Hg 0.670 mg/kg,As 6.01 mg/kg,Pb 31.1 mg/kg,Cr 63 mg/kg,Cd 0.29 mg/kg,Mn 277mg/kg,Cu 45mg/kg;平均地累积指数排序为Hg(1.49)Cr(0.34)Cu(0.24)Cd(0.14)Pb(-0.77)As(-1.41)Mn(-2.30),沉积物主要受Hg、Cr、Cu、Cd的污染,Hg处于中等污染程度,Cr、Cu、Cd处于轻度-中等污染程度,污染主要来源于三方面:交通、汽配(修)及供暖燃煤。重金属平均潜在生态风险系数排序为Hg(357)Cd(80)Cu(13)As(9)Pb(7)Cr(4)Mn(2),中心城沉积物潜在生态风险指数平均值为472,总体上具有较强生态危害。     

黄河花园口表层沉积物重金属污染及潜在生态风险评价

研究黄河花园口表层沉积物重金属污染可为黄河中游重金属污染治理和生态风险管理提供参考。在黄河花园口河段布设8个采样点,取表层沉积物样品对其重金属(Pb、Cu、Cd、Zn)含量进行检测分析,采用地累积指数法和潜在生态危害指数法分别评价其污染水平。结果表明:沉积物中重金属(Pb、Cu、Cd、Zn)的含量分别为:22.10、20.07、0.198、125.28 mg/kg。地累积指数法评价结果显示,重金属元素污染程度顺序为:CdZnPbCu。潜在生态风险指数法评价结果表明,各重金属污染对花园口河段构成的潜在生态危害由强至弱依次为:CdCuPbZn,其中Cd是最大贡献因子。总体上讲,黄河花园口河段处于轻微生态风险等级,未受到明显的重金属污染。     

云蒙湖沉积物重金属污染特征及风险评估

为研究云蒙湖表层沉积物中重金属分布特征、来源及其潜在生态风险,2018年8月采集表层沉积物样品,采用电感耦合等离子体质谱法测定Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb等6种重金属的含量,并将地统计学方法与GIS技术相结合分析云蒙湖湖区沉积物重金属空间分布特征,利用地积累指数法和潜在生态风险指数法进行污染状况评价,使用相关性与主成分分析法对沉积物中重金属来源进行解析。云蒙湖表层沉积物中Cr、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb含量均值分别为62.91、9.66、56.79、93.14、0.09、11.07 mg/kg;地积累指数法评估显示,水库沉积物重金属总体污染状况为未污染或轻度污染;潜在生态风险指数RI显示,湖区RI平均值为50.12,属于低度生态风险水平;云蒙湖沉积物中Cr、Cd、Pb来源主要为工业污染和农业生产活动,Zn和Cu主要来源于水产养殖污染。     

沙颍河(河南段)水污染的时空分布规律

对沙颍河流域(河南段)的沙河、颍河、贾鲁河水质进行监测,分析沙颍河水污染的时空分布规律特征。结果显示:①流域内主要支流沙河、颍河、贾鲁河水体TN浓度均超过Ⅴ类地表水质量标准要求,为劣Ⅴ类。②流域水体CODMn、TP浓度从上游的Ⅳ类到下游的Ⅴ类逐步恶化,部分河段超过Ⅴ类水质要求。周口段贾鲁河和沙颍河NH3-N、TN、TP、CODMn浓度超过Ⅴ类水质标准;沙河、颍河TN、CODMn浓度为Ⅴ类或超Ⅴ类水质标准,NH3-N符合Ⅲ类水质标准,TP符合Ⅳ类水质标准。③沙颍河流域水体TN、TP、CODMn浓度随季节而变,枯水季节的TN、TP浓度明显高于丰水季节,CODMn浓度明显低于丰水期。④沙颍河流域主要污染因子为TN,其次为CODMn和TP。认为流域水污染最严重的河流为贾鲁河,其次为颍河和沙河,该流域水体不仅点源污染严重,还存在明显的面源污染。     

潮白河湿地沉积物营养盐空间分布特征及评价

通过对潮白河湿地沉积物中TOC、TN和TP的测定,结合统计分析手段,探讨其空间分布与污染水平。结果表明:潮白河湿地沉积物中TOC、TN和TP的含量变化范围分别为0.65%~4.76%、0.44~4.88 g/kg和0.52~2.48 g/kg,其均值分别为1.60%、1.37 g/kg和1.05 g/kg,且水平方向上空间分布差异性大,在2个湿地入水口含量较高,有机质及有机氮污染评价都属于污染范畴,生态毒性效应已达严重级别,河道边坡土壤含量最低,有机质及有机氮污染评价都属于清洁或较清洁范畴,生态毒性效应处于安全级别;垂直方向上,TOC和TN主要集中在表层,含量随深度增加而降低,表层均值分别是底层均值的2.05倍和2.26倍,TP含量变化较稳定,表层均值仅为底层均值的1.21倍;C/N值表明沉积物中有机质及营养盐主要源于水体中浮游动植物和藻类,为湿地污水升级处理提供依据。     

洪湖沉积物碳氮磷分布特征及污染评价

洪湖是中国第七大淡水湖,富营养化问题日益突出。全面了解洪湖沉积物氮、磷、有机质的含量及分布特征,对掌握其富营养化现状与氮磷污染生态风险具有重要意义。在湖区布设了8个采样点,2019年10月采集50 cm柱状沉积物,分别测定不同深度沉积物总氮(TN)、总磷(TP)以及有机质(OM)含量,分析了TN、TP 和OM 含量的空间分布特征及相关性,并运用综合污染指数法评价其对应的污染程度。结果表明:洪湖沉积物TN含量在467.8~8 454.5 mg/kg之间,平均值2 167 mg/kg,为重度污染,其中近一半的采样点表层沉积物TN含量>5 000 mg/kg;TP含量在502.7~1 252.4 mg/kg之间,平均值693.8 mg/kg,除杨柴湖为重度污染外,其他大部分地区为中度污染;有机质含量占比在5.0%~24.9%之间,平均值9.6%,为重度污染。在垂直空间上,TN、TP 和OM 均在沉积物表层垂向深度0~20 cm存在明显的积累,其含量随垂向深度的增加而迅速降低。研究成果可为洪湖富营养化的控制与治理提供科学数据支撑。     

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。     

SBBR反应器处理粪便污水厌氧出水脱氮效能研究

针对粪便污水厌氧出水高氨低碳(BOD/TN=1)的特点,采用序批式生物膜反应器(SBBR)处理该废水,考察了负荷、NH3-N等对其处理效能的影响;并探讨了低碳源及低温条件下提高反应器脱氮效能的措施.试验结果表明:当水温≥20℃,挂膜密度为30%,有机负荷为0.8 kg CODCr/(m3·d),NH3-N负荷为0.17 kg NH3-N/(m3·d)时,在SBBR反应器中实现了高效的同步硝化反硝化脱氮,使进水CODCr为2 600 mg/L,BODs为500～600 mg/L,NH3-N为500～600 mg/L的污水,出水NH3-N为7.2 mg/L,TN为99 mg/L,NH3-N去除率＞98%,TN去除率＞80%.当反应器中NH3-N≥200 mg/L时,将对自养微生物产生明显的抑制作用.在SBBR反应器进水中接入8%的粪便污水,解决了脱氮过程碳源不足的问题.在低温条件下,通过将反应器的挂膜密度提高至45%,可使TN去除率由84.3%提高至93.4%.     

竺山湖及太湖西沿岸北段的重金属分布特征及其生态风险评价

对竺山湖及太湖西沿岸北段底泥沉积物中6种重金属Cd、As、Cr、Hg、Pb和Cu的质量比进行分析,结果表明,底泥沉积物中Cd、As、Cr、Hg、Pb和Cu的平均质量比分别为1.23 mg/kg、10.28 mg/kg、82.98 mg/kg、0.074 mg/kg、35.27 mg/kg和33.9 mg/kg,分别是各自背景值的4.6倍、1.1倍、1.0倍、0.7倍、2.2倍和1.8倍;底泥沉积物中重金属的垂向分布特点是:随底泥沉积物深度的增加,重金属质量比逐渐降低,并在底泥沉积物50 cm深处表现出明显的重金属质量比降低拐点。利用潜在生态风险指数法对竺山湖及太湖西沿岸北段的重金属生态风险进行评价,结果表明,该区域重金属生态风险值范围为34～444,平均值为117,太湖西沿岸大浦口区域的生态风险较大,Cd是生态风险的主要贡献元素。建议对竺山湖以及太湖西沿岸区大浦口区域Cd的污染进行必要的疏浚控制,疏浚深度在底泥50 cm深处,以有效去除该区域的Cd污染。     

常见水生植物对富营养化和重金属复合污染水体的修复效果研究

选取大沽排污河原位生态修复工程现场的6种修复植物旱生美人蕉、水生美人蕉、旱伞草、鸢尾、马蔺、菖蒲为研究对象,通过温室培养试验研究了这6种植物对水中氮磷和重金属Cd、Pb复合污染的修复效果。试验结果表明,所选6种植物在复合污染水体中对营养物质和重金属Cd、Pb均表现出较好的修复效果。经50 d修复后,各植物对总氮TN的去除率为53.90%～94.75%,对总磷TP的去除率为46.76%～85.10%;对Cd的去除率达到90.39%～99.47%。其中,菖蒲、鸢尾、马蔺对总氮的修复能力较好;鸢尾、美人蕉和马蔺对氨氮的修复效果较好;而旱伞草、美人蕉和马蔺对总磷的修复能力最强。所有修复植物对Cd和Pb的富集系数都远远大于1,对Cd、Pb表现出很强的富集能力,可作为Cd、Pb超富集植物来修复水体中的重金属Cd、Pb污染。     

生态塘对稻田降雨径流中氮磷的拦截效应研究

农田养分的大量流失已成为农业面源污染的主要来源之一,生态塘兼具排水和生态湿地双重功效,研究其对稻田排水氮磷的拦截效应对于防治农业非点源污染具有重要意义。针对降雨径流条件下生态塘对降雨径流中氮磷的动态拦截效应以及降雨径流结束后氮磷在静水中的去除效应有待明了的需求,本文选取太湖西岸何家浜流域典型农田作为研究对象,并将该区域的塘堰改造为生态塘,研究了生态塘对水稻生长期内的三场降雨径流氮磷的拦截去除效果及降雨径流结束后氮磷在静水中的去除效应。研究结果表明:(1)在三场降雨过程中,生态塘对总氮(TN)的平均去除率为34.7%,总磷(TP)的平均去除率为34.8%;(2)生态塘对降雨径流中不同形态氮磷的去除率大小排序为氨氮(NH_4~+-N)颗粒态氮(PN)硝态氮(NO_3~--N),颗粒态磷(PP)溶解态磷(DP),且径流状态下水体垂向分层氮磷浓度分布随降雨进行而变化,总体分布规律为底层氮磷浓度大于表层氮磷浓度;(3)降雨径流结束后,TN在生态塘中的去除率为50.4%,TP在生态塘中的去除率为52.3%,塘2对TN、TP的去除率大于塘1与塘3,生态塘表现了较强的抗冲击自修复性。     

里下河地区代表性浅水湖泊表层沉积物可转化态氮的赋存特征

以受人类活动影响剧烈的小型富营养化湖泊为研究对象,研究湖泊表层沉积物可转化态氮的赋存特征,探索环境因子与各形态可转化态氮之间的关系。结果表明:14个湖泊表层沉积物中各形态可转化态氮质量比次序为强氧化剂可提取态氮(SOEF-N)离子交换态氮(IEF-N)弱酸提取态氮(WAEF-N)强碱可浸取态氮(SAEF-N);2w(IEF-N)与黏粒、壤粒、砂粒、w(Ca)呈显著的相关性;w(WAEF-N)与含水率、w(有机质)、w(TP)、w(Ca)、w(Zn)呈显著相关性;w(SOEF-N)与黏粒、w(有机质)、w(TOC)、w(NH+4)、w(Mn)呈显著的相关性;w(SAEF-N)仅与w(TP)和w(Ca)存在一定的相关性。3受人类活动影响较大的湖泊w(IEF-N)和所占TN百分比最高;表层沉积物中的w(WAEF-N)与w(有机质)多寡一致。     

长湖纳污能力及水产养殖污染负荷估算

以CODMn、NH3-N、TN、TP作为污染指标,采用湖库均匀混合模型、狄龙模型和合田健模型对长湖纳污能力进行计算,并针对目前长湖水产养殖污染较重的特点,采用排污系数法、污染负荷率法对长湖水产养殖污染负荷进行估算。结果表明:长湖CODMn、NH3-N、TN、TP的纳污能力分别为8 523.15 t/a、1 495.57 t/a、1 932.70 t/a、96.64 t/a,长湖水产养殖所产生的COD、NH3-N、TN、TP污染负荷量分别为3 724.10 t/a、51.98 t/a、279.96 t/a、26.42 t/a。水产养殖对于长湖COD、TP的污染贡献较大是导致长湖有机污染和富营养化的一个重要污染源。     

瓦埠湖沉积物中氮与磷赋存形态分析

利用连续提取法研究了瓦埠湖沉积物中磷的赋存形态和氮的组成特征。结果显示:瓦埠湖沉积物中总磷含量为293～874 mg/kg,平均为470 mg/kg,总磷主要由无机磷组成;在沉积物的提取磷中铁结合态磷为主要赋存形态;铁磷、钙磷、铝磷的相对百分含量指示出该湖泊的磷源自污染较少的区域。瓦埠湖沉积物中总氮的含量为208～464 mg/kg,平均为265 mg/kg,氮的主要组成为有机氮,有机氮、有机指数等显示该湖泊属于清洁类型,未遭受污染。瓦埠湖流域的社会与自然状况的调查结果、湖泊底泥的有机碳氮比等均表明湖泊营养物质来自面源,各指标含量在空间分布的特点与相关性的差异,说明了物质沉积存在重力分离与水动力作用的过程。     

改良型人工快渗系统脱氮除磷效果研究

人工快渗(CRI)系统是一种广为人知的无动力生态处理技术措施,但传统CRI系统存在对氮、磷去除率普遍较低的问题。本研究采用海绵铁、沸石、火山岩、红壤土和杂沙作为填料,构建了一个改良型CRI系统,在水力负荷为1 m~3/(m~3·d)的条件下,以实际生活污水为试验进水,进行为期20天的试验。实验结果表明,该系统在运行16天后出水TP、TN和NH_3-N浓度均趋于稳定,稳定后出水平均浓度分别为0.21 mg/L、8.38 mg/L和2.34 mg/L,能分别满足《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级A排放标准的0.5 mg/L、15 mg/L和5 mg/L的限值。TP、TN和NH3-N三项指标的总平均去除率为84.44%,远高于传统CRI系统的44.06%总平均去除率。该研究成果为治理农村生活污水提供了一项行之有效的生态治理技术措施。