不同规格生态沟渠对排水中污染物的处理能力之比较研究

利用三种不同深度规格的生态沟渠（E_0.80、E_1.05和E_1.30）,通过控制相同的表面水力负荷,比较研究了动态进水（TN 0.86~6.13 mg?L^-1、TP 0.11~0.28 mg?L^-1）条件下生态沟渠对农业面源主要污染物的去除效果,同时考察其耐冲击负荷能力和适宜建造长度。结果表明：整个试验期间,三种不同深度规格的生态沟渠对铵态氮（NH₄⁺-N）、总氮（TN）、总磷（TP）和悬浮物（SS）的去除率均达到50%以上,其中E_1.30对污染物的去除效率较高,NH₄⁺-N、TN、TP和SS的总平均去除率分别为64.8%、63.1%、71.8%和60.8%。同时,E_1.30的污染物出水浓度较为稳定,耐冲击负荷能力相对较强。进水浓度较高情况下,E_1.30在TN、TP出水浓度为2 mg?L^-1和0.2 mg?L^-1时所需长度分别为27.4 m和4.9 m,为三种规格生态沟渠中最短。表明生态沟渠是有效去除农业面源污染物的技术,在实际应用中可因地制宜地建设E_1.30规格的生态沟渠,并可辅以高效吸附氮磷材料等其他措施,进一步提高生态沟渠对农业面源污染物的去除能力。     

缓冲带截除农业面源强污染的效果

为了摸清草皮缓冲带对农田径流冲击负荷的耐受能力,通过工程尺度的现场试验,研究了高浓度污染负荷冲击对百慕大草皮缓冲带截除农业面源污染物能力的影响。结果表明:在高浓度污染负荷下,百慕大缓冲带能有效地截留农田径流中的悬浮固体(suspended solids,SS),SS浓度变化趋势与一般浓度污染负荷基本一致,前端下降速度较快,后端逐渐趋缓,2种污染负荷条件下末端出水SS质量浓度均在90mg/L以下,高浓度污染负荷冲击对农田径流SS的去除基本没有影响。缓冲带对高浓度氮磷污染负荷具有一定的净化效果,径流途径总氮(total nitrogen,TN)、氨态氮(ammonia nitrogen,NH4+-N)、总磷(total phosphorus,TP)的末端去除率为23%、16%和26%,分别为一般浓度污染负荷下末端去除率的59%、55%和70%;百慕大草皮缓冲带对渗流途径TN、TP具有一定的净化效果,2种浓度污染负荷下渗流水TN、TP浓度变化趋势基本一致,两者无显著差异(p>0.05),但TP去除速率较TN慢。该文为滨岸缓冲带的优化设计、维护管理及推广应用提供了依据。     

负荷对渗滤系统控制农业径流污染物的影响

为了考察负荷变化对渗滤系统拦截削减农业径流污染物性能的影响,在重庆市万州高峰镇鹿山河旁建立多级渗滤系统,开展了农业径流污染物净化效果的试验研究。结果显示,系统对污染物具有较好的去除效果,对化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)的平均去除率分别为35%、73%、37%和54%。污染物出水浓度随进水负荷的升高而升高,具有明显的线性关系。单位面积污染物去除负荷与进水负荷近似服从对数关系,低进水负荷时系统运行稳定,高进水负荷时系统污染物去除负荷波动较大。随着渗滤系统级数的增加,污染物出水负荷和去除负荷沿程上均体现出逐渐降低的趋势。渗滤系统沿程污染物负荷的变化兼具滨岸缓冲带、植被过滤带和生物接触氧化池的特点。     

混合基质垂直流人工湿地净化废水效果

利用两种混合基质(蛭石+高炉渣、陶粒+高炉渣)构建模拟垂直流人工湿地处理化粪池出水,运行1a试验结果表明,蛭石+高炉渣基质对总鳞(TP)、总氮(TN)、NH4+-N、CODCr的去除效果要好于陶粒+高炉渣系统,而且其4个组合系统对TP、TN、CODcr、NH4+-N去除率分别大于71%、2.5%、61%、65%;水力学负荷比污染物的去除率存在密切关系:CODcr、NH4+-N、TP在水力负荷较小(30.6cm/d)时的去除率比水力负荷61.2cm/d下高;而种植美人蕉的蛭石+高炉渣组合在水力负荷为30.6cm/d,停留时间为0.848d时的处理效果较好,其对NH4+-N、TP、CODcr的去除率分别为94.51%、89.13%、66.46%,均达到了《城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)一级B标准。     

丹江口库区典型小流域面源污染生态阻控系统效果评估

小流域面源生态阻控是控制农业面源的重要手段。选择丹江口库区典型小流域钱家沟为对象,通过小流域出口水质监测,阻控措施进出水监测,以及负荷削减核算,对面源生态阻控系统进行效果评估。结果表明:钱家沟生态阻控系统稳定半年后,小流域出口总氮(TN)、硝态氮(NO_3-N)、铵态氮(NH_3-N)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))、总磷(TP)下降比例分别为38%,23%,63%,49%和16%。各阻控措施中,表面流湿地对NH_3-N(54%)、TP(70%)和TSS(78%)去除率较高,生态塘、生态沟渠对TN(36%,39%)、NO_3-N(43%,37%)、COD_(Mn)(63%,56%)去除率较高,小型人工湿地对TN(56%)、NH_3-N(85%)、COD_(Mn)(84%)、TP(57%)和TSS(87%)均具有较高的去除率,生态滤墙主要对TSS(81%)去除率较高。阻控系统对COD_(Mn)、NH_3-N、TN、TP负荷的总体削减率分别为56%,73%,63%和59%。总体来看,小流域面源生态阻控系统能够有效降低主要污染物输出浓度,对面源污染阻控效果较好。     

潜流人工湿地对畜禽养殖废水的净化效果

为了提高潜流人工湿地对畜禽养殖废水中污染物的去除效果,该试验通过改变湿地内部结构构建了4个潜流人工湿地单元,选用灰砖块和碎石做湿地填料,冬夏季轮作栽培齿果酸模和大狼把草,考察湿地运行期间对厌氧消化后猪场废水的净化效果。结果表明：湿地单元经过80 d的启动,运行稳定,有植物湿地比无植物对照湿地提前10 d左右进入稳定期。运行期间,各湿地单元对废水中氨氮（ammonia nitrogen,NH4+-N）、总氮（total nitrogen, TN）、总磷（total phosphorus,TP）和化学需氧量（chemical oxygen demand,CODCr）的去除率与气温变化均呈现显著线性正相关。在水力停留时间（hydraulic retention time,HRT）为4 d,进水中CODCr、NH4+-N、TN、TP浓度分别为520、110、120、10 mg/L左右时,4个湿地单元对CODCr、TP的去除率分别在60%和70%以上,对NH4+-N和TN的去除率分别为28%～67%和32%～58%,植物对CODCr及TP去除的贡献分别稳定在10%和4%左右,植物对氮的去除效果受气温影响较大,夏季对NH4+-N和TN去除的贡献分别可达13%和12%。与一般潜流人工湿地比较,改进的波形潜流人工湿地对NH4+-N、TN和CODCr的平均去除率提高均在3%以上,对TP去除效果差异不显著（P＞0.05）。该研究可为构建大规模的潜流人工湿地处理畜禽养殖废水提供理论依据和技术支持。     

表面流人工湿地在滇池湖滨区面源污染控制中的应用研究

在滇池湖滨带核心区退塘还湖措施的基础上,通过对福保村湖滨废弃鱼塘改造,建立了表面流人工湿地系统,对该区域内面源污水处理进行了研究。研究表明,系统年削减人湖污染物COD、TN、TP负荷分别达7840、650和20kg,单位面积削减量分别为4704、390和12kg·hm^-2,削减率分别为28．02％、35．93％和4．86％;系统对污水中COD、NH3-N、TN、TP的去除率分别为15．57％、56．76％、40．37％和35．64％,且除COD外,旱季污染物去除率高于雨季;推流曝气可提高系统对污染物的去除效果,使NH3-N、TN、TP的去除率分别提高约39％、23％和21％,而COD去除率变化不明显。该系统为滇池湖滨区退塘还湖和湖滨生态系统重建提供了重要的技术示范,对滇池富营养化防治工作的开展具有重要意义。     

不同植物篱系统对坡耕地农田径流污染物的去除效果

采用人工模拟实验,探讨了四种植物篱系统在不同坡度（5°、10°和20°）、不同污染物进水浓度（低、中、高）下对坡耕地农田径流污染物TN、TP、NH3-N、TOC、COD的去除效果。植物篱系统分别是红叶石楠+小叶女贞+黑麦草（T1）、红叶石楠+小叶女贞（T2）、小叶女贞+黑麦草（T3）、红叶石楠+黑麦草（T4）。结果表明：植物篱系统对污染物的去除率均随坡度的增加而下降,TP、NH3-N、COD尤为明显,当坡度由5°增加到20°时,TP的去除率由52.25%~76.75%降至33.68%~60.34%,NH3-N的去除率由36.84%~68.33%降至34.30%~45.46%,COD的去除率由13.26%~38.69%降至3.15%~26.74%。除NH3-N外,随污染物进水浓度的升高,植物篱对污染物的去除效果越明显,TP的去除率可由33.33%~60.11%升至57.06%~81.44%,TOC的去除率可由-0.84%~2.92%升至9.64%~17.69%, COD的去除率可由-14.75%~11.25%升至20.62%~42.33%。植物篱系统对TN、TP、NH3-N、TOC、COD的去除效果显著优于裸土（对照系统）,在不同坡度下去除率最高分别能由12.81%升至47.02%、34.29%升至76.75%、18.27%升至68.33%、-0.93%升至11.52%、2.31%升至38.69%,在不同污染物进水浓度下分别能由15.57%升至53.05%、37.93%升至81.44%、17.60%升至64.05%、2.92%升至17.69%、-33.40%升至11.25%。总体而言,植物篱系统平均去除效果依次为T1>T4>T3>T2,即红叶石楠+小叶女贞+黑麦草去除效果最佳,这与三种植物的地表覆盖率高、根系发达以及在功能上相互取长补短、协同固定污染物有关。     

浸没式膜生物反应器处理猪场污水运行参数优化

污水处理是目前猪场废弃物污染防治的难题,结合猪场污水原水可生化性较好的特点,作者开展了浸没式膜生物反应器(MBR)处理猪场污水运行参数优化试验研究。试验选择3种溶解氧质量浓度(DO:1.5、1.5~3.0和3.0 mg/L)、3种水力停留时间(HRT:0.75、1.5和3.0 d)和3种回流比(200%、300%和400%),根据正交试验设计形成9个处理组,分3批在河南省某人工干清粪猪场进行试验,每批试验运行50 d(20 d驯化期+30 d试验期)。MBR有效容积30 L,自动进水和出水,污泥停留时间控制在25~30 d,反应器内水温控制在(20±5)℃,调节p H值为7~8。结果表明,当膜生物反应器进水化学需氧量(COD)、氨氮(NH4+-N)、总氮(TN)和总磷(TP)质量浓度分别为(3 277±1 192)、(203.8±51.2)、(361.0±133.3)和(65.0±23.1)mg/L时,出水的COD、NH4+-N、TN和TP质量浓度分别为(202±201),(56.6±54.0)、(91.6±69.1)和(19.2±10.0)mg/L,对应的去除率分别为94.3%±5.8%、70.0%±27.2%、70.7%±20.7%和68.3%±17.4%。MBR在去除污染物的同时,对污水中粪大肠菌群具有较好的去除作用,去除率达到99.9%±0.08%,试验中86.4%的MBR出水粪大肠菌群数能达到国家标准的卫生学指标要求。通过正交试验的极差分析发现运行参数对COD和NH4+-N去除效果的影响顺序为DOHRT回流比,对TP去除效果影响的顺序为HRTDO回流比,并优化出MBR最佳运行参数为DO 1.5~3.0 mg/L、HRT 3.0 d和回流比300%,对应试验中的处理4,其出水的COD、NH4+-N和TP质量浓度分别为(69.3±48.7)、(10.0±8.2)和(14.0±9.9)mg/L,相应的去除率分别为97.8%±1.5%、93.8%±5.0%和81.5%±14.2%。MBR出水可采用紫外线杀菌,杀菌后出水可望回用于圈舍冲洗以减少猪场生产的水资源消耗。     

不同水力负荷下生物质灰渣填料系统处理生活污水的研究

以生物质灰渣为填充材料,采用室内土柱淋溶模拟试验方法,研究了5种水力负荷下生物质灰渣填料对生活污水的处理效果。结果表明:在试验初期,系统内部微生物的活性弱,导致系统出水COD和TN浓度较高。随着进水次数的增加,各指标出水浓度逐渐降低,到后期,随着吸附消纳的饱和,TN、TP和铵态氮浓度表现出逐渐升高的趋势。在整个系统运行期间,5种水力负荷下生物质灰渣对COD的平均去除率分别为39%,62.7%,60.7%,59.1%,60.2%;TN平均去除率分别为34.3%,84%,73.8%,67.4%,40.4%;5种水力负荷下TP出水浓度最高为1.248mg/L,平均出水浓度在0.149~0.496mg/L之间,TP平均去除率为83%~97.6%,去除效果较好;生物质灰渣对铵态氮的去除效果最好,平均去除率高达98%以上。试验后期,在W5处理的高水力负荷运行中,装置出现堵塞现象,系统不能正常运行。总体而言,水力负荷为7.5~10cm3/(cm2·d)时,生物质灰渣的处理效果最好。     

不同有机肥处理对铜元素在土壤-蔬菜系统的累积及土壤形态分配的影响

为探讨有机肥处理后,Cu在土壤、蔬菜中的累积及土壤Cu的形态转变规律,研究设置了不同有机肥用量处理(CK,0 t hm^-2;T1,20 t hm^-2;T2,40 t hm^-2;T3,60 t hm^-2;T4,80 t hm^-2),每次施用有机肥后分别种植青菜和空心菜各两茬,测定土壤、蔬菜体内Cu含量。结果表明:在不同量有机肥处理下,四茬叶菜类蔬菜收获后,土壤中Cu元素总体出现了明显累积;以每茬蔬菜种植前分别施加有机肥量20、40 t hm^-2为背景,根据非线性回归拟合模型,预计在第七茬和第六茬蔬菜连作后,土壤中Cu全量可能超过绿色食品环境质量标准限值;另外,Cu在叶菜类蔬菜中和土壤含量有同步累积趋势,但第四茬不同处理下蔬菜中Cu含量随着有机肥施用量的增加而明显减少,且差异显著(P <0.05)。第四茬(有机肥施用1年后)叶菜类土壤中Cu形态总体表现为残渣态>可还原态>可氧化态>醋酸提取态的规律,菜园土壤短期施用有机肥可降低土壤中的醋酸提取态占全量中的比例,减少土壤中重金属的生物有效性。在青菜和空心菜对Cu的富集系数的差异性分析中发现,空心菜对Cu的富集能力显著高于青菜(P <0.05)。四茬叶菜类蔬菜Cu总量分别与其土壤总Cu和醋酸提取态Cu含量之间存在极显著正相关关系。     

若尔盖湿地潜在蒸散时空动态特征及影响因子

潜在蒸散(ET0)对水资源评价和气候变化均具有重要意义。利用若尔盖湿地及其周边19个气象站1960—2015年逐日气象资料,根据辐射修正的Penman-Monteith模型计算了湿地潜在蒸散量,采用累积距平、Mann-Kendall检验、Pettitt检验、Theil-Sen趋势度、Hurst指数等方法分析了蒸散变化规律,并对蒸散影响因子进行了主成分分析。结果表明:(1)若尔盖湿地年ET0均值为625.3mm,并以4.89mm/10a的速率显著上升(p<0.01),四季ET0表现为夏季>春季>秋季>冬季。年、秋、冬ET0分别在1968年(p<0.01),1997年(p<0.01),2003年(p<0.1)突变上升,春、夏两季未出现突变。(2)湿地年均ET0呈南部、东部边缘高、西北—东南一线较低的空间分布特征,且变化速率由东北向西南递减,其中西部班玛以北及南部马尔康、黑水之间地区ET0呈缓慢下降趋势。(3)湿地年ET0的Hurst指数在0.56～0.91间,主要呈四周高、中部低的空间分布规律。未来湿地ET0变化趋势以持续性增加为主,面积比例为96.88%。(4)气温上升是引起湿地ET0增加的最主要原因,其次是日照时数的增加和相对湿度的降低。净辐射、风速和降水量的减少引起的ET0减少被气温等其他因素作用所抵消。     

Stack Gas Desulfurization by Seawater in Shanghai

There are a series of advantages in use of seawater as absorbent to remove SO₂ in stack gas. Use of seawater for stack gas desulfurization is the first choice method for thermal power plant located on seaside. A study on the possibility of desulfurization by seawater of the East China Sea has be done by our institute. The qualities of seawaters have been investigated. These seawater samples were sampled from the East China Sea located Shanghai and Zhejiang province in China. The stack gas desulfurization of coal-fired power plant by seawater was conducted on 100 m³/h scale at Zhejiang. A pilot plant with 6000 m³/h scale has been completed and put into operation in Shanghai. It is found that the removal efficiency of SO₂ increase with ratio of seawater with stack gas. The removal rate of SO₂ in stack gas reached about 90≈95% when a plate tower was used. The waste seawater absorbed SO₂ can return to the sea after aeration and neutralization.     

Amino acid and peptide dynamics in horticultural soils under conventional and organic management strategies

Purpose  

Free amino acids (FAAs) and peptides, and dissolved organic nitrogen (DON) comprise key pools in terrestrial soil carbon (C) and nitrogen (N) cycles. A comparative study of organic and conventional arable farming systems was conducted in Shanghai, China to determine the influence of management practices on characterization of AA and peptide dynamics.     

基于脱钩理论的城市水资源利用与经济增长关系研究

[目的]探讨水资源利用与经济增长间的相互作用关系,为中国城市水资源利用与经济增长的协调可持续发展提供科学依据和决策参考。[方法]基于脱钩理论,运用Tapio弹性分析法对中国4个直辖市2001—2014年水资源利用与经济增长关系进行研究。[结果](1)中国4个直辖市水资源利用与经济增长总体处于弱脱钩状态。(2)农业用水脱钩关系优于工业。农业用水方面,北京市、天津市与上海市总体处于强脱钩,重庆市为弱脱钩;工业用水方面,北京市与上海市主要处于强脱钩,其余则相反。(3)北京市水资源利用与经济增长的脱钩状态最好,其次是上海市,重庆市的脱钩状态最差。[结论]各市水环境与经济尚未达到协调可持续发展,重庆市发展的压力最大,其次是天津市,北京市与上海市要避免向弱脱钩和负脱钩发展。     

PM10-bound Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAHs) and Cancer Risk Estimation in the Atmosphere Surrounding an Industrial Area of Shanghai, China

Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) are ubiquitous pollutants in the urban atmosphere. In particular, atmospheric pollution has increasingly become severe in China due to its rapid urbanization and industrialization. In recent years, a few studies have presented information about POPs (such as PAHs, PCBs, OCPs) in aerosols at a molecular level in a limited number of cities such as Beijing, Qingdao and Guangzhou, as well as Hong Kong. Whereas, these cities are located in northern and southern China, respectively, where characteristics of atmospheric pollution might be different from those in the eastern cities, such as Shanghai. Atmospheric particle pollution is a persistent problem in Shanghai, a typical metropolis of China, which has several huge industrial regions. In order to gain a comprehensive understanding of the present state, properties and sources of PAHs pollution in Shanghai, PM₁₀ samples were collected at Coal-Fired Power Plant (CFP), Chlor-Alkali Chemical factory (CAC) and Coking and Chemical factory (CCF) in an industrial area, during the period, November 2004–September 2005. The concentrations of 16 PAHs were analyzed using the HPLC with UV visible detector. The results showed that the mean value of total PAHs in the industrial area was 64.85 ng m^?3; 3-ring PAHs were found at low levels, while 4-, 5- and 6-ring PAHs were found at high levels. The levels of BaP were 3.07 and 7.16 ng m^?3 at Chlor-Alkali Chemistry Factory and Coking and Chemistry Factory sites, respectively. PAHs levels exhibited distinct seasonal variation, with the highest level in autumn and the lowest in summer. The major source of PAHs at the industrial area was fossil fuel combustion, coal-burning, industrial furnaces including others. There was a very significant correlation of PAHs levels between CCF and CAC (R ²?=?0.91). The average concentration of BaP in the industrial area during the sampling period was 5.95 ng m^?3. It could be concluded the local population appears to be exposed to significantly high cancer risk (exceeding 2 ng m^?3 in autumn and winter) as compared to the population of other areas.     

中国农村水利现代化指标体系构建

该文基于二次现代化理论,通过分析中国经济、世界经济现代化的历史进程,中国农村水利现代化的内涵、规律和特征,提出农村水利一次、二次现代化的评价指标体系。农村水利一次现代化评价指标以基础设施为主,包括了旱涝保收面积、工程配套维护水平、农村饮水保障程度、减灾实际达标水平4个指标。农村水利二次现代化评价指标以质量效益和良治为主,共17个指标。以定量分析为主,对中国各省农村水利一次、二次现代化的水平开展实证研究。结果表明:中国农村水利一次现代化水平随经济一次现代化水平增长而增长,但增长速度落后于经济现代化发展,如广东、天津、北京、上海经济一次现代化指数分别为84.0、94.0、95.0、97.0,农村水利一次现代化指数分别为74.4、85.0、88.0、96.5。经济发达省市农村水利二次现代化落后于国家经济二次现代化,如北京、上海、天津农村水利二次现代化指数分别为47.5、51.3、45.2,经济二次现代化指数分别为78.0、69.0、57.0。除经济发达省市北京、上海、天津外,其余省份农村水利二次现代化指数比经济二次现代化指数要高一些,路径有所偏离,发展趋势出现了差异。主要原因可能是:经济高速发展,导致水资源的过分消耗和环境污染,以致破坏了资源环境的可持续发展,整个发展趋势尚未有效遏制。中国农村水利二次现代化道路的偏离,提醒人们要及时转变观念、实行与新型工业化相应的水利现代化道路,把提高水资源的利用效率、发挥效益,进行制度创新放在首位。     

上海市水力侵蚀现状与水土保持措施分析

为研究上海市水土流失及措施现状,以第一次全国水利普查水土保持情况普查结果为基础,结合上海市基本情况,分析上海市水力侵蚀现状和水土保持措施情况。结果表明,上海市水土流失面积超过了200km^2,水土流失以河道两岸和湖泊沿岸的坍塌淤浅为主要特征,建设项目施工造成的人为水土流失也是上海市水土流失的一个重要方面。上海市中心城区水土保持措施较完善,但郊区部分河道还没有采取有效护坡措施,基本处于自然状态,很容易发生水土流失;因此,河道边坡和湖泊岸线的护岸整治、海岸滩涂的保滩促淤治理是上海市水土保持工作的重点,同时还应加强建设项目的监管和水土保持监测,以防止人为水土流失。     

中国区域粮食生产优势度的演变及分析

该文采用地区粮食优势度指数,实证了1994至2005年间中国粮食生产区域格局的演变情况。结果显示,近10年来中国粮食优势省区有集中的趋势,经济最为发达的北京、上海、天津和浙江等省（市）的粮食生产优势度下降最为严重,辽宁和吉林两省上升最大;东部地区的粮食生产优势正在逐步减弱,粮食生产重心正向中部和东北地区转移。粮食生产优势的区域变动可以从种粮收益、经营规模、农业劳动力机会成本等方面进行解释,东部地区虽然粮食收益较高,但是较小的规模、较高的劳力成本、以及经济作物的相对高收益都对粮食生产产生了负面影响。由此可见,东部地区粮食生产的逐步退出是历史必然。     

农村户用沼气发酵原料产气潜力及区划研究

结合能值潜力估算动物数据库模型,建立了中国农村户用沼气主要发酵原料理论户均产气潜力估算模型。并利用该模型对2007年中国农村主要沼气发酵原料理论户均产气潜力进行了估算。结果表明:发酵原料理论户均产气潜力居前五位的是西藏、青海、吉林、内蒙古和新疆,均高于2 300m3/a,其中西藏高达9 492m3/a,山西、上海、福建、广东、重庆、陕西和浙江发酵原料理论户均产气潜力较低,均低于540m3/a。在此基础上,构建了农村户用沼气发酵原料区划指标,对中国各地农村沼气发酵原料理论户均产沼气潜力进行分区,划分为沼气发酵原料最适宜区、适宜区、次适宜区和非适宜区。根据区划结果,形成了中国农村户用沼气发酵原料适宜性区划图。