沉积物、生物炭和活性炭吸附甲磺隆的特征及机理

吸附是影响污染物环境行为的关键因素,鉴于甲磺隆在环境介质中的高迁移性和环境风险,探讨了甲磺隆在沉积物和碳质吸附剂(生物炭和活性炭)上的吸附特征和机理。结果表明,吸附剂的性质对甲磺隆的吸附有重要影响:有机质含量高、p H低的沉积物有利于甲磺隆的吸附;对于碳质吸附剂,非线性指数n与H/C正相关,吸附能力lg Koc与H/C负相关,表明炭化程度越高,吸附非线性程度越强,吸附能力越大,可能是因为微孔数量和芳香碳含量增多分别有利于孔填充作用和π-π电子受体-供体(π-πEDA)作用的发生;lg Koc与比表面积(SA)正相关进一步说明了孔填充起着重要作用,lg Koc与O/C负相关表明碳质吸附剂表面的疏水性越强越有利于甲磺隆的吸附。生物炭和活性炭对甲磺隆的吸附能力分别比沉积物约高1和3个数量级,表明施加碳质吸附剂可能会降低沉积物中甲磺隆向地表水和地下水的迁移性。尽管生物炭的吸附能力低于活性炭,但是相比于活性炭,生物炭的成本更加低廉,具有广阔的应用前景。     

黄河健康评价与修复基本框架

河流健康评价与修复是当前河流管理领域的研究热点。黄河生态退化日趋严重,研究其健康评价与修复,具有较强的理论与现实意义。在探讨黄河健康内涵的基础上,构建了黄河健康评价框架,包括干流与支流健康,河源、上游、中游、下游与河口段健康,流域社会经济与自然生态系统健康;建立了包括水质、水量、水生生物、物理结构与河岸带等5个要素的黄河健康表征指标体系;还提出宏观、中观与微观3个层次上的黄河河流修复内容,识别出黄河修复的优先行动领域。     

海河流域分水系河系污染特征分析

基于2000—2013年海河流域水质数据,采用统计分析方法,从海河4大水系、7大河系角度探讨了流域水体污染特征及演变趋势。结果表明,各水系之间的污染特征存在显著差异。由北向南水系水质逐渐变差,其中徒骇马颊河水系水质最差,评价年份中几近100%河段处于劣于Ⅲ类。流域北部水质相对较好。海河北系及滦河和冀东沿海诸河约有40%~70%的评价河长水质达到、优于地表水Ⅲ类。整体上,海河流域污染形势依然严峻。     

霍林河下游洪泛区湿地土壤中铵态氮水平运移模拟研究

选择二百方子洪泛区湿地作为典型研究区,以NH4Cl为示踪剂,模拟研究了铵态氮在洪泛区湿地不同土层中的水平运移过程.结果表明,沼泽湿地土壤中铵态氮的运移通量随运移距离的增加呈一阶衰减指数变化;0～10 cm土层中铵态氮的运移通量最小,20～60 cm土层次之,10～20 cm土层具有最高的铵态氮通量.各层土壤运移通量在0～6cm内最大,而后迅速下降,到18 cm时3层土壤中铵态氮的运移通量相近并趋近于零.各层土壤中铵态氮的运移通量与土壤水扩散率及土壤含水量都呈一阶指数增长变化;在土壤水扩散率或土壤含水量达到一定数值前,铵态氮运移通量增长缓慢,之后则开始骤然增加.     

水库温排水增温模拟及其对富营养化影响分析

温排水导致的水库增温及衍生富营养化是水库生态学领域的研究热点。以承纳温排水的北方某浅水水库为例,利用MIKE21模型构建平面二维水温模拟模型,针对可能出现的调水量和气温极端情况,设定4个情景,分别模拟不同情景下水库水温时空分布规律,对温升带来的富营养化及水华爆发风险进行了分析。结论如下:(1)受温排水口位置、温排水流向及水深共同影响,水库水温呈西高东低,北高南低的分布规律;(2)气温对水库水温的影响较水深更为强烈,取水口1处水域年均温升最大,取水口1和取水口2处水域温升波动较大;(3)调水量和气温等条件变化会导致水华爆发风险变化:除取水口2附近水域外,相对于情景1,情景2和情景3高风险发生时间提前一个月;情景4增温幅度较大,导致东支和取水口1附近高风险延续时段比情景1短一个月。     

基于底栖动物完整性指数（B-IBI）的白洋淀湿地健康评价

选择大型底栖生物作为白洋淀湿地健康指示生物,将B-IBI评价方法应用到白洋淀湿地健康评价中,为白洋淀湿地管理和调控提供科学依据。根据9个受损点、6个参照点的大型底栖动物样点数据,对白洋淀湿地23个生物参数的分布范围、判别能力和相关性进行分析,确定B-IBI指数由总分类单元数、优势分类单元个体百分比和摇蚊个体百分比构成。采用比值法计算各生物参数指数值,并将各参数值加和得到B-IBI指数值。根据参照点B-IBI值的25%分位数值确定健康等级标准:>2.302为健康,1.590~2.302为亚健康,0.879~1.589为不健康,<0.879为病态。评价结果表明:淀区9个样点中有1个样点处于健康状态,4个样点处于亚健康状态,4个样点处于不健康状态,白洋淀湿地大部分水域健康均受到一定损害。B-IBI与透明度呈显著正相关,与TN、TP和叶绿素a呈显著负相关。     

生态补水驱动下白洋淀生态系统服务演变趋势

自20世纪八九十年代以来水利部、河北省先后开展了近50次生态补水,成为缓解白洋淀水位下降、减少生态空间萎缩和修复生态系统功能的重要措施。为进一步揭示补水措施对淀区生态系统服务功能的影响,基于白洋淀1991、1996、2005年和2015年4期遥感数据,利用InVEST模型和市场价值法对白洋淀碳储量、栖息地质量、物质生产和文化4种服务功能进行了时空分布定量评估。研究结果显示,受多重人类活动和气候变化等影响,芦苇草地和水域面积占比下降20%,且深水区面积占比显著减少;研究期内白洋淀栖息地质量平均得分从20世纪90年代的0.63下降到2015年的0.49,下降趋势显著;平均碳密度1991-2005年稳定在32.33 t·hm^-2左右,但2015年下降到30.23 t·hm^-2,与芦苇草地面积减少有关;物质生产和文化功能均随着时间变化呈现较明显的增加趋势。总生态系统服务平均得分从20世纪90年代的0.80~0.82,逐步增加到2005年的0.93,到2015年降低到0.79。从整体上看,白洋淀生态补水工程在一定程度上维护了其生态系统服务功能,但生态服务的高值区域斑块化更为明显。未来可进一步深化白洋淀生态系统服务对补水策略的动态响应和权衡模式研究,科学支撑湿地生态水利管理决策。     

不同生物质来源和热解温度条件下制备的生物炭对菲的吸附行为

以三种来源(猪粪便、玉米秸秆和松树木屑)的生物质为原料,分别在250℃和400℃温度条件下制备生物炭,对其理化性质进行表征,并研究菲在所选生物炭上的吸附行为及可能存在的吸附机制。结果显示,生物炭的理化性质随着生物质来源和热解温度条件的不同而有明显的变化;与250℃下制备的生物炭相比,400℃下制备的生物炭极性官能团数量更少,芳香度更高,疏水性更强,比表面积更大,孔结构发育更加完全,灰分含量更高;同一温度下,植物来源的生物炭比动物来源的生物炭的比表面积大,而动物来源的生物炭的灰分含量明显高于植物来源的生物炭。所有生物炭对菲的吸附行为都可以用Freundilich模型进行很好的拟合,且吸附等温线均显示出非线性;在猪粪便和玉米秸秆制备的生物炭中,400℃比250℃条件下制备的生物炭对菲有更强的吸附能力,表明吸附能力与热解温度有关;且同一热解温度下,动物来源的生物炭样品的吸附能力高于植物来源的生物炭样品,可能是由于其含有更多的灰分。Freundlich非线性指数n值与比表面积和芳香度之间均存在负相关关系,说明菲在生物炭上的吸附不仅有疏水效应,可能还存在着孔填充效应和π-π电子供体受体(EDA)反应等吸附机制的贡献。     

基于模糊矩阵的衡水湖水环境质量评价及分析

运用模糊综合评价法评价了衡水湖三个主要监测站点(洼内、小库和冀县)在2000—2007年水环境质量的变化过程。研究结果表明2001—2005年衡水湖整体水环境质量没有得到明显的改善,2006年后,衡水湖洼内和冀县监测站点水环境质量有了改善,基本满足Ⅲ类用水标准。三个监测站点的主要贡献污染物也有所差异。2006年洼内监测站点水环境主要贡献污染物为氨氮,贡献率为0.621。其余年份均为高锰酸盐指数,2000—2005年及2007年贡献率为0.5左右。小库监测站点水环境的主要贡献污染物2003年,2004年,2005年,2007年均为总磷。2000年,2001年,2002年,2006年为氨氮且2000年和2006年贡献率分别达到0.58,0.838。冀县监测站点水环境主要贡献污染物2000年,2001年,2002年,2006年为氨氮,但2001年,2002年贡献率不到0.4,相较于2000年和2006年较低。2003年为总磷,贡献率为0.38。2004,2005,2007为高锰酸盐指数,贡献率分别为0.61,0.50,0.38。并在水环境质量分析的基础上剖析了衡水湖水环境污染的原因,给出衡水湖今后保护和管理的建议。     

不同形态雌激素的环境行为及污染控制

类固醇雌激素作为一种典型的内分泌干扰物,在环境介质以及植物体内不断被检出,具有极大的生态风险。按形态划分,类固醇雌激素可分为自由态和结合态,本文围绕类固醇雌激素的形态特征,从以下3个方面对以往的相关研究进行了综述:总结了人类和畜禽动物类固醇雌激素的排放特征,阐述了自由态和结合态雌激素理化性质的异同之处;系统描述了自由态和结合态雌激素在土壤和水体两种环境介质中的吸附、降解、迁移、转化等环境行为和相关影响因素;针对两个不同的排放源——城市污水厂污水、污泥以及畜禽养殖场粪污,分析并总结了类固醇雌激素的控制技术和方法。