湖泊氮磷循环的关键过程与定量识别方法

针对湖泊氮磷循环的3个关键过程: 源过程、去除过程和内部转化过程, 识别不同过程(如底泥释放、反硝化等)对湖泊的影响机制及其对富营养化的贡献, 总结对比湖泊氮磷循环及其关键过程的实验与模型等不同研究方法的优劣。基于文献综述分析提出, 未来的研究需将机理模型、实验观测及室内模拟结合起来, 通过机理模型定量表征氮磷循环的物质平衡, 辅以实验观测识别关键过程, 通过室内模拟实验分析循环关键过程的影响因素与响应机制。这种多层次多手段的研究方法体系可以为湖泊氮磷循环的深入探究提供技术支持。     

滇池流域农田生态沟渠杂草氮磷富集效应的研究

通过研究滇池柴河流域不同时期农田近自然生态沟渠杂草对农田径流水及土壤有效氮磷的富集效应和测算杂草生物量及植株氮磷比值等,进行杂草去除氮、磷效果测算及物种去除氮、磷效果量化,以期为滇池水体富营养化的综合治理提供依据.结果表明：①同一物种或不同物种在不同时期,各杂草种间氮磷富集差异较大;②近自然杂草植株体对氮磷的富集主要表现为氮限制类型（N〖DK〗∶P<14）;③农田生态沟渠近自然杂草生物量与氮磷养分吸收呈正相关关系,全年流域氮、磷富集总量为（37.86±9.9） kg/hm2和（4.27±1.19） kg/hm2,远远小于滇池流域氮最大流失量113.16 kg/hm2和磷最大流失量10.14 kg/hm2.     

滇池流域社会经济发展对滇池水质变化的影响

收集了1960年至2008年滇池水质及社会、经济指标,应用相关性分析方法,对滇池流域人口、昆明市GDP的增长与滇池TN, TP, CODMn之间的关系进行了研究。结果显示,滇池水体富营养化程度与滇池流域人口、昆明市GDP密切正相关,流域人口增加、经济发展是滇池水体富营养化的主要原因。社会经济发展对滇池草海水体所造成的压力高于外海,且草海水质有继续恶化的趋势。由于滇池综合治理工作的不断推进,特别是2000年滇池水污染防治“十五”计划实施以来,滇池流域社会经济发展对滇池外海水质的影响有所减轻,外海水质继续恶化的趋势得到初步遏制。     

城市饮用水源地底泥中锰释放的溶解氧影响试验

以河北省保定市唐县西大洋水库——城市型饮用水源地为研究对象,通过对底泥中锰的释放特性进行试验研究,得出了底泥中溶解氧对锰释放影响的规律曲线;分析了锰污染的来源并提出了解决措施,为城市饮用水源地居民的经济结构调整提供了依据。     

底泥二次污染的研究现状

底泥污染已经成为世界范围内的一个重要环境问题,底泥中的营养盐和污染物在上覆水发生变化时会重新释放再次进入水体形成二次污染,对水质及周围环境造成严重影响.文章综述了底泥中氮、磷、重金属的释放机理、影响因素及一些常用的研究方法.     

九龙江典型流域氮磷流失的模拟研究

农业非点源污染是水质下降与环境恶化的主要原因,对地表径流营养盐输出的定量研究有助于掌握流域内非点源污染的来源与贡献,迁移与转化规律.选择福建省九龙江上游两个典型农业流域,在GIS技术支持下,综合采用实地观测、经验参数等方法来确定模型参数,利用2002年5月至8月所有降雨事件全过程实测的水文参数、营养盐氮、磷负荷,对AGNPS(AgriculturalNon PointSourceModel)模型进行调试,使得氮、磷的模拟Nash Sutcliffe效率系数E值都在0.8以上;再利用2002年9月两场降雨全过程数据验证了模型的适用性,验证结果是氮、磷的模拟值相对误差均在7%以下,表明该模型可以较好地估算流域氮、磷输出负荷.应用验证后的模型估算了流域2002年的氮、磷流失,年负荷为总氮27.51kg·hm-2,总磷0.75kg·hm-2;同时发现氮、磷流失主要集中于7～9月暴雨和特大暴雨集中时期,该期间从流域输出的总氮、总磷分别占全年总量的95%、87%.利用AGNPS模型可以有效地估算或预测降雨过程通过径流输送到河流的营养盐,为流域水环境规划管理提供科学依据.     

有机改性沸石覆盖抑制底泥氮磷释放的效果

制备了十六烷基三甲基铵(HDTMA)有机改性沸石,研究了该改性沸石覆盖底泥对底泥中氮磷释放的影响及机理,结果表明:①当HDTMA负载量为沸石外部阳离子交换容量(ECEC)的207%时,有机改性沸石吸附磷酸盐的效果最佳;最佳负载量条件下的有机改性沸石,对磷酸盐的吸附能较好地符合Langmuir等温吸附方程,饱和吸附量为0.644 mg.g-1,常数K为0.295 L.mg-1;pH值对有机改性沸石吸附磷酸盐的性能有显著影响,随着pH值的增加对磷酸盐的吸附能力逐渐增强;共存阴离子(NO3-,HCO3-和SO42-)的存在会抑制有机改性沸石对磷酸盐的吸附.②最佳HDTMA负载量条件下有机改性沸石对氨氮的吸附作用符合Langmuir等温吸附方程,饱和吸附量为13.0 mg.g-1,常数K为0.011 9 L.mg-1,且与天然沸石相比单位质量改性沸石的吸附量降低了20%左右.③有机改性沸石覆盖可以有效地抑制底泥氨氮的释放,但有效抑制底泥氨氮释放的持续时间与天然沸石相比缩短了1/5;有机改性沸石覆盖抑制底泥磷释放的效率与天然沸石相比大大加强,且投加的有机改性沸石越多,对底泥磷释放的抑制效果越好.     

寒区湖泊冰下溶解氧浓度的数值模拟

根据芬兰Valkea-kotinen湖2011年1月14日至2011年4月3日冰下溶解氧浓度和温度的现场观测数据,利用分布参数系统参数辨识方法,对Golosov等人建立的淡水湖泊冰下溶解氧浓度一维偏微分方程模型中溶解氧湍流垂直交换系数进行优化辨识,得到了适应该湖泊的溶解氧湍流垂直交换系数值,并利用该溶解氧湍流垂直交换系数值模拟了Valkea-kotinen湖冰下溶解氧浓度随时间变化的情况。数值模拟结果与实测数据吻合良好,说明辨识出的Valkea-kotinen湖冰下溶解氧湍流垂直交换系数是准确有效的,该结果能对寒区冰下溶解氧浓度的数值模拟研究提供参考依据。     

生态环境保护约束下的土地利用变化模拟 ——以昆明市滇池流域为例

土地利用变化模拟是土地利用研究的重要方法,生态环境保护是土地利用的重要约束条件。笔者通过建立多因素综合判别模型,分析并量化土地利用变化的生态环境约束,以此作为SLEUTH模型的限制因素层控制城市扩展和土地利用变化,从而实现了土地利用变化模型与生态环境分析的松散耦合,有效模拟生态环境保护下的城市扩展和土地利用变化。将该模型应用于滇池流域,对比分析2005年土地利用模拟结果与实际情况,结果表明,现行土地利用规划体现了生态环境保护原则,但仍存在不合理的土地利用布局。     

滇池流域景观格局变化研究

利用1988,1997和2002年的遥感影像数据,在Fragstats 3.3下,对滇池流域各年的景观格局进行分析.在类型水平上,流域的景观主成分由旱地变为灌木林,各个景观类型中,水田和旱地的面积明显减少,而菜地,大棚和居民地的面积则明显增加.各种景观类型的斑块数都在增加,最大斑块指数表明菜地、林地、居民和工矿用的优势度在增加.在景观水平上,虽然流域内单类景观占据主导的趋势在减弱,多样性指数也表明各种景观有趋向均匀分布的趋势,景观中斑块的形状日趋复杂;但是这都是滇池流域的景观格局向破碎化加速发展原因,这说明滇池流域治理方案有待于进一步改善.     

溶解氧对高温水中冷变形316L应力腐蚀开裂的影响规律

为研究冷变形不锈钢材料在不同溶解氧含量时的开裂规律,使用经冷弯变形的管道316L不锈钢在模拟压水堆一回路温度和压力的条件下进行实验.使用直流电压降法,原位在线测量材料在水中不同含氧量下的裂纹扩展速率.实验结果:材料的裂纹扩展速率随溶解氧含量的升高而升高.在含氧量小于0.2mg/L时这种变化趋势非常的显著,而当超过该值后,这种变化趋势变得缓慢.对这一现象产生的原因进行了分析.     

沉积物再悬浮氮磷释放的机制与影响因素

在对沉积物再悬浮的诱因和方式进行分析的基础上,系统探讨了沉积物氮磷释放进入水体的机制与影响因素,提出了沉积物再悬浮引起的氮磷释放研究中应重点关注的问题。主要结论包括:沉积物主要因波浪与水流、人类活动及生物扰动等诱因而发生再悬浮;沉积物-水界面上氮磷不同形态之间的转化及迁移为沉积物氮磷的释放机制;上覆水体理化性质(如pH、盐度、温度、溶解氧与氧化还原电位)、沉积物性质(如粒径、氮磷赋存形态)、扰动时间与强度是沉积物再悬浮氮磷释放的关键影响因素。进一步研究应着重从沉积物再悬浮过程中氮磷释放的动力学过程、再悬浮沉积物氮磷释放的生物影响程度等方面深入开展。     

溶解氧对多段式生物接触氧化法的脱氮除磷的影响

以COD/TN为2.7左右的实际生活污水为处理对象,通过调整系统曝气量,研究了DO对多段式生物接触氧化法脱氮除磷系统运行性能的影响。结果表明,设定的5组DO条件下,处理效果与前、后端DO浓度差异有关。当前段DO为3-4mg/L,后段DO为4-5mg/L时,COD、TN的去除率90%、81%,满足GB18918-2002污水排放一级A标准,装置污泥量很少,没有剩余污泥排放,TP去除效果稍差。通过对装置生物多样性和生物膜质量的分析,表明DO浓度的差异性变化,为生物膜上微生物同步硝化反硝化创造了条件。     

武汉莲花湖沉积物氮磷污染特征研究

近几十年以来,武汉市蔡甸区莲花湖的水体富营养化问题引起了各部门的广泛关注。为了解其沉积物中营养物质的含量,对莲花湖的沉积物中氮、磷含量进行了监测,采用单项评价指数法对其污染程度进行了评价。结果表明,莲花湖沉积物中总氮和总磷的含量较高,各监测点的总氮和总磷含量分别为0.130%⁰.170%、0.074 4%0.170%、0.074 4%⁰.137%,单项评价指数的结果表明莲花湖沉积物为重度污染。     

广西沿海赤潮多发区高浓度氮磷营养元素来源探讨

【目的】探讨广西沿海赤潮多发区氮磷营养元素的来源,分析广西沿海赤潮发生的影响因素,为预防或减少赤潮灾害发生、保护海洋生态环境提供科学依据。【方法】现场调查以钦州湾海域为研究对象,测定表层海水的溶解态氮(DN)、溶解态磷(DP)含量并分析其分布特征,结合历史资料追溯高浓度DN、DP来源及污染物输运过程。【结果】钦州湾内高浓度DN、DP分布区与入海陆源工业污染排放区不一致,离工业污染区近的地方DN、DP浓度偏低,而离工业污染区远的地方DN、DP浓度反而偏高。【结论】广西主要入海河流各类污染物的增加以及不同的海域通过动力途径输送而来的海水可能是广西沿海赤潮多发区的高浓度氮磷营养元素的主要来源。     

夏季珠江口水域溶解氧的特征及影响因素

对1996年和1999年夏季珠江口的盐度、温度、溶解氧、营养盐等水质调查结果进行了统计分析,结果表明:夏季伶仃洋水体溶解氧的表底层浓度存在显著差异.表层的溶解氧浓度与表层的盐度和无机氮浓度都显著相关,而表层营养盐的浓度为表层溶解氧浓度水平的主要影响因素.通过一个简单的二元线性回归模型分析,径流冲淡水与外海水之间的盐度层化作用比温度层化作用对底层溶解氧的浓度水平影响更为明显.相关性分析显示,水体的层化作用与底层水体溶解氧的浓度呈极显著的负相关关系;同时层化作用与表底层的溶解氧浓度差极显著正相关.潮汐周期循环对层化作用产生一定的影响.因此,在珠江口水域,夏季表层水体溶解氧的含量水平主要取决于营养盐N的浓度;底层水体溶解氧含量的主要影响因素是咸淡水交汇形成的盐度差的层化作用,潮汐混合通过影响层化作用从而影响溶解氧的浓度.     

湖泊流域水环境–经济系统耦合模拟方法研究

为探索湖泊流域水污染治理、水资源节用与社会经济发展之间的冲突与协同关系, 提出水环境–经济系统耦合模拟方法, 并在异龙湖流域开展应用研究。基于情景分析结果, 得出如下结论: 1) 在经济社会可承受的范围内, 通过流域水污染控制, 可将异龙湖的入湖营养物负荷削减到IV类水质目标对应的水环境容量水平; 2) 实施工业搬迁或严格的规模限制对流域经济总量的增长和城镇化极为不利, 对异龙湖水环境的保护作用并不显著; 3) 规划期水污染防治的重点应是改变高水高肥的农业种植模式, 治理农村生活污水, 推行污水回用, 同时减少污水向外流域的转移; 4) 依据模拟结果, 给出的优化方案在规划期末可减少45%的外调水, 陆源TN和TP年入湖负荷分别降低 26.6%和18.5%, 湖泊TN和TP污染负荷分别降低20.7%和17.5%, GDP损失仅7%。     

自来水中添加N,P后的浮游藻类生长试验

为了解水体营养物质低限浓度对浮游植物生长的影响,于2006年4月研究了浮游植物在自来水及添加不同浓度氮和磷后的自来水中生长情况.结果表明,在自来水中,浮游藻类仍然能够大量生长繁殖,培养28 d后个体密度可达8.00×104 inds·L-1.在添加总氮(TN)浓度分别为0.8,0.4,0.2,0.1,0.05和0.025 mg·L-1的自来水样中,浮游藻类浮游藻类密度分别达到1.69×105,2.81×105,1.19×105,1.03×105,5.88×104和8.12×104 inds·L-1.在添加总磷(TP)浓度分别为0.16,0.08,0.04,0.02,0.01和0.005 mg·L-1 的自来水样中,密度分别达到1.71×106,7.23×105,5.13×105,5.00×105,3.85×105和3.75×105 inds·L-1.藻类密度与添加的TN浓度之间关系为y=-88 650x2 895 456x 26 326,与TP浓度之间关系为y=8×106x 262 582.添加P对藻类生长的影响比N更为显著.控制水体氮磷浓度难以达到控制浮游植物大量繁殖的目的.     

谷氨酸发酵溶氧研究（Ⅰ）

采用带溶氧电极的摇瓶对谷氨酸发酵过程进行研究,结果表明,只有对发酵过程(特别是生产期)的溶氧严加控制,才有可能得到谷氨酸高产。在装液量为30ml,摇床转速为160-180r/min,发酵中期溶氧水平8-10％时,谷氨酸产率6.56％,糖酸转化率55％。当采用pH和溶氧为标准补尿时,所得pH曲线及溶氧曲线不完全一致,但产酸率很接近,说明溶氧曲线至少可以作为补尿及判断发酵终点的依据之一。