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黑臭河流中溶解性有机质的特征及其与重金属相关性研究——以深圳市茅洲河为例

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黑臭河流中溶解性有机质的特征及其与重金属相关性研究——以深圳...

作者：张松西北师范大学

学位级别：硕士

近几十年里我国经历了举世瞩目的城市化进程,然而剧烈的人为活动和外来干扰导致了水生环境的水质下降。截止目前,我国城市地区新增了2000多条黑臭河流,面临严重的水质污染。溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM)广泛存在于自然... 详细信息

近几十年里我国经历了举世瞩目的城市化进程,然而剧烈的人为活动和外来干扰导致了水生环境的水质下降。截止目前,我国城市地区新增了2000多条黑臭河流,面临严重的水质污染。溶解性有机质(Dissolved organic matter,DOM)广泛存在于自然和人工水体,参与水生态中各种生物地球化学过程,同时也对重金属在水环境中的环境行为具有重要影响。然而,城市河流中受到人类活动影响导致外源性DOM大量输入,DOM的浓度和性质变得更为复杂,此外,各种点源和面源污染输入造成重金属浓度和分布特征复杂化,并改变水生环境中DOM-金属的平衡,然而DOM与重金属的相关联系仍缺乏了解。基于此,为了探究快速城市化背景下人类活动对DOM含量和性质的影响,本研究选取珠三角黑臭河流的典型代表--深圳市茅洲河,综合利用光谱学、傅里叶离子回旋质谱、碳稳定同位素等技术手段,对城市河流DOM性质、来源、组成结构和分子水平特征进行分析,初步探讨城市水生环境中DOM与无机污染物(重金属)之间的相关联系,以期得到城市河流DOM性质和环境效应的认识。通过以上研究,主要研究结论如下:1)城市化进程显著改变受干扰水体的DOM浓度和特征。该地区受干扰水体(主流、支流和池塘)的水质参数变化、DOC和TDN浓度水平明显高于水库(背景值参考),茅洲河主流M1-M21的DOC从2.8 mg/L增加至5.9 mg/L和TDN从13.6 mg/L增加至18.5 mg/L。受干扰水体有着较低的SUVA和HIX,较高的E2/E3和BIX,FI值大于1.9,表明人为源DOM的芳香性和腐殖化程度更低,更多低分子量的微生物源DOM生成。同时,茅洲河主流沿程的DOM逐渐增加,但芳香性和腐殖化程度相应降低,低分子量的微生物源DOM不断增加。2)三维荧光光谱的平行因子分析(PARAFAC)结果显示,FDOM主要成分为C1和C2的类腐殖质,C3类酪氨酸,C4类色氨酸,在受干扰水体中以类酪氨酸和类色氨酸为主,呈现出较高比例的类蛋白质组分,表明这些人为活动的输入(例如,污水排出和地表径流)极大程度地影响和改变了FDOM组成,且茅洲河主流沿程以类蛋白质组分占据主导地位。综上研究结果,城市化过程显著改变了DOM的来源和组成结构。3)基于FT-ICR MS得到DOM分子水平特征的认识,结果显示受干扰水体DOM芳香性和平均分子量较低,但分子不稳定性更高。通过不同生化分组划分,表明城市河流DOM有来自于植物和土壤的陆地(例如,类木质素)来源,但人为输入也相应增加,表现为类稠合芳烃、类氨基糖以及类蛋白质等增加。此外,随着人类活动和干扰加剧,主流上CHOS化合物相对丰度增加,表明更多含硫化合物的输入(例如,表面活性剂)。因而,在高度城市化地区,城市河流DOM不再被视为“天然有机质”,其性质和环境生态功能(例如,包括温室气体CO排放和环境污染物迁移转化)已经发生重要改变。4)城市化进程显著影响了该地区的水生环境中重金属浓度,受到人类活动干扰,茅洲河主流和支流的污染程度远高于池塘和水库,主要表现为Cu和Zn重金属污染,而点源输入(即污水厂废水)是造成城市河流DOM浓度、性质以及重金属浓度改变的主要原因,导致下游接纳点位类蛋白质组分(C3、C4)和微生物贡献的增加,但芳香性、腐殖化程度、分子量降低,以Cu和Zn为主要污染的重金属浓度升高。因此,关注城市河流沿岸的点源排放将作为今后水质改善和生态修复的关键环节。5)自然环境中溶解态重金属与DOC浓度存在较强的相关联系,但城市化影响会削弱溶解态重金属与DOM之间的相关性。本次的相关性研究中,城市河流中溶解态重金属浓度与DOM的类蛋白组分显著相关,但与DOM总量(以DOC浓度表征)或者CDOM(UV)并无相关联系,但Zn/DOC、Cu/DOC与DOM的荧光光谱参数(如,BIX和Fmax/DOC比值)有更显著的相关性。以往文献报道的Zn/DOC、Cu/DOC与表征DOM芳香性的参数SUVA显著正相关,在本次研究中未有体现。因此,有别于以往研究,本次研究发现高分子量和微生物衍生DOM与溶解态金属有着强烈的相互作用,并且城市河流中重金属结合配体可能从自然来源FDOM中类腐殖质转变为人为来源的类蛋白质,表明城市河流DOM性质和组成结构的改变对环境中污染物的迁移转化有显著影响,因此我们应更加关注于城市DOM的环境效应变化。

关键词：黑臭河流溶解性有机质分子水平特征重金属相关性

无锡市农村黑臭河流沉积物营养盐垂向分布与污染特征分析

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环境工程学报 2016年第7期10卷 3462-3470页

作者：冀峰王国祥韩睿明李时银马杰曹勋南京师范大学地理科学学院江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心南京210023 南京师范大学环境学院江苏省环境演变与生态建设重点实验室江苏省水土环境生态修复工程实验室南京210023 南京大学盐城环保技术与工程研究院盐城224000

为揭示太湖流域农村黑臭河流沉积物中碳、氮、磷营养盐的垂向分布与污染特征,以无锡市周铁镇掌下浜(北段)为例,沿河流上游至下游共采集13个沉积物柱状样,分析总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH_4^+-N)、硝氮(NO_3^--N)、有机氮(Org-N)、有机... 详细信息

为揭示太湖流域农村黑臭河流沉积物中碳、氮、磷营养盐的垂向分布与污染特征,以无锡市周铁镇掌下浜(北段)为例,沿河流上游至下游共采集13个沉积物柱状样,分析总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH_4^+-N)、硝氮(NO_3^--N)、有机氮(Org-N)、有机碳(TOC)的垂向分布特征,并对沉积物中碳(C)、氮(N)、磷(P)的组分分布进行相关性分析。结果表明:TN、TP、Org-N含量在各点位间变化幅度不同,但均表现出随深度增加减小的趋势,即出现明显的"表层富集"现象,TN、TP、OrgN含量在沉积物中的最大降幅分别为55.82%、69.59%和68.12%;相反,沉积物中NH_4^+-N含量在垂直距离上呈现随深度加大升高的趋势,上升幅度在25.39%~72.77%;在垂直方向上,NO_3^--N含量在1号、4号~8号采样点处含量随深度加大而升高,增幅最大为107.51%,在2号、3号和9号~13号采样点处含量随深度增加降低,降幅最大为65.17%;TOC含量呈现随深度增加递减的趋势,含量在13.12~37.52 g·kg^(-1)变化;沉积物中C/N在8.31~19.90之间,均值为13.21,有机物以外源有机质为主;C/P比在12.24~51.84之间,均值为26.71;N/P在1.04~2.86之间,均值为2.02;沉积物中TOC、TN、TP含量两两具有极显著正相关关系(p<0.01,n=13),表明C、N和P具有同源性。

关键词：营养盐沉积物垂向分布污染特征黑臭河流

太湖流域农村黑臭河流沉积物中磷形态的垂向分布特征

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环境科学学报 2016年第1期36卷 55-63页

作者：冀峰王国祥韩睿明李时银李晓君南京师范大学地理科学学院江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏省环境演变与生态建设重点实验室南京210023

为揭示太湖地区农村黑臭河流表层沉积物中磷形态的分布特征及各形态磷之间的相关性,本文以宜兴市周铁镇掌下浜（北段）为例,沿河流从上游到下游河口共采集了13个表层沉积物样,应用SMT法（The Standards,Measurements and Testing Progra... 详细信息

为揭示太湖地区农村黑臭河流表层沉积物中磷形态的分布特征及各形态磷之间的相关性,本文以宜兴市周铁镇掌下浜（北段）为例,沿河流从上游到下游河口共采集了13个表层沉积物样,应用SMT法（The Standards,Measurements and Testing Programme）对柱状沉积物中磷形态进行了分析,并对有机质与各磷形态及其之间进行相关性分析.结果表明：在垂向分布上,沉积物中各形态磷含量随深度加深总体均呈现下降趋势;总磷（Total Phosphorus,TP）的平均含量为659.33~4379.31 mg·kg-1,无机磷（Inorganic Phosphorus,IP）构成沉积物中磷的主要部分,占TP的66.59%~88.25%;盐酸提取态磷（Hydrochloric acid extractable phosphorus,Ca-P）占TP的44.17%~71.47%,占IP的62.17%~83.70%,是构成IP的主要部分.有机质含量与各形态磷之间皆表现出显著的正相关性,反映出垂向沉积剖面上有机质是磷形态含量的重要影响因素.IP、Ca-P、OP（Organic Phosphorus,有机磷）与TP均具有显著的相关关系,表明沉积物中TP含量的增加,主要来自Ca-P,其次是OP;沉积物中OP与Fe/Al-P（NaOH extractable phosphorus,铁铝磷）、Ca-P含量也具有显著的正相关关系,表明OP含量对Fe/Al-P、Ca-P的含量均有影响;Ca-P与Fe/Al-P含量之间存在显著的相关性,说明沉积物中Fe/Al-P的还原释放对Ca-P的形成具有一定的影响.

关键词：磷形态垂向分布特征沉积物黑臭河流

组合工艺治理城市黑臭河流工程实例——以深圳龟岭河为例

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环境保护与循环经济 2023年第6期43卷 64-67页

作者：覃建军贾君座胡振宜昌鲲建科技服务有限公司湖北宜昌443000 武汉理工大学湖北武汉430070 武汉湖振煜环境科技有限公司湖北武汉430100

城市黑臭河流不仅破坏景观、散发着令人难闻的气味,更会破坏河流原本的生态系统。以深圳龟岭河为例进行研究,采用截污控源、内循环改造、曝气增氧和生物膜系统构建的组合工艺治理该黑臭河流。结果表明:治理后水体的透明度、溶解氧(DO)... 详细信息

城市黑臭河流不仅破坏景观、散发着令人难闻的气味,更会破坏河流原本的生态系统。以深圳龟岭河为例进行研究,采用截污控源、内循环改造、曝气增氧和生物膜系统构建的组合工艺治理该黑臭河流。结果表明:治理后水体的透明度、溶解氧(DO)、氨氮(NH_(3)-N)和总磷(TP)满足GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类水体标准,氧化还原电位(ORP)大幅度提高,黑臭现象得到消除。该工艺对黑臭水体水质提升实际有效,具有较高的技术实施特性,为黑臭河流治理提供了借鉴和参考。

关键词：黑臭河流组合工艺曝气增氧生物膜

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移动式快速净化装置治理黑臭河流工程实例

水处理技术 2017年第1期43卷 134-136页

作者：张慰袁兴程常州环保服务公司江苏常州213022 江苏师范大学化学化工学院江苏徐州221116

为治理城市黑臭河流,开发了移动式快速净化河水装置,包括取水系统、过滤系统、充氧系统、化学加药系统、电气控制系统以及集装箱及附属系统6部分组成。对常州市城区某黑臭河道的运行结果表明,河水中DO的质量浓度可由原来的不到0.5 mg/L... 详细信息

为治理城市黑臭河流,开发了移动式快速净化河水装置,包括取水系统、过滤系统、充氧系统、化学加药系统、电气控制系统以及集装箱及附属系统6部分组成。对常州市城区某黑臭河道的运行结果表明,河水中DO的质量浓度可由原来的不到0.5 mg/L快速地提高到平均6 mg/L,色度明显降低,有效消除了河水的黑臭现象。

关键词：移动式快速净化装置治理黑臭河流

基于改进物元可拓模型的城市黑臭河流全过程整治评价研究

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基于改进物元可拓模型的城市黑臭河流全过程整治评价研究

作者：曹阿娇南京大学

学位级别：硕士

快速城市化背景下大量污水排入河流,而城市基础性水处理设施建设的规模和速度远不及城市化发展速度,导致城市河流河流生态系统受到严重的污染,甚至出现黑臭水体污染现象。城市河流黑臭现象严重威胁河流生态系统的健康,危害城市居民身体... 详细信息

快速城市化背景下大量污水排入河流,而城市基础性水处理设施建设的规模和速度远不及城市化发展速度,导致城市河流河流生态系统受到严重的污染,甚至出现黑臭水体污染现象。城市河流黑臭现象严重威胁河流生态系统的健康,危害城市居民身体健康、影响城市景观甚至制约经济发展。国家相继出台一系列相关政策后,全国范围内掀起黑臭河流整治和研究的热潮。2020年是城市黑臭河流综合整治工作的“大考”之年,但对于城市黑臭河流综合整治的效果进行评价的研究还没有形成完整科学的理论体系,导致相关部门无法准确地判断黑臭河流整治手段和措施的是否有效、整治的方案是否合理而容易造成水污染整治的方向不明确、整治的效果难以得到长期维持等突出问题,建立科学有效的城市黑臭河流综合整治评价体系有助于明晰未来我国城市黑臭河流综合整治的方向和关键。因此,在城市黑臭水体综合整治工作“大考”到来之际形成一套行之有效的评价体系及方法已成为迫切需求。本研究基于城市河流生态系统健康、城市化对河流的影响和海绵城市三大理论构建了城市黑臭河流全过程整治评价研究指标体系,以无锡市重点黑臭整治河流民丰河作为实证对象,从定性和定量两个角度对民丰河全过程整治进行评价。主要结论如下:(1)以大量理论为基础,从控源截污、水质治理、水生境修复、岸带修复和长效机制5个方面进行评价体系指标筛选,在充分考虑民丰河的污染特征及治理措施的情况下,从定性和定量角度筛选出排污口污染物削减率、面源污染物削减率、内源污染物削减率、COD净化率、NH-N净化率、TP净化率、水生植物多样性、河流流速状况、周边水系连通率、陆域绿化覆盖率、景观多样性、河流护岸形式、河道渠化程度、景观舒适度、管理组织方案完备性和信息化建设水平18项指标,以此建立目标层-准则分析层-指标层三层次指标体系,采用最优矩阵传递法对各层次指标进行赋权,根据评价指标的定义及赋值的情况,将城市黑臭河流全过程整治评价等级分为Ⅴ级(十分无效)、Ⅳ级(无效)、Ⅲ级(一般)、Ⅱ级(有效)、Ⅰ级(十分有效),采用改进的物元可拓法构造评价模型。(2)控源截污所占比例最大,表明现阶段黑臭河流整治思路逐渐从传统的“末端治理”向“标本兼治”转变,水质治理和水生境修复所占比例小于控源截污和岸带修复所占比例,表明河流污染治理不仅要关注水体本身,更要追本溯源,从根本上解决问题;长效机制所占比例最小,反映出管理组织方案不完善、河长制落实不到位、监测不全面等问题,但与已有研究相比该比重已有小幅度提高,可见近年来在河长制和信息化管理的大力推进下,长效管理的意识正逐步提高。(3)将改进的物元可拓模型应用于无锡市民丰河全过程整治评价中得到评价等级为Ⅱ级有效,基本反映治理后现状,并采用模糊概率评价法对评价结果进行验证,确保评价指标体系的适用性及可推广性。根据评价结果分析治理措施的不完善之处,主要包括面源治理措施单一且工程量小、河流护岸整治范围小、管理组织方案不够细化具体、监测指标不完善、公众在长效管理过程中参与度低等,并提出针对性措施包括增加面源治理措施,丰富植草沟植物种类,扩大生态护岸范围,落实管护队伍人员及责任,进一步细化河长办公室人员组成和责任,落实考核问责制度,保障专项资金支持,增加实时监控指标,加强宣传以实现公众以河长制信息化管理平台参与到河流管理的过程中等,为民丰河水质进一步改善及保持提供依据,同时也为其他城市河流的综合整治提供参考及借鉴。

关键词：城市化海绵城市黑臭河流全过程整治改进的物元可拓模型最优矩阵传递法

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黑臭河流原位生物修复技术的探索及应用

黑臭河流原位生物修复技术的探索及应用

太湖流域农村黑臭河流表层沉积物中磷形态的分布特征

2014中国环境科学学会学术年会

作者：李晓粤河北工程技术高等专科学校

河流黑臭是我国城市河网的一个普遍现象,严重影响居民生活、城市形象和生态环境。针对受污染河流的特点和治理技术工程实施的可行性,采用原位生物修复技术更具经济和技术合理性。本文重点介绍了生物复合酶污水净化剂和ST生物技术的作用... 详细信息

河流黑臭是我国城市河网的一个普遍现象,严重影响居民生活、城市形象和生态环境。针对受污染河流的特点和治理技术工程实施的可行性,采用原位生物修复技术更具经济和技术合理性。本文重点介绍了生物复合酶污水净化剂和ST生物技术的作用机理及工程实践。生物酶和菌制剂能迅速提高水体的复氧功能,消除水体及底泥的黑臭现象。在污染水体的原位修复治理和底泥修复中具有广泛的推广应用前景。

关键词：黑臭河流原位生物修复生物复合酶 ST生物技术应用

来源： cnki会议评论

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农业环境科学学报 2015年第9期34卷 1804-1811页

作者：冀峰王国祥韩睿明李时银赵艳萍南京师范大学地理科学学院江苏省地理信息资源开发与利用协同创新中心江苏省环境演变与生态建设重点实验室南京210023

为揭示太湖流域农村黑臭河流表层沉积物中磷形态的分布特征以及各形态磷之间的相关性,以宜兴市周铁镇掌下浜(北段)为例,沿河流从上游到下游河口共采集了13个表层沉积物样,应用欧洲标准测试委员会框架下发展的SMT分离方法对沉积物中磷形... 详细信息

为揭示太湖流域农村黑臭河流表层沉积物中磷形态的分布特征以及各形态磷之间的相关性,以宜兴市周铁镇掌下浜(北段)为例,沿河流从上游到下游河口共采集了13个表层沉积物样,应用欧洲标准测试委员会框架下发展的SMT分离方法对沉积物中磷形态进行分析,揭示了沉积物中磷形态的分布特征及相关性,并对表层沉积物中磷的生物有效性加以分析。结果表明:沉积物中总磷(TP)含量极高,平均含量为2 598.30 mg·kg-1;无机磷(IP)是各采样点沉积物中磷的主要成分,占TP的72.95%~85.32%;钙磷(Ca-P)是沉积物中主要的无机磷形态,占IP的69.63%~84.03%。TP与Ca-P含量具有极显著的相关性(P<0.01,n=13),钙磷(Ca-P)和铁铝结合态磷(Fe/Al-P)含量分别与有机磷(OP)和无机磷(IP)含量均具有较好的相关性,两两均达到极显著水平(P<0.01,n=13),TP与Fe/Al-P+OP呈极显著正相关关系(P<0.01,n=13)。表层沉积物中高含量的TP除受外源性污染物影响较大外,与逐渐严重的内源磷负荷也有关。

关键词：磷形态分布特征表层沉积物黑臭河流

南方城市典型黑臭河流综合整治案例分析及启示

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南方城市典型黑臭河流综合整治案例分析及启示