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新型除藻剂双十烷基甲基丙基碘化铵(DMPAI)除藻效果及对水生生物毒性效应研究

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环境工程技术学报 2024年第4期14卷 1357-1363页

作者：朱琦范振宇曾令全李春华叶春湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室中国环境科学研究院国家环境保护湖泊污染控制重点实验室中国环境科学研究院

针对由富营养化引起的淡水湖泊水华问题,投加季铵盐类化合物作为除藻剂是一种有效的应急处置方法,但其用量和环境毒性受到广泛关注。为明确新型季铵盐类除藻剂双十烷基甲基丙基碘化铵(DMPAI)的有效使用浓度及安全性,测定了不同浓度下DM... 详细信息

针对由富营养化引起的淡水湖泊水华问题,投加季铵盐类化合物作为除藻剂是一种有效的应急处置方法,但其用量和环境毒性受到广泛关注。为明确新型季铵盐类除藻剂双十烷基甲基丙基碘化铵(DMPAI)的有效使用浓度及安全性,测定了不同浓度下DMPAI对以水华微囊藻为主的浮游藻类、大型溞以及斑马鱼胚胎的毒性效应。结果表明,浓度为0.5~2 mg/L的DMPAI能够在24 h内降低水体中46.77%的叶绿素a,并且令微囊藻数量降至原本的34%;在该浓度水平下,不会影响大型溞的生存和繁殖,但会令大型溞生长迟缓;斑马鱼胚胎的死亡率与DMPAI浓度成正比,死亡率最大值为19.00%,并且出现提前孵化、心跳缓慢等现象,但不会显著影响幼鱼的体长变化。

关键词：季铵盐化合物水华大型溞斑马鱼毒性

高原富营养化湖泊杞麓湖微囊藻毒素分布特征、相关因子及其健康风险分析

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湖泊科学 2024年第1期36卷 52-63页

作者：王永强国晓春卢少勇宋迪蒋昀耕杨莉园云南省生态环境科学研究院云南省高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室昆明650034 中国环境科学研究院湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室北京100012

杞麓湖作为典型的富营养化高原湖泊,其藻华暴发引发的微囊藻毒素(microcystins,MCs)污染问题会危害水生态安全并造成人体健康风险。为了评估杞麓湖流域MCs的秋冬季节污染现状以及健康风险情况,对湖内和7条主要入湖河流入湖口的表层水进... 详细信息

杞麓湖作为典型的富营养化高原湖泊,其藻华暴发引发的微囊藻毒素(microcystins,MCs)污染问题会危害水生态安全并造成人体健康风险。为了评估杞麓湖流域MCs的秋冬季节污染现状以及健康风险情况,对湖内和7条主要入湖河流入湖口的表层水进行采样检测,分析MCs主要异构体的时空分布特征,研究MCs与水质和浮游植物等环境因子的关系,并通过人体非致癌健康风险评价MCs的风险等级。结果发现,MCs浓度自秋季到冬季呈下降趋势,秋季湖内胞内MCs(IMCs)占比超过99%,冬季IMCs与胞外MCs(EMCs)浓度接近。MC-RR和MC-LR是主要的MCs异构体类型,其中MC-RR在秋季浓度占比高于MC-LR和MC-YR,而冬季MC-LR最高。MCs与微囊藻密度等生物因子呈极显著正相关关系,与TN、TP和NH_(3)-N营养盐呈显著负相关关系。杞麓湖EMCs污染的风险指数范围为0.004~0.110,处于极低或低风险,冬季风险略高于秋季,因南岸入湖EMCs污染以及湖内IMCs释放带来的风险需要进一步关注。

关键词：微囊藻毒素杞麓湖环境因子时空分布健康风险

太湖底栖动物时空分布特征及基于底栖动物完整性指数的水生态健康评价

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环境科学研究 2024年第4期37卷 752-763页

作者：陶艳茹董稳静罗明科李则婵庞燕许秋瑾中国环境科学研究院湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室北京100012 中国环境科学研究院国家环境保护湖泊污染控制重点实验室北京100012 中国环境科学研究院北京100012 安庆师范大学安徽安庆246133

太湖地处长江三角洲核心区域,面对经济发展,其富营养化威胁到水生态健康.为摸清太湖底栖动物时空分布特征及其水生态健康状况,于2023年枯水期(2月)、平水期(5月)、丰水期(8月),在太湖北部、西部、南部、东部和中部湖区的16个采样点进行... 详细信息

太湖地处长江三角洲核心区域,面对经济发展,其富营养化威胁到水生态健康.为摸清太湖底栖动物时空分布特征及其水生态健康状况,于2023年枯水期(2月)、平水期(5月)、丰水期(8月),在太湖北部、西部、南部、东部和中部湖区的16个采样点进行水样、底泥及底栖动物的分析鉴定.太湖共采集到1116个底栖动物,包含3门7纲15目18科38种.结果表明:太湖东部湖区底栖动物多样性较好,Shannon-Wiener指数平均值(4.86)和丰富度指数平均值(6.82)明显高于其他湖区,软体动物最多,节肢动物最少;北部湖区的霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeistteri)、寡鳃齿吻沙蚕(Nephtys oligobranchia)以及摇蚊科等耐污物种个数显著高于其他湖区,摇蚊类的数量受水期变化的波动较大.太湖丰水期常见种最多,摇蚊类种类和数量明显降低,生物多样性较低.在构建底栖动物完整性指数(B-IBI)体系过程中,选出均匀度指数、丰富度指数、腹足纲相对丰度、耐污类群百分比、生物指数(BI)和粘附者相对丰度6个核心指标,采用三分法对太湖水生态健康结果进行评估.B-IBI值显示,太湖北部湖区的水生态状况相对较差(B-IBI平均值为18),东部湖区水生态较健康(B-IBI平均值为25);平水期的生态状况最好,枯水期次之,丰水期最差,三个时期健康点位占比分别为43.75%、62.50%和25.00%.冗余分析显示,水体和底泥中的氮、磷以及Chl-a是影响B-IBI值的关键因子.研究显示,太湖底栖动物群落和水生态健康状况在东部湖区明显优于其他湖区,西部湖区的水生态健康状况在枯水期和丰水期明显下降,对特定湖区在特定水期加强保护对太湖湖泊环境保护具有重要意义.

关键词：太湖底栖动物时空分布 B-IBI 健康评价

结合生态网络解析白洋淀浮游生物生态位和种间联结性特征

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环境科学 2024年第9期45卷 5298-5307页

作者：霍笑康王永刚周灵同王书航姜霞陈珂王鹏飞中国环境科学研究院湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室国家环境保护湖泊污染控制重点实验室北京100012 兰州理工大学生命科学与工程学院兰州730050 青海省生态环境监测中心西宁810002

为了解白洋淀浮游生物群落结构及其优势种的生态位特征,于2022年春季(3月)、夏季(7月)和秋季(9月)对白洋淀浮游生物进行采样调查.通过构建生态网络图并结合非度量多维尺度分析(NMDS)解析3个季节浮游生物群落结构变化特征,并运用改进的Le... 详细信息

为了解白洋淀浮游生物群落结构及其优势种的生态位特征,于2022年春季(3月)、夏季(7月)和秋季(9月)对白洋淀浮游生物进行采样调查.通过构建生态网络图并结合非度量多维尺度分析(NMDS)解析3个季节浮游生物群落结构变化特征,并运用改进的Levins公式和Petraitis指数评估了浮游生物优势种的生态位宽度和生态位重叠度,通过卡方检验和种间联结性系数判断总体和优势种种间联结度.结果表明,浮游生物在整个淀区的生态位宽度较窄.浮游动物以轮虫为主,浮游植物主要是硅藻门、蓝藻门和绿藻门.浮游生物的群落变化具有明显的季节性特征.与夏秋季相比,春季浮游生物种类较少,种间联通度较低.夏季浮游动物优势种重叠度高,种间竞争加剧,而浮游植物的种间重叠在3个季节均处于较低水平.夏秋季节浮游植物各优势种种间的联结性均呈显著正联结关系(W>χ20.05),群落结构稳定.浮游动物和浮游植物的跨域生态网络在秋季表现出较高的负相关性比例,尤其在浮游动物的桡足类和枝角类与浮游植物的绿藻门和蓝藻门之间.白洋淀浮游生物的物种丰富,季节性差异明显,优势种以窄生态位为主,浮游生物群落总体处于较稳定的状态,桡足类和枝角类与绿藻和蓝藻之间存在较强的捕食关系.

关键词：白洋淀浮游生物生态网络生态位种间联结

东洞庭湖表层沉积物中抗生素及抗性基因的时空分异特征

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农业资源与环境学报 2024年第3期41卷 697-705页

作者：陈金明卢少勇葛飞王永强李琳琳杨莉园秦海娇蒋昀耕湘潭大学环境与资源学院湖南湘潭411105 中国环境科学研究院国家环境保护湖泊污染控制重点实验室湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室国家环境保护洞庭湖科学观测研究站北京100012

为研究东洞庭湖抗生素及抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)的时空分异特征,采集了东洞庭湖流域丰水期和枯水期的沉积物样品,使用超高效液相色谱-串联质谱法和实时荧光定量PCR技术研究了4类12种抗生素和8种相应抗性基因。结果... 详细信息

为研究东洞庭湖抗生素及抗性基因(Antibiotic Resistance Genes,ARGs)的时空分异特征,采集了东洞庭湖流域丰水期和枯水期的沉积物样品,使用超高效液相色谱-串联质谱法和实时荧光定量PCR技术研究了4类12种抗生素和8种相应抗性基因。结果表明:沉积物中抗生素浓度水平处于ng·g^(-1)级别,枯水期4类12种抗生素的检出率和浓度水平均高于丰水期。丰水期沉积物浓度范围为ND(未检出)~176.94 ng·g^(-1),平均浓度为9.75 ng·g^(-1);枯水期浓度范围为ND~101.34 ng·g^(-1),平均浓度为10.88 ng·g^(-1);磺胺类和喹诺酮类抗生素是东洞庭湖主要的抗生素。丰水期沉积物样品中共检出8种ARGs,绝对丰度范围在ND~1.03×10^(7)copies·g^(-1);枯水期绝对丰度范围为9.93×10^(2)~6.32×10^(9)copies·g^(-1)。从空间上看,下游ARGs总丰度高于上游。沉积物中抗生素与ARGs具有一定的相关性,并且在枯水期表现出更好的正相关性。研究表明,东洞庭湖表层沉积物中抗生素及抗性基因的浓度随时间和空间的变化有较明显的差异,在枯水期和靠近水产养殖的区域污染水平更高。

关键词：东洞庭湖流域抗生素抗生素抗性基因时空分异

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原位覆盖控制沉积物磷释放效果的验证评估

环境科学与技术 2024年第4期47卷 140-151页

作者：王增龙吴志皓王书航姜霞李艳华田雨桐包牧仁王前勇庞博敖文呼伦贝尔市北方寒冷干旱地区内陆湖泊研究院内蒙古呼伦贝尔021008 中国环境科学研究院湖泊生态环境研究所湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室北京100012 中国环境科学研究院湖泊生态环境研究所国家环境保护湖泊污染控制重点实验室北京100012

文章通过覆盖材料(方解石、湖沙或方解石+湖沙)对底泥磷释放的阻控实验以及利用梯度扩散薄膜(DGT)的底泥原位测试,验证评估覆盖剂对呼伦湖沉积物磷的生态修复效果。结果发现:(1)方解石、方解石+湖沙或湖沙能有效降低表层沉积物的DGT-P浓... 详细信息

文章通过覆盖材料(方解石、湖沙或方解石+湖沙)对底泥磷释放的阻控实验以及利用梯度扩散薄膜(DGT)的底泥原位测试,验证评估覆盖剂对呼伦湖沉积物磷的生态修复效果。结果发现:(1)方解石、方解石+湖沙或湖沙能有效降低表层沉积物的DGT-P浓度(CDGT(PO_(4)^(3-)-P)),沉积物/水界面扩散通量和上覆水溶解反应性磷;方解石、方解石+湖沙覆盖的表层沉积物的CDGT(PO_(4)^(3-)-P)峰值或平均值明显低于对照样;方解石、方解石+湖沙的上覆水DRP的去除率分别超过78%和81%;方解石+湖沙可以将沉积物/水界面无机磷扩散通量降低至负值;(2)方解石和方解石+湖沙能明显地降低表层沉积物总磷(TP)、活性磷(NH_(4)Cl-P和BD-P)含量及其占TP的百分比,沉积物反应性磷再补给系数r减少而惰性成份(NaOH_(85)-P和Ca-P)及其占TP的百分比增加;(3)方解石+湖沙覆盖的表层沉积物TP变化范围:-45~-30 mg/kg;磷提取相(NH_(4)Cl-P、BD-P、Ca-P和NaOH_(85)-P)含量变化值,磷提取相变化量占对照沉积物对应提取成份的百分比分别为-17~-10 mg/kg (-38.46%~-29.31%);-23~-16 mg/kg (-46.15%~-32.86%);10~15 mg/kg (2.41%~3.63%)和8~14 mg/kg(3.20%~3.99%);r降低范围:0.02~0.19。综上,方解石的吸附或阻隔作用能降低沉积物总磷和活性磷,降低沉积物磷再补给能力;NH_(4)Cl-P和BD-P被转化为情性成份(NaOH_(85)-P和Ca-P),磷迁移性降低。覆盖剂对沉积物磷内源负荷控制效果为方解石+湖沙>方解石>湖沙。方解石+湖沙的磷阻控机制是方解石对磷的吸附,磷和方解石的共沉淀以及湖沙的物理阻隔;方解石+湖沙的多层覆盖是一种应用价值较高的沉积物原位修复技术。

关键词：原位覆盖方解石梯度扩散薄膜沉积物/水界面内源负荷

芦苇碳源水平潜流人工湿地强化农田退水脱氮效能研究

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环境科学学报 2024年第1期44卷 275-282页

作者：常洋王文富王冠峰闫国凯王欢董伟羊王海燕储昭升中国环境科学研究院环境污染控制工程技术研究中心北京100012 中国环境科学研究院国家环境保护湖泊污染控制重点实验室湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室北京100012 驻马店市生态环境局驻马店463000 三门峡市规划勘测设计院三门峡472000

以洱海地区硝酸盐占比高、C/N比低的农田退水为处理对象,将经济易得的芦苇(Phragmites Australis)碎段投加于水平潜流湿地(Horizontal Subsurface Flow Construction Wetland,HSFW)构建PHSFW湿地,并研究其对模拟农田退水中氮的强化去除... 详细信息

以洱海地区硝酸盐占比高、C/N比低的农田退水为处理对象,将经济易得的芦苇(Phragmites Australis)碎段投加于水平潜流湿地(Horizontal Subsurface Flow Construction Wetland,HSFW)构建PHSFW湿地,并研究其对模拟农田退水中氮的强化去除效能.结果表明:①投加芦苇碎段的PHSFW湿地的启动速度及脱氮效能优于未投加芦苇的PHSFW_(0)湿地,在工况1(进水TN为(18.2±1.6)mg·L^(-1)、HRT=3 d、第29~41 d)和工况2(进水TN为(17.6±0.7)mg·L^(-1)、HRT=2d、第42~81 d)条件下PHSFW的TN平均去除率分别为77.0%±9.0%和68.9%±7.0%,与PHSFW_(0)相比分别提高了56.0%和50.3%;②在工况4(进水TN为(16.7±0.7)mg·L^(-1)、HRT=3 d、第130~149 d)条件下,PHSFW脱氮效能最高,其出水TN可满足《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)Ⅳ类水标准;③PHSFW在工况1出现了较为明显的TP、COD_(Mn)、NH_(4)^(+)-N和NO_(2)^(-)-N积累情况,运行稳定后在工况4条件下,出水COD_(Mn)、NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N浓度可满足地表水Ⅲ类水标准.PHSFW具有优异的脱氮效能,但仍应采取相关措施以避免湿地运行初期阶段出水COD_(Mn)、NH_(4)^(+)-N、NO_(2)^(-)-N和TP的积累.

关键词：水平潜流人工湿地芦苇碳源强化脱氮低碳氮比农田退水效能

基于主成分分析的城市河流水质时空分布特征研究——以沧州市为例

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环境工程技术学报 2024年第4期14卷 1273-1283页

作者：张贺玉杨莉园卢少勇王永强刘树栋毕斌张静湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室中国环境科学研究院国家环境保护洞庭湖科学观测研究站中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室中国环境科学研究院沧州市生态环境保护科学研究院

客观、综合评价城市河流水质的污染状况对城市河流水污染精准防治具有重要意义。以2022年沧州市13条重要河流的pH、溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))、化学需氧量(COD_(Cr))、总磷(TP)、氨氮(NH_(3)-N)、氟化物(F−)共7项水质指标数... 详细信息

客观、综合评价城市河流水质的污染状况对城市河流水污染精准防治具有重要意义。以2022年沧州市13条重要河流的pH、溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(COD_(Mn))、化学需氧量(COD_(Cr))、总磷(TP)、氨氮(NH_(3)-N)、氟化物(F−)共7项水质指标数据为基础,采用主成分分析法,提取引起河流水质变化的主导指标,诊断河流污染状况,再运用水质指标权重计算各河流监测断面和不同季节综合得分,分析河流水质时空分布特征。结果表明:1)2022年沧州市13条河流水质整体较好,大部分河流水质为GB 3838―2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类,少数河流COD_(Mn)、COD_(Cr)达到Ⅳ类水质标准;2)使用主成分分析法,可将7个水质指标转化为2个主成分,累计方差贡献率达78.492%,其中与第一主成分显著相关的水质指标COD_(Mn)、COD_(Cr)、TP和F−主导着研究区域水质变化,且4个水质指标之间呈显著正相关;3)空间分析表明,沧浪渠为13条监测河流中污染程度最高的河流,且沧州市东北区域河流污染程度高于西北区域和中南区域;4)季节分析表明,13条河流不同季节水质污染严重程度表现为夏季>春季>冬季>秋季。研究结果可为沧州市城市河流水污染控制策略的制定提供参考。

关键词：城市河流水质主成分分析污染因子时空分布

我国农村生活污水与农田退水面源氮磷污染生态净化技术现状与研究进展

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农业资源与环境学报 2024年第3期41卷 688-696页

作者：蒋昀耕张静卢少勇刘笑欣王泽欣杨嘉鹏艾亚敬中国环境科学研究院环境基准与风险评估国家重点实验室湖泊污染控制国家环境保护重点实验室湖泊水污染治理与生态修复技术国家工程实验室北京100012 沧州师范学院河北沧州061001

当前,我国农村生活污水与农田退水面源氮磷污染尚未得到有效治理,解决此类污染的代表措施——“生态净化技术”的发展广受关注。本文从技术发展、技术标准、技术体系三个角度切入,对农村生活污水与农田退水氮磷污染生态净化技术进行梳... 详细信息

当前,我国农村生活污水与农田退水面源氮磷污染尚未得到有效治理,解决此类污染的代表措施——“生态净化技术”的发展广受关注。本文从技术发展、技术标准、技术体系三个角度切入,对农村生活污水与农田退水氮磷污染生态净化技术进行梳理分析。技术发展从分析和介绍当前热门生态净化技术的研究进展开始,通过调研整理这些技术在我国的推广和应用,梳理其在我国不同区域的发展特征,归纳出当前生态净化技术应用所面临的困难。当前相关部门对生态净化工程的监管仅关注出水水质的达标率,缺乏有效的后期维护及意见调查反馈。在技术标准方面,本文梳理了关于已发布实施的生态净化工程的的系列标准,认为应引入综合效益评价方法,以完善我国生态净化工程的评价体系。在技术体系方面,以生态净化技术的拦截性和修复性为依据对单一技术进行分类,并分别针对农村生活污水、农田退水提出了对应的技术联用体系。

关键词：面源污染生态净化运维管理人工湿地标准评价方法

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