城市给水和污水系统:历史、现状和未来

回顾了城市水系统及其管理思想的发展历史;分析了传统的集中式城市水系统的缺点和局限性:城市水环境和水文循环的破坏、污水处理的困难、巨大的资金需求和建设周期的漫长;指出了现代和未来城市水系统管理所面临的挑战和发展机遇:干旱和洪涝灾害、城市化加剧、技术的进步和组织管理上的需求;阐述了未来城市水系统管理的思想,即必须用整体论的思想作指导,实行节约用水,实行全球性的资金、技术和经验的共享。这种思想给中国城市水系统的管理和改革以重要启迪。     

蒲石河流域下游河道最小生态需水量研究

以蒲石河下游河道为研究区域,以蒲石河抽水蓄能电站为例,采用Tennant法、90%保证率最枯月平均流量计算法和10a最枯月平均流量法,计算了蒲石河水电站下游河道的生态需水量.通过分析三种方法的计算结果,结合北方河流年内水量变化较大的特点,确定蒲石河抽水蓄能电站建成后的最小生态需水量为1.74m3/s.研究结果不仅可以为蒲石河抽水蓄能电站水资源合理调度和管理提供科学依据,也可以为流域生态的保护与恢复提供理论支持.     

新型移动床生物膜反应器深度处理模拟养猪废水试验研究

将新型移动床生物膜反应器(moving bed biofilm reactor,MBBR)用于模拟养猪废水深度处理的试验,研究了反应器结构特征、水力停留时间(HRT)以及填料填充比对反应器处理效果的影响.通过优化反应器结构,实现了反应器内的功能分区,提高了反应器处理效率.MBBR用于模拟养猪废水深度处理的试验结果显示,新型MBBR反应器可实现模拟养猪废水中有机物和营养物的同步良好去除,在HRT为8 h,气水比12∶1,填料填充比例为40%的条件下,化学耗氧量(COD),NH4+-N去除率达90%以上;同时实现了总氮(TN)的同步硝化反硝化(SDN)脱除,去除率达85%以上.     

植物对再生水回用于景观湖泊的水质调控能力研究

基于水生植物具有减缓和抑制水体富营养化、净化水质的作用,通过调控水生植物生物量,研究再生水回用于景观湖泊中水质恶化风险控制方法.结果表明,在直接回用再生水的景观湖泊中,随植物覆盖率由0增长到80%,水生植物能够降低94%的水体感官性污染,抑制92%的藻类滋生,实现92%NH3-N和近70%TP的有效去除,延长2倍水体水质稳定时间.此外,综合比较景观湖泊经济及景观价值,55%植物覆盖率能有效降低水体富营养化风险,是一种再生水回用于景观湖泊植物调控水质的有效布设方式.     

冻结水溶液中Gd~（3＋）离子ESR线宽的温度效应

分别以ＬａＣｌ３、ＮｄＣｌ３水溶液为基质，在１００～２７０Ｋ温度范围内，对冻结水溶液中Ｇｄ３＋离子的ＥＳＲ线宽进行了研究．德拜温度上下，线宽的温度效应不同．两种基质中，Ｇｄ３＋离子的ＥＳＲ线宽的温度效应有较大差异．     

抗磁性基质中钆（Ⅲ）离子的ESR线宽研究

在１００Ｋ低温下，用实验方法研究了冻结态水溶液中不同种抗磁性基质的浓度变化对Ｇｄ３＋离子ＥＳＲ谱峰线宽的影响．得到了线宽与基质浓度间的拟合关系，对谱线展宽机制和得到窄的ＥＳＲ谱峰的途径进行了讨论．     

累积性发射光谱结合多元统计研究蘑菇湖水体DOM的特征

三维荧光光谱技术（3DEEM）因其方便迅速、灵敏度高等一系列优点,广泛应用于表征DOM。在实际应用中,3DEEM步骤较为繁琐,PARAFAC等方法相较于寻峰法虽然更加直观可靠,但是往往需要借助MATLAB等数学软件,因此该研究希望借助一种新的方法能够更加简便迅速地表征DOM。以蘑菇湖水体DOM为例,基于累积性发射光谱（AFEs）,结合多元统计及二阶导数等方法,对DOM各类荧光组分及含量进行表征。利用主成分分析（PCA）对AFEs进行因子载荷分析, 并确定荧光峰的类型及其含量的差异; 通过二阶导数转换,得到二阶导数AFEs;通过对所有采样点二阶导数AFEs各荧光峰进行绝对面积积分,分析DOM中各组分的含量及变化;通过聚类分析, 分析不同点位组分的差异性或相似性。研究表明,通过AFEs得到5类荧光峰,分别为类蛋白峰、类富里酸峰、陆源类腐殖酸峰以及腐殖酸峰。基于AFEs及其对荧光强度之和的分析,可以看出蘑菇湖水体中的DOM主要以不稳定、易被降解的、相对分子质量较小的类蛋白及富里酸为主,腐殖化程度由滨湖区向深湖区递减。基于AFEs得分图,得到5类荧光峰,且荧光峰中类蛋白及类富里酸峰占主导;基于点位得分矩阵,可以说明各点位之间的荧光组分存在差异。二阶导数AFEs被分为5个荧光波段, DOM以相对质量较小的有机质为主,腐殖化程度、芳香度较小,空间差异上不显著。通过对荧光峰面积以及采样点进行聚类分析,荧光峰被分为3类,其中富里酸含量占比较大,且岸边采样点和位于湖心区域的采样点之间存在差异。综上研究显示,AFEs相对简单迅速,能够代替3DEEM对DOM进行表征。蘑菇湖水体DOM是以相对分子质量较小、不稳定、易被降解的类蛋白、类富里酸物质为主,总体上腐殖化程度及相对分子质量具有由滨湖区向深湖区递减的趋势,但空间上差异性较小。     

水污染治理技术综合评估方法研究

水污染治理技术评估方法可用于指导筛选科学合理的水污染治理技术.本研究以我国现有水污染治理技术为评估对象,对评估原则、评估框架、评估模型及评估结果进行系统研究,并开展案例验证.采用层次分析法构建了基于"目标层-准则层-要素层-指标层"的水污染治理技术综合评估指标体系,其中,指标体系的准则层包括环境、经济、技术3个维度,涵盖了环境效益、二次污染、技术成本、技术效益、技术可靠性、技术适用性6个要素.指标层指标提出,根据各技术类型特征利用数理统计分析法进行筛选,采用排序赋值和分级赋值法对指标赋值,并通过加权法计算得到评估结果,评估结果通过雷达图和三维坐标实现.在构建评估方法的基础上,以典型城镇污水处理技术为例验证了评估方法的可适性.本研究提出的水污染治理技术综合评估方法,为评估和筛选适宜的水污染治理技术提供了方法学上的参考.     

镧—菸酸配合物的电子结构与化学键性质研究

用分子轨道法研究了镧－菸酸配合物的电子结构和化学键性质．配合物的ＨＯＭＯ（最高占据分子轨道）主要由Ｃ、Ｏ、Ｎ原子的２ｐ轨道组成；ＬＵＭＯ（最低非占据分子轨道）主要由Ｌａ３＋离子的６ｓ、５ｄ、４ｆ轨道组成．在配位过程中有配体向金属离子的电荷转移．配体共转移１．０１７个电子到金属离子上，与Ｌａ３＋离子带１．９８３个正电荷相符合．Ｌａ—Ｏ键具有一定的共价性，由Ｃ原子、两个Ｏ原子与金属离子形成的共价键有一定的流动性．其中５ｄ轨道对形成Ｌａ—Ｏ配位键贡献最大，４ｆ轨道贡献最小．     

三维荧光与神经网络研究城市河流沉积物孔隙水有机物组成与结构特征

应用三维荧光技术结合自组织神经网络方法,研究典型城市河流沉积物孔隙水中水溶性有机物(DOM)与颗粒性有机物(POM)组成结构及空间分布特征。自组织神经网络是一种非监督神经网络算法,能够从有机物三维光谱中提取不同的荧光组分,表征各组分的含量。沉积物是重要的有机碳库,而沉积物孔隙水中有机物的多寡可直接反映其环境特征。人们对水体中沉积物孔隙水中的DOM与营养盐特征的研究较多,而对POM的研究较少,尤其对重污染城市支流河的研究更少。因此,选取沈阳市白塔堡河为研究对象,沿河源、农村、城市区域河段采集沉积物孔隙水样品,提取DOM与POM,检测样品的三维荧光光谱。DOM的f_450/500值为1.82～1.91,表明DOM主要是微生物源;POM的f_450/500值为1.42～1.68,表明POM主要以陆地输入为主。自组织神经网络解析DOM与POM含有类酪氨酸、类色氨酸、类富里酸与类胡敏酸等物质,类酪氨酸主要源于新鲜的具有高氧化的类蛋白物质,而类色氨酸主要为微生物代谢产物。DOM的各组分丰度之和为POM的2倍,类酪氨酸平均相对丰度在50%以上,类色氨酸的平均相对丰度为18.8%～23.1%,类富里酸相对丰度比类胡敏酸的高,但两者在有机物组分所占比重小。通过主成分分析,DOM与POM特征呈现沿河源、农村、城市区域河段变化,表明白塔堡河深受人类活动的影响。