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    2011年, 第2011卷, 第1期 刊出日期:2011-01-25 上一期    下一期
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    水体污染控制与治理 专刊
    前言
    黄民生
    2011 (1):  0-0. 
    摘要 ( 2093 )   PDF(290KB) ( 1262 )  

    水体污染控制与治理国家科技重大专项(简称水专项)是我国为实现经济社会又好又快发展,调整经济结构,转变经济增长方式,缓解能源、资源和环境的瓶颈制约,根据《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020)年》设立的十六个重大科技专项之一,旨在为我国水体污染控制与治理提供强有力的科技支撑。水专项小组由国务院领导,国家科教领导小组协调指导,环境保护部和住房城乡建设部牵头组织。

    华东师范大学主持了水专项的“十一五”课题——“城市黑臭河道外源阻断、工程修复与原位多级生态净化关键技术研究与示范”(2009ZX07317-006)。本课题有全国近20个高等院校、研究机构和企事业单位参加。课题的主要任务是针对我国众多城市所面临和急需解决的河道黑臭问题,分别以东南沿海、南方盆地和西部高原地区的典型城市黑臭河道为研究对象和示范基地,重点研究制约城市河流黑臭治理速度和有效性的典型技术难题,通过削减河道污染负荷、强化河道自净功能、修复河道滨岸带生态,使得示范区河段彻底消除黑臭并稳定达到Ⅴ类或更高水质要求,为我国城市河道黑臭治理提供科学、可行、有效的技术支撑体系。

    本课题分为四个子课题。课题及子课题一由华东师范大学黄民生教授负责,子课题二由哈尔滨工业大学祁佩时教授负责,子课题三由昆明滇池生态研究所杜劲松高级工程师负责,子课题四由华东师范大学陈振楼教授负责。

    由华东师范大学学报(自然科学版)出版的“水体污染控制与治理”专刊,汇总了本课题自2009年1月启动以来所取得的阶段性研究成果,以展示我校在承担国家重大水专项课题上取得的初步进展,并为下一步的技术中试和工程示范提供理论和技术依据。

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    大宁河回水区初级生产力的季节变化
    张佳磊;;郑丙辉;黄民生;刘录三;王丽平;吴光应
    2011 (1):  1-11. 
    摘要 ( 2671 )   PDF(1815KB) ( 1717 )  
    2009年6月6~11日(水华期)和2010年1月18~22日(枯水期)对三峡支流大宁河回水区进行了初级生产力及相关环境因子的研究,分析了初级生产力的季节变化及影响因素.结果表明:水温、DO饱和率、SPC(电导率)、pH和TUR(浊度)在不同水文期差异显著.水华期的初级生产力和叶绿素a(Chl-a)含量显著大于枯水期(ANOVA, p <0.05).枯水期Chl-a和 PN (净生产量)、 PG (毛生产量)的垂直分布差异不显著, PN 、PG的垂直分布和Chl-a不存在明显的对应关系,Chl-a含量的最大值大多出现在水面下9 m,而 PN 和 PG 的最大值出现在水面下0~3.0 m之间.水华期Chl-a和PN、 PG 的时空分布差异显著(ANOVA, p <0.05), PN、PG 和Chl-a垂直分布表现出对应关系.最高值均大多出现在水面下0~0.8 m之间.进一步研究分析表明TUR(水中悬浮颗粒)和温度是影响大宁河回水区初级生产力的主要因素,pH、SPC和DO饱和率在一定程度上受到浮游植物生理作用影响.
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    北京六湖水体和表层沉积物中氮污染特征与评价
    陈建军;;黄民生 ;卢少勇 ;赵屹坤 ;吴 芸 ;黄国忠 
    2011 (1):  12-20. 
    摘要 ( 2908 )   PDF(1275KB) ( 2146 )  
    调查和分析了北京市六个城市湖泊水体和沉积物的氮营养盐污染特征和污染程度,并对六湖水体和表层沉积物中各指标作了相关分析,拟为城市湖泊富营养化的防治提供基础数据.结果表明,所调查的北京城市湖泊氮污染程度较严重,调查期间半数湖泊的水体总氮(TN)含量超过地表水(湖、库)Ⅴ类标准值.在太湖流域的有机氮(ON%)污染评价标准下,六个城市湖泊表层沉积物中有机氮含量(ON%)均严重超标,其中最低值已达到污染标准值的3倍;而在安大略省的环境质量标准下,有两湖的表层沉积物TN生态毒性超过严重标准,三湖接近严重标准.六个城市湖泊水体和表层沉积物中氮形态和总有机碳(TOC)指标间相关分析表明湖泊表层沉积物的TN和TOC的相关性最高( r =0.965, p <0.01),六个城市湖泊水体TN与湖泊表层沉积物的TN、TOC的相关性均极显著( r =0.960,0.964, p <0.01);城市湖泊表层沉积物(0~10 cm)中有机质和总氮含量的控制和削减对于湖泊水体氮营养盐污染治理有重要意义.
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    淀山湖蓝藻水华暴发的气象水文因素探讨
    王铭玮;徐启新;车 越;杨 凯
    2011 (1):  21-31. 
    摘要 ( 2945 )   PDF(390KB) ( 1322 )  
    2007-2009年淀山湖的总氮和总磷年均浓度分别为 3.47~4.53 mg/L和0.18~0.24 mg/L,明显高于富营养化水平,成为蓝藻水华暴发的重要物质基础.MODIS影像分析结果表明,2007-2009年蓝藻水华暴发频次分别为3,6,10 d,呈逐年上升的趋势,并且暴发后易于集中在湖中心、东北和东部水域.受黄浦江顶托和太浦河壅水作用影响,淀山湖6-9月间平均水位较高,换水周期较长.7-9月日均气象因素变化与暴发日气象条件的对照结果显示,气温偏高(24.2~30.5 ℃)、日照时间长(大于5.9 h)的气象条件成为诱发蓝藻大规模增殖的气象条件;低气压(小于1 015 hPa)、低风速(小于2.2 m/s)以及基本无降水的气象条件有利于蓝藻上浮形成水华;强降水、高风速的气象条件则能够抑制蓝藻水华形成.水文气象因素是湖泊蓝藻水华暴发预测预警以及风险应急系统建立的重要内容.
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    城市黑臭河道底泥生态疏浚技术进展
    曹承进;陈振楼;王 军;黄民生;钱嫦萍;柳 林
    2011 (1):  32-42. 
    摘要 ( 3166 )   PDF(1748KB) ( 3043 )  
    通过调研国内外生态疏浚技术最新的研究成果,从技术特点、技术流程、技术原理、技术参数、技术使用中存在的问题以及技术的应用前景等方面介绍了底泥生态疏浚技术的基本情况和国内外研究进展.开展共性技术集成研究,力求凝炼出适用于我国城市黑臭河道内源(底泥)污染异位处理的共性技术,为我国城市河道污染控制工程提供技术借鉴和参考.
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    城市河道黑臭评价模型研究进展
    刘 成;胡湛波;郝晓明;柏燕艳
    2011 (1):  43-54. 
    摘要 ( 2658 )   PDF(839KB) ( 2278 )  
    介绍了城市河道黑臭的成因及机理,评述了目前国内外在城市河道黑臭评价方面所取得的一系列成果.对目前国内外各类河道黑臭评价模型进行比较,筛选出多元线性回归模型、有机污染指数模型、黑臭多因子加权指数模型和综合水质标识指数法这几种使用较为广泛的模型并进行分析,并对城市河道黑臭评价模型建立的发展趋势进行了展望.
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    人工湿地技术削减雨水初期径流污染负荷研究进展
    钱嫦萍;陈振楼;曹承进;王 军
    2011 (1):  55-62. 
    摘要 ( 2724 )   PDF(1131KB) ( 2122 )  
    拟从技术特点、技术流程、技术原理、技术参数、技术使用中存在的问题以及技术的应用前景等方面对雨水初期径流污染人工湿地技术进行分析和描述.介绍了该技术在国内和国外的研究现状,并展望了其未来研究方向.以期为我国城市雨水初期径流污染控制工程提供参考依据.
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    城市混合截污管网溢流污水防控技术进展
    柳 林;陈振楼;张秋卓;王 军;曹承进
    2011 (1):  63-72,8. 
    摘要 ( 2341 )   PDF(974KB) ( 2237 )  
    在分析城市合流制排水系统污水溢流污染特点的基础上,系统介绍了合流制排水系统污水溢流污染处理处置过程中带有共性的关键防控技术,并综述了国内外对于该项技术的研究进展,分析了我国目前控制合流制管道溢流污染存在的问题和不足,旨在为我国城市合流制溢流污染控制提供技术借鉴.
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    底泥中持久性有毒物质研究现状与展望
    宋 力;黄民生
    2011 (1):  73-86. 
    摘要 ( 3277 )   PDF(290KB) ( 1299 )  
    将持久性有毒物质(PTS)分为持久性有机污染物(POPs)和重金属两类.分别概述了这两类PTS在底泥中的来源与进入的方式;指出它们具有长期残留性、生物累积性、半挥发性和高毒性特征.重点分析了PTS在生态系统中的循环,对生物的生殖及器官的危害;介绍了监测POPs的4种化学仪器分析方法与生物分析方法,监测重金属的化学与生物分析方法;PTS的植物、微生物和物理化学修复技术,同时对PTS的未来研究进行了展望.
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    城市污水条件下厌氧氨氧化反应器接种污泥筛选
    陈玉霞;耿 亮;黄民生;林剑波;何 岩;朱 勇
    2011 (1):  87-94. 
    摘要 ( 2582 )   PDF(2878KB) ( 1412 )  
    采用2组平行的厌氧序批式反应器(ASBR),分别以厌氧颗粒污泥、黑臭河道底泥与好氧活性污泥的混合污泥(R1)和厌氧消化污泥、黑臭河道底泥与好氧活性污泥的混合污泥(R2)为污泥源,以实际城市污水为进水,在相同的运行环境下同时运行180~210 d,实验结束取出各自培养的内部污泥进行扫描电镜观察其表面形态.结果表明:2组反应器均成功启动了厌氧氨氧化反应,其中R1反应器在第135天开始表现出厌氧氨氧化活性,在稳定运行阶段所达到的NH4+-N去除率可达到97.35%,NO-2-N去除率达到99%以上,并培养出了颗粒污泥,启动时间较长;R2反应器在第102天开始表现出厌氧氨氧化活性并开始稳定运行,稳定阶段NH4+-N平均去除率可达到93.17%,NO-2-N去除率也达到99%以上,没有形成颗粒污泥,启动时间更短.电镜结果表明2组ASBR中都可能存在厌氧氨氧化菌.
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    梯级浮床修复黑臭河道过程中浮游植物动态研究
    吴小慧;张 丹;黄民生;张 勇;何 岩
    2011 (1):  95-103. 
    摘要 ( 2781 )   PDF(2152KB) ( 1588 )  
    采用现场试验方法,将挺水、浮叶和沉水植物组合成梯级浮床以修复黑臭河道;监测浮游植物动态变化情况,并结合水质理化指标对梯级浮床修复黑臭河道的机理进行研究,以期为黑臭河道治理与修复提供参考.实验结果表明,经梯级浮床修复后,浮游植物种类中绿藻门和蓝藻门所占比例明显下降,优势种也发生改变,其中沉水植物浮床浮游植物门类最多,反映了出水水质改善;生物密度6月份最低,9月份达到最大值,其值(>1×105ind.·L-1)均反映了水体营养盐浓度高,其中挺水植物浮床值最低,说明香菇草的抑藻能力最强;3种浮游植物多样性指数显示水质有改善的趋势,但各指数指示的水质污染情况存在明显差异,不适合单独评价水体.浮游植物种类数与CODCr相关性较大,其生物密度与DO相关性较大,香农多样性指数与TP及CODCr相关性较大,丰富度指数与pH和CODCr相关性较大,均匀度指数与TP( r =0.438, P <0.05)显著相关,但各项指数与NH3-N相关性均较小.
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    梯级生态浮床净化城市黑臭河水中氮污染物的试验研究
    徐玉荣;张 勇;黄民生;赵 丰;高 尚;何 岩
    2011 (1):  104-110. 
    摘要 ( 2545 )   PDF(2484KB) ( 1521 )  
    以上海市某黑臭河道为研究对象,模拟水生植物在天然水体中的生态位.采用香菇草、睡莲和轮叶狐尾藻3种水生植物,并采用逐级下沉的运行方式,构建立体生态系统——梯级生态浮床.试验结果表明:梯级生态浮床系统对氨氮的去除率平均可达71.9%,挺水(香菇草)、浮叶(睡莲)和沉水植物(轮叶狐尾藻)各单元对氨氮的去除率分别为36.1%,22.3%和13.5%.亚硝酸盐氮在该梯级生态浮床系统内出现了积累,浮叶、沉水植物单元亚硝酸盐氮平均浓度由进水的1.3 mg/L分别上升至1.4 mg/L和1.5 mg/L.硝酸盐氮同时也出现了积累,但挺水和沉水植物单元的硝酸盐氮要低于浮叶单元.系统对总无机氮的平均去除率为45.0%,主要发生在挺水植物单元,可达24.8%.
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    梯级生态浮床系统净化富营养化水体的示范工程研究
    陈玉辉;张 勇;黄民生;何 岩;曹承进
    2011 (1):  111-118,. 
    摘要 ( 2500 )   PDF(2162KB) ( 1662 )  
    针对富营养化严重的新角浦河,构建了梯级生态浮床系统(SFTW),开展河道水体的净化处理示范工程研究.结果表明,该系统对CODCr,NH4+-N,TN和TP的去除率最高分别可达21.26%,29.07%,37.95%和20.74%.治理后的示范河段除TN仍为劣V类外,CODCr,NH4+-N和TP出水浓度均达到V类标准,基本达到示范工程的预期目标.通过对浮游藻类的种类和富营养化指数(NQI)进行监测发现:该河段水质污染严重,所有采样点水质均严重富营养化,但SFTW对水质有一定的改善,NQI下降了3.26~12.33,说明该技术具有应用前景。
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    梯级生态浮床系统处理黑臭河水除磷性能研究
    徐 欢;张 勇;黄民生;罗锦洪;何 岩
    2011 (1):  119-125. 
    摘要 ( 2447 )   PDF(1534KB) ( 1592 )  
    以上海市某黑臭河道为处理对象,通过模拟天然水体中水生植物的分布,构建逐级下沉式梯级浮床系统(Staged Floating Treatment Wetlands, SFTWs),分析温度、植物种类、pH值和溶解氧(DO)等因素对浮床系统的除磷性能的影响.结果表明,浮床系统的除磷率受温度变化较为明显,一定温度范围内两者呈正相关,在最低温度15.2 ℃时,总磷(TP)和溶磷(PO43- -P)去除率分别达到最小值59%和62%.不同植物单元中,磷去除主要发生在挺水植物香菇草( Hydrocotyle vulgaris )单元,TP去除率平均值高达62.3%,对磷去除作用显著;pH值越大越有利于除磷,DO浓度也对系统除磷效果有影响.
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    以蜂巢石为基质的垂直流人工湿地对黑臭水体除磷中试研究
    李 真;罗锦洪;黄民生;张 勇;何 岩
    2011 (1):  126-134. 
    摘要 ( 2549 )   PDF(2478KB) ( 1730 )  
    以水生植物-梭鱼草作为湿地植物,新型填料蜂巢石作为湿地填料,构建了同时具有美化景观与净化黑臭水体的垂直流人工湿地,并将其成功应用于黑臭水体除磷的中试研究.试验结果表明,人工湿地的TP去除率为58.13%~83.25%,且TP去除率的变化趋势与气温变化趋势相一致.TP的去除效果具有一定的时空变化规律,在运行时间小于2个月时,蜂巢石表层20 cm表现出较其它深度更强的除磷效果;运行时间大于2个月时,不同深度蜂巢石的除磷能力差异不大.利用SPSS V13.0分析5个月中蜂巢石20 cm深度处三价铁与磷含量的相关性,得到皮尔森相关系数 r =-0.692, P =0.018<0.05,表明三价铁含量与磷的含量呈现显著负相关性.
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    新型生物填料槽预处理黑臭河水的研究
    程庆霖;张 勇;黄民生;潘 震;何 岩;曹承进
    2011 (1):  135-140. 
    摘要 ( 2292 )   PDF(1863KB) ( 1607 )  
    本试验的目的是为了强化后续人工湿地处理黑臭河水的效能.试验结果显示,新型软性填料槽对于CODCr ,NH3-N和TP的平均去除率分别为36.63%,29.41%和29.22%,均高于空白对照槽.扫描电镜分析表明,新型软性填料具有纤维状、比表面积大且易于挂膜的特点,可用于黑臭水体生态系统的修复,且可作为人工湿地技术一种很好的补充.
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    黑臭河水治理与水生植物生理响应的灰色分析
    张 丹;何 岩;黄民生;卢晓明
    2011 (1):  141-147. 
    摘要 ( 2359 )   PDF(910KB) ( 1522 )  
    以上海城区黑臭河水的生物-生态处理工艺为研究对象,采用灰色理论分析水生植物在黑臭河水治理过程中的生理响应顺序,为科学解释污染物净化机制提供依据.结果显示,植物的生理特性对COD和NH4+ -N去除的优先级关联排序均为POD>CAT>Chla>SP>Chlb,表明反应体系对黑臭河水中COD和NH4+ -N的去除主要是通过微生物降解和转化途径.但是,植物的生理特性对TP去除的优先级关联排序为Chlb>SP>Chla>CAT>POD,表明反应体系对黑臭河水中P的去除则主要是通过水生植物的吸收作用.
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    EGSB反应器处理城市污水的工艺特性研究
    耿 亮;陈玉霞;黄民生;朱 勇;何 岩;林剑波
    2011 (1):  148-155. 
    摘要 ( 2537 )   PDF(2868KB) ( 1356 )  
    在进水水质相对稳定的情况下,研究EGSB反应器处理城市污水的启动性能和运行效果,并分析了影响反应器运行的因素.结果表明, EGSB反应器在45 d 内能够有效启动,其中对CODCr和NH3 -N的去除率分别为58.8%和32.9%;同时氨氮和亚硝氮的去除率由负转正,厌氧氨氧化性能随装置启动运行而逐渐增强.EGSB反应器在常温下的运行效果稳定良好,CODCr平均去除率为66.6%,NH3 -N,NO2- -N和NO3- -N的平均去除率均达到90%,系统表现明显的厌氧氨氧化性能.出水水质达到了《中华人民共和国国家标准污水综合排放标准一级排放标准》(GB 8978—1996)的要求.通过对影响因素分析可知,本EGSB反应器的HRT不宜低于2 h,回流比不宜大于400%.
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    纺织纤维用于城市河道突发溢油污染的治理
    祁佩时;林 娜;刘云芝
    2011 (1):  156-162. 
    摘要 ( 2327 )   PDF(1267KB) ( 1729 )  
    针对城市河道突发溢油污染事件频发,河道内溢油污染快速迁移扩散,以及溢油拦截需联动快速响应的特点,采用3种市场易得、数量充足的纺织纤维材料作为吸油材料,进行了溢油吸附拦截实验研究.本研究探索了棉花、亚麻和大麻纤维对水面浮油的吸附速率、吸附能力以及河水温度对材料吸油能力的影响,并通过拟合分析,得到不同吸油条件下的等温吸附动力学方程;实验还考察了3种纤维材料吸油后油的回用情况.研究结果表明:3种纺织纤维具有较好吸油性能,材料易得,可以作为城市河道突发溢油事件时的快速响应截油材料.
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    南宁市竹排冲河道水体黑臭评价
    郝晓明;胡湛波;刘 成;韦永平;李志华;魏 群
    2011 (1):  163-171. 
    摘要 ( 3065 )   PDF(2329KB) ( 1920 )  
    采用多元线性拟合的方法,结合南宁市竹排冲河道水质监测断面数据,选取CODCr, DO, NH3 -N有机污染指标与Fe, Mn无机污染指标,建立了适合南宁市竹排冲河道水体黑臭的评价模型:
    I=0.050 3[CODCr]+0.257 6[NH3 -N]-2.304 9[DO]+1.239 4[Fe]+2.770 0[Mn]+14.407 8,
    并对模型进行校验,结果表明: 该模型适用于南宁市竹排冲河道水体黑臭程度的评价,为建立南宁市河道黑臭预警系统提供理论依据.
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    温州市典型黑臭河道人居环境调查分析
    黄 静;刘耀龙;陈振楼;王 军;叶明武
    2011 (1):  172-178. 
    摘要 ( 2688 )   PDF(1843KB) ( 1746 )  
    选取温州市山下河和九山外河两岸居民,开展《温州市典型黑臭河道人居环境评价》的抽样问卷调查,拟获取示范河道周边居民对河道水体景观及周边居住环境的整体感知.结果显示:86.2%的被调查者认为非常需要对河道进行专项治理;近40%的居民对河道两岸生态景观质量评价较好,而有58.6%的居民评价水体环境质量恶劣;河道周边生命线系统比较完善,两侧文体活动设施使用率较好,60%的居民对设施的使用率达每月多次;公众对政府环保管理能力评价表现出“一般”偏于“较差”趋势.所得结果对水专项工程的开展具有一定的指导作用.
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    包埋硝化菌流化床处理温瑞塘河河水的中试研究
    张业健;叶海仁;郑向勇;严 立
    2011 (1):  179-184. 
    摘要 ( 2140 )   PDF(1649KB) ( 1460 )  
    以快速去除温瑞塘河河水中的氨氮为目的,研究了包埋硝化菌流化床中试装置处理河水的特性.研究结果表明,在实验条件下,当进水氨氮平均值为6.15 mg/L时,氨氮平均去除率可达到45.50%,且转化产物基本上以硝酸盐氮为主.此外,中试装置对河水中的CODMn也具有一定的去除效果.包埋硝化菌流化床可以对河水中毒害性较大的氨氮进行快速转化,在城市河道的治理方面具有一定的应用前景.
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    沸石和麦饭石组合滤料对城市降雨径流氮磷去除效率的研究
    周 栋;陈振楼;毕春娟;王 骏;林守民;祁莹莹
    2011 (1):  185-193. 
    摘要 ( 2214 )   PDF(1258KB) ( 1795 )  
    以7 d为1个周期,分别研究了沸石与麦饭石以3种不同体积比例(5 ∶5,7 ∶3,3 ∶7)组成的填充柱在2个周期的时间里对人工配制的模拟城市降雨径流中氮、磷的去除效率.结果表明,3 ∶7配比的填充柱前后两个阶段对总氮的去除效率分别为78.61%和85.28%,而对磷的去除效率分别可以达到96.73%和94.59%;5 ∶5配比的填充柱前后两个阶段脱氮除磷效率分别为83.18%,80.24%,97.02%和86.16%;7 ∶3配比的脱氮除磷效率分别为92.39%,80.01%,51.79%和57.28%.在兼顾整个填充柱脱氮除磷效率、再生能力以及再生速度等因素的情况下,3 ∶7配比为最优选择.
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    上海市区地表灰尘对降雨径流中汞砷污染的影响
    张晶晶;毕春娟;陈振楼;李 猛
    2011 (1):  194-202. 
    摘要 ( 2274 )   PDF(1811KB) ( 1775 )  
    以上海市区地表灰尘和降雨径流中汞砷为研究对象,探讨其环境效应.研究地表灰尘中汞砷粒径效应.结果表明:3个不同类型采样点中,汞砷高值都集中在小于125 μm范围内,基本显示出粒径效应.对屋面和交通干道降雨径流中的汞砷含量进行分析,除交通干道径流的汞之外,屋面径流和交通干道径流汞砷浓度都随着降雨历时有衰减的趋势,并且地表灰尘对降雨径流污染负荷贡献较大.两者汞的EMC分别为0.000 70 mg/L和0.000 51 mg/L,符合国家Ⅳ类地表水标准,而砷的EMC分别为0.000 14 mg/L和0.001 48 mg/L,符合国家Ⅰ类标准.汞砷基本都发生了初期冲刷效应且程度较大,初步推测降雨量和冲刷面类型是影响初期冲刷效应的重要因素.
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