水体信息 篇1
基于遥感影像提取水体信息,前人做了大量研究工作,一般分为两大类:单波段阈值法和多波段增强图像阈值法[3]。
单波段法利用了水体在近红外波长处的强吸收性及植被和干土壤在此波长范围内的强反射性特点设置阈值提取水体信息。Shih[4]利用Landsat MSS的近红外波段,采用密度分割的方法提取水体;陆家驹[5]等利用TM5设定阈值,识别水体,但效果较差;Jupp[6]等利用TM7波段设置阈值提取水体信息。但是单波段法难于区分混淆在水体中的阴影与细小水体[3]。
多波段增强图像阈值法是指利用多波段的优势综合提取水体信息,也是较为广泛使用的方法,可分为谱间分析法和比值法。谱间分析法是通过分析水体与背景地物的光谱曲线差异特征,分析各自的变化规律,进而找到水体信息提取的逻辑运算公式将水体提取出来。杨存建[7]等研究发现TM影像,水体具有TM2+TM3>TM4+TM5的特点,据此可以将水体提取出来;刘建波[8]等利用TM的4、5、7波段进行大型水库库情监测;陈华芳[9]等在对山地高原水体识别工作中,提出(TM2+TM3)-(TM4+TM5)的逻辑表达式,设置阈值提取水体信息。比值法则根据不同地类在不同波段中的波谱特点,利用比值计算,扩大二者之间的差异从而突出目标地物。但是这一方法无法彻底避免与水体无关的信息。水体指数法是基于多波段的水体光谱特征分析,选取与水体识别密切相关的多个波段,构建水体指数模型,再由阈值识别水体。
现以湖南省岳阳市湘阴县为研究区,选用ETM图像,利用归一化植被指数法、水体指数法与改进的水体指数法对水体信息进行了提取,并对各方法进行精度比较和评价。
1 研究区与研究方法
1.1 研究区概况
湘阴县位于湖南省东北部,南洞庭湖滨,湘资两水尾间,E112°30′~113°02′,N28°30′~29°03′,南北61 km,东西51.3 km,面积1 581.5 km2。湘江自南向北贯穿全境,把全县分为东西两部,东部为丘陵岗地,西部为滨湖平原。湘阴位处中亚热带向北亚热带过渡的季风气候区,四季分明,湿润多雨,具有春温变幅大,初夏雨水多,伏秋天热易旱,冬季严寒不多的特点。
1.2 数据源
ETM遥感数据具有较高的空间分辨率、光谱分辨率,广泛地应用于对地观测,已经成为研究地表覆盖与环境的重要遥感数据源。研究选用2002年10月13日的ETM影像,空间分辨率为30 m;进行水体提取。所选用的数据已经过大气校正和正射校正。研究区4、5、3波段合成影像如图1所示。
1.3 研究方法
采用ETM遥感影像提取水体信息,主要是依据水体在各波段上的反射值与其它地物之间的区别,通过分析水体与背景地物的光谱值,利用多个波段构建水体信息提取模型,从而实现水体信息的提取。
研究借助于ENVI 4.3软件的Band Math模块,采用归一化植被指数法(NDVI)、归一化水体指数(NDWI)与改进的归一化水体指数法(MNDWI)建立水体信息提取模型,设置阈值,生成水体信息专题图像,最后对提取结果进行精度评价。
2 水体信息提取
2.1 归一化植被指数法
归一化植被指数(NDVI)定义为:近红外波段与可见光红波段数值之差和这两波段数值之和的比值,公式为:
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其中:Nir为近红外波段,Red为红光波段。
对应于TM波段,NDVI定义如下:
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其中:CH3、CH4分别为TM影像3、4波段的像元值。
对于陆地表面主要覆盖而言,云、水、雪在可见光波段比近红外波段有较高的反射作用,因而其NDVI值为负,岩石、裸土在两波段有相似的反射作用,故其NDVI值接近0,而在有植被覆盖的情况下,NDVI为正值,并且随植被覆盖度的增大而增大。因此,可以利用NDVI阈值法提取水体信息,由于裸地和水体在可见光红波段具有相似的反射率,这就容易造成裸地和水体混淆。应用式(2)进行归一化植被指数计算后,确定水体提取阈值为-0.191,即<-0.191的像元为水体。
2.2 水体指数法
Mcfeeters[10]借鉴归一化植被指数(NDVI)的构建思想,利用绿波段和近红外波段提出了归一化差异水体指数NDWI(Normalized Difference Water Index),可使水体信息得到增强,非水体信息得到抑制,有利于水体信息提取。其公式如下:
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式中Green为绿光波段,Nir为近红外波段。
对应于TM波段,NDWI定义如下:
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其中:CH2、CH4分别为TM影像2、4波段的像元值。然而,Mcfeeters在构建NDWI指数时,只考虑了植被因素,却忽略了地表的另一个重要地类—土壤/建筑物。由于土壤、建筑物在绿光(TM2)和近红外波段(TM4)的波谱特征与水体几乎一致,即在绿光(TM2)处的反射率高于近红外波段(TM4),且具有较大反差。因此采用NDWI计算出来的水体指数中筑物和土壤也呈正值,有的数值还比较容易和水体混淆,形成噪音[11]。因此,用NDWI提取水体信息时,容易误把城镇用地判为水体。利用式(4)计算出研究区NDWI,结果见图2,经过多次试验确定水体提取阈值为:0.228~0.415。
2.3 改进的归一化差异水体指数法
徐涵秋[11]在利用NDWI对TM数据进行水体信息提取研究时,发现建筑用地信息和水体信息容易混淆,难以得到满意的结果,通过波段特征分析发现建筑物在TM的4波段和5波段光谱值突然变大,于是将NDWI做了修改,用近中红外波段(MIR)TM5替换了原来NDWI的近红外波段(NIR)TM4,则计算出来的建筑物的指数值将明显减小。反之,由于水体在中红外波段的反射率继续走低,这就使得水体与建筑物的反差明显增强,从而有利于水体信息的准确提取。改进的归一化差异水体指数(MNDWI)定义为:
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其中:CH2、CH5分别为TM影像2、5波段的像元值。利用式(5)计算出研究区MNDWI,结果见图2,经过多次试验确定水体提取阈值为:0.278~0.669。
3 精度评价
精度是指对一幅不知其质量的遥感图像分类图评价其和一幅假设准确的图像(参考图)之间的吻合度[12]。精度验证通常可以分为实地验证和利用较高比例尺的影像或相关材料进行验证[13]。现采用2002年湘阴县土地利用现状图,随机抽取200个水体像元和200个非水体像元进行精度验证(见表1)。
由表1可知,水体遥感信息提取方法中MNDWI法精度较高,可以有效解决城镇用地与水体混淆的问题,在研究区取得了较好的提取结果。在GIS软件支持下,通过与土地利用现状图叠置分析及精度检验可以看出MNDWI法精度达到了98.0%。
4 结论与讨论
该研究基于ETM遥感影像,运用最为常用的多波段增强图像阈值法对水体进行了提取实验,最后采用MNDWI法对湘阴县的全幅遥感图像进行水体提取,得到湘阴县的水体分布专题图(见图3)。将水体信息提取结果转化为矢量格式,导入GIS软件中,统计得湘阴县的水域总面积为346.904 km2。
水体信息 篇2
1 天气的选择
农作物生长与气候变化密不可分, 同样水产动物也离不开生存的大气候。如果不关注气候的变化, 盲目施药, 容易造成人为损失, 不利于增产增效。如今, 天气预报可以预测未来5~7 d的变化。作为渔业生产者必须时刻关注天气变化, 根据预报做出有效决策预案, 减少不必要的人为损失。
1.1 施药时间的选择
施药时间一般选择在晴天8:00 以后或16:00左右施药, 不可天一亮就施药 (增氧剂除外) 。雷雨、闷热天气也不宜施药。另塘口不论大小, 当日要将药物施完。塘口大, 可分组分片进行, 具体时间的安排根据塘口大小、人力情况而定, 一般太阳落山后不宜再进行操作。
1.2 原理
1.2.1 水体溶氧的昼夜波动规律自然情况下水体中的溶氧最低点出现在凌晨, 随着太阳的升起, 浮游植物等开始光合作用产生氧, 水体中溶解的氧 (溶氧) 呈上升趋势, 14:00 左右上水层溶氧呈饱和状态, 有时高达饱和度的250%, 过饱和时, 溶解氧不断向大气中逸散。
太阳落山后, 浮游植物等光合作用停止, 生物的呼吸耗氧、有机物的降解耗氧等继续。由于无光合作用的补充, 水体在风力、密度流的作用下, 上下水层对流, 上层溶氧下降, 下层溶氧得以补充并不断消耗, 水体上下水层趋于同水温、同溶氧状态。水体溶氧随时间的推移在凌晨出现最低点。
溶氧的昼夜差异:一般来说, 浮游植物密度高时昼夜差异大, 浮游植物密度低时差异小;晴天差异大, 阴天差异小。
阴雨天由于光照弱, 水体浮游植物等光合作用强度减弱, 合成的氧气少, 溶氧水平相对偏低。
1.2.2 渔业生产对水体溶氧要求 (1) 水体溶氧在连续24 h中, 16 h以上必须大于5 mg/L, 其余任何时候不得低于3 mg/L。 (2) 水体溶氧低于2.0 mg/L, 鱼类容易窒息死亡。 (3) 水体溶氧在2.0~5.0 mg/L, 鱼类虽生存, 但生长慢, 饲料转化率低。 (4) 水体溶氧大于5.0~7.0 mg/L以上时, 鱼类自由生长, 生长快, 饲料转化率也高。
1.2.3 应激反应在低溶氧的情况下, 水生动物抵抗力差, 加之药物的刺激, 应激反应更强, 故阴雨天不宜施药。雷雨、闷热天气也不宜施药, 这点在生产中极易忽视, 也是生产事故多发时间。
1.3 原因分析
(1) 水生动物是变温动物, 气候急剧变化时, 应激反应强。 (2) 雷雨天气:在强风和阵雨的搅动下, 水体短时间内对流、混合, 下层水上浮, 上层水下沉, 此时“上水层”易缺氧。如雷雨前施药, 由于浮游生物大量死亡, 耗氧作用加强, 更易发生缺氧。另外雨水对药物起稀释作用, 也影响药效。 (3) 闷热无风天气:水体的溶氧量随水温的升高而降低, 而耗氧作用随之加强, 故夏秋高温季节易产生缺氧现象。风力不仅可向水中增氧, 而且可起混合作用。如果夜间天气较热, 风力小或无风, 气温又下降很慢, 水的密度差小, 上下水层的对流弱, 下水层中氧得不到及时补充, 而下水层“氧债”又大, 易缺氧。故闷热无风天气, 水体极易泛池, 若此时全池泼洒药物, 无异于雪上加霜。 (4) 药物的毒性是随温度的升高而增强, 由于高温, 药物的安全性相对降低, 容易发生药物中毒事故。
1.4 施药时间
药物除特殊要求外, 下午优于上午, 主要还是溶氧问题。 (1) 消毒药物的使用会杀伤部分浮游植物、光合细菌等, 影响光合作用。 (2) 无论杀虫剂, 还是消毒剂, 它们的施用都会引起部分生物的死亡, 而这些生物的尸体的分解又将大量消耗氧气。
虽然上水层下午处于过饱和状态, 但是因药物作用死亡的生物降解增强了耗氧, 故整个水体溶氧低于正常水平。
另外, 避开中午施药, 还是从施药者的安全角度考虑, 春秋时段, 中午可以施药 (见光易分解的药物除外) 。
2 塘口体积的估算
如何把握药物剂量, 这关系到施药效果, 所以塘口体积的估算就至关重要, 它的近似程度直接影响给药量。估算高了, 药下重了, 毒性强;估算偏低了, 剂量不足, 达不到治疗效果。
2.1 如何估算
确定塘口面积, 一般采取分割填补法。下面以规范的长方形塘口为例:塘口的坡比一般为1 ∶1.2~1 ∶ 1.5, 切面图为梯形, 设水深为h, 坡比为1.3, 那么塘口面积为 (水面长-1.3 h) × (水面宽-1.3 h) , 计算单位m2。
水体深度的估算, 采取多点测量, 取其平均值法。离岸4 m左右的四边各取一点, 塘中间取一点, 测5 点的深度, 取其平均值, 即为近似水深h (单位m) 。水体是不断变化的, 建议在塘口适宜位置插一个测量标杆, 根据当时所测标定基准点, 设立刻度尺, 以便随时了解水体深度。
水体体积。面积×水深即为体积。由于估算, 它仅是近似值, 在实践中, 需要进行微调。
2.2 如何微调
具体如何微调要看施药的效果。如果水体连续施药一个疗程, 排除其他因素, 治疗无效, 说明估值偏低;如果施药时, 水生动物反应激烈, 死亡突然大幅上升, 说明估值偏高;如果疗效不错, 说明接近实际值。
记住此时的水深, 修正标杆尺度。在实践中应用此水体体积估算法, 取得良好的治疗效果。
3 药物的操作
药物的施用操作是否规范合理, 直接影响药效与施药安全, 在生产中务必重视。
3.1 外用药物
3.1.1 认真阅读使用说明, 确定使用剂量使用药物前, 首先须认真阅读使用说明, 要特别注意使用禁忌。其次注意药物使用剂量, 只要水体估算接近实际值, 厂商提供的剂量是安全有效的。
值得注意的是:水肥, 用高剂量;水瘦, 用低剂量;低温可用高剂量, 而高温则用比低剂量略高点即可。剂量的把握须通过不断实践来摸索。
确定剂量后, 选用木桶或塑料桶等对药, 全池泼洒, 忌用铁器。
3.1.2 如何对药对药前, 操作者须戴口罩、橡胶手套等防护设施, 以确保人身安全。按一次泼洒药物覆盖的面积计算一次的对药量;现对现泼。
对药时, 人站上风处。一般按要求先放水, 然后按比例将药物缓缓倒入水中, 同时用木棒轻轻搅拌, 使之充分溶解。如需进一步稀释的一定按比例再次稀释, 以便全池均匀泼洒。
如有药渣, 应及时过滤, 忌将渣带入塘中, 以防养殖的水生动物误食中毒。
3.1.3 施药 (1) 药物按要求溶解后, 一人撑船, 一人泼药。施药前, 按逆风行船、顺风泼洒药物的方式, 以一次泼洒的覆盖面将塘口分块, 然后分块施药, 力求前后左右尽量覆盖, 均匀施药, 保证药效。 (2) 施药后, 及时深埋药物包装, 清洗器具以防污染。 (3) 操作者须及时用肥皂清洗, 更换衣物, 以防药物污染危及健康。
3.1.4 生产事故典型案例在生产中, 由于施药经验不足, 发生上层鱼死亡事故。在2007 年的夏天, 萧湖的新承包户不按指导施药, 发生鲢鳙鱼死亡事故。施强氯精后的第2 天上午登门要求索赔。门诊及投诉均由笔者负责接待, 在耐心听完陈述与诉求, 在未解剖死鱼的前提下, 说出施药时鱼的状态及死鱼的体表症状, 指出此症状的发生可能与对药未按比例, 存在未充分溶解 (有颗粒) 或泼洒不均、局部浓度高有关, 接着边解剖鱼边点出症状。然后问他如何用药的, 他不好意思地说:三点可能都犯了点, 尤其是最后一点。采取绿化洒水泵泼洒, 开始没经验, 和的浓度高, 一趟药没走两步没了。死鱼症状为:上层鱼体表一侧充血, 鳃盖, 鳃充血, 左右不一致;口腔、前肠有充血点。如平时不细心问诊, 不注重积累, 上述生产事故处理就有点棘手。另生产中也发现有养殖户施用氯制剂不当伤鱼误为出血病当作病害加重处理的现象。
3.2 内服药
随着颗粒饲料的推广, 投饵机的使用, 人们改变了一日投喂1~2 次的模式, 药饵投喂也发生变化。目前内服药的投喂方式存在争议。个人建议:采取控食, 下午一次性投喂的方式, 一般3~5 d一疗程。此法已在门诊中应用多年, 疗效不错。
3.2.1 机理内服药的治疗对象:病轻及未发病者;病重者由于不摄食, 内服药对其不起作用。
药物预防的机理:对于水生经济动物而言, 池塘就是一个生态系统, 致病细菌、寄生虫等与鱼类等水生经济动物共存一体, 当致病细菌、寄生虫等生物量达一定程度时, 此时体弱的水生经济动物易发病, 少量时则会相安无事。药物预防目的是降低致病细菌、寄生虫等生物量或切断传播途径, 抑制病害的发生。
3.2.2 药饵制作药饵制作 (肠炎病) :“肠炎暴杀”剂量为500 g (1 斤) /袋拌饲料40 kg , 如每日喂100kg饲料, 则需2.5 袋“肠炎暴杀”。配药时取饲料50kg (饲料量减半) 、“肠炎暴杀”2.5 袋先拌匀, 然后用喷水壶洒水、搅拌, 水量微湿即可, 再堆放半小时后, 投喂, 目的使药物与饲料充分混合。一般内服药中已添加黏合剂, 如无, 可用面粉替代。
3.2.3 投喂由于药饵的适口性差, 不喜食, 故饲料减量。另利用饥不择食的原理, 先让其饥饿, 然后一次性充分投饵, 确保个体均有摄食机会。
鱼类自然摄食节律有两个高峰 (生长季节) , 在9:00 和16:00, 而下午摄食量高于上午。另投药饵前一天最好停食, 让其在饥饿的状态下, 适应药饵的投喂方式。
3.2.4 注意事项 (1) 内服药的配制须按使用说明中的配比现配现喂, 受潮的饲料易霉变 (如商品药饵可直接投喂) 。 (2) 投喂视情况而定, 一般3~5 d即可, 不可长期服用 (伤肝脏) 。 (3) 药饵停喂后, 肠炎发病塘口投饲量的恢复有个渐进的过程 (1~2 d) 。 (4) 内服药投喂尽量单一品种投喂, 不宜多品种混合投喂。
4 用药须规范, 以防药害
4.1 遵循药物禁忌, 配伍须合理
酸性、碱性药物不可混合用, 易产生拮抗反应。杀虫剂和消毒剂不可同日施, 最好间隔一日。
生物制剂施用前的一周内, 不宜用杀虫剂、消毒剂。氯制剂不可同四环类同时用。敌百虫施用一周后方可用生石灰, 若同时施用, 易使鱼类中毒死亡。
4.2 对症下药, 忌滥用药
病害发生时, 须查清诱导因素。如果饲料霉变引起的死鱼, 必须停用霉变饲料后再施以内服药。如果由于施肥不当引起的死鱼, 必须加注新水, 同时施用针对氨氮类的解药。如果蟹种由于高密度暂养, 突然遇气温攀升引起的缺氧死亡, 及时解除暂养, 大面积养殖即可。为了避免来年再次发生此类事故, 清明前必须结束暂养, 进行常规养殖。如果水肥引起的草鱼三病, 必须先加水, 再施以药物。
以上目的在于追根求源, 标本兼治。
4.3 “病去如抽丝”, 根据疗程施药, 忌频繁更换药, 以防药害
4.3.1 机理常言道:病去如抽丝。一切病害的去除, 都有一个时间的过程。如果忽视这一点, 往往心急乱投医, 频繁施药, 加重病情。
药物的使用有一定的毒副作用, 同时对环境有一定的影响, 特别是对水体溶氧。部分浮游植物的死亡, 削弱了光合作用;生物死体的降解, 加重了水体耗氧;药物的降解, 加重了水体负荷。
4.3.2 溶氧转为限制因子众所周知, 溶氧的多寡直接影响生物的生长、摄食、繁衍等, 甚至导致生物窒息死亡。生产中由于心急, 盲目用药, 治疗易陷入“越治病越重, 越重越治”的怪圈。排除未对症下药外, 最重要的因素为水体溶氧。频繁用药, 水体中的生态系统平衡多次被破坏, 恢复能力减弱, 氧转为限制因子。
当塘口发生病害时, 一定要在鱼医生的指导下施药。要耐心等待, 切不可频繁更换药物, 随意加大药物剂量。
4.3.3 疗效的判断一般施药后, 次日凌晨死亡量会略增, 第3 天呈下降趋势, 4~5 d后渐止。
如无此现象, 说明水体体积估算偏小, 药物剂量不足, 治疗无效, 请有经验的养殖户实地帮助估算水体体积, 再次治疗。
水体信息 篇3
建设单位：安徽城中环保科技有限公司 项目负责人：陈飞 联系电话：***
设计单位：中设设计集团股份有限公司 公司资质：综合甲级资质 项目负责人：赵苏 联系电话：***
施工单位：安徽中旭建设股份有限公司 公司资质：市政公用工程施工总承包壹级
建筑工程施工总承包壹级
项目负责人：陈道保 联系电话：***
监理单位：合肥工大建设监理有限责任公司 公司资质：工程监理综合资质 项目负责人：殷文忠 联系电话：***
1、质量管理体系
2、质量监察体系
项目经理岗位岗位职责
1、负责贯彻执行国家和公司颁布的各项关于工程施工的规程规范和规章制度。按公司的要求或在公司的协助下组建项目班子，并负责明确各岗位人员的职责范围，并组织制定形成文件，报公司备案。
2、负责组织制定工程项目质量、安全、文明施工等组织体系的管理网络及相应的规章制度和管理规定。
3、负责项目整体施工期内的设备、人员统筹安排、主要材料供应、组织协调和分包合同签订工作。
4、负责项目的成本控制管理工作，严格控制各项费用支出。
5、负责项目内部管理，工作中奖罚制度的建立和兑现，及时向公司汇报工程管理情况及工程进展情况。
6、负责项目的质量安全文明施工管理工作，保证各项指标控制在规定范围内，保证项目每道工序受控。
7、负责同甲方、监理协调好工作关系，处理好工程施工期间的外部工作，代表公司履行合同义务。
8、负责施工分包队伍的管理和精神文明建设。
9、负责编制施工总结报告，为工程项目管理积累管理经验。项目技术负责人岗位职责
1、协助项目经理制定质量，技术管理框架和质量、技术管理网络，负责保证项目技术管理到位。
2、根据项目设计要求和规范规定，组织技术人员对设计思想进行消化，做好技术交底工作。
3、按照设计要求和工作特点组织技术人员编制施工组织设计。
4、做好日常技术管理、检查、监督工作保证各质量控制点控制目标达到规范要求，保证技术资料及时准确填写。
5、负责组织技术人员针对施工中出现的技术难题，做好技术指导，技术攻关和技术应用工作。
6、负责同设计、监理等部门做好技术协调和服务工作，负责工程洽商和技术应用工作。
7、负责项目完工后的质量验收及技术资料的管理、总结、上报、移交工作。
8、负责组织技术人员做好业务学习，不断提高技术素质和技术管理水平。
质检员岗位职责
1、协助项目技术负责人做好项目日常技术管理工作。
2、在技术负责人的领导下，根据设计要求，质量检查评定标准规范、施工条件和进度计划安排，编制质量监督计划和检验试验计划，为质量控制工作提供依据。
3、负责施工技术资料的收集、整理和汇总工作，根据施工员的申报复检后及时报请监理进行工序、分项、分部工程的验收，并配合监理做好验收工作。
4、接到施工人员的工序、分项、分部工程报验申请后，采用实测和观察等方法认真进行复验，对查出的问题提出整改要求，必要时汇报项目技术负责人确定整改要求。
5、负责原材料、半成品、电焊条、机电设备等的复检报验和材料质保书、合格证的收集保管工作，负责把好搅拌、试块捣制，养护等质量关。
6、采用跟踪检测的方法，对施工过程的各环节把好质量关。
施工员岗位职责
1、做好本人负责的施工段落和范围内的现场施工管理工作。
2、调查施工地区施工条件和外部环境，协助项目副经理做好施工组织设计的编制工作。
3、根据工作要求，提出现场布局和施工生产安排，保证施工正常开展。
4、做好现场施工人员、设备的组织、调度。
5、深入生产一线，掌握生产情况、生产动态及时处理生产中的生产问题；协调处理生产中的内部关系和外部遇到各种难题，并及时向项目经理汇报。
6、每天及时将生产情况和遇到问题再生产例会上通报，保证施工顺利畅通。
7、负责对施工作业人员和操作人员的技术交底工作，保证每施工作业人员和操作人员心中有数，按规范规程施工。
8、认真做好施工日记，如实记录施工生产活动。
9、及时填写工程报验资料，报质检员进行施工报验。
安全员岗位职责
1、协助项目经理做好项目安全管理工作。
2、制定安全管理网络，检查落实各个安全机构和兼职安全人 员的配备情况。
3、驾驶安全教育，做好安全宣传工作和防范工作。
4、根据现场施工情况和施工条件，针对性制定安全技术措施，配备必要的安全措施。
5、开工前对所有机械设备性能，防护等进行检查，杜绝事故隐患。
6、每日组织施工人员进行例行安全检查，机械用电等重点环节重点检查，发现隐患及时整改。
7、定期召开安全生产分析会，总结成绩，发现不足及时整改，消灭各种事故因素。
8、建立安全档案，做好安全记录工作。
9、及时处理现场施工中遇到的各类事故，并根据管理程序及时上报。
资料员岗位职责
1、严格遵守国家、省、市有关施工技术资料的管理规定。
2、负责项目部与公司、业主签证及其他主管部门往来文件的传递。
3、负有真实、及时、完整的编制技术资料的责任。
4、负责向施工员、质检员等有关人员讲解表格的填写内容和要求，以及做好协助工作。
5、负责收集及审查各种资料，对不符合要求和缺少的资料责成有关人员及时补上。
6、负责竣工资料的管理、分册、汇总和装订工作。
7、负责ISO9001-2000质量管理体系运行资料的收集、整理、保管。
8、接受有关部门对资料审查、改正存在的缺点。
材料员岗位职责
1、协调项目经理做好材料的供应管理工作。
2、根据施工要求和进度计划编制材料需求总量和进度用料需求量，报施工员、项目经理审核后组织采购。
3、做好各类进场材料的数量验收、保管、质量签订工作，杜绝假冒伪劣材料进场。
4、做好种类材料质保书的收集保管工作，并定期将有关材料交项目质保员（或技术负责人）。
5、分阶段提供生产用量耗用量报表，为领导管理和决策提供第一手资料。
6、做好各类材料进场登记工作，每天对现场材料进行汇总。
高浊度水体静沉降特征研究 篇4
浊度是指水中悬浮物对光线透过时所发生的阻碍程度。水体的浊度不仅与水中悬浮物质的含量有关, 而且与它们的大小、形状及折射系数等有关。在水质分析中规定:1L水中含有1mg SiO2所构成的浊度为一个标准浊度单位, 简称1度。水体的浊度是衡量水质污染程度的指标之一。
水质自动监测站内的仪器运行条件对水体的浊度提出了一定的要求, 浊度太高的水体容易堵塞在线监测仪器的管路, 导致仪器发生故障。因此, 在实际工作中需要根据不同的水体浊度, 合理设置沉砂池的沉降时间。本文的主要研究内容为高浊度水体的静沉降特征, 初步阐明浊度与沉降时间的变化规律, 为进一步合理设置沉砂池沉降时间, 提高水质自动监测站运行效率提供参考依据。
2 材料与方法
2.1 采样点
采样点位于江苏省地表水水质自动监测站 (白塔站) , 监测河流为丹金溧漕河, 属于区域补偿河流、市界断面、国控断面。
2.2 实验方法
一共进行4次沉砂池静沉降实验, 每次实验持续时间为233h。实验步骤为:首先启动自动监测站潜水泵, 将河道中高浊度水体充满沉砂池, 然后关掉排水阀, 并开始计时。分别在0h、17h、29h、41h、53h、65h、77h、89h、101h、113h、125h、137h、149h、161h、173h、233h的时间点在沉砂池出水口位置测量浊度, 并记录。
3 结果与讨论
3.1 浊度随时间的变化
从4次沉降实验可以看出, 在静沉降过程中, 浊度随时间的变化符合指数函数曲线, 且相关系数R2均达到0.99以上, 如表1和图1所示。
3.2 浊度的沉降速率
本实验采用重复深度吸管法计算浊度的沉降速率, 即在不同的时刻分别在沉砂池水面以下5cm进行浊度的测定, 然后根据浊度与悬浮物的经验公式, 计算出水体中悬浮物的沉降速率, 建立浊度与悬浮物沉降速率的关系。由于悬浮物在静水中的沉降一般是一维的, 1961年, McLaughlin从输沙平衡方程式出发, 推导出在静水条件下[1]:
式中:S为悬浮物浓度, mg/L;t为时间, s;ω为沉降速率, cm/s;z为水深, cm。本文根据不同时刻, 水面下5cm处浊度值, 利用重复深度吸管法, 计算悬浮物的沉降速率。悬浮物的浓度可以根据浊度来进行换算, 根据经验公式有:1NTU=0.13mg/L, 如图2所示。
从图2中可以看出:浊度与沉降速率符合logistic函数关系, 随着水中浊度的增加, 悬浮物的沉降速率也是不断增加的。当浊度较低时 (浊度<50NTU) , 沉降速率随浊度升高而增大, 且增加幅度明显;当浊度较高时 (浊度>50NTU) , 虽然沉降速率依然是增加的趋势, 但是增加幅度趋于平缓。总之, 浊度的沉降过程是一个渐变的过程, 高浊度的水体, 在短时间内大颗粒的无机物和部分有机物能够很快沉降下来, 但水体中的小颗粒有机物和胶体等的完全沉降则需要较长时间。
3.3 浊度的沉降特征及对在线监测仪器的影响
一般来说, 水中悬浮物的沉降方式有两种。一种是泥沙沉降, 颗粒粒径较大, 通常是以单颗粒的方式进行沉降, 且沉降历时较短;另一种是絮凝沉降, 颗粒为粒径d<0.03mm的细颗粒悬浮物, 虽然这类悬浮物在总悬浮物中所占的比例不大, 但由于其主要物质为胶体且富含有机物质, 并且在沉降的时候容易和其他颗粒物结合形成絮凝物, 使得颗粒的整体密度较小, 其实际沉降速率远小于相同粒径单颗粒泥沙的沉降速率[2]。
按地表水环境质量标准 (GB3838-2002) 中的规定, 在水质分析中, 要求水样采集后自然沉降30min, 取上层非沉降部分按规定方法进行分析。根据本实验结果, 对于高浊度水体在沉降0.5h后, 浊度降低幅度并不大, 若按照0.5h的沉降时间来进行在线监测, 会对在线监测仪器管路造成较大的影响, 增加仪器的维护和清理工作[3]。若沉砂池沉降时间太长, 不仅与水质分析中标准方法相违背, 而且短短几个小时的沉降时间并不能使浊度得到明显的降低。由于沉砂池沉降时间不宜超过2h, 因此, 对于高浊度水体的在线监测, 更改沉砂池的沉降时间对浊度不会产生太大的影响。为了应对高浊度水体的在线监测, 一方面可以增加仪器的维护与清洗频率, 另一方面可以用手工监测方法替代在线监测。
4 结论
(1) 根据4次沉砂池静沉降实验结果可知:在静沉降过程中, 浊度随时间的变化符合指数函数曲线, 且相关系数R2均达到0.99以上。
(2) 浊度与沉降速率符合logistic函数关系, 当浊度较低时 (浊度<50NTU) , 沉降速率随浊度升高而增大, 且增加幅度明显;当浊度较高时 (浊度>50NTU) , 虽然沉降速率依然是增加的趋势, 但是增加幅度趋于平缓。
(3) 对于高浊度水体的在线监测, 更改沉砂池的沉降时间对浊度不会产生太大的影响。为了应对高浊度水体的在线监测, 一方面可以增加仪器的维护与清洗频率, 另一方面可以用手工监测方法替代在线监测。
参考文献
[1]李一平.太湖水体透明度影响因子实验及模型研究[D].南京:河海大学, 2006:38~39.
[2]向军, 逄勇, 李一平, 等.浅水湖泊水体中不同颗粒悬浮物静沉降规律研究[J].水科学进展, 2008, 19 (1) :111~115.
城市河道水体修复技术探讨 篇5
1 河道水体修复技术
1.1 生态-生物方法
水体生态-生物修复技术是国外近来发展很快的一种新技术, 是按照自然界自身的规律去恢复自然界的本来面貌, 强化自然界自身的自净能力去治理被污染的水体, 这是人与自然和谐相处的合乎逻辑的治污思路, 也是一条创新技术路线。
生态-生物污水处理技术, 是利用培育的植物或培养接种的微生物的生命活动, 对水中污染物进行转移、转化及降解作用, 从而使水体得到净化的技术, 具有处理效果好, 工程造价相对较低, 耗能低或不需耗能、运行成本低廉、无二次污染等优点。还可以与绿化环境及景观改善相结合, 在治理区建立休闲和体育设施, 创造人与自然相融合的优美环境。所以这种成本低廉的实用技术非常适用我国河道水处理。生态—生物方法主要包括生物膜法、水生植物系统、投放生物菌种或微生物促生剂等。
1.1.1 生物膜法
是指用天然材料 (如卵石) 、合成材料 (如纤维) 为载体, 河道水经过时, 在其表面形成一种特殊的生物膜, 生物膜表面积大, 可为微生物提供较大的附着表面, 有利于加强对污染物的降解作用。其反应过程是: (1) 基质向生物膜表面扩散; (2) 在生物膜内部扩散; (3) 微生物分泌的酵素与催化剂发生化学反应; (4) 代谢生成物排出生物膜。经过这些反应后水体基本得到净化, 再排入河道中。日本坂川古崎净化场就是河道水体修复典型的例子, 从几年的观测表明, 河道污染水体有了明显的改善。古崎净化场是一座利用生物-生态修复技术的水净化场。其原理是利用卵石接触氧化法对水体进行净化。古崎净化场建在江户川的河滩地下, 充分节省了土地, 是地下廊道式的治污设施。水净化场结构十分简单, 主体结构是高4.5 m, 长28 m的地下矩形廊道, 内部放置直径15～40 cm不等的卵石。用水泵将河水泵入栅形进水口, 经导水结构后水流均匀平顺流入甬道。
另外有若干通入廊道内。净化作用主要由以下三方面组成: (1) 接触沉淀作用, 污水经过卵石与卵石间的间隙, 水中的漂浮物触到卵石即沉淀; (2) 吸附作用, 由于污染物自身的电子性质, 或由于卵石表面生物膜的微生物群产生的黏性吸附作用; (3) 氧化分解作用, 卵石表面形成一种生物膜, 生物膜的微生物把污染物作为食物吞噬, 然后分解成水和CO2。图1是几项水质指标在处理前后的变化值。
1.1.2 水生植物系统
水生植物系统对水体的净化作用主要有以下几种: (1) 吸收作用。主要是利用水生植物 (例如风眼莲、芦苇、狭叶香蒲、丽藻等) 吸收利用污水中的氮磷元素及水中一些重金属元素; (2) 降解作用。水生植物群落的存在, 为微生物和微型生物提供了附着基质和栖息的场所。这些生物能大大加速截流在根系周围的有机胶体或悬浮物的分解矿化; (3) 吸附、过滤、沉淀作用。浮水植物发达的根系与水体接触面积很大, 能形成一道密集的过滤层, 当水流经过时, 不溶性胶体会被根系粘附或吸附而沉降下来, 特别是将其中的有机碎屑沉降下来。一般来说, 内源污染的主要贡献者是水中的有机碎屑; (4) 对藻类的抑制作用。水生植物和浮游藻类在营养物质和光能的利用上是竞争者, 前者个体大、生命周期长, 吸收和储存营养盐的能力强, 能很好的抑制浮游藻类的生长。如用配植石菖蒲的水培养藻类, 可破坏藻类的叶绿素a, 使其光合速率、细胞还原TTC的能力显著下降。另外, 水生植物根圈还会栖生某些小型动物, 如水涡牛, 能以藻类为食。
植物发挥的作用不仅是在美学方面, 在臭味控制、昆虫控制及污水处理方面也发挥重要的作用。杭州市从2000年6月开始, 在南应加河上进行水生植物水面种植净化水体试验, 试种植物主要包括美人蕉、水竹、空心菜和水稻等。具体要求达到:消除水体异味、水体透明度接近1 m、每年的植物景观时间在10个月以上、基本恢复水体的自净功能。
经工程实施后的监测情况来看, 制定的要求基本上达到。水体透明度从实施前的5 cm增加到实施后最好时达1 m以上, 并得到了较好的维持;氨氮和总磷甚至分别比实施前下降4倍和11倍;其他如高锰酸盐指数 (CODMn) 、溶解氧 (DO) 等也有较显著的提高, 还出现了鱼类和甲壳类水生动物。
1.1.3 生物菌种和微生物促生剂
就是直接向污染河道水体中投加经过培育筛选的一种或多种微生物菌种和投加微生物促生剂 (营养物质) 。目前对于在污染水体中直接投加微生物菌种的生物修复技术争议较多, 焦点集中在使用菌种是否带来环境安全性问题。另外对于流动性且污染程度较轻的水体来说, 直接投放微生物菌种效果不是很好。而对于投放微生物促生剂, 不存在安全性问题, 而且通过促生作用, 促进了污染物降解微生物生长, 使污染水体的BOD5, CODcr迅速下降, 溶解氧明显上升, 黑臭消除。生物检测结果表明, 投放药剂后的河道中, 微生物由厌氧向好氧演替, 生物由低等向高等演替, 生物的多样性不断增加。
同时, 它还是一种投资少, 成本低, 见效快的水体修复技术。
1.1.4 河道曝气复氧
污染严重的河道水体由于耗氧量大于水体的复氧量, 溶解氧降低, 甚至处于缺氧 (或厌氧) 状态。向缺氧 (或厌氧) 状态的河道进行人工充氧 (此过程称河道曝气复氧) 可以增加河道的自净能力, 改善水质, 改善和恢复河道的生还能力。
河道曝气复氧对消除水体黑臭效果已被许多例子所验证。周杰等通过河道曝气技术使溶解氧 (DO) 浓度提高, 消除了水体中的致黑臭物质, 有效改善或缓解黑臭现象。王文林等在张家港市重污染河道花园浜河中引入了太阳能曝气治理技术, 结果表明, 上、下游30 m范围内水体的DO浓度比对照区显著升高, 特别是底层水体DO浓度升高了5～8倍;运行一段时间后, 水体的透明度得到明显改善, 水体中的化学耗氧量 (COD) 、总氮 (TN) 、氨氮 (NH4+-N) 、总磷 (TP) 浓度则显著降低, 对其最大去除率分别达到37.2%, 16.9%, 45.6%和33.5%。
其原理是水中的溶解氧与黑臭物质 (如H2S, FeS等) 之间发生了氧化还原反应, 反应速度快。由于黑臭物质 (还原物) 的耗氧量是COD的一部分, 这部分物质的去除可降低水体的COD。同时河道充氧还可以使处于厌氧状态的较松散的表层底泥转变为好氧状态的较密实的表层底泥, 因而可减缓深层底泥中污染环境物向上覆水体的扩散。此外水体的曝气复氧有助于加快恢复黑臭状态的河道水生态系统。
1.1.5 生物操纵技术
是指在湖泊富营养化控制方面运用生物操纵措施即增加凶猛性鱼类数量以控制浮游生物食性鱼的数量, 从而减少浮游生物食性鱼类对浮游动物的捕食, 以利于浮游动物种群 (特别是枝角类) 增长, 浮游动物种群的增长加大了对浮游植物的摄食, 这样就可抑制浮游植物的过量生长以至水华的发生。崔福义等在30 g/m3水体的放养生物量下, 对微型生态系统中鲢、鳙鱼的生物操纵作用进行了实验研究。结果表明:鲢、鳙鱼的放养, 尤其是混养可有效抑制水体中水蚤类浮游动物的孳生, 而且水体中氮、磷等营养物质得到了一定程度的去除, 浮游藻类尤其是蓝、绿藻的生物量也被控制在较低的水平, 从而有效控制水体富营养化进程。
1.2 物理方法
包括疏挖底泥、引水冲淤、截污治污、机械除藻等(图1)。
1.2.1 疏挖底泥
是指把污染底泥从河道中清除出去, 可以较大程度地削减底泥对上覆水体的污染贡献率, 从而改善水质。但是, 其中却存在许多问题, 对特定水体而言, 对其底泥的疏浚是否有必要, 或者疏浚到什么程度就可以达到所需水质的要求, 才不至于将深层底泥中富集的重金属等污染物质暴露出来而二次污染上覆水体。国内外许多专家都反对这种清除河道的方法, 因为如果深层底泥中富集的重金属一旦暴露出来, 这将是非常危险的。另外, 被清除出来的污泥的最终处置也是一个问题, 是安全填埋还是合理利用。这些都要进行充分的研究证明才可得出具体的方法。例如瑞典的Trummen湖, 清除表层1 m厚的底泥后, 水深增加1.1～1.7 m, TP浓度迅速下降, 这种状态维持了18 a。
1.2.2 引水冲淤
是指引进外部清洁水源来改善河道水水质。对于浮游植物的生长量来说, 河水的滞留时间是关键性控制因素。如果流入河道的污水只在河道作短暂的停留, 即使河道中的营养盐极为丰富, 也只能生产极为有限的生物量, 其数量比预想的要少得多。因此在水源允许的情况下, 引进外部清洁水源, 增加河水水量, 这样既可以人为地缩短水在河道中的停留时间, 使污染河水不易在河道中滞留而导致黑臭, 同时又可通过引水时河道水动力学重要条件的改善使水体复氧量增加, 有助于河道自净能力的提高。引水技术改善河道水体水质的实例较多, 如上海苏州河的综合调水工程, 福州内河的引水冲污工程。另外, 成都市府南河的综合整治、苏州古城河道的治理工程中曾对调水技术进行过实验:调水并未减少污染河道的污染物通量, 只是由于清洁水的大幅度增加使污染水质得到改善。总的来说, 对于污染河道上游或附近具有充足的清洁水源、水利设施较完善的河网地区, 利用调水改善河道水质是一种投资少、成本低、见效快的处理工程。
1.2.3 截污治污
即将原本直接排入城市河道水体的污水收集到污水厂处理后再排放。目的是削减排入受纳水体的污染物总量, 为进一步净化水质创造条件。武汉东湖的水果湖水域, 在污水截流后, 湖水中BOD5、TP、TN、SS逐年上升的趋势得到遏制, 污染物总量逐年下降, 水中溶解氧上升, 湖区水环境得到明显改善。
1.2.4 机械除藻
河道中藻类的大量增殖, 使得一些以河道水作为水源的一些水厂不同程度地受到季节性藻类的威胁, 尤其在高温、藻类爆发季节更增加了给水处理技术的难度, 提高了制水成本。因此解决富营养化河道水技术是一项非常重要的任务。河道水除藻技术可参考湖泊水处理技术, 用处理湖泊水藻类的方法来处理河道水藻类。如直接过滤除藻工艺、气浮法除藻、慢滤池过滤、微滤机除藻等方法。同时还有生物和化学方法去藻, 如生物膜法除藻、ClO2除藻、O3和活性炭处理、投加Fe3+或Al3+盐。这些方法都是通过实验证明的, 效果不错。
1.3 化学方法
是指用化学药剂去除水中污染物。如今市场上有许多不同种类的新型高分子合成药剂。不同的药剂对水质控制参数的去除效果也不一样。利用药剂法去除水中污染物例子很多, 如天津市津河水处理工程的初期工程, 采用了天津市绿洁公司生产的高效净水剂对津河水进行处理, 此净水剂是由多种药剂复配并加催化剂组成。处理后的水不生藻类, 水体澄清不显色, 臭味降低, 对COD, NH3-N, B O D5, S都有一定的去除率, 尤其是对TP的去除率, 处理后水中总磷含量达到了0.025 mg/L, 符合景观娱乐用水的A类标准。总的来说, 用化学药剂处理河道水, 使用方便、见效快、效果明显, 但是费用比较高, 而且易造成二次污染。
2 结语
上述修复技术各有特点, 根据河道水体的污染的实际情况选择合理的修复技术十分重要, 对于大型河道水体治理, 常常采用几种技术组合进行处理。如苏州河环境综合治理一期工程就是一个典型的使用多种水体修复技术的实例, 考虑到各阶段不同的治理目标、各种不同性质的污染源与现有的水利设施, 工程中采用了引水冲淤、河道曝气复氧、底泥疏浚等修复技术, 取得了良好效果。
以上这些技术只是对被污染的水体采取的一种末端措施, 最根本的还是要削减河道污染源的排入, 保持河道清洁、清淤清杂, 以减少污染源的人为性和外源性。避免污水直排河道, 建设污水处理厂和集中式污水处理系统, 对于超标排污者, 严格依法查处。建立有主有从、有统一监管、有依法分管、职权和义务清晰、高度协调、高效运作的水环境管理体制, 这才是当务之急。
参考文献
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[2]赵果元, 李文杰, 李默然, 等, 洱海湖滨带的生态现状与修复措施[J].科技创新导报, 2008 (17) .
水体重金属污染修复研究 篇6
1.1 吸附法
吸附法是利用多孔性固态物质吸附水中污染物来处理废水。在改性之后,所得钙基膨润土,吸附Cu2+的概率能够提升至94%,借助锑氧化物可以使石英砂表面的性质得到改变,所得吸附剂去除Cu2+和Pb2+的概率可以达到99%[1]。壳聚糖、木质素等天然吸附剂对去除Pb2+的概率能够超过90%,牛皮纸木质素吸附Cu2+的概率是27.1%。
1.2 离子交换法
以纤维素、木质素和泥炭等作为原料,制作成离子交换的树脂与整个的树脂,也能够出去水体内重金属的例子,比如,引入强酸性阳离子交换纤维内若谷引起硫酸基因,其对Pb2+进行吸附的最大容量可以为105.5 mg/L[2]。
2 微生物法
2.1 微生物絮凝法
这一方法主要借助微生物和相关的代谢物开展絮凝沉淀,这是一种除去污染物的有效方法,目前为止,已经发现的微生物中,对重金属存在絮凝作用的有12种,田小光等[3]的研究显示,使用硫酸盐还原菌培养液,并将其当做净化剂,可以使电镀废水中铬含量从44.11 mg/L降低至5.36 mg/L,去除率达88%。
2.2 生物吸附法
生物吸附法是用固定化细胞作为生物吸附剂,如果把一些对金属有不同的亲缘性微生物进行固定,然后分别进行填装,并构成符复合生物反应器,就能够对包含很多污染元素的水体进行处理,陈林等[4]人在活性的污泥内分离了很多对重金属的净化比较高效的功能菌,吸附Cr6+的概率超过了80%。
3 水生植物法
3.1 挺水植物
挺水植物的根在泥中生长,基部或者下部生长在水内,叶子和茎等光合作用的部分在超出水面。任臖等[5]研究显示,芦苇、水葱和菖蒲都可以对水体内的Cd进行有效的吸收,去除Cd最高能够达到4620 mg/kg,其中菖蒲的吸收能力显著高于水葱和芦苇。长苞香蒲内也能够积蓄浓度很高的重金属,能够当做对重金属的污染进行修复的物种。
3.2 漂浮植物
漂浮植物的植物体全部都在睡眠悬浮,根则在水中生长,但是并不在底泥内,黄永杰[6]等人,对八中悬浮植物进行比较,结果显示水鳖的茎叶和根内Zn、Cu、Pb和Cd的含量是最高的,重金属的浓度分别是26.9与9.1倍,9.12与2.59倍,33.41与5倍,0.8和与0.3倍,所以应用的前景比较大。
3.3 沉水植物
这类植物大多全部在水内沉没,有性繁殖的部分能够挺水、浮水或者沉水,金鱼藻和狐尾藻能够把重金属中的Zn、Cu和Pb等元素移除溶液,所以可以除去重金属。
4 微生物及水生植物修复的展望
4.1 微生物进行修复的前景
微生物很容易出现变异,随着水体内新的污染物数量不断增加,微生物种类也在不断增加,呈现多样化的特点,这就和其他的生物有很大的区别,在对环境内的污染进行治理时,微生物法的成本比较低,反应的条件相对温和,效益也比较高,不会出现二次污染。对水体进行恢复时,还可以使其自我进行净化的能力得到提高[7]。而且,借助基因工程和分子生物学等,能够使微生物修复、吸附和絮凝的能力不断增加,所以,微生物法对水体内重金属的修复有很大组要,可以对资源进行有限的使用,经济和社会价值都很大,发展的前景比较广阔。
4.2 水生植物修复前景
使用植物对水体内的重金属进行去除使近些年新发展的修复手段,其修复的主要方式为根滤,在我国,具有使用价值的植物大部分是典型水生的杂草,最典型的就是空心莲子草和凤眼莲。
为了使上述研究向着产业化方向发展,能够实际进行应用,提高修复的效率,可以使用一些措施:(1)继续培育或者找寻新的植物。(2)对富集植物和重金属的修复相关的机理进行深入研究。(3)向受到污染的水体中增添一些柠檬酸盐或者EDTA等,以便使重金属的活性得到提高,使植物吸附能力增强[8]。(4)还可以借助转基因技术,培育一些新的品种,提高其修复的功效。近些年的研究借助大量的试验,发现外源基因可以在植物内进行高效的表达,提升植物降解、运转和吸收重金属的能力,提升修复的效率。
参考文献
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[2]刘有才,钟宏,刘洪萍.重金属废水处理技术研究现状与发展趋势[J].广东化工,2005,32(4):36-39.
[3]田小光,张介驰,傅俐,等.硫酸盐还原菌净化工业废水的研究[J].生物技术,1997,7(1):29-31.
[4]陈林,邱廷省,陈明.生物吸附剂去除水中六价铬的实验研究[J].皮革科学与工程,2003,13(4):48-51.
[5]任臖,陶玲,杨倩,等.菖蒲和水葱对水体中Cd富集能力的研究[J].农业环境科学学报,2010(9):1757-1762.
[6]黄永杰,刘登义,王友保,等.八种水生植物对重金属富集能力的比较研究[J].生态学杂志,2006(6):541-546.
[7]黄亮,李伟,吴莹,等.长江中游若干湖泊中水生植物体内重金属分布[J].环境科学研究,2002(6):1-4.
水体的养护管理措施 篇7
1、在水系周边设立警示、温馨提示等宣传导语，杜绝人为破坏，污染水质。禁止在水系中玩耍戏水，禁止向水系中投掷杂物、垃圾。
2、秋冬季提早关闭水系，防止树木落叶及枯草污染水系，防止风沙污染水系，防止冬季结冰损坏防水层。
3、水系的日常清洁由保洁部负责，做好设备、电器的巡查，配合保洁部做好日常维护保养的排放水。
4、如遇特殊雨季、风沙天气，环境管理部协条工程部关闭水系，排放水源。
5、如遇重大节日、庆典活动，保洁部提前做好清洁工作，工程部配合做好注水、排水、接引电源等工作，在重大节日和庆典活动当天以良好的清澈水系环境展示。
6、严格禁止向水中投撒饲料，以防造成人为的水质恶化。
7、补充水源水尽量避免使用中水。
8、畜禽养殖对水体污染非常严重，景观水系中禁止畜禽养殖。
9、鱼类繁殖速度极快，没有天敌，每年应及时捕捞，控制鱼数量不要超标。
三、日常水面清洁、维护
1、在展示期间保洁部安排专人对水系实施不间断保洁。对水系垃圾、漂浮物、污染物等及时全面清理。
2、每周清理水池，并对水系水源进行更换。
3、控制污染：杜绝生活污水垃和圾进入水系。减少水系周围树木植被使用肥料和农药的数量。
4、建议采用循环过滤方法：设置景观水系循环净水装置，采用机械过滤，定期补水，投落杀菌的方法，保持水质。杀菌常用药剂有硫酸铜和漂白粉。
5、生态防治：通过水系中养殖有较强抗污染能力、较强净化能力的水生动物、植物及微生物。或提高水体中已有生物群落的净化能力，利用生物间的相克竞争来维持生态平衡。
6、加大水系水源的流动性。
7、加大对水系岸边景观石的清洗：加固和避免岸边绿地草坪、树土随雨水冲刷流入水系。
8、小区中水要直接用来浇灌绿地，而不要将中水注入水系中，再从湖中抽水浇地，中水含有大量有机物，会使水系富营养化，污染水系。
5.垂直绿化的管理
要求与长势：攀援植物生长良好，整齐美观，覆盖率达95%以上，四季常绿（落叶类除外），有花攀援植物应适时开花，无厚重粉尘覆盖；生长良好，生长势达到该种类该规格的平均年生长量；枝叶较健壮，叶色浓绿，无枯断枝。
浇灌、施肥：攀援植物须经常浇水以保证其正常生长需要。在每年春、秋季重点施肥三次外，平时根据实际管养情况适量施肥。肥料的施用应适量、均匀，不得因过量或不均匀引起肥害。化学肥料要和有机肥料或生物肥料结合使用，防止土壤板结和肥力衰退。
修剪：攀援植物的修剪应根据该种类的生长特性，确定修剪时间，避免剪掉花芽。疏除过密和枯死的枝条，及时进行牵引，使其分布均匀。
补植：须及时补植缺株。补植应补回原来的品种并加强浇水、养护等管理措施。病虫害的防治工作：根据预防为主、综合防治的原则，早发现早处理。发生病虫为害，最严重的受害面积控制在80%以下。严禁使用国家明令禁止的剧毒、高毒、高残留农药，提倡使用生物农药。
6.水池和水生植物的管理
水体中石油污染的生物修复 篇8
1 水体中石油污染的现状
1.1 水体中的石油污染来源
水体中石油烃的污染主要来自工业、农业、运输业及生活污水排放和油泄露,逸入大气中的石油烃的沉降及海底自然溢油等。工业含油污水和废水种类很多,主要包括炼油厂污水、石油勘探开发采油废水、油港原油压舱水等。尽管各国都规定了含油废水的排放标准(一般为5~10 mg/L),但因工业含油废水量大,故流入各类水体的油量仍相当可观[1]。全球最大的水体是海洋。而在各类水体中海洋受油污染是最为严重的。1972年日本海域所发生的污染事件有2 283起,其中石油污染为1 983起,占污染总数的86.9%。美国沿岸海域发生的污染事件中也有近3/4是油污染。我国海岸线长达18 000 km,沿海海域面积辽阔,近年来许多海域也受到不同程度的石油污染[1]。海洋水体油污染已成为目前一种世界性的严重的海洋污染。因此,防范、治理石油污染成为环境保护的重要任务之一[2]。
1.2 石油污染物的危害
石油污染的危害主要表现在在水体表面形成油膜,致使水中溶解氧急剧下降,造成水生生物的大量死亡,破坏水生生态环境和渔业资源;还可进入地下水系,直接污染地下水源,影响居民用水和农业灌溉;石油中的一些致畸致癌物质还可通过食物链的生物富集作用直接危害人类健康[3]。
2 石油烃污染的生物修复
2.1 石油烃类的化学组成及其生物可降解性
生物修复是指生物特别是微生物催化降解有机污染物,从而修复被污染环境或消除环境中污染物一个受控或自发进行的过程。在石油污染水体生物修复过程中通过接种特定的石油降解菌、添加营养物质或表面活性剂、提供电子受体和共代谢底物及优化处理条件等,可以强化环境中土著微生物自发降解石油污染物的进程[4]。
石油是(又称原油)是一种天然生成的由上千种性质不同的化合物组成的复杂混合物。烃类是其主要组分,简称石油烃。其余为非烃类含氮、含硫及氧等元素的有机物。石油烃主要有烷烃、芳香烃、环烷烃、稠环和杂环化合物,还有少量沥青质和其他化合物。由于石油烃是天然的有机物,因此,微生物可以利用石油烃作为碳源。石油中所含的各种烃类,只要条件合适,均可被微生物代谢降解。芳香类化合物由于其水难溶性,某些多环芳烃还有毒性,更难被微生物降解,近年在这方面的研究最多,对于杂环化合物,则对噻吩作了一些研究工作,对于氧杂环或氮杂环化合物的降解几乎没有报道。
2.2 石油烃类化合物的微生物代谢途径
根据烃类的化学结构特点,石油烃的降解途径主要可分两部分:链烃的降解途径和芳香烃的降解途径。直链烷烃的降解方式有三种:末段氧化、亚末段氧化和w氧化。此外,烷烃有时还可在脱氢酶作用下形成烯烃,再在双键处形成醇进一步代谢。关于芳香烃的降解途径,在好氧条件下先被转化为儿茶酚或其衍生物,然后再进一步被降解。近十年来未见新的降解途径的报道,倒是对芳香烃的厌氧降解有诸多研究,目前的研究主要是调查和确认芳香烃在厌氧条件下的可降解性。研究表明,微生物在厌氧条件下也可降解石油烃类。Seyfried[14]等研究发现,在反硝化条件下,甲苯的降解是有甲基的直接氧化起始的,可检测到苯甲醛和苯甲酸的积累。
2.3 降解石油烃类化合物的微生物种类
自然界中能够降解石油烃类化合物的微生物种类有数百种,70多个属,主要是细菌、真菌和藻类等三大类型的生物,多存在于土壤环境中和水体环境中。细菌在海洋生态系统中占主导地位,而真菌则是淡水和陆地生态系统中更重要的因子[5],能降解石油烃的微生物多数属于假单胞菌属[6]。
水环境中能较好地降解石油烃的细菌有假单孢菌属、无色杆菌属、节杆菌属、微球菌属、诺卡氏菌属、不动杆菌属、短杆菌属、棒杆菌属、黄杆菌属。真菌有假丝酵母菌属、红酵母菌属、掷孢酵母菌属等。在受污染的水体中除细菌和酵母菌外,还有许多丝状菌。
2.4 影响石油烃类化合物的微生物降解的因素
2.4.1 石油烃类化合物在环境中的状态和石油浓度的影响
在环境中呈水溶状态的石油烃类化合物更容易被降解,如果不是呈水溶液状态,微生物则很难直接与石油烃类化合物的分子接触,如固体的芳香烃化合物。没有溶入水中的石油烃类化合物,只有在油与水的界面处的化合物分子才能与微生物细胞接触,再加上不同表面的表面张力的影响等,可被降解的几率就小了很多[7]。Arco等[8]发现随石油浓度的升高,微生物对石油的最终降解率逐渐降低,降解率和石油浓度呈负相关关系。
2.4.2 温度和光照条件的影响
温度可以通过影响石油烃类化合物的状态,间接地影响烃类物质的生物降解。此外,温度对石油烃类化合物的降解还有更直接的作用,如对微生物活性的影响,对微生物种类的影响。有研究表明[7],在环境温度为25 ℃时,石油烃类化合物的降解速率是5 ℃时的降解速率的10倍左右,温度变化显著地影响微生物对烃类化合物的降解速率。Santas发现紫外线增强时石油的降解率增加[9],但对于光照如何影响石油生物降解的具体机理商务透彻研究。
2.4.3 氧气的影响
许多烃类物质的降解过程实质上是烃类物质的氧化过程,需要有加氧酶和分子氧的参加,因此环境中的氧气对微生物而言是一个极其重要的限制因子。氧气的含量决定微生物群落的结构,在缺氧或无氧的条件下,是以厌氧微生物为主的群落结构,而在好氧条件下,则是好氧微生物为主的群落结构。厌氧微生物和好氧微生物都能降解石油烃类化合物,但降解途径不同、厌氧降解的速率比好氧降解的速率慢。
2.4.4 微生物氮源和磷源的影响
微生物的氮源和磷源经常成为微生物降解烃类物质的限制的因子。因为在石油烃类物质中含有大量的碳和氢,则氮和磷元素是影响细菌生长繁殖的主要因素,研究表明C:N:P=100:10:1时最适烃类的生物降解[10]。在天然水体中,为了促进石油烃类物质的降解而添加水溶性的氮源和磷源,但有限的添加氮源和磷源在水体中被高倍稀释而难以支持微生物的生长,所以近年来生物整治研究致力于开发亲油性的氮源和磷源[3],使其在水体中附着于石油烃类物质而维持菌体的持续生长。在土壤环境中,也在研究添加适当的氮和磷物质以达到更好的降解效果。
2.4.5 pH值和其他条件的影响
石油烃类物质的微生物降解一般处于中性的pH值,极端的pH值环境不利于微生物的生长。不过也有微生物能在极端的pH值条件下降解石油烃类物质。其它环境条件下,如Fe2+浓度、盐度和压力也会影响微生物对石油烃类物质的降解。例如,将湖泊中的石油烃类降解微生物转入到海洋海岸的石油烃降解,由于细胞对环境中的盐的浓度不能立即适应,可能引起细胞的膨胀,甚至破裂。一般而言,随着环境中盐浓度的增加,石油烃类化合物的降解速率会下降,也就是说,淡水中石油污染物的降解要比海洋中的石油污染物降解得更快[7]。
3 石油污染物生物降解的研究现状
对于微生物对石油烃污染物的生物降解的研究,国外的研究比较成熟,美国在这方面研究较深入,并将生物技术运用于石油污染的现场修复,例如:清除Alaska Exwxon Valdez的海岸石油污染[11]。我国从20世纪70年代开始有学者关注这一方面的研究,但成熟的研究并不多,且多限于综述,实践研究及现场修复的报道很少,尚处于起步阶段。
3.1 石油降解菌的筛选、分离及其降解特性
在被石油污染的现场,如被石油污染的排水中及排水沟泥中和活性污泥中,油田渣油及炼油、采油的废址及正在使用的厂区中,污水处理厂的排水中,海洋中,由于长期被石油污染,存在于其中的微生物能逐渐改变自身的条件,通过形成诱导酶以适应新的环境条件。因此,在这些长期含有高浓度的石油烃的现场中,一定有降解石油烃的菌,在这些菌中可能会有高效菌的存在。采取含高效菌的水样、固体土样或半固半液的稀泥样后,即可直接进行高效菌的分离,也可经一段时间的驯化后再进行分离。
用筛选分离出的高效菌对石油烃类物质降解的特性进行研究,其主要的研究方法有:①利用14C标记法计算石油烃降解菌对石油烃的矿化程度。即将高效菌接种于含未标记的石油烃及一部分有14C标记的石油烃的反应体系中,从该体系好氧反应过程中放出的14CO2的总量计算高效菌对石油烃的矿化率。②测量反应体系的耗氧量。即,测反应体系的CO2的产生量来间接体现反应体系的耗氧量,从而判断高效菌对石油烃的降解效果。③用不同的分析方法测定反应体系中石油烃浓度随时间的变化趋势,据此判断高效菌对石油烃的降解效率。④利用高效菌在石油烃中的繁殖生长情况说明高效菌对石油烃的降解代谢能力,一般采用重量法、平板计数法和光密度法来测定高效菌的生长情况。
3.2 石油烃的乳化及生物乳化剂
石油烃在水中的溶解度非常小,难以提供足够的碳源和能量来维持微生物的生长繁殖,为此微生物进化出了两种对策以提高与烃类的接触:特异性的附着机制和烃类的乳化。前一种机制中,微生物通过菌毛或细胞膜表面的脂类或蛋白使细胞形成疏水表面而附着于水中的油滴上。后一种机制中,微生物可释放出乳化剂使油滴乳化成许多细小颗粒,以增大油滴可利用的表面积,有利于微生物的直接接触和利用。由于乳化剂或表面活性剂对微生物降解的广泛影响,近年来相关研究较多[12,13]。
3.3 新型氮源和磷源的研究
氮源和磷源是微生物降解烃类物质的限制的因子,氮和磷元素影响细菌生长繁殖,又因微生物对溶解态的物质容易吸收,而石油污染物在水中的溶解度很小,故近年来生物整治研究致力于开发亲油性的新型氮源和磷源,使其在水体中附着于石油烃类物质而维持菌体的持续生长。在土壤环境中,也在研究添加适当的氮和磷物质以达到更好的降解效果。
3.4 微生物、烃类以及它们之间的相互作用的研究
对于微生物间的相互作用,目前的研究工作主要集中于多种微生物对底物的协同代谢上。对于底物之间的相互作用,研究较多的是共代谢作用[15]和备用物现象。备用物现象是指当多种可降解的底物同时存在时,微生物优先利用其中一种底物,而其它种底物的降解受到抑制,只有当优先利用的底物用完后才能降解利用其它备用底物的现象。这两种现象在石油烃的降解中比较普遍。
3.5 基因工程菌的开发
许多文献报道当环境受到石油污染时,降解性微生物数量上升,尤其是含降解质粒的微生物。水体污染后,含质粒细菌的比例可提高数倍到数十倍。含质粒细菌在石油污染环境中出现的频率和数量比非污染环境高,说明质粒在石油降解中起着重要的作用。A.CharKrabarty经过研究降解芳香烃、萜烃、多环芳烃的细菌的降解基因位于质粒上,基于这一发现,他根据质粒容易传递的特性,利用基因工程的手段将多种质粒嫁接到一种菌体内,构成一菌多基因。这一新型菌能同时降解四种石油组分,能把原油中约2/3的烃类消耗,它突出的优点是比自然菌降解速度快。因此,构建含有目的的基因,具有较强竞争力的基因工程菌(GEM)是现代研究的主要目标之一。
4 结 语
近年来,石油污染日益严重,已成为一个全球普遍关注的焦点问题。科学工作者对此进行了广泛的研究。根据目前已有的研究结果和应用实践表明,生物降解法因具有处理成本低、不需大型设备、操作简便、石油类污染物降解效果好、不易引起二次污染等特点而得到广泛研究和应用。
从文献研究结果看,水体中石油生物降解研究存在的主要问题是:
(1) 石油成分复杂,其中所含多环芳烃种类繁多,分子结构及构象复杂,生物效应缓慢,在环境中迁移转化方式多样,因而,直接影响人们对其生物降解过程的基础性研究。迄今对这类污染物的生物降解特性仍然没有完全认识和深化。
(2) 现有的研究对象多,获得的资料分散,研究结果说法不一,无法进行比较,所以难以得出明确结论,理论上进一步深化比较困难。
(3) 石油烃类的微生物降解是一个复杂的过程,它的降解效率受多方面因素影响,应全面考虑微生物修复从实验研究到现场的条件控制,使研究结果和应用实践相结合。
摘要：生物修复是处理水体中石油污染较好的一种方法,本文简述了水体中石油污染的来源、危害,石油污染生物修复技术的概念,对水体中石油的可生物降解性,微生物种类、降解机制和降解过程的影响因素以及目前的研究方向进行了较全面的综述,并对石油污染的研究现状和存在问题进行了讨论。
水体热污染对金鱼的影响 篇9
1 材料与方法
1.1 材料
金鱼自市场,大金鱼平均12g，体长10～12cm;小金鱼平均1.4g，体长4～5cm。
1.2 实验方法
I实验用品：(1)仪器：鱼缸烧杯温度计。(2)热水。
II材料处理：放金鱼于2L容量的鱼缸中适应饲养3天,室温18～21℃每天换一次水,3天后选择规格相近、生长良好的金鱼进行实验,分两组：大鱼每组3条，小鱼每组6条分别设重复组。
III实验改进：实验参考了相关文献并作了相应改进：(1)关于水温与鱼类行为关系，参考了姜礼潘等文献并作了相应改进[1]：延长水温变化时间例如把每隔5分钟升高1℃水温改成每天升高1℃水温，这样经过一天时间缓冲就能准确反映实验现象，原容器改为恒温水箱。(2)提供充足氧气因为实验探究热对金鱼行为影响，要排除因水温升高导致水体溶解氧不足而使金鱼出现行为变化;需要增设仪器充氧泵。(3)水温要均匀升若突然出现局部高温对金鱼影响较大。
IV实验步骤：大、小金鱼分别进行实验，共分4个组别(1、2、3组：(1)室温下饲养(2)每隔5分钟升高1℃水温(3)出现抑制食饵后每隔10分钟升高1℃水温(4)失去平衡后每隔15分钟升高1℃水温;第4组实验步骤：(1)室温下饲养(2)每隔3分钟升高1℃水温(3)出现抑制食饵后，每隔5分钟升高1℃水温(4)失去平衡后，每隔8分钟升高1℃水温☆)加入热水并观察：抑制食饵、游动异常、失去平衡及死亡等四项指标并记录。
2 结果讨论与展望
2.1 结果
2.1.1 热对金鱼的影响：
热对大、小金鱼的行为影响表明：两种鱼对热忍耐力都比较弱且不同大小金鱼对热忍耐性存在差异性。虽温度变化对行为变化有影响的程度差异不大，但总体上大金鱼对热的忍耐力比小金鱼对热的忍耐力要弱：如体重9.1～14.4g大金鱼出现游动加剧的温度为32～33℃，失去平衡的温度为35～37℃，体重1.0～1.6g小金鱼出现游动加剧的温度34～35℃，失去平衡的温度36～37℃。可见大金鱼比小金鱼耐热力低约2℃,死亡温度低约1℃(表略)。
2.1.2 热过程对金鱼的影响：
水温升高快慢对小金鱼的行为影响实验表明：在相同条件下水温变化快对金鱼出现游动加剧的平均温度比水温变化慢者平均温度低1℃，且水温变化快对金鱼出现失去平衡的平均温度比水温变化慢者平均温度低2℃(表1)。
2.2 讨论
鱼类是变温动物,不具备调节体温以适应环境中温度变化的机能。因此鱼类的行为与温度有着密切的关系。水温对鱼类的影响与鱼的品种有关，平均体重1.4g的小金鱼与平均体重12g的大金鱼,抑制食饵温度分别为31℃、32℃，游动异常温度为34℃、32℃,失去平衡温度为36℃、35℃，完全致死温度均为39℃;水温对鱼类的影响还与水温增加进程有关，例如相同条件下水温变化快与水温变化慢相比，开始停止食饵的温度分别为32℃、31℃，游动异常温度分别为33℃、34℃,失去平衡温度分别为34℃、36℃,完全致死温度分别为37℃、39℃。
结果可见：金鱼的致死温度为37～39℃与文献介绍的30.8℃不一致，可能是鱼的种类有别，另外也可能与我们对实验措施的改进有关，尚有待进一步探讨。
2.3 水体热污染危害的原因分析
水体热污染首当其冲的受害者是水生物(水温升高改变溶解氧又使生物代谢率增高而需要更多氧造成其在热效力作用下发育受阻或死亡从而影响生态平衡等)。
2.3.1 对植物的影响和危害：
水体热污染可引起水生植物群落组成的改变。a.热污染减少藻类种群多样性。如硅藻在水温25℃时会被绿藻代替、水温为33～35℃绿藻又会为蓝藻所代替;b.是水体热污染还会加速藻类种群的演替;c.水体增温进程对大多水生维管束植物有不良影响，尤其浮水植物在增温区甚至全部消失。
2.3.2 对动物的影响和危害：
由于水温增高会造成水体严重缺氧致使鱼类窒息死亡;水温增高使生长速度加快对毒物和疾病抵抗降低以致被高抗性物种淘汰。对底栖动物生态结构影响上限约12℃。因此许多国家对热的影响非常重视而作出了相应的规定。如美国标准规定河流增温不超过2.8℃,对湖泊和水库,上层温度不应高于1.6℃;对港湾海水,在秋冬春季温升不应高于2.2℃，夏季东海岸长岛以南等地增温不高于0.83℃并规定排水温度增温不超过5℃。法国环境法规定河水温度不得超过30.0℃。据我们实验结果表明,金鱼开始致死温度36～38℃，以及从造成行为变化如抑制食饵、游动异常等因素考虑,在夏季温度应不超过30℃为宜。
2.4 水体热污染的防治
水体热污染对水生生物种群以及其传染病等都有重要影响[2],所以有必要探讨防治措施。如何有效地防治热污染,首先要根据水体的整体容量控制热源的排放量，以便达到国家标准;其次有必要分期(时间段)排放;最后，要定期检测：监测点包括排污口与受纳水体;检测生物包括鱼类等动物以及藻类、微生物等[3]。(致谢：金炜，叶帅，陈兵，沈俊等同学参与部分工作，在此深表谢意。)
☆注：水温高于28℃时每升1℃就投放饲料来测试金鱼的抑制食饵温度;当出现严重侧翻现象时认为已死亡。
参考文献
[1]姜礼潘,曹萃禾.热污染对鱼类行为的影响[J].生态学杂志,1989,8(2):23-25.
[2]盛连喜,刘伟,王振堂等.热污染对陡河水库鱼类及其水环境的影响[J].环境科学学报,1990,10(2):453-463.
水体中芴的催化降解研究 篇10
多环芳烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)是煤、石油、木材、烟草、有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物，是重要的环境和食品污染物，也是POPs的重要组成部分[3,4,5,6]。PHAs由于具有致癌、致畸和致突变效应，对人体健康存在较大的潜在危害，一直是环境领域研究的热点[6]。
目前，常见的去除水中PAHs的方法主要是微生物降解[7,8]，但是微生物的生长和繁殖比较容易受到环境中p H、温度、营养物质等的影响，降解速率受较多因素的影响。近年来，纳米技术的发展为污水处理带来了一种新思路[9]。与其他纳米材料相比，纳米零价铁具有一定的磁性，在外加磁场的作用下可方便地从溶液中快速分离，克服了回收困难、二次污染等问题。用纳米铁能有效地去除氯代烃[10,11,12]、联苯醚[13]、芳香族硝基类[14]、多环芳烃[15]等有机物。肖阳等[9]通过纳米零价铁及其双金属体系对菲的降解研究，研究发现纳米零价铁双金属体系对比纳米零价铁降解效率更高。而用纳米零价铁双金属体系去除多环芳烃芴的研究还鲜有报道。
因此，本实验采用液相还原法制备纳米Fe-Ni双金属，通过纳米Fe-Ni双金属去除水体中芴的实验研究，并利用正交实验的方法对影响因素进行优化，以期为PHAs的治理一些参考。
1 实验
1.1 实验材料
主要试剂:Na BH4(分析纯)、Fe SO4·7H2O(分析纯)、聚乙二醇(分析纯)、甲醇(色谱纯)、丙酮(色谱纯)、无水硫酸钠(分析纯)、二氯甲烷(色谱纯)、环己烷(色谱纯)、氯化镍(分析纯)，成都市科龙化工试剂厂;芴(色谱纯)，天津光复精细化工研究所;实验过程中用到的水均为实验室制备的超纯水。
主要仪器:RE-5203型旋转蒸发仪，上海亚荣生化仪器厂;THZ-82型水浴振荡器，金坛市精达仪器制造有限公司;GCMS-QP2010 Ultra型岛津气相色谱-质谱联用仪，日本岛津。
1.2 纳米Fe-Ni双金属的制备
将配制的0.2 mol/L Na BH4水溶液20 m L，经蠕动泵(流速为50 m L/min)逐滴加入到80 m L、0.05 mol/L的Fe SO4水溶液中，同时用电动搅拌器以600 r/min的转速不断搅拌溶液，制备纳米零价铁。其反应方程式为:Fe2++2BH4-+6H2O→Fe0↓+2B(OH)3+7H2↑，待Na BH4滴加完成后，继续搅拌20min，得到的黑色固体为纳米零价铁。称取新鲜制备的纳米零价铁10.0 g于三口烧瓶中，加入200 m L超纯水，并在氮气保护下用电动搅拌器以150 r/min的转速搅拌。加入100 m L、10.0 g/L的Ni Cl2溶液，继续搅拌30 min后真空抽滤，并用超纯水冲洗多遍，得到黑色产物即为纳米Fe-Ni双金属[1]。制备的纳米Fe-Ni双金属需现配现用。
1.3 实验方法
实验在250 m L的锥形瓶中进行，改变不同质量新鲜合成的纳米Fe-Ni双金属、芴初始浓度、温度、p H值，并用氮气置换空气20 min后，保证在无氧环境后密封，密封后的锥形瓶置于水浴振荡器中，震荡速率为150 r/min。同时在另外一个锥形瓶中不添加纳米Fe-Ni双金属，室温20℃、芴浓度为1.0 mg/L,p H为7条件下进行空白实验。
单因素实验取样时间点位1 h、2 h、6 h、12 h、24 h，到达预定时间进行取样，测量后作时间-去除率曲线图。
正交实验在实验进行到48 h后进行取样，测量后对数据进行处理。
1.4 样品处理
将取样的样品在3500 rpm转速下离心15 min，取上清液10.00 m L于分液漏斗中，再加入20.00 m L二氯甲烷;20.00 m L正己烷分别萃取后装入梨心瓶，再通过40℃水浴抽真空旋转蒸发进行浓缩，浓缩至1 m L，用无水硫酸钠吸水后，通过气相-质谱联用仪上机进行定量分析。
1.5 分析测试
用GC-MS测定芴的浓度:
毛细管柱:rxi-5ms(30.0 m×250.0 mm×0.25μm)。
气相色谱条件:进样口温度250℃，柱初始温度50℃，以20℃/min的速度升至150℃，保持2 min;再以12℃/min的速度升至290℃，保持7 min。载气为氦气，流量1 m L/min，不分流进样，进样量为1μL。
质谱条件:电子轰击离子源模式，离子源温度为200℃，接口温度为250℃，电子轰击能量为70 e V，先以SCAN模式扫描定性离子，在以SIM模式定量分析。
1.6 正交实验
分别考察纳米Fe-Ni双金属的添加量、芴的初始浓度、温度、p H值四个因素中单因素变化时，芴去除率的变化情况。
选用纳米Fe-Ni双金属的添加量、芴的初始浓度、温度、p H值四个条件，通过单因素实验的结果，设计3水平4因素9次实验的正交实验，见表1。
1.7 芴的质量分析
震荡48 h后，对锥形瓶中没有添加纳米Fe-Ni双金属、室温20℃、芴初始浓度为1.0 mg/L、p H为7时测量芴的浓度，前后对比芴溶液的浓度减少量小于2%，可以认为锥形瓶和自挥发基本忽略不计。
2 结果与讨论
2.1 单因素实验结果与讨论
2.1.1 纳米Fe/Ni双金属添加量对芴去除率的影响
当初始芴浓度为1.0 mg/L，反应温度为20℃，p H=3，纳米Fe/Ni双金属添加量分别为1、2、3 g/L时，芴的去除率随纳米Fe/Ni双金属变化关系见图1。分析图1，当纳米Fe/Ni双金属添加量分别为1、2、3 g/L时，芴的去除率随着纳米Fe/Ni双金属添加量的增加而增加，即纳米Fe/Ni双金属添加量高有利于芴的去除。3种双金属添加量条件下芴的去除效率在反应最初的2 h内都非常迅速，在2～12 h时间段内变化相对趋缓，在12～24 h时间段内只有很小的变化，并且均能在24 h内达到平衡。
2.1.2 初始芴浓度对芴去除率的影响
在纳米Fe/Ni双金属添加量为2 g/L，反应温度20℃，p H=3，初始芴浓度分别为0.5、1.0、1.5 mg/L时，芴的去除率随芴的初始浓度变化关系见图2。分析图2可知，当纳米Fe/Ni双金属添加量保持不变时，芴的去除率随着芴溶液初始浓度的增大而相应的减小，即初始芴浓度越低越有利于芴的去除。在反应最初的2 h内都非常迅速，在2～12 h时间段内变化相对趋缓，在12～24 h时间段内只有很小的变化，并且均能在24 h内达到平衡。
2.1.3 p H值对芴去除率的影响
当纳米Fe/Ni双金属添加量固定为2 g/L，初始芴浓度为1.0 mg/L，反应温度20℃，溶液p H值分别为3、5、7时，芴的去除率随p H的变化关系见图3。分析图3可知，随着p H值的降低，芴的去除率逐渐升高，即低p H有利于芴的去除。在反应最初的2 h内都非常迅速，在2～12 h时间段内变化相对趋缓，在12～24 h时间段内只有很小的变化，并且均能在24 h内达到平衡。
2.1.4 温度对芴去除率的影响
当纳米Fe/Ni双金属添加量固定为2 g/L，设定芴浓度为1.0 mg/L,p H=7，实验温度分别为20、25、30℃时，芴的去除率随温度的变化关系见图4。分析图4可知，纳米Fe/Ni双金属对芴的去除率随温度的升高而增加，30℃时零价铁对芴的去除能力最强;温度降低，去除能力下降，但变化不大。同时，纳米Fe/Ni双金属对芴的去除率随时间的延长而相应的增加，并且均能在24 h内达到平衡。
2.2 正交实验结果与讨论
通过正交实验，优化纳米Fe-Ni双金属的添加量、芴的初始浓度、温度、p H值四个因素，以期寻求最佳去除条件，选用4因素3水平9次实验的正交实验表，记为L9(34)，“L”代表正交表号。每组实验进行三次，以去除率做为参考指标，正交实验的结果见表2。
采用极差分析法来确定影响水体中芴的催化降解研究的主要因素。通过公式(1)计算对比R值大小，R值越大表示影响较大，因素越重要;反之亦然
式中，ki=kjm,kjm为j列因素m水平相对应的实验指标，kjm为Kjm的平均值。由kjm的大小可以判断j因素的优水平和各因素的优水平组合，即为该条件下的最优组合。
以去除率作为正交实验的参考指标，通过极差分析结果可以得出:RA(14.534)>RB(6.67)>RD(6.033)>RC(4.033)。4种因素对水体中芴去除的影响程度依次为:双金属添加量(A)>初始浓度(B)>p H值(D)>温度(C)。双金属添加量对去除率的影响最大，芴的初始浓度的影响仅次于双金属添加量，p H值的影响比芴的初始浓度影响小，温度的影响最小。同时可以得到该条件下最佳因素组合为A3B1C3D2，去除率可达96.2%。
采用方差分析法(简称F检验)来确定确定影响水体中芴的催化降解研究的主要因素。F值是各因素的平均离差平方和与误差的平均离差平方和之比。F值与临界值F0比较，若F>F0，说明该因素对实验结果有显著影响，F与F0的差值越大，说明该因素影响的显著性越大。具体方差分析见表3。
注:F0.10=3.110。
由表3可知，通过比较F值大小，FA(8.724)>FB(1.704)>FD(1.266)>FC(0.746)，可以得到4种因素对于纳米FeNi双金属去除水体中芴的影响程度依次为:双金属添加量(A)>初始浓度(B)>p H值(D)>温度(C)，其中双金属添加量对芴的去除率最为显著。在实验范围内，确定最佳去除条件为A3B1C3D2，即在双金属添加量为3 g/L、芴的初始浓度为0.5 mg L、温度为30℃、p H为5的条件下，芴的去除率最大。
2.3 正交实验结果验证与讨论
通过极差和方差分析，可得到最优组合是:A3B1C3D2，即双金属添加量为3 g/L、芴的初始浓度为0.5 mg/L、温度为30℃、p H为5。在此条件下，进行验证实验，并进行重复性实验，具体结果见图5。
由图5可知，在最佳条件下进行纳米Fe-Ni双金属去除水体中芴的实验，经3组平行实验得到平均去除率为95.6%，与正交实验的结果96.2%相差0.6%，实验重复性较好。
3 结论
(1)研究了纳米Fe-Ni双金属去除水体中芴时各因素对去除率的影响，结果表明，双金属添加量对去除率的影响最大，芴的初始浓度的影响仅次于双金属添加量，p H值的影响比芴的初始浓度影响小，温度的影响最小。
(2)纳米Fe-Ni双金属的添加量越大、芴初始浓度越小、温度越高、p H值越低，越有利于芴的去除，最高去除率与最低去除率差值为23.4%。
(3)通过正交实验的数据和极差方差分析，可以得到纳米Fe-Ni双金属去除水体中芴的最佳条件，即在纳米Fe-N双金属的添加3 g/L、芴初始浓度0.5 mg/L、温度30℃、p H值为5的条件下，去除效果最好。去除率可达96.2%。
摘要：多环芳烃(PAHs)是一类难降解性,致癌、致畸、致突变且易在生物体内富集的持久性有机污染物(POPs),它广泛存在于大气、水、动植物和土壤中。本研究选取多环芳烃中芴作为研究对象,通过正交实验优化纳米Fe-Ni双金属添加量、初始浓度、p H值及温度,寻找芴的最佳去除条件。实验结果表明:当纳米Fe-Ni双金属添加量为3 g/L、芴初始浓度为0.5 mg/L、温度为30℃、p H为5的条件下,去除效果最好,去除率可达到96.2%。