冰封期东北地区城市河流中溶解性有机物的来源、分布和迁移转化研究

本项目针对冰封期东北地区城市河流有机污染严重及气候和水文条件特殊的现实环境问题，以沈阳市浑河城区段及环城水系为研究对象，系统分析冰封期城市河流中不同来源溶解性有机物(DOM)的含量、组成特征、结构特性和氯化活性，及其对河流水体中DOM的相对贡献；考察DOM在冰封期城市河流的冰层、水体和底泥中的时空分布特征；阐明DOM在水-冰体系中的迁移转化规律，以及冰体中DOM的光降解过程；分析低温低溶解氧条件下水体中DOM的生物降解过程，以及DOM在底泥系统中的迁移转化行为；探明低温条件下泥沙对DOM的吸附解吸特性、泥沙沉降规律和底泥DOM释放规律；揭示冰封期城市河流中DOM的迁移转化机理，并提出冰封期城市河流中DOM的迁移转化模型。研究成果对于准确掌握冰封期东北地区城市河流的DOM动态，以及实施有效的水质控制具有重要的理论意义和实用价值。

本项目针对冰封期东北地区城市河流有机污染严重及气候和水文条件特殊的现实环境问题，以沈阳市浑河城区段及环城水系(北运河、卫工河、南运河和细河)为研究对象，系统研究冰封期东北地区城市河流中溶解性有机物(DOM)的来源、分布和迁移转化，并建立冰封期城市河流中DOM的迁移转化模型。研究结果表明，冬季沈阳市不同处理工艺的污水处理厂进水中溶解性有机碳(DOC)为28.3~46.0mg/L，出水中DOC为8.9~19.6mg/L，其中曝气生物滤池对DOM的处理效果最好。深度处理工艺中，活性炭吸附对DOM的去除率约为45.6%，强化混凝对DOC的去除率为55.3%。沈阳市地下水水质良好，DOC均低于1mg/L；由于使用融雪剂而产生的融雪径流中DOC为0.9~5.4 mg/L，但流量非常低；在冰封期城市河流底泥中DOM的含量升高；冰封期城市河流水体中DOM几乎全部来自处理/非处理的污水排放。冰封期城市河水中的DOC约为5.9~12.2mg/L，DOM在冰相中的浓度是其水相浓度的0.2~0.8倍。水冰封期前底泥DOC约为5.9~32.3 mg/L，冰封期后底泥DOC约为7.8~43.5 mg/L，冰封期后底泥DOC值约是冰封期前的1.3~2.7倍。在水体冻结过程中，DOM及其5种组分在水相中的DOC浓度均随冷冻时间的增长而增加，呈现冷冻浓缩效应。光降解作用对冰体中的DOM及其组分的去除率为13.2%~42.3%。与中性条件相比，酸/碱条件均会促进DOC和UV-254的去除。NO3-浓度越大越有利于DOC去除。初始DOC浓度越小，DOC的光降解率越高。盐度对DOM中的芳香性有机物和各类荧光物质的去除起抑制作用。含沙量和盐度对泥沙沉速的影响较显著。泥沙的沉速随含沙量和盐度增加先增大，然后随含沙量和盐度的增加先减少再趋于稳定。水体温度增加，泥沙的沉速会增加。泥沙含量越高，水体中DOC越高，泥沙的沉降作用对水体净化作用越强。泥沙沉降作用导致水体中DOM的芳香性和卤代活性的降低。在相同水深条件下，底泥中DOC释放率随着流速的增加而增大；在相同流速条件下，底泥中DOC释放率随着水深的增大而减小。冰封期城市河流中DOM削减的途径主要是泥沙沉淀作用、冰层冻结作用和生物降解作用，河水中DOC的变化基本符合一级反应动力学模型。发表论文12篇（已出版7篇），其中5篇被SCI收录。培养硕士7名。