TMDL计划在河湖环境容量管理中的应用方法

环境容量管理(ECM)已在世界范围内应用于管理地表水质量和控制污染,最大日污染负荷(TMDL)方案已被应用于ECM系统中.在调研相关文献的基础上,对TMDL在水环境容量管理中的研究现状进行了分析,探讨不同模型的特点、应用方向及优缺点,认为水动力和水质模型可构建流域内基于水环境容量的水动态调控机制,将水质监测与污染负荷总...     

基于单元分析的青铜峡灌区农业非点源污染估算

针对灌区农业非点源污染难以监测控制的具体特点,基于单元分析的观点,提出了负荷贡献率的概念,并在此基础上,建立了灌区农业非点源污染负荷估算方法;以青铜峡灌区为例,利用2005-2006年灌溉周期灌排水质监测试验资料对灌区年农业非点源污染矿化度、铵氮、总氮和总磷负荷进行了估算,并与平均浓度法进行比较.计算结果表明:青铜峡灌区农业非点源污染年输出盐分283万t,铵氮0.55万t,总氮4.11万t,总磷123 t;结合黄河干流控制断面水质资料比较分析,青铜峡灌区农业非点源污染负荷中盐分输出占干流区间增量的70%,铵氮和总氮分别是区间点源污染负荷的0.28倍和1.52倍,对黄河干流水质影响很大;而总磷由于输出量较小,对干流水质影响不大.     

感潮河道不同参数对水环境容量的影响分析

作为水环境容量计算的重要组成部分,模型参数选值是否合理直接关系到模型计算结果的准确度和可靠性。本文以珠江三角洲西北江网河区的感潮河道为例,在考虑潮位、污染源概化方式、设计流量、综合衰减系数、本底水质浓度参数条件的基础上,利用感潮河网一维水动力和水质模型,分析和探究感潮河道不同参数对于水环境容量的影响,从而为感潮河道水环境容量计算的参数选值提供一个理论和经验参考。研究结果表明:感潮河道的水环境容量与潮位呈现十分显著的正相关关系,但在某些潮位变化时段,水环境容量的相对降低幅度会大于潮位的相对下降幅度,说明水环境容量会受到径流和潮流的共同作用。对于不同参数变化下的水环境容量,顶点排放远大于均匀和中间排放,而均匀和中间排放比较接近,这主要与不同污染源概化方式所引起的污染物稀释衰减程度有关。在不同的污染源概化方式下,设计流量、综合衰减系数和本底水质浓度的变化对于水环境容量的影响会不同,当COD综合衰减系数的取值≥0.28 d-1时,设计流量对于水环境容量的影响会变得很小;当COD本底水质浓度的取值在22 mg·L-1前后,设计流量和综合衰减系数对于水环境容量的影响会产生较大的差别。故在对感潮河道水环境容量的参数进行选值时,要注意参数变化对于计算结果的影响。     

北方河流动态水环境容量分析与计算

由于自然条件的季节变化,水环境容量具有明显的时间动态特性,在单一的设计水文条件下计算的水环境容量并不能反映这一变化.在阐明水环境容量时间动态特性的基础上,提出一种动态水环境容量的计算方法,主要是利用合适的水质模型,在动态水文设计条件下,计算河流功能区的水环境容量.以哈尔滨市阿什河为例,利用丹麦DHI MIKE11软件,构建哈尔滨阿什河西泉眼水库以下河段水量水质模型,采用一维水环境容量模型计算功能区水环境容量.结果表明,阿什河各功能区冰封期水环境容量要远远小于非冰封期.此外,通过比较各月不同水文设计条件下水环境容量的大小,得到各功能区每个月水环境容量的上下控制线,可为阿什河污染物排放总量控制提供可行的参考.     

湘江流域铊污染物水环境容量与总量控制

针对湖南湘江流域含铊工业废水大量排放,引起部分河段地表水铊含量超标的问题,通过对河流相应集水区各涉铊污染源进行调查分析,计算铊污染物入河量,选择模型,按水功能区划要求的水质目标,估算出目标河段铊污染物的水环境容量,并按容量总量管理模式,提出各地区、各污染源铊污染物排放与削减的分配方案.结果显示,湘江干流永州、郴州、衡阳和娄底段尚有一定的环境容量,而株洲、湘潭、长沙和岳阳段容量计算结果为负值,表明该河段铊污染物含量已超过水环境容量;除汨罗江外,湘江一级支流均有剩余的铊环境容量,容量较大的是耒水,其次是洣水和舂陵水;10条涉及铊排放的二级支流,都还有剩余环境容量,容量最多的是西河,其次是永乐江和攸水.铊排放超出环境容量的区域,须进行铊污染物削减,需要削减的地市有永州、衡阳、湘潭、长沙和岳阳,需要削减的行业涉及化工、有色、钢铁、锰业和玻璃行业,削减总量达到每年3.188 t.化工行业排放最大,为每年3.239 t,需要削减的量也最大,为每年2.862 t,占削减总量的89.8%.     

浑河水环境健康风险特征研究

随着经济发展,水环境污染不断加剧,已经严重危害到人们的正常身体健康。水环境评价可以得到准确的水质状况及其污染程度,但却无法直观反映对人体健康危害的风险程度,因此需要对水环境健康风险进行评价。应用美国环保局(USEPA)推荐的暴露计算方法和健康风险评价模型,以2009年和2010年11项水环境监测指标的数据为基础,首次对浑河河流中11项污染物的健康风险进行评价,对监测指标和健康风险的时空变化特征进行分析。结果表明:在监测的指标中,重金属和氰化物等未超标,挥发酚和氨氮超标,其中氨氮超标严重。对人体健康风险中,化学致癌物中Cr(VI)最大,非致癌物中氨氮的健康风险最大;与化学致癌物对人体健康危害的个人年风险相比,非致癌物由饮用途径所导致的健康危害较小。浑河干流总健康风险在丰水期最小,平水期最大。浑河干流从上游到下游各断面总健康风险总体上呈降低趋势,均高于国际辐射防护委员会(ICRP)的最大可接受风险水平。结果证明水体中Cr(VI)为主要风险因子,应对含Cr(VI)废水进行控制和治理,加强农业面源和工业废水的治理。     

黄河宁夏段水质评价及其污染源分析

以黄河宁夏段干流水质监测资料为基础,利用多元统计法对水质样本点进行主因子分析、方差检验和聚类分组,对分组后的水质指标样本点应用综合水质标识指数进行综合评定.结果表明:(1)黄河宁夏段干流水体水质量为Ⅱ—Ⅴ类水质,入境断面水质量为Ⅱ类水质,出境断面水质量为Ⅲ类水质.(2)从上游到下游断面水质呈现恶化趋势,平水期最好,丰水期次之,枯水期最差.(3)水质评价结果分辨率高,客观反映了黄河宁夏段综合水质特征信息.因此,基于多元统计与综合水质标识指数的水质评价方法对黄河宁夏段水环境的水质评价工作具有较好的适用性.     

每日最大污染负荷(TMDL)计划的借鉴意义与我国水污染总量控制管理流程

在系统调研相关文献的基础上,分析了美国每日最大污染负荷(total maximum daily loads,TMDL)计划的框架、特点和研究进展,对比美国的先进经验,对我国水污染总量的控制管理和研究现状进行了全面分析,认为污染总量削减考核指标单一、总量控制和减排目标的制定未考虑水环境容量、总量控制和减排未与水质改善挂钩以及管理与科研脱节等是我国目前水污染总量管控存在的主要问题。需加强水质模型、污染负荷与水环境容量计算方面的研究,建立相对客观且可操作性强的污染减排效果评估与考核方案。借鉴TMDL计划,提出了完善我国水污染总量管控技术流程与方案的建议。     

水网区域的水质模拟预报及污染容量

本文研究了頔塘河震泽段的水质指标(BOD、DO)在水体中的迁移转化规律,建立起模拟頔塘河震泽段的水持数学模型。在以水环境规划为目标的水质数值模拟中,首次结合全面的水文分析及该河段的模型参数估计,给出頔塘河震泽段的水质模拟预报及全年污染容量的计算,作为水质管理规划的定量依据。     

耦合流域模型及在中国环境规划与管理中的应用进展

流域水环境模型是研究流域水体黑臭、水体富营养化和水质超标问题的重要工具,流域水环境模型从概念上可以分为(半)机理模型和经验型模型,前者通过方程式和函数关系来刻画流域水动力和迁移转化规律,并通过实测数据校准获取本土化的参数系数,后者力图寻求大数据量间的统计学规律。按照模拟对象的不同,流域水环境模型还可以划分为陆域的污染负荷模拟模型、水域的受纳水体模拟模型,以及水-陆耦合模拟模型。模型对整个流域系统及其内部发生的复杂地球化学过程进行定量化描述,污染负荷模型一般用来估算点源及非点源产生的污染负荷量,并计算出进入河道的污染负荷量,作为受纳水体模型的污染源边界输入条件;受纳水体模型一般用来模拟沉积物或污染物在河流、湖泊、水库、河口、沿海等水体中的运动和衰减转化过程,是水质预测、评价、分析的重要工具。传统的流域模型多用评价自然活动以及人类活动对水环境造成的影响,而当前越来越多的学者将水环境模型与经济学模型进行耦合,开展基于水环境模型的环境政策设计和优化研究。文章从系统控制的视角,主要总结了水量水质耦合流域模型在水资源管理政策、水环境管理政策中的应用,例如水资源有效分配、排污交易产生的水环境影响、基于成本-效益的水污染控制策略优化等。在此基础上文章对流域水环境模型的发展方向和应用前景进行了的展望,流域水环境容量控制策略、目标总量控制策略的水环境影响比较分析以及水环境模型的不确定性研究将是未来关注的重点所在,尤其不确定性问题经常存在于水污染物产排放预测和水环境质量模拟预测过程中,对于提升环境规划与管理的科学性、有效性具有十分重要的现实意义。     

通波塘水量水质一维动态模拟及水环境容量

本文在研究通波塘水文特征和水质特征的基础上,推导出通用性较好的一维动态水量水质数学模型。该模型基本反映了通波塘水量水质的时变情况。文章对通波塘水环境容量作了计算,并提出了改善水质的建议。     

应用底栖动物为指示生物的松花江干流水生态预警研究

指示生物监测及水生态预警是利用水环境中指示物种的数量、群落结构指标和个体生理指标等描述水生态系统的健康状态,其相比于常规理化监测和预警更直接地反映水体的生态质量。本研究在松花江干流2012—2015年大型底栖无脊椎动物监测结果的基础上,结合各监测点生态质量管理目标,通过分析物种的种类、出现的频次、物种污染敏感性(耐污值),尝试提出了松花江干流监控断面以底栖动物为指示生物的水生态预警模式,研究思路和结果对流域水环境风险管理指标的拓展有积极作用。     

泥沙沉降对长江水体富营养化相关因素的影响初探

针对三峡库区重庆段蓄水后,泥沙沉降对长江水体富营养化相关因素的影响进行了研究。三峡库区含沙量大,泥沙对水环境的影响不容忽视。为准确预测成库后三峡库区重庆段富营养化的发生,文章通过泥沙沉降对水质影响静态模拟试验,研究了长江原水的泥沙沉降对水体中叶绿素a、透明度、溶解性总磷、溶解性总氮、浊度等指标的影响。结果表明:三峡成库后泥沙更易沉降,引起水体浊度降低、透明度增大,这可能利于藻类的生长,导致叶绿素a的质量浓度增加,同时,泥沙沉降也使水体的溶解性氮磷比增大,对富营养化发生有抑制作用。     

南京玄武湖水质管理方法及其模拟

本文根据当前湖泊治理的迫切需要,建立了玄武湖水动力生态预测模型,模拟参数包括悬浮物、可溶解磷、颗粒磷、总磷、浮游植物的透明度,模型经过充分验证,精度良好.水动力生态预测模型可作为湖泊水质管理方法的研究基础.本文反映了南京有关部门已经采用或将采用的湖泊截污和引水冲污管理措施相应的水质模拟和数值计算的结果,为玄武湖水质管理方法最终决策提供科学依据.     

长江流域重庆段水体中全氟化合物的污染特征及风险评价

全氟化合物(perfluorinated compounds,PFCs)因其环境持久性、生物富集性、潜在毒性以及长距离迁移性等特性而引起了广泛的社会关注。长江流域重庆段是三峡库区的主要组成部分,同时也是重庆工农业生产和人民生活用水的主要来源,其水质情况直接影响着周边及其下游沿线居民的生产生活和健康水平。为了解长江流域重庆段内全氟化合物的污染分布特征与风险水平,采用固相萃取分离富集与液相色谱-串联质谱联用相结合的方法,分析了重庆境内长江干流及其主要2条支流(嘉陵江和乌江)地表水中16种PFCs的质量浓度,并运用风险商法以及健康风险值计算模型对该研究区域进行了风险评估。结果表明,长江流域重庆段普遍检出PFCs,地表水中PFCs总质量浓度范围为1.54—61.94 ng·L~(-1)。PFCs的空间分布总体上呈现沿水流方向降低的趋势,并且干流的检出质量浓度高于支流,在干流入境断面和乌江入境断面分别出现最高值和最低值。来源分析显示,研究区域PFCs主要来源于工业废水排放。风险评估结果表明,该流域地表水中PFCs尚未达到对生态环境和人体健康具有风险的水平。该研究通过对长江重庆段地表水中PFCs的研究,为该地区PFCs污染现状提供基础资料,也能够为该地区水质改善、水环境保护及制定相关管控措施提供重要的科学依据。     

综合水质标识指数法在浑河水质评价中的应用

综合评价水环境质量,全面把握流域水环境污染特征是水环境污染防治中的重要基础性工作。水质标识指数可以完整标识水质评价指标的类别、水质数据、功能区目标值等重要信息,在单因子水质标识指数法基础上建立的综合水质标识指数法能完整表达河流总体的综合水质信息,既不会因个别水质指标较差就否定综合水质,又能对综合水质做出合理的评价;既可以在Ⅰ到Ⅴ类中比较水质的优劣,亦可以对劣Ⅴ类进行评价。为系统全面地研究浑河流域各不同河段水环境特征,将浑河流域划分为3个控制单元,根据2001—2010年间水质监测数据,采用综合水质标识指数法,识别出各控制单元主要污染因子,并阐明了浑河流域水环境质量时空变化规律,本研究即体现了全流域统筹考虑的系统思想,又体现了分区研究的针对性特点,并首次将综合水质标识指数法应用于浑河流域水质综合评价,其研究结论对水质监测数据的评价有一定的借鉴作用,亦对流域水污染防治对策的提出有一定的指导意义。     

黄河流域农业水资源与水环境问题及技术对策

对黄河流域农业水资源与水环境现状和存在问题进行了分析,并针对这些问题,提出了改善黄河流域农业水资源利用与水环境安全的技术对策。研究指出,黄河流域水资源贫乏、水质污染严重、灌溉水水质劣化、农业水资源供需矛盾突出,水环境日趋恶化,产生了严重的生态环境问题;而目前我国缺乏有效的农业水资源和水环境监测预警系统,节水农业和水污染防治技术水平低,基础设施落后,信息平台建设不够,农业种植结构和水资源不匹配。今后应加快建立农业水资源与水环境监测预警系统与信息平台,积极推进农业水资源高效利用技术升级,全面提高农业污染防控技术水平,加强农业水环境保护,调整种植结构,建立节水高效种植制度。     

基于分形插值模型的平寨水库水质评价

平寨水库是黔中水利枢纽唯一源头水库,其水环境质量直接影响包括安顺和贵阳在内的整个黔中地区的农业灌溉和城市居民饮水安全.为了深入分析平寨水库的水环境质量状况,于2018年1月、5月、8月和11月对平寨水库7个监测断面水样进行采集,测定TP、TN、NH_3-N、COD和DO等5个监测指标,基于分形维数权重建立水质评价模型,对平寨水库水环境质量状况进行综合评价,并与模糊综合评价法和综合污染指数法进行对比分析.结果表明,平寨水库TP、NH_3-N和DO浓度均达到Ⅱ类水质标准,TN和COD浓度均超过Ⅱ类水质标准,主要为Ⅳ类和Ⅴ类,是主要污染因子;TP、NH_3-N和COD浓度在春季最高,TN浓度在秋季最高,DO浓度在冬季最低.平寨水库全年水质类别主要为Ⅲ类和Ⅳ类,在28个监测序列中,水质达到水功能区划标准的仅21.43%;平寨和跨桥断面水质最差,扈家河断面水质相对最好;春、秋季水质最差,冬、夏季次之.分形插值模型不仅能评价水质状况,而且能对同等级水质状况的优劣进行排序,具有较高的分类精度;其评价结果更客观、有效,在水质综合评价中具有良好的适用性.     

珠江中下游表层水体COD_(Mn)时空分布特征及水环境评价

为了解珠江中下游表层水体中COD_(Mn)的时空特征及影响因素,2015年对该水域进行了季节调查,并对其水环境质量进行了初步分析与评价。调查期间,COD_(Mn)质量浓度范围为1.14~15.8 mg·L~(-1),平均值为3.93 mg·L~(-1)。从季节变化角度看,枯水期(3月和12月)的COD_(Mn)质量浓度明显高于丰水期(6月和9月)。从空间分布特征看,调查区域的COD_(Mn)质量浓度分为3个层次,对应着3个聚群。其中,聚群1代表了西江干流沿线站位,聚群2代表了邻近广州市区的站位,聚群3代表了珠江珠三角河网中部站位。聚群2的COD_(Mn)质量浓度最高,聚群1的质量浓度最低,聚群3介于聚群1和聚群2之间。与其他理化因子的相关分析表明,COD_(Mn)与盐度、电导率及DO呈极显著负相关;与总氮、总磷、硅酸盐及叶绿素a呈极显著正相关。基于COD_(Mn)质量浓度的水环境评价的季节特征显示,丰水期综合水质评价为I类到Ⅱ类水质,而枯水期37.6%的站位未达到Ⅲ类水质标准,总体上丰水期水质优于枯水期。空间特征显示,不同区域的水环境质量存在较大的差别。其中,西江干流沿线的P_i均值为0.47,水体受污染少,全年水质保持在I类到Ⅲ类;广州市区附近的Pi均值为1.21,受污染较重,不符合Ⅲ类水质标准的站位占42.7%;河网中部水域的Pi均值为0.60,仅12.5%调查站位为Ⅳ类水质,其余站位均达到Ⅲ类水质以上。分析认为,径流是影响珠江中下游表层水体COD_(Mn)季节变动的主要因素;人类活动引起的生产和生活排污是影响该水域COD_(Mn)空间分布的重要因素。     

神经网络模型在辽河水质量评价中的应用

为准确的反映辽河水质量状况和发展趋势，在对辽河水质监测采样和实验分析的基础上，建立了水质评价的BP神经网络模型，应用该模型对辽河的水质现状进行了质量综合评价，4个监测断面的评价结果均在4～4．5之间，水污染情况较为严重。该评价结果与监测断面污染项目的超标情况分析的结论吻合，评价效果较好。