基于主成分分析法的黄河口及其邻近水域水质评价

于2013年6、7、10月在黄河口及邻近水域进行了3个航次的环境调查,获取了盐度、营养盐、COD及重金属等指标数据,利用主成分分析法(PCA)研究该海域的水质状况,并分析影响该海域水质的主要驱动因子.结果表明:应用主成分分析将14项调查指标转换提取为4种主成分,共解释了67.31%的结果.相关分析表明,影响该水域水质的主要驱动因子为氮营养盐、盐度、SiO32--Si和砷.主成分综合得分分析表明,黄河口及邻近水域2013年10月、7月、6月水质污染状况依次降低;空间上总体呈现出以黄河入海口为中心,向邻近海域递减,河口附近及南部水域污染较严重的格局.黄河径流污染物是主要污染源,应加强黄河口及其上游的水环境保护,从而改善黄河口及邻近水域水质状况.     

海坛海峡水环境状况及驱动因素分析

2015年8月对海坛海峡进行了水环境调查,获取了水温、盐度、溶解氧、化学耗氧量、营养盐及重金属等因子调查数据,利用主成份分析法研究该海域水环境状况,并分析该海域水质的主要驱动因素。结果表明:应用主成份分析将15项调查因子降维提取出4个主成份,解释了92.851%的原始信息。海坛海峡污染程度由中部海域分别向南北两侧递减。相关分析表明该海域主要驱动因素为活性磷酸盐、活性硅酸盐、溶解氧、汞和化学需氧量。     

长江口水域富营养化特性的探索性数据分析

根据2004年2、5、8、11月长江口及邻近海域的调查结果,选择8个与富营养化有关的特征参数,包括营养盐浓度(NO^-₃、NH₊₄、PO^{３－₄、TN、TP)、化学耗氧量、叶绿素a浓度和浮游植物细胞丰度等,应用探索性数据分析方法对该海域富营养化特性进行研究.主成分分析表明,主成分1主要反映氮营养盐和有机污染状况;主成分2反映浮游植物生物量;主成分3体现磷营养盐特点.主成分1从口门内到口门外存在降低的趋势,表明氮营养盐和有机污染主要来源于长江输入.受人类排污影响,主成分1在吴淞口、石洞口和白龙港排污口附近最高.冬季口门内各站位的氮营养盐和有机污染最为严重.春夏季的3个主成分均高于秋冬季,因此春夏季富营养化更为严重.主成分1与盐度之间在秋冬季具有较好的线性关系,在一定程度上可根据盐度预测长江口海域各站位的主成分1,即氮营养盐和有机污染状况.硝酸盐、总氮、总磷和浮游植物细胞丰度等是控制长江口水域富营养化水平时空变化的主要驱动因素.}     

太湖西岸水体污染物时空分布及解析

采用聚类分析、主成分分析及相关分析方法解析2015年太湖西岸入湖河流水质污染的时空分布特征及影响该区域水质的主要驱动因子。研究结果表明:时间上按污染程度将全年聚类为时段I(12月、1—3月)、时段II(11月、4—5月)和时段III(6—10月)3类;根据11项水质指标主成分分析提取3个主成分,可以解释75.49%的结果;时段I、时段II和时段III水质污染状况依次降低,空间上总体呈现出太湖西岸北部向南部递减的趋势;NH3-N、TN、Chl-a和SD是影响该水域水质的主要驱动因子。     

珠三角某典型小流域水质时空特征及污染驱动力分析

采用聚类分析法和主成分分析法，对珠三角地区高明河流域水质指标进行数据分析，并采用排污系数法对流域污染负荷进行估算，剖析流域水质时空分布特征，识别主要污染指标，揭示流域水质与污染源的内在联系。结果表明，2020年高明河水质不能稳定达标，上游主要污染因子为COD_Cr，下游主要污染因子为COD_Cr、NH₃-N、TP。高明河流域水质空间差异显著，干流从上游往下游整体呈先改善再恶化再改善的波动趋势。丰水期流域有机污染严重，来源主要为畜禽养殖；枯水期氮污染严重，来源主要为城镇生活源；平水期水质受氮磷营养盐和有机污染综合影响，其中磷来源主要为水产养殖。因此，为改善高明河流域水质，应重点加强对畜禽养殖、城镇生活源、水产养殖污染源的治理与控制。     

2008～2012年钦州湾海域水环境要素的多元分析

为判别钦州湾海域水环境质量特征,采用多元统计分析方法对2008~2012年钦州湾13个站位的监测数据进行了因子分析及聚类分析。结果表明,2008~2012年间影响钦州湾水质的环境要素主要为DIN及PO4-P,其中约有24.1%的DIN监测数据及5.4%的PO4-P的监测数据显示钦州湾DIN及PO4-P含量超过国家三类水质标准限值,同时约有4.6%的Chl a监测值超过海水的富营养化阈值。对5 a的监测数据进行因子分析及聚类分析后,统计分析结果表明钦州湾水质主要受入海径流因素影响;钦州湾海域水质可划分为两大类:内湾水质受入海径流控制,影响其水质的环境要素为N、P营养盐;而外湾水质则受沿岸排污及毗邻外海水体交换的共同影响。综合各站位的因子得分,钦州湾湾口处水质最好,湾颈处次之,湾顶处水质最差。     

钦州湾养殖区营养盐分布特征及富营养化状况研究

为了研究钦州湾养殖区的营养盐分布特征和富营养化现状、趋势和原因,于2018年冬季（2月）和夏季（8月）调查了钦州湾养殖区的营养盐及相应理化因子。结果显示,磷酸盐（PO₄3?）的浓度为3.7～40.0 μg/L,溶解性无机氮（DIN）浓度为41.1～664.8 μg/L ,其中,硝酸盐（NO₃?）占比最高（77%）,其次是铵盐（NH₄+）（16%）,而亚硝酸盐（NO₂?）占比最低（7%）。营养盐与理化因子的相关性和主成分分析显示,冬季陆源污染物输入是影响营养盐分布的主要因素,而夏季除了陆源输入外,生物过程对营养盐分布的影响不可忽视,这与夏季DIN和PO₄3?的浓度明显高于冬季的现象相对应。钦州湾养殖区水体的富营养化指数（ EI ）范围为0～19.65,平均为4.06,富营养化超标率为77%,其中,夏季水体富营养化程度高于冬季,处于中度富营养化状态。与近40年的历史数据相比,钦州湾水体富营养化状态呈显著增长趋势。与此相对应,钦州湾养殖区水体的N/P下降明显（低于Redfield值）,其根本原因是磷排放的增加。     

钦州湾近20a来水环境指标变化趋势Ⅱ油类的分布特征及其污染状况

利用1983—1999年8个航次对钦州湾的调查资料，描述了不同时期油类分布特征，讨论了油类含量与环境因子之间的关系，并对该湾油类的污染程度进行了分析。结果表明：该湾油类多具有害夏季明显高于秋冬季、开发初期明显高于中、后期的分布特征；与环境因子之间的关系以秋季较为密切，冬季次之，春夏季较差，其中物理过程及营养盐的阵解作用占主导控制地位，生物过程次之；其污染状况以1983—1984年较为严重，1996—1997年次之，1990年和1999年水质状况较好。     

厦门湾海域主要水环境污染物空间分异特征

于2010年分三个航次对厦门湾海域海水水质状况进行调查,综合运用聚类分析、主成分分析等多元统计分析方法,对厦门湾海域水体污染的空间变异特征和污染来源进行分析,并提出了相应的污染控制措施。结果如下:(1)聚类分析将站位分为两类;第一类主要分布于九龙江口海域、东部海域和大嶝海域,第二类分布于西海域、同安湾海域;第二类水体的氮磷浓度高于第一类,悬浮物含量则要低于第一类水体;(2)主成分分析分别可以解释87.34%(第一类)和90.14%(第二类)的方差。第一类和第二类分别可提取3个和2个主成分,第一类的三个主成分分别解释了44.77%、21.62%和20.95%的总方差,第二类的两个主成分分别解释了74.32%和15.82%的总方差;(3)第一类水体的第一主成分主要来源于河流输入和农业面源污染,第二主成分主来来自流域畜禽养殖带来的污染;第三主成分源于生活污水中的有机污染物。第二类水体的第一主成分主要来源于陆源排污口和农业面源污染。(4)厦门湾海域水污染控制的重点是陆源污染的控制,要加强陆源排污口的排污管理,同时进行九龙江和同安东、西溪等流域综合整治;另外要减少人类活动对河流和海域的生态系统的干扰。     

三峡前置库汉丰湖试运行年水文水质变化特征

汉丰湖是为解决三峡蓄水在重庆市开县(今开州区,下同)境内形成的38 km2消落带修建的前置库,因独特的"库中库"调控模式,季节性大范围消落区湿地、生活污染和农业面源污染源、城市和人口承载,具有特殊的水文特征及生态环境特征.2015年汉丰湖试运行期间,汉丰湖受三峡水位调控影响,兼具湖泊、河流、回水河湾等形态特征,结合水文形态变化特征和水质指标时间聚类分析,结果表明:(1)试运行年水文水质有4个特征变化时期:5~8月为T1(河流形态期),1月、3月和11~12月为T2(湖泊形态期),2月、4月和9月为T3(水位变动期),10月为T4(水华敏感期).(2)通过主成分分析和逐步回归分析发现汉丰湖水体富营养化在不同时期受不同主导成分影响,主成分累积贡献率在上述时期分别为82.93%、77.61%、78.32%、88.40%.T1时期主要水质影响指标为DP、TP、SD、pH;T2时期主要水质影响指标为TN、DN、DP、TP、NO_3~--N;T3时期主要水质影响指标为SD、NH_4~+-N、DN、T;T4时期主要水质影响指标为TN、DN、DO、NH_4~+-N、pH、高锰酸盐指数、H、NO_3~--N.(3)用主成分分析简化水质指标之间的相关性,以因子得分(score values)为自变量用于多元线性回归分析,结果发现各时期Chl-a与因子分值明显相关,T1时期Chl-a主要受水体氮含量影响,主要影响成分为PC2;T2时期Chl-a主要受水体氮、磷营养盐状态影响,主要影响成分为PC1;T3时期Chl-a主要受水深变化影响,主要影响成分为PC3;T4时期Chl-a主要受水动力影响,主要影响成分为PC3.综上所述,汉丰湖试运行期间频繁且大幅度的水位变动是其水文水质变化的重要影响因素.     

口外岸线变化对茅尾海潮流动力及水体交换的影响

2005年以来,钦州湾口外围填海规模近3000 hm2,岸线变化十分显著,对其上游茅尾海潮流动力及水体交换产生了一定影响。本文通过建立钦州湾-茅尾海二维潮流数学模型,从潮流特征、纳潮量、水体交换周期等方面探讨了2005~2015年间钦州湾岸线变化对茅尾海潮流动力及水体交换的影响,其中,水体交换周期以总负荷的半交换时间表征,避免了单点浓度半交换时间表达中采样点位置不同导致的偏差,以及平均浓度表达中不同时刻水体体积差异带来的误差。研究结果表明:口外岸线变化使钦州湾湾口进一步缩窄,纳潮容积减小,茅尾海潮流流速和潮差减小,潮量减小1.30%~1.53%,半交换周期增加51 h,潮流动力及水体交换能力均有所减弱。     

近五年广西茅尾海富营养化成因分析及综合防治对策

利用2006至2010年监测结果和统计资料,评价广西茅尾海近5年富营养化状况,分析富营养化变化与钦州市人口、地区生产总值(GDP)、入海污染物结构、河流入海污染物之间的关系,探讨近年来茅尾海富营养化不断加重的原因,并针对性的提出该海域富营养化的综合防治对策。结果表明近5年茅尾海富营养化程度显逐渐加重的趋势,到2010年茅尾海富营养化程度很严重,河口附近富营养化明显。近5年钦州市人口和经济急剧增长引起的入海污染物不断增加是茅尾海富营养化程度加重的主要原因,尤其以磷酸盐的增加对海湾富营养化及赤潮现象的影响最为显著。因而茅尾海富营养化的综合防治应注重对钦江和茅岭江流域的综合整治以及海湾周边入海污染源的管理,加强污水的脱磷处理等。     

钦州湾内湾茅尾海营养状况分析与评价研究

根据2011年-2012年茅尾海水质监测调查资料分析其营养特征,结果显示:茅尾海总体处于中度富营养状态,时空差异较为明显,以夏季最为严重,从湾顶河口往南部湾口减轻.有机污染等级为轻至中度,空间分布与富营养状况相似.水体盐度以湾顶河口区域向中南部呈梯度递增,与富营养化指数(EI)、有机污染指数(AI)、化学需氧量(COD)、亚硝酸盐(NH2-N)、硝酸盐(NO3-N)、铵盐(NH4-N)、溶解态无机氮(DIN)呈显著负相关,表明湾顶钦江、茅岭江的入海污染是茅尾海富营养和有机污染的主要物质来源,其径流输入与外湾潮流运动综合作用对茅尾海营养分布特征具有控制作用.茅尾海丰、枯水期氮磷比分别为60、18,丰、平水期均以磷营养限制为主,茅岭江是该海湾溶解态无机磷(DIP)的主要贡献者.DIP与盐度、EI、AI相关性不显著,对富营养和有机污染程度的贡献相比COD、DIN较为有限.     

钦州湾水体中磺胺类抗生素污染特征与生态风险

利用高效液相色谱-串联质谱(HPLC-MS/MS),研究了钦州湾近海及汇海河流磺胺类抗生素浓度和分布特征.结果表明:4种磺胺类抗生素(SAs)和甲氧苄氨嘧啶(TMP)在钦州湾近海及汇海河流均有不同程度的检出,其浓度范围为n.d.~12ng/L.其中,磺胺甲基异恶唑(SMX)在近海的检出率和平均浓度最高,分别为100%和4.1ng/L;其次为TMP(检出率87%,平均浓度1.0ng/L).与国内外其他水域相比,钦州湾磺胺类抗生素浓度处于较低水平.钦州湾近海抗生素浓度分布呈现以下趋势:茅尾海(8.4ng/L)>钦州外湾(1.9ng/L)>三娘湾(1.4ng/L).磺胺类抗生素在钦州湾的海水养殖区均呈现出较高的浓度水平,说明高密度水产养殖是钦州湾水体中抗生素的重要污染源.生态风险评价结果表明,钦州湾水体中残留的磺胺甲基异恶唑(SMX)对相应的敏感物种存在中等生态毒性风险,需引起相关部门的重视.     

钦州湾近20a来水环境指标的变化趋势 Ⅶ:水温、盐度和pH的量值变化及其对生态环境的影响

根据钦州湾1983~2003年间12个航次水温、盐度和pH的调查资料,从其演化趋势及其与环境因子之间的关系入手展开分析研究。结果表明:该湾盐度具有随时间变化而下降的演化趋势,水温则多以上升趋势、pH则多以下降趋势出现;相关分析显示,盐度与环境因子之间出现相关性的几率最多,而水温和pH出现的几率只有盐度的一半,但均以与S i的相关性最为显著,N次之,而P则均无相关性出现。从不同时期水温、盐度和pH与环境因子之间关系的变化情况看,物理输运作用对海湾生态环境的影响正在逐步减弱,而生物作用的影响已呈现出上升势头,对海湾生态环境的可持续发展极为有利。     

乐清湾海水养殖环境水质质量时空变化及富营养化状况评价

本文分析了2016－2018年乐清湾养殖区水体中pH、温度、盐度、溶解氧（dissolved oxygen,DO）、叶绿素（chlorophyl A,Chl a）、氨氮（ammonia nitrogen,NH₄-N）、亚硝酸盐氮（nitrite nitrogen,NO₂-N）、硝酸盐氮（nitrate nitrogen,NO₃-N）、可溶性磷酸盐（soluble active phosphors,DIP）等海水水质质量指标,并研究了其水质质量状况。通过单因子污染指数法的评价结果表明,乐清湾养殖区的pH、温度、盐度、DO等指标均符合国家二类水质标准。与其他海域养殖区比较,DO浓度处于偏低状态;而DIN和DIP的浓度较高。利用水质质量富营养化指标分析法（the analysis of water quality eutrophication index,TRIX）,本研究发现乐清湾养殖区的水质富营养指标值较大,处于较高的富营养化状态。通过主成分分析（principal component analysis,PCA）可知,第一主成分相关指标主要是NO₂-N、NH₄-N、DIP、温度以及NO₃-N,且NH₄-N、NO₃-N、DIN与TRIX之间存在良好的正相关关系。     

基于主成分分析法的武烈河流域水质评价研究

利用MATLAB软件,采用主成分分析法对武烈河流域水环境质量进行了综合评价.结果表明:武烈河流域水环境质量整体相对较好,高寺台下游断面的水质污染比较严重,五日生化需氧量和溶解氧的主成分贡献率超过0.5,说明流域有机污染严重,需要控制工农业废水排放,以遏制污染加剧、预防富营养化爆发.     

莱州湾海洋生态环境状况与污染防治策略初探

本文基于2015年以来莱州湾海洋环境公开数据,系统地分析了莱州湾海域水质、富营养化分布特征及变化情况,并针对海湾环境污染问题提出建议。结果表明,2020年莱州湾海域水环境和富营养化状况有所改善,主要污染物无机氮的含量大幅降低,富营养化面积显著减少,渤海综合治理攻坚战环境综合治理工作取得阶段性成效;但小清河和黄河入海口附近污染依然严重,海湾水环境质量较2001年有所退化,主要表现为平均pH和溶解氧浓度小幅降低以及氮磷比失衡加剧;海湾生态系统处于亚健康状态,主要限制因素为生物密度波动较大,互花米草入侵亦对海湾生态环境健康状况造成负面影响。建议按照“陆海统筹、河海兼顾、协同共治”的治理思路,强化对污染物采取“源头控制、过程监管、末端治理”的综合防控措施,建立莱州湾污染物总量控制制度,科学核算总氮、氨氮等重点污染物的允许排放量,采用“削减排放”和“增加容量”相结合的方式,实现重点污染物有效防治,推动莱州湾区域生态环境质量持续改善。     

辽河口区径流对污染物漂移扩散的影响

基于MIKE3三维数值模型,本文将水动力模块与水质模块耦合,模拟了辽东湾海域无机氮DIN的浓度分布,并探讨了辽河径流变化对无机氮浓度分布的影响。模拟结果表明:辽东湾无机氮DIN经历了秋、冬季积累,春、夏季消耗的过程,浓度从东北至西南方向呈递减趋势,东北区域辽河口和大辽河口处为无机氮高浓度区;在河流输入无机氮浓度不变的情况下,辽河强水动力条件会使整个湾内污染物浓度增加,加剧水体污染,弱水动力条件在一定程度上可以改善海域水质状况。