基于主成分分析和水质标识指数的天津地区主要河流水质评价

于2009年5月(枯水期)、8月(丰水期)、11月(平水期)对天津地区蓟运河、潮白新河、永定新河、金钟河、北塘排污河、黑猪河、海河、大沽排污河、独流减河、青静黄排水渠、子牙新河和北排水河12条主要河流的水质进行监测,并对监测数据进行主成分分析,构建水质评价指标体系,采用水质标识指数进行水质评价。结果表明,主成分分析与水质标识指数相结合的评价方法客观可靠。从时间分布来看,枯水期水质最差,58.3%的河流为劣Ⅴ类水质,部分河流已经黑臭,8月水质较好。从综合水质标识指数来看,海河以南河流污染较为严重。该地区河流NH3-N污染最为严重,其次是BOD5、CODMn和TP,属于有机型及富营养化污染。     

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。     

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.     

洞庭湖水污染特征及水质评价

于2016年4月—2017年3月对洞庭湖区11个监测断面396个表层水样进行采集,选取8个水质指标进行因子特征分析,并采用单因子评价法、综合污染指数法和主成分分析法对洞庭湖水质进行综合评价.洞庭湖水体呈弱碱性,总氮(TN)和总磷(TP)为超标污染物.单因子评价法结果表明,TN和TP为洞庭湖水质的主要限制因子,TN参与评价时,洞庭湖水质为Ⅴ类或劣Ⅴ类.综合污染指数法结果表明,洞庭湖水质状况为中污染,平水期水质优于枯水期和丰水期,主要污染因子为TN、TP、五日生化需氧量(BOD5)和高锰酸盐指数(CODMn).主成分分析结果表明,洞庭湖水质主要受p H、溶解氧(DO)、氨氮(NH3-N)和TN等指标影响,西洞庭湖水质较好,南洞庭湖次之,东洞庭湖较差.3种方法是定性和定量评价的有机结合,评价结果不完全一致,故采用多种评价方法来开展水质评价十分重要.     

黄河干流甘肃白银-宁夏沙坡头段水体污染现状评价及源解析

为查明黄河干流甘肃白银-宁夏沙坡头段水体污染现状,系统采集代表性水体样品69组,测定As、Cu、Cd、Zn、Pb和Mn浓度,分别采用重金属污染指数、内梅罗综合指数和潜在生态风险评估模型对6种元素污染特征和潜在生态风险进行评价,并结合研究区工农业分布现状,基于皮尔逊相关性分析和主成分分析法解析主要污染源。结果表明,研究区水体中Mn超标,As、Cu、Cd、Zn和Pb达Ⅱ类水质标准;在空间分布上,各元素浓度从上游至下游呈逐渐上升趋势,且高浓度点位大都位于入河交汇处及下游邻近河段。重金属污染指数评价结果表明研究区水体属非常轻微污染水平,内梅罗综合指数评价结果表明水体介于尚清洁状态到重度污染状态之间;潜在生态风险评价结果表明,单元素潜在生态风险指数和多元素综合潜在生态风险指数均属于轻微生态风险。As、Cu和Mn主要为工业源和自然源的复合污染源,Cd和Pb主要受农业源和工业源的复合影响,Zn主要来源于交通污染,人类活动是影响研究区水质的关键因素。     

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.     

城市尾水深度处理工艺及效果研究

为探索适合城市污水厂尾水深度净化经济、有效的处理技术系统,使出水水质达到回补当地地表水源要求,为地区水环境健康与水质安全保障提供理论依据和示范。以城市污水处理厂尾水为研究对象,通过小试试验建立适合城市污水厂尾水深度净化的组合系统,该组合系统包括间歇曝气生物活性炭滤池与S型立体植物沟组合。系统运行的时间为129 d,每隔一定天数进行取样,测定其中TN(总氮)、NH3-N(铵态氮)、TP(总磷)、COD、溶解性有机物等进、出水营养指标参数变化,并利用综合水质标识指数法对出水水质进行评价。结果表明:该系统能明显降低尾水中上述污染物的质量浓度,试验期间出水TN,TP的去除率分别达到50%,70%以上,且出水总氮含量维持在10 mg·L-1以下,其中最低时总氮质量浓度为2.6 mg·L-1。进水总磷质量浓度范围在0.56~2.97 mg·L-1之间,经过上述系统处理后总磷质量浓度可以控制在0.2 mg·L-1以下。单独生物滤池单元处理后出水综合水质标识指数在5.632~3.510之间,平均综合水质类别可以达到地表水Ⅳ标准;组合植物系统处理后,出水综合标识指数在3.510~2.510之间,平均综合出水水质可以达到地表Ⅱ类水质的要求。上述研究结果表明该深度组合工艺可以进一步提高城市污水厂出水水质,并达到回补地表水四类水质的设计要求。     

辽河水体中COD的变化特征

对辽河干流8个断面多年的水质监测数据进行统计分析,计算得出辽河水体污染的内梅罗指数,揭示了COD的分布特征和时空变化规律．     

基于EFDC模型的重庆库区水环境容量研究

基于水环境数学模型EFDC(environment fluid dynamics code),建立了重庆库区长江干流的水动力水质模型,通过2017年监测水文、水质资料对模型进行了率定和验证,模拟结果与监测资料吻合度较好,表明水动力水质模型计算结果较为合理可靠。根据该模型量化各个排污口对水质控制断面的响应系数,以地表水Ⅱ类水标准为规划目标,用线性规划法求解水环境容量。计算结果表明,重庆库区化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)的水环境容量分别为77 664 t/a,11 038 t/a和922 t/a。重庆库区干流水动力水质模型的建立与水环境容量的计算,为三峡库区的水环境保护工作提供了一个重要的管理和分析平台,对于三峡库区的污染物总量控制具有重要的意义。     

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。     

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。     

神经网络模型在黄河水质预报中的应用分析

为提高黄河水质预测的精度和实用性,引入神经网络技术建立黄河水质预测模型,采用LM(Levenberg-Marquardt)算法提高预测精度,并将模型应用于黄河小花段(小浪底-花园口段)的水质预测.预测结果表明,在建立黄河入河污染物和功能区水质的输入响应关系模型的实际应用中,神经网络模型和LM算法可以取得较好的预测效果.     

滇池流域土地利用景观空间格局对水质的影响

选用综合水质评价方法,对滇池流域进行水质评价。选取斑块数量（NP）、斑块密度（PD）、最大斑块指数（LPI）、最大形状指数（LSI）,作为表征景观空间格局的参数,来分析流域优势斑块对水质的影响。对水质评价结果与景观指数进行相关性分析得出：居民点及工矿用地斑块数量越多、形状越不规则,有利于延缓水质状况的恶化;耕地斑块越大,越集中,本身产生的面源污染浓度就越高,而流经耕地的径流中的污染物浓度则会因大斑块的吸附过滤作用而降低;林地斑块密度越大,对污染物的截留纳污作用就越大,而斑块越大,可能产生局限性,导致未流经林地的污染物直接进入河流而影响水质。     

基于高通量分析的长江干流重庆段重点关注污染物筛选

应用高通量分析方法对长江干流重庆段11个断面水体中的潜在污染物进行了分析,共筛查到230种污染物。结合重庆市化学品生产使用统计结果,应用综合评分法对潜在污染物进行了评分和排序,筛选出33种流域重点关注污染物,包括农药、工业用品(邻苯二甲酸酯类、酚类雌激素、有机溶剂)及个人护理品(抗氧化剂、合成麝香、紫外吸收剂)等。结果表明,基于高通量分析方法和综合评分法可成功识别和筛选流域内重点关注污染物,为流域管理提供科学依据。     

广东省跨市河流边界水质控制断面方案讨论

在对广东省主要跨市河流进行详细调查的基础上，分析现有跨市河流边界水质控制断面的存在问题；综合考虑跨市河段的地理位置、水体现状功能及水环境敏感性等因素，并兼顾上、下游地区社会经济发展现状及趋势，建议在新丰江、增江、韩江、灞江、绥江、西南涌、西江干流、榕江、枫江等河道新设边界水质控制断面13个，在全省共布设38个断面，构成广东省跨市河流边界水质达标管理的监测体系。文章还建议，要尽快制定广东省跨市河流边界水质保护条例，为加强广东跨市河流边界水质的达标管理，解决上下游地区之问的污染纠纷提供法律依据。     

春季枯水期黑河水体理化性质的空间分布特征

采用2017年4月黑河干流17个采样点的11个水物理化学指标数据,运用多元统计方法探讨春季枯水期黑河水体理化性质的空间分布特征。结果表明:黑河水体理化性质在空间分布上总体较好,但中游ρ(TN)介于2. 25～2. 65 mg·L~(-1)之间,超出了GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准。由聚类分析和判别分析得出水质采样点可以被划分为3组:组1为黑河的上游上段,组2为上游下段,组3为中游段,影响分类结果的指标为水温、TN浓度、TP浓度和COD。主成分分析表明,不同空间上引起水质变化的主导因子不同:组1主要体现为pH值、TP浓度、NH_4~+-N浓度和COD;其余指标如电导率、溶解性总固体浓度、盐度、TN浓度、DO浓度和NO_2~--N浓度则体现在组3中。综合主成分得分情况表明空间上河流水质在组2最优,组1次之,组3最差,说明春季枯水期黑河梯级水电开发对污染物的截留效应和阻隔效应在一定程度上改善了库区下游水质;而中游水质变差则与农业径流、生活污水和工业废水的排放密切相关。     

清水河污染物对儿童所致健康风险评估

为研究黄河宁夏段一级支流(清水河)汛期水环境污染物对儿童健康影响,2012—2016年5月在清水河7个典型断面进行了水样采集和水质检测,综合考虑各种饮水、皮肤接触途径,对流域上游周边儿童的饮水、饮食及涉水行为进行抽样问卷调查和实际测量,研究获得当地儿童夏季饮水、皮肤暴露参数,并对清水河水环境污染物通过各种饮水、皮肤接触途径对儿童所致健康风险进行了研究.结果表明,儿童饮水、皮肤暴露参数受区域、性别、城乡、饮食、生活习惯等影响而使不同儿童群体所面临的水环境健康风险存在明显的差异性;在同样的污染背景下,女童面临的健康风险高于男童面临的健康风险,城市女童、农村男童所面临的健康风险分别高于农村女童和城市男童面临的健康风险,皮肤暴露风险高于饮水暴露风险,头部、脸及手是儿童健康风险较高的身体部位;清水河水环境化学污染物对儿童所致健康总风险的数量级在10-5—10~(-4)a~(-1)之间,且总体上从源头到黄河入河口在逐渐增大,其中在韩府湾、王团及泉眼山超过1×10~(-4)a~(-1),为重点污染控制断面,整个流域2012—2016年水环境质量总体不太稳定.     

荧光光谱结合多元统计分析太子河本溪段水体DOM组成及其与水质相关性

激发-发射矩阵荧光光谱法结合多元统计研究溶解性有机物(DOM)在太子河本溪城市段的组分和结构,并揭示其与水质的相关性.沿太子河本溪城市段共设置7个采样点.结果表明,太子河本溪城市段的水质已深受人类活动的影响;基于DOM荧光光谱性质,DOM的组分为类酪氨酸、类色氨酸,类溶解性微生物副产品、类黄腐酸和类腐殖酸物质,其中类蛋白物质在DOM中占主导地位;在工业废水集中排放区域,Fe3+、Mn2+等重金属对类腐殖质荧光产生了猝灭作用,并且该区域的DOM腐殖化程度高于其他区域;太子河本溪城市段水体中DOM组成与结构呈现城市河段及工业废水排放分布特征,DOM主要来源于城市段处理和未处理的工业废水.     

江苏省不同营养状况湖泊底栖动物群落结构与多样性比较

为了解江苏省湖泊底栖动物群落结构和多样性并研究其对水环境质量变化的响应,于2012年春秋两季对江苏省16个湖泊51个采样点湖泊底栖动物群落结构与多样性以及湖泊综合营养状态指数进行调查,分析水质指标与底栖动物指数间Pearson相关关系。结果表明,江苏省16个湖泊营养状态指数范围为35.5~66.4,其中约81.2%的湖泊处于轻度-中度富营养状态,表明水质从好到中度污染;湖泊底栖动物优势种为寡毛类的霍甫水丝蚓(Limnodrilus hoffmeisteri),优势度为13.0%;香浓多样性指数(Shannon-Wiener diversity index)范围为0.00~2.20,级别范围由极贫乏到较丰富状态,表明水质污染程度从重度到轻度污染。从全省尺度看,水质评价结果与生物学(香浓多样性指数、Pielou均匀度指数和Biotic Index(BI)指数)评价结果存在一定差异。与历史数据相比,江苏省湖泊底栖动物清洁敏感物种减少甚至消失,总体群落结构趋于小型化。16个湖泊水体总氮和总磷与底栖动物密度呈显著负相关,而综合营养状态指数与底栖动物指数(香浓多样性指数、Pielou均匀度指数和BI指数)间关系不显著。上述研究结果表明综合营养状态指数无法完全客观反映湖泊水生态健康状况,因此需要综合水质、水文、水生生物、生境状况等因素发展新的评价指标体系。     

淮河干流沉积物中重金属污染及其潜在生态风险评价

为探讨淮河干流沉积物中重金属的污染现状,在淮河干流典型河段设置12个采样断面,在每个采样断面设置3~5个采样点,采集表层沉积物样品,测定样品中酸可挥发性硫化物(AVS)、同步萃取金属(SEM)、总有机碳(TOC)、粒度分布和重金属(As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn)总量,并应用平衡分配模型(Eq P Model)和潜在生态危害指数法对淮河干流断面沉积物中重金属进行评价。潜在生态危害指数评价结果显示,各个采样断面中Cd均达到重度危害程度,As、Cr、Cu、Pb和Zn属于轻微生态危害程度,单项重金属潜在生态风险程度从大到小依次为Cd、As、Cu、Pb、Cr和Zn。Eq P Model评价显示临淮关、凤台大桥、阜南王家坝、鲁台子、小柳巷和盱眙水文站断面的重金属无潜在生物毒性,而淮滨谷堆、老坝头、淮南大涧沟、马头城、蚌埠闸上和蚌埠吴家渡则有潜在生物毒性。综上所述,淮河干流存在不同程度的重金属污染,应引起有关部门的重视。