近40年来长江干流水质变化研究

为掌握长江水质状况及其变化趋势,开展1981—2019年长江干流水质变化特征研究.系统总结了39年间长江干流地表水环境监测情况,以COD_Mn、NH₃-N和TP为研究因子,探讨了长江干流水环境质量变化规律;同时,选取有连续监测结果的断面,分析了长江上游、中游和下游不同断面近40年来的水质变化特征.结果表明:①1981—2019年,我国水环境监测迅速发展,长江干流水环境质量监测在监测点位、监测频次、监测项目和水环境质量等方面都发生了较大变化.②长江干流地表水水质总体相对较好,上游水质好于中下游,上游水体中ρ(COD_Mn)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)均低于中下游.③1981—2005年各江段ρ(COD_Mn)和ρ(NH₃-N)年均值变化特征不同,在2006年之后大体呈逐渐降低的变化趋势.④2006年以来,长江干流水质呈好转态势,水体中ρ(COD_Mn)、ρ(NH₃-N)和ρ(TP)均呈逐年下降趋势.⑤近年来,长江干流断面中TP的污染程度高于COD_Mn和NH₃-N,应引起重视.研究显示,政府的相关管理措施对长江干流水质改善具有正面推动作用,极大改善了长江流域总体水质,也促进了长江干流水质的进一步好转.      

浏阳河长沙段CODMn、NH3-N和TP综合降解系数研究

采用现场水团追踪法,研究了浏阳河长沙段COD_Mn、NH₃-N和TP的综合降解系数与河段水流流速之间的相关关系,并通过河段历史水文和水质监测数据对所建立的相关方程进行了验证.结果表明,浏阳河长沙段COD_Mn、NH₃-N和TP的综合降解系数与流速之间呈明显的线性相关关系,相关方程形式分别为K（COD_Mn）=0.037+0.635v、K（NH₃-N）=0.059+0.315v和K（TP）=0.004+0.140v.所建立的线性相关方程对研究河段COD_Mn、NH₃-N和TP浓度预测结果的决定系数均大于0.90、相对均方根误差均小于0.10.受风浪作用、紊动水流和弯道环流的影响,当流速小于0.35m/s时,顺直河段的污染物综合降解系数均大于弯曲河段的污染物综合降解系数;当流速大于0.46m/s时,弯曲河段污染物综合降解系数均大于顺直河段的污染物综合降解系数.研究成果对浏阳河长沙段水质管理与水环境保护具有重要的参考价值.     

晋江金鸡闸断面面源污染负荷及水质敏感期的确定

晋江金鸡闸断面是泉州市重要饮用水取水口断面,其水质安全对实现区域经济社会发展具有重要意义. 以晋江金鸡闸断面水文水质监测资料为基础,借助水文统计及降雨径流与面源污染关系分析,提出确定不同水平年典型污染物质量浓度年际及年内变化的方法,进而确定面源污染负荷和水质敏感期. 结果表明:从枯水年到丰水年,COD_Mn、NH₃-N、TP的面源污染贡献率随降雨径流量的增多而增大,分别为30%~74%、53%~61%、39%~62%;ρ(NH₃-N)和ρ(TP)的年均值随降雨径流量的增大而减小,ρ(COD_Mn)与降雨径流量关系不密切. 在丰水年、偏丰年及平水年ρ(COD_Mn)、ρ(NH₃-N)、ρ(TP)的年均值变化均较小,而在偏枯年和枯水年变化较大;三者年内变化规律相近,ρ(NH₃-N)和ρ(TP)的峰值一般出现在3月、4月,并且峰值大小与年降雨径流量呈反势,ρ(COD_Mn)峰值及与年降雨径流量关系不明显. 除3月、4月外,ρ(COD_Mn)、ρ(NH₃-N)大多达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅱ类水质标准限值,而ρ(TP)基本达到Ⅲ类水质标准限值.      

基于技术和水质相结合的排污许可限值核定技术研究

“十三五”期间,我国排污许可管理制度已基本建立;“十四五”时期,我国排污许可管理将逐步过渡到注重水质达标的管理阶段.为适应我国排污许可新的管理需求,研究了基于技术和水质相结合的排污许可限值核定技术.其中,基于技术的排放限值核定主要根据企业的行业属性和核定产能,结合环境影响评价批复的污染物排放额度,确定其排放浓度限值和排放总量限值;基于水质的排放限值核定需建立污染源与水质之间的响应关系,以地表水水质达标为目标,计算各污染源的最大允许排放量.最终的排污许可限值为基于技术的排污许可限值和基于水质的排污许可限值的最小值.以常州为例,从常州排污许可证核发重点行业选取了两家化工企业A和B,核算其基于技术的排放限值;采用水质模拟和污染物最大允许排放量分配技术,计算了污染物最大允许排放量,并分配到两家化工企业,作为基于水质的排放限值.结果表明:A化工企业COD_Cr和NH₃-N的最终排污许可限值分别为6.53和0.075 t/a,其中,COD_Cr的最终取值为基于水质的排放限值,NH₃-N基于技术和基于水质的排放取值相同;B化工企业COD_Cr和NH₃-N的最终排放限值分别为11.60和0.17 t/a,最终取值均为基于技术的排放限值.研究显示,基于水质的排许可限值受到企业自身和外部水环境容量的双重影响,应从严制定排污许可限值,既能达到企业行业排放标准和环境影响评价批复的要求,又能满足水环境质量达标的目标.      

洞庭湖水质因子的多元分析

年1—12月在洞庭湖湖区采集360个水样,测定pH、ρ(DO)、ρ(BOD₅)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)、ρ(TN)、粪大肠菌群及ρ(Chla). 采用主成分分析法对采样断面水质因子进行分析. 结果表明:虞公庙、鹿角断面水质主要影响因子为ρ(DO)、ρ(BOD₅)、ρ(TP)、ρ(COD_Mn)、ρ(COD_Cr)、ρ(TN)、ρ(NH₃-N)及ρ(Chla);南嘴、目平湖、横岭湖和万子湖断面水质主要影响因子为ρ(TP);小河嘴断面水质主要影响因子为ρ(TP)、ρ(BOD₅)和ρ(Chla);东洞庭湖断面水质主要影响因子为ρ(BOD₅)和ρ(Chla);岳阳楼和洞庭湖出口断面水质主要影响因子为ρ(DO)、ρ(COD_Mn)、ρ(COD_Cr)、ρ(NH₃-N)和ρ(TN). 主成分综合得分对各断面水体受污染程度排序为虞公庙>鹿角>东洞庭湖>岳阳楼>洞庭湖出口>南嘴>横岭湖>目平湖>小河嘴>万子湖.      

基于MIKE 11的河网区域小型闸坝调控的水质响应模拟研究

闸坝运行是流域开发和利用中河流调节的主要形式之一,它改变了河流自然结构、流水过程及其相关环境.然而,目前很少有关于河网区域小型闸坝运行对水环境影响的分析.本研究利用MIKE11建立一维水动力与水质模型,以无锡市主要的污染物高锰酸盐指数,氨氮为指标,模拟闸坝调控模式下与无闸坝情景下无锡河网水质响应.研究表明：多个小型闸坝运行对河网区域内河流水质产生了负面影响,使城市河流高锰酸盐指数(COD_Mn)和氨氮(NH₃-N)浓度都有所上升;其中,闸坝调控对区域内河流上游水质的负面影响更为明显,对下游的则相对较小.在多小型闸坝运行下,河流上游的COD_Mn和NH₃-N总体浓度分别上升了12.89%和11.11%,下游的二者浓度分别上升了5.38%和7.27%.研究结果可为今后小型闸坝群的生态调控以及相关水环境响应研究提供了理论支撑和新思路.     

上海市农村富营养化河道生态修复工程研究

用食藻虫引导沉水植物生态修复工程技术对上海市临港新城果园镇里塘河道富营养化水体进行了工程治理和生态修复,辅以种植沉水植物,采取开放式生态修复和治理。每月水质跟踪检测结果表明:该工程治理方法具有显著生态修复效果,水质得到明显改善;COD_Mn、TN、TP在最低平均值时分别比生态修复前下降了60.67%、85.36%、88.74%;氨氮、亚硝态氮和叶绿素a在生态修复中的最低平均值分别为0.088 mg/L、0.024 mg/L和5.31 mg/m³;试验期间,修复区水体TN、TP、NO₂-N、NH₄-N和COD_Mn显著低于对照区,水体透明度（SD）平均为150～180 cm,水质达到国家Ⅱ～Ⅲ类地表水水质标准。     

龙岛邻近海域水质状况调查与评价

依据2016年6月、11月对龙岛邻近海域表层海水的水质要素（包括温度、盐度、pH、溶解氧（DO）、化学需氧量（COD）、亚硝酸盐（NO₂-N）、硝酸盐（NO₃-N）、铵氮（NH₄-N）、活性磷酸盐（PO₄-P）、硅酸盐、铜、铅、锌、镉、总铬、汞、砷和油类等）两个航次的调查数据,对龙岛邻近海域水质状况进行了评价。结果显示,该海域表层海水中各污染要素质量浓度大致呈现由龙岛向西南递增,向东南递减的趋势,且无机氮是主要的污染物。营养化评价模式和有机污染指数计算结果显示该海域表层海水总体营养水平较高,处于磷限制的潜在性富营养水平,有机污染程度较轻,水质状况良好。     

三峡库区大气活性氮组成及干沉降通量

为了解三峡库区腹地大气中活性氮的组成及干沉降通量,于2015年每个季节选取代表性月份在万州城区采集了气体和颗粒物样品.利用离子色谱法测定氮素浓度,同时结合大叶阻力模型模拟计算的干沉降速率值,估算了不同形态氮素的干沉降通量.结果表明,HNO₃的干沉降速率值最大,年均值为0.39cm/s,约为其它氮素的3~8倍.NO₂和NH₃是大气活性氮的主要赋存形态,年均浓度值分别为（11.7±3.9）和（11.0±5.3）μg N/m³,两者之和约占总无机氮浓度的80%.万州城区总无机氮干沉降总量为8.5kg N/（hm²·a）,其中氧化态氮（NO₂、HNO₃、颗粒态NO₃^-）和还原态氮（NH₃、颗粒态NH₄⁺）干沉降通量分别为3.5,5.0kg N/（hm²·a）,占干沉降总量的41.4%和58.6%.因此,为有效控制三峡库区腹地的氮素污染,应重点关注NH₃的减排.     

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。     

基于非线性响应函数和蒙特卡洛模拟的滇池流域污染负荷削减情景分析

为定量了解滇池外海水质对流域污染负荷削减率的响应变化程度,并评估相关决策的潜在风险,在长期的水质模拟结果基础之上,本文使用内嵌非线性响应函数的蒙特卡罗模拟方法,在2个不确定性水平下（5%和10%的变异范围）分析滇池外海为达到3个水质目标情景（Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类）的污染负荷削减及其不确定性.模型结果表明,在2种不确定性水平...     

水质模型在东莞污染源负荷估算中的应用

为解决水环境规划中经常碰到的污染源数据缺失问题,以水质数学模型为基础,通过污染源-水质响应关系,建立了从水质监测数据推算污染源负荷的计算方法.主要步骤包括：通过水质模型建立污染源负荷和水质数据之间的响应关系;提出估算污染源负荷的优化目标和约束方程;优化问题求解,评估污染源负荷估算效果,确定污染源负荷. 同时,以东莞市为例,对该市用水量和污染源特征进行了分析,并采用圣维南方程,建立了一维河流水质模型. 最后以东莞市2005年水质调查数据为基础,对比实测水质数据和模型模拟结果,对东莞市2005年的污染源负荷进行了评估. 结果表明,东莞2005年生活和工业污染源CODCr排放量为25.2×104 t,其中,生活源占60.4％,工业污染源占39.6％. 东莞污染源负荷估算结果能够较好地反映当时条件下的水质变化过程.     

基于水质目标管理的河流治理方案制定方法及其案例研究

针对我国河流污染程度高,污染类型复杂的现状,实施水质目标管理是河流治理的根本选择.我国在水污染总量控制的研究起步比较早,但缺少基于水质目标的治理方案编制方法的系统性研究.本文提出了适合于我国国情的基于水质目标的河流治理方案制定方法,基本框架包括水质问题诊断、目标确定与负荷分配、河流治理任务实施和实施效果评估4个基本部分.该方法以河流容量总量控制为基础,突破了传统了目标总量控制方式,并在滏阳河邢台段进行了实际应用.水环境诊断结果显示,氨氮是滏阳河邢台段主要超标污染物.以国控及省控断面为基础,在滏阳河邢台段设定了4个考核断面,设置氨氮小于10、11、12 mg·L-1,COD小于80、55、50 mg·L-1等多个组合目标情景.划定控制单元13个,核算了各控制单元水环境容量和现状负荷,并按等比例分配的原则将需削减负荷分配到排污口.基于负荷分配结果,提出通过重点工业企业和污水处理场治理控制点源污染,通过农村生活污水治理控制面源污染,通过河岸垃圾治理减少河道负荷存量,通过河流湿地建设增加负荷去除能力等一系列治理措施.     

流域水质目标管理技术研究(Ⅰ)——控制单元的总量控制技术

对国内外水污染防治技术体系进行了归纳总结,系统地介绍了美国水质管理技术——TMDL计划的技术框架和特点,指出TMDL对我国水质目标管理的借鉴意义. 在“以人为本,保护水生态”以及“分类、分区、分级、分期”理念的指导下,构建了以保持水生态系统健康为目标的流域水质目标管理技术体系,阐述了该体系的内涵和特点,研究了面向控制单元的总量控制技术方法,对水环境生态分区、水质标准体系的建立、水污染控制单元的选取、实际和允许负荷量的计算、污染负荷分配等关键技术进行了探讨,最后就如何实现流域水质目标管理体系提出了建议.       

全国重点城市工业废水污染物排放总量分配研究

总量控制是目前我国遏制污染趋势,改善环境质量,实现经济持续发展的重要手段,其核心内容是污染物排放总量的合理分配。文章依据基尼系数的基本概念,构建了重点城市污染物总量分配的基尼系数法,评价各市污染物总量分配的合理性公平性,比较全国重点城市污染物排放的差距,为总量分配的调整提供依据,为衡量经济的可持续发展提供参考。研究结果表明:工业废水污染物COD和氨氮在全国46个重点城市的排放差距较大,城市环境保护发展不均衡是造成基尼系数逐渐变大的主要原因,工业废水的污染治理需进一步推进。     

基于分配指数的渤海TN总量分配研究

以控制渤海富营养化、减少TN排放量为目的,对渤海TN总量分配进行了研究. 综合考虑污染物总量分配的公平性和效率,采用环境容量、水资源量、人口、耕地面积、GDP和现状排放量6个因子建立了渤海污染物总量分配指数,构建了基于线性响应场的污染物总量分配模型. 考虑到权重系数的影响,分别按全指标、强调水资源利用和强调非点源3类,构建了7种权重系数方案(F11、F12、F13、F14、F21、F31、F32). 结果表明,渤海2010年TN入海量(16.4×104 t/a)是其环境容量(4.7×104 t/a)的3.5倍,同时受污染源位置和分配公平性的影响,接近或超过一半以上的环境容量实际上并不能被充分利用. 采用总体削减率和削减率≥95%的污染源所占比例2个指标,对7种权重方案下的总量分配结果进行了比较. 方案中凡是过分强调单项因子(如环境容量、水资源量、耕地面积等)的TN分配结果均具有明显的不足,只有F13方案兼顾了公平和效率. 综合考虑TN总体削减率和削减率≥95%的污染源所占比例2个指标,建议方案F13为推荐方案,其TN总体削减率为85%,其中前10位的污染源削减量之和可占总削减量的79%.      

累积流量模型在河流水质管理规划中的应用

借助混合率与保存率的概念,将累积流量模型应用到河流水质管理规划中,提出了一个新的可考虑向扩影响的规划模型,并将水质管理目标定在取水口水质达标上。     

河流允许排污量公平分配的多准则决策方法

针对允许排污量分配领域存在多种公平分配观点与准则的特点,提出了综合考虑所有排污者的公平准则,再对不同准则下的方案进行协调,以期获得全体排污者愿意接受的分配结果.设计了2种求取公平协调解的多准则决策方法,分别采用满意度和公平偏离度作为衡量指标,根据最大化最小值原理求取最佳协调解,求解过程不需要人为给定权重.以广州-佛山跨界河网为例,研究表明,2种方法具有良好的一致性,分配结果较公平合理,可为解决跨界水污染矛盾和实施总量控制制度提供定量化的决策依据.     

基于双向算法的湖库允许纳污负荷量计算及案例

为了加强湖库流域水环境保护与污染负荷排放管理,支持湖库控制单元允许纳污负荷量的计算和污染负荷分配决策的制定,在总结国内外环境容量相关研究的基础上,针对现状水环境总量控制技术中允许纳污负荷计算与分配环节存在的问题,提出基于双向算法的湖库允许纳污负荷量计算方法.并以EFDC(environmental fluid dynamic code)水环境模型为核心,通过模型概化、参数率定等建模技术与方法的研究,利用估算与精算相结合的方法制定排污情景,并应用模型完成情景分析.应用多次情景试算、分析的方法,制定优化的排污情景,从而计算出湖库允许纳污负荷量.最后以辽宁省柴河水库为实证区进行方法的应用,证明了方法具备科学性与计算精度.     

流域水质目标管理的风险识别与对策研究

以水质目标为约束和核心的管理将逐步完善、补充和强化当前的总量控制模式,成为我国中长期流域水环境管理的重要内容.流域水质目标管理是一个"响应→调控"并不断反馈调整的过程,但由于流域系统的非线性和不确定性,流域污染减排并不能完全确保水质目标的实现.本文将这种由不确定性而引致的流域水质目标的不完全可达性界定为风险,并在分析流域水质目标管理框架思路的基础上,识别并实证了水质目标管理中的主要风险来源,主要包括:1在"响应"层面,由于水质响应与负荷削减等措施间的非线性、时滞性、指标不协同等不对应关系带来的风险;2在"调控"层面,由于水环境管理缺乏适应性的调控和反馈机制而产生的水质达标风险.在此基础上,提出了流域水质目标风险管理的转变途径及其定量表征方法,以期为流域水质目标风险管理提供借鉴.