香港东部近海水质时空分布模式

综合利用系统聚类分析、后退式判别分析和基于GIS平台的逆距离加权法开展了香港东部近海水质时空分布模式研究,案例为香港东部近海区域,数据为2000～2004年27个采样点4类15个水质指标.结果表明:①在时间尺度上,香港东部近海水质最佳分为1～5月和6～12月2组;在空间尺度上分为2组,分别对应于重度和轻度污染类型;②表征时间和空间差异性的显著性指标分别为Si、NH 4-N、SD、DO、温度和TN、NH 4-N、PO-4-P、VSS;③显著性指标的时空差异性比较明显,其中空间尺度上第1组采样点(MM1、TM2～TM4)的周边区域浓度显著高于第2组,同时,除了第1组周边区域之外,TN与PO-4-P的空间分布基本相反,而NH 4-N与VSS则比较相似;时间尺度上Si在6～12月的平均浓度明显高于1～5月,而NH 4-N和SD则相反,此外,DO和温度两者的差异性显著负相关.基于上述结果,建议优化监测频次/采样点,同时需要加强8个显著性指标的监测,并且需要加强香港东部海岸陆源污染控制:吐露港和香港与深圳交界处重点削减点源和农田径流污染,而牛尾海水质管制区和赤门峡北部需要加强浴场休闲区和鱼类与贝类养殖区的环境管制.此研究可为香港近海水质监测和功能区划提供科学基础.     

深圳近岸海域水质综合评价及演变分析

根据2003-2011年深圳近岸海域水质监测资料,利用灰色聚类法综合评价了深圳近岸海域水环境质量,探讨了灰色聚类法方法的合理性,分析了水质的变化规律和发展趋势.     

丹东近岸海域水质污染现状及防治

对北黄海丹东近岸海域海水污染源、监测点位设置、监测频次基本情况的调查的基础上，采用GB3097—1997《海水水质标准》，运用综合污染指数法、污染分担率法，对2002年2004年三年的水质监测数据进行了评价分析，分析表明，北黄海丹东近岸海域水质主要污染物监测指标的平均值都达到Ⅱ类和Ⅳ类环境水质标准，并接近Ⅰ类水质标准，水质状况良好，但有受到污染的趋势。为确保海域水质不遭到污染和破坏，保持海洋经济的持续发展，结合丹东地区实际情况，提出水质污染防治对策。     

莆田市近岸海域环境质量监测点位的调整研究

本文以莆田市近岸海域环境质量监测点位进行优化调整为例,对监测点位进行了细致的优化研究,加密了莆田市近岸海域的监测点位,调整后的近岸海域的监测点位能客观、全面和准确地反映莆田市近岸海域的环境质量状况,以便更好地对近岸海域情况进行有效监测,为莆田市近岸海域环境管理提供更好的服务。     

北海市近岸海域富营养化评价

依据1991～1996年北海市近岸海域水质监测资料,选用单项指标分析和营养状态指数法对北海市近岸海域的富营养化水平进行了分区评价.结果表明,廉州湾水质较差,受无机氮污染较重,廉州湾的营养水平明显高于南部近岸海域,部分海域属富营养类型     

苏州古城区水体污染时空分异特征及污染源解析

利用2012年苏州古城区30个监测断面的11个水质指标数据,综合运用水质指数模型(WQI)、层次聚类(HCA)、后退式判别(DA)、因子分析(FA)、绝对主成分多元线性回归(APCS-MLR)及GIS平台系统分析了旅游城市苏州古城区河网水体污染物时空分异特征及污染源解析.结果表明:①苏州古城区内城河及外围河道水体的CCME WQI值介于40~74之间,其中,66.67%的监测点水环境遭到严重破坏,主要集中在内城河河道;②系统聚类分析将采样时间分为1—3月、11月及4—6月、7—10月3个时段;将采样点分为2类,从空间上反映了古城区内城河与外围河道的污染程度;③采样时间和采样点聚类分析结果的判别分析交叉验证,正确率分别达到88.1%和78.5%;表征时间差异性用了7个指标,分别为总氮(TN)、总磷(TP)、溶解氧(DO)、水温(T)、高锰酸盐指数(COD Mn)、藻密度(Algae density)、叶绿素(Chl),表征空间差异性用了5个指标,分别为总氮(TN)、氨氮(NH3-N)、溶解氧(DO)、浊度(Turb)、水温(T);显著性指标的时空差异性比较明显;④古城区内城河河道在1—3月、11月及4—6月、7—10月3个时段内的因子分析分别提取4、3和4个因子,累积解释方差分别为83.64%、72.67%和77.98%;古城区外围河道在全年内的因子分析提取了3个因子,累积解释了62.28%的总方差;因子分析表明,古城区内城河及外围河道主要为氮、磷等营养物质污染及夏季藻类爆发的问题,与古城区外围河道相比内城河河道的污染更为严重,应优先开展治理;内城河氮、磷污染除了有来自生活、餐饮旅游等第三产业的污染外,还受到降雨地表径流及河道底泥释放的非点源污染影响;⑤绝对主成分多元线性回归(APCS-MLR)表明,总氮(TN)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)和高锰酸盐指数(COD Mn)主要来自城市生活及餐饮旅游等第三产业污水.研究结果可为苏州古城区河道水环境改善治理提供参考.     

沁河流域水体污染物时空分异特征及潜在污染源识别

应用多种多元统计方法对晋城市沁河流域2005—2010年的水质数据(11个监测断面、24个水质指标)进行时空分异特征分析及潜在污染源识别.将聚类分析与判别分析相结合,在空间尺度上识别出重污染区和轻污染区,在时间尺度上识别出水质的年内差异性,揭示并探讨河流水质对降雨延迟的响应现象,进而将时间及空间聚类分析结果有机结合,开展时空联合分析与因子分析,有针对性地进行污染源识别.结果表明,监测断面可分成2类:A组(4个断面)及B组(其余7个断面),其中,丹河污染程度重于沁河,应当作为流域污染控制的重点;全年可分为2个时段:时段Ⅰ(7—11月)和时段Ⅱ(其它月份),时段Ⅰ水质略优于时段Ⅱ,流域面源污染或内源污染较严重;A组的典型污染指标共12项,分别为重金属、有机物、有毒有机物和其他污染物,主要来自于工业点源;B组的典型污染指标共11项,分别为重金属、有机物和生物指标,主要来自于工业和生活点源、生活和农业面源.     

香港海域表层沉积物重金属空间分析

利用多元统计方法和空间内插值方法分析香港海域表层沉积物重金属的空间分布特征, 为优化香港沉积物重金属监测网络和控制香港地区重金属污染提供支持. 结果表明:①香港海域表层沉积物采样点在D_link/D_max<0.36处明显分为3类, 大致可分别代表轻度、中度、重度污染3种类型;②后退式判别分析具有良好的指标降维能力, 仅需6个显著性重金属指标(Zn, Pb, Cu, Cd, Fe和V)即可反映整个区域重金属空间分布差异性, 且具有84.50%的正确判别率;③基于GIS的反距离权重法(IDW)得到的显著性重金属指标的空间连续分布显示,V和Fe为B组采样点区域的特征元素, Zn, Pb, Cu和Cd在易受人类活动影响地区富集;④显著性指标富集因子的区域多项式内插模拟(LPI)显示,人类活动对Zn, Pb, Cu和Cd分布的强烈影响, 形成以长洲(SS7)、维多利亚湾、吐露港和后海湾为热点逐渐扩散的分布模式.      

典型再生水人工湿地净化系统水质时空变异研究——以北京市奥林匹克森林公园人工湿地为例

选取奥林匹克森林公园人工湿地作为典型再生水补水人工湿地净化系统进行水质数据检测,应用模糊综合评价法综合评估各净化单元的水体污染状况,采用综合判别分析和Spearman相关分析阐释影响各净化单元时空变异的水环境要素,并通过因子分析识别不同时间段污染源的种类和组成.结果表明,奥林匹克森林公园人工湿地净化系统水质状况较好,符合人体非直接接触的景观用水国家标准.人工湿地各净化单元时空区间污染程度不同:季节尺度上,秋季污染更为严重;空间尺度上,主湖区、混合氧化塘区污染最为严重.CODMn、NO-3-N、ORP、TN 4项指标即可完全表征水质的季节差异(91.8%),应适当加大监测力度;Chl-a、CODMn、DO、pH 4项指标用于表征空间差异(55.1%),较低的判别正确率暗示了各功能区间类似的污染状况.不同时空区间污染源种类和组成存在差异性:水体的内源杂质是各季度影响水质的主要因子,春季有机污染最为严重,夏季则转为氮、磷等营养物质污染,秋季水体则更易受富营养化的威胁;再生水区水体污染的主要影响因子为氮、磷等营养盐类,其余功能区水体主要影响因子仍为内源杂质.增强水体流通力,缩短水力停留时间,能够有效减弱富营养盐类和有机污染物的影响.     

Q型类聚法在海域监测站位优化中的应用——以辽东湾为例

站位布设是海域环境监测工作的一个重要技术部分,是获取有代表性监测数据,为环境管理服务的重要环节。为了最高效地布设采样点,结合辽东湾的实例,利用Q型类聚法优化了研究区域的监测点位,由原来的29个水质采样点优化到22个代表站位,优化后的站位所表征的环境质量,与近岸海域环境质量等效,并比原常规监测站位更具有代表性。在提高采样效率的同时节约了监测成本。因此,研究近岸海域环境监测站位优化具有十分重要的现实意义。     

A building-based data capture and data mining technique for air quality assessment

Recently, a building-based air quality model system which can predict air quality in front of individual buildings along both sides of a road has been developed. Using the Macau Peninsula as a case study, this paper shows the advantages of building-based model system in data capture and data mining. Compared with the traditional grid-based model systems with input/output spatial resolutions of 1–2 km, the building-based approach can extract the street configuration and traffic data building by building and therefore, can capture the complex spatial variation of traffic emission, urban geometry, and air pollution. The non-homogeneous distribution of air pollution in the Macau Peninsula was modeled in a high-spatial resolution of 319 receptors·km⁻². The spatial relationship among air quality, traffic flow, and urban geometry in the historic urban area is investigated. The study shows that the building-based approach may open an innovative methodology in data mining of urban spatial data for environmental assessment. The results are particularly useful to urban planners when they need to consider the influences of urban form on street environment.     

漳卫南运河流域水质时空变化特征及其污染源识别

采用聚类分析、季节性Kendall法分析了漳卫南运河流域的水质时空演变特征及水质变化趋势,采用因子分析/主成分分析法和多元回归分析法定性识别了流域水质污染的主要污染源并对其贡献率进行了计算.空间聚类和站点因子得分计算后发现,漳卫南运河流域水质空间上可以分为两大类,一类是位于流域西北部漳河中上游区域,该区域水质优良;第二类为卫河流域及漳卫南运河东部平原区,该区域水体受污染严重,水质较差,且沿途接纳点源排放口排入的污染物,水质空间变化较大.时间聚类和季节性Kendall趋势分析表明:流域水质在2002～2009年间可分为3个阶段2种变化趋势,2002～2003年为水质恶化阶段,卫河及漳卫南运河东部平原区干流水质严重污染,漳河上游及中游岳城水库水质也呈恶化趋势,但总体水质良好;2004～2006年为水质好转期,2007～2009年为第三阶段,水质进一步好转期.在2004～2009年间,流域整体水质虽然好转,但西南部的卫河流域及漳卫南运河东部平原干流区水环境状况依然堪忧.因子分析/主成分分析和多元线性回归分析结果表明,造成漳卫南运河流域水质污染的污染物主要来源于市政污水、重工业废水、化学工业废水、天然污染源和采矿活动,汛期农业生产引起的农业非点源排放以及暴雨径流引起的非点源排放也占相当比例.采用主成分多元线性回归方法评价了各种污染源的贡献率.结果可以为漳卫南运河流域水污染控制战略制定提供有益的参考.     

江河水质监测断面优化布设方法

江河水质监测断面应掌控水质的时空变化规律.数理统计分析方法可以发现一条河流上现有水质监测断面是否存在功能相似的邻近断面,水环境数值模拟方法可以近似地展现一条河流任意位置的水质情况,二者结合即可解决缺乏实测数据的河流水质监测断面优化布设问题.以我国某条大河为研究实例,运用物元分析法、模糊聚类分析法以及一维水环境数值模型结合物元分析法研究其水质断面优化问题.研究发现该河现有15个监测断面需要去除2个,同时需要增设2个新的水质监测断面.通过实地调查,该优化方法很好地解决了河流水质监测断面的合理布设问题.     

牛栏江污染物源解析与空间差异性分析

牛栏江-滇池补水是缓解滇池生态用水短缺的重要工程,对牛栏江流域主要污染源与空间差异性的识别分析,将有助于进一步改善牛栏江的水质. 采用CFA(对应分析)对牛栏江流域污染源进行解析识别,结果表明流域内TN、NH₃-N(氨氮)等污染物主要来源于嵩明县境内,TP、氟化物等污染物主要来源于寻甸县境内. 在CFA分析的基础上,采用HCA(层次聚类分析)和SOM(自组织映射神经网络)对4个监测点、10种污染物指标进行分析,以识别空间分布的差异性和相似性,并且评价各指标的空间分布特征及监测点代表性. 结果表明:4个监测点中,TP、氟化物、砷化物、Vph(挥发酚)在寻甸县境内的七星桥污染最严重;TN、NH₃-N在牛栏江上游嵩明县境内的四营污染最重. 结合流域污染负荷调查可知,寻甸县的磷负荷最大,占流域总负荷的58.73%,七星桥的TP污染贡献大于其他3个监测点,与七星桥TP污染最为严重相符合. 该研究结果可为牛栏江流域实施进一步的分段治理提供决策支撑.      

北京市潮白河再生水补水河段水质时空变异

城市河道是城市再生水利用的主要载体,而人工湿地是城市再生水河道补水前主要的水质净化方式.为了解再生水补水与人工湿地对再生水补水段水质的影响,选取北京市潮白河再生水补水河段作为研究对象,利用聚类分析、判别分析及因子分析等方法对不同季节水体的水质情况进行分析.结果表明:研究区内水体氮磷污染严重,其中TN污染表现为NO₃--N、NO₂--N和NH₄+-N的混合型污染.聚类分析结果表明,水质在季节尺度上表现为丰水期（6-9月）和枯水期（2月、3月、5月和12月）两大类;在空间尺度上受再生水补水和湿地净化的影响表现为显著的空间差异性.判别分析结果表明,再生水补给对河道水质的影响无显著季节差异,湿地净化功能在丰水期和枯水期差异较大且丰水期湿地的净化效果最为明显.因子分析结果表明,再生水作为城市河道的补充水源,一方面对河道中的F-、Chl-a等起到稀释作用,另一方面使得水体中的N、P及离子含量增加;丰水期湿地的净化作用使水体中氮磷等有机营养物质含量及ρ（TDS）等显著降低.      

不同水位期汉丰湖和高阳湖上覆水时空分异特征

为研究三峡库区不同水位条件下澎溪河流域永久性回水区高阳湖与城市内湖汉丰湖的水环境差异,确定影响湖库水环境变化的水质指标,于2018年11月~2019年10月,对两湖库上覆水进行逐月样品采集.以水质监测数据为基础,参照三峡水库调度的时间周期,将采样时间划分为蓄水期,消落期和泄水期3个时段,运用多元统计方法,分析了2个湖库的水环境时空分异特征.单因子水质评价结果显示,湖库水质等级具有时空分异性,浮游植物大量生长发育的3,4,5月及雨量充足的7,8月,2个湖大部分处于劣Ⅳ~劣Ⅴ类,而一年中其他时段主要达到地表水Ⅲ类标准.判别分析表明,透明度,溶氧,电导率,pH值,水温,水深（depth）,总有机碳,总氮和氨氮均为两湖库水环境时空显著性差异的指示因子,泄水期,2个湖库水环境差异不大,但蓄水期和消落期,2个湖水环境具有明显的差异性.主成分分析显示,不同水位条件下,引起湖库水环境变化的主导因子不同,消落期水环境主要影响因子为TN,NH₃-N,水深和pH值;泄水期主要是TN,TP和EC;蓄水期主要影响因子为水深,TOC,TN,TP和NH₃-N.水体污染程度来看,汉丰湖：蓄水期 > 消落期 > 泄水期;空间表现为：HF3 < HF1 < HF2 < HF4 < HF5 < HF8 < HF7 < HF6.高阳湖：泄水期 > 消落期 > 蓄水期;空间表现为GY2 < GY3 < GY1 < GY5 < GY6 < GY4.     

不同水位期汉丰湖和高阳湖上覆水时空分异特征

为研究三峡库区不同水位条件下澎溪河流域永久性回水区高阳湖与城市内湖汉丰湖的水环境差异,确定影响湖库水环境变化的水质指标,于2018年11月~2019年10月,对两湖库上覆水进行逐月样品采集.以水质监测数据为基础,参照三峡水库调度的时间周期,将采样时间划分为蓄水期,消落期和泄水期3个时段,运用多元统计方法,分析了2个湖库的水环境时空分异特征.单因子水质评价结果显示,湖库水质等级具有时空分异性,浮游植物大量生长发育的3,4,5月及雨量充足的7,8月,2个湖大部分处于劣Ⅳ~劣Ⅴ类,而一年中其他时段主要达到地表水Ⅲ类标准.判别分析表明,透明度,溶氧,电导率,pH值,水温,水深（depth）,总有机碳,总氮和氨氮均为两湖库水环境时空显著性差异的指示因子,泄水期,2个湖库水环境差异不大,但蓄水期和消落期,2个湖水环境具有明显的差异性.主成分分析显示,不同水位条件下,引起湖库水环境变化的主导因子不同,消落期水环境主要影响因子为TN,NH₃-N,水深和pH值;泄水期主要是TN,TP和EC;蓄水期主要影响因子为水深,TOC,TN,TP和NH₃-N.水体污染程度来看,汉丰湖：蓄水期 > 消落期 > 泄水期;空间表现为：HF3 < HF1 < HF2 < HF4 < HF5 < HF8 < HF7 < HF6.高阳湖：泄水期 > 消落期 > 蓄水期;空间表现为GY2 < GY3 < GY1 < GY5 < GY6 < GY4.     

密云库区1991～2011年水质变化趋势研究

运用多元统计方法分析密云库区1991~2011年17个指标3个监测点的水质时间变异特征.应用聚类分析划分年际尺度上的年际Ⅰ(1991~1993,1995年),年际Ⅱ(1994,1996~2000,2002~2006年),年际Ⅲ(2001,2007~2011年)和季节尺度上的非汛期(11~12月、1~4月),汛期(5-10月).基于此,运用判别分析阐释影响年际及季节水质变异的环境因素,最后运用因子分析识别不同年际段的污染来源和组成.密云水库21年间TP均值(0.03mg/L)略高于地表水Ⅱ类标准,TN均值(0.98mg/L)超过国家Ⅱ类标准的0.96倍,NO3--N是TN均值超标的主要原因,氮磷污染问题仍需要重点监测和治理;库区植物生长状况和密度不均等及人为排放的不固定性使得TP变异系数较大;NO3--N的较大变异系数体现在年际及季节变异性,非点源污染的控制(水土保持、化肥使用量减少、生活污水减少)和网箱养鱼的取消改善了库区21年水质,NO3--N浓度降低,其季节变异发生在特定季节;另外,年际尺度上,气候变化引起了库区T增加;酸性点源减少使p H升高;工业活动、化肥使用等人为影响的SO42-显著上升促进了碳酸盐岩溶解,使EC、Ca2+、Mg2+、SO42-、T-Hard、T-Alk浓度增加;内源污染减少致使BOD5浓度下降;季节尺度上,季节性气温变动促使非汛期T低于汛期;非汛期碳酸盐岩溶解使Mg2+浓度高于汛期.对比不同年际段的水体污染来源,点源-非点源复合污染转化为以非点源污染为主,21年间非汛期地下水补给过程中碳酸盐岩的溶解作用一直影响水体化学特性,汛期降水径流携带的污染物直接影响水质状况,氮素污染组成简化,以NO3--N为主.控制流域水土流失、畜禽养殖、化肥使用等非点源污染,增强水利流通性,及时清理底泥及沉积物,能够有效减少库区氮磷,有机物及离子污染.     

高店水库试营运期水质变化影响分析

本文以高店水库为例,采用对比分析的方法,结合污染源现状调查,研究了高店水库试营运期间水质在时间上和空间上的变化趋势,并得出高店水库试营运期水质的变化主要与淹没区的土壤污染物有关的结论。