因子分析在沈阳大气环境及主要控制因素研究中应用

为揭示近年来沈阳市大气环境质量根本改善后的特征及变化规律,反映控制大气环境质量的主要因素,文章在广泛收集整理相关资料和数据的基础上,通过因子分析的方法对沈阳市2002-2009年的大气环境质量改善进行了分析;结果表明,近年来沈阳市在工业高速发展、经济迅猛增长和社会繁荣进步对环境质量产生巨大压力的条件下,经过对产业结构优化、工业布局和能源结构的调整、环保力度的加大等一系列措施,大气环境质量已得到历史性改善;首要污染物为PM10,污染物指数排序为PM10>NO2>SO2,SO2污染也不容忽视,NO2污染控制仍需加强;沈阳市大气环境质量变化中以稳步提高为特征,以相应的环境管理力度加大和环保资金总体增加为保证;文章揭示的沈阳市大气环境质量好转为东北老工业区域中其他城市的环境质量改善和区域环境管理提供一定的参考价值。     

Water quality evaluation based on improved fuzzy matter-element method

For natural water, method of water quality evaluation based on improved fuzzy matter-element evaluation method is presented. Two important parts are improved, the weights determining and fuzzy membership functions. The coefficient of variation of each indicator is used to determine the weight instead of traditional calculating superscales method. On the other hand, fuzzy matter-elements are constructed, and normal membership degrees are used instead of traditional trapezoidal ones. The composite fuzzy matter-elements with associated coefficient are constructed through associated transformation. The levels of natural water quality are determined according to the principle of maximum correlation. The improved fuzzy matter-element evaluation method is applied to evaluate water quality of the Luokou mainstream estuary at the first ten weeks in 2011 with the coefficient of variation method determining the weights. Water quality of Luokou mainstream estuary is dropping from level I to level II. The results of the improved evaluation method are basically the same as the official water quality. The variation coefficient method can reduce the workload, and overcome the adverse effects from abnormal values, compared with the traditional calculating superscales method. The results of improved fuzzy matter-element evaluation method are more credible than the ones of the traditional evaluation method. The improved evaluation method can use information of monitoring data more scientifically and comprehensively, and broaden a new evaluation method for water quality assessment.     

Three-dimensional hydrodynamic and water quality model for TMDL development of Lake Fuxian, China

Lake Fuxian is the largest deep freshwater lake in China. Although its average water quality meets Class I of the China National Water Quality Standard (CNWQS), i.e., GB3838-2002, monitoring data indicate that the water quality approaches the Class II threshold in some areas. Thus it is urgent to reduce the watershed load through the total maximum daily load (TMDL) program. A three-dimensional hydrodynamic and water quality model was developed for Lake Fuxian, simulating flow circulation and pollutant fate and transport. The model development process consists of several steps, including grid generation, initial and boundary condition configurations, and model calibration processes. The model accurately reproduced the observed water surface elevation, spatiotemporal variations in temperature, and total nitrogen (TN), total phosphorus (TP), and chemical oxygen demand (COD) concentrations, suggesting a reasonable numerical representation of the prototype system for further TMDL analyses. The TMDL was calculated using two interpretations of the water quality standards for Class I of the CNWQS based on the maximum instantaneous surface and annual average surface water concentrations. Analysis of the first scenario indicated that the TN, TP and COD loads should be reduced by 66%, 68% and 57%, respectively. Water quality was the highest priority; however, local economic development and cost feasibility for load reduction can pose significant issues. In the second interpretation, the model results showed that, under the existing conditions, the average water quality meets the Class I standard and therefore load reduction is unnecessary. Future studies are needed to conduct risk and cost assessments for realistic decision-making.     

城区地表径流面源污染和河道水环境治理的研究

河流为人类提供了多样的生态服务功能,然而城市化对河流生态系统健康状况造成严重的影响。随着点源污染的有效管理控制,非点源污染降雨径流己成为造成城市地表水环境污染的主要原因。为了改善河道水质,引调清水激活城市内河水体,提高河道的水环境自净能力,有效改善城市水环境。文章以南京河西水系为例,利用Saint-Venant方程组对水系建立一维水动力模型,并通过汇流结点水位法对方程组进行数值求解;对WASP5水质模型进行二次开发用于水质模拟;建立水质模型和一维河网水动力模型的耦合模型,将水动力模型计算所得到的水动力参数耦合到WSAP5水质模型中,模拟降雨过程以及引调清水过程的河网各河段的水质变量浓度,得出降雨径流对河流的污染程度以及引清冲污措施对河流水质改善的效果并优化调水过程。     

黄土高原坡耕地沟蚀土壤质量评价

黄土高原坡耕地沟蚀广泛而严重。科学评价沟蚀土壤质量是侵蚀环境下土壤保育和利用的重要基础。论文以沟间土壤为对照,分析了坡耕地沟蚀对土壤质量单因子的影响并建立了沟蚀土壤质量综合评价模型。利用加权和法对黄土高原坡耕地不同沟蚀深度下土壤质量进行综合评价。结果表明：①沟蚀对坡耕地不同土壤质量因子的影响有较大差异。沟蚀导致土壤硬化,pH值增加,而土壤团聚体和养分含量（除全磷）随着沟蚀深度增加表现出明显的层次性,近似呈＂W＂型变化规律。②沟蚀深度对土壤质量的影响可以用幂函数y=0.866 8 x-0.142（R2=0.877）较好地拟合。微度侵蚀（〈5 cm）、中度侵蚀（5～30 cm）和重度侵蚀（30～50 cm）的土壤质量指数较沟间土壤分别降低了10.6%、27.9%和36.5%。沟蚀深度5 cm和30 cm是土壤质量显著下降的两个关键点。③反映沟蚀土壤质量的指标可以归为肥力因子、质地因子和结构因子三类。土壤有机质、水稳性团聚体、土壤比表面积和容重4项指标能够很好地反映土壤质量状况,可作为坡耕地沟蚀土壤质量的表征指标。     

PRB技术修复铬污染地下水的试验研究

以铬污染地下水为研究对象,用零价铁作为反应介质设计了可渗透反应墙(PRB),对零价铁处理铬污染地下水的处理效果和长期稳定性进行了研究。对不同粒径的铁粉处理效果进行对比,发现铁粉粒径越小,处理效果越好。用铁粉作为PRB反应介质,对PRB处理铬污染地下水的长期稳定性进行了研究。试验结果表明,采用Fe0-PRB原位技术处理铬污染地下水,铁粉粒径越小处理废水的水质越好,但介质粒径越小,反应器渗透系数越小,处理水量显著减少;且铁粉在处理含铬废水时生成了大量的难溶化合物,容易造成填料堵塞,导致铁粉利用效率不高。因此有必要研制铁粉复合填料,增大填料的渗透性,提高填料处理含铬废水时铁粉的利用效率。     

改性粉煤灰处理含铬(Ⅵ)地下水的实验研究

用硫酸改性的粉煤灰作为吸附剂,处理含铬(Ⅵ)为5mg/L地下水,最佳条件为:pH=2,液固比10000:3,25℃下反应3h。处理后水样铬(VI)浓度0.03mg/L,满足(GB/T 14848-93)《地下水环境质量标准》。在不改变原水pH条件下,增加粉煤灰用量,水样中铬(VI)浓度也可由5mg/L降至0.05mg/L。同时,吸附剂对铬(VI)的吸附符合Freundlich和Langmuir等温线。     

温榆河浮游动物多样性及水质改善效果评价

为评价自2010年5月罗马东湖示范工程运行后温榆河水质变化情况,于2010年5月-2011年2月间,定期采集该流域大型浮游动物,并从浮游动物种类、敏感种数量以及Shannon-Weaver生物多样性指数(H')等3个方面对温榆河流域大型浮游动物多样性进行分析。2010年5月-10月,罗马东湖大型浮游动物种类增加,敏感种数量上升,Shannon-Weaver生物多样性指数(H')由0.650 1升至2.134 2,水质由重污型改善为β-中污型;2010年11月-2011年2月,H'降低,说明季节变化对生物多样性影响较大。下游苇沟桥由于接受示范工程水域敏感种,H'与罗马东湖具有相同变化趋势,但受到清河水体影响,实际水质较差。苇沟桥下游北关闸敏感种再次消失,H'降低。其他位点H'明显较低,并受季节变化影响。结果表明:温榆河水质改善示范工程对局部水域的水质改善效果明显。要实现河流健康目标,必须控制污染源,由点到面,逐步由局部生态修复过渡到流域生态系统的恢复。     

丽江盆地地表-地下水的水化学特征及其控制因素

2008年11月～2009年10月在丽江盆地-玉龙雪山地区采集白水河、三束河、哥吉河、束河河水及流域内地下水样品,使用离子色谱法分析了样品主要阴阳离子含量,研究了岩溶地区地表及地下水体的水化学特征、季节变化及其控制因素.结果表明,研究区水体均呈现弱碱性,主要离子组成以Ca2+和HCO3-为主,分别占阳离子和阴离子总量的54.8%和92.4%;不同季节河水的离子浓度差别较大,季风期离子浓度仅为西风期离子浓度的80%左右,表明季风期丰沛的大气降水输入对河水离子特征有较为显著的影响;河水离子浓度普遍低于盆地地下水主要阴阳离子浓度;河水和地下水的无机离子浓度都呈现出从高海拔到低海拔离子含量递增的规律.碳酸盐的风化溶解作用是水体离子的主要来源,季风期降水对水体的离子特征也有一定的影响,人类活动对人类聚居区部分天然水体已造成轻度污染.     

东南沿海生物气溶胶的扩散模拟研究

将沿海扩散模式OCD与区域输送模式相嵌套,集成在区域空气质量模拟系统RegAQMS中,由天气研究和预报模式WRF提供气象场,大气边界层模式计算湍流场和边界层特征参数,并引入生物气溶胶的干湿沉积、生物学衰变、温度和湿度衰减、紫外辐射衰减等过程,使得RegAQMS具备模拟生物气溶胶浓度分布的能力.利用改进后的RegAQMS,以2008年7、8月为例,针对东南沿海地区,进行了口蹄疫病毒生物气溶胶扩散有关物理和生物过程的敏感性试验,对地面口蹄疫病毒浓度进行模拟和风险等级评估.敏感性试验表明,考虑干湿沉积、温度、湿度和生物学衰减过程之后,7、8月地面病毒平均浓度(≥0.01μg.m-3的网格点平均)分别减小61.9%和65.6%,污染区面积分别减小25.6%和50.1%,温度衰减是影响夏季病毒浓度的最主要过程,生物学衰减和干湿沉积也起着较大的作用,湿度衰减的影响很小.风险和感染评估结果表明,在与前人研究类似的源释放条件下,研究区域大部分为低等风险区和安全区,高等风险区以上的面积较小,呈条状分布在两个主要风频的下风向,7月和8月的风险区面积分别占整个区域面积的61.6%和54.2%,感染区面积占整个区域面积的不到1%.受海洋大气和海峡地形作用的影响,流场规则、日风向变化和水平湍流强度小,这些是引起病毒较高传播风险和感染的主要原因.