基于GIS的水环境非点源污染模型研究

非点源污染是水环境研究的重点和难点,利用模型对非点源污染进行研究是该项研究的重要内容之一.由于非点源污染具有广泛性、时空异质性和随机性的特点,用常规方法分析、评价、控制和管理有较大难度.随着地理信息系统(GIS)的发展以及非点源污染模型研究的不断深入,二者的结合已在该项研究中取得了一定成果.基于插件式GIS技术、RS技术、空间数据挖掘技术以及空间决策支持系统(SDSS)是非点源模型发展应用的趋势和方向.     

城郊小河流沉积物吸附Pb2+的动力学过程

采用分批试验法,对城郊小河流沉积物吸附Pb2+过程进行了研究,探讨了Pb2+吸附的动力学过程和机制.结果表明,随着溶液中沉积物质量增大,达到吸附平衡所需时间变短,单位沉积物吸附量和达到吸附平衡后溶液中Pb²⁺浓度变低;沉积物含量>0.6 g·L^-1时对溶液中Pb²⁺的去除率超过95%;Pb²⁺在沉积物上吸附的动力学过程符合假二级动力学模型,该模型拟合的平衡吸附量也更接近真实值;Pb²⁺初始吸附速率与初始溶液中沉积物质量无明显的相关性;随溶液中沉积物浓度的增加,吸附速率常数逐渐增大,化学吸附所起的作用也越显著;较高浓度沉积物吸附Pb²⁺的动力学机制能较好符合Elovich方程,但较低浓度沉积物时则相对较差;从吸附速率来看,溶液中沉积物质量较高时,内扩散是整个吸附过程速率的控制步骤,沉积物含量较低时,吸附速率存在多级线性过程,初始阶段非均相扩散是主要控制步骤,但随着时间的延长,其吸附过程转变为沉积物内部的扩散过程.     

上海市黄浦江水源地重金属铅、镉多介质富集特征分析

上海市黄浦江饮用水源地的水质直接影响到上海市近1 700万居民的日常生活和健康安全，因此通过现场采集及室内分析对上海市主要饮用水源地黄浦江上游干流河段表层水体，表层沉积物及支流表层水体及其周边表层土壤中重金属铅、镉类污染物的含量进行了检验。结果表明：黄浦江干流表层水体铅平均含量为3234 μg/L，镉平均含量为022 μg/L；支流水体中铅平均含量为086 μg/L，镉平均含量为013 μg/L；支流表层沉积物中铅平均含量为327 μg/g，干流平均含量为218 μg/g，周边土壤中铅含量除个别点外稳定在2022~3903 μg/g；沉积物中镉的平均含量为03 μg/g，土壤中镉含量基本在015 μg/g左右。通过分析该区域多介质中重金属铅、镉的富集特征，判断表层沉积物是该区域重金属铅、镉的主要富集介质；该区域铅污染的主要受周边土壤的淋溶冲刷作用影响；2号（斜塘与圆泄泾交汇处），4号（竖潦泾与横潦泾交汇处）采样点区域相对于其他各采样点区域有短期、低浓度的重金属镉输入.     

上海市延安高架道路绿地土壤与沿线灰尘中铅的分布特征

对上海市区延安高架道路两旁绿地土壤和沿线灰尘中铅的含量调查发现,延安高架道路沿线绿地土壤中全铅平均质量浓度为93.61 mg/kg,是上海市土壤背景值的3.7倍,沿线灰尘全铅平均质量浓度为324.62 mg/kg,远远超过了绿地土壤中铅的含量.研究区域土壤和灰尘中铅的空间分布差异较大,部分地区出现严重积累.土壤和灰尘中铅的分布规律趋于一致,均表现为延安东路最高,其次是延安中路,延安西路最低.所选区域随着垂直道路水平距离的增加,土壤中铅含量的分布呈现一定的规律性,却易受人为影响而变得复杂多样.     

城市土壤重金属污染研究现状与趋势

阐述了城市土壤重金属的主要来源、空间分布特征、化学形态与影响因素,以及对人体的健康风险与生物效应,指出今后的研究重点与趋势是建立城市土壤重金属污染概念和标准体系,研究其在环境中的迁移转化机制与规律及城市土壤重金属复合污染,发展判源分析新技术.     

黄浦江上游饮用水源地水及沉积物中汞、砷的分布特征

对黄浦江上游饮用水源地水及沉积物中Hg、As的含量及分布进行了调查研究.结果表明,水中Hg、As的浓度范围分别为0.0407～0 2287μg·L-1、0.6087～5.2667μg·L-1,平均值分别为0.1492μg·L-1、2.7442μg·L-1;与地表水环境质量标准(GB3838-2002)Ⅲ类水标准相比,83.3%的样点Hg浓度超标,As未出现超标现象.沉积物中Hg、As的含量范围分别为0.0479～0.4169mg·kg-1、4.84～9.01mg·kg-1,平均值分别为0.1488 mg·kg-1、6.59mg·kg-1;57.1%的样点Hg含量超过了上海市土壤背景值,As含量未超标.从空间分布来看,位于工业园区河流的采样点及河流入江口的采样点水体中Hg、As浓度较高.沉积物对Hg、As的浓缩系数分别位于209～2361、1113～11171之间.沉积物中Hg、As的含量均与有机碳含量成显著正相关关系,表明本研究区域沉积物中有机碳是Hg、As含量的主要影响因子.根据Hg、As的分布特征,推断黄浦江上游饮用水源地Hg、As的污染源主要包括工业污染源、农业污染源、生活污水垃圾、上游来水、河流沉积物的二次污染、来往船只污染物的排放等.     

崇明东滩大气湿沉降酸性特征

对崇明东滩湿地的大气湿沉降进行了为期一年的样品采集,对其酸性特征进行了系统分析与讨论.结果表明,大气湿沉降表现出明显的酸性,pH均值为4.85,16.67%的降水达到强酸性,较强酸性的占19.44%;从各月份pH变化来看,9月份pH值相对较低,1月和7月较高,各季节pH值变化规律为秋季＜春季＜夏季＜冬季;降雨pH同降雨量表现出一定的负相关性,同风向表现出显著的正相关,风向变化引起的大气颗粒物含量的差异对湿沉降酸性产生明显影响;湿沉降中主要酸性离子NO-3和SO2-4平均含量分别为68 μmol·1-1和24 μmol·1-1,季节变化均表现为秋季＞冬季＞夏季≈春季;湿沉降中SO2-4和NO-3的当量浓度比均值为15.1,H2SO4对酸雨起决定性贡献作用,燃煤排放是湿沉降呈酸性的最主要原因.     

上海市宝山区大气降尘污染时空变化特征

为了探讨上海市宝山区大气尘降污染的时空变化特征,对上海市宝山区冬、春、秋季3个时段的大气降尘采样和分析,利用单因子指数法和空气污染指数法对宝山区降尘污染进行评价.结果表明,宝山区降尘通量为3.4-52.5 g·m~(-2)·month~(-1),各个季节的降尘总量上,春季高于冬季,秋季最低;从区域受污染范围大小看,春季>冬季>秋季,其中春季48.7%的区域受到污染;冬季最高降尘污染等级是三个季节中最高的,达到重污染水平;工业区的降尘通量和降尘污染等级都显著高于其他功能区,是宝山最主要的降尘污染源.     

基于GIS的上海城市灰尘重金属空间分布特征研究

基于ArcGIS地统计分析模块,以上海市外环以内为研究区域,对上海城市道路和公园灰尘中重金属Pb、Cr、Cu、Ni、Zn含量水平和空间分布特征进行了研究.研究表明:上海城市灰尘重金属平均含量水平普遍较高,Pb、Cr、Cu、Ni、Zn平均含量分别为273.45、144.01、190.01、86.26、708.25 mg·kg-1,分别高出上海土壤背景值10.7、1.9、6.6、2.7、8.2倍;外环区域Pb、Zn、Ni污染严重,尤以工业区、商业区以及交通繁忙区最突出.地统计分析表明,Pb和Cu呈较弱的空间相关性,说明Pb和Cu的空间变异以人为影响为主;Zn、Cr和Ni为中等相关,说明随机性因素和结构因素对这3种元素都有较大影响;基于ArcGIS的地统计学分析工具能够较好地反映重金属污染的空间分布格局.     

城郊小河流沉积物吸附Pb2+的动力学过程

采用分批试验法,对城郊小河流沉积物吸附Pb2+过程进行了研究,探讨了Pb2+吸附的动力学过程和机制.结果表明,随着溶液中沉积物质量增大,达到吸附平衡所需时间变短,单位沉积物吸附量和达到吸附平衡后溶液中Pb2+浓度变低;沉积物含量>0.6 g.L-1时对溶液中Pb2+的去除率超过95%;Pb2+在沉积物上吸附的动力学过程符合假二级动力学模型,该模型拟合的平衡吸附量也更接近真实值;Pb2+初始吸附速率与初始溶液中沉积物质量无明显的相关性;随溶液中沉积物浓度的增加,吸附速率常数逐渐增大,化学吸附所起的作用也越显著;较高浓度沉积物吸附Pb2+的动力学机制能较好符合Elovich方程,但较低浓度沉积物时则相对较差;从吸附速率来看,溶液中沉积物质量较高时,内扩散是整个吸附过程速率的控制步骤,沉积物含量较低时,吸附速率存在多级线性过程,初始阶段非均相扩散是主要控制步骤,但随着时间的延长,其吸附过程转变为沉积物内部的扩散过程.