竺山湾流域河湖系统污染物总量控制研究

复杂河湖系统的总量控制需考虑河湖双重控制目标,以太湖西北部竺山湾流域为研究对象,运用排污系数法计算了区域内的入河污染负荷;构建了一维河网和二维湖体水环境数学模型,对水环境数学模型进行了率定;基于多重目标的河网水环境容量计算方法,计算了河网水环境容量,并分配至各控制单元;定量分析了各控制单元各污染物总量达标情况下的削减量及削减率。结果表明:竺山湾流域COD削减量为834.4 t,削减率为13.8%;氨氮削减量为226.1 t,削减率为36.5%;总氮削减量为724.8 t,削减率为55.2%;总磷削减量为108.9 t,削减率为73.4%。论文成果对于开展竺山湾流域污染物总量控制和水环境保护具有重要指导意义,同时为类似的河湖系统水污染物总量控制提供借鉴。     

西太湖区域水环境容量分配及水质可控目标研究

西太湖流域产业、人口集聚,水环境污染一直以来是该区域经济可持续发展的制约因素之一,利用2010年的监测数据对西太湖主要入湖河流及湖体的水环境状况进行了分析,通过对研究区域工业点源、城镇和农村生活源、农田面源和畜禽水产污染源排污的分布情况调查,并计算了入河污染物量;利用构建的西太湖区域水量水质数学模型,估算了区域水环境容量,依据水环境功能区的水质目标与水域面积分配到了各市/区,在充分调查现有与规划的各类型污染源总量控制工程措施的基础上,量化出具有空间分布的流域污染削减率,并提出水质可控目标。结果表明:太湖湖体受总氮污染影响总体水质劣于Ⅴ类,研究区域主要入湖河流基本处于Ⅳ类,氨氮超标最严重;进入水体的COD为25 410.2 t/a,氨氮2 795.4 t/a,总氮4 646.4 t/a,总磷313.8 t/a,其中城镇生活源污染物入河量所占的比例最大,各类污染物均在35%~50%,尤以宜兴市和常州武进区负荷较大;各控制单元进入水体的污染物量基本都超过了水环境容量,近期各市/区COD、氨氮、总氮和总磷的削减率分别为8.0%~56.0%,8.0%~62.1%,6.0%~41.8%,8.0%~59.9%,远期污染物削减率更高;最终通过模型推算,定出西太湖湖体各污染因子的可控目标,2015年,COD、氨氮、总氮和总磷分别为4.50、0.80、3.50和0.08 mg/L,2020年进一步达到4.50、0.60、3.00和0.07 mg/L,为西太湖总量控制提供科学依据。     

负荷历时曲线法在梁子湖流域污染容量总量控制中的应用

采用负荷历时曲线法(LDC),基于水质保护目标,研究水体纳污能力,确定最大日负荷总量(TMDL)是当前流域污染总量控制的主要方法之一。根据梁子湖高桥河流域控制断面2008~2011年的水文、水质数据,以主要污染物COD为指标,将负荷历史曲线法运用到梁子湖高桥河等子流域污染容量总量控制中,对该流域的最大日负荷(TMDL)变化规律进行分析,提出流域不同水文条件下的污染负荷消减量。研究结果表明:梁子湖水环境受面源污染影响较大。高桥河、徐家港、张家桥港、山坡港、宁港流域,在高流量期实际负荷值均已超出了允许负荷,其削减量分别为61.36、4.33、12.98、3.84、7.13 t/d;徐家港和宁港流域在丰水期实际负荷值也超出了允许负荷,削减量分别为0.16、0.17 t/d。该研究为流域相关管理部门对湖泊水环境的污染控制提供可靠的决策依据。     

基于水功能区纳污能力的攀枝花限制排污总量研究

实施水功能区限制纳污红线管理,控制陆域范围污染物排放总量,是保障水功能区水质达标的根本途径。针对现有水功能区划分及管理偏重考虑水体自然属性和完整性,缺乏与行政区划、陆域污染源分布的衔接,提出以水功能区划分成果为基础,综合考虑自然水系、行政区划、污染源分布情况的陆域控制单元划分方法,在此基础上,利用GIS空间分析建立水功能区与陆域控制单元的响应关系,制定基于水功能区纳污能力的陆域污染物限制排放总量方案。以攀枝花市河段为例,将攀枝花市划分为15个控制单元,19个控制子单元进行限制排污总量计算及分配,攀枝花全市COD、氨氮限制排放总量分别为17 437.6 t/a、1 866.0 t/a,与攀枝花市污染物总量控制规划成果基本一致。     

三峡水库蓄水运用期化学需氧量和氨氮污染负荷研究

根据三峡工程生态与环境监测系统污染源监测资料和相关研究成果,分析了库区化学需氧量（CODCr）和氨氮总污染负荷现状及历年变化情况,结果表明三峡水库污染负荷主要来源于上游。近5 a来,进入三峡水库的CODCr污染负荷平均为528.6万t/a,氨氮负荷平均为7.28万t/a,其中上游来水和库区CODCr负荷约为443.2万t/a和85.42万t/a,分别占83.8%和16.2%;上游来水和库区氨氮负荷约为4.75万t/a和253万t/a,分别占652%和348%。废污水及其污染物排放主要来源于重庆主城区。1997~2009年,尤其是三峡水库蓄水运用期内,库区废污水排放总量随库区社会经济快速发展而显著增加,但主要污染物CODCr和氨氮排放量增加态势得到了有效遏制,尤其是生活污水中的COD Cr排放量呈下降趋势,说明一系列环境保护政策与措施取得了明显效果。尽管如此,库区和上游水污染防治仍然不容疏忽     

SPATIAL PATTERNS OF POPULATION IN SHANGHAI BASED ON SPATIAL-STATISTICS

汉江上游是南水北调中线水源地,流域生态环境建设是保障水源地水质安全的关键。针对上游流域水环境污染、土地利用以及水土流失等重大生态环境问题,结合流域数字高程模型及水质调查对其进行了系统分析。结果表明：（1）丹江流域、库区流域及汉中盆地水质较差,CODMn和氨氮成为水源区主要污染物;（2）各子流域区植被覆盖占各自面积的712%~957%,表明流域植被覆盖较好,但沿河岸100 m范围内农业用地占292%~434%,且多为坡耕地;（3）流域水土流失严重,2000年左右流域侵蚀图显示汉江源头、秦岭南及大巴山北均出现了大片年均侵蚀模数>2 200 t/km2的区域,且有日益增强的趋势。提出加大水环境污染整治力度、加强农业用肥管理及河岸带建设、水土保持建设以及加强流域水环境及水土保持监测和科研工作等对策。     

水污染控制规划的GIS辅助技术研究

以宁波市甬江流域为例,以GIS技术辅助流域水污染控制规划,在ARCGIS90的环境中,完成了流域水系概化、水质评价,并利用GIS的叠置技术,建立功能区划水域－入河排污口－陆上汇流区的对应关系。根据水环境功能区的水质目标,通过建立污染源－水环境质量的输入响应关系,然后利用GIS技术对甬江流域数字高程模型（DEM）进行数字地形分析,得到甬江流域的模拟河网和流域汇水图,构筑了水污染控制单元,作为水环境容量核定和总量分配的基本工作区域。最后利用GIS的可视化表达进行辅助决策,确定各水环境功能区的水环境容量,结合排污状况（包括工业、农业、生活）的分析,得出流域水污染控制的总量控制方案和对策措施。甬江流域水污染控制规划的实践表明,在规划过程中,GIS作为一个必不可少的工具渗透在每一个环节中,为数据管理、空间图形表达和空间决策分析提供有效的工作平台和可靠的技术支持     

水污染控制规划的GIS辅助技术研究

以宁波市甬江流域为例，以GIS技术辅助流域水污染控制规划，在ARCGIS90的环境中，完成了流域水系概化、水质评价，并利用GIS的叠置技术，建立功能区划水域－入河排污口－陆上汇流区的对应关系。根据水环境功能区的水质目标，通过建立污染源－水环境质量的输入响应关系，然后利用GIS技术对甬江流域数字高程模型（DEM）进行数字地形分析，得到甬江流域的模拟河网和流域汇水图，构筑了水污染控制单元，作为水环境容量核定和总量分配的基本工作区域。最后利用GIS的可视化表达进行辅助决策，确定各水环境功能区的水环境容量，结合排污状况（包括工业、农业、生活）的分析，得出流域水污染控制的总量控制方案和对策措施。甬江流域水污染控制规划的实践表明，在规划过程中，GIS作为一个必不可少的工具渗透在每一个环节中，为数据管理、空间图形表达和空间决策分析提供有效的工作平台和可靠的技术支持     

南水北调中线水源地汉江上游流域主要生态环境问题及对策

汉江上游是南水北调中线水源地，流域生态环境建设是保障水源地水质安全的关键。针对上游流域水环境污染、土地利用以及水土流失等重大生态环境问题，结合流域数字高程模型及水质调查对其进行了系统分析。结果表明：（1）丹江流域、库区流域及汉中盆地水质较差，CODMn和氨氮成为水源区主要污染物；（2）各子流域区植被覆盖占各自面积的712%~957%，表明流域植被覆盖较好，但沿河岸100 m范围内农业用地占292%~434%，且多为坡耕地；（3）流域水土流失严重，2000年左右流域侵蚀图显示汉江源头、秦岭南及大巴山北均出现了大片年均侵蚀模数>2 200 t/km2的区域，且有日益增强的趋势。提出加大水环境污染整治力度、加强农业用肥管理及河岸带建设、水土保持建设以及加强流域水环境及水土保持监测和科研工作等对策。     

环淀山湖区域污染源解析

淀山湖是上海市重要的饮用水源保护区和生态涵养区。近10 a来水质富营养化程度急剧增加,藻类水华频发,对上海饮用水源地水质安全构成了巨大威胁。为加强污染物总量控制,采用排放系数法系统量化了2009年环淀山湖区域范围内6个镇主要污染源对该区域内水体的污染贡献,发现工业、农业、生活、城镇工矿和道路交通用地地表径流等污染源每年排放进入水体的污染物总量为TN 84199 t、TP 11968 t、COD 16 776.07 t和NH3 N 46110 t。生活污染源对TN和NH3 N贡献最大,农业污染源对TP贡献最大,城镇工矿和道路交通用地径流对COD的贡献最大。各镇中,汾湖镇是最大的贡献者,而周庄镇贡献最小     

汉江中游水污染规律与控制方案研究

汉江中游是汉江流域的重要区段和历史文化名城襄樊市所在地 ,其水环境保护意义重大。干流襄樊市区上游水质良好 ,为Ⅱ～Ⅲ类 ;干流宜城段及除清溪河外的所有支流均污染严重。“九五”期间工业COD重于生活COD ,占 6 1.8% (1998)。预测“十五”期间生活COD重于工业COD ,占58.92 % ;污染负荷集中于襄樊市区、枣阳、襄阳三个流域段 ,共占COD总负荷的 75.32 % (1998) ;制浆造纸业COD在工业源中占 4 9.96 % (1998)。治理 6家重点工业源排污大户共需资金 930 0万元 ,削减COD 1772 6t/a。在工业源全面达标排放的基础上 ,“十五”期间安排了治理生活污水含A、B、C三种项目类型的三个工程方案。第一方案突出了襄樊市区、枣阳、老河口三市的生活污水治理 ,“十五”期间投资 4 80 0 0万元 ,削减COD 170 0 0t/a ,实现汉江中游全流域 2 0 0 5年的水质目标 ;第二方案总投资 6 980 0万元 ,削减COD 2 550 0t/a ,保证汉江中游全流域稳定地达水质目标 ;第三方案总投资7580 0万元 ,削减COD 2 910 0t/a ,为汉江中游水质进一步改善提供条件。建议保证第一方案 ,创造条件部分实施第二、第三方案     

仙女湖富营养化特征与水环境容量核算

以典型的亚热带大型水库——江西省仙女湖为例,于2011~2013年季节性监测了仙女湖水体理化指标。采用综合营养状态指数法对其富营养化状态进行了评价,并采用沃伦威德尔模型(Vollenweider)和狄龙模型(Dillon)计算了COD、NH₃-N、TN和TP的水环境容量。结果表明:仙女湖水质总体处于地表水Ⅱ类~Ⅲ类标准,TN 0.32~0.91 mg/L、平均0.59 mg/L,NH₃-N 0.012~0.59 mg/L、平均0.31 mg/L,TP 0.017~0.080 mg/L、平均0.028 mg/L,COD_Mn 1.61~5.59 mg/L、平均2.85 mg/L,Chl-a 0.37~0.95 μg/L、平均0.56 μg/L。从湖区上游到下游,各指标尤其是总氮、总磷、透明度和氨氮呈现明显的趋优变化特征,除TP出现Ⅲ类水质外,其余指标多年持续处于Ⅱ类水质状态;从单因子状态指数来看,采用透明度评价的营养状态最高,大部分湖区持续处于轻度富营养状态;TN和TP评价的营养状态次之,处于中营养水平。仙女湖COD、NH₃-N、TN和TP水环境容量分别为21 208.0、3 528.8、4 991.2和248.1 t/a,分别剩余容量比率56.88%、68.25%、62.89%和13.67%,影响仙女湖水环境容量最突出的环境因子为TP。同时,基于对水环境容量影响因素的分析,最后提出了提高仙女湖区水环境容量的建设性方案。     

汉江中游水污染规律与控制方案研究

汉江中游是汉江流域的重要区段和历史文化名城襄樊市所在地,其水环境保护意义重大。干流襄樊市区上游水质良好,为Ⅱ-Ⅲ类;干流宜城段及除清溪河外的所有支流均污染严惩。“九五”期间工业COD重于生活COD,占61.8%(1998)。预测“十五”期间生活COD重于工业COD,占58.92%;污染负荷集中于襄樊市区、枣阳、襄阳三个流域段,共占COD总负荷的75.32%(1998);制浆造纸业COD在工业源中占49.96%(1998)。治理6家重点工业源排污大户共需资金9300万元,削减COD17726t/a。在工业源全面达标排放的基础上,“十五”期间安排了治理生活污水含A、B、C三种项目类型的三个工程方案。第一方案突出了襄樊市区、枣阳、老河口三市的生活污水治理,“十五”期间投资4．8亿元,削减COD17000t/a,实现汉江中游全流域2005年的水质目标,第二方案总投资6．98亿元,削减COD25500t/a,保证汉江中游全流域稳定地达水质目标;第三方案总投资7．58亿元,削减COD29100t/a,为汉江中游水质进一步改善提供条件。建议保证第一方案,创造条件部分实施第二、第三方案。     

丹江口库区及上游COD和氨氮工业污染源解析

利用2010年工业污染源普查更新数据,以COD和氨氮为分析对象,从排放总量、排放经济强度以及石化、冶金等13类工业行业分类来综合解析丹江口库区及上游工业污染源排放特征和行业贡献。结果表明:丹江口库区及上游工业点源COD、氨氮排放量分别为17 919.7t、2 841.3t;十堰、汉中、商洛工业源COD和氨氮贡献率分别为39.7%、22.6%、19.4%和18.8%、35.9%、38.1%,是COD、氨氮排放贡献率最大的3个地级市。制药、食品和石化为丹江口库区及上游COD排放贡献较高的行业,贡献率分别为40%、19%和16%;而石化、采掘和冶金分别为氨氮排放贡献了45%、20%和17%,为丹江口库区及上游高氨氮排放行业。皮革、造纸2个行业的万元工业产值COD及氨氮排放量均位于前列,分别为33.5kgCOD/万元、25.1kgCOD/万元和4.70kg氨氮/万元、2.27kg氨氮/万元。丹江口库区及上游区域污染防治与管理应从流域层面综合考虑,实施"分区管理、重点控制,分期执行,长久监管"措施。     

北方滨海城市内河水环境承载率研究

基于环统企业和污水处理厂的排污情况统计2013年北方滨海城市——威海市的点源污染负荷,并采用输出系数法估算了面源污染负荷。研究采用一维水环境模型核算水环境容量,并评估威海市水环境承载状况。威海市2013年COD和NH3-N的水环境容量分别为10 268和2 374 t/年,总承载率分别为30.9%和10.8%,COD承载在危机状态和警戒状态的有9%和10%,NH3-N在危机状态和警戒状态的有11%和7%。该结果可为威海市"十三五"污染物减排总量分配方案的制定提供一定的决策依据。     

基于环境基尼系数的控制单元水污染负荷分配优化研究

将基尼系数这一福利经济学概念引入松花江流域水污染物负荷分配过程,综合考虑水循环的社会-经济-资源-环境因素,从社会经济发展、科技进步水平、水污染治理水平和资源禀赋差异角度出发,遴选出人均GDP、重污染行业总产值比重、人均水污染物产生强度、工业水污染物去除率、生活水污染物去除率、单位国土面积水资源量、国控劣Ⅴ类断面占比7项指标,以COD及NH_3-N负荷为控制因子,辅以贡献系数这一表征外部不公平性参数,构建了以基尼系数为度量标准的流域水污染负荷优化分配模型,并据此制订了松花江流域33个控制单元基于公平性的水污染负荷分配方案。研究表明,2012年松花江流域基于7项指标的基尼系数值均大于0.4,超过了基尼系数合理警戒线,说明流域控制单元间COD及NH_3-N排放在社会经济和资源环境方面存在不公平现象,其中松花江干流和第二松花江流域是不公平性特征最为突出的两个流域。在Lingo模型优化分配得到的2020年流域各单元COD削减方案中,单元21的年削减量最大,为1.82万t/a,单元10的年均削减率最高,达8%;在相应NH_3-N削减方案中,单元21的年削减量及削减率均为最大,分别达到0.08万t/a及8%。     

乌江中上游新建水库水体甲基汞的时空分布

为了弄清新修建的水库是否造成水体甲基汞浓度升高,以贵州省乌江流域2座新建水库洪家渡水库和索风营水库为研究对象,采用蒸馏 乙基化结合（GC CVAFS）法测定了不同季节水库水体中甲基汞的浓度,最低检出限为 0.009 ng/L。探讨了水质参数对甲基汞分布的影响以及水库水体甲基汞的分布特征。结果显示:洪家渡水库总甲基汞浓度夏季平均值为 0.11 ng/L,秋季平均值为 0.08 ng/L,冬季平均值为 0.10 ng/L;索风营水库总甲基汞浓度夏季平均值为 0.11 ng/L,秋季平均值为 0.07 ng/L,冬季平均值为 0.09 ng/L。数据表明2座水库水体甲基汞含量均较低,低于目前我国环境质量标准规定的一类地表水汞含量标准限值,与世界上其他未受污染的水体基本相当。水库水体甲基汞浓度随水体深度的增加没有明显的变化规律,且夏季略高于冬季、秋季,这与夏季降雨量和温度有关,在入库处与大坝前没有明显的变化趋势。这与水库中被淹没土壤有机质含量偏低且流域内基岩为碳酸盐有关,还与其他环境因素有关(如pH值较高,DOC含量偏低等)。通过研究发现目前库区环境汞的甲基化率低,但随着水库生态系统的不断演化,内源和外源营养物的输入及水体在温度分层其间自身甲基汞的形成,导致水体甲基汞含量的逐渐增加,但仍需进一步的研究证实。     

汉江中下游流域工业污染源解析

选用2010年污染源普查更新数据对汉江中下游流域工业污染源的废水、COD及氨氮排放量按不同行政区划级别进行分类统计和归纳,描述流域工业污染源的地域分布及各行政区划内工业源排污力度。同时结合流域各企业工业经济生产总值及国民经济行业分类标准,对工业污染源排放强度特征与行业贡献进行分析。结果表明:襄阳市废水、COD、氨氮排放量贡献最大,贡献率分别为53%、45%、25%;工业源行业解析显示石化行业对废水、COD、氨氮排放贡献突出,相应的贡献率分别为49%、34%、81%;造纸、纺织和石化行业分别为万元工业产值废水、COD及氨氮排放最高的行业,其值分别为72.1t废水/万元、13.2kgCOD/万元和0.79kg氨氮/万元。     

乌江中上游新建水库水体甲基汞的时空分布

为了弄清新修建的水库是否造成水体甲基汞浓度升高，以贵州省乌江流域2座新建水库洪家渡水库和索风营水库为研究对象，采用蒸馏 乙基化结合（GC CVAFS）法测定了不同季节水库水体中甲基汞的浓度，最低检出限为 0.009 ng/L。探讨了水质参数对甲基汞分布的影响以及水库水体甲基汞的分布特征。结果显示:洪家渡水库总甲基汞浓度夏季平均值为 0.11 ng/L，秋季平均值为 0.08 ng/L，冬季平均值为 0.10 ng/L；索风营水库总甲基汞浓度夏季平均值为 0.11 ng/L，秋季平均值为 0.07 ng/L，冬季平均值为 0.09 ng/L。数据表明2座水库水体甲基汞含量均较低，低于目前我国环境质量标准规定的一类地表水汞含量标准限值，与世界上其他未受污染的水体基本相当。水库水体甲基汞浓度随水体深度的增加没有明显的变化规律，且夏季略高于冬季、秋季，这与夏季降雨量和温度有关，在入库处与大坝前没有明显的变化趋势。这与水库中被淹没土壤有机质含量偏低且流域内基岩为碳酸盐有关，还与其他环境因素有关(如pH值较高，DOC含量偏低等)。通过研究发现目前库区环境汞的甲基化率低，但随着水库生态系统的不断演化，内源和外源营养物的输入及水体在温度分层其间自身甲基汞的形成，导致水体甲基汞含量的逐渐增加，但仍需进一步的研究证实。     

水污染物总量控制目标分配研究——考虑主体功能区环境约束

随着污染物总量控制手段在我国的不断推进与深化,不同区域间污染物总量控制目标的公平合理分配方法是目前污染物总量管理研究的热点。文章从公平性的角度出发,充分考虑社会经济发展水平、水污染物削减潜力、主体功能区类型环境目标约束、水环境质量及资源禀赋等方面的差异,构建国家水污染物总量控制目标分配指标体系,利用熵值法与改进等比例分配相结合的方法对2015年国家COD和氨氮总量控制目标进行省级行政单元分配。结果显示,COD和氨氮在各省市自治区的削减目标分配特征基本一致,但削减率存在明显的地区差异。削减率较高的地区主要集中在东部的北京、天津、上海、河北、山东、浙江和广东等地以及中西部的山西、陕西、宁夏和青海等部分地区,其COD和氨氮削减率高于全国平均削减率,分别介于9.1%-14.1%和11.0%-21.8%,这主要与其主体功能区的发展要求、经济发展水平、污染治理水平和水环境质量状况等因素有关。削减率较低的地区主要集中在西部的西藏、新疆、甘肃、贵州和云南等地以及东部的福建和江苏等部分发达地区,其COD和氨氮削减率低于全国平均削减率,分别介于4.7%-7.7%和6.6%-9.5%。其中,西部五省区较低的削减率与其较小的水环境压力、较高的主体功能区环境目标约束有关,东部两省因其污染治理水平较高,削减率略低于全国平均削减水平。从COD和氨氮分配结果来看,符合不同主体功能区类型对水环境质量的要求以及污染减排的最终目的。该分配方法体系,在考虑公平的基础上同时兼顾了地区之间的差异性,为我国在不同区域间进行污染物总量控制目标分配提供了新的思路,对于实现不同地区间协同控制以及水环境质量的改善具有重要的指导意义。