基于层次聚类和水质指数法的南水北调中线总干渠典型年份水质变化特征分析

为探明南水北调中线总干渠水质变化特征和时空分异规律,选择总干渠典型年份30个断面10个水质指标的逐月监测数据,利用层次聚类和WQI水质指数法对水质变化进行分析。层次聚类将总干渠划分为3个渠段,陶岔至柳家佐连续24个断面为第一渠段,该渠段各项水质指标浓度相对较低,其中F.coli ((44.41±56.11)个·L^-1)、COD_Mn((1.94±0.11) mg·L^-1)、SO42-((29.38±1.68) mg·L^-1)和DO ((9.74±1.42) mg·L^-1)等指标明显低于其他渠段;霸州、王庆坨、西黑山、惠南庄和团城湖为第二渠段,F.coli ((184.5±323.16)个·L^-1)、COD_Mn ((2.08±0.29) mg·L^-1)、SO₄^2-((27.21±1.81) mg·L^-1)和DO ((10.82±2.15) mg·L     

北京市区人工湖水质时空变化特征及水污染防治对策探讨

以北京16个人工湖的水质资料为基础,参考单因子水质标识指数法进行水质评价,分析北京市区人工湖水质的时空变化特征及其主要影响因素。结果表明:(1)位于北京市区北部、西部和中部的人工湖水质可满足一般景观用水水质要求,而东部、南部的人工湖水质状况则尚需进一步改善。(2)不同行政区人工湖水质指数平均值为:海淀西城东城朝阳。(3)蓄水量大的人工湖对污染物的稀释作用更显著,湖体自净能力也相应增加。(4)改善北京市区人工湖水质的途径主要包括避免雨水地表径流直接污染水体、优化驳岸设计、提高污水处理厂出水水质和建立较完善的水生动植物生态系统。     

巢湖水质时空分布模式研究

依据2004~2006年12个采样点11个水质指标数据,应用主成分分析(PCA)、聚类分析(CA)、判别分析(DA)和基于G IS平台的克里格插值法,对巢湖水质时空分布模式进行研究。通过统计分析将巢湖11个水质指标概括为4个主成分:第一主成分COD、BOD5和Chl-a;第二主成分电导率、NH4+-N、TN和TP;第三主成分温度和DO;第四主成分pH和SD。在空间尺度上分为2组,分别对应于东西半湖。除了DO指标,空间上西半湖周边区域的水质指标浓度显著高于东半湖;东西半湖TP和COD空间分布相似;在时间尺度上,可分为1月~3月份、12月份一组和4月~11月份一组;TP、COD、DO和SD指标第一时期浓度高于第二时期,温度、电导率和Chl-a指标则相反;溶解氧和温度两者的时间差异性呈现明显的负相关。并对采样点和采样频次进行了适当优化。     

宜兴城市内河污染物时空分布及解析

选取宜兴主城区18个典型内河采样点,对NO-3-N、NO-2-N、p H、CODMn、NH+4-N、TN、TP、SS、BOD5、DO、挥发酚、汞、铅及石油类14个主要水质指标进行为期1年的监测,频率为每月1次。采用综合污染指数法、聚类分析及因子分析法,系统解析了宜兴主城区内河水体污染物的时空分布特性。研究结果表明,综合污染指数随季节变化特征较为明显,总体污染程度表现为第三季度第二季度第四季度第一季度;聚类分析结果显示,河道的污染程度从空间上可分为2类(组);对城区内河监测点全年的因子分析提取3个特征因子,分析结果表明,内河河道以氮、磷污染为主导因素。     

洪湖水质时空特征及污染驱动力分析

运用主成分分析法和聚类分析法,对2016年洪湖8个常规监测点的8项水质指标进行数据分析,识别洪湖主要污染因子,判别洪湖水质的时空差异性,揭示洪湖水质与污染源的内在联系,分析污染成因。结果表明,2016年洪湖8个监测点均出现超标现象,且入湖断面水质浓度大于出湖断面水质浓度,超标因子主要为COD、TP、TN、氨氮,超标最严重的监测点位为蓝田。丰水期有机污染严重,污染源主要为洪湖内水产围网养殖;枯水期氮磷超标严重,污染主要来源于洪湖流域农业种植及畜禽养殖等;平水期湖体内外源污染都占较大比重。因此,为提高洪湖水质保护水生态环境,应拆除洪湖内围网,并加强对外源污染的控制。     

五台山景区空气质量及其时空变化特征分析

为研究人类粗放式旅游活动对自然景区空气质量的影响,以五台山景区为例,对景区内五爷庙、杨柏林村、殊像寺、南山寺旁原始森林共4个采样点的SO2、NO2、总悬浮颗粒物(TSP)、PM10进行采样分析。空气污染指数评价结果表明,五台山景区五爷庙与殊像寺空气质量属于轻度污染,前者首要污染物为TSP,后者首要污染物为NO2。杨柏林村与南山寺旁原始森林的空气质量为良,虽然空气质量优于五爷庙及殊像寺。与1983年相比,2014年五爷庙TSP浓度降低2.80%,其余各采样点TSP浓度增加了16.00%~106.45%。4个采样点NO2、SO2浓度分别增加了8.93~40.76、0.53~52.36倍。     

城市污水管网中水质变化特性

以管网中城市污水为研究对象,通过模拟管道的循环流动研究了水质变化特性。结果表明,在水力流动6 h的条件下,因管道沉积和管内微生物作用,城市污水中的TCOD(总有机物)去除率为10.79%,其中,沉积和生物降解作用对TCOD去除的贡献率分别为68.85%和31.15%。而管道中的氮类污染物的去除率为11.15%,管道沉积与生物降解作用各占约50%,其中生物降解引起的氮类污染物的变化主要是水中有机氮转化为NH3-N(NH3-N由35.51 mg/L升至38.38 mg/L),以及反硝化作用造成的NO3-N转变(NO3-N由2.36 mg/L降至0.84 mg/L)。总磷的变化相对较小,与管道内相对稳定的缺氧环境有关。     

苏南某市河流水质参数时空变异性研究

以苏南某市区320km2内的河流为研究对象,基于对高锰酸盐指数、NH3-N、TP3个主要水质参数的监测,应用地质统计学的变差函数球状模型和Kriging插值法,对河流有机污染指标、富营养化指标进行了空间插值,用以揭示其时空分布特征及变化趋势,并绘制了时空分布等值线图。结果表明,受不同区域污染物来源的差异、不同河道自身条件的差异和不同水期水生植物、入流水量、河水流动性的差异等因素的影响,研究区河流水质参数呈现出不同的时空变异特征;各水质参数污染均相当严重,尤以富营养化指标氮磷最为显著。     

南苕溪溶解性有机质光谱特性及其与水质参数的相关性研究

以南苕溪为研究对象,选取16个采样点位采集水样监测常规水质参数,利用紫外—可见吸收光谱、三维荧光光谱结合平行因子分析模型,分析南苕溪溶解性有机质(DOM)组成和来源,探讨DOM光谱特征与水化学特征的相关性.结果表明,南苕溪存在4个DOM荧光组分,包括两个类蛋白组分(记为C1、C2)和两个类腐殖质组分(记为C3、C4)....     

基于聚类分析和水质标识指数的水质评价方法

为探讨一种适用于大尺度、多断面和长时间的水质评价方法,用层次聚类分析将2006~2008年海河5个监测断面的165个水质样本分为20组,并用方差分析验证了结果的可靠性。用综合水质标识指数表示水质样本的综合特征,与单因子评价法相比,该方法充分考虑了最差水质因子的影响,避免了单因子评价法以偏概全的缺陷,且分辨率高。将评价结果分解到各断面,结果表明:密云水库、官厅水库和于桥水库的水质处于II~III类水之间,可满足作为饮用水水源水的要求,三岔口断面大部分时间为IV~V类水,张家口八号桥断面全年有6个月以上水质属于劣V类。     

松花江水质的多元统计分析

采用主成分分析法、因子分析法对松花江干流11个断面的水质监测数据按照不同水期进行分析,研究了各水质参数的相关性并对污染来源及不同水期内反映水质的重要参数进行了初步探讨.结果表明,水中可生物降解污染物对水体DO有一定的影响,水体温度是控制耗氧性污染物降解的主要因素.枯水期NH3-N与生活污水排放有重要关系,且在TN中占有较高比例.丰水期NH3-N与挥发酚相关性增加,这可能与汛期内煤化工类企业排放不达标有关;平水期,NH3-N与NO3-N相关性增加,可能平水期的污染来源及负荷与其他水期有差别.通过因子分析发现,在不同水期有不同的水质参数影响水质,枯水期大肠杆菌、TP是反映水质的重要参数;丰水期NH3-N、TP、石油类、pH为影响水质的主要水质参数;平水期DO、TN、电导率是反映松花江水质状况的重要水质参数,应当针对不同水期的污染负荷构成制定相应的污染防治方案.     

盐城蟒蛇河饮用水源原水水质及盐龙湖工程水质净化效果评价

蟒蛇河是盐城市区主要的地表饮用水源地,其水质通常在Ⅳ~Ⅴ类标准。为改善原水水质,中国首个平原上开挖的饮用水源生态净化湖——盐龙湖于2012年6月建成启用。通过水质监测,分析了近年来蟒蛇河原水水质及其污染特征,并对盐龙湖工程水质的净化效果进行了评价。研究表明:(1)蟒蛇河原水在春、秋、冬季水质主要指标基本能满足《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类标准,但夏季水质相对较差;(2)蟒蛇河原水呈现出典型的有机污染特征,营养盐类多是以有机形态存在,但TN与TP的主要污染来源并不一致,在不同季节原水污染特性存在波动规律;(3)近年来蟒蛇河原水中有机物及营养盐浓度有升高趋势;(4)盐龙湖工程水质净化效果在夏季最佳,春、秋季次之,冬季则一般;(5)近一年来,盐龙湖工程累计削减原水高锰酸盐指数、氨氮、TN、TP、SS的量分别达到56.6、35.6、59.8、8.9、1 000.0t(干质量)。     

Spatial distribution of perfluoroalkyl acids in the Pearl River of Southern China

An intensive campaign was conducted in September 2012 to collect surface water samples along the tributaries of the Pearl River in southern China. Thirteen perfluoroalkyl acids (PFAAs), including perfluorocarboxylates (PFCAs, C4–C11) and perfluorosulfonates (PFSAs, C4, C6–C8, and C10), were determined using high-performance liquid chromatography/negative electrospray ionization–tandem mass spectrometry (HPLC/(-)ESI–MS/MS). The concentrations of total PFAAs (ΣPFAAs) ranged from 3.0 to 52 ng L⁻¹, with an average of 19 ± 12 ng L⁻¹. The highest concentrations of ΣPFAAs were detected in the surface water of the Dong Jiang tributary (17–52 ng L⁻¹), followed by the main stream (13–26 ng L⁻¹) and the Sha Wan stream (3.0–4.5 ng L⁻¹). Perfluorooctanoate (PFOA), perfluorobutane sulfonate (PFBS), and perfluorooctane sulfonate (PFOS) were the three most abundant PFAAs and on average accounted for 20%, 24%, and 19% of ΣPFAAs, respectively. PFBS was the most abundant PFAA in the Dong Jiang tributary, and PFOA was the highest PFAA in the samples from the main stream of the Pearl River. A correlation was found between PFBS and PFOA, which suggests that both of these PFAAs originate from common source(s) in the region. Nevertheless, the slope of PFBS/PFOA was different in the different tributaries sampled, which indicates a spatial difference in the source profiles of the PFAAs.     

万家寨引黄北干线桑干河道输水水质模拟与控制

主要对采用河道输水方案的山西万家寨引黄北干线桑干河道水质进行模拟与控制研究,依据各水体特性建立河流水质数值模型和水库数值模型,运用系统分解方法将整个研究河道分解为若干个河段,并采用情景分析方法生成3个水质模拟情景,分析模拟结果表明,在山阴取水口和怀仁取水口水质达地表水Ⅲ类标准条件下,册田水库的入水水质不达标。应用反演思想生成2个水质控制情景和3个子情景,在水库出水口水质达标的情况下,分析确定沿河各排污口的污染物排放控制量,给出了保证册田水库水质安全的控制方法。     

基于多元统计分析的渭河西咸段水质评价

基于2012年旱季和雨季的水质监测数据,采用主成分分析(PCA)和绝对主成分多元线性回归分析(APCS-MLR)方法对渭河西咸段水体的污染特征进行了综合评价。结果表明,2012年渭河西咸段水体主要以有机污染和富营养化污染为主,同时存在一定的As污染。总体上,研究水体旱季比雨季污染严重,旱季和雨季提取的主成分及大部分断面综合排名不同,说明降雨对水质产生一定的影响。渭河西咸段水体在皂河入渭之前的上游污染相对较轻,污染贡献以干流排污为主;对应的下游水质较差,皂河是其最大的污染源。     

长江流域重点断面水质时空变异特征及污染源解析

为明晰长江流域水质时空分布特征并解析污染源,基于长江流域21个水质监测断面2008—2018年的pH、溶解氧(DO)、高锰酸盐指数(COD_Mn)及氨氮质量浓度([NH₃-N])数据,采用M-K趋势检验、相关性分析和层次聚类分析,对流域内水质时空动态变化趋势及特征进行综合识别,并结合绝对主成分回归分析法(APCS-MLR)解析污染物来源。结果表明,研究区内重点断面水质类别以II类为主,占71.39%。在时间上,水质污染程度表现为汛期(5—10月)劣于非汛期(1—4月和11、12月),汛期主要污染指标为DO和COD_Mn,非汛期主要污染指标为[NH₃-N];在空间上,21个监测断面聚类为3组,其水质优劣排序为GⅢ(四川乐山岷江大桥、湖南长沙新港、江西南昌滁搓站点)>GⅡ(中下游及下游)>GⅠ(上游及中上游)。结合主成分分析和多元回归分析得出,在所基于的指标中COD_Mn和NH₃-N是研究区内典型污染物,GⅠ组水体主要受营养盐面源污染和耗氧有机物蓄积污染;GⅡ组水质受工业生产和人类活动影响其营养盐和有机物污染严重,而自然因素影响较弱;GⅢ组站点属局部污染严重,污染源主要是有机物,其次是营养盐。上述研究结果可为长江流域针对性水环境治理、污染控制和改善提供参考。     

基于溶解氧和耗氧污染物变化的长江流域水质改善过程分析 (2008—2018年)

长江流域以21%国土面积承载了我国40%以上的人口和经济总量。基于长江流域水质监测数据,利用统计和相关性分析方法,分析了长江流域重点断面溶解氧 (DO) 和耗氧污染物 (COD_Mn和NH₃-N) 指标的多年时空变化趋势,探讨了流域水质恢复规律和特征。结果表明：在2008—2018年,长江流域水体的水质整体上呈现好转趋势,重点断面中Ⅰ~Ⅲ类水质占比之和上升,达到95.9%,增加了3.4%。其中,在重点监控断面中年DO平均值逐年升高,大于7.5 mg∙L⁻¹的断面数量占比2018年已经达到85.7%,长江上游区域增加最为明显;年COD_Mn平均值稳定处于Ⅲ类水限值内;年NH₃-N平均值呈现下降趋势,优于地表水Ⅱ类水质标准值 (< 0.5 mg∙L⁻¹) 的断面数量占比已经达到95.2%,下游下降最为明显 (下降13%) 。相关性分析结果表明,DO与COD_Mn和NH₃-N均呈负相关,相关系数分别为−0.40和−0.44;COD_Mn和NH₃-N呈正相关,相关系数为0.36,NH₃-N已成为长江流域水体主要耗氧污染物。长江流域水体DO恢复与耗氧污染物减排密切相关,尤其是对高浓度NH₃-N的控制。长江干流沿线省市的城市环境基础设施投资多年平均占比超过全国的50%,2018年的污水排放量比2008年增加37.9%,平均污水处理率增加23.3%,未处理污水量减少了77.8%。本研究结果表明,长江流域水体耗氧污染得到有效控制,干流水质呈现逐步好转态势,可为制定长江流域污染物控制目标提供参考。     

城市内河综合水质对再生水补水的响应

为解析再生水补水对城市内河水质的影响,以合肥市塘西河为例,采用一维水动力水质模型,结合模糊模式识别方法,研究再生水补水位置、水质和补水量对塘西河水质的影响。模拟结果表明：再生水补水改变了河流水动力特征、污染物负荷及其扩散降解过程,影响河流水质空间分布,且对补给点附近的河流水质影响最为显著;通过模糊模式识别分析发现,补给点越靠近上游对河流水质的改善作用越大,提高补水水质或增大补水水量均可进一步改善河流水质。