基于三角随机模拟和ArcGIS的河流水环境健康风险评价模型

基于河流水环境系统中随机性、模糊性等多种不确定性共存或交叉存在的特性,将三角模糊数与随机模拟方法相耦合,构建了三角随机模拟模型,并将其应用到湘江(长沙段)的健康风险评价中。通过将各参数浓度进行三角模糊化和随机模拟,结果表明,各断面污染物造成的健康风险的变化趋势,总体沿湘江上游至下游逐步降低,表现为昭山猴子石五一桥橘子洲乔口三汊矶,且昭山、三汊矶断面和乔口断面均有恶化趋势。相对于常规的确定性方法,本模型能够得出评价区域健康风险的可能值区间及其相应的概率水平等定量信息,更加客观、全面地表征评价区域的风险状态及其空间分布差异,为决策者提供更多有用的信息。     

基于随机-模糊耦合的填埋场地下水污染风险评价方法

为分析参数不确定性对填埋场渗漏风险评估结果的影响,构建了填埋场地下水污染风险评价的物理过程模型,在此基础上,分别采用模糊理论和概率理论刻画模糊不确定性参数和随机不确定性参数,同时采用基于随机理论的Monte Carlo方法模拟模糊不确定参数,最终构建了基于模糊随机耦合的填埋场地下水污染风险评价方法。采用该模型对东北某一般工业固废填埋场进行案例研究,结果表明,实测浓度在模型模拟的的浓度区间(10%~90%分位值浓度)之内。说明本模型构建的模糊-随机耦合的地下水污染风险评价模型能较准确地预测地下水中污染物实际浓度,可以用于填埋场地下水污染风险评价.风险评估结果表明,该填埋场地下水的潜在污染物为As和Mn,其中As为主要健康风险物质,其非致癌风险值超过风险可接受水平的概率为22%,致癌风险超过10-4的概率为33%,超过10-5的概率为86%,应该采取措施控制含As填埋废物中As的溶出,降低其环境风险;Mn的非致癌风险值小于风险可接受水平的概率为100%,无风险。     

基于时序蒙特卡罗方法的某铬盐场污染地下水泄漏风险

突发性污染地下水泄漏对周围水环境的影响具有重要研究意义。借鉴时序蒙特卡罗(SMC)方法来模拟污染源运行状态,并结合相应的河流水质模型,对污染地下水泄漏后造成的河流水质超标风险概率进行研究;利用健康风险评价模型,对污染物泄漏时水环境造成的人体健康风险进行评价。以某铬盐场为例验证该方法的稳定性和实用性。结果表明,该场地受污染的地下水对人体健康产生的危害程度为中级,其超标风险概率随模拟时间的增加而趋于稳定。     

洋河流域不同时空水体重金属污染及健康风险评价

确定水体重金属污染及健康风险时空变化趋势,对流域水环境管理具有重要指导意义。基于1995年、2005年和2015年洋河流域10个监测断面的重金属监测数据,采用健康风险评价模型,对洋河流域As、Cd、Pb、Hg和Cu的浓度及其引起健康风险的时空变化进行了评价。结果表明,洋河流域重金属污染及其健康风险在时间上呈降低趋势,超过地表水质量标准三类标准的重金属由1995年的Cd、Pb和Hg变为2005年和2015年的Cd、Pb。致癌物质As和Cd所引起的个人年均风险远远高于非致癌物质Pb、Hg和Cu。重金属健康风险总和在1995年所有监测断面均超过国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平,2005年全部在最大可接受风险水平以下,2015年只有响水铺略微高于该水平。在空间分布上,重金属污染较为严重及其健康风险较大的区域集中于南洋河下游城区段、清水河下游张家口市区段和洋河干流下游段。     

危险废物事故排放的河流水环境健康风险评价

分析了基于水体中污染物迁移转化方程的水质预测模型,并借鉴美国环保局推荐使用的健康风险评价模型,建立了一种危险废物事故排放时水环境对人体健康风险的评价方法。以电镀污泥为例验证了该方法的有效性。结果显示:该方法需要参数少且计算简单;电镀污泥中目标污染物(Cr、Cu、Ni、Zn)所引起的河流水环境非致癌风险(1.67)超过了美国标准中的可接受风险水平1.00,不可接受;致癌风险(0.88E-11)则小于美国标准中的可接受风险水平1.00E-06,风险不明显。     

基于SWAT模型对武烈河流域不同水期的水环境治理项目效益分析研究

基于SWAT模型,以武烈河流域为例,研究流域不同类型水环境治理项目在不同水期的环境效益净值,为流域优化管理提供技术支持。结果表明:水环境治理对考核断面水质的改善情况,在不同水期存在一定的差异性。丰水期的COD和氨氮是枯水期的2~16倍,是平水期的1~3倍;平水期的COD和氨氮是枯水期的1~8倍。在枯水期和平水期,城镇生活污染治理项目对雹神庙断面COD和氨氮的改善贡献程度最大;在丰水期,农村面源污染治理项目对雹神庙断面COD和氨氮的改善贡献程度最大。     

海浪河水环境重金属污染健康风险评价

为阐明海浪河地表水体中重金属污染物的分布特征与风险水平,对研究区域内As、Cd、Zn、Cu、Pb、Mn等重金属污染物浓度进行了分析检测,并采用美国环境保护局(USEPA)推荐的健康风险评价模型对水体中重金属引起的健康风险进行了评价。结果表明,各采样点的重金属监测数据中As、Cd、Zn和Cu均达到Ⅱ类水质标准,符合水环境功能区划要求,Pb是海浪河主要超标污染物。海浪河重金属As和Cd的健康风险值远远大于Zn、Cu、Pb和Mn的健康风险值,风险值相差4~5个数量级。致癌物As的健康风险值最大,在S5和S6采样点分别达到了5.81×10-5和9.43×10-5a-1,均高于最大可接受风险水平5.0×10-5a-1。     

利用AQUATOX模型评价淀山湖二氯甲烷生态风险

淀山湖地处上海的饮用水源地,水体中有机污染物的生态风险逐渐引起人们的重视。淀山湖水质监测结果显示,淀山湖中的挥发性有机物以二氯甲烷为主。应用美国环境保护署的AQUATOX模型对淀山湖水体中二氯甲烷进行模拟,并进行生态风险评价,旨在构建基于AQUATOX模型的水环境中有机物浓度模拟方法及风险评价的研究体系。结果显示,淀山湖中的二氯甲烷尚处于安全范围,但是需要加强观测,避免高风险的发生。     

常德市柳叶湖表层沉积物重金属元素分布特征及潜在生态风险评价

柳叶湖表层沉积物中重金属的状况对洞庭湖流域生态环境具有重要影响。对该区域内31个采样点表层沉积物中重金属的含量及形态进行监测和分析,同时采用潜在生态风险指数法和健康风险评价模型进行风险评价。结果表明：(1)重金属平均值均高于洞庭湖水系水体沉积物重金属元素背景值。参考《土壤环境质量标准农用地土壤污染风险管控标准(试行)》(GB 15618—2018),Cd可能存在污染风险。(2)Cd、Cr、Pb、Cu、Zn、Ni来源相似,Mn有单独的来源,As有多个来源。(2)表层沉积物中As、Cr、Cu、Zn、Ni主要以残渣态为主,Cd和Mn主要是以弱酸可提取态和可还原态为主,Pb主要以可还原态为主。(3)Cd的单项潜在生态风险指数为57.0,属于中等风险,其他7种重金属均属于轻微风险。8种重金属的综合潜在生态风险指数为100.8,属于轻微风险。(4)成人、儿童的致癌、非致癌总风险处于可接受范围,且儿童的致癌、非致癌总风险指数均高于成人。As的致癌风险指数大于Cd; Zn的非致癌风险指数最低,而Cr最高。     

饮用水功能区水环境健康风险阈值体系研究

结合天津市饮用水功能区水环境现状,筛选出14种特征污染物,通过危害识别将其分为化学致癌物、非致癌有毒物和特殊物质3类。针对不同类别污染物建立健康风险评价模型,给出化学致癌物的致癌强度系数、非致癌有毒物参考剂量、人均寿命、不同年龄段人群日均饮水量和平均体重等参数,建立针对不同人群的饮用水功能区水质风险阈值体系。在此基础上,对天津市饮用水功能区——于桥水库进行水质风险进行评价。结果显示,于桥水库国控监测点位10个监测指标中,氨氮、挥发酚、汞、铅具有健康风险,4个指标的浓度均处于10-7的风险水平以下,说明于桥水库水环境健康程度较好,4个指标对成人及儿童的风险水平排序为铅氨氮汞挥发酚,重金属铅是主要健康风险污染物。     

三峡库区主要城镇饮用水源地水质健康风险评价

对三峡库区受回水影响的42个城镇饮用水源地水质进行调查研究,运用美国环境保护署推荐的健康风险评价模型对水源地水体中化学污染物质的健康风险作了初步评价。结果显示:研究区域致癌物的致癌风险偏高,三江水源地总致癌风险1.22×10~(-6)~7.19×10~(-5) a~(-1),支流水源地总致癌风险1.50×10~(-6)~7.19×10~(-5) a~(-1),地下水水源地总致癌风险3.05×10~(-6)~7.19×10~(-5)a~(-1),3种类型水源人均年致癌风险接近或超过了瑞典环境保护署、荷兰建设和环境署、英国皇家协会及国际放射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平,水源地类型的致癌风险顺序为地下水支流三江水库;非致癌物的总致癌风险均小于或略超过荷兰建设和环境署推荐的可忽略风险水平(10-8 a-1)。因此,认为12种非致癌物通过饮用水途径引起的风险是可以接受的,其总致癌风险处于Ⅲ级、中风险状态。与全国其他区域相比,15种参评因子所占总致癌风险值比例大致相同。     

基于随机森林分类算法的巢湖水质评价

基于监测数据及机器学习算法的湖泊水质实时评价技术对当前湖泊水资源的管理、维护和保护具有重要意义。本文针对巢湖水质的类别评价,利用随机森林(Random Forest,RF)分类算法对该区域水质进行类别判定。与其他算法相比,随机森林算法有着精度高、可容忍噪声强等诸多优点。测试结果表明,当决策树的棵数ntree=300,分裂属性集中属性个数mtry=2时,在合肥湖滨监测断面水质分类准确率可达96.15%,在巢湖裕溪口监测断面水质分类准确率高达100%,该方法具有稳健性较高、实用性强、泛化性能好等特点,能够有效进行水质评价。     

基于熵权法的松河矿水环境质量评价研究

根据松河矿水文条件对5个断面(W1~W5)水质进行监测,采用标准指数法对各断面水质的监测数据进行处理,并用熵权法确定各断面的指标权重,由各指标权重得出各断面的污染综合评分。结果表明,松河矿地表水水质中污染指数较高的是石油类,其次是SS、氨氮、BOD、COD,最后是硫化物。其中,影响各断面水质权重最大的是SS,其权重为0.2。综合污染指数和基于熵权法的断面评分排序一致,均为W1W2W3W4W5,表明基于熵权法的松河矿水环境质量评价结果准确可信。     

承德市武烈河水环境容量核算与减排效益评估研究

水环境容量核算能为水污染防治提供科学依据,而工程减排效益分析能为水污染防治提供优先顺序,两者都直接关系到流域总量减排任务的完成和水质目标的实现。以承德市武烈河为例,根据水环境容量核算的基本原理,结合污染状况、水质现状和水环境功能区划,对COD和氨氮的水环境容量进行核算;结合流域污染防治规划,以输入响应关系为基础,对两类主要污染防治工程的水环境质量减排效益进行评价。结果表明,武烈河COD、氨氮水环境容量分别为1 519.7、159.6t/a,水环境容量处于超载状态;主要污染防治工程能大幅削减污染物排放量,对改善水环境质量贡献明显,工程的落实将有利于改善武烈河水环境现状。     

城市自来水中挥发性有机氯污染物检测及健康风险评价初步研究

水质安全是饮用水安全的重中之重,直接关系到人体健康。采用健康风险评价模式,对某市饮用水进行了分析和评价。研究结果表明,该市通过饮水途径引起的非致癌健康风险中四氯化碳最大,三氯甲烷次之,两者风险水平在10-5～10-6,远低于美国环境保护署推荐的最大可接受风险水平。通过饮水途径所致健康风险中,四氯乙烯所引起的致癌风险最大(1.2×10-8),但远远低于美国环境保护署推荐的通过饮水途径最大可接受风险水平(5×10-5)。根据美国环境保护署的推荐值,初步认为目前该市饮用水中挥发性有机污染物不会对人体产生明显的健康危害。     

区域农田镉含量空间变异与综合风险的不确定性评估

我国小麦镉(Cd)污染格局多样,从不确定性角度评估区域小麦田Cd累积风险有助于提升污染防治决策的准确性。本研究基于不确定性理论,将蒙特卡洛(Monte-Carlo)随机模拟方法引入到区域土壤-小麦系统Cd污染综合风险评估中,结合多元统计和空间分析开展实例研究。结果表明河南省某小麦主产区92.8%的土壤样品Cd含量超过农田土壤风险筛选值(0.6 mg·kg^-1),84.0%的小麦籽粒样品Cd含量超过国家食品安全限量标准(0.1 mg·kg^-1)。区域土壤-小麦系统Cd累积水平整体上呈现西北高东南低的空间分布格局。区域Cd生态风险以中度污染为主。区域人群Cd摄入量超过WHO推荐安全值的风险概率为31.6%,控制土壤Cd累积趋势可将该超标风险下降至7.3%。不确定性模拟、空间分析和场景分析的综合应用可准确识别农田Cd污染风险等级和相应概率,为区域Cd污染防治提供决策建议。     

典型氯碱污染场地环境风险评价

以广东某氯碱化工污染场地为研究区域,采集了场地22个土壤及地下水样品,分析了25项污染物在不同区域的分布特征及其来源。监测结果表明,煤炭堆场与锅炉房区土壤受重金属铅、镍污染。六六六、四氯化碳、三氯甲烷、六氯苯、苯是场地的特征污染物,主要分布在危险品仓库、漂洗车间与四氯化碳车间。根据监测结果开展了不同暴露途径致癌风险值及非致癌危害商的计算。结果表明,部分样品表层土壤中上述有机污染物的基于人体健康致癌风险指数均超过10-6,最高达到1.65×10-2,表明风险水平高;非致癌危害在各暴露途径下也超过可接受值1,最高达5.59×104,表明风险水平高。说明对于存在高风险的区域必须进行采取合适的措施进行修复,减缓场地再利用后对人群健康的影响。     

石灰投加与搅拌对生态厕所的灭菌效果

以发展中国家农村地区的卫生条件改善为目的,开展了简易生态厕所的粪便堆肥处理实验。在投加石灰作为抑菌剂的条件下,研究了搅拌混合对杀灭致病微生物的影响,以及使堆肥终产物达到可接受风险值所需的最佳搅拌条件。实验确定了石灰的投加量,并应用Beta-Possion模型对堆肥处置过程中致病微生物对暴露人群的健康风险进行评价,从而从健康风险控制的角度确定了最佳的搅拌次数。研究结果表明,石灰投加量约占堆肥干重1.5%,手动搅拌50次,经搅拌后放置12 h能达到可接受的风险值(3.2×10-5)。     

新疆准东地区降尘重金属污染分析及健康风险评价

使用单因子污染指数及污染负荷指数计算重金属污染水平,应用美国环境保护署人体暴露风险评价方法对6种降尘重金属(Zn、Cu、Cr、Pb、Hg、As)进行健康风险评价。结果表明:(1)新疆准东地区降尘中6种重金属均值都高于昌吉土壤背景值。(2)健康风险评价表明,手-口摄食途径是儿童和成人致癌及非致癌的最主要暴露途径。As是致癌风险的主要贡献者。对于成人而言,降尘重金属的总非致癌和总致癌风险都在可接受的范围内,但儿童总非致癌风险、总致癌风险分别是成人的7.20、1.34倍,且儿童的总非致癌风险已大于安全阈值。     

大气环境中PM_(2.5)在线监测及评价理论研究

基于光散射法研制了一种PM_(2.5)在线监测系统,运用该系统对PM_(2.5)质量浓度进行实时监测。鉴于PM_(2.5)在空气质量评价中仅作为一个参考指标,专门针对PM_(2.5)的评价机制研究较少,将层次分析法与模糊评价法相结合,对一段时间内PM_(2.5)的浓度进行评价,得到时段内空气PM_(2.5)的质量状况。模糊评价法可很好地反映评价等级划分的模糊性和连续性,层次分析法能够将复杂的系统进行定量处理,评价结果符合实际情况。