北京城区河湖水系治理中的问题与建议

简要地回顾北京市近20年河湖水系治理历程中所取得的成就，分析存在的一些主要问题，根据对城区雨水径流非点源污染总量的粗略估算，指出城市雨水径流非点源污染是导致整治后的河湖水系水质恶化最主要的污染因素；结合发达国家对河湖水系治理的一些经验对北京市河湖水系的治理提出几点建议，以期为彻底治理河湖水系的污染提供新的思路，也可供其他城市在治理城市水系污染时参考。     

基于SWAT模型的流域面源污染模拟影响分析

针对流域面源污染模型往往忽略或简化河道内污染物变化过程的缺陷,探讨了河道水质模型对流域面源污染模拟的影响.以太湖流域浙西区的西苕溪流域为研究对象,选取具有一定物理机制的分布式面源污染模型SWAT模型,分别以激活和不激活其嵌套的河道水质模型QUAL2E,即SWAT模型与QUAL2E模型紧密耦合和松散耦合两种情况进行模拟,并比较了对TN及TP的模拟效果.结果表明,丰水期与平水期的模拟结果并没有显著差别;但在枯水期,由于水量较小,河道内污染物变化过程对模拟结果影响较大.同时引入QUAL2K模型,分析认为改进河道水质模型对提高SWAT模型模拟精度有一定的效果.     

QUAL2K模型在西苕溪干流梅溪段水质模拟中的应用

QUAL2K是一维稳态水质模型,由美国环保局开发并在QUAL2E模型的基础上发展起来的.采用QUAL2K模型对西苕溪干流梅溪段的水质进行了模拟和预测.针对西苕溪的具体情况,选用COD、氨氮和总磷作为模拟预测指标,用模型率定法并参考相关文献确定了COD降解系数Kc、氨氮降解系数Kn和总磷平衡系数Kp等水质参数,并对模拟结果进行了验证,结果表明预测值和实测值的相关性较好.     

四川城市生活垃圾重金属污染状况及来源分析

四川省作为西南粮食生产大省,土壤重金属污染问题备受关注,生活垃圾处理处置可能带来的土壤污染风险急需探明.结合四川省五大经济区的发展格局和多样的地形条件,研究了成都、宜宾、南充、达州、西昌、马尔康城市夏冬两季生活垃圾的物理组成、重金属含量及垃圾主要组分受污染状况.结果表明,四川地区生活垃圾中厨余、包装纸、卫生纸、橡塑和灰土是主要组分,共占总量的78.25%~96.92%;四川地区垃圾中Cu(14.23~107.56 mg/kg)、Cd(0.07~0.63 mg/kg)、Zn(53.77~338.30 mg/kg)、Hg(0.01~0.41 mg/kg)和Cr(35.39~179.63 mg/kg)浓度较高,易造成土壤污染.以土壤环境质量农业用地标准为参照计算得出的重金属污染负荷指数表明:仅夏季宜宾生活垃圾处于Ⅰ级中度污染;四川地区夏冬季总体处于无污染水平,且夏季污染负荷指数略高.通过测定垃圾主要组分中重金属含量,发现厨余和灰土是成都夏季垃圾中Cd的主要来源,灰土是四川地区垃圾中Cu、Zn和Cr的主要来源之一,燃煤产生的灰土是西昌冬季垃圾中Hg的主要来源.     

运用灰色系统理论对城市环境噪声分析与预测

利用灰色系统理论的灰色关联度分析法,对影响佛山市禅城区区域环境噪声的影响因子进行定量分析,结果表明,影响佛山市禅城区区域环境噪声的第一位因素是机动车辆密度;同时建立了城市区域环境噪声的灰色GM（1,1）预测模型,短期预测精度很高,未来5年禅城区区域环境噪声呈平稳下降趋势.为规划防治城市区域环境噪声提供科学依据.     

南宁市城市近郊型地下河表层沉积物多环芳烃污染特征及来源解析

为研究西南岩溶地区城市近郊型地下河沉积物中多环芳烃(PAHs)的污染特征及来源,选择南宁市清水泉地下河进行分析,沿地下河流动方向共采集8个表层沉积物样品,并检测16种PAHs的含量。结果表明,地下河表层沉积物中总PAHs为257.7～609.5ng/g(基于表层沉积物干质量计算),整体浓度处于中等污染水平;从PAHs组成来看,16种PAHs均被检出,且含量表现为4环PAHs5～6环PAHs2～3环PAHs;空间分布规律呈下游中游上游的趋势,且2～3环PAHs占比先增大后降低,而4～6环PAHs占比变化则相反;不同区域的PAHs来源各不相同,上游地区PAHs为燃烧来源,中游地区PAHs为石油来源,下游地区为混合来源,燃烧来源、石油来源与混合来源对PAHs的贡献率分别为28.4%、16.5%和55.1%。     

运用灰色系统理论对城市环境噪声分析与预测

利用灰色系统理论的灰色关联度分析法,对影响佛山市禅城区区域环境噪声的影响因子进行定量分析,结果表明,影响佛山市禅城区区域环境噪声的第一位因素是机动车辆密度;同时建立了城市区域环境噪声的灰色GM(1,1)预测模型,短期预测精度很高,未来5年禅城区区域环境噪声呈平稳下降趋势.为规划防治城市区域环境噪声提供科学依据.     

基于SWAT模型的观澜河流域城市面源污染负荷量化及影响效应评估

随着我国城市区域污水收集、截污系统的完善与水质净化厂出水标准的提高,点源污染逐步得到控制,城市面源污染对河流水质的影响越来越凸显。针对当前城市内河流集水区域城市面源污染负荷难以量化、对水体水质影响效应难以解析等问题,以深圳市观澜河流域为研究对象,通过对流域的现场勘察调研与地表累积物采样研究,来修正流域土地利用类型数据与SWAT模型的城镇数据库,构建流域城市面源污染评价模型。结果表明：SWAT模型城镇数据库中地表沉积物最大累积量(DIRTMX)、地表沉积物中总氮含量(TNCONC)、地表灰尘累积半饱和时长(TNALF)与地表灰尘总磷含量(TPCONC)对TN与TP负荷的模拟最为敏感;建立的SWAT模型对观澜河流域径流量、TP与TN模拟验证期的纳什效率系数(E_NS)分别为0.79、0.7、0.67,决定系数(R²)分别为0.81、0.77、0.81,模型拟合结果较好。应用SWAT模型分析了2018年观澜河流域TN和TP的城市面源污染时空分布特征：TN和TP输出最高值为13.31~14.91 t·km⁻²和1.69~1.86 t·km⁻²;8月份观澜河流域降雨径流污染最为严重,TN和TP负荷分别为2.15 t·km⁻²与0.24 t·km⁻²。上述评估结果可为区域城市面源污染的负荷量化与影响效应评估提供参考。     

暗渠段对城市河流水环境的影响

河道暗渠化是影响城市建成区河流黑臭水体治理的重要因素,为探究河道暗渠化对城市河流水环境的影响,以深圳市龙华区观澜河流域主要支流暗渠为研究对象,通过现场勘查并结合暗渠段水质分析,探讨了暗渠段主要环境问题,并分析了暗渠对河流水质的影响。结果表明：暗渠段对城市河流水质的影响是显著的,主要污染物为氨氮和总磷;污染最为严重的塘水围氨氮的平均值为22.29 mg·L⁻¹,为重度黑臭水体氨氮标准(15 mg·L⁻¹)的1.49倍,而其氧化还原电位的平均值为−154 mV,远低于轻度黑臭水体标准(50 mV),其中最低值为−190 mV,接近于重度黑臭水体的标准值(−200 mV)。在明渠-暗渠-明渠分布的空间格局中,暗渠内淤泥的大量累积、垃圾的清理不及时、污水排口的封堵不彻底等是造成暗渠段水质恶化的主要原因。在工程解决措施上,应结合区域城市发展规划,遵循“定位、揭盖、加窗、联涵、疏泥”十字方针,通过顶层覆盖物拆除或开窗、挡墙拆除或加固、污水收集与处理、淤泥与垃圾的清除等工程措施实现暗渠段污染的消除。以上研究结果可为城市河流黑臭水体治理和河流暗渠环境综合整治提供参考。     

面向城市水系环境需水的再生水空间配置——以深圳市宝安区为例

以深圳市宝安区为例,探讨以再生水满足城市水系环境需水的方法.应用一维恒定与非恒定水质模型计算了4种补水水质方案下该区10条主要河流的环境需水量,从水量平衡角度提出全区再生水BOD5的平均值,并进一步分析了补水水质与河流环境需水量的关系.结合该区水系与污水处理系统空间位置,提出3种再生水的空间配置方法.结果表明:茅洲河和...     

轮虫对生物膜处理城市河道污水的优化作用

生物膜蓄积老化是影响生物膜活性和净化效果的关键问题,通过引入微型动物增加食物链长度和增强较高营养级生物捕食作用的生物法在解决该问题上具有经济、环保和操作简单等优点。轮虫广泛存在于各种水体并能捕食细菌,可作为生物法应用的理想微型动物。利用生物法的原理,采用城市河道污水为实验用水进行挂膜,通过投加轮虫于生物膜成熟的水箱中,探讨轮虫对控制生物膜蓄积老化的作用。结果显示,投加组与对照组的生物膜干重和主要污染物(氨氮、总磷和COD)去除率没有显著差异(P0.05);两组的细菌总数和生物膜活性均表现出下降趋势,但是,相对对照组,投加组细菌总数下降显著(P0.05);相对投加组,对照组生物膜活性下降极显著(P0.01)。研究表明轮虫的投加在短期内不能显著增加生物膜的净化效果,但在细菌总数控制和生物膜活性维持上具有显著作用,因此,轮虫在解决生物膜蓄积老化问题上具有潜在的应用价值。     

直接投菌法在城市重污染河流治理中的应用研究

在无截污和清除内源的情况下,对深圳市甘坑河采用梅花式接种法将本源微生物菌剂分两次直接接入河流水体及底泥中。结果表明,第1次接种后的4 d内各项水质指标都不稳定,4 d后,悬浮物、COD、TP和NH3-N等浓度下降,水质明显改善;但从第8天开始,COD、NH3-N和TP的去除率同时下降,本源微生物的处理效率开始降低,需进行第2次接种;第2次接种后,DO浓度提升至2.0 mg/L以上,COD、TP和NH3-N的去除率分别保持在40%、30%和40%以上。结果表明,直接投菌法在城市重污染河道治理中可以初步消除河道的黑臭现象,修复水质。     

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。     

北京城市地表河流硝酸盐氮来源的氮氧同位素示踪研究

为了有效防治城市地表河流硝酸盐氮的污染并进行针对性水体治理,利用δ15N和δ18O双同位素示踪技术,对北京城区地表河流硝酸盐污染进行了溯源。选取北京9条河流的10个监测点,分析了硝酸盐氮污染的浓度分布特征,并运用MAT253氮氧双同位素技术解析了硝酸盐的各种来源。研究结果表明,北京城区地表河流硝酸盐氮污染自上游至下游逐渐加重,上游8个监测点的硝酸盐氮平均浓度在0.7～3.4 mg/L之间,下游东护城河和通惠河2处硝酸盐氮的浓度均值分别达7.6 mg/L和7.0 mg/L。利用同位素质谱MAT253分析,得知北京城区地表河流δ15N值总体分布范围为-1.2‰～+28.88‰,δ18O值分布范围为+0.09‰～+6.62‰,依据δ15N和δ18O的特征范围,得出北京城区地表河流硝酸盐来源主要是粪肥和污水。     

城市区域不同屋顶降雨径流水质特征

城市屋顶降雨径流是城市面源污染的主要组成部分之一。为了解城市不同屋顶降雨径流的水质特性,以重庆地区5种屋顶为例进行了20场降雨径流的水质监测。研究结果表明,不透水屋顶降雨径流污染物浓度均随降雨历时的延长而降低,混凝土屋顶降雨径流的COD、TP、TN、NH3-N平均浓度分别是瓦屋顶的1.6、1.7、1.4和1.5倍,且不透水屋顶降雨径流总氮的70%~80%为无机氮,总磷的20%~32%为磷酸盐;浅层屋顶降雨径流COD、TN、TP、NH3-N和NO-3-N浓度分别是深层绿色屋顶的0.25~0.26、0.3~0.5、0.07~0.09、0.3~0.6、0.05~0.06倍,且绿色屋顶降雨径流总氮的60%~80%为硝态氮。前期干旱天数和混凝土屋顶径流中的TN、接骨草屋顶径流中的氨氮浓度呈显著正相关关系,混凝土屋顶径流TP浓度与降雨强度显著正相关,降雨持续时间和瓦屋顶径流TSS平均浓度显著正相关。研究结果为城市建筑屋顶降雨径流的科学管理提供了参考。     

基于卫星观测及水质动力模型的感潮河流水质监测分析

综合高分辨率卫星观测具有时空连续覆盖和水质动力模型具有高时间分辨率的优势,对感潮河段的水质进行监测。通过Lansat8/OLI卫星数据定量反演了感潮河段-黄浦江的叶绿素a质量浓度,反演结果与地面实测数据的均方根误差为4.82 mg·m⁻³,决定系数R²为0.68。通过水质动力模型Delft3D,模拟了黄浦江水质参数(溶解氧(DO)、氨氮(NH₃-N)和高锰酸钾指数(COD_Mn))。结果表明：模拟水位与实测水位的均方根误差为0.22 m;水质参数DO、NH₃-N、COD_Mn的验证均方根误差分别为0.53、0.16、0.27 mg·L⁻¹。进一步分析后发现,2013年8月—2014年7月随着黄浦江叶绿素a质量浓度的增大,DO与NH₃-N也相应增大,COD_Mn则相应减小。通过叶绿素a质量浓度与水质参数所构建的关系式,利用Lansat8/OLI卫星数据反演了不同时期的黄浦江DO、NH₃-N、COD_Mn,发现感潮河段水质参数存在季节性变化。卫星观测与水质动力模型相结合的方法可为海岸带感潮河流时空快速变化的水质监测提供参考。     

面向工业污染源排放的城市大气环境系统韧性评价及其时空演化

关中城市群是西部地区两大城市群之一。在该区域内有较多重污染企业。为探索关中城市群各市大气环境系统的韧性水平,将韧性理念应用于城市大气环境系统,并以工业污染源排放为视角,建立基于风险矩阵理论 (RMA) 与PSR的韧性评价模型,利用基于博弈论的组合赋权法确定PSR权重,并采用Sobol方法对模型进行敏感性分析,实现对关中城市群2018—2020年城市大气环境系统韧性时序演化及空间分布的实证分析。结果表明：非甲烷总烃、甲醇、氟化物及硫化氢属于敏感参数,其中甲醇为高敏感参数;从时间维度看,2019年关中城市群各城市大气环境系统韧性水平普遍高于2018年和2020年;从空间维度看,关中城市群各城市大气环境系统韧性水平呈现出“非均衡不稳定性”,3年中仅有西安、渭南及平凉3市达到高度韧性水平,中低韧性区域占绝大部分。提出相应的区域大气污染控制策略,如加强城市间的经验交流和分工协作、发挥西安的辐射带动作用、实施韧性区分类管理等。本研究可为关中城市群城市大气环境系统韧性建设提供参考。