基于自组织映射(SOM)算法的地下水污染源反演

根据污染物浓度监测数据进行地下水污染源反演是一类典型的地下水逆问题,通过对地下水污染源位置与强度的确定有助于提高地下水污染治理与修复的效果.提出一种基于自组织映射(SOM)算法的地下水污染溯源模型的替代模型的构建方法,并通过数值算例研究了 SOM替代模型中训练数据样本数目和神经元数目的最优组合,以得到能够准确地表征地下...     

红枫湖沉积物中重金属元素溯源分析的初步探讨

分析了红枫湖表层沉积物中有机质及10种重金属元素的含量,并应用平均富集因子(AEFs)对其污染状况进行了评价.结果表明,红枫湖表层沉积物的重金属按污染水平可分为3类:轻度污染(AEFs2)的Cd、Pb、Zn、Cr,As、Fe和Mn,中度污染(AEFs=2～3)的Cu,严重污染(AEFs3)的Ni和Hg.同时,通过主成分分析(PCA)法对影响湖泊沉积物中重金属分布的因素进行了分析,并在进行统计分析前,用Al对重金属元素含量进行了校正,以消除沉积物粒度对重金属分布的影响.分析结果表明,前3个主成分的贡献率分别为48.7%、20.5%、12.6%,所占比例总和大于80%,即这3个主成分基本能够代表原污染因素的大部分信息.结合湖泊特点及周边点源污染情况分析发现,红枫湖表层沉积物中重金属污染主要有3个可能来源:工业排污及Fe和Mn的影响;有机质的影响;早期岩石的风化及侵蚀(背景值).PCA聚类分析结果表明,本研究所调查的14个站位在污染程度上可分为4类,其结果反应出红枫湖沉积物中部分重金属、部分站位污染程度相对较重的特点,同时也进一步说明了工业排污是沉积物中重金属污染的主要来源.     

PCA-SOM耦合模型在湖泊水质评价中的应用

富营养化是湖泊沼泽化进程加快的重要因素之一,而湖泊富营养化的预防与治理已经成为世界性的难题。湖泊富营养化评价是湖泊治理的基础,它可以为治理工作提供科学的依据。该文以乌梁素海为例,采用主成分——SOM人工神经网络耦合模型进行富营养化评价。先建立富营养化评价指标体系,然后用主成分分析剔除存在相关性、信息重叠的指标,再将利用主成分分析得到的具有代表性的主成分指标代替原来的评价指标,输入到自组织特征映射网络模型中,最后对富营养化状况进行聚类分析。所得结果与实际相吻合。该方法能根据实测资料对湖泊富营养化状况客观地分类并计算出评价权值,避免了选取评价指标时的主观随意性。     

北京市地下水污染的现状及对策

本文在全面分析北京市地下水污染源，污染途径，污染物迁移转化及地下水污染现状的基础上，提出防止地下水源污染的防护措施及污染控制对策。     

污染地下水可渗透反应墙(PRB)技术研究进展

地下水污染已成为我国严峻的环境问题,治理污染地下水工作迫在眉睫。可渗透反应墙(permeable reactive barrier,PRB)技术是污染地下水修复的新兴技术,具有治理效果好、造价低廉、对生态环境影响小等特点,能够有效去除地下水中的有机氯化物、重金属和无机离子等。PRB技术在美国已广泛应用到工程领域并实现商业化,在我国目前处于实验室研究和现场示范应用阶段。综述了PRB技术的原理、结构类型、活性填料、修复机理和工程应用,指出PRB系统长期有效运行存在的技术问题,以及PRB技术的应用前景和重点研究方向,以期为PRB技术在我国的研发和推广应用及地下水污染治理提供参考。     

运用主成分分析(PCA)评价海洋沉积物中重金属污染来源

测定了胶州湾表层沉积物中重金属和有机质的含量,并用平均富集因子(Average Enrichment Factors,AEF)进行污染状况评价,发现胶州湾表层沉积物重金属污染可分为3类:轻度污染(AEFs<2),其中有Zn(AEF=1.11)、Pb(AEF=1.15)、Cr(AEF=1.52)、Mn(AEF=0.80)、Fe(AEF=0.45);中度污染(AEFs=2～3),包括Cu(AEF=2.79)和Cd(AEF=2.52);严重污染(AEFs>3),主要有As(AEF=3.03)和Hg(AEF=8.08).进一步通过主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)研究沉积物中重金属的来源,发现前3个主成分的贡献率分别为52.61%、17.37%和15.60%,表明重金属主要有3个来源:工业排污、有机质降解、岩石的自然风化与侵蚀过程.PCA的聚类分析指出,本次研究中所调查的14个站位在污染程度上可分为5大类,此结果既反映了胶州湾表层沉积物近河口污染程度重远河口污染程度轻的特点,同时也支持了工业排污是沉积物中重金属污染主要来源的分析.     

基于AHP-TOPSIS的在产企业地下水铁锰污染修复技术比选

筛选科学合理的在产企业地下水修复技术对于有效修复受污染地下水体、节约企业环保投资、实现绿色可持续发展具有重要意义。针对某在产企业铁锰污染的地下水,提出抽出处理、原位化学氧化、可渗透反应墙、监测自然衰减4套技术方案,运用层次分析法（AHP）与逼近于理想解的排序技术（TOPSIS）联合选取最佳修复方案。选取技术、经济、环境、社会4方面的14项指标建立层次分析模型,先由AHP确定指标权重,然后采用TOPSIS对4种技术方案进行优劣排序。结果表明,监测自然衰减技术方案由于在资源和能源消耗、废物产生及排放量、工程建设前期投入等方面的优势,适用于该在产企业地下水的治理与修复。

     

基于主成分分析法对开阳县岩溶地下水水质的评价

本文采用主成分分析法,对贵州省开阳县的9个地下暗河出口及岩溶泉的水质进行综合分析,选取其中具有代表性的13个实测数据进行定量化评价。结果表明,除城关镇石头村由于受到Fe、Na+等污染导致水质较差以外,该地区地下水水质总体都较好,与实际情况相符合,评价结果能为水资源合理开发利用和水污染的综合防治提供参考。     

郑州市大气PM2.5中重金属的污染特征、来源及健康风险评估:基于高分辨数据

为了研究城市大气PM_2.5中重金属的污染特征和来源,于2017年的7月和10月及2018年的1月和4月,利用在线金属分析仪对郑州市大气PM_2.5中的21种元素进行在线检测,分析了重金属浓度变化;通过富集因子、主成分分析和潜在源贡献等方法对重金属进行溯源;采用环境健康风险评价模型评估其健康风险.结果表明,K、 Zn、 Mn、 Pb、 Cu、 As、 Cr和Se的浓度随污染等级的提高而增加;富集因子和主成分分析法结果表明,重金属主要来源为地壳源、混合燃烧源、工业源和机动车源;雷达特征图表明,地壳源主导的污染主要发生在春、冬两季,混合燃烧源主导的污染主要发生在冬季;Pb、 As和Ni受汾渭平原、京津冀和河南南部的传输影响较大,Cd受采样点西北部影响较大;As对成年人和儿童均有显著致癌风险,Pb和Sb对儿童存在显著非致癌风险.     

水口水库2015—2019年水质污染变化特征及PMF溯源解析

基于水口水库2015—2019年的水质监测数据,采用主成分分析法（PCA）识别研究区域主要污染因子,分别对汛期/非汛期水质进行综合评价,测算研究区域主成分综合污染指数（PC-WPI）及动态度分析水库不同期污染变化特征,并通过水质的正矩阵因子分解模型（PMF）进行污染溯源解析.研究结果表明：(1)PCA识别氨氮、高锰酸盐指数、DO和COD是区域主要污染因子,库区自上游到下游水质逐渐改善,2015—2016汛期水质优于非汛期,2017—2019则相反;(2)研究区域PC-WPI为0.057～0.115,为轻度-中度污染,除2018年外,汛期的PC-WPI均值均低于前一个非汛期.2015—2019年区域水质呈现“好转-持续恶化-有所好转”趋势;(3)PMF解析表明汛期污染源为生活污水和养殖废水（39.47%）>农业面源（33.01%）>工业废水排放（27.52%）,非汛期污染源为生活污水排放（39.62%）>养殖废水（25.54%）>农业面源（18.33%）>工业废水排放（16.51%）.本研究可为缺少污染源统计资料区域的水环境污染识别和溯源提供技术支撑.     

我国地下水硝酸盐污染及源解析研究进展

我国地下水中硝酸盐污染问题严峻,尤其农业产区地下水硝酸盐污染日益突出,严重影响了地下饮用水安全,急需引起重视.通过综述发现,我国地下水中硝酸盐的主要来源为大气沉降、土壤氮、农业施肥和粪便污水等,其中粪便污水和农业施肥是地下水硝酸盐超标的主要原因.总结了水化学分析法、多元统计分析法、稳定同位素示踪法和微生物源追踪等技术在地下水硝酸盐溯源中的应用.各种溯源方法均有一定的局限性,建议采用多种方法联合识别地下水中硝酸盐来源,并通过多元统计分析和同位素定量解析模型计算不同污染来源贡献率.硝酸盐污染溯源经历了从定性到定量的研究过程,目前基于δ¹⁵N-NO₃ ^-和δ¹⁸O-NO₃ ^-解析硝酸盐来源的SIAR和MixSIAR模型已经相当成熟,但由于不同输入端元同位素特征值范围相互重叠,不同时空变化等条件下δ¹⁵N-NO₃ ^-和δ¹⁸O-NO₃ ^-值具有一定差异,以及氮迁移转化过程中的同位素分馏等的影响,导致模型计算得出的结果还存在不确定性,需要进一步优化模型的解析方法,以更精准地获取硝酸盐污染来源及其贡献率,服务于地下水资源的科学管理.     

巴伊盆地平原区地下水水化学特征及污染源识别

为探明新疆巴伊盆地平原区地下水水化学特征及形成机制并解析污染源,综合运用数理统计、图解法和PCA-APCS-MLR模型等方法,对2022年8月采集的4组泉水样、 20组潜水样和11组承压水样的测试结果进行分析.结果表明,研究区地下水化学类型复杂多样,泉水以HCO₃·SO₄-Na·Ca型地下水为主,潜水以HCO₃·SO₄-Na·Ca型和HCO₃·SO₄-Ca型地下水为主,承压水水化学类型主要为HCO₃·SO₄-Na·Ca型和HCO₃·Cl·SO₄-Na·Ca型;未利用地承压水水化学类型单一(Cl·SO₄-Na·Ca型),耕地及城乡居民用地承压水水化学类型复杂,表明地下水受到人类活动影响;地下水演化过程主要受到水岩相互作用与阳离子交换作用的影响,从泉水至潜水至承压水阳离子交换作用逐渐增强,石膏及硬石膏的风化溶解作用逐渐减弱、岩盐的风化溶解作用逐渐加强;...     

北京市平原区地下水污染防控区划不确定性分析

地下水污染防控区划对地下水保护、污染有效防治和管理有着重要的意义.以北京市平原区为背景建立了以污染风险评价、地下水价值和地下水源保护区三者叠加分析的地下水污染防控区划,为了得到更准确的地下水污染防控区划,本研究对其进行了不确定性分析.通过改变毒性、迁移性和降解性的权重值和地下水污染风险、地下水价值和地下水源保护区的权重值对其进行敏感性分析,研究结果表明,地下水污染风险、地下水价值和地下水源保护区的权重值比毒性、迁移性和降解性的权重值更为敏感.     

地下水中重金属污染来源及研究方法综析

查明重金属污染来源是地下水重金属污染防治的前提。近年来随着我国城市化进程的加快和工业的迅猛发展,我国地下水重金属污染也呈现日益严重的趋势。地下水重金属污染来源可分为自然来源和人为来源。地下水重金属污染的来源主要是人为来源,主要包括工业生产、再生水灌溉和生活污染来源。地下水重金属的工业污染主要位于重金属矿山和工业城市附近,其特点是污染元素种类多、浓度高,一般生产历史越长,重金属污染越严重。再生水重金属污染主要位于北方缺水区,运用再生水灌溉首先应该对再生水的重金属污染进行评价。生活来源的重金属污染对地下水正施加着愈来愈重要的影响,当前城市垃圾渗滤液正在成为地下水重金属污染的新源头。根据地下水重金属污染的空间分布、含水层对比、主成分分析、稳定同位素示踪及多元混合模型多种方法手段综合分析,客观准确地判断地下水重金属污染的来源及比例,制定科学合理地下水重金属污染的治理方案,以达到最佳的治理效果。     

南四湖流域种植业面源污染氮磷源解析研究

利用田间径流池采集南四湖流域种植业农田地表径流样品,分析其不同形态的氮磷数据,汇总数据得到南四湖流域种植业的氮磷源成分谱;并在南四湖区11条主要入湖河流入湖口处采集水样,测定氮磷含量,利用主成分分析法对南四湖流域种植业面源污染氮磷来源进行了源解析.结果表明,南四湖流域氮磷种植业面源污染来源有3种,3个主成分累积方差贡献率为95.275%.第一类污染途径为降雨淋溶小麦-玉米轮作农田产生的地表径流对河流产生的污染,这种污染的范围广且贡献率较大为50.220%;第二类污染途径为降雨淋溶大蒜-玉米轮作农田产生的地表径流流入南四湖入湖河流引起的,影响面也较广,贡献率为25.119%;第三类污染途径为自然降雨时,小麦-水稻轮作农田产生的地表径流对河流的污染,贡献率为19.937%.     

武汉市地下水中酞酸酯污染物检测及来源分析

在武汉市区长江与汉江交界地带采集了具有代表性的地下水水样。采用固相萃取-气相色谱联用法对样品中的痕量邻苯二甲酸酯污染物进行定性定量分析,方法线性范围1ng/L～1000ng/L,检出限22ng/L～341ng/L。武汉市地下水中邻苯二甲酸酯的检出种类主要包括DBP、DEHP与DIBP等3大类。DBP污染最严重的地点在S1(东西湖区),浓度达1023.8ng/L;DEHP污染最严重的地点在S4(常青花园),浓度达481.0ng/L;DIBP污染最严重的地点在S9(唐家墩),浓度达237.8ng/L。将检测结果与武汉市湖泊水,长江、汉江武汉段,武汉市垃圾填埋场垃圾渗滤液中的PAEs污染物种类及浓度进行对照,并结合采样点周边环境与水文地质条件进行分析。确定了PAEs污染物的土壤淋滤作用,汉江、长江水体对地下水的补给以及垃圾填埋场垃圾渗滤液的渗滤作用是武汉市地下水PAEs污染物的主要来源。     

汉阳非点源污染控制区划

城市非点源污染控制区划是控制和管理非点源污染、实现城市可持续发展的重要前提.在探讨城市非点源污染控制区划的原则与方法的基础上,结合城市可持续发展原则、非点源污染敏感性优先原则、非点源污染控制方向相似原则,以武汉市汉阳区为例,尝试了基于L-THIA模型,以GIS空间分析技术为平台,城市非点源污染敏感性评价为核心的定量区划方法.将汉阳划分出4个非点源污染控制区,分区结果可为区域非点源污染控制决策提供科学依据.     

地下水潜在污染源危害性评价方法研究

地下水污染源危害性评价对地下水资源保护及地下水污染防控区划具有重要意义,然而现有区域尺度地下水污染源荷载危害性评价弱化了点源污染复合强度对地下水的影响.因此,为更准确地进行区域地下水潜在污染源危害性评价,引入污染复合强度要素.选取工业源、农业源、生活源、地表排污河、垃圾场和加油站为研究对象,构建以污染源种类、污染物排放量、污染源释放可能性、缓冲区半径和污染复合强度为指标的综合评价模型,采用层次分析法确定各类污染源权重,基于Arc GIS 10. 2软件对沧州市进行地下水综合潜在污染源荷载危害性评价.结果表明:Ⅳ、Ⅴ级风险区面积为5 560. 0 km²,占总面积的41. 6%,主要位于沧州市中部、北部地区,其危害性受工业源影响最大;Ⅰ、Ⅱ级风险区面积为3 303. 4 km²,占总面积的25. 2%,主要位于沧州市东部地区.研究显示,该评价方法强化了点源污染复合强度对地下水危害性的影响,可为区域地下水潜在污染源危害性评价提供参考,对地下水资源保护及污染防控区划具有重要意义.     

联合PMF模型与稳定同位素的地下水污染溯源

基于传统水质监测与污染排放的污染源识别方法,存在监测频率与识别结果模糊等限制,难以实现污染源及迁移转化的准确量化.联合多元统计分析与稳定同位素技术,以成都平原典型混合用地区地下水污染为研究对象,提出利用正定矩阵因子分析（PMF）模型识别污染主控因子,减小环境因素对污染源判别的干扰,并基于水化学分析与土地利用构建贝叶斯稳定同位素混合模型,进一步量化不同污染源对地下水典型污染物硝酸盐氮（NO₃^-）的贡献率.结果表明,研究区地下水NO₃^-、NO₂^-、NH₄⁺、Mn、Fe、SO₄^2-和Cl^-均存在不同程度超标,且具有空间异质性.地下水中"三氮"主要以NO₃^-为主,NO₃^-浓度在菜地的地下水中普遍偏高（平均值为9.29 mg·L^-1）,其次是在养殖场（平均值为7.66 mg·L^-1）和耕地（平均值为7.09 mg·L^-1）,在工业区最低（平均值为2.20 mg·L^-1）.研究区地下水水质受原生地质作用、农业活动、水文地球化学演化、生活污染和工业污染的复合影响,且农业活动是研究区地下水NO₃^-增长的主要原因.研究区内农业区地下水NO₃^-的主要来源贡献为化肥（32%）和土壤氮（25%）;工业区地下水NO₃^-的主要来源贡献为污水排放（28%）和大气降雨（27%）.通过多元统计与稳定同位素技术的有机结合,有效识别了地下水污染来源及其贡献率,可为地下水污染源头防控提供科学依据.     

城市地下水污染特征及治污策略研究

由于人口增长速度过快,城市化进程也在不断地推进,地下水资源污染比较严重,地下水被污染后,给人类的生存造成威胁,对人类的生产和生活造成影响,因此,我们要采取措施,保护好地下水资源.文章中主要分析了城市地下水污染的状况,描述了地下水污染的特征,对此提出了治污的方法,主要采取防治相结合的方式,来治理城市的地下水的污染情况,从而使之能良好地运行,有效控制城市地下水的污染,使得城市居民能喝上放心水.