Water quality of reclaimed water from treated urban wastewater in Chaobai River Basin,North China

The utilization of reclaimed water could be an efficient tool to alleviate water scarcity, especially for dry river augmentation. However, it is crucial to monitor water quality to ensure safety to human health and to avoid negative effects on the environment. Reclaimed water samples were collected bimonthly from May to November in 2010 in Chaobai River, and the physiochemical parameters were determined. The main results are as follows: The parameters exceeding the threshold value of the water guidelines are mainly nutrition related to nitrogen and phosphorus, which are known to increase the risk of eutrophication in surface waters. Additionally, nitrite and nitrate can be detrimental to human health. The majority of the parameters have a peaking concentration in May, whereas others either show significant temporal variation over the entire period or remain relatively constant in all four months. Correlation analysis shows that some parameters (pH, T and B) have no significant correlation with others, whereas significant positive correlation was found for Sr with EC and TDS, for Cl with TDS, for SiO₂ with TP and for NO₃–N with TN and a significant negative correlation between SO₄ and Ba. According to principal component analysis, 60.108% of the total data is represented by dominant solutes, and the second principal component with a percentage of 31.876 comprises parameters related to nitrogen. Subsequent cluster analysis of parameters identified four groups, which represent different compositions, and samples in May differ from others.     

汉江堵河流域地表水质时空变化特征

对汉江堵河流域9个点位为期1年的地表水水质理化特性进行时空特征分析，应用〖WTBX〗t〖WTBZ〗检验进行水质季节性变化分析，聚类分析进行空间相似性分析以确定空间尺度的分类情况，判别分析识别显著性指标，并以此反映上述空间聚类分析结果的差异性。结果表明:①Cl-、总溶解性固体（TDS）及浊度（Turbidity） 3项指标没有表现出显著的时间差异性；②温度、pH、NO-3、TP表现为丰水季显著大于枯水季，而SO2-4、HCO-3、NH+4、 DO则表现出相反的变化趋势，即枯水季显著大于丰水季；③空间聚类分析将采样点分为4类；④判别分析体现出良好的指标降维能力，仅需4个指标（NO-3、TDS、SO2-4、HCO-3）即可反映整体水质的空间差异性。     

基于遥感和GIS的赤水河水质对流域土地利用的响应研究

利用2009年TM影像和11个断面的水质监测数据,同时在缓冲区和子流域尺度上,分析了赤水河流域内土地利用方式与水质指标（溶解氧、高锰酸盐指数、氨氮）之间的相关关系,并建立水质对土地利用结构的空间响应模型。由相关性分析得：从缓冲区尺度到子流域尺度,建设用地与氨氮的相关性由显著正相关变为高度正相关,相关系数达到0836;与高锰酸盐指数的相关性则由普通正相关变为显著正相关,相关系数为0776。耕地与高锰酸盐指数的相关性由显著正相关增加为高度正相关,相关系数达到0913;与氨氮的相关系数也增加到0782;而耕地与溶解氧则由缓冲区尺度的一般负相关变为子流域尺度的显著负相关,相关系数达0609。在缓冲区尺度上,林地与氨氮、高锰酸盐指数呈负相关,相关程度总体上随着缓冲半径的增大而增大;而当研究尺度为依自然属性划分的子流域时,林地与氨氮呈现出显著负相关,相关系数达到0673;与高锰酸盐指数呈现出高度负相关,相关系数达到0822;且在子流域尺度上林地对溶解氧的“汇”的作用才充分表现出来,相关系数达0718。研究结果表明：赤水河流域土地利用方式对水质有重要影响。赤水河流域内的城镇建设用地和耕地对流域水质有着严重的负面影响,承载在其上的城市生活、工业污水和农业面源污染(种养殖)是河流水质污染的重要污染源。林地对流域的水质污染有重要的缓解作用。总体上,各水质参数与土地利用类型间的相关性在子流域和缓冲区两种尺度下表现出一致的规律,但这种相关性在子流域尺度下表现的更为显著。研究成果可为赤水河流域的水污染防治、土地利用方式优化提供科学依据,并为同类研究提供借鉴     

潮汐循环影响下上覆水环境因子和氮营养盐的变化及其相关关系

潮汐循环对水体理化特征的短期影响是潮汐河口各种理化参数变化的一个重要原因。通过崇明东旺沙堤外低潮滩和东海农场低潮滩采样及环境因子分析，发现崇明东滩各环境因子之间（除浊度外）相关性较好，均呈宽 “U”型变化；东海农场各环境因子之间相关性较差，变化不一致，且盐度、电导率变化与崇明东滩变化相反；受潮汐循环影响，崇明东滩涨潮初期各形态氮有明显释放过程，而东海农场的近底层水体在涨潮初期NH4+ N急剧下降，NOX- N缓慢下降；无论是在崇明东滩还是在东海农场，营养盐浓度受环境因子的共同影响，整个潮汐循环过程中总无机氮（TIN）与盐度呈显著线性负相关，这与整个长江口近岸水体的营养盐负荷相一致，长江上游淡水带来的高负荷营养盐流经河口进入海洋。     

基于探索性数据分析的汉丰湖富营养化驱动因子研究

为了探究汉丰湖富营养化驱动因子和营养状况,基于2014年水质监测数据,应用探索性数据分析方法初步研究了汉丰湖水动力条件与环境因子的相关性、水质主成分、相关环境因子熵权和营养健康指数。回归分析结果表明：水位与透明度呈正相关,流量与DO呈负相关,与流速呈负相关的因子为Chla、CODMn、NH+4-N和DTP;主成分分析提取的3个主成分分别反映了营养盐、有机污染以及藻类信息;DO、TN和TP的熵权表明汉丰湖水体的富营养状况受制于耗氧有机污染和氮、磷营养盐;营养健康指数S1>S3>S6（湖心）>S7（湖尾）>S5（湖首）>S4>S2。汉丰湖水体营养状况介于中营养到轻富营养,其中南河营养状态较高,湖心营养程度高于湖首和湖尾。减少有机污染物、营养盐的输入和改善局部水域的水动力条件可抑制藻类生长,有利于防治富营养化。 关键词： 探索性数据分析;汉丰湖;富营养化;驱动因子;水动力条件;主成分;熵权;营养健康指数     

峡山地不同垂直带土壤层的水文功能及其影响因子

渗透性能和持水能力是土壤重要的水力学性质,是土壤调节径流、保持水土和涵养水源等水文功能的基础。以三峡库首的夷陵-大老岭山地为对象,采集亚高山棕壤针叶林地、中山黄棕壤针阔混交林与茶园地和低山黄壤针叶林地等4个样点剖面的土壤样品,在室内进行土壤饱和导水率、水分特征曲线和理化性质测定,量化了不同样地土壤渗透性能、持水能力和水分库容等水文功能参数,并明确了其主要影响因子。结果表明: 研究区山地土壤饱和导水率在0.06～14.78 mm/min之间,亚高山棕壤和中山黄棕壤林地土壤渗透性能较好,其平均饱和导水率在7.15～14.78 mm/ min之间,低山黄壤次之（1.3 9 mm/min）,中山黄棕壤茶园土壤渗透能力最差（1.17 mm/min）。不同类型土壤的饱和含水量、毛管含水量、田间持水量存在较大差异,凋萎含水量差异较小。同一类型土壤的不同发生层内,土壤饱和含水量随土壤深度的增加而递减,毛管持水量和田间持水量随土层深度的增加波动上升。不同样地间土壤水分总库容差异较大,随着海拔的升高,土壤水分总库容增加。土壤水分特征参数与土壤性质的相关分析表明,饱和导水率与土壤总孔隙度呈显著正相关,与容重呈显著负相关;饱和含水量、毛管持水量、田间持水量均与土壤总孔隙度、粘粒含量呈显著性正相关,与容重呈显著负相关;饱和含水量与根系重量呈显著正相关;毛管持水量、田间持水量与砂粒含量呈显著负相关。与中山茶园地和低山黄壤林地相比,亚高山棕壤和中山黄棕壤林地渗透性能较好且持水性更强,具有更好的调蓄径流和涵养水源的水文功能。 关键词： 山地土壤;土壤孔隙度;饱和导水率;持水能力;三峡库区     

基于SWAT模型的昌江流域土地利用变化对水环境的影响研究

土地利用快速变化对水环境带来较大影响,定量分析土地利用与水环境污染的关系是土地利用结构调整的重要依据。利用3S技术,通过SWAT模型对1983年与2012年昌江流域的水量和水质模拟,分析了土地利用时空变化,结合氨氮、总磷模拟数据,定量分析了土地利用变化下该流域的水环境污染负荷。研究结果表明:该区域林地、草地、水域、城镇及建设用地呈增加趋势,耕地则呈减小趋势。林地占比最大,为70%左右,其次为水田。水田为水环境非点源负荷贡献的第一大来源,且其占流域略多于20%的面积,贡献了该区域总磷总量的53.48%~57.01%和氨氮总量的51.86%~56.57%;农业耕作以25%的地类面积,贡献了60%~65%的非点源污染负荷;旱地的单位面积贡献污染负荷高于林地及城镇及建设用地,表明农业非点源污染是该区域水环境非点源污染的主要来源。     

鄱阳湖出流水质2004~2014年变化及其对水位变化的响应:对水质监测频率的启示

通过对鄱阳湖湖口2004~2014年以周为单位的水质指标,包括溶解氧（DO）,氨氮（NH₄⁺-N）和高锰酸盐指数（COD_Mn）的变化特征及其与水位响应关系进行分析,并对合理的监测频率进行了探讨。结果表明：（1）就DO,NH₄⁺-N和COD_Mn而言,鄱阳湖出湖水质在2004~2014年没有显著恶化的趋势,然而在年内呈现明显的周期性变化,其浓度与湖泊水位波动有较显著的负相关性（p<0.01）,相关系数分别达到-0.63,-0.67和-0.36;（2）考虑水质指标在湖相状态与河相状态存在显著的差异（p<0.01）,概率密度分布曲线进一步表明,在鄱阳湖呈湖相时,湖口NH₄⁺-N浓度小于0.25 mg/L的概率为93%,而在河相时仅为32.8%。DO与COD_Mn浓度在河湖相的特征与NH₄⁺-N相似。因此,在湖相状态下,鄱阳湖出流水质良好的概率更大,而高水位下的稀释作用可能是影响湖泊年内变化的主要控制因素;（3）时间序列分析表明DO,NH₄⁺-N和COD_Mn存在明显的自相关性,1~2月一次的监测频率基本能够准确的描述NH₄⁺-N和DO的动态变化特征,而COD_Mn仍需要1~2周一次的监测,从而避免过多的损失动态信息。能够为将来更深入的研究湖泊水情与水质定量关系提供基础和思路,从而为湖泊水环境管理和调控提供对策和建议。     

金华江支流白沙溪附生硅藻群落结构及影响因子研究

于2010年5、8和11月,2011年2月,分别采集了金华江支流白沙溪4个断面附生硅藻样品,分析其硅藻群落结构及物种多样性,并利用多样性指数对水质进行了生物学评价;同时,应用典型对应分析揭示白沙溪硅藻群落结构与环境因子之间的关系。结果表明：（1）共鉴定附生硅藻92种（含变型和变种）,隶属于2纲19科31属;多样性指数为140~248,总平均为189;均匀度指数为012~038,总平均为023;（2）硅藻群落结构呈现出季节上的变化。在季节变化上,物种丰富度及多样性指数以夏季（8月）最高,而以春季（5月）最低。白沙溪水体总体为α 中污水体;（3）典型对应分析结果表明,氨氮、水温和pH是影响白沙溪附生硅藻群落分布的主要因素,硅藻群落结构随着这些环境因子的变化表现出一定的空间差异     

汉江堵河流域地表水质时空变化特征

对汉江堵河流域9个点位为期1年的地表水水质理化特性进行时空特征分析,应用〖WTBX〗t〖WTBZ〗检验进行水质季节性变化分析,聚类分析进行空间相似性分析以确定空间尺度的分类情况,判别分析识别显著性指标,并以此反映上述空间聚类分析结果的差异性。结果表明:①Cl-、总溶解性固体（TDS）及浊度（Turbidity） 3项指标没有表现出显著的时间差异性;②温度、pH、NO-3、TP表现为丰水季显著大于枯水季,而SO2-4、HCO-3、NH+4、 DO则表现出相反的变化趋势,即枯水季显著大于丰水季;③空间聚类分析将采样点分为4类;④判别分析体现出良好的指标降维能力,仅需4个指标（NO-3、TDS、SO2-4、HCO-3）即可反映整体水质的空间差异性。     

春季香溪河库湾CODMn时空分布及其影响因子初探

于2012年春季在香溪河库湾合理布置断面观测,分析水体高锰酸盐指数(CODMn)的时空分布特征,并对CODMn与水体中叶绿素a、溶解氧(DO)、水体垂向稳定系数、总氮(TN)和溶解性硅酸盐(D Si)进行相关分析,以期为香溪河流域有机污染的治理提供支持和指导。结果表明：春季香溪河库湾CODMn浓度变化范围为1.40～5.36 mg/L,4月CODMn均值明显高于3月和5月,为366 mg/L,整个春季CODMn浓度从下游至上游呈现明显增大的趋势。相关分析发现,春季水华暴发期间,CODMn与叶绿素a显著正相关(分别为072和074),而在未暴发水华的3月二者的相关性不显著。浮游植物和水体稳定系数是影响CODMn变化的主要因素。倒灌异重流使得高含氮、低CODMn浓度的长江干流水体进入库湾下游并稀释CODMn浓度。CODMn与DO在3月和5月的弱相关关系为香溪河CODMn特殊的分布特征提供了其它合理的解释,其分布特征受多种因素的共同影响。春季库湾上游有机污染趋于恶化,限制支流特别是上游污染物的排放是改善有机污染现状的有效途径     

基于PCA和SOM网络的洪泽湖水质时空变化特征分析

2010年分4个季度对洪泽湖全湖20个样点的水质理化特征进行了定期监测,采用修正的卡尔森营养状态指数法（TSIm）综合评价了洪泽湖水质的营养状况,同时应用主成分分析（PCA）和自组织特征映射网络（SOM网络）分析了洪泽湖水质的时空变化特征。结果显示：除了水深（WD）和透明度（SD）,洪泽湖的pH、EC、NH+4 N、TN、TP、和CODMn等水质参数季节差异显著。TSIm综合评价结果表明洪泽湖4个季节的水质均呈富营养化状态,夏季富营养化程度最严重。PCA分析表明洪泽湖水质主要受离子和氮盐的控制,磷不是控制洪泽湖水质的最主要因素。SOM网络将全湖20个样点聚为G1、G2和G3三类,G1代表洪泽湖相对封闭的北部区域,有沉水植被分布,水质主要受围网养殖污染的影响;G2代表洪泽湖东部和南部区域,〖JP2〗航运繁忙,直接承接淮河入湖河水,水质主要受淮河入湖河水和航运的影响;G3代表洪泽湖西部水域,沿岸密布养殖池塘且人口密度大,水质主要受养殖废水和城镇生活污水的影响。研究认为,控制外源污染和恢复沉水植被是防治洪泽湖富营养化的有效途径     

Metal and metallothionein level in the heat-treated cytosol of gills of transplanted mussels Mytilus galloprovincialis Lmk

A stock of mussels Mytilus galloprovincialis was transplanted over 1 year to four sites in a semi-enclosed bay in Croatia which is under the influence of various sources of pollution. The positive correlation of metal (Cd, Zn, Cu, Mn, Fe) and metallothionein (MT) tissue contents based on the analysis of heat-treated cytosol of gills with shell mass, as an indicator of mussel age, indicated to accumulation of metals, as well as the increase of MTs with mussel age. The principal component analysis (PCA) revealed that 74% of total variance of obtained results could be explained through two principal components. The first principal component was highly correlated with MT, Cd and Zn indices (metal or MT content/shell mass), and the second one with Cu, Mn, and Fe indices, as well as the gill index. High correlation of MTs with Zn and Cd is consistent with their affinity for binding to MTs.     

太湖西岸出入湖河口氮磷消减特征

河流水体污染物消减作用是降低其入湖通量的重要方式,为探明太湖河流氮磷污染物消减速率时空变化特征,研究采用自主研发的原位培养装置,开展了太湖西岸出入湖河口总氮绝对消减速率(TNR_绝)、总氮相对消减速率(TNR_相)、总磷绝对消减速率(TPR_绝)、总磷相对消减速率(TPR_相)的变化特征研究。结果表明:西北部和西部河流夏、秋季TNR_绝和TPR_绝高于春、冬季,南部河流则为秋、冬季高于春、夏季。夏季西部和西北部河流TNR_绝和TPR_绝高于南部,冬季则相反,春、秋两季空间差异不明显。颗粒态总氮(PTN)浓度及水温是TNR_绝时空差异性的主要影响因素。TP浓度是TPR_绝的季节差异性的主要原因,不同季节TPR_绝空间差异的主要影响因素不同,春、夏、秋、冬四季主要影响因素分别为p H等水体物理性质、TP浓度和SS浓度、SS浓度、TP浓度。TNR_绝和TPR绝及其初始浓度是TNR_相和TPR_相时空差异的主要原因。     

太湖典型丘陵水源地水质时空变化及影响因素分析——以平桥河流域为例

基于太湖流域典型丘陵水源地平桥河流域12个采样点的水质监测数据,综合运用聚类分析和主成分分析法对平桥河流域水质时空变化及影响因素进行分析。聚类分析显示,按照水质相似性将平桥河流域水质分为枯水期、平水期、丰水期3个季节时段和中上游丘陵河谷区、下游紧邻平桥镇的平原区、下游暗沟出口区3个典型空间区域。主成分分析显示:(1)枯水期水质以氮污染为主导因素,磷和有机污染次之,受流量减小、流速缓慢导致的营养盐富集的影响加大;平水期水质以氮污染为主导因素,磷污染次之,受茶园等大量施肥导致的农业面源污染的影响;丰水期水质以氮和磷污染为主导因素,受到水稻种植等农业活动和大量降雨径流的影响。(2)中上游丘陵河谷区水质以氮和磷污染为主导因素,有机污染次之,受到茶园种植等农业活动导致的面源污染的影响;下游紧邻平桥镇的平原区水质以氮和磷的污染为主导因素,有机污染次之,受到居民生活污水和农业生产的影响;下游暗沟出口区水质以氮污染为主导因素,有机污染和磷污染次之,受到生活污水、农业生产和畜禽养殖的影响。研究结果可为太湖流域丘陵区水源地保护和管理提供参考。     

基于全排列多边形综合图示法的水质评价

针对水质评价指标的多样性和由单指标给出评价结果的不相容性,为对各级指标进行综合评价,提出了全排列多边形综合图示评价方法.该方法综合考虑了各级指标临界值对综合指标的放大和紧缩效应,反映了整体大于或者小于部分之和的系统整合原理.该方法与主成分分析法相比,能够克服主成分分析法要求影响水质的各项指标之间的关系都为线性关系的缺点.为有效地评估南水北调东线源头承质情况,建立了基于全排列多边形综合图示法的南水北调东线源头水质评价模型.最后,以长江芒稻河断面和中泓两个断面2001-2008年的水质监测数据为例对模型进行验证,结果表明:2001-2008年中泓断面的水质基本满足《地表承环境质量标准》(GB3838 - 2002)中第1类水质评价标准,而芒稻河断面的水质基本满足第Ⅱ类水质评价标准.总体上,中泓断面的水质优于芒稻河断面的水质,近年来,由于受工业或生活污水影响,两断面的水质状况都呈逐年恶化的趋势.     

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。     

长江流域鄂西四河流大型底栖动物群落结构特征及水质生物学评价

鄂西水系是国家级水源保护区,也是湖北省重要的生态旅游区。为了解鄂西水生态健康状况,于2014年10月~2017年1月不同时段在宜昌国家可持续发展实验示范区卷桥河（J）、清江利川段（Q）、宜昌市水源地黄柏河（H）和丹江口入库河流天河郧西段（T）开展了底栖动物群落特征研究。研究表明：4个河段共采集到大型底栖动物5门8纲18目61科。基于底栖动物指示种耐污性及其丰度占比分析,表明J、Q和T三河流污染程度沿水流方向呈加重趋势,而H水体健康状况整体较好。运用FBI和SIGNAL底栖生物评价指数,显示四条河流健康程度沿水流方向均呈下降趋势,但H变化趋势平缓,结果表明H水体上下游均处于较健康状态,其他3条河流上游或源头水体健康状况良好,下游受到较重污染。对主要环境因子（TP、NH₃-N、COD_Mn和TN）做主成分分析表明,轴1的解释率达到65.1%,表明轴1可以有效表征主要环境压力梯度。FBI和SIGNAL指数与轴1线性拟合度均较高,表明二者在鄂西河流水生态健康评估中可作为快速生物评价指数。     

Assessing groundwater quality and its sustainability in Joypurhat district of Bangladesh using GIS and multivariate statistical approaches

Sustainable groundwater quality is a key global concern and has become a major issue of disquiets in most parts of the world including Bangladesh. Hence, the assessment of groundwater quality is an important study to ensure its sustainability for various uses. In this study, a combination of multivariate statistics, geographical information system (GIS) and geochemical approaches was employed to evaluate the groundwater quality and its sustainability in Joypurhat district of Bangladesh. The results showed that the groundwater samples are mainly Ca–Mg–HCO₃ type. Principal component analysis (PCA) results revealed that geogenic sources (rock weathering and cation exchange) followed by anthropogenic activities (domestic sewage and agro-chemicals) were the major factors governing the groundwater quality of the study area. Furthermore, the results of PCA are validated using the cluster analysis and correlation matrix analysis. Based on the groundwater quality index (GWQI), it is found that all the groundwater samples belong to excellent to good water quality domains for human consumption, although iron, fluoride and iodide contaminated to the groundwater, which do not pose any significant health hazard according to World Health Organization’s and Bangladesh’s guideline values. The results of irrigation water quality index including sodium adsorption ratio (SAR), permeability index and sodium percentage (Na %) suggested that most of the groundwater samples are good quality water for agricultural uses. The spatial distribution of the measured values of GWQI, SAR, Fe (iron), EC (electrical conductivity) and TH (total hardness) were spatially mapped using the GIS tool in the study area.     

三江源区气候及水文变化特征研究

以1961~2007年三江源区的气象及径流资料为基础,采用M K法和R/S分析法分析三江源区气候及水文要素变化趋势及进行未来变化趋势预测,并采用主成分分析法判定径流过程的主要驱动要素。研究表明:三江源区气温普遍显著升高,水面蒸发和地温随着气温的升高也不断增加,降水的增加并不显著,而年径流尤其是夏秋季节径流存在明显减小的趋势。R/S分析结果表明气候和水文要素未来总体的变化趋势与过去一致。三江源区径流过程是由气温起主导作用,径流对气温变化较降水变化更为敏感。本研究将为三江源区水资源开发利用及优化配置提供科学借鉴,同时为三江源区的生态建设和保护提供参考依据