基于APCS-MLR的宝象河沉积物重金属污染源解析

解析重金属污染来源是河流污染防治的重要基础。该文以滇池宝象河干流为研究对象,采集并分析了Zn、Cu、Ni、Pb、Cr 5种常见重金属在活泼态(可交换态及碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态、有机结合态)和残渣态下的含量。在利用相关性分析法、主成分分析法等分析方法的基础上,结合绝对主成分-多元线性回归受体模型(APCS-MLR)对其表层沉积物重金属来源进行了定量解析,结果表明:(1)研究区内5种重金属含量均超过背景值,其中Zn、Cu污染较为严重,Zn含量平均值为233.30 mg/kg,接近国家标准中土地污染筛选值250.00 mg/kg;Cu含量平均值为119.12 mg/kg,超过国家标准中土地污染筛选值100 mg/kg。(2)Zn、Ni、Pb、Cr污染主要来源于交通运输引起的大气沉降、汽油和油漆使用以及城市街道灰尘等;Cu污染主要来自农业农药使用和施肥、家畜养殖及农村生活垃圾等。(3)多元线性回归模型结果说明,"交通源"对Zn、Cr、Ni、Pb的贡献率分别为106.199%、281.404%、117.563%和100.266%;"农业源"对Cu的贡献率为154.682%。该结果与已有研...     

APCS-MLR结合PMF模型解析厦门杏林湾近郊流域沉积物金属来源

城市化、工业化和农业集约化的快速发展,导致排入近郊流域水体中的金属不断增多.为了及时阻断污染源头,制定有针对性的风险缓解措施,准确识别和量化复杂环境内沉积物中金属的污染来源显得尤其重要.对厦门杏林湾近郊流域水系表层沉积物中14个金属元素(Cd、 Cu、 Sr、 Zn、 U、 Pb、 Th、 Ni、 Be、 Co、 Cr、 Rb、 V和Mo)含量进行分析测定.综合运用相关性分析、聚类分析、绝对主成分-多元线性回归(APCS-MLR)和正定矩阵因子分解法(PMF)等多种方法,识别和定量解析污染源及贡献.近郊流域水系沉积物中大部分金属元素含量超过厦门市C层土壤环境背景值,各金属在不同区域(许溪、苎溪、后溪和杏林湾)分布存在差异,平水期和丰水期的苎溪区域样点的表层沉积物中,变异系数大的Cr、 Cu、 Zn、 Mo和Cd元素含量比其他区域的含量高,其中,Cu和Cd污染较为严重;丰水期的整体区域沉积物中金属的富集程度相比于平水期有所下降,Cu和Cd在两个时期均为显著富集;相关性分析、聚类分析和主成分分析表明,杏林湾近郊流域水系表层沉积物中金属污染来源较为复杂. Ni、 Cu、 Zn和Pb主要来源于...     

基于绝对主成分-多元线性回归的滇池污染源解析

定量解析污染源是湖泊流域水环境管理的重要基础.基于滇池草海和外海多年水质监测数据,采用主成分分析（PCA）方法识别了主要水质指标的污染源类型,利用绝对主成分-多元线性回归模型（APCS-MLR）得到不同污染源对水质的贡献程度.结果表明,草海主要的污染源有农业面源、城市面源和内源3类,外海的主要污染源是农业面源、城镇生活污染源、城市面源和内源4类.与河流水污染源解析结果不同,底泥内源与气象因子对滇池主要水质指标的影响较大.     

京杭运河上游河段磷污染时空分布特征及污染源解析

为揭示京杭运河上游桐乡段总磷浓度不能稳定达到GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ类标准的原因,在桐乡段干流布设24个采样点,入河支流布设18个采样点,开展水质加密监测,研究磷污染发生的时空变化规律;基于水质常规指标的主成分分析,以及各主成分因子中强载荷指标与三维荧光组分的相关性分析,对重点河段磷的主要污染源进行解析;并基于绝对主成分—多元线性回归模型,定量评价主要磷污染源的贡献率。结果表明：1）京杭运河上游桐乡段干流入境水总磷浓度为0.14~0.20 mg/L,沿程监测点5~7、9和21~24有明显变差趋势,最高浓度达0.40 mg/L;部分入河支流水质较差,总磷浓度达到0.44 mg/L。2）主成分分析得到3个主因子,因子1以氨氮、溶解态磷为主要载荷,与类蛋白质组分显著相关,代表生产生活污染;因子2以高锰酸盐指数、溶解态磷、颗粒态氮为主要载荷,与类腐殖质组分显著相关,代表农业源;因子3以颗粒态磷、颗粒态氮为主要载荷,与浊度显著相关,代表码头污染与底泥源。3）运河上游河段的磷污染主要发生在干流监测点5~7和9,主要为码头污染与底泥源,其在丰水期和平水期的贡献率分别为65.9%和31.8%;监测点21~24主要为农业源,其在丰水期和平水期的贡献率分别为34.0%和32.1%;此外,生产生活污染在丰水期也有较大影响,其对监测点5~7和9、21~24的贡献率分别为42.6%、31.8%。

     

松花江哈尔滨段水环境质量评价及污染源解析

为全面了解松花江流域哈尔滨段的水质污染状况,根据2015年松花江流域哈尔滨段丰水期、平水期和枯水期的水质监测数据,采用主成分分析（PCA）对水质污染现状进行综合评价,并根据主成分分析计算得到的相关数据进行APCS-MLR（绝对主成分多元线性回归分析）,量化主成分对各污染物的贡献率.在评价过程中,充分利用ArcGIS软件对不同断面水质状况进行可视化表征,展现水环境质量的空间特征,更加直观地表达水质的区域差异性.结果表明:松花江哈尔滨段水体的主要污染物包括COD_Cr、TN和NH₃-N,丰水期第1主成分对其贡献率分别为69.97%、69.18%、74.23%,平水期为22.91%、22.21%、37.57%,枯水期为83.77%、83.60%、83.09%;6个断面中,朱顺屯断面的水质优于其他断面的水质,上游水质优于下游水质;研究水体水质总体上表现为丰水期优于枯水期.研究表明,污染物主要受到生活污水和该江段沿岸石化、汽车和造纸企业工业废水排放的影响.污染物主要来源于阿什河口内和呼兰河口内断面,干流水体水质优于支流水体.      

基于APCS-MLR和PMF模型解析黄河下游文化公园土壤重金属污染特征及来源分析

选取黄河下游典型人类扰动区——黄河文化公园为研究区域,系统采集表层土壤样品,测定土壤中7种(Cr、 Ni、 Cu、 Zn、 Cd、 Pb和As)重金属含量,利用地累积指数研究公园土壤重金属污染特征,应用克里格空间插值法、绝对因子分析-多元线性回归模型(APCS-MLR)和正定矩阵因子分解(PMF)模型解析黄河文化公园土壤重金属的来源.结果表明,研究区表层土壤重金属(Cd、 Zn、 Cu、 Pb和As)含量平均值高于黄河下游潮土区土壤元素背景值,分别是背景值的4.62、 1.78、 1.41、 1.08和1.03倍.除Zn外,其他元素含量均低于黄河流域沿线不同区域土壤相应元素值.7种元素地累积指数递减趋势为：Cd>Zn>Cu>Ni>Pb>As=Cr,元素Cd属于偏中污染,在表层土壤中积累明显.空间分布特征及源解析结果显示,Cr、 Ni和Cu为自然源因子,主要受成土母质影响;Cd和Pb为交通源,Zn和As属于受少量人类活动和自然叠加影响的混合源.APCS-MLR的分析结果显示：自然源贡献率为46.67%,交通源贡献率为24.11%,混合源贡献率为16.12%,...     

基于受体模型和控制单元分区的流域污染源解析——以永定河张家口段为例

为识别永定河张家口段水体污染的主要来源并确定流域重点管控行业和优控单元,将受体模型与控制单元分区相结合,建立流域污染源解析方法。结合研究区水系分布、行政区划和数字高程模型(DEM)数据进行控制单元划分,利用聚类分析进行水质和污染源空间特征分析,通过因子分析和绝对主成分-多元线性回归(APCS-MLR)受体模型进行分区污染源识别与贡献率计算。结果表明:永定河张家口段按水质污染程度可分为污染较重的A区(洋河、清水河中下游)和污染较轻的B区(洋河、清水河上游及桑干河);A区受工业点源与面源混合影响,其中工业点源、农业种植贡献率分别为43%、44%;B区主要受面源影响,其中农村生活及旅游、农业种植、畜禽养殖贡献率分别为30%、18%、17%;由污染源空间特征,提出A区的重点管控行业为冶金和食品制造业,B区则为采矿业和食品制造业,确定覆盖阳原县的2、3号,覆盖涿鹿县北部和蔚县北部的5号,覆盖万全区的14号控制单元为面源污染优先防控单元。源解析与控制单元分区相结合的方法可较好地反映水质空间分异特征,提高源解析能力。     

武烈河流域水质污染特征及污染源解析

以武烈河流域2014年1—12月23项指标的监测数据为基础,采用单因子评价法和水质综合指数评价法,对水质污染特征进行综合评价;运用主成分分析法,确定流域主要污染因子及区域水质空间变化特征,并进一步对流域污染来源进行解析。结果表明：武烈河流域上游支流水质为Ⅱ类,干流段监测断面S1与S3水质为Ⅲ类,S2与S4水质为Ⅳ类,主要污染指标为BOD₅与TP;流域水质由2个主成分组成,COD_Cr、COD_Mn为第一主成分,NH₃-N、DO与BOD₅为第二主成分;流域主要污染源包括生活污水、工业废水、农业化肥和农药的投入和畜禽养殖废水等。     

黄石市磁湖水质时空分布及污染源解析

为解析黄石磁湖污染来源和水质时空分布,以磁湖2015—2019年水质监测数据为基础进行污染因子主成分分析（PCA）,通过绝对主成分-多元线性回归（APCS-MLR）受体模型计算污染源贡献率,采用反距离权重插值法（IDW）分析水质时空分布规律。结果表明：影响磁湖水质的第1、第2、第3主成分分别是城市面源、城镇生活污染源及气象因子;第1主成分对BOD₅、COD_Cr、COD_Mn、NH₃-N、TN、TP的贡献率最大,分别为88%、76%、67%、55%、46%、67%,第2主成分对BOD₅、NH₃-N的贡献率较大,分别为39%、32%。磁湖主要污染来源为城市面源及城镇生活污染源,受历史上工矿企业生产造成的底泥淤积和上游区域城镇生活污水排放的影响,磁湖下陆港入湖口（1#点位）处的污染最严重。     

基于APCS-MLR和PMF的铅锌矿流域土壤重金属来源解析

以广西阳朔铅锌矿为研究对象,分析了表土中的Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Sb、Hg和Pb共10种重金属元素含量,并利用绝对主成分-多元线性回归模型(APCS-MLR)和正定矩阵因子分解法(PMF)等方法,识别和定量解析污染源及其贡献率.研究区内Pb、Zn、Hg、Cd、Mn和Cu的含量超过了广西当地土壤背景值3.29～13.08倍,Cr、Ni、As和Sb在局部地区超过背景值,表明研究区存在重金属污染现象;10种重金属在各深度上呈现条带状和点状分布,其中Mn、Cu、Zn、As、Cd、Sb和Pb含量高值条带状分布于思的河左岸和思的河山前区域,Cr、Ni和Hg含量高值主要分布于中西部高冈处;APCS-MLR模型和PMF模型源解析结果表明表层土壤重金属来源主要为工矿活动源、自然因素(成土母质、降雨冲刷等)和工矿及农业活动复合源,但在贡献率上存在差异,APCS-MLR模型提取的污染源贡献率依次为工矿及农业混合源(30.95%)、工矿活动(22.39%)、自然因素(15.79%)和未识别源(8.35%),PMF模型提取污染源贡献率依次为工矿活动(35.16%)、尾矿和废渣(28.21%)...     

绝对主因子分析法解析北京大气颗粒物中铅来源

2005-09-18～2006-09-13期间,在北京南郊房山区、城区西二环和北郊昌平区3个采样点采集了166个总悬浮颗粒物（TSP）样品.用ICP-AES和ICP-MS方法测量了铅等29个无机元素.南郊、城区、北郊3个站点大气铅浓度年平均值分别为179、 142和102 ng·m^-3.用绝对主因子分析法定性识别和定量解析了TSP样品中铅的来源.结果表明,北京TSP样品中铅的来源及分担率分别为：涉铅有色冶金工业（55.6%）、燃煤（16.9%）、建筑尘（11.8%）、土壤扬尘（10.2%）.涉铅有色冶金工业是主要来源.从空间分布看,燃煤、建筑尘、土壤扬尘等来源排放的铅分布比较均衡, 3个点位的浓度大体持平;来源于有色冶金工业的铅浓度年均值在3个站点从南到北,分别为113、 77.0和44.2 ng·m^-3,具有南高北低的趋势.这提示工业来源的主要方位在北京的南边.北京市大气铅浓度有可观的下降空间.铅排放削减和有关环境管理措施的主要对象应该是北京南边的有色冶金,特别是涉铅有色冶金行业.同一套化学组成数据计算结果显示,土壤扬尘和建筑尘是TSP的主要来源,分担率是72.3%.其他来源还有：燃煤（13.4%）,有色冶金工业源（9.5%）.     

松花江水体中多环芳烃污染源解析因子分析研究

在水体环境中应用污染物源解析模型,从源头上实现对污染物的控制对于遏制水质恶化具有重要意义。该文通过对松花江丰水期18个监测断面和平水期16个监测断的16种EPA优先控制的多环芳烃作为目标污染物,应用因子分析法识别水体中多环芳烃的主要来源,结果显示:松花江流域水体有4个主要的多环芳烃污染源,分别为煤及石油的燃烧源、交通污染源、石油污染物和炼焦污染源。丰水期与平水期多环芳烃污染来源基本一致。根据沿江主要工业分布得出:二松吉林段主要来源于吉林石化等大型石化企业和热电厂的石油燃烧和煤燃烧;二松松原段主要来源于当地的油井石油源和热电厂的燃煤;干流哈尔滨段主要来源于当地热电厂的燃烧和石油燃烧;干流佳木斯段主要源于佳木斯市的焦化厂、热电厂的石油源及煤烧。研究结果可为我国松花江流域水环境中多环芳烃的控制和治理提供参考和科学依据。     

伊逊河流域总磷污染来源解析

2017—2018年TP成为滦河一级支流伊逊河流域的主要污染因子,部分国控断面水质主要以GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅳ类、Ⅴ类为主.为开展伊逊河TP污染定量识别研究,在2017年和2018年伊逊河流域水体TP污染时空特征分析的基础上,从流域磷铁矿工业污染、城镇生活污水、雨水径流、河道内源释放以及农业非点源等方面开展TP污染研究.结果表明:①伊逊河流域上游至下游TP污染程度呈加剧恶化趋势,上游唐三营控制单元污染较轻,下游李台控制单元TP污染最重;丰水期TP污染较重,枯/平水期污染较轻;从年度看,2017年TP污染严重,2018年年均ρ（TP）下降了50.00%.②2017年、2018年伊逊河流域TP污染来源差异显著,2017年磷输入主要来自于磷铁矿工业污染,占比为33.46%;选矿企业整改后,2018年磷输入主要来源变为畜禽养殖和城镇生活污染,二者占比合计为59.91%.针对伊逊河流域TP污染特征,提出伊逊河流域TP污染控制建议:加强选矿企业环境监管,进一步完善监管体系;加强流域水土流失治理,实施矿山披绿;大力实施绿色农业工程,加强畜禽养殖布局优化.      

滹沱河流域地下水硫酸盐污染特征及源解析

滹沱河流域地下水是石家庄地区居民的重要饮用水源。近年来,随着工业化和城市化的快速发展,导致该地区地下水中硫酸盐污染问题日益严重。该研究于2015年1月和2016年8月各采集了滹沱河流域地下水水样28组,运用水化学理论和多元统计技术研究了该地区地下水硫酸盐的污染特征,并识别了硫酸盐的污染来源。结果表明:滹沱河流域地下水硫酸盐污染较重,枯水期和丰水期地下水硫酸盐的浓度均值分别为192.9 mg/L和185.4 mg/L,超标率分别为21.4%和21.4%。该地区地下水硫酸盐受到人类活动的严重影响,其浓度的高低与地下水水位埋深密切相关。滹沱河流域地下水水化学类型主要为HCO_3.SO_4-Ca(Mg)。在枯水期和丰水期SO_4型水出现的比例分别高达82%和75%。主成分分析结果表明,地下水硫酸盐的主要污染来源在枯水期是生活污水、工业污水(点源污染)和水岩交互作用(诱因);而在丰水期转变为生活污水(点源污染)和水岩交互作用(诱因)、面源污染和工业污水(点源污染)。     

基于源解析的傍河水源地污染风险季节性变化特征分析

傍河开采已成为国际公认的新型安全的取水方式.本文以哈尔滨呼兰水源地为研究对象,采用地下水污染解析技术对枯丰水期水源地污染源结构和特征进行了刻画,在此基础上采用污染源-途径-受体模型进行了枯丰两季水源地区域污染风险评价,综合分析了季节变化条件和人类活动共同作用下对傍河水源地地下水水质安全的影响.结果表明,基于源解析的地下水污染源在枯丰季节里表现出不同的空间分布特征,主要受水源地开采引起的水-岩相互作用、原生地质影响下高Fe3+、Mn2+污染、人类活动影响下的氮污染和有机污染等共同作用;污染风险评价结果显示,在枯丰水期水源地均处于较低风险水平,其差异性体现在丰水期水源地南部呼兰河沿岸区域水质污染风险较高,枯水期高风险区主要分布于河岸周边及人类活动密集区,因此枯水期的人类活动对区域地下水污染风险影响大,是水源地综合污染管控的重点.     

基于PSO算法的河流突发污染事故溯源研究

为了探讨突发污染事故溯源过程中诸多不确定性因素,该文将粒子群优化算法(PSO)与一维水质正演模型相结合,构建了一种突发污染事故溯源方法,利用数值试验重点探讨了监测时间间隔、监测断面距事故源的距离、降解系数对溯源结果的影响,该方法不仅能实现事故源源强单参数反演,而且能够同时对源强和位置进行联合反演,具有较高溯源精度。利用实验室水槽试验数据和野外观测数据对溯源方法进行了实例验证,表明溯源方法可以应用于实际河流中的事故溯源,为突发水污染事故的风险防范、应急处置和生态补偿提供科学依据。     

哈尔滨大气中PAHs的污染源解析

通过将比值法、主成分分析和正定矩阵分析法相结合对大气中PAHs的污染源进行了解析,结果表明,煤的燃烧和汽车尾气的排放是PAHs的主要污染源,冬季,煤的燃烧是主要污染源,其贡献率为60.6%,其次为汽车尾气排放(34.4%),其他季节,汽车尾气的排放和燃煤污染是主要的污染源,其贡献率分别为59.3%和17.1%。通过等效毒性当量因子计算得到,哈尔滨大气中BaP当量浓度冬季为7.751 9 ng/m3,其他季节为0.688 6 ng/m3,均符合中国规定的10 ng/m3。     

基于主成分分析的河流沉积物重金属污染评价

采用环境评价领域内的污染负荷指数法、潜在生态危险指数法以及数学统计分析领域内的变异系数法和主成分分析法,对山东省境内的娄山河、墨水河、小清河、沂河等4条代表性河流的沉积物重金属污染水平、生态危害、污染来源及分布进行了评价和分析。对4条河流沉积物中的8种重金属(Cu、As、Pb、Hg、Zn、Cd、Cr、Ni)含量的分析结果表明,娄山河、墨水河沉积物重金属含量较高,综合污染情况较重,污染负荷指数范围达到了75.35~83.2,潜在生态危险指数为中级,小清河、沂河则较好,仅仅轻微污染;针对4条河流进行的污染来源相关性及主成分分析结果表明,其污染来源具有相似性,污染来源主要分为:工业三废、生活垃圾、农药化肥等生产生活活动。总的来说,该文在综合评价山东省流域内的河流污染状况过程中,运用了多种评价方法进行科学评估,为土壤重金属污染评价提供了一种较全面的方法。     

基于源汇过程模拟的鄱阳湖流域总磷污染源解析

近年来鄱阳湖磷污染问题突出总磷超标且浓度逐年增加,成为制约鄱阳湖流域(江西)经济社会可持续发展的重要因素.为科学解析鄱阳湖总磷污染来源耦合多污染源污染负荷估算方法和SPARROW模型,建立基于源汇过程模拟的流域污染源解析技术方法,针对鄱阳湖流域13种总磷污染源开展负荷估算、模拟校核和入湖时空贡献定量解析.结果表明:①鄱阳湖总磷负荷以陆域输入为主(占90.8%),主要污染来源为农业和城镇生活源,质献率分别为56.4%和30.6%;污染来源按贡献率的大小排序依次为种植业(29.3%)>城镇生活(24.6%)>畜禽养殖(17.2%)>水产养殖(9.9%)>内源释放(6.9%)>城市径流(6.0%)>农村生活(2.2%)>工业企业(1.6%)>其他源(0.46%).②在空间贡献方面,总磷入湖负荷主要来自于滨湖区和赣江集水区,贡献率分别为33.5%和31.8%其他集水区总磷贡献率较小(合计为25.5%),湖体贡献率为9.2%;同时不同子流域污染源贡献结构也存在空间差异性.③在时间贡献方面,总磷入湖负荷量呈季节性波动特征贡献峰值多出现在6月,雨季(3...     

水污染源解析技术与应用研究进展

阐述了水污染源解析的概念,将水污染源解析方法归纳总结为基于污染负荷估算的方法、基于污染潜力指数的方法及基于源受体污染物特征的方法 3种类型,并分别概述了各种方法的特点,综述了国内外水污染源解析研究的类型与应用进展。最后指出了我国水污染源解析研究在基础资料、研究对象及方法上存在的问题,提出了未来的研究重点。