运用主成分分析法评价北京市代表性河流的水质与毒性状况

以北京市3条具有不同功能的代表性河流(清河:纳污排洪;京密引水渠:供水水源;小月河:景观用水)作为研究对象,分析测定了33个水质指标,采用内梅罗指数法与大型蚤急性毒性测试法对3条河流的水质与毒性状况进行了评价,同时运用主成分分析法对毒性产生的原因和影响水质的因素进行了初步探讨.结果表明,1)3条河流已受到不同程度的污染,水质和毒性状况均不容乐观.作为纳污排洪的清河大部分采样点水质较差,生物毒性极高;作为景观用水的小月河水质一般,具有一定的生物毒性;作为供水水源的京密引水渠水质一般,但毒性较低.2)水样生物毒性与Cl-、Ca、K、Li、Mn、Na、Cr、Ni等指标有关;内梅罗水质指数与NO2-、Cl-、K、Na、Ni等指标有关.3)某些指标(如NO2-)超标会对水质分级产生较大影响,但对生物毒性贡献不大,而低浓度的重金属,不会对水质分级产生贡献,却会对生物的生理活动产生影响,综合化学指标和毒性指标共同评价水质更为合理.     

上海地区河流健康评价方法探讨

界定了河流健康的概念,基于对国外河流健康表征指标的剖析,尝试从河流水文、河流形态、河岸带状况、水质理化参数以及河流生物5方面对河流健康进行评价,初步提出由5个1级指标、17个2级指标架构的城市河流健康评价体系.通过国际调研、标准对照、专家咨询等方法制定相关评价标准,基于简明的评价模型将河流健康状况划分为很健康、健康、亚健康、不健康和病态5个等级.以上海中心城区某河流为例,对其健康状况进行评价.     

水库型饮用水水源保护区划分方法与实证研究

饮用水水源保护区划分研究对水源保护及管理具有重要意义。通过解读国内外水库型饮用水水源保护区划分的标准和方法,分析常用的5种保护区划分方法的适用条件和技术要求;根据不同水库水文条件、水源水质、地形环境及周边污染源情况,确定48种不同的划分预设场景,总结出20种划分方法体系。以广东省67个水库型水源保护区划分方法作为实例举证,证明划分方法体系具有科学性和可操作性,为合理划分水库型饮用水水源保护区提供依据。     

基于河流环境与生物复合指标评价辽北地区河流生态系统健康

基于河流环境与生物指标,构建了适用于以农田和城镇等土地利用格局为主的平原地区河流健康综合评价指数(River health comprehensive assessment index,RHCAI),该指数主要由河流水文、河流形态、河岸带状况、水体理化参数以及水生生物5大类指标构成.考虑到生物因子对河流干扰的敏感性和准确性较高,利用层次分析法适当提高了生物指标的权重.以辽北地区辽河、浑河及其支流为例,利用RHCAI对其健康状况进行了评价,结果表明,该区域河流的健康状态处于"一般"到"亚健康"水平,在被评价河流中,卧龙湖入湖河流的得分最高,接近"健康"水平,而北沙河、蒲河、柳河与东马莲河的健康状态相对较差.河流是淡水资源的重要载体,对其健康状态的科学评价可以为河流的生态修复、水资源的合理开发利用及流域的可持续发展决策提供重要的科学依据和有益借鉴.     

夏季水口水库近坝段水质变化及其影响因素分析

水库调度对库区水环境影响是流域生态保护的热点,尤其近坝段水环境状况直接影响下游流域生态环境。选择河道型深水水库闽江水口水库,于夏季50%下泄流量水文频率条件下,对水库近坝段进行水文水质同步监测,研究该水文条件下水质理化指标的三维分布及主要影响因素。结果表明：(1)近坝段监测断面平均流量分别为1 420和1 440 m³·s^-1,大坝下泄流量为1 227和1 207 m³·s^-1,区域出现明显横、纵向环流;(2)各水质理化指标三维分布主要受库区纵向和横向环流影响,研究区域水体表现为TN超标严重,中、底层水体缺氧和表、底层水体TP超标,水口大坝上游5.5 km处水体表现为底层富营养化;(3)近坝段水质理化指标分布受温度和蓝绿藻藻蓝蛋白量的影响较大。     

基于鱼类生物完整性指数的拒马河北京段河流健康评价

拒马河是北京周边具有独特生物多样性的河流,目前面临很多水生态环境问题.鱼类生物完整性指数(F-IBI)是评价河流生态健康的重要方法.本研究于2018年5月和10月,在拒马河北京段设置9个采样点,利用地笼和刺网进行调查,共获得鱼类样本2001尾,隶属于4目9科.根据采样情况,初步设置了5大类21个初选指标,经过对指标完整性、相关性和取值范围分析,筛选得出6个评价指标:鱼类总物种数(M1)、鲤科占总种数的百分比(M3)、中上层鱼种类数百分比(M9)、杂食性鱼类种类数百分比(M13)、产粘性卵鱼类种类数百分比(M19)和鱼类总个体数(M20),构建了适用于拒马河的F-IBI指标体系,运用该体系对拒马河北京段的河流健康状况进行了评价,并将F-IBI与几个主要水环境参数和拦河坝相关数据进行了相关性分析.研究结果表明,拒马河北京段河流健康整体处于较差水平,F-IBI与水质理化因子无显著相关性,与参数"采样点与上游最近拦河坝的距离"呈显著相关.结果表明,拒马河北京段河流健康指数的关键影响因素不是水质理化因子,可能与拦河坝导致的河流片段化有关.     

大连市湿地资源的可持续开发与对策研究

湿地具有保护水源、净化水质、蓄洪防旱、调节气候和维护生物多样性重要生态功能,健康的湿地生态系统,是国家生态安全体系的重要组成部分和经济社会可持续发展的重要基础。通过实地调查研究,针对大连市湿地资源开发利用现状进行分析,总结归纳大连市湿地资源开发利用中面临的主要问题并提出相应的对策措施。     

上海罗泾水源地保护区河网水系生态健康评价

健康的河道生态系统是保持河道水生态环境物理、化学、生物的完整性,从而实现生态功能的完整性.基于河道生态健康的内涵,参考"上海市中小河道生态健康评价指标体系",从水质、生物2个方面15个指标对上海罗泾水源地河网水系的39条河道生态健康状况进行评价.结果表明,罗泾水源地保护区内河道水质子系统的健康状态多处于优、良的水平,生...     

基于分形插值模型的平寨水库水质评价

平寨水库是黔中水利枢纽唯一源头水库,其水环境质量直接影响包括安顺和贵阳在内的整个黔中地区的农业灌溉和城市居民饮水安全.为了深入分析平寨水库的水环境质量状况,于2018年1月、5月、8月和11月对平寨水库7个监测断面水样进行采集,测定TP、TN、NH_3-N、COD和DO等5个监测指标,基于分形维数权重建立水质评价模型,对平寨水库水环境质量状况进行综合评价,并与模糊综合评价法和综合污染指数法进行对比分析.结果表明,平寨水库TP、NH_3-N和DO浓度均达到Ⅱ类水质标准,TN和COD浓度均超过Ⅱ类水质标准,主要为Ⅳ类和Ⅴ类,是主要污染因子;TP、NH_3-N和COD浓度在春季最高,TN浓度在秋季最高,DO浓度在冬季最低.平寨水库全年水质类别主要为Ⅲ类和Ⅳ类,在28个监测序列中,水质达到水功能区划标准的仅21.43%;平寨和跨桥断面水质最差,扈家河断面水质相对最好;春、秋季水质最差,冬、夏季次之.分形插值模型不仅能评价水质状况,而且能对同等级水质状况的优劣进行排序,具有较高的分类精度;其评价结果更客观、有效,在水质综合评价中具有良好的适用性.     

南昌市生态空间和生态保护红线划定研究

生态保护红线作为生态空间的刚性约束区域,是保障和维护国家生态安全的底线和生命线.结合国土空间规划双评价技术,以南昌市为例,选取水源涵养功能、水土保持功能、水质保护功能、生物多样性保护功能4种重要性指标和土壤侵蚀、酸沉降、水污染3种敏感性指标,采用模型评估法和净初级生产力定量指标评估法,开展生态空间和生态保护红线划定研究...     

饮用水水源水质安全监测预警技术发展综述

水是保障世界和平和安全的重要因素,水质安全问题频发引起人们的广泛关注。有毒有害化学物质的生产和使用是水体新兴污染物的主要来源。战争、恐怖活动和国际冲突也可能造成大范围水污染和卫生设施的严重破坏,进而造成比战争本身更大的灾难。落后的水质安全不能满足人民期待拥有更加绿色可持续的水生态环境和更加安全健康的饮用水的需求。如今国内外广泛使用的水质安全监测预警技术主要包括生物监测和理化监测,本文就水质安全监测预警技术的发展进行综述介绍,为水质安全精准监测和预警提供辩证借鉴。     

宜兴滆湖地区河蟹生态养殖池塘对水环境的影响

为研究宜兴滆湖地区河蟹生态养殖池塘对水环境的影响,于2017年5—10月对江苏省宜兴市高塍镇滆湖渔场3个河蟹生态养殖池塘和水源进行水质监测,并采用灰色关联分析法对水质进行评价,结果表明,整个养殖期间池塘T、DO和pH与水源差异较小,TN、NH_3-N、NO~-_2-N和NO~-_3-N总体低于水源,TP、PO■-P和COD_(Mn)总体高于水源,池塘对水体的净化效果主要体现在对各种形式含氮化合物的吸收转化.池塘和水源水质等级在Ⅲ类以上的频率分别为76.7%和50%,主要超标指标均为TN、TP和COD_(Mn).池塘和水源的水质排序结果表明,养殖前中期池塘水质大体优于水源,后期及起捕后劣于水源,若将养殖尾水不经处理直接排放到水源,最终汇入滆湖,会对滆湖水体造成污染.高温季节及时割去伊乐藻冠层和适当降低放养密度,可能是优化宜兴滆湖地区河蟹生态养殖模式、提高生态效益的两个方向.     

非常规多水源双膜工艺处理后浓缩水的水质特性

利用常规和非常规多水源经RO处理后作为新水源,与非常规单一城市污水厂水源比较,多水源双膜处理工艺产生的浓水水质有所不同。浓水水质检测主要指标包括无机盐(Cl-、SO42-、TDS、全盐量)、有机物(BOD、COD)、氮营养物(NH4+-N、TN)、碱度、硬度等。通过实际工程运行水质动态监测,初步探讨了RO浓水的水质规律及其影响因素,为RO浓水处理处置技术深入研究奠定了基础。     

在线生物毒性监测技术预警水质有毒物质污染与因果关系分析的案例研究

有毒化学物质排放引起的水质污染可以用暴露后水生生物的生物学响应来监测预警。本文利用2013年7月份广东某水源流域发生的一次突发污染物事件作为案例分析,讨论在线生物预警技术在实际应用中的效果及存在的问题。研究结果表明,采用发光菌抑制和鱼类行为改变的生物预警技术均能够有效判别突发性污染事件。结合预警后的采样和化学分析,18种金属元素和114种有机污染物监测指标中,所有指标的浓度均低于国家地面水水质II类标准(GB3838-2002)。在能够检出的金属元素和有机污染物中,超出检出限最大的金属元素是钡,达到检出限的870倍;超出检出限最大的有机物是二氯甲烷,是检出限的145倍。根据文献发表的毒性数据和毒理学证据,推测本次案例研究中的二氯甲烷是潜在的污染因子;二氯甲烷通过其神经毒性和较强烈的嗅味影响到青鳉鱼的运动行为、导致报警。另外,文章分析了生物监测技术的优点和缺陷,以期为进一步开发水源污染生物预警系统提供基础数据。     

东南沿海某水源地水质健康风险评价

以东南沿海某典型水库型饮用水水源地(水库A和水库B)为研究区域,根据2007—2016年期间的水质监测数据,采用美国环保署的健康风险评价模型(US EPA health-based risk assessment model)进行水质健康风险评价.结果表明,水库A和水库B对于成人的健康总风险分别为3.21×10~(-5)和3.26×10~(-5) a~(-1)(风险等级Ⅱ级,属低-中等水平),对于儿童则分别为1.05×10~(-4)和1.07×10~(-4) a~(-1)(风险等级Ⅳ级,属中-高等水平).健康总风险包括致癌风险和非致癌风险,而在该水源地前者高于后者3—4个数量级.该水源地的主要致癌污染物是As、Cd和Cr~(6+),其中Cr~(6+)和As是关键致癌污染物,在致癌风险中的比重高达98%.在2007—2016年期间,水库B对于成人和儿童的水质健康总风险具有显著上升趋势.     

洞庭湖区城市饮用水源地水环境健康风险评价

为了解洞庭湖区城市饮用水源地水环境健康风险,根据2014年30个县级以上城市饮用水源地水质监测数据,采用美国环境保护署(US EPA)推荐的水环境健康风险评价模型,对洞庭湖区城市饮用水源地水环境健康风险进行了评价.结果表明,由毒性物质所致总健康风险在8.77×10-10—7.42×10~(-5)a~(-1)之间,平均为1.07×10~(-5)a~(-1),低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平5×10~(-5)a~(-1),但高于部分机构推荐的最大可接受风险水平1×10-6a~(-1),总体属中等风险;总健康风险的大小顺序为地下水型河流型水库型,澧水松澧洪道资水湘江沅江汨罗江长江华容河,下游上游,常德市益阳市岳阳市望城区,中部东部西部;毒性物质总健康风险主要来自化学致癌物As,因此,As应作为水环境健康风险决策管理的重点;优先选取水库和河流作为城市饮用水源是降低洞庭湖区城市饮用水源地水环境健康风险的重要途径,加强上游城市污染治理和城市交界断面水质考核,对保障下游城市饮用水源地水质安全具有关键性作用.     

基于机器视觉的鱼类模式生物在线监测技术方法研究

水污染的防治问题是我国关注的重中之重,现有理化监测方法的实时性和综合性较差,特别是对于一些极端可变化的环境,更需要新的方法以辅助和解决。生物式水质监测方法被提出,通过利用生物对环境污染或变化所产生的反应来直接或间接体现水质的污染情况。然而,观测指标与量化标准是面临的一大难题。文章利用机器视觉的方法,以青鳉鱼为模式生物,并以青鳉鱼的生理特征以及运动特征(呼吸频率、胸鳍摆动频率、摆尾频率)为观测指标,两方面综合评定青鳉鱼应激状态,实时监测与分析。实验结果表明该方法能为生物式水质监测和预警的发展提供一定支持与参考。测得青鳉鱼呼吸频率为3.06 Hz,胸鳍摆动频率为4.83 Hz,尾鳍摆动频率为5.08 Hz,结果与实际指标一致。     

新疆伊犁河大型底栖动物群落及水质生物评价

利用大型底栖动物进行河流生态系统健康评价是一种有效且能够综合反映河流生态系统变化的生物评价方法,对于河流监测、管理与保护具有重要指导作用.2014年7月和2015年7月对新疆伊犁河支流喀什河和巩乃斯河共17个样点的大型底栖动物群落进行调查分析,共采集大型底栖动物19 735头,分10目39科81属(种),其中水生昆虫、软体动物和寡毛类分别占93.8%、2.5%和3.7%.采用Shannon-Wiener指数、Pielou指数、Margalef指数、BMWP记分系统和ASPT记分系统对伊犁河进行水质健康评价.结果表明伊犁河河流健康状况整体较好,但不同河段间的水质健康等级差异较大.其中喀什河水质健康等级为亚健康和健康的河段占35.6%,差与极差的河段占20.0%;巩乃斯河水质健康等级为亚健康和健康的河段占84.0%,不存在健康等级为差和极差的样点.其中ASPT记分系统和Pielou指数评价结果在灵敏度上稍差,ShannonWiener指数、Margalef指数和BMWP记分系统更适合伊犁河地区的水质生物评价.     

台风强降雨输入水源水库的泥沙沉降模拟分析

台风强降雨作用能够引起湖泊水体中悬浮泥沙含量升高、水体营养盐浓度改变、透明度降低,使得藻类生长受到影响。目前关于水体中悬浮泥沙静态沉降的研究主要集中在正常条件下,而有关极端气候台风强降雨后泥沙自然沉降过程对水质的影响研究还相对较少。因此,进行台风强降雨输入水源水库的泥沙静态沉降实验研究,对于分析识别极端气候条件对水源水库水质和富营养化的影响具有重要意义。该研究于2015年10月强台风"彩虹"登陆粤西期间,采集台风强降雨后高州水库含悬浮泥沙的原水,通过实验模拟台风强降雨期间水库含沙原水自然沉降过程中水环境因子的变化情况,分析台风强降雨输入的泥沙沉降对高州水库水质的影响。结果表明,泥沙沉降过程中水体水质变化明显,随沉淀时间延长,水体溶解氧、pH、泥沙含量、浊度、氮磷浓度、叶绿素a、综合营养状态指数(Trophic Level Index,TLI)降低,透明度增大,氮磷比呈先增加后降低趋势;水体叶绿素a浓度与浊度、泥沙含量、总磷、pH和溶解氧呈显著正相关(P0.001),且与浊度的相关系数最高(r=0.941,P0.001),与透明度呈显著负相关(P0.001),与总氮、电导率、CODMn的相关性未达到显著水平(P0.01);台风后约9d时间,水体pH、电导率、溶解氧、透明度、浊度和泥沙含量可以恢复至正常水平;台风强降雨输入高州水库的泥沙沉降作用降低了水体磷营养盐和叶绿素a浓度,使得综合营养状态指数TLI由中营养水平的41.6降低至贫营养水平的23.4,减缓了高州水库富营养化进程。     

基于BP神经网络算法的密云水库水质参数反演研究

密云水库是北京市重要的地表饮用水源地,在保障首都水源安全方面起着重要作用,而密云水库水质参数的区域监测已成为当前亟待解决的问题。为了实现密云水库水质参数大范围、实时获取,该文基于遥感和GIS技术,采用BP神经网络算法,结合地面监测数据和Landsat 8遥感影像,分别建立了反演总磷、总氮、氨氮和COD(化学需氧量)4个水质参数的BP神经网络模型,并反演了密云水库2013-2018年非结冰期主要水质参数,分析了密云水库主要水质参数的年际变化特征、季节变化特征和空间分异特征。结果表明,(1)水质参数的Landsat 8敏感波段分别为:总氮为1、4波段,氨氮为1-7波段,总磷为1、3-7波段,COD为2-5波段。(2)密云水库主要水质参数在2013-2018年总体呈下降趋势,氨氮和COD为Ⅰ类水质,总磷为Ⅱ类水质,总氮为Ⅲ类水质。(3)4个水质参数指标春季最高、秋季次之、夏季最低,总氮、总磷、氨氮和COD的春季值分别是夏季值的1.08、1.36、1.6、1.45倍。(4)密云水库不同水质参数的空间差异性较大,总体来看,水库北部和东部的4个水质参数含量相对较高,这种分布与北部和东部村庄密集以及密云水库两大入库河流有关。综上所述,基于BP神经网络算法的密云水库水质反演研究是可行的,且得到了较为可信的研究结果,该研究可为密云水库水质管理与政策制定提供重要的科学依据。