湟水河流域水质时空变化特征及其污染源解析

基于2012—2014年水质数据,综合应用多元统计分析与一维水质模型(Qual2Kw),系统分析了湟水河水质时空变化及其污染物来源.结果表明:湟水河河流水质主要受化学需氧量、生化需氧量、铜、六价铬、水温、溶解氧、总氮、氨氮等8项水质指标影响,且氨氮和总氮污染严重;湟水河水质时间上可划分为3个时段:时段1(6—10月)、时段2(5月和11月)和时段3(12月—4月),时段1水质明显优于时段2和时段3,湟水河水体受工业生活排放污水的影响显著,面源污染对河流水质的影响低于点源污染;空间上可分为3大区段:湟水河上游、中游和下游,中游西宁市段污染较重;基于Qual2Kw模型的污染物贡献比例计算结果揭示了湟水河民和桥断面的氨氮负荷主要来源于扎马隆(S2)-西钢桥(S3),总氮主要来源于报社桥(S5)-小峡桥(S6),其中支流点源是氨氮的主要污染源,普通点源即城镇生活污水和工业废水排放是总氮的主要污染来源,上游干流农田地表径流、畜禽养殖废水、农村生活污水等污染源氨氮、总氮排放也不容忽视.研究结果可以为湟水河流域水环境管理提供科学依据.     

武水河水质时空分布特征及污染成因的解析

运用主成分分析和聚类分析方法,对2013—2015年武水河流域7个监测断面的11个水质指标数据进行分析,揭示武水河水质时空分布差异性,辨识主要污染因子,解析污染成因.2013—2015年,流域水质整体较好,尚存在不达标断面.长河水库和黄岑水库出现NH_3-N超标现象,岑水桥和芙安河老桥断面出现重金属As超标现象,但NH_3-N和As浓度趋于降低.武水河流域监测断面水质由高到低的顺序为:水库断面支流断面干流断面.2013年,流域主要污染因子为NH_3-N、TN和As,主要源自农业面源污染和工业污染;2014年,流域主要污染因子为COD_(Mn)、NH_3-N、TP,主要源于生活污水和工业污染;2015年,流域主要污染因子为BOD_5、粪大肠杆菌、pH,主要来源生活污水和畜禽养殖.因此,流域内工业污染和农业面源污染对水质的影响逐年降低,生活污水和畜禽养殖对水质的影响逐年增大.流域内通过建设污水处理厂,实施重金属综合治理等项目,减少污染物排放,改善流域水环境质量.     

2016—2019年长江流域水质时空分布特征

为掌握“十三五”以来长江流域的水环境质量时序变化和空间分布特征,基于国家生态环境监测网2016—2019年长江流域615个可比断面监测数据,从流域主要污染特征、主要超标指标浓度时空变化等方面分析了长江流域水质变化情况.结果表明:2016—2019年,长江流域水质总体好转.依据GB 3838—2002《地表水环境质量标准》评价,Ⅰ~Ⅲ类水质断面比例上升7.2百分点,劣Ⅴ类下降2.8百分点.TP、NH₃-N和COD是长江流域的主要超标指标,2019年三者的浓度较2016年分别下降了28.3%、35.0%和8.0%;从流域不同级别河流来看,三者浓度在干流均为最低;从干流来看,三者浓度较高的断面主要分布在长江中游;TP和COD污染主要来自面源,NH₃-N主要来自点源.研究期间,TP对长江流域水环境污染贡献最大,其断面超标率一直排在首位.针对流域水质分布特征,建议继续加强流域内TP防控,重点加强中游污染治理;同时,优化流域产业结构,进一步改善流域水质和生态环境质量.      

神定河流域水质空间变化特征研究

依据2016年神定河流域20个采样点的水质调查数据,应用综合污染指数分析和聚类分析方法对神定河流域水质空间变化特征进行分析,并采用判别分析对神定河流域水质空间差异性进行检验。结果表明:将神定河流域各采样点进行水质空间聚类分析,可分为A、B、C、D 4类,其中A类为水质污染程度严重的1类污染区,B类为水质污染程度较重的2类污染区,C类为水质污染程度一般的3类污染区,D类为水质污染程度较轻的4类污染区;水质综合污染指数分析与聚类分析结果基本吻合;水质空间差异性判别分析检验结果显示,仅用氨氮、石油类污染物和高锰酸盐指数3个水质指标就能较为完整地反映神定河流域水质的空间差异性特征。     

流域水质与点源污染关系的监测研究

点源污染物排放与流域水质目标的关系是当前环境管理亟待解决的技术关键问题之一。笔者通过点源排放口—入河排污口—目标河流断面三位一体监测系统运行机制探讨,利用点源排放口与入河排污口同步监测结果分析入河系数,利用入河排污口与目标河流断面同步监测分析影响系数,从而能够得到每个点源污染物排放对相应目标河流控制断面水质的贡献系数,这是确保水质达标而对点污染源进行动态管理的重要技术支持。      

农业面源污染河流源解析及时空变化特征研究

以太湖流域宜兴市新塍社区为研究区,分别测定研究区内各河流在丰水期和平水期的26个监测断面的污染指标。研究结果表明:丰水期和平水期首要污染因子均为高锰酸盐指数和氨氮。社渎港水质指数最高,污染最为严重,其首要污染因子为氨氮;根据空间聚类分析结果将研究区划分为东北Ⅰ区、西南Ⅱ区体现空间差异特征。Ⅰ区水质明显劣于Ⅱ区,丰水期Ⅰ区和Ⅱ区污染源方差贡献率分别为86.59%、73.20%;平水期分别为70.61%和86.46%。丰水期水质主要受畜禽养殖、种植业及上游客水影响较大,平水期污染源主要为生活污染源及内源污染。     

大汶河水质状况评价和污染源分析

河流水质评价和污染源分析对河流污染治理和有效管理具有重要的意义。基于2019年6月(枯水期)和8月(丰水期)大汶河干流和主要支流21个监测断面16项水质指标的检测数据,综合运用单因子污染指数法、内梅罗污染指数法和因子分析法对大汶河流域水质状况和污染来源进行了评价与分析。结果表明:大汶河流域水体整体水质较差,以Ⅴ类水为主,21个断面枯水期Ⅴ类水质断面占比为66.7%,丰水期Ⅴ类水质断面占比为81%;枯水期大汶河水质明显优于丰水期,且从大汶河上游至下游其水质污染程度逐渐加重;大汶河流域水体中主要污染物为TN、NH~+_4-N、Hg和Se等,属有机污染和重金属污染类型,污染物主要来源于流域耕地面源性污染和冶金、化工、纺织等工业企业工业废水的排放。该研究结果可为大汶河流域水体污染治理提供依据。     

2002-2017年葠窝水库及入库河流水质相关性分析和影响因素

葠窝水库是辽宁省重要的水源地,水质长期处于GB 3838—2002《地表水环境质量标准》Ⅲ～Ⅳ类。目前,库区与入库河流之间相关性及主要影响因子尚不明确,因此,运用相关性分析及主成分分析法(PCA)对水库及4条入库河流在2002—2017年期间主要水质参数变化趋势、相关性及影响因素进行分析。结果表明:氨氮、石油类和挥发酚为研究水体主要污染指标,自2013年始均有所好转;库区与4条入库河流有显著相关性,3个典型区域中,河流上游区主要污染源为农业面源和生活源;下游区和库区主要污染源为农业面源和工业源,建议加强点源控制和面源削减来改善水质。     

密云水库上游河流水质空间异质性及其成因分析

于2018年非汛期(4—5月)和汛期(8—9月)在潮白河上游流域布设28个监测断面,监测了11项水质指标并进行统计分析,同时,结合GIS空间分析功能来分析水质时空变化特征及其成因.结果显示:从时间上来看,密云水库上游水质表现为汛期差于非汛期,非汛期主要污染物为TP,其均值(0.29 mg·L~(-1))超过了Ⅲ类水质标准且变异系数较高(0.89),存在显著的空间差异,受点源、沿河岸农业面源和第一产业活动的影响较大;汛期主要污染物为TN,其均值(5.98 mg·L~(-1))超出了Ⅴ类水质标准但变异系数不高(0.55),有机物和泥沙的变异系数相比非汛期都有所增加,说明汛期呈现更加显著的变异性,受流域面源、第一产业和生活污染的影响较重;从空间上来看,潮河水质差于白河,潮河主要污染物是TN和TP,主要受农业面源和第一产业活动的影响,白河主要污染物为TP和有机物,主要受第三产业和第一产业的影响,受农业面源污染的影响相对较低.     

辽河河流水体污染源解析

利用2009~2010年的地表水体理化监测数据,采用因子分析(PCA)和绝对主成分多元线性回归分析(APCS-MLR)方法,在分区基础上分析了辽河流域9种理化因子的空间分布和污染源特征.通过主成分分析,根据变量的因子载荷与采样点的因子得分,识别出了污染地表水体的天然和人为污染源信息;其中,I区87.11%污染来源于点源、有机物和营养物质,其次为土壤风化、侵蚀,Ⅲ区72.10%来源于农业面源的农业营养物质,其次为矿物质污染和生物化学影响,IV区77.83%的污染来源于点源有机物,其次为点源的营养物质.通过主成分多元线性回归分析,获得了每种水质指标对污染类型的贡献率,较好地估计了主要因子对水质的污染程度,可以为科学合理的河流水质管理提供技术支持.     

Multivariate analysis of surface water quality in the Three Gorges area of China and implications for water management

Multivariate statistical techniques, cluster analysis, non-parametric tests, and factor analysis were applied to analyze a water quality dataset including 13 parameters at 37 sites of the Three Gorges area, China, from 2003–2008 to investigate spatio-temporal variations and identify potential pollution sources. Using cluster analysis, the twelve months of the year were classified into three periods of lowflow (LF), normal-flow (NF), and high-flow (HF); and the 37 monitoring sites were divided into low pollution (LP), moderate pollution (MP), and high pollution (HP). Dissolved oxygen (DO), potassium permanganate index (CODMn), and ammonia-nitrogen (NH4 +-N) were identified as significant variables affecting temporal and spatial variations by non-parametric tests. Factor analysis identified that the major pollutants in the HP region were organic matters and nutrients during NF, heavy metals during LF, and petroleum during HF. In the MP region, the identified pollutants primarily included organic matter and heavy metals year-around, while in the LP region, organic pollution was significant during both NF and HF, and nutrient and heavy metal levels were high during both LF and HF. The main sources of pollution came from domestic wastewater and agricultural activities and runoff; however, they contributed differently to each region in regards to pollution levels. For the HP region, inputs from wastewater treatment plants were significant; but for MP and LP regions, water pollution was more likely from the combined effects of agriculture, domestic wastewater, and chemical industry. These results provide fundamental information for developing better water pollution control strategies for the Three Gorges area.     

漳卫南运河流域水质时空变化特征及其污染源识别

采用聚类分析、季节性Kendall法分析了漳卫南运河流域的水质时空演变特征及水质变化趋势,采用因子分析/主成分分析法和多元回归分析法定性识别了流域水质污染的主要污染源并对其贡献率进行了计算.空间聚类和站点因子得分计算后发现,漳卫南运河流域水质空间上可以分为两大类,一类是位于流域西北部漳河中上游区域,该区域水质优良;第二类为卫河流域及漳卫南运河东部平原区,该区域水体受污染严重,水质较差,且沿途接纳点源排放口排入的污染物,水质空间变化较大.时间聚类和季节性Kendall趋势分析表明:流域水质在2002～2009年间可分为3个阶段2种变化趋势,2002～2003年为水质恶化阶段,卫河及漳卫南运河东部平原区干流水质严重污染,漳河上游及中游岳城水库水质也呈恶化趋势,但总体水质良好;2004～2006年为水质好转期,2007～2009年为第三阶段,水质进一步好转期.在2004～2009年间,流域整体水质虽然好转,但西南部的卫河流域及漳卫南运河东部平原干流区水环境状况依然堪忧.因子分析/主成分分析和多元线性回归分析结果表明,造成漳卫南运河流域水质污染的污染物主要来源于市政污水、重工业废水、化学工业废水、天然污染源和采矿活动,汛期农业生产引起的农业非点源排放以及暴雨径流引起的非点源排放也占相当比例.采用主成分多元线性回归方法评价了各种污染源的贡献率.结果可以为漳卫南运河流域水污染控制战略制定提供有益的参考.     

黑河上中游水质时空分异特征及污染源解析

在黑河上中游主要河道设置33个水样监测点,分别于2017年5月（平水期）、8月（丰水期）、12月（枯水期）进行水质调查,运用GIS和水质标识指数法对水环境质量进行评价,并采用多元统计的方法分析了水质时空分布特征及潜在污染物来源.结果表明：区域内水质类别以Ⅱ类和Ⅲ类为主,并具有一定的时空分异性.时间上水体污染程度表现为枯水期 > 平水期 > 丰水期,空间上表现为上游支流区 > 上游干流区 > 中游.依据土地利用类型将33个采样点划分为放牧与工矿企业用地（A组）、水库建设用地（B组）和农业与城镇人居用地（C组）.结合因子分析和主成分回归分析得出,NH₃-N、BOD₅和COD_Mn是该区域的典型污染物,其中A组污染源主要来自于有机物,其次是营养盐;B组水体主要受到机物和营养物的蓄积污染,而自然因素的影响相对较弱;C组主要是生物化学污染,其次为非点源营养盐污染.研究表明,人类活动依然是影响水质变差的主要因素,虽然大坝的拦截效应能改善下泄水质,但常年累积于库底的沉积物随环境变化有二次污染的潜在风险,如沉积物中营养盐的活化释放等问题.     

不同水位期汉丰湖和高阳湖上覆水时空分异特征

为研究三峡库区不同水位条件下澎溪河流域永久性回水区高阳湖与城市内湖汉丰湖的水环境差异,确定影响湖库水环境变化的水质指标,于2018年11月~2019年10月,对两湖库上覆水进行逐月样品采集.以水质监测数据为基础,参照三峡水库调度的时间周期,将采样时间划分为蓄水期,消落期和泄水期3个时段,运用多元统计方法,分析了2个湖库的水环境时空分异特征.单因子水质评价结果显示,湖库水质等级具有时空分异性,浮游植物大量生长发育的3,4,5月及雨量充足的7,8月,2个湖大部分处于劣Ⅳ~劣Ⅴ类,而一年中其他时段主要达到地表水Ⅲ类标准.判别分析表明,透明度,溶氧,电导率,pH值,水温,水深（depth）,总有机碳,总氮和氨氮均为两湖库水环境时空显著性差异的指示因子,泄水期,2个湖库水环境差异不大,但蓄水期和消落期,2个湖水环境具有明显的差异性.主成分分析显示,不同水位条件下,引起湖库水环境变化的主导因子不同,消落期水环境主要影响因子为TN,NH₃-N,水深和pH值;泄水期主要是TN,TP和EC;蓄水期主要影响因子为水深,TOC,TN,TP和NH₃-N.水体污染程度来看,汉丰湖：蓄水期 > 消落期 > 泄水期;空间表现为：HF3 < HF1 < HF2 < HF4 < HF5 < HF8 < HF7 < HF6.高阳湖：泄水期 > 消落期 > 蓄水期;空间表现为GY2 < GY3 < GY1 < GY5 < GY6 < GY4.     

不同水位期汉丰湖和高阳湖上覆水时空分异特征

为研究三峡库区不同水位条件下澎溪河流域永久性回水区高阳湖与城市内湖汉丰湖的水环境差异,确定影响湖库水环境变化的水质指标,于2018年11月~2019年10月,对两湖库上覆水进行逐月样品采集.以水质监测数据为基础,参照三峡水库调度的时间周期,将采样时间划分为蓄水期,消落期和泄水期3个时段,运用多元统计方法,分析了2个湖库的水环境时空分异特征.单因子水质评价结果显示,湖库水质等级具有时空分异性,浮游植物大量生长发育的3,4,5月及雨量充足的7,8月,2个湖大部分处于劣Ⅳ~劣Ⅴ类,而一年中其他时段主要达到地表水Ⅲ类标准.判别分析表明,透明度,溶氧,电导率,pH值,水温,水深（depth）,总有机碳,总氮和氨氮均为两湖库水环境时空显著性差异的指示因子,泄水期,2个湖库水环境差异不大,但蓄水期和消落期,2个湖水环境具有明显的差异性.主成分分析显示,不同水位条件下,引起湖库水环境变化的主导因子不同,消落期水环境主要影响因子为TN,NH₃-N,水深和pH值;泄水期主要是TN,TP和EC;蓄水期主要影响因子为水深,TOC,TN,TP和NH₃-N.水体污染程度来看,汉丰湖：蓄水期 > 消落期 > 泄水期;空间表现为：HF3 < HF1 < HF2 < HF4 < HF5 < HF8 < HF7 < HF6.高阳湖：泄水期 > 消落期 > 蓄水期;空间表现为GY2 < GY3 < GY1 < GY5 < GY6 < GY4.     

苏州古城区水体污染时空分异特征及污染源解析

利用2012年苏州古城区30个监测断面的11个水质指标数据,综合运用水质指数模型(WQI)、层次聚类(HCA)、后退式判别(DA)、因子分析(FA)、绝对主成分多元线性回归(APCS-MLR)及GIS平台系统分析了旅游城市苏州古城区河网水体污染物时空分异特征及污染源解析.结果表明:①苏州古城区内城河及外围河道水体的CCME WQI值介于40~74之间,其中,66.67%的监测点水环境遭到严重破坏,主要集中在内城河河道;②系统聚类分析将采样时间分为1—3月、11月及4—6月、7—10月3个时段;将采样点分为2类,从空间上反映了古城区内城河与外围河道的污染程度;③采样时间和采样点聚类分析结果的判别分析交叉验证,正确率分别达到88.1%和78.5%;表征时间差异性用了7个指标,分别为总氮(TN)、总磷(TP)、溶解氧(DO)、水温(T)、高锰酸盐指数(COD Mn)、藻密度(Algae density)、叶绿素(Chl),表征空间差异性用了5个指标,分别为总氮(TN)、氨氮(NH3-N)、溶解氧(DO)、浊度(Turb)、水温(T);显著性指标的时空差异性比较明显;④古城区内城河河道在1—3月、11月及4—6月、7—10月3个时段内的因子分析分别提取4、3和4个因子,累积解释方差分别为83.64%、72.67%和77.98%;古城区外围河道在全年内的因子分析提取了3个因子,累积解释了62.28%的总方差;因子分析表明,古城区内城河及外围河道主要为氮、磷等营养物质污染及夏季藻类爆发的问题,与古城区外围河道相比内城河河道的污染更为严重,应优先开展治理;内城河氮、磷污染除了有来自生活、餐饮旅游等第三产业的污染外,还受到降雨地表径流及河道底泥释放的非点源污染影响;⑤绝对主成分多元线性回归(APCS-MLR)表明,总氮(TN)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)和高锰酸盐指数(COD Mn)主要来自城市生活及餐饮旅游等第三产业污水.研究结果可为苏州古城区河道水环境改善治理提供参考.     

南京城市边缘带化工园区土壤重金属污染评价

为揭示城市边缘带强烈人为活动对土壤环境质量的影响,以南京化工园附近20km^2区域为研究区,网格化精确布点,采集表层土壤样品共计54个,并对其重金属Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg、As含量进行了测定分析.结果表明,研究区表层土壤中除Hg外的其它6种重金属含量均未超过国家二级标准;Hg是本区表层土壤重金属污染的主要因子.另外,应用地统计学的克里格方法对研究区内表层土壤污染的空间变异特征进行了分析,并讨论了研究区域的潜在污染源及其污染途径.结果表明,研究区内局部土壤重金属污染主要由蔬菜土壤高强度利用及农化产品投入所致,同时不排除污染水灌溉的影响.     

钱塘江兰溪段地表水质季节变化特征及源解析

季节变化对水质的影响评价是流域水质管理的重要内容之一.选取钱塘江兰溪段6个监测点位为研究对象,测定了2010和2011年丰水期和枯水期12个水质指标,采用因子分析技术识别关键污染因子及来源的季节变异特征,并基于层次聚类分析和改进的模糊数学方法进行不同季节关键污染因子空间差异性分析和水质综合评价.结果表明,枯水期关键污染因子为来源于城镇集中式生活污水处理厂、纺织业等点源的CODMn、BOD5和NH4+-N,丰水期为来源于农业面源的NH4+-N、TP和工业点源的CODMn;枯水期和丰水期关键污染因子存在空间差异性,无论枯水期还是丰水期,费垅为重污染区域,横山、洋港和将军岩为轻度污染区域;其不同之处在于枯水期女埠和西门码头为中度污染区域,而丰水期则为轻度污染区域;关键污染因子综合水质丰水期优于枯水期,丰水期16.7％的监测点位综合水质归属于V类,而枯水期50％的监测点位综合水质归属于V类.     

广东红海湾海域表层水环境中重金属含量特征及污染评价

为了研究红海湾海域水体中重金属的污染水平,2015年5月和11月在研究海域设48个采样站位进行了表层水样分析,分析了Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As共7种重金属的含量及污染特征,采用单因子污染指数评价法和综合污染评价法对研究海域的水质污染情况进行评价分析,利用变异系数法来分析了各调查站位之间污染物在空间尺度上离散程度,使用相关性分析和PCA方法分析重金属污染物的主要来源。结果表明,该海域表层海水中Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As含量的平均值均满足《海水水质标准》二类水质要求,单因子污染指数法评价结果显示7种重金属平均含量的污染程度大体排序为:Zn＞Pb＞Cu＞As＞Cd＞Cr＞Hg。综合污染评价法显示评价海域表层海水中7种重金属综合污染指数的平均值均小于1,且综合污染指数整体相差不大,研究海域属于清洁海域。变异系数结果表明各站位间水体中重金属含量在调查海域空间离散度较大,研究海域的重金属污染物来自不同的污染源。相关性分析和PCA方法分析表明,重金属元素Cu、Pb、Zn、Cd、Cr、Hg和As之间的相关系数较小,且前三个主分中的研究重金属元素正载荷较低,因此重金属元素相互之间都不具有相似的污染水平或共同的污染来源,元素之间具有共同来源的概率较低。     

瑞丽江水质现状与污染防治对策分析

2008～2011年度瑞丽江姐告断面水质监测数据的统计分析表明：瑞丽江姐告断面水体以生物、有机类污染物为主,无机、金属类污染物次之;水体总体污染变化呈下降趋势,下降趋势显著。对瑞丽江姐告断面水质污染原因进行了分析,并提出相应的污染防治措施。