An approach to calculating allowable watershed pollutant loads

To improve the management of discharge pollutants loads in the reservoirs’ watershed, an approach of the allowable pollutants loads calculation and its allocation, based on the water environment model, was proposed. Establishment of the approach framework was described at first. Under the guidance of this framework, two major steps were as follows: modeling and scenario analysis were involved and should be applied to support the decision of discharge loads management; Environmental Fluid Dynamic Code (EFDC) model was selected as the kernel model in this framework. In modeling step, spatial discretization for establishing cell map in model, data preprocessing, parameter calibration and uncertainty analysis (which is considered as the significantly relevant factor of the margin of safety (MOS)), were conducted. As a result of the research, the model-based approach presented as a combination of estimation and precise calculation, which contributed to scenario analysis step. Some integrated modules, such as scenario simulation, result analysis and plan optimization were implemented as cycles in the scenario analysis. Finally, allowable pollutant loads under various conditions were calculated. The Chaihe Reservoir in Liaoning Province, China was used as a case study for an application of the approach described above. Results of the Chaihe reservoir water quality simulation, show good agreement with field data and demonstrated that the approach used in the present study provide an efficient and appropriate methodology for pollutant load allocation.     

微塑料与有机污染物的相互作用研究进展

微塑料(粒径小于5 mm的塑料)作为海洋中一种新型的污染物正受到越来越多的关注。微塑料在全球多个海域均有检出,根据其来源分为原生微塑料和次生微塑料。原生微塑料由人工直接制造所得,常见于日常生活用品中;次生微塑料由大块塑料制品长期风化、磨损和光解形成。塑料自身含有多种有机添加剂,不断向环境中释放,污染海洋环境;微塑料表面还可吸附有机污染物,此吸附作用受两者的物理化学性质和环境条件影响,吸附污染物后的微塑料生物毒性增强。另外,聚合物复合光催化材料可加快有机污染物如染料的光降解反应速率,因而微塑料可能会促进有机污染物的光解。针对目前微塑料对有机物光降解的贡献、机理鲜见研究的问题,未来应加强以下3方面的研究:(1)微塑料对不同有机污染物光降解是否存在影响?(2)微塑料类型、尺寸以及反应条件对有机污染物光降解如何影响?(3)微塑料对有机污染物光降解影响的内在机制是什么?     

基于监测及Kriging方法的京津冀地区大气污染物暴露分布研究

为了实现充分利用已有环境监测站点数据进行人群精细化暴露评估的目的,同时解决某些待测人群社区周边无监测站点时数据的选择问题,以保定市作为大气高污染研究城市,基于现场监测和Kriging（克里金插值）空间分析方法,明确了在研究大气污染物人群暴露时,某一个固定监测站污染物数据的代表性问题.研究表明:对于大气中φ（SO₂）、φ（NO₂）、颗粒物及其组分,空气质量监测点位的代表性一般为5~6 km;对于φ（CO）、φ（O₃）和φ（VOCs）,它们在城市不同地区的空间分布更为均匀,空气质量监测点位的代表性范围更大.通过使用Radial Basis Functions（径向基函数,RBF）、Local Polynomial Interpolation（局部多项式插值,LPI）、Inverse Distance Weighting（反距离权重插值,IDW）、Kriging、Kernel Smoothing（内核平滑插值,KS）和Diffusion Kernel（内核扩散插值,DK）等6种空间分析方法对大气污染物浓度进行预测发现,Kriging方法对大气污染物浓度预测时可使预测值和实测值间的偏差小于10%,准确度最高.因此,在进行某城市某点位的污染物人群暴露浓度预测时,若该点位周边5 km以内有空气质量监测点位,则可用该点位的监测值代替;若5 km以内没有空气质量监测点位,则可基于最近监测点位的污染物浓度进行Kriging空间插值,从而获得该点位的污染物暴露水平.      

沱江流域总氮面源污染负荷时空演变

根据四川省沱江流域水环境受总氮（TN）面源严重污染的现状,采用排污系数法估算2007~2017年该流域来自各面源污染源的TN污染负荷,并利用空间重心统计法和空间分析技术揭示沱江流域TN污染负荷时空分布特征及转移趋势,以期为相关部门精准防控和预警沱江流域面源污染提供理论依据.结果表明,2007~2017年畜禽养殖污染源对整个流域的TN污染负荷贡献率每年均在45%以上,是TN面源污染的主要污染源.农村生活和农村生活垃圾污染源的贡献率呈逐年减少趋势,农田固废和农田径流污染源的贡献率则呈增加趋势.TN总污染负荷总体呈下降趋势,2010年污染负荷最大,达到5.7×10⁴ t,2017年最小,为4.69×10⁴ t.污染负荷在空间上的异质性变化及降雨径流的不均匀分布驱使畜禽养殖、农田固废类和农田径流污染源的TN污染负荷重心由西北向东南方向移动,流域东南部是畜禽养殖、农田固废类和农田径流TN污染的重点防控区域.东南部各区县的农业人口大量向城市人口转化,进而驱动农村生活和农村生活垃圾污染源的TN污染负荷重心由东南向西北方向转移,其转移范围高达66.35 km²,由此确定的最小边界圆是污染源污染负荷变化的重点识别区域,沱江流域西北部则是农村生活和农村生活垃圾TN污染的重点防控区域.本研究拓展了环境科学领域对流域污染负荷时空演变的探究方法,对于改善水环境质量,促进流域经济可持续发展具有重要意义.     

不同掺混比例甲醇汽油车的排放特性

采用《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》(GB 18352.3─2005)规定的Ⅰ型试验方法,对汽油车和不同掺混比例的甲醇燃料车在原催化器和新催化器条件下的瞬态常规污染物排放特性进行了研究. 结果表明:甲醇燃料汽车CO和HC排放较汽油车低,其NO_x的排放通常高于汽油车,且随甲醇比例的提高而增加,使用针对甲醇燃料开发的新催化器后,3种常规污染物排放均明显降低;甲醇燃料汽车CO的排放多数出现在第1个195工况,HC的瞬态排放规律与CO相近,NO_x几乎在每个急加速阶段和城郊运行工况(EUDC)循环中均出现峰值.      

数字滤波法在点源和非点源污染负荷分割中的应用

以分辨流域点源和非点源污染负荷为研究目标,在傅立叶分析的基础上,提出了从污染负荷时间序列中分辨点源和非点源污染负荷的新方法——数字滤波法,探讨了数字滤波方程的参数与滤波次数的关系,并将该方法应用到东江流域COD_Mn负荷的分割上. 应用实例表明,分割的点源和非点源负荷系列曲线符合点源和非点源负荷的产生特点,使用者能够在污染负荷分割过程中通过滤波参数的选取比较方便地加入自己的经验. 一般取较大滤波参数时,只需要3次滤波就能得出较满意的结果.      

北京奥运会期间奥运村站空气质量的观测与研究

为了跟踪研究北京2008年奥运会期间奥运村大气污染物浓度的变化,2008年6月1日─9月30日,利用符合国际标准的在线观测仪器,对奥运村站大气中主要污染物进行加强观测. 结果表明:奥运会期间奥运村站大气中φ(NO₂),φ(SO₂),ρ(PM_2.5)和ρ(PM₁₀₎分别比奥运会前(7月1日─8月7日)下降了11.2%,46.7%,57.0%和50.0%;比残奥会后时段(9月20─30日)分别下降了41.7%,31.8%,21.6%和28.6%;与2007年同期相比,奥运会时段的φ(NO₂),φ(O₃),ρ(PM_2.5)和ρ(PM₁₀₎分别下降了38.8%,37.2%,42.1%和68.0%;残奥会时段分别下降了17.8%,27.5%,44.0%和64.1%. 除对污染源严格的控制措施取得了良好的效果外,有利的天气过程也是奥运会期间北京空气质量全面达标的重要原因.      

内蒙古农业灌区夏、秋浇的氮磷流失变化

通过对内蒙古农业灌区引黄灌溉的2次主要大规模灌溉（夏浇、秋浇）的跟踪监测,研究了农业灌区的氮磷流失情况.分析了2次灌溉期的各引水渠和排水渠中总氮（TN）、氨氮（NH4＋-N）、硝氮（NO3--N）、总磷（TP）、溶解性无机磷（DIP）、溶解性有机磷（DOP）、颗粒磷（PP）的变化情况.研究表明：夏浇时,由于植物吸收、灌水量小等因素,基本不产生污染.而秋浇期间,由于灌水量大、土地裸露成为非点源污染产生的主要时期.在对第8排域的TN、TP的连续监测中发现,排干沟中的总氮总磷含量基本维持在4.16mg.L^-1和0.1725mg.L^-1,且氮为主要的污染控制因子;排干沟中的N/P为24,排入乌梁素海中极易引起水华发生.结合河套农业灌区的自然条件、耕作方式等因素,综合分析了河套灌区在夏浇及秋浇时期的非点源污染产生过程及污染特点.为该地区非点源污染管理和控制提供科学依据.     

稳健变异函数在土壤污染物来源识别中的应用：以某重金属污染场地为例

空间特异值可以提供污染源的位置信息.以Genton稳健估计量为基础的变异函数为研究工具,对某重金属冶炼场地土壤中Cu、Zn、Pb、Cd、As、Se和Hg含量进行了空间特异值分析,并根据空间特异值的地理位置及土地利用方式等信息指示污染源.结果表明,7种元素变异函数曲线的理论模型符合球状模型,7种元素都具有较小的块金方差,Cu、Zn和Pb只为0.000.与Matheron估计量相比,该研究得到的变异函数具有更小的块金效应,说明Genton估计量能够消除或减弱特异值对变异函数的影响.7种元素的空间特异值多集中在个别小范围内,以簇状形式存在,与该区域冶炼高炉及尾渣堆放处的位置具有很好的相关性,说明冶炼行为及其相关过程是该区重金属的重要来源.     

微生物处理技术在有机污染物降解中的应用

微生物处理有机污染物是一种费用低,效果好,无二次污染且操作简单的处理方法。综述了国内外几种微生物处理有机污染物技术的研究进展。