基于水质目标管理的河流治理方案制定方法及其案例研究

针对我国河流污染程度高,污染类型复杂的现状,实施水质目标管理是河流治理的根本选择.我国在水污染总量控制的研究起步比较早,但缺少基于水质目标的治理方案编制方法的系统性研究.本文提出了适合于我国国情的基于水质目标的河流治理方案制定方法,基本框架包括水质问题诊断、目标确定与负荷分配、河流治理任务实施和实施效果评估4个基本部分.该方法以河流容量总量控制为基础,突破了传统了目标总量控制方式,并在滏阳河邢台段进行了实际应用.水环境诊断结果显示,氨氮是滏阳河邢台段主要超标污染物.以国控及省控断面为基础,在滏阳河邢台段设定了4个考核断面,设置氨氮小于10、11、12 mg·L-1,COD小于80、55、50 mg·L-1等多个组合目标情景.划定控制单元13个,核算了各控制单元水环境容量和现状负荷,并按等比例分配的原则将需削减负荷分配到排污口.基于负荷分配结果,提出通过重点工业企业和污水处理场治理控制点源污染,通过农村生活污水治理控制面源污染,通过河岸垃圾治理减少河道负荷存量,通过河流湿地建设增加负荷去除能力等一系列治理措施.     

Prediction of Total Sediment Load in Sand‐Bed Rivers in Korea Using Lateral Distribution Method

A new method for numerically predicting the total sediment load in a river is proposed. The method can be used to predict the total sediment load with information on channel geometry and slope, flow, and bed materials. The conventional method uses a 1D approach that assumes the channel has a wide rectangular shape. However, the proposed method computes depth‐averaged velocity over the width and predicts the total sediment load based on the flow computations. The new method, therefore, is expected to predict better if the flow changes significantly in the lateral direction. The proposed method was applied to three large sand‐bed rivers in Korea, where information is available regarding suspended sediment. Five formulas were tested of use in making total sediment load computations, namely Engelund‐Hansen's, Ackers‐White's, Yang's, Brownlie's, and Karim's formulas. The predicted total sediment loads are compared not only with measured data but also with results calculated using the 1D approach. Discrepancy ratios between the predicted and measured total sediment loads are given and the results are discussed.     

咸阳市温室气体排放的动态分析及等级评估

通过采用《2006年IPCC国家温室气体清单指南》和中国《省级温室气体编制指南》推荐的方法,分析了咸阳市温室气体排放的动态变化,并提出基于全球标准的温室气体排放等级评价方法,对咸阳市温室气体进行了排放等级评估.结果表明:1995—2011年,咸阳市温室气体排放量从1253.21×104t上升为5531.06×104t,年均增高9.72%,呈快速上升趋势.工业(年均增高21.34%)为增幅最高的部门,其次依次为能源(9.62%)、废弃物(7.90%)、农业(2.45%).从温室气体构成看,能源占84.73%~91.81%,工业占1.46%~8.55%,农业占3.11%~9.32%,林业碳减排占-0.53%~-2.36%,废弃物处理占1.31%~8.39%.由此可见,咸阳市温室气体排放增长的主要原因是能源消费的增加以及工业生产的大幅增长.万元GDP温室气体排放量波动下降,年均降低4.53%;人均、单位面积温室气体排放量和温室气体排放指数快速升高,年均增幅分别达9.31%、9.72%和9.48%.16年间,咸阳市温室气体排放等级从较低(Ⅰc)持续升高至中上等级(Ⅱc),已高出应对全球气候变暖目标(Ⅰb)4个亚级,温室气体减排工作刻不容缓.     

大伙房水库入库河流物理生境评价及其对水质状况的影响

2012年8—9月对大伙房水库入库河流39个河段的物理生境特征和水质状况进行调查,并运用相关分析和冗余分析的方法识别物理生境特征与水质状况的响应关系.研究结果表明,大伙房水库入库河流物理生境质量等级为较好以上的河段占43.6%,一般河段占48.7%,较差河段占5.1%,物理生境质量好的河段主要位于浑河上游地区,质量较差的河段主要位于大伙房水库周边地区.大伙房水库入库河流总磷(TP)、氨氮(NH+4-N)、总氮(TN)多符合国家Ⅱ类地表水环境标准,五日生化需氧量(BOD5)和化学耗氧量(CODCr)较高,部分点位超过了国家Ⅲ类地表水环境标准.大伙房水库入库河流物理生境特征与水质状况显著相关,物理生境综合评价指数与水体中TP、NH+4-N、溶解性固体总量(TDS)、电导率和硅酸盐呈显著负相关.物理生境指标中人类活动、土地利用方式、植被多样性和栖境复杂性对水质影响较大,在流域水生态管理中应以减少人为活动干扰、合理配置土地类型、控制农业面源污染和恢复自然植被为主要对策.     

开封城市土壤重金属污染及潜在生态风险评价

用网格法采集开封城市表层土样99个,测定其As、Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量.分别采用污染负荷指数(PLI)和潜在生态风险指数(RI)评价土壤重金属污染和潜在生态风险程度,应用Kriging空间插值法探讨土壤重金属污染和生态风险空间分布,并对重金属的来源进行讨论.结果表明,开封城市土壤大部分发生了Cd重度污染,Zn中度污染,Pb和Cu轻度污染,而Ni、Cr和As均没有污染.土壤Cd存在极强生态风险,其余元素均为轻微风险.各样点7种重金属的平均PLI为2.53,总体上属于中度污染;平均RI为344.58,属于很强生态风险.PLI和RI空间分布相似,高值区分布在东南部的老工业区和陇海铁路开封客、货站附近,其次为老城区;低值区位于北部和西部,污染和生态风险较轻.镉既是最主要的污染因子又是最主要的潜在生态风险因子,其来源主要与化肥厂烟尘及污灌区表层土壤空气迁移、交通运输和燃煤等人类活动有关.     

岩溶地下河表层沉积物多环芳烃的污染及生态风险研究

为了解重庆南山老龙洞岩溶地下河表层沉积物中多环芳烃(polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)的污染特征及生态风险,分析了地下河上游及出口表层沉积物样品中16种优先控制PAHs的含量和组成.结果表明,沉积物中PAHs总量在58.2~3 598 ng·g-1之间,大部分在100~5 000 ng·g-1之间,处于中等到高污染水平;从组成来看,老龙洞组成以2~4环为主,占到75.1%,仙女洞以4~6环相对富集,其比例为56.6%;老龙洞沉积物中PAHs主要来源于上游水体传输及地表土壤的输入,PAHs在地下河管道中的迁移表现为2~3环PAHs迁移距离远,4~6环的PAHs被强烈地吸附于沉积物中,迁移能力不足,从而富集于地下河管道中;生态风险评价结果表明,老龙洞沉积物PAHs很少产生负面生态效应,而仙女洞沉积物产生负面生态效应概率较大,一旦PAHs逐渐往下游迁移,将对下游的生态构成威胁.     

宝鸡市街道尘埃磁学特征空间分布及环境意义

对宝鸡市街道尘埃样品进行详细系统环境磁学实验分析并结合扫描电子显微镜研究表明,宝鸡市街道尘埃中磁性矿物含量高,主要的磁性矿物为多畴和假单畴的低矫顽力亚铁磁性矿物,同时含有少量的赤铁矿等高矫顽力的硬磁性矿物.污染来源主要以工业和交通等人为污染为主.街道尘埃的磁学特征表现出一定的空间变化规律揭示出污染的空间分布,划分为6个主要区域:A(创新路到高新八路区域)和B(东风路和马营路区域),磁性物质含量整体很高,揭示污染相对较重,污染源主要为"工业+交通";C区(火炬路到医康区域)磁性物质含量相对较高,是中度污染的区域,污染源主要为"交通";D(经二路与人民路区域)、E(清姜路和姜谭路西部区域)和F(陈仓区虢镇),磁性物质含量相对较低,揭示轻度污染,污染源主要为"交通".     

龙口煤矿区土壤重金属污染评价与空间分布特征

以龙口市北部煤矿区为研究区,采集36个表层土壤样本,对Cd、As、Ni、Pb和Cr这5种重金属含量进行测定,利用地统计分析、主成分分析、加权平均综合污染评价等方法,结合GIS技术分别对5种重金属含量的空间分布特征、污染来源、综合污染程度进行了探索分析.结果表明,土壤样本中5种重金属富集现象显著,以国家土壤环境质量二级标准为背景值,超标率分别达到72.22%、100%、100%、91.67%、100%.样本重金属含量均值全部超过国家二级标准,分别为背景值的1.53、11.86、2.40、1.31、4.09倍;且远远高于山东省东部地区表层土壤背景值,含量倍数分别为9.85、39.98、8.85、4.29与12.71倍.基于半变异函数模型分析得出,块金效应从高到低依次为As(0.644)Cd(0.627)Cr(0.538)Ni(0.411)Pb(0.294),均属中等空间相关性,重金属含量空间分布呈现中部桑园煤矿及其周围含量最高,东部与西部含量较低的特征.经主成分分析发现,Cd、As、Ni和Cr主要来源于污水灌溉、工业企业排放和工业活动;汽车尾气与煤炭燃烧是Pb的主要污染源.单因子污染程度评价显示,不同重金属污染程度依次为AsCrNiCdPb.综合污染程度评价显示,研究区土壤重金属综合污染程度较高,综合污染指数范围处于2.17~4.66之间,中度污染与重度污染样本分别为10个和26个,重度污染地区主要分布在桑园煤矿、北皂煤矿、柳海煤矿区域,中度污染地区包括洼里煤矿、梁家煤矿等区域.本文研究结果将为在研究区开展生态风险评估研究工作提供数据参考与理论支持.     

降雨期间岩溶地下河溶解态多环芳烃变化特征及来源解析

2014年6月降雨期间在重庆南山老龙洞地下河出口处进行连续采样监测,利用GC-MS定量分析地下河溶解态中16种优控多环芳烃(PAHs)的含量,研究了降雨期间地下河溶解态PAHs变化特征及来源.结果表明,地下河溶解态PAHs对降雨反应迅速,ΣPAHs出现4个峰值,有2个出现在流量上升阶段,另外两个分别出现在流量最大值处和流量下降阶段.ΣPAHs范围为101~3 624 ng·L-1,平均值578 ng·L-1,7种致癌性PAHs变化较大,含量变化为ND~336 ng·L-1,平均值31.1 ng·L-1,PAHs的组成以低环(2、3环)为主,占水体ΣPAHs的86.17%;降雨对ΣPAHs影响较大,主要表现为雨水对大气污染物的清除及地表径流对地表污染物的冲刷.降雨期间水体中PAHs主要来源于石油类产品、煤炭等化石燃料的不完全燃烧、天然成岩过程,降雨期间老龙洞地下河水体中PAHs污染大部分为中等到重污染水平.     

青藏高原内陆典型冰川区"冰川-径流"汞传输过程

为研究青藏高原内陆典型冰川区"冰川-径流"汞输送过程,于2011年8月15日~9月9日对青藏高原内陆念青唐古拉山脉扎当冰川-曲嘎切流域内雪坑、冰川融水以及径流进行了采样,检测了不同环境介质中汞浓度,并分析了不同介质中汞的控制因素及输送过程.结果表明,扎当冰川-曲嘎切流域内雪坑、冰川融水以及曲嘎切径流中总汞浓度分别为(3.79±5.12)、(1.06±0.77)和(1.02±0.24)ng·L-1,处于全球背景水平.不同环境介质中均以颗粒态汞为主,受到总悬浮颗粒物和径流量的控制.随着气温升高,冰川消融,受其补给的河流径流量增加.不同环境介质间,从冰川末端融水到曲嘎切下游河水,总汞浓度峰值时间分别是14:00、16:00和20:00以后,体现了汞在"冰川-径流"环境系统中随冰川消融、径流量变化的释放和传输过程.冰川补给河流汞的传输受多种因素制约,气候变化背景下,冰川消融和径流增加带来的侵蚀将在汞释放及其向下游传输发挥日益重要的作用.