基于HJ-1卫星的丹江口库区水质遥感监测研究

丹江口水库作为南水北调中线工程的水源地,其水质安全将直接影响到调水工程的成败。利用不同水质具有不同光谱特征的特点,采用遥感技术对水域水质进行大范围、准确、快速监测。根据丹江口库区2011年3月、7月、2013年3月、9月4景HJ1A/B卫星遥感影像,结合同步的地面实测水质数据,采用经验反演模型对丹江口水库叶绿素a浓度、水体悬浮物浓度和水体透明度进行了定量遥感反演研究。结果显示,由于2011年受到长江中下游区域重大旱情影响,汉江入库流量较小,造成丹江口水域面积减少;同年相比,水体叶绿素a浓度枯水期比丰水期高;2013年相比2011年水体叶绿素a浓度略有上升;丹库、汉库入库口的水体悬浮物浓度要高于其他区域,主要由于入库口的水流量较大,水体扰动较强。入库口区域较高的悬浮物浓度造成水体透明度要低于其他区域,丹库水域面积大,有利于悬浮物沉积,因此丹库水体透明度高于汉库。     

洋河水库污染现状及防治对策探讨

结合洋河水库的水质现状,对造成水库水质污染的原因进行分析,并有针对性地提出污染防治对策,为保护水库水质及生态环境、遏制水库水体富营养化,提供技术依据。     

大连英那河水库氮磷营养盐分析及富营养化评价

根据英那河水库2013年全年水质监测数据,分析该水库中总氮(TN)、总磷(TP)及叶绿素(Chl-a)等水质指标的季节性变化规律,并进行富营养化评价。结果表明:英那河水库TN和TP年均浓度分别为2.44 mg/L和0.015 mg/L,其中TN浓度超出《地表水环境质量标准》Ⅴ类标准,N/P值为110-602,水库为磷限制型水库;TN和Chl-a浓度随季节变化显著,TP浓度较小,无明显变化;富营养化评价表明,英那河水库为中营养,污染源主要为上游来水的氮源。     

三峡库区消落带水体CDOM中电荷转移配合物对其紫外-可见吸收光谱的影响

以三峡库区消落带水体CDOM为研究对象,基于"双生色系统"模型,采用Na BH4还原法,研究了DOM还原前后光谱曲线及特征参数变化,探究了电荷转移配合物对DOM吸收光谱的影响.结果表明,Na BH4还原处理后,可以将原来无特征峰的指数型吸光曲线分为两套具有特征吸收带的吸光曲线.4个采样点中,超过35%的DOM吸光度来自于电荷转移(chargetransfer,CT)配合物,忠县石宝寨和涪陵珍溪DOM中CT配合物作所占比例最高(50%).因此不能忽略CT配合物对CDOM吸光能力的贡献.经Na BH4还原去除CT结构后,吸光曲线出现蓝移,CDOM浓度[a(355)]降低;而断键导致DOM结构分散,分子尺寸减小,光谱斜率(S)值降低.同时,由于疏水性组分减少,表观芳香程度降低.另外,特征参数SUVA、CDOM和SR在不同DOM样本间对比时,较为稳定,而S275-295受CT影响较明显.同时,在利用短波处CDOM对DOC浓度进行反演时,CT配合物对模型建立影响不大.     

和龙水库水质调查与健康风险评价

为研究和龙水库水质状况及对人体健康产生的危害风险,采用单因子评价法和有机污染综合指数法对和龙水库20个采样点为期1a的水质监测数据进行了评价;并采用美国环境保护局(USEPA)推荐的健康风险评价模型,对水库主体水域水体进行人体饮用健康风险评价.结果表明,和龙水库主体水域水质采样年度整体为Ⅳ类水,且春季水质为开始污染水平,其余各季节水质为一般水平.水库水体中化学物质As所产生的致癌风险为1.59× 10-5～3.37× 10-5a-1,远高于人体最大可接受风险(1×10-6a-1).而由Cu、Zn、Mn和NH4+-N所引起的非致癌风险(10-10～ 10-11 a-1)均低于最大可接受风险(1×10-6a-1).和龙水库周边养猪场的污水排放可能是其主要污染源,养猪场附近河段的水体全年为劣Ⅴ类,属于严重污染水平;主要超标污染指标为BOD5、NH4+-N、总磷、COD,各指标值分别是水库主体水域水体的268.49、253.15、55.81、40.38倍;猪场废水中As是导致水库主体水域As人体健康风险超标的主要原因.因此,需要加强对和龙水库周边养猪场的排污治理,以保障水库水体质量.     

Comparison of two methods for detection of fecal indicator bacteria used in water quality monitoring of the Three Gorges Reservoir

Scientifically sound methods to rapidly measure fecal indicator bacteria are important to ensure safe water for drinking and recreational purposes.A total of 200 water samples obtained from the Three Gorges Reservoir during three successive one-year study periods(October 2009 to September 2012) were analyzed using multiple-tube fermentation(MTF)and most probable numbers combined with polymerase chain reaction(MPN–PCR).The MPN–PCR method was found to be significantly more sensitive than the MTF method for detecting Escherichia coli and Enterococcus spp.,and of equal sensitivity for detecting total coliforms when all surface water samples were grouped together.The two analytical methods had a strong,significant relationship,but MPN–PCR took only 12–18 hr,compared with the 3–8 days needed using the MTF method.Bacterial concentrations varied per sampling site but were significantly lower in the mainstream of the Yangtze River than those in the backwater areas of tributaries.The water quality of 85.8% of water samples from the mainstream was suitable for use as a centralized potable water source,while the water quality of 52.5% of water samples from the backwater areas was unsuitable for recreational activities.Relationships between fecal indicator bacteria showed significant correlation(r = 0.636–0.909,p 0.01,n = 200),while a weak but significant correlation was found between fecal indicators and water turbidity,water temperature,daily inflow,and total dissolved solids(r = 0.237–0.532,p 0.05,n = 200).The study indicated that MPN–PCR is a rapid and easily performed deoxyribonucleic acid(DNA)-based method for quantitative detection of viable total coliforms,E.coli,and Enterococcus spp.in surface water.     

三峡库区航道疏浚泥沙悬浮扩散影响数值模拟研究

在利用FLUENT软件建立三维输移扩散模型的基础上,针对不同疏浚期,构建了汛期疏浚、旱期疏浚两种施工方案下的三维数学模型;对不同施工方案下的泥沙悬浮扩散范围及浓度分布进行模拟预测,得出了2种方案下泥沙悬浮扩散规律;对各种施工方案下对施工区域水体环境的影响进行分析比较,发现旱期疏浚对水体环境的整体影响小于汛期疏浚。     

小浪底水库水体中重金属含量的测定和健康风险评价

在小浪底水库坝上约10 km处主航道上设置采样垂线,采集水体不同深度的样品,采用冷原子荧光光谱法和电感耦合等离子体质谱法测定了样品中汞、砷、铅、镉、铬、铜、锌、锰、镍等元素的质量浓度.结果表明,在所有样品中,铬、镉、锌、铅均未检出,汞、铜和砷的质量浓度分别为(0.95±0.44) ng/L、(0.35±0.07) μg/L和(1.12±0.20)μgL,锰和镍的质量浓度分别为(0.14±0.06) μg/L和(0.59±0.09)μg/L.汞质量浓度随水深增加逐渐升高,至水深7.5m处达到最大值,然后逐渐降低,在接近底层时重新升高,达到次峰值.其他重金属质量浓度呈现随水深增加而升高的趋势.健康风险评价结果表明,致癌物质砷引起的健康危害较高,风险值为10-6～10-5 a-1,底层水中砷的风险值接近国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平;非致癌物质汞、铜、镍和锰引起的健康风险分别为1.43×10-2a-1、0.31×10-10 a-1、0.13×10-10 a-1和0.45×10-12 a-1,均远低于ICRP推荐的最大可接受水平.     

三峡库区次级河流中有机锡污染物浓度及形态分布规律

以三峡库区次级河流大宁河和小江回水区为研究区域,于2013年5月采集地表水样,采用固相微萃取-气相色谱-质谱(SPME-GC-MS)方法测定水样中丁基锡和苯基锡浓度,分析该时期库区支流水环境中有机锡污染情况.研究结果表明:该时期大宁河和小江表层水体同时检测到内分泌干扰物三丁基锡(TBT)、三苯基锡(TPh T)及它们的降解产物一丁基锡(MBT)、二丁基锡(DBT)和一苯基锡(MPh T)、二苯基锡(DPh T).大宁河和小江苯基锡污染均以MPh T为主,但大宁河丁基锡污染以MBT为主,小江丁基锡污染以MBT和DBT为主.除大昌监测点有新近的TBT输入外,大宁河和小江水体中的TBT和TPh T输入均有一段时间,且发生了明显的降解.     

数据缺失条件下基于MLP神经网络的水华风险预警方法研究

针对水华风险预警过程中相关监测指标数据缺失的问题,借鉴多元统计和随机分析构建了一种缺失数据插补方法,用于弥补现场调查数据的不足.基于主成分分析,对水华相关影响指标进行降维,确定水体水华风险预警模型的输入层变量.同时,采用多层感知器(MLP)人工神经网络模型对水华表征指标叶绿素a的浓度进行预测,并引入风险概率的概念,提出了水华风险概率计算公式,完善了水华预警的风险表达.最后以三峡库区典型支流大宁河为案例的研究证明了上述方法的可操作性.研究结果显示,插补数据条件下和未插补数据条件下的大宁河水华风险预警模型决定系数分别为0.9711和0.7769,前者的模型准确性更高,叶绿素a浓度预测效果更好;预测时段内大宁河11 d为水华蓝色预警(无警)级别,水华发生的风险概率为1.99%~18.61%;1 d达到水华橙色预警(中警)级别,水华发生概率为90.48%.