THE INFLUENCE OF CLIMATE VARIATION ON THE ESTIMATION OF LOW FLOWS USED TO PROTECT WATER QUALITY: A NATIONWIDE ASSESSMENT1

ABSTRACT: Historical flow records are used to estimate the regulatory low flows that serve a key function in setting discharge permit limits through the National Pollutant Discharge Elimination System, which provides a nationwide mechanism for protecting water quality. Use of historical records creates an implicit connection between water quality protection and climate variability. The longer the record, the more likely the low flow estimate will be based on a broad set of climate conditions, and thus provides adequate water quality protection in the future. Unfortunately, a long record often is not available at a specific location. This analysis examines the connection between climate variability and the variability of biologically based and hydrologically based low flow estimates at 176 sites from the Hydro‐Climatic Data Network, a collection of stream gages identified by the USGS as relatively free of anthropogenic influences. Results show that a record of 10 to 20 years is necessary for satisfactory estimates of regulatory low flows. Although it is possible to estimate a biologically based low flow from a record of less than 10 years, these estimates are highly uncertain and incorporate a bias that undermines water quality protection.     

Analysis of Roadside Inhalable Particulate Matter (PM10) in Major Korean Cities

A data analysis of three major Korean cities was conducted to assess roadside inhalable particulate matter 10 μm or smaller in aerodynamic diameter (PM₁₀), including temporal and meteorological variations, over a recent period of 4 to 6 years. The yearly roadside PM₁₀ concentrations presented a well-defined increasing trend or no trend depending on the roadside monitoring station. Most mean values exceeded or approximated the Korean standard of 70 μg/m³ per year for PM₁₀. A representative roadside diurnal trend was characterized by a distinct morning maximum. In most cases, the Sunday roadside concentrations were similar to or somewhat lower than the weekday concentrations, and the PM₁₀ concentrations presented a well-defined seasonal variation, with the maximum concentration in March. The monthly maximum concentrations observed in March were most likely attributable to Asian dust storms. In two metropolitan cities (Seoul and Busan), the frequency of days with roadside PM₁₀ concentrations exceeding the standard of 150μg/m³ per 24 h was much lower for the roadside monitoring stations than for the residential monitoring station, whereas in the third city (Daegu), this result was reversed. Interestingly, the average maximum concentrations observed for the roadside sites in Seoul and Busan during March were higher than those for the residential sites, suggesting that the roadside concentrations responded more to the dust storms than the residential areas. The relationship between the pollutant concentrations and five important meteorological parameters (solar radiation, wind speed, air temperature, relative humidity, and precipitation) showed that the number and type of meteorological variables included in the equations varied according to the monitoring station or season. Finally, the current results confirmed that attention should be given to the PM₁₀ exposure of residents living near roadways.     

三峡蓄水期间汉丰湖消落区营养状态时间变化

为探明三峡蓄水后汉丰湖消落区水质营养状态的变化特征,于2013年10月至2014年2月对水质进行连续观察,测定了水质物理参数、营养盐与叶绿素(Chl-a)的质量浓度.结果表明,水体中营养盐与Chl-a质量浓度的增加,在淹水后营养程度有升高现象,2014年2月与2013年10月相比,TN、TP、高锰酸盐指数与Chl-a质量浓度分别增加了4.7、1.0、0.2、3.27倍,TN、TP质量浓度均超过藻类生长限值,随滞留时间延长易造成水体富营养化,应引起重视.Chl-a单因子评价反映出水质由贫营养向富营养演变.TN/TP结果表明,TN、TP分别在不同时间内制约着藻类的生长;2013年10~12月与2014年2月,藻类生长受TN限制;2014年1月,藻类生长受TP限制.Chl-a与p H、DO、NH+4-N、NO-3-N、TN、高锰酸盐指数及TP呈显著正相关,而与SD、水温呈显著负相关;蓄水期间,水质受到了同一污染源的影响.因子分析结果表明,汉丰湖消落区水质主要受p H、DO、NO-3-N、TN的影响,同时Chl-a、TP、NH+4-N与好氧性有机物的污染不可忽视;在蓄水稳定初期水体具有自净能力,随蓄水滞留时间的延长,水质污染程度整体上呈现逐步恶化的趋势,应加以控制;三峡蓄水期间,南河、东河营养程度相对较高,应加强治理.     

典型城市污水中对羟基苯甲酸酯的污染特征

对羟基苯甲酸酯(parabens)作为防腐剂、防霉剂和杀菌剂等被广泛应用于食品、化妆品和药品中.近年来的研究表明,该类化合物能够在地表水体中检出,对水生生态环境存在潜在的危害.本研究于2016年秋季和冬季,对哈尔滨某典型城市污水处理厂进水进行了24 h连续采集,对6种parabens的质量浓度和4种常规水质指标进行了分析.结果表明,parabens普遍存在于城市污水中,对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯和对羟基苯甲酸丙酯是主要目标物,总有机碳、总溶解固体和酸碱度与parabens的浓度具有相关性;城市污水中parabens的质量浓度具有明显的日变化趋势,但是季节差异性不大.本研究结果为城市污水处理系统中parabens的深入研究和污染控制提供了重要理论依据.     

基于T-S模糊神经网络的大沽河水质变化特征分析研究

基于T-S模糊神经网络,利用大沽河2010年-2015年水质监测数据,选取溶解氧、化学需氧量、高锰酸盐指数、氨氮、总氮、总磷对水质具有重要影响的6项指标,建立适用的水质评价模型,对大沽河水质变化特征进行分析.结果显示:上游水质评价结果明显优于中游、下游水质评价结果,网络评价水质等级变化趋势同真实指标数据变化趋势一致.验证结果充分表明了T-S模糊神经网络用于水质变化特征分析是可行、有效的.     

基于资源环境承载力评价的土地利用功能分区研究

资源环境承载力是可持续发展度量和管理的重要参量和依据,是土地利用功能分区的前提和基础.从资源环境约束系统和保障系统两个维度,应用GIS空间分析和多因素综合评价法,探讨基于资源环境承载力评价的土地利用功能分区研究,并以重庆市渝北区为例进行实证研究.研究结论以期为优化国土空间开发格局和生态文明建设提供科学数据、规划思路和决策依据.     

长春市春季PM2.5中金属污染与潜在生态风险评价研究

2014年春季采集了长春市大气PM2.5样品,测定了PM2.5及其17种金属元素的含量.PM2.5质量浓度为175.2±75.1μg/m3,变异系数为0.44,环境重污染日与优良日空气质量差异较大.PM2.5中金属元素平均含量顺序为Ca>Fe>K>Mg>Al>Zn>Ti>Mn>Pb>As>Cu>V>Ni>Cr>Co>Ba>Cd.采用富集因子法和潜在生态风险指数法对PM2.5中金属进行了评价.其中Cd、As、Zn、Pb、Cu富集因子大于100.金属综合潜在生态风险等级为极强生态风险,Cd的贡献率为83.2%,受人类活动干扰严重.     

川东北低山丘陵区细颗粒物主要相关因素和季节变化分析——以南充主城区为例

基于中国空气质量在线监测分析平台和全球天气精准预报网的大气质量和气象数据,以四川盆地东北低山丘陵区典型城市南充市主城区为例,检验了细颗粒物(PM_(2.5))浓度的概率密度分布,发现其接近对数正态分布,由相关分析确定了PM_(2.5)浓度的主要相关因素为CO、NO_2(相关系数r分别为0.76、0.55,P0.01),再通过对2014年1月—2016年6月的日数据的逐步回归筛选出最优的回归指标和模拟方程(决定系数R_(adj)~2为0.68,P0.05),2016年7月—2017年6月的数据验证表明模拟效果较好(拟合优度为0.64,相对误差15.48%);最后根据时序插值、浓度和IAQI(PM_(2.5))的时段均值发现PM_(2.5)浓度在年际上有降低趋势;在季节上由高到低依次为冬季、春季、秋季、夏季;PM_(2.5)浓度在1月和6月分别呈现出年内的峰值和谷值,5、10月出现了阶段性峰值,尤其是5月;IAQI(PM_(2.5))的季节变化与浓度变化规律相似;且PM_(2.5)与PM_(10)比值的均值为0.67,表明现阶段南充市主城区大气污染物中细颗粒物占有较大比重。     

酸雨区不同用地类型土壤有效态Cd含量季节变化及关键影响因子

探明污染土壤重金属有效态含量的季节变化特征及其敏感影响因子,对农业生产过程中减低重金属生态风险具有重要的参考价值.研究于湘江中下游典型Cd超标农业小流域中选取稻田、旱作蔬菜地、丘陵林地这3类主要用地类型,分析不同用地类型Cd活性的季节变化特征及其与土壤基本理化参数的关联.为期1 a的原位监测结果显示,研究区为典型酸雨区,雨水p H值呈现冬、春季节低于夏、秋季.稻田土壤总Cd含量显著高于旱作蔬菜地,菜地显著高于林地,3种用地类型土壤总Cd含量季节特征相似,均为夏秋季节略低于冬春两季.3种用地类型Cd有效态季节变化与总Cd含量无明显的相关性,稻田土壤有效态Cd含量在5~9月的作物生长季明显低于其他月份,而菜地和林地则恰好相反.稻田土壤Cd有效性的最关键影响因子为Eh,呈显著正相关,与土壤p H负相关,菜地土壤与土壤TOC明显负相关,而林地土壤Cd有效性与水溶性有机碳、TOC呈现明显的正相关关系.研究可为Cd超标土壤污染阻控与农业安全生产提供一定的数据参考.     

新安江流域土地利用结构对水质的影响

以新安江上游流域为研究区域,用该流域2010年5月TM遥感影像图作为底图,通过实地野外调查获取了新安江流域的土地利用图.运用ArcGIS的水文、空间分析功能,将流域划分为8个子流域,并分析各子流域的土地利用结构.根据2010年1～12月的水质监测数据,分析TN、TP、高锰酸盐指数、NH4+-N、粪大肠菌群的时空变化特征,以及与土地利用结构之间的定量关系.结果表明,TN和NH4+-N有明显的时间变化特征,为枯时期>丰水期>平水期,而其他几种指标没有明显的时间变化.在空间上,整体上呈现出渔梁、浦口污染最为严重.流域内土地利用结构与水质之间的相关关系表现为:耕地、水体、建筑用地起源作用,林地、草地起汇作用.在年度上看,耕地对TN、NH4+-N、高锰酸盐指数影响最大,草地对TP影响最大;不同水期上,枯水期和丰水期,对各指标影响最大的土地利用类型为耕地,在平水期,对TN、TP、粪大肠菌群影响最大的土地利用类型分别为耕地、草地、林地.