张家港市河道水质时空分布特征研究分析

为探索张家港市河道水体水质现状及时空分布特征,本研究应用主成分分析对2018年张家港市13条重要河道中的水温、pH值、DO、电导率、浊度、高锰酸盐指数、总磷、氨氮等水质指标进行分析,识别主导水体变化的环境因子.研究得出：①2018年张家港市河道水质整体较好,大部分河道水体处于III类水;②主成分分析表明,氨氮、总磷（TP）、高锰酸盐指数（COD_Mn）和电导率（EC）的变化主导着研究区域水质变化,4个环境因子之间呈显著正相关;③空间分析表明张家港河是监测河流中污染最为严重的河流,港口桥监测断面为水质污染最严重区域,张家港市市区及东南区域河道污染劣于其他地区;④季节上水质污染程度为冬季 > 春季 > 秋季 > 夏季.通过多元统计方法对河道水质时空变化进行分析,为制定可持续的城市河流水污染控制策略提供了新思路.     

非均性多孔介质中生物炭胶体的迁移行为研究

生物炭颗粒在多孔介质中的迁移行为不仅决定了其在环境中的归趋,也极大地影响了被吸附污染物的环境行为.以往的研究主要集中在生物炭胶体在均性多孔介质中的迁移行为,但实际环境介质通常是非均性的,目前对生物炭胶体在非均性多孔介质中的迁移行为知之甚少.本研究采用两种不同粒径的石英砂构建了上下两层非均性填充柱（上层细颗粒,下层粗颗粒）,研究了生物炭胶体在非均性多孔介质中的迁移和截留行为,考察了溶液离子强度和pH对生物炭胶体迁移能力的影响.研究结果表明在非均性多孔介质中,生物炭胶体具有很高的迁移能力,在离子强度为1~50 mmol·L^-1,pH为4.0~11.0条件下,生物炭胶体的迁移率达40.2%~88.0%.非均性介质中生物炭胶体的截留曲线表现为非单调型曲线,截留量峰值往往出现在细-粗石英砂的交界面处（细石英砂侧）,这与非均性介质中显著的电荷异质性、介质尺寸异质性和迁移过程中传质通量异质性有关.生物炭胶体在上层细石英砂中的截留量显著大于其在下层粗石英砂中的截留量,表明上层细石英砂是影响生物炭胶体迁移行为的关键层.随着溶液离子强度增加,生物炭胶体自团聚作用增强,其与石英砂介质间界面作用能垒降低,因而生物炭胶体的迁移能力减弱.由于生物炭胶体与细石英砂间的物理张力作用趋于显著,增加离子强度提高了生物炭胶体在上层细石英砂中的截留比率.中性和碱性条件下生物炭胶体的迁移能力较强,而在酸性条件下,生物炭胶体表面电负性显著降低,团聚体粒径增大,生物炭胶体的迁移能力较弱.降低溶液pH增加了生物炭胶体在上层细石英砂中的截留比率.本研究的结果将有利于人们更好地了解生物炭胶体在复杂多孔介质中的迁移行为,为全面评估生物炭的潜在环境风险提供理论支持.     

2013—2018年中国近地面臭氧浓度空间分布特征及其与气象因子的关系

气象因子对近地面臭氧（O₃）浓度有重要影响.为探究O₃与气象因子的关联特征以及O₃的周期性特征,利用反距离权重插值、Kolmogorov-Zurbenko滤波和多元线性回归分析了2013—2018年我国O₃和气象因子数据.结果表明:①2013—2018年中国O₃日最大8 h滑动平均值〔ρ（O₃-max-8 h）〕第90百分位数呈上升趋势,增速为2.6 μg/（m3·a）;ρ（O₃-max-8 h）高值区（≥180 μg/m3）主要分布在华北平原和长江中下游平原一带,高值区范围在华北平原地区呈扩大趋势,在长三角和珠三角地区呈缩小趋势.②ρ（O₃-max-8 h）短期和季节分量的贡献在空间上呈“互补”的分布特征.短期分量的贡献（75%）在东南沿海地区最高,在内陆大部区域较低（< 30%）;季节分量的贡献（15%）在东南沿海地区最低,在内陆大部区域较高（>60%）.③在华北平原至长三角地区一带,长期气象因子变化是ρ（O₃-max-8 h）升高的重要原因;而在华南、西南和东北区域,气象因子变化对ρ（O₃-max-8 h）的影响并不显著.④ρ（O₃-max-8 h）与温度、太阳总辐射量的相关性（r>0.86）均在四川盆地至湖北省一带最高,ρ（O₃-max-8 h）与相对湿度在中部和西部区域呈正相关（r>0.64）,ρ（O₃-max-8 h）与风速在华北平原呈强正相关（r>0.89）.研究显示,中国近地面O₃具有显著的时空分布特征,气象因子与太阳总辐射量对O₃空间分布的影响具有较大的区域差异.      

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.     

洪泽湖浮游动物时空分布特征及其驱动因素

洪泽湖是我国第四大淡水湖,承担着周边的工农业用水以及为人类提供渔业资源等重要功能.研究洪泽湖浮游动物群落结构变化可为洪泽湖生态环境的科学管理提供理论依据.通过2017年3月至2018年2月的逐月调查数据,结合洪泽湖浮游动物的种类组成、密度和生物量的时空变化,以及群落多样性和优势种的季节变化特征,并运用典范对应分析等方法探讨了洪泽湖浮游动物的时空变化与环境因子的相互关系.群落结构分析表明,洪泽湖浮游动物年均密度为383.87 ind·L^-1,年均生物量为1.36 mg·L^-1.洪泽湖浮游动物群落结构时空变化较大,时间上夏季浮游动物群落结构波动较大,秋季浮游动物密度与生物量均达到最大值,冬季浮游动物群落结构最为简单;空间上成子湖和溧河洼浮游动物较为丰富,差异较小,过水区浮游动物较少且变化较大.典范对应分析表明,洪泽湖浮游动物群落结构的时空变化与水位、总磷、水温和总氮等因素显著相关.不同时间浮游动物群落结构变化的主导因素不同,夏季主导因素是水位与水温;秋冬季主导因素是水温、营养盐及叶绿素等.不同湖区点位集中程度不同,过水区分布的更为分散,浮游动物群落结构差异较大,成子湖和溧河洼分布的相对集中,浮游动物群落结构差异较小.水位波动对浮游动物群落结构的变化影响最大,表现在水位波动会直接影响浮游动物群落结构,同时也会通过影响水质而间接影响浮游动物群落结构.     

石家庄市大气污染物的季节性时空特征及潜在源区

为系统研究石家庄市季节性典型污染物的重污染传输特征,基于2018年12月~2019年11月46个环境监测站（PM_2.5、PM₁₀、O₃、NO₂、SO₂和CO）及17个气象站（温度、湿度和风速）的小时监测数据,利用插值（IDW）和相关方法,分析污染物的季节性时空特征;并结合GDAS数据,采用后向轨迹方法,研究污染物的季度传输格局和潜在源区.结果表明：①不同季节具有典型的污染物,季节性典型污染物和污染率依次为：春季（PM₁₀,48.91%）、夏季（O₃,81.97%）、秋季（PM₁₀和PM_2.5,47.54%和32.79%）和冬季（PM_2.5,74.44%）,其与气象条件变化有显著联系;②春季PM₁₀与风速呈负相关,呈西北高、东南低的空间格局,主要传输方向为南向（53.32%）,潜在源区（WPCWT_ij≥160 μg ·m^-3）为河北（冀）中南、河南（豫）中北及山西（晋）中部,且山东（鲁）西和陕西（陕）西北部的传输也会贡献（WPSCF_ij≥0.3）市域的PM₁₀浓度;③夏季O₃与温度呈正相关,与湿度呈负相关,传输通道方向为东南-南向（54.24%）,其潜在源区呈以石家庄市为中心,沧州和菏泽为两翼的新月形区域;④秋季和冬季PM_2.5与湿度呈正相关,冬季呈西低、东高态势分布,输送方向为：秋季（东北-东南,74.75%）,冬季（西北,55.47%）,主要污染源区（WPCWT_ij≥180 μg ·m^-3）集中在冀中南、豫北和晋中西部.     

武汉集中式饮用水源地土壤重金属的时空分布特征及生态风险评价

研究了武汉市19个集中式饮用水源地土壤重金属Cd、Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn的时空分布特征,采用单因子污染指数和综合污染指数分析重金属污染程度,利用潜在生态风险指数评价重金属生态风险,通过相关性和聚类分析重金属的来源.结果表明,武汉市中心城区水源地土壤重金属的含量普遍高于远城区,同时长江干流附近的水源地土壤重金属含量普遍高于长江支流.Hg、As、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn的单项潜在生态风险指数平均值均小于40,属于轻微风险程度.Cd的单项潜在生态风险指数平均值在80~160范围内,属于强度风险程度.武汉集中式饮用水源地土壤重金属的综合潜在生态风险指数平均值为142.12,属于轻微风险水平.相关性分析表明,武汉集中式水源地土壤重金属Cu、Pb和Cr来源相似,均与交通有关;Ni、As、Cr和Cu来源相似,均与冶金生产有关;Zn、Hg和Cr来源相似,均与防腐和催化化工有关.武汉白沙洲水厂和堤角水厂周边土壤长期定点监测表明,2017年后武汉集中式水源地土壤各种重金属含量均呈现显著下降趋势,其生态风险在未来将进一步降低.