白洋淀近5年水生态环境质量变化趋势与营养状态分析

白洋淀作为华北地区最大的淡水湖泊,对维持、调节、改善区域生态环境质量发挥着重要作用.本文以2016—2020年逐月水质监测数据为基础,利用多种分析与评价方法,全面阐述了白洋淀“十三五”期间水生态环境质量状况,其目的在于掌握白洋淀水生态环境质量变化规律,为区域水生态环境“十四五”规划提供数据支撑与理论指导.分析结果表明,“十三五”期间白洋淀整体水环境质量呈现逐年上升趋势,水质呈清洁状态,富营养化水平均为中度富营养,水质类别集中在Ⅳ—劣Ⅴ类,占比分别为31.2%、27.7%以及28.4%.主要污染指标为化学需氧量、高锰酸盐指数、总磷、生化需氧量、氨氮以及溶解氧,浓度年均值呈现逐年下降趋势,溶解氧浓度呈现上升趋势.时间变化上,受降水量年内分布的影响,主要污染指标浓度年内高值集中出现在7、8月份;空间变化上,生化需氧量、总磷与氨氮浓度最大值出现在焦庄断面,其次为安州与南刘庄.分析了2020年白洋淀水环境质量状况,结果表明,白洋淀水生态环境质量呈现出波动性反弹(平稳期1—4月,反弹期5—8月,恢复期9—10月),经实地调查与数据分析发现,主要原因是2020年5月白洋淀实施了底泥清淤工程所导致的.     

“十一五”期间中国化学需氧量减排与水环境质量变化关联分析

化学需氧量是中国主要污染物总量控制指标之一。分析化学需氧量排放变化及减排形势对今后化学需氧量及其他污染物减排具有借鉴意义。在分析＂十一五＂期间中国化学需氧量减排趋势和水环境质量变化趋势的基础上,定量和定性地考察两者之间的关系。结果表明：＂十一五＂期间化学需氧量排放量呈下降趋势,但生活化学需氧量排放量比重有所上升,中西部地区排放量下降趋势比东部地区要小;化学需氧量减排目标顺利实现,其中,工业源是减排主体,东部地区对减排贡献最大;中国地表水环境质量逐步改善,高锰酸盐指数质量浓度累计下降31.9%,Ⅰ～Ⅲ类水质断面比例累计提高14.4个百分点。无论是全国尺度还是流域尺度,随着化学需氧量排放量的减少,地表水水质均出现不同程度的改善,两者表现出一定程度的正相关关系,但是部分流域存在污染物排放总量与环境质量变化不完全协同的现象。     

潘大水库水环境时空格局演变动态

潘家口、大黑汀水库(简称潘大水库)是京津冀区域的重要饮用水水源地,研究其水环境状况对保障受水区的供水安全具有重要意义.基于2006-2014年潘大水库水环境因子的调查,采用单因子评价法对水库水环境状况的时空格局演变动态进行分析.结果表明,总氮、总磷是潘大水库的主要污染物,总氮总体为劣Ⅴ类水水平,总磷总体为Ⅴ类水水平.其它水环境指标均未超过国家《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)中Ⅲ类水的标准.空间上,潘家口水库坝上氮磷营养盐均有沿程下降趋势,表明主要受上游污染输入的影响,后随污染物的不断消耗而逐渐下降.但到了潘家口坝下,由于下池、洒河桥等区域新的污染物的汇入,大黑汀水库的污染再次加重.时间上,潘家口水库总氮总体呈逐年上升趋势,2011年之后下降;大黑汀水库在2012年之后总氮呈下降趋势.两库总磷总体上均呈逐年上升趋势,其中,大黑汀水库2011-2013年虽有缓慢下降趋势,但2014年恢复到较高含量水平.氨氮含量并未发现明显的时间变化规律,大黑汀水库一直维持在Ⅱ类水水平附近,而潘家口水库自2010年一直呈下降趋势,近两年亦稳定在Ⅱ类水水平.硝态氮含量与总氮含量变化趋势相似.而高锰酸盐指数一直呈逐年上升趋势,维持在Ⅲ类水的标准范围内.溶解氧含量一直维持在Ⅰ类水的水平.本研究表明,潘大水库氮磷污染严重,呈逐年恶化趋势,受上游污染及下池、洒河桥外源输入的影响,洒河桥及以下区域呈现除总氮外的水环境因子沿程上升趋势.     

基于水面无人船快速监测的温榆河-北运河水质分析与评价

本研究选取了温榆河-北运河（通州段）的3个典型区域,利用无人船搭载的快速监测设备,原位检测了水体的温度、pH、溶解氧（DO）、氨氮（NH₄⁺-N）、浊度（Turbidity）、电导率（spCond）、蓝绿藻（BGA）、叶绿素a （chlorophyll-a）.采用离线方式,在实验室测定了水样中的化学需氧量(COD_Cr)和总磷（TP）.基于所获取的数据,结合单因子评价法和平均综合污染指数法,评价了温榆河-北运河的3个河段水质现状;结合SPSS软件和主成分分析法,分析了影响河段水质的主要影响因素.结果表明,基于氨氮、溶解氧、化学需氧量、pH、总磷等指标进行评价,上述河段水质属于我国《地表水环境质量标准》（GB3838-2002）Ⅳ类标准;主成分分析的结果表明,总磷、化学需氧量、叶绿素a是主要污染物,且河岸周边环境对河流水质影响较大.     

基于BP神经网络算法的密云水库水质参数反演研究

密云水库是北京市重要的地表饮用水源地,在保障首都水源安全方面起着重要作用,而密云水库水质参数的区域监测已成为当前亟待解决的问题。为了实现密云水库水质参数大范围、实时获取,该文基于遥感和GIS技术,采用BP神经网络算法,结合地面监测数据和Landsat 8遥感影像,分别建立了反演总磷、总氮、氨氮和COD(化学需氧量)4个水质参数的BP神经网络模型,并反演了密云水库2013-2018年非结冰期主要水质参数,分析了密云水库主要水质参数的年际变化特征、季节变化特征和空间分异特征。结果表明,(1)水质参数的Landsat 8敏感波段分别为:总氮为1、4波段,氨氮为1-7波段,总磷为1、3-7波段,COD为2-5波段。(2)密云水库主要水质参数在2013-2018年总体呈下降趋势,氨氮和COD为Ⅰ类水质,总磷为Ⅱ类水质,总氮为Ⅲ类水质。(3)4个水质参数指标春季最高、秋季次之、夏季最低,总氮、总磷、氨氮和COD的春季值分别是夏季值的1.08、1.36、1.6、1.45倍。(4)密云水库不同水质参数的空间差异性较大,总体来看,水库北部和东部的4个水质参数含量相对较高,这种分布与北部和东部村庄密集以及密云水库两大入库河流有关。综上所述,基于BP神经网络算法的密云水库水质反演研究是可行的,且得到了较为可信的研究结果,该研究可为密云水库水质管理与政策制定提供重要的科学依据。     

基于EFDC模型的重庆库区水环境容量研究

基于水环境数学模型EFDC(environment fluid dynamics code),建立了重庆库区长江干流的水动力水质模型,通过2017年监测水文、水质资料对模型进行了率定和验证,模拟结果与监测资料吻合度较好,表明水动力水质模型计算结果较为合理可靠。根据该模型量化各个排污口对水质控制断面的响应系数,以地表水Ⅱ类水标准为规划目标,用线性规划法求解水环境容量。计算结果表明,重庆库区化学需氧量(COD)、氨氮(NH3-N)、总磷(TP)的水环境容量分别为77 664 t/a,11 038 t/a和922 t/a。重庆库区干流水动力水质模型的建立与水环境容量的计算,为三峡库区的水环境保护工作提供了一个重要的管理和分析平台,对于三峡库区的污染物总量控制具有重要的意义。     

北京市城市河道水体发臭分级评价方法

基于北京市城市河道水体发臭大量感官数据及水质监测数据,采用多元线性回归及有序Logistic回归建立北京市水体发臭回归模型.研究发现多元线性回归法与有序Logistic回归法整体准确率相似(78%—80%),但发臭评价准确率明显高于后者,更适合作为水体发臭回归方法进行评价.将该方法应用于北京市地表水发臭分级评价中,筛选确定了适合做水体发臭回归自变量的监测指标,发现溶解氧及氨氮起主要作用,对水体发臭贡献率约95%;有机类指标对解释水体发臭效果显著程度从大到小依次为:高锰酸盐指数五日生化需氧量化学需氧量,由于五日生化需氧量分析时间长、高锰酸盐指数多用于Ⅰ—Ⅲ类水体监测、化学需氧量是水环境污染物总量控制的关键指标,综合考虑建议采用化学需氧量为回归自变量;总磷不适合作为北京市城市河道水体发臭回归自变量.对2012年北京市部分城市河道水体发臭情况进行分析,结果发现本标准用于评价发臭程度与国家颁布的黑臭标准的评价结果吻合程度为95.6%,通过选取典型发臭水体进行分级评价,再次验证了该评价方法可行.     

苏州河底泥对上复水水质污染影响

研究了上海市苏州河底泥中有机物及营养盐释放对上复水水质的影响,分析了微生物与底栖生物底泥再悬浮对底泥释放过程的影响。研究表明,底泥中化学需氧量与水体中的化学需氧量成正比,底泥中生化需氧量与水体中的生化需氧量呈正比,再悬浮促进底泥中污染物向上复水体释放。底泥SOD与水体中DO成正比,底泥污染是影响苏州河水质的重要因素;对苏州河底泥进行疏浚工程可较好地提高水体中溶解氧的浓度、降低化学需氧量、生化需氧量及氨氮的浓度。     

不同生态工程组合系统对南方水源地污水的净化效果

于2010年6月(丰水期)和11月(枯水期),对我国南方水源地农村生活污水处理系统(系统Ⅰ)以及农田排水处理系统(系统Ⅱ)的常规污染物和藻类进行调查,分析比较两个系统对常规污染物以及藻类的去除效果.结果表明,系统Ⅰ出水中的生化需氧量、化学耗氧量、总磷、总氮和悬浮物等指标均符合《国家城镇污水处理厂污染物排放标准》(GB18918-2002)回用水要求,该系统中共监测出浮游植物6门53属74种,系统Ⅰ丰水期对藻类细胞总密度和叶绿素a的去除率分别为87.71%和58.87%,枯水期为95.73%和58.57%;系统Ⅱ出水中的生化需氧量、化学耗氧量、总磷、总氮和氨氮等指标优于《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅳ类水标准,该系统监测出浮游植物6门48属66种,系统Ⅱ丰水期对藻类细胞总密度和叶绿素a的去除率分别为62.43%和72.25%,系统Ⅱ丰水期的藻类处理效果优于枯水期.对两个系统的水质净化效果进行比较,系统Ⅰ对总氮、藻类细胞密度、叶绿素a的去除效果优于系统Ⅱ,系统Ⅱ对氨氮的去除效果优于系统Ⅰ.两种生态工程组合系统的水质净化效果明显,能为南方类似水源地污水处理和水生生态态系统恢复提供技术支持.图3表2参33     

洞庭湖区城市饮用水源地水环境健康风险评价

为了解洞庭湖区城市饮用水源地水环境健康风险,根据2014年30个县级以上城市饮用水源地水质监测数据,采用美国环境保护署(US EPA)推荐的水环境健康风险评价模型,对洞庭湖区城市饮用水源地水环境健康风险进行了评价.结果表明,由毒性物质所致总健康风险在8.77×10-10—7.42×10~(-5)a~(-1)之间,平均为1.07×10~(-5)a~(-1),低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平5×10~(-5)a~(-1),但高于部分机构推荐的最大可接受风险水平1×10-6a~(-1),总体属中等风险;总健康风险的大小顺序为地下水型河流型水库型,澧水松澧洪道资水湘江沅江汨罗江长江华容河,下游上游,常德市益阳市岳阳市望城区,中部东部西部;毒性物质总健康风险主要来自化学致癌物As,因此,As应作为水环境健康风险决策管理的重点;优先选取水库和河流作为城市饮用水源是降低洞庭湖区城市饮用水源地水环境健康风险的重要途径,加强上游城市污染治理和城市交界断面水质考核,对保障下游城市饮用水源地水质安全具有关键性作用.     

基于分形插值模型的平寨水库水质评价

平寨水库是黔中水利枢纽唯一源头水库,其水环境质量直接影响包括安顺和贵阳在内的整个黔中地区的农业灌溉和城市居民饮水安全.为了深入分析平寨水库的水环境质量状况,于2018年1月、5月、8月和11月对平寨水库7个监测断面水样进行采集,测定TP、TN、NH_3-N、COD和DO等5个监测指标,基于分形维数权重建立水质评价模型,对平寨水库水环境质量状况进行综合评价,并与模糊综合评价法和综合污染指数法进行对比分析.结果表明,平寨水库TP、NH_3-N和DO浓度均达到Ⅱ类水质标准,TN和COD浓度均超过Ⅱ类水质标准,主要为Ⅳ类和Ⅴ类,是主要污染因子;TP、NH_3-N和COD浓度在春季最高,TN浓度在秋季最高,DO浓度在冬季最低.平寨水库全年水质类别主要为Ⅲ类和Ⅳ类,在28个监测序列中,水质达到水功能区划标准的仅21.43%;平寨和跨桥断面水质最差,扈家河断面水质相对最好;春、秋季水质最差,冬、夏季次之.分形插值模型不仅能评价水质状况,而且能对同等级水质状况的优劣进行排序,具有较高的分类精度;其评价结果更客观、有效,在水质综合评价中具有良好的适用性.     

珠三角畜禽养殖场周边地表水污染特征及环境质量分析

为研究珠三角畜禽养殖场对周边地表水环境质量的影响,以珠三角广州、东莞、惠州、肇庆和佛山地区畜禽养殖场周边地表水为研究对象,测定了样品中13项污染指标:氨氮(NH_3-N)、总磷(TP)、化学需氧量(COD_(Cr))、五日生化需氧量(BOD_5)、全盐量(TS)、悬浮物(SS)、粪大肠菌群(FC)、酸碱度(pH)、砷(As)、镉(Cd)、六价铬(Cr)、汞(Hg)和铅(Pb)的含量,采用《畜禽场环境质量评价准则》(GB/T 19525.2—2004)、相关性分析和主成分分析法对地表水中各污染物的污染特征、来源及环境质量进行了评价分析。结果表明,除pH和TS外,其它常规污染指标的平均浓度和最高浓度均远高于综合标准限值,重金属指标中除Cr和Hg的最大浓度超标外,平均含量均低于综合标准限值。从污染物来源分析结果初步推断,地表水中NH_3-N、TP、COD_(Cr)、BOD_5、FC、Cr主要来源于畜禽养殖废水的污染,As、Cd、Hg、Pb受环境背景值影响较大,pH和SS和水体理化性质有关,TS与底泥中盐分释放有关。环境质量分析结果表明,珠三角畜禽养殖场周边地表水达到重污染级别,综合污染指数为3.86,主要污染因子为FC、TP、CODCr和NH3-N,单项污染指数分别为628、7.08、6.19和3.16,长期暴露于畜禽场周边极易导致水体环境恶化。     

少根紫萍对微污染地表水的净化及淀粉积累能力

根据地表水环境质量标准研究少根紫萍(Landoltia punctata)对微污染地表水的净化效果,同时,对其淀粉积累能力进行评价.结果显示,少根紫萍对微污染地表水体可以实现深度处理,经处理的Ⅴ类、劣Ⅴ类水体中氨氮(NH4+-N)和总磷(TP)均在1d内提升一个水质级别,在3d内达到地表Ⅱ类水标准(NH4+-N0.15mg/L,TP0.09mg/L),且氮、磷去除率均达到98.5%和82.9%以上.此外,少根紫萍在快速修复水体的同时能大量积累淀粉.处理3 d,Ⅴ类和劣Ⅴ类水处理中浮萍干重的淀粉含量分别为28.38%、21.57%,15 d后达到52.15%、49.58%.另外研究发现,额外添加二氧化碳(CO2)对淀粉积累有进一步促进作用.处理3 d淀粉含量相比未添加CO2提升了55.7%,平均淀粉积累速率提高了2.72倍.因此,少根紫萍不仅能够快速净化微污染水体,同时也能积累大量的淀粉干物质,结果可为实际污水处理及后期少根紫萍资源化应用提供参考.     

灰色聚类法综合评价滴水湖水系环境质量

将滴水湖水系看作一个灰色系统进行研究,利用灰色聚类理论,以地表水环境标准和富营养化分级标准为基础建立灰类评价体系,确定聚类指标的隶属度和标准灰类的权重,得到各聚类指标对标准灰类的聚类系数,最大聚类系数关联的等级即水体质量等级。2010年,每2周1次对滴水湖水系11个监测点的溶解氧（DO）、化学需氧量（CODMn）、五日生化需氧量（BOD5）、总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH3-N）、透明度（SD）及叶绿素a（Chl.a）进行监测,取各指标的年均值,建立灰类评价系统。结果表明：滴水湖水源大治河及引水干道随塘河处水质属于Ⅳ类～Ⅴ类,呈富营养化和极度富营养化状态;闸外引水河芦潮引河段水质类型为Ⅲ类,为富营养化水平;闸内引水河道水质总体呈现富营养化状态,水质类型为Ⅲ类;滴水湖湖区水体质量良好,水质类型为Ⅲ类,呈中营养水平。     

长沙综合枢纽蓄水后望城饮用水源地水质变化及其评价

为了解长沙综合枢纽蓄水后对望城饮用水水源地水环境的影响,于2014年1月—2017年12月测定了望城饮用水水源地监测断面水体中化学需氧量等23个指标,运用综合指数法、污染物分担率、营养状态综合指数法分析了长沙综合枢纽蓄水后望城饮用水水源地水环境中6类水环境参数的变化.结果表明,长沙综合枢纽蓄水后望城饮用水水源地水环境质量整体呈下降趋势,水环境污染水平呈逐年上升的趋势,主要受NH_3-N、TP、生化需氧量、As、Pb和粪大肠菌群影响;无机污染物中TN、TP、COD_(Mn)营养物质的综合营养状态指数在2015—2017年呈上升趋势,与污染物超标状态、综合污染指数和污染物分担率变化趋势一致.健康风险评价发现,望城饮用水水源地2014—2017年水体总健康风险分别为7.93×10~(-5)、4.89×10~(-5)、3.80×10~(-5)、3.63×10~(-5),呈逐年下降趋势,仅2014年高于国际辐射防护委员会(ICRP)的最大可接受风险水平.总体上讲,降低饮用水源地水环境中致癌物质Cr~(6+)与As以及非致癌物质中NH_3-N与氟化物能有效地控制饮水途径的总健康风险.研究结果对促进长沙综合枢纽库区水环境安全进一步提升提供了科学指导.     

天津城区道路雨水径流水质监测及污染特征分析

城市市区道路由于交通活动产生大量的重金属、无机阴离子、营养盐、有机污染物等,对受纳水体的水质造成很大破坏,并影响了水体的生态环境.通过对天津城区不同功能区(商业区、文教区和居住区)的道路降雨径流的30个水质指标进行监测分析,评估天津市区道路雨水径流的污染程度,进而分析天津市区降雨污染的基本特征.结果表明,不同功能区理化指标平均浓度的大小顺序为:商业区>居住区>文教区,天津市区道路雨水pH接近中性;金属离子中铅在3个功能区中均超标,在商业区、文教区和居住区中分别超标1.16、1.05和1.28倍,且天津市区重金属污染浓度与南京和澳门相近;无机阴离子并未超出地表水质量标准V类标准或集中式生活饮用水地表水源地补充项目标准限值.TN、TP、COD和BOD_5最大值分别严重超出国家地表水环境质量V类标准的2.5、2.0、10和50倍.挥发酚在3个功能区中均未超标,而阴离子表面活性剂在商业区、文教区和居住区分别超过地表水质量标准V类标准的37、17和6.3倍.     

城市小集水区降雨径流污染来源解析

利用深圳市王家庄集水区的降雨径流水质监测数据,运用正定矩阵因子分解法（PMF）定量解析了单个城市小集水区降雨径流污染的主要来源。结果表明：研究区降雨径流的主要污染源为城市污水、管内沉积物和地表径流。其中城市污水以输出氨氮（NH3-N）和总氮（TN）为主,管内沉积物是化学需氧量（CODCr）、总磷（TP）和生化需氧量（BOD5）的主要来源,地表径流为固体悬浮物（SS）的主要来源。PMF模型可作为土地利用方式均一的单个城市小集水区降雨径流污染源解析的有效方法之一,主要污染源的廓线能否保持相对稳定是该模型在降雨径流污染源解析时的主要约束条件。     

包头市南海湿地水质现状分析与评价

南海湖是包头市唯一的天然湖泊,为了解包头市南海湿地的水质现状,根据南海湿地进出水特点于2015年4—11月合理布点采样,通过检测pH、DO、TN、TP、DP、NO_3-N、NO_2-N、NH_3-N、CODCr、Chl(a)等指标,对湿地水质现状进行分析,并采用污染指数法和营养状态指数法对湿地水体进行评价.结果表明,南海湿地水体达到严重污染级别,根据污染负荷分担率Ki值可知化学需氧量(22.93—45.98)、总氮(27.69—38.10)、总磷(5.93—28.03)对水体的污染最为显著,均超过地表水Ⅴ类标准,监测期间各点位TSI(chla)值均大于53,可知南海湖现已处于富营养状态.     

洞庭湖水污染特征及水质评价

于2016年4月—2017年3月对洞庭湖区11个监测断面396个表层水样进行采集,选取8个水质指标进行因子特征分析,并采用单因子评价法、综合污染指数法和主成分分析法对洞庭湖水质进行综合评价.洞庭湖水体呈弱碱性,总氮(TN)和总磷(TP)为超标污染物.单因子评价法结果表明,TN和TP为洞庭湖水质的主要限制因子,TN参与评价时,洞庭湖水质为Ⅴ类或劣Ⅴ类.综合污染指数法结果表明,洞庭湖水质状况为中污染,平水期水质优于枯水期和丰水期,主要污染因子为TN、TP、五日生化需氧量(BOD5)和高锰酸盐指数(CODMn).主成分分析结果表明,洞庭湖水质主要受p H、溶解氧(DO)、氨氮(NH3-N)和TN等指标影响,西洞庭湖水质较好,南洞庭湖次之,东洞庭湖较差.3种方法是定性和定量评价的有机结合,评价结果不完全一致,故采用多种评价方法来开展水质评价十分重要.     

南京东郊蔬菜种植基地地表水氮、磷、重金属含量及影响因素

南京东郊典型蔬菜基地地表水环境质量的调查分析表明:(1)在当前的生产和生活条件下,地表水尚未受Pb、Cu、Zn、Cd和Cr污染,但有不同程度的氮、磷污染。(2)河流氮、磷污染比池塘严重。河流水中氨氮和水溶性磷的比例相对较高,而池塘水中硝态氮、有机氮和有机磷的比例相对较高,这种差别有助于识别地表水中氮、磷的来源。河流底泥中总氮、总磷和重金属含量(Cr除外)比塘泥高,表明河水氮、磷及重金属污染风险比池塘水高。(3)南京东郊蔬菜基地地表水中氮、磷及重金属主要来自城市生活污水的排放,其次来自蔬菜栽培中有机肥过量投入造成的流失。因此,保护城郊地表水应从城市生活污水净化和蔬菜栽培中有机肥的合理施用入手。