北沙河上游流域潜在非点源污染风险时空变化分析

非点源污染风险时空分布特征解析和等级分区是有效控制非点源污染的关键.为了弥补PNPI（potential non-point pollution index,潜在非点源污染指数）模型中专家评价法主观赋权的不足,引入均方差决策法,并采用改进后的PNPI模型分析1980-2017年北京市北沙河上游流域潜在非点源污染风险时空变化特征,划分潜在非点源污染风险等级.结果表明:①均方差决策法根据土地利用指标、径流指标和距离指标集的数值离散程度确定各指标权重,其结果可体现各指标权重随土地利用类型动态变化的特点.②1980-2017年土地利用指标、径流指标和距离指标的平均权重分别为0.49、0.18、0.33,说明土地利用类型对非点源污染风险相对影响较大.③受土地利用类型空间分布格局影响,北沙河上游流域潜在非点源污染风险呈西北部山区低、东南部平原区高的分布特征.④随着城镇化的推进,潜在非点源污染极高风险区主要土地利用类型由旱地和园地逐渐演变为城镇用地、农村居民地和建设用地.研究显示,非点源污染风险高低与土地利用类型密切相关,可通过土地利用类型的合理布局,降低流域非点源污染风险.      

面向区域管理的非点源污染负荷估算——以浙江省嵊州市为例

非点源污染对环境造成的影响正逐渐引起重视,高效识别其空间分布是解决非点源污染的首要问题.长三角地区的自然条件和发展强度决定了其具有较高的农业非点源污染风险.本文以浙江省嵊州市为案例区,基于改进的输出系数模型估算非点源污染负荷,在"地块-行政区划-流域分区"不同尺度上分析总氮（TN）、总磷（TP）的空间分布特征.主要结论如下：①地块尺度,TN高值区主要分布于山地丘陵大面积集中的林地和平原区输出系数最高的养殖地块,TP高值区也集中于养殖地块;②行政区划尺度,非点源污染负荷前五的情况为,TN负荷：崇仁镇>长乐镇>甘霖镇>三界镇>黄泽镇,TP负荷：崇仁镇>甘霖镇>三界镇>长乐镇>黄泽镇;③流域分区尺度,TN负荷高值区以长乐江下游和曹娥江干流最为集中,TP负荷高值区分布在长乐江下游.     

基于改进输出系数模型的非点源污染负荷估算——以嫩江流域为例

文章以嫩江流域为研究对象,应用改进输出系数模型对研究区2006～2010年非点源TN与TP负荷进行了估算与空间模拟。结果表明2010年TN与TP入河量较2006年减小26.30%和18.04%。不同污染物来源中,对于TN和TP的贡献率排序为土地利用畜禽养殖农村生活污水。土地利用变化对于TN和TP的输出也产生巨大的影响,在2006～2010年间有30.47%的土地发生变化,其中林地转变为草地面积最大;非点源TN和TP产生量总计分别减小了7 979.51和3 172.08 t,其中水域减小量最大,而草地产生量则增加最多;根据土地利用类型TN与TP转变过程量得出水域转变为草地这一过程对于氮磷的削减量最大,而林地转变为水域这一过程对于氮磷的增加量最大。     

洛河流域非点源污染负荷不确定性的影响因素

以黄河流域下游的洛河流域为研究区,利用1998年实测径流量、泥沙负荷和非点源污染资料,对非点源污染模型中的水文模型、土壤侵蚀模型与污染负荷模型进行了参数率定.并以此为基础,针对非点源污染负荷计算的影响因素,采用摩尔斯分类筛选法,分析它们对径流量、泥沙负荷、吸附态氮和溶解态氮模拟计算的敏感性.结果表明,在湿润、半湿润地区对径流量、泥沙负荷、吸附态氮和溶解态氮影3个因子分别是土壤可利用水量、土壤蒸发补偿量、SCS曲线系数.其中,土壤可利用水量产生负效应影响.坡度、坡长和作物管理因子对泥沙负荷和吸附态氮影响也比较显著.吸附态氮与泥沙负荷影响因子一致,说明吸附态氮污染主要与泥沙流失有关.     

北沙河上游流域氮、磷污染风险空间分布特征解析

非点源污染是全球水环境污染治理面临的严峻挑战之一,氮（N）、磷（P）污染是非点源污染重要的组成部分,解析N、P污染风险空间分布特征是非点源污染治理的关键.本研究以北沙河上游流域为例,采用输出系数法综合估算区域不同土地利用类型、畜禽养殖和居民生活的N、P污染负荷,将其视为污染源因子指标以替代潜在非点源污染指数（Potential Non-point Pollution Indicator,PNPI）模型中的土地利用指标,利用改进后的PNPI模型解析该流域N、P污染风险空间分布特征.结果表明：(1)研究区N、P污染风险皆呈东南部居民区高、西北部山区低的空间分布特征;(2)P污染主要源自居民生活,N污染主要源自土地利用输出,各土地利用类型中耕地输出的N、P污染量最多;(3)N、P污染极低风险区面积占比最大,面积占比分别为59%和56%,极高风险区面积占比最小,分别为5%和3%.研究结果有望为北沙河上游流域非点源N、P污染防治提供依据,为流域综合治理提供参考.     

基于PPI的河段水体潜在污染研究

提出了一种预报河段水体潜在污染的方法——河段潜在污染指数法(riversection potential pollution index,R-PPI),并在北京市山区3个典型小流域进行应用.河流水体污染是我国目前最为突出的水环境问题,在治理工作开展前需要确定重点污染河段、区域和污染源,而基于河流水质监测的水质评价方法难以确定重点污染源.因此引入了潜在非点源污染指数(potential non-point pollution index,PNPI)法,进行了土地利用类型扩展、土地利用分类比对和土壤渗透性分级3个方面改进,得到潜在污染指数(potential pollution index,PPI),并在此基础上建立了河段潜在污染指数法.通过在3个小流域的应用研究可知,该方法具有所需监测资料少、操作简单、便于确定重点污染源、综合性强等特点,可为流域污染治理提供科学指导.     

基于多准则分析的非点源污染评价和分区——以北京怀柔区北宅小流域为例

非点源污染控制难度大、成本高,因此有必要对污染源划分等级,从而分别进行管理与规划.本研究提出了“风险评价-规划分区-分别管理”的非点源污染规划思路.“风险评价”在借鉴已有的非点源风险评价模型基础上,提出了基于多准则分析的非点源污染评价方法.该评价方法以土地利用因子、径流因子和距离因子为参评指标,采用改进的理想解法(Technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)确定因子权重,减少了人为主观性;“规划分区”依据“适度保护、优先规划、重点管理”的原则,结合风险评价结果,可将流域划分为5类管理分区;“分别管理”是对各类管理区分别配以针对性的BMPs和生态工程措施.“风险评价-规划分区-分别管理”这套方法层层递进不仅能评价流域非点源污染,也能定量为流域内非点源污染源的管理提供科学方案.最后将该方法在北宅小流域进行了应用,结果表明,该方法克服了传统方法的过于主观、局限性大的缺陷,可为类似流域非点源污染评价和管理提供参考.     

晋江流域污染负荷空间分布及关键源区识别

提出了利用水文和水质同步监测资料计算流域污染负荷空间分布的一般程序,并探讨了采用污染负荷贡献与集水区面积占比关系识别流域污染关键源区的方法,并在晋江流域进行了实例应用.结果表明:晋江下游取水口金鸡断面污染负荷主要来自东溪和西溪,枯水期CODMn、NH3-N和TP负荷分别是226.8、27.1和17.1g/s,占丰、平水期的18%~67%.丰、枯水期东溪和西溪对金鸡断面污染负荷贡献基本相当,而平水期西溪贡献显著大于东溪.晋江流域污染关键源区分别为蓬壶-长厅桥区间、长厅桥-港龙区间、横口-园美区间等5个断面区间,该关键源区识别方法不仅较好反映了污染物浓度和污染负荷在流域内的空间分布,同时还指出了主要污染物及敏感时期,可为后期的污染治理提供依据.本研究提出的污染负荷贡献计算程序以及关键源区识别方法具有较好的普适性,可为其他流域提供借鉴.     

基于格局-过程理论的非点源污染实证研究:以黄土丘陵沟壑区水土流失为例

非点源污染是影响地表环境的主要污染方式之一.针对黄土高原丘陵沟壑区水土流失这一典型的非点源污染问题,应用非点源污染的空间识别方法———景观空间负荷对比指数和景观坡度指数,对黄土高原泾河流域12个子流域进行了实证研究.结果表明,耕地、低覆盖度草地和各种林地的景观坡度指数和景观空间负荷对比指数对流域土壤侵蚀模数有显著的响应关系,对径流深度存在着一定的响应关系,而对径流变异系数和侵蚀变异系数没有明显的响应.说明景观空间负荷对比指数和景观坡度指数对流域水土流失具有一定的指示作用,可作为水土流失等非点源污染空间风险评价的1个有用方法.     

流域污染负荷解析与环境容量研究——以安徽太平湖流域为例

以安徽省太平湖流域为例,运用监测、统计数据以及排污系数法对流域内8种污染源的污染排放情况进行全面解析,结合一维水质模型、沃伦威得尔模型以及狄龙模型等水质模型的应用,在流域水质监测的基础上核算了太平湖及主要入湖河流的水环境容量.结果表明,2011年,太平湖流域污染物入湖量为:COD 3863.75t/a,NH3-N 410.24t/a,TP 51.63t/a;城镇和农村生活污染为太平湖流域的主要污染源,约占流域入湖污染物总量的60%;麻川河和浦溪河流域的污染最严重;流域污染物的排放在空间上呈现较为明显的区域分布,经济发达区域污染相对较严重.在当前水质目标下,太平湖仍有相当大的可用容量;浦溪河、秧溪河和舒溪河流域的氨氮和总磷排放量接近环境容量,需进行总量控制及削减.     

北京土壤重金属分布及评价——以五环以内为例

文章选择北京市五环内土壤为研究对象,对不同环、不同功能区等空间位置变化下的土壤进行了采样和分析,研究了北京市城市土壤重金属Pb、Cu、Cr、Cd的空间分布特征,以期为北京市环境保护和治理以及城市环境规划提供理论依据。研究结果表明,北京市五环以内地区土壤中Cu、Cr、Cd含量均超过背景值。在空间分布上,土壤中4种重金属的含量呈现出由内向外递减的趋势,而公园外重金属含量超过公园内,车流量大、堵车严重地区土壤重金属含量也较高。综合污染评价表明,北京市五环以内地区土壤重金属属于轻度污染,Cr、Cu、Pb属于清洁级,Cd已接近中度污染。     

气候变化对小流域氮、磷通量的影响——以延安市河流流域为例

采用外源污染物负荷模型和流域氮、磷通量核算模型,结合流域土地利用和气象数据,在延安市4条河流流域建立了流域氮、磷负荷经验模型,分析流域氮、磷通量与净人为氮、磷输入量,降水量,土地利用类型等因子之间的响应关系。结果表明:净人为氮、磷输入量,降水量和土地利用类型变化是氮、磷通量变化的主要原因,其中降水量可以分别解释流域氮、磷通量变化的25.67%和18.29%,降水量的增加会显著增加氮、磷通量;利用区域气候模式数据模拟了近期和远期不同发展情景下流域氮、磷通量的变化情况,在气候变化的驱动下,即使净人为氮、磷输入量和土地利用类型保持现状不变,氮、磷通量在远期预测中仍会呈增加趋势,林地面积的增加可以在一定程度上减缓降水对氮、磷通量的影响。气候变化和人类活动均会对流域氮、磷通量产生影响,在制定流域氮、磷削减方案时,需要考虑气候变化对方案效果的影响。     

南京市绿地土壤重金属分布特征及其污染评价

为了解南京市主城区绿地土壤中重金属污染现状,分析了南京市主城区绿地表层土壤5种重金属元素(Cr、Cu、Zn、Pb和Cd)的含量状况及其空间分布特征,并利用单因子污染指数法、内梅罗综合指数法及潜在生态风险指数法对重金属的污染程度及其潜在生态风险进行了评价.结果表明,南京市主城区绿地土壤中5种重金属元素的平均含量均高于南京...     

金矿区农田土壤重金属空间分布特征及污染评价

为了解岷县某村无主金矿矿区历史活动对周边农田的影响,使用指数法对土壤质量进行评价,使用GIS地统计学模型对土壤重金属空间分布进行分析。结果表明,研究区土壤环境质量整体处于清洁水平,但存在重金属累积现象,并且整体呈现自西向东递减趋势。其中以汞的累积现象最为严重,这可能与当地混乱开采活动关系密切,因此,为控制重金属在该区域的持续积累,相应的管控措施是必不可少的。     

基于L-THIA模型的四川省濑溪河流域非点源污染负荷分析

非点源污染是造成流域水环境恶化的重要原因之一,掌握非点源污染的时空分布特征是流域水环境污染防治和流域综合管理的基础性工作.为落实国家《水污染防治行动计划》,四川省启动了濑溪河等流域综合治理达标方案编制工作,探明濑溪河流域非点源污染负荷及其分布特征是该方案编制的前提.以四川省境内濑溪河流域为研究区域,基于GIS（地理信息系统）,利用L-THIA（long-term hydrologic impact assessment,长期水文影响评价）模型,基于2015年土地利用地图数据、土壤水文数据以及长时间序列（2009—2014年）逐日降雨数据,调整模型参数,使模型模拟径流量符合水文站监测数据,进而模拟2014—2015年流域内的非点源污染负荷空间分布.L-THIA模型模拟得到濑溪河流域径流量约为5.10×108 m3,和控制水文站实测径流量相比,模型模拟相对误差为5%,表明模型模拟质量较好,模拟结果可信度较高.结果表明,流域内TP、NH₃-N、COD_Cr非点源污染负荷分别为204.10、353.12、5 162.53 t;农业用地对研究区的非点源污染影响最大,林地最小;根据濑溪河水系分布特点将研究区划分为16个控制单元,各控制单元TP、NH₃-N、COD_Cr的空间分布特征及比例相似,研究区非点源污染平均负荷强度为3.72 t/km2,TP、NH₃-N、COD_Cr的输出范围分别为（0.08~0.15）（0.14~0.27）（2.19~3.89）t/km2.研究显示,流域非点源污染产生量的估算和空间分布特征的揭示为编制濑溪河流域水污染治理方案提供了科学参考.      

巢湖流域丰水期可溶态重金属空间分布及污染评价

探究了巢湖流域丰水期湖区及10条环湖河流水体中重金属元素V、Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、Pb、Cd、Fe和Sb空间分布特征.结果表明,丰水期巢湖西部和西北部4条环湖河流中的重金属元素平均质量浓度高于中部和东部地区;金属元素浓度相关性分析结果显示,Cu、Ni、Zn、Pb和Cd元素质量浓度之间呈显著正相关,这说明5种元素间存在相似的空间规律.单因子污染指数评价结果表明,10条环湖河流中Cr各点位均符合地表水Ⅰ类水标准;Pb符合Ⅰ~Ⅱ类水标准;Cu和Zn符合Ⅰ~Ⅴ类水标准;Fe、V和Sb均远低于水标准限值;Ni在南淝河的部分点位轻微超标;Mn在十五里河和派河的部分点位轻微超标;Cd在南淝河的部分点位严重超标;塘西河一个点位中Mn除外,V、Cr、Ni、Cu、Zn、Pb和Fe均小于1,为清洁和无污染水平;综合污染指数评价结果发现,西北部环湖河流的综合污染指数相比西南部、中部与东部是最高的.     

引黄灌区不同尺度农田土壤重金属空间分布及污染评价：以银川市兴庆区为例

确定农田土壤重金属分布及其污染状况,对于评价农业生态环境质量、保障食品安全和人类健康都具有重要作用.以宁夏引黄灌区农田土壤为研究对象,在10 m(L尺度)和1 m(M尺度)两种尺度上网格取样,共取耕层土样(0~20 cm)223个,利用经典统计和地统计相结合的方法对土壤铜(Cu)、锌(Zn)、铬(Cr)、镉(Cd)和铅(Pb)的空间变异性进行研究,并利用单因子指数(Pi)和内梅罗综合指数(P综)评价土壤重金属的污染程度.结果表明,两种尺度下,Cu、Zn、Cr、Cd、Pb均属中等变异性,其变异系数(CV)顺序为:Cd>Pb>Cr>Zn>Cu.地统计分析表明,L尺度下Cd和M尺度下Pb块金系数为100%,表现为纯块金效应,主要受随机因素影响,具较弱的空间相关性.其它重金属元素在两种尺度下块金系数均小于25%,说明主要受结构性因素的影响,具有强烈的空间相关性.结合Pi和P综值可知,两种尺度下除了Cu外,其它4种重金属元素出现轻度污染的样点数较多,表明研究区已出现重金属富集的趋势.     

钦州湾及其入海河流表层沉积物中重金属分布及污染特征分析

分析了钦州湾及其入海河流表层沉积物中重金属(Cu、Zn、As、Pb和Cd)含量的分布特征,并采用潜在生态危害指数法对表层沉积物中重金属污染进行了潜在生态危害评价。结果表明:钦州湾及其入海河流表层沉积物中重金属Zn、As、Pb和Cd的含量均低于国家一类标准值,仅个别采样点Cu的含量高于国家一类标准值;重金属污染较重的区域包括茅尾海东部、钦州港附近海域及入海河流;钦州港两大工业园区和4条河流是其重金属的主要污染源;钦州湾及其入海河流表层沉积物中重金属潜在生态危害达到中度程度,其中Cd为主要污染物,应作为重点防预对象。     

流域尺度污染溯源模拟-优化防控方法:以铜陵市顺安河流域为例

长江经济带发展是我国重要国家战略,但面临着水环境保护难度大、污染来源不清和措施集成度低等问题.针对流域尺度多源污染协同治理面临的方法瓶颈,结合资料调研分析、机制模型模拟和智能算法优化,构建了"污染精准溯源-措施效果评价-措施整体优化"为主体的流域水环境保护框架,并以安徽省铜陵市顺安河流域为例进行了方案应用.结果表明,新框架可精准量化流域内种植业、农村生活、畜禽养殖、水产养殖、工业废水和生活污水的贡献,并评价多种防控措施及其集成的总体效果;多目标优化蛙跳算法通过系统对比多种方案的成本效益,提供了性价比高的流域多源污染协同治理方案,如通过合理投资可使顺安河流域总氮在丰、平和枯水年分别削减1274.24、855.24和381.96 t ·a^-1,总磷削减321.42、159.80和42.93 t ·a^-1,保障水质达到地表Ⅲ类水质标准.新框架可推广到其他流域,为流域高质量发展背景下的水环境保护提供模式参考.     

某省高危含砷爆炸物污染农田评价及分布研究

利用不同的评价标准和方法评价了吉林省某地含砷高危爆炸物造成的砷污染,同时借助GIS软件绘制了砷污染指数分布图。结果表明:以土壤环境背景值的上限值为评价标准,平均污染累积指数为2.61,最大为65.38,约57.38%的土壤受到人为外源砷的干扰;以(GB 15618-2008)中砷的二级标准作为评价标准,平均污染指数为1.01,最大污染指数达15.27,超标率为23.87%,表明该区存在严重的砷污染;地累积指数污染评价结果也表明该地存在明显的外源砷污染,受到污染的比例达41.57%;3种评价方法结果基本一致。污染指数分布表明,该地重污染区集中在中部区域,并形成了一个西北-东南方向分布的污染带。