基于受体模型和控制单元分区的流域污染源解析——以永定河张家口段为例
发布时间：2021-03-27 09:17
为识别永定河张家口段水体污染的主要来源并确定流域重点管控行业和优控单元,将受体模型与控制单元分区相结合,建立流域污染源解析方法。结合研究区水系分布、行政区划和数字高程模型（DEM）数据进行控制单元划分,利用聚类分析进行水质和污染源空间特征分析通过因子分析和绝对主成分-多元线性回归（APCS-MLR）受体模型进行分区污染源识别与贡献率计算。结果表明:永定河张家口段按水质污染程度可分为污染较重的A区（洋河、清水河中下游）和污染较轻的B区（洋河、清水河上游及桑干河）;A区受工业点源与面源混合影响,其中工业点源、农业种植贡献率分别为43%、44%;B区主要受面源影响其中农村生活及旅游、农业种植、畜禽养殖贡献率分别为30%、18%、17%;由污染源空间特征,提出A区的重点管控行业为冶金和食品制造业,B区则为采矿业和食品制造业,确定覆盖阳原县的2、3号,覆盖涿鹿县北部和蔚县北部的5号,覆盖万全区的14号控制单元为面源污染优先防控单元。源解析与控制单元分区相结合的方法可较好地反映水质空间分异特征,提高源解析能力。
【文章来源】：环境工程技术学报. 2020,10(05)
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
研究区控制单元划分及监测断面分布
采用平方欧式距离进行测量，选择离差平方和(Ward)法将9个监测断面采样数据的平均值进行空间聚类分析，结果如图2所示。由图2可知，9个监测断面在空间上可分为两大类，其中响水铺、鸡鸣驿、八号桥、老鸦庄聚为一类(A组)，左卫、石匣里、温泉屯、小渡口、北泵房聚为一类(B组)。A、B 2组监测断面水质指标标准化值的箱线图如图3所示。由图3可知，A、B 2组监测断面水质污染程度差异较大，A组监测断面电导率(EC)、营养盐类指标(CODMn、BOD5、NH3-N、CODCr、TP)、重金属类指标(Zn、As)、其他污染物(F-、硫化物)和微生物指标(粪大肠杆菌群数)均明显高于B组监测断面，且A组监测断面CODMn、NH3-N、CODC r、TP、F-等指标较多存在超过Ⅲ类水质的情况。因此，A组监测断面为污染较严重的区域，重点控制指标为NH3-N、TP和F-。图3 研究区水质指标空间差异
图2 9个监测断面基于Ward法的聚类分析谱系根据断面分类结果，结合控制单元的划分，取控制单元内部或下游断面为控制单元所属断面，将研究区划分为A、B 2个区，结果如图4所示。由图4可知，A区包含4、6、8～13号控制单元，B区包含1～3、5、14～16号控制单元。从位置上看，A区的老鸦庄位于张家口市桥东区、桥西区和经济开发区交界处，响水铺位于宣化区，鸡鸣驿和八号桥位于怀来县，是城镇化水平较高和农业种植较为发达的地区;B区的左卫位于怀安县，石匣里、小渡口位于阳原县，温泉屯位于涿鹿县，北泵房位于崇礼区，属县域中心城镇。从人口和面积来看，A区覆盖的区县人口数占张家口市总人口的43.1%，面积占张家口市总面积的17.4%;B区覆盖的区县人口数占张家口市总人口的31.4%，面积占张家口市总面积的48.6%[21]。根据张家口市2017年环境统计数据，A区包含了研究区80%的工业源(图4)，因此，工业源与城市及农村生活污染可能是A区监测断面水质较差的主要原因。徐华山等[31]在漳卫南运河、李义禄等[14]在苏州古城区水质空间分布特征的研究中也发现，城中村、人口密度、工业废水和生活污水排放是导致水质空间分异的主要原因。因此，建议在老鸦庄至八号桥断面之间增加沿程水质监测点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]永定河上游张家口地区主要河流污染物来源解析[J]. 邵志江,刘莲,汪涛. 环境污染与防治. 2020(02)
[2]农副食品加工行业废水污染现状及对策研究[J]. 吕睿喆,王翔宇. 安徽农学通报. 2019(15)
[3]基于统计学方法的地下水水质评价与成因分析——以齐齐哈尔市为例[J]. 洪慧,李娟,汪洋,席北斗,许云峰,冯玉娟. 环境工程技术学报. 2019(04)
[4]基于GIS和受体模型的枸杞地土壤重金属空间分布特征及来源解析[J]. 白一茹,张兴,赵云鹏,王幼奇,钟艳霞. 环境科学. 2019(06)
[5]农业面源污染中氮排放时空变化及其健康风险评价研究——以淮河流域为例[J]. 宋大平,左强,刘本生,邹国元,刘东生. 农业环境科学学报. 2018(06)
[6]永定河怀来段水质污染特征及污染源解析[J]. 赵建国,李洪波,李霄宇,陈新勇,刘存歧,姜甜甜,杨媚. 环境科学与技术. 2018(S1)
[7]受体模型在湖泊沉积物中PAHs、PFASs和OCPs源解析比较[J]. 何卓识,李超灿,张靖天,马春子,张含笑,许秋瑾,张新波,霍守亮. 环境工程技术学报. 2018(03)
[8]河北省清水河流域农村生活污水产污特征[J]. 杜欢,刘春敬,宋漫利,高志岭,谢建治. 江苏农业科学. 2018(04)
[9]武水河水质时空分布特征及污染成因的解析[J]. 朱琳,王雅南,韩美,朱延忠,于会彬,宋永会. 环境科学学报. 2018(06)
[10]应用化学质量平衡模型解析西宁大气PM2.5的来源[J]. 窦筱艳,赵雪艳,徐珣,高海鹏,李婷,丁梅梅,刘宇,韩斌,白志鹏. 中国环境监测. 2016(04)
硕士论文
[1]河流污染物总量分配方法研究[D]. 毛光君.中国环境科学研究院 2013
[2]黄河甘肃流域水污染控制单元划分与控制目标预测分析[D]. 陶华旸.兰州大学 2013
[3]流域水污染防治控制单元划分研究[D]. 金陶陶.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3103258
【文章来源】：环境工程技术学报. 2020,10(05)
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
研究区控制单元划分及监测断面分布
采用平方欧式距离进行测量，选择离差平方和(Ward)法将9个监测断面采样数据的平均值进行空间聚类分析，结果如图2所示。由图2可知，9个监测断面在空间上可分为两大类，其中响水铺、鸡鸣驿、八号桥、老鸦庄聚为一类(A组)，左卫、石匣里、温泉屯、小渡口、北泵房聚为一类(B组)。A、B 2组监测断面水质指标标准化值的箱线图如图3所示。由图3可知，A、B 2组监测断面水质污染程度差异较大，A组监测断面电导率(EC)、营养盐类指标(CODMn、BOD5、NH3-N、CODCr、TP)、重金属类指标(Zn、As)、其他污染物(F-、硫化物)和微生物指标(粪大肠杆菌群数)均明显高于B组监测断面，且A组监测断面CODMn、NH3-N、CODC r、TP、F-等指标较多存在超过Ⅲ类水质的情况。因此，A组监测断面为污染较严重的区域，重点控制指标为NH3-N、TP和F-。图3 研究区水质指标空间差异
图2 9个监测断面基于Ward法的聚类分析谱系根据断面分类结果，结合控制单元的划分，取控制单元内部或下游断面为控制单元所属断面，将研究区划分为A、B 2个区，结果如图4所示。由图4可知，A区包含4、6、8～13号控制单元，B区包含1～3、5、14～16号控制单元。从位置上看，A区的老鸦庄位于张家口市桥东区、桥西区和经济开发区交界处，响水铺位于宣化区，鸡鸣驿和八号桥位于怀来县，是城镇化水平较高和农业种植较为发达的地区;B区的左卫位于怀安县，石匣里、小渡口位于阳原县，温泉屯位于涿鹿县，北泵房位于崇礼区，属县域中心城镇。从人口和面积来看，A区覆盖的区县人口数占张家口市总人口的43.1%，面积占张家口市总面积的17.4%;B区覆盖的区县人口数占张家口市总人口的31.4%，面积占张家口市总面积的48.6%[21]。根据张家口市2017年环境统计数据，A区包含了研究区80%的工业源(图4)，因此，工业源与城市及农村生活污染可能是A区监测断面水质较差的主要原因。徐华山等[31]在漳卫南运河、李义禄等[14]在苏州古城区水质空间分布特征的研究中也发现，城中村、人口密度、工业废水和生活污水排放是导致水质空间分异的主要原因。因此，建议在老鸦庄至八号桥断面之间增加沿程水质监测点。
【参考文献】：
期刊论文
[1]永定河上游张家口地区主要河流污染物来源解析[J]. 邵志江,刘莲,汪涛. 环境污染与防治. 2020(02)
[2]农副食品加工行业废水污染现状及对策研究[J]. 吕睿喆,王翔宇. 安徽农学通报. 2019(15)
[3]基于统计学方法的地下水水质评价与成因分析——以齐齐哈尔市为例[J]. 洪慧,李娟,汪洋,席北斗,许云峰,冯玉娟. 环境工程技术学报. 2019(04)
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[7]受体模型在湖泊沉积物中PAHs、PFASs和OCPs源解析比较[J]. 何卓识,李超灿,张靖天,马春子,张含笑,许秋瑾,张新波,霍守亮. 环境工程技术学报. 2018(03)
[8]河北省清水河流域农村生活污水产污特征[J]. 杜欢,刘春敬,宋漫利,高志岭,谢建治. 江苏农业科学. 2018(04)
[9]武水河水质时空分布特征及污染成因的解析[J]. 朱琳,王雅南,韩美,朱延忠,于会彬,宋永会. 环境科学学报. 2018(06)
[10]应用化学质量平衡模型解析西宁大气PM2.5的来源[J]. 窦筱艳,赵雪艳,徐珣,高海鹏,李婷,丁梅梅,刘宇,韩斌,白志鹏. 中国环境监测. 2016(04)
硕士论文
[1]河流污染物总量分配方法研究[D]. 毛光君.中国环境科学研究院 2013
[2]黄河甘肃流域水污染控制单元划分与控制目标预测分析[D]. 陶华旸.兰州大学 2013
[3]流域水污染防治控制单元划分研究[D]. 金陶陶.哈尔滨工业大学 2011
本文编号：3103258
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