基于受體模型和控制單元分區(qū)的流域污染源解析——以永定河張家口段為例
發(fā)布時(shí)間:2021-03-27 09:17
為識(shí)別永定河張家口段水體污染的主要來源并確定流域重點(diǎn)管控行業(yè)和優(yōu)控單元,將受體模型與控制單元分區(qū)相結(jié)合,建立流域污染源解析方法。結(jié)合研究區(qū)水系分布、行政區(qū)劃和數(shù)字高程模型(DEM)數(shù)據(jù)進(jìn)行控制單元?jiǎng)澐?利用聚類分析進(jìn)行水質(zhì)和污染源空間特征分析通過因子分析和絕對主成分-多元線性回歸(APCS-MLR)受體模型進(jìn)行分區(qū)污染源識(shí)別與貢獻(xiàn)率計(jì)算。結(jié)果表明:永定河張家口段按水質(zhì)污染程度可分為污染較重的A區(qū)(洋河、清水河中下游)和污染較輕的B區(qū)(洋河、清水河上游及桑干河);A區(qū)受工業(yè)點(diǎn)源與面源混合影響,其中工業(yè)點(diǎn)源、農(nóng)業(yè)種植貢獻(xiàn)率分別為43%、44%;B區(qū)主要受面源影響其中農(nóng)村生活及旅游、農(nóng)業(yè)種植、畜禽養(yǎng)殖貢獻(xiàn)率分別為30%、18%、17%;由污染源空間特征,提出A區(qū)的重點(diǎn)管控行業(yè)為冶金和食品制造業(yè),B區(qū)則為采礦業(yè)和食品制造業(yè),確定覆蓋陽原縣的2、3號(hào),覆蓋涿鹿縣北部和蔚縣北部的5號(hào),覆蓋萬全區(qū)的14號(hào)控制單元為面源污染優(yōu)先防控單元。源解析與控制單元分區(qū)相結(jié)合的方法可較好地反映水質(zhì)空間分異特征,提高源解析能力。
【文章來源】:環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào). 2020,10(05)
【文章頁數(shù)】:11 頁
【部分圖文】:
研究區(qū)控制單元?jiǎng)澐旨氨O(jiān)測斷面分布
采用平方歐式距離進(jìn)行測量,選擇離差平方和(Ward)法將9個(gè)監(jiān)測斷面采樣數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行空間聚類分析,結(jié)果如圖2所示。由圖2可知,9個(gè)監(jiān)測斷面在空間上可分為兩大類,其中響水鋪、雞鳴驛、八號(hào)橋、老鴉莊聚為一類(A組),左衛(wèi)、石匣里、溫泉屯、小渡口、北泵房聚為一類(B組)。A、B 2組監(jiān)測斷面水質(zhì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值的箱線圖如圖3所示。由圖3可知,A、B 2組監(jiān)測斷面水質(zhì)污染程度差異較大,A組監(jiān)測斷面電導(dǎo)率(EC)、營養(yǎng)鹽類指標(biāo)(CODMn、BOD5、NH3-N、CODCr、TP)、重金屬類指標(biāo)(Zn、As)、其他污染物(F-、硫化物)和微生物指標(biāo)(糞大腸桿菌群數(shù))均明顯高于B組監(jiān)測斷面,且A組監(jiān)測斷面CODMn、NH3-N、CODC r、TP、F-等指標(biāo)較多存在超過Ⅲ類水質(zhì)的情況。因此,A組監(jiān)測斷面為污染較嚴(yán)重的區(qū)域,重點(diǎn)控制指標(biāo)為NH3-N、TP和F-。圖3 研究區(qū)水質(zhì)指標(biāo)空間差異
圖2 9個(gè)監(jiān)測斷面基于Ward法的聚類分析譜系根據(jù)斷面分類結(jié)果,結(jié)合控制單元的劃分,取控制單元內(nèi)部或下游斷面為控制單元所屬斷面,將研究區(qū)劃分為A、B 2個(gè)區(qū),結(jié)果如圖4所示。由圖4可知,A區(qū)包含4、6、8~13號(hào)控制單元,B區(qū)包含1~3、5、14~16號(hào)控制單元。從位置上看,A區(qū)的老鴉莊位于張家口市橋東區(qū)、橋西區(qū)和經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)交界處,響水鋪位于宣化區(qū),雞鳴驛和八號(hào)橋位于懷來縣,是城鎮(zhèn)化水平較高和農(nóng)業(yè)種植較為發(fā)達(dá)的地區(qū);B區(qū)的左衛(wèi)位于懷安縣,石匣里、小渡口位于陽原縣,溫泉屯位于涿鹿縣,北泵房位于崇禮區(qū),屬縣域中心城鎮(zhèn)。從人口和面積來看,A區(qū)覆蓋的區(qū)縣人口數(shù)占張家口市總?cè)丝诘?3.1%,面積占張家口市總面積的17.4%;B區(qū)覆蓋的區(qū)縣人口數(shù)占張家口市總?cè)丝诘?1.4%,面積占張家口市總面積的48.6%[21]。根據(jù)張家口市2017年環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),A區(qū)包含了研究區(qū)80%的工業(yè)源(圖4),因此,工業(yè)源與城市及農(nóng)村生活污染可能是A區(qū)監(jiān)測斷面水質(zhì)較差的主要原因。徐華山等[31]在漳衛(wèi)南運(yùn)河、李義祿等[14]在蘇州古城區(qū)水質(zhì)空間分布特征的研究中也發(fā)現(xiàn),城中村、人口密度、工業(yè)廢水和生活污水排放是導(dǎo)致水質(zhì)空間分異的主要原因。因此,建議在老鴉莊至八號(hào)橋斷面之間增加沿程水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]永定河上游張家口地區(qū)主要河流污染物來源解析[J]. 邵志江,劉蓮,汪濤. 環(huán)境污染與防治. 2020(02)
[2]農(nóng)副食品加工行業(yè)廢水污染現(xiàn)狀及對策研究[J]. 呂睿喆,王翔宇. 安徽農(nóng)學(xué)通報(bào). 2019(15)
[3]基于統(tǒng)計(jì)學(xué)方法的地下水水質(zhì)評價(jià)與成因分析——以齊齊哈爾市為例[J]. 洪慧,李娟,汪洋,席北斗,許云峰,馮玉娟. 環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào). 2019(04)
[4]基于GIS和受體模型的枸杞地土壤重金屬空間分布特征及來源解析[J]. 白一茹,張興,趙云鵬,王幼奇,鐘艷霞. 環(huán)境科學(xué). 2019(06)
[5]農(nóng)業(yè)面源污染中氮排放時(shí)空變化及其健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究——以淮河流域?yàn)槔齕J]. 宋大平,左強(qiáng),劉本生,鄒國元,劉東生. 農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2018(06)
[6]永定河懷來段水質(zhì)污染特征及污染源解析[J]. 趙建國,李洪波,李霄宇,陳新勇,劉存歧,姜甜甜,楊媚. 環(huán)境科學(xué)與技術(shù). 2018(S1)
[7]受體模型在湖泊沉積物中PAHs、PFASs和OCPs源解析比較[J]. 何卓識(shí),李超燦,張靖天,馬春子,張含笑,許秋瑾,張新波,霍守亮. 環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào). 2018(03)
[8]河北省清水河流域農(nóng)村生活污水產(chǎn)污特征[J]. 杜歡,劉春敬,宋漫利,高志嶺,謝建治. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué). 2018(04)
[9]武水河水質(zhì)時(shí)空分布特征及污染成因的解析[J]. 朱琳,王雅南,韓美,朱延忠,于會(huì)彬,宋永會(huì). 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2018(06)
[10]應(yīng)用化學(xué)質(zhì)量平衡模型解析西寧大氣PM2.5的來源[J]. 竇筱艷,趙雪艷,徐珣,高海鵬,李婷,丁梅梅,劉宇,韓斌,白志鵬. 中國環(huán)境監(jiān)測. 2016(04)
碩士論文
[1]河流污染物總量分配方法研究[D]. 毛光君.中國環(huán)境科學(xué)研究院 2013
[2]黃河甘肅流域水污染控制單元?jiǎng)澐峙c控制目標(biāo)預(yù)測分析[D]. 陶華旸.蘭州大學(xué) 2013
[3]流域水污染防治控制單元?jiǎng)澐盅芯縖D]. 金陶陶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
本文編號(hào):3103258
【文章來源】:環(huán)境工程技術(shù)學(xué)報(bào). 2020,10(05)
【文章頁數(shù)】:11 頁
【部分圖文】:
研究區(qū)控制單元?jiǎng)澐旨氨O(jiān)測斷面分布
采用平方歐式距離進(jìn)行測量,選擇離差平方和(Ward)法將9個(gè)監(jiān)測斷面采樣數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行空間聚類分析,結(jié)果如圖2所示。由圖2可知,9個(gè)監(jiān)測斷面在空間上可分為兩大類,其中響水鋪、雞鳴驛、八號(hào)橋、老鴉莊聚為一類(A組),左衛(wèi)、石匣里、溫泉屯、小渡口、北泵房聚為一類(B組)。A、B 2組監(jiān)測斷面水質(zhì)指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化值的箱線圖如圖3所示。由圖3可知,A、B 2組監(jiān)測斷面水質(zhì)污染程度差異較大,A組監(jiān)測斷面電導(dǎo)率(EC)、營養(yǎng)鹽類指標(biāo)(CODMn、BOD5、NH3-N、CODCr、TP)、重金屬類指標(biāo)(Zn、As)、其他污染物(F-、硫化物)和微生物指標(biāo)(糞大腸桿菌群數(shù))均明顯高于B組監(jiān)測斷面,且A組監(jiān)測斷面CODMn、NH3-N、CODC r、TP、F-等指標(biāo)較多存在超過Ⅲ類水質(zhì)的情況。因此,A組監(jiān)測斷面為污染較嚴(yán)重的區(qū)域,重點(diǎn)控制指標(biāo)為NH3-N、TP和F-。圖3 研究區(qū)水質(zhì)指標(biāo)空間差異
圖2 9個(gè)監(jiān)測斷面基于Ward法的聚類分析譜系根據(jù)斷面分類結(jié)果,結(jié)合控制單元的劃分,取控制單元內(nèi)部或下游斷面為控制單元所屬斷面,將研究區(qū)劃分為A、B 2個(gè)區(qū),結(jié)果如圖4所示。由圖4可知,A區(qū)包含4、6、8~13號(hào)控制單元,B區(qū)包含1~3、5、14~16號(hào)控制單元。從位置上看,A區(qū)的老鴉莊位于張家口市橋東區(qū)、橋西區(qū)和經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)交界處,響水鋪位于宣化區(qū),雞鳴驛和八號(hào)橋位于懷來縣,是城鎮(zhèn)化水平較高和農(nóng)業(yè)種植較為發(fā)達(dá)的地區(qū);B區(qū)的左衛(wèi)位于懷安縣,石匣里、小渡口位于陽原縣,溫泉屯位于涿鹿縣,北泵房位于崇禮區(qū),屬縣域中心城鎮(zhèn)。從人口和面積來看,A區(qū)覆蓋的區(qū)縣人口數(shù)占張家口市總?cè)丝诘?3.1%,面積占張家口市總面積的17.4%;B區(qū)覆蓋的區(qū)縣人口數(shù)占張家口市總?cè)丝诘?1.4%,面積占張家口市總面積的48.6%[21]。根據(jù)張家口市2017年環(huán)境統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),A區(qū)包含了研究區(qū)80%的工業(yè)源(圖4),因此,工業(yè)源與城市及農(nóng)村生活污染可能是A區(qū)監(jiān)測斷面水質(zhì)較差的主要原因。徐華山等[31]在漳衛(wèi)南運(yùn)河、李義祿等[14]在蘇州古城區(qū)水質(zhì)空間分布特征的研究中也發(fā)現(xiàn),城中村、人口密度、工業(yè)廢水和生活污水排放是導(dǎo)致水質(zhì)空間分異的主要原因。因此,建議在老鴉莊至八號(hào)橋斷面之間增加沿程水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)。
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
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[4]基于GIS和受體模型的枸杞地土壤重金屬空間分布特征及來源解析[J]. 白一茹,張興,趙云鵬,王幼奇,鐘艷霞. 環(huán)境科學(xué). 2019(06)
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[8]河北省清水河流域農(nóng)村生活污水產(chǎn)污特征[J]. 杜歡,劉春敬,宋漫利,高志嶺,謝建治. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué). 2018(04)
[9]武水河水質(zhì)時(shí)空分布特征及污染成因的解析[J]. 朱琳,王雅南,韓美,朱延忠,于會(huì)彬,宋永會(huì). 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào). 2018(06)
[10]應(yīng)用化學(xué)質(zhì)量平衡模型解析西寧大氣PM2.5的來源[J]. 竇筱艷,趙雪艷,徐珣,高海鵬,李婷,丁梅梅,劉宇,韓斌,白志鵬. 中國環(huán)境監(jiān)測. 2016(04)
碩士論文
[1]河流污染物總量分配方法研究[D]. 毛光君.中國環(huán)境科學(xué)研究院 2013
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[3]流域水污染防治控制單元?jiǎng)澐盅芯縖D]. 金陶陶.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2011
本文編號(hào):3103258
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