基于Sentinel-2遥感数据的上海市河道水质参数反演研究

由于上海市河湖水网密布,科学有效地监测河湖水质,有利于巩固河湖治理成果,为新形势下水资源的保护和管理服务。研究目的是实现卫星遥感技术在城市水体水质监测中的有效应用。基于Sentinel-2多光谱影像,采用机器学习技术建立了城市河流水质参数反演模型,对2019~2021年上海市103条河流的溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)、高锰酸盐指数(Permanganate index,COD_(Mn))、氨氮(AmmoniaNitrogen,NH_(3)-N)和总磷(Total Phosphorus,TP)4种水质参数进行了遥感反演。分析了上海市主要河流水质参数的时空变化特征,并对上海市水环境进行了评价。结果表明,DO、COD_(Mn)和TP三个水质指标的反演精度优于80%,NH_(3)-N的反演精度优于70%;4种水质参数所属水体类别均优于V类;第一、第四季度水质优于第二、第三季度。

人工湿地基质对混合溶液中有机化合物的等温吸附行为

为了给工程实际应用提供科学依据,文章以煤渣、页岩陶粒、砾石、砂子为吸附剂,以苯、1,4-二氯苯、硝基苯和邻苯二甲酸二丁酯4种有机化合物为吸附质,考察了人工湿地基质对混合溶液中有机化合物的等温吸附行为。结果表明,供试基质对目标有机化合物的吸附等温线均属于Langmuir型;Freundlich方程比Langmuir方程能够更好地拟合实验结果;Langmuir方程的不同线性变换在数据拟合时表现出很大的差异性;供试基质对有机化合物的吸附具有明显的选择性,最好用混合基质来构建以去除有机化合物为目的的人工湿地。

生物接触氧化法净化供水原水现场试验

为了考察生物接触氧化法对供水原水的净化效果,以不同填料为基质构建了4组生物接触氧化池,开展野外现场试验。结果表明:组合填料、弹性填料、SDF阿科蔓和BDF阿科蔓4组生物接触氧化池对TP的平均去除率分别为59.4%、59.4%、44.7%和51.9%;对NH_4^+—N的平均去除率分别为36.5%、33.4%、35.0%和36.6%;对TN的平均去除率分别为21.6%、18.8%、22.3%和18.0%;对COD_(Mn)的平均去除率分别为13.9%、13.7%、14.5%和13.4%;对TOC的平均去除率分别为10.7%、13.6%、13.4%和11.5%;对UVA_(254)的平均去除率分别为31.1%、34.0%、25.3%和26.2%;对UVA_(410)的平均去除率分别为54.2%、62.0%、47.2%和49.3%。综合而言,组合填料生物接触氧化池对原水氮、磷营养盐的净化效果最好,弹性填料生物接触氧化池对原水有机物的净化效果最好,其次是组合填料生物接触氧化池。

人工湿地去除天然水体NOM现场试验研究

以4种不同基质建设4组垂直复合流人工湿地,开展人工湿地去除天然水体NOM的现场连续试验。结果表明,各组人工湿地对天然水体的NOM均表现出一定的去除能力,以煤渣为基质的人工湿地的去除效果最好,但是考虑到潜在的风险,不宜用于以供水为目的的水质净化工程。受有机物降解机制影响,各组人工湿地对不同指标的去除效果均表现出一定的差异。系统运行稳定性评估结果显示,以煤渣为基质的人工湿地的稳定性最好。

长江口盐度对氨氮流动分析法检测的影响研究

为了探讨采用流动分析-靛酚蓝分光光度法测定水体中氨氮含量时,水体含盐度对测定结果的影响,根据长江口水体的特征,配置了系列标准海水样本进行了室内分析。分析结果表明,当水体氨氮浓度大于0.5mg/L时,盐度的影响可以忽略;当氨氮浓度≤0.5 mg/L时,盐度影响较大,必须通过模型对检测结果进行校正。根据试验分析获得的氨氮校正值与测定值和盐度之间的关系,建立了非线性回归方程。将所建立的回归模型在长江口现场进行了实际验证,获得了较好的效果。

哨兵2卫星综合水质指标的河流水质遥感监测方法

上海市河流水污染监测是当前研究的热点问题。针对上海市河流水质监测的需求,提出了一种基于因子分析的河流综合水质遥感反演的方法。以欧洲航空局发射的哨兵-2A(Sentinel-2A)卫星搭载的多光谱成像仪获取的遥感影像,以及准同步获取的河流断面实测水质参数数据为例,研究对象为上海市青浦区和松江区部分河道。选取高锰酸盐指数、氨氮等5项主要水质参数为监测指标,在因子分析的基础上建立水质遥感反演的模型,得到综合水质指标用于确定水质类别。实验结果表明:综合水质指标值越小,内陆河流水质状况越良好,水体更清洁。该方法能够应用于内陆河流水质遥感监测,为水环境管理部门提供参考信息。

水质监测传感器的超声波清洗装置原理分析与设计

水质监测传感器可在水下进行水温、水压、水质、水体PH等各项指标检测,而水中的浮游动物、浮游植物、水藻、泥沙、油脂等物质极易污染传感器测头,导致测头灵敏度降低。鉴于传感器表面海洋附着物对传感器各种参数的重要影响,本文对超声波自动清洗传感器进行了结构设计和原理分析,为实际装置制作提供理论依据和结构参考,从而提高水下传感器的灵敏度与精确度,延长水下传感器的使用寿命,减少水下传感器的维护费用,降低人工清洗水下传感器时的安全风险。

光谱二阶微分波动指数的河道水质类型识别方法研究

城市河道水资源是重要的生态资源,近年来城市工业的不断发展,导致河道水污染问题日益突出。治理水污染的前提条件是及时掌握河道水质状况(即水质类型),传统采样化验的监测方法精度高,但较费时费力,该研究提出一种基于光谱二阶微分波动指数的水质类型快速识别方法,可实现城市河道水质类型的快速排摸。首先使用光谱差分计算得到光谱二阶微分曲线,对曲线进行平滑处理消除噪声和其他干扰;之后使用滑动窗口提取曲线上的局部极大值和极小值点,并设置最小距离阈值逐步去除虚假极值点,再使用三次样条插值法得到包含光谱二阶微分曲线的双包络线,最后利用上下包络线计算得到光谱二阶微分的波动指数曲线。通过对各类样本的波动曲线分析后发现,在720~740,750~770以及820~840 nm处各类水体的波动指数差异较大,随后统计了各类水体光谱在这三波段内的平均波动指数的均值、标准差等统计特征,发现平均波动指数与水质级别具有正向相关关系,水质级别越高水质状况越差,平均波动指数也越大。为验证光谱二阶微分波动指数可用于城市河道水质的快速识别,将各类水体光谱样本随机划分为训练集和测试集,结合LSSVM(least-squares support vector machine)构建水质类型识别模型,将上述三个特征波段的平均波动指数作为特征输入,经测试,各类样本的平均识别准确率达80.65%,误差不超过一类的识别精度超过95%。基于光谱二阶微分波动指数的河道水质高光谱识别方法识别精度较高,可作为城市河道水质类型快速排摸的一种辅助技术手段。

固相萃取-气相色谱法测定海水中痕量有机磷农药毒死蜱

该文建立了固相萃取气相色谱测定海水中痕量毒死蜱的方法。海水中毒死蜱经全自动固相萃取，二氯甲烷洗脱后，用气相色谱火焰光度检测法测定，外标法定量。该方法线性范围为0．02—2μg／mL，R2为0．9993，样品平均加标回收率在101％-114％之间。对毒死蜱的检出限可以得到0．0085μg／L，最低检测浓度为0．034μg／L。重复测定结果的相对标准偏差1．52％～6．21％（n=6）。该方法准确度高，重现性好，操作简单，可为海水中痕量有机磷农药毒死蜱的检测提供参考。

复合垂直流人工湿地去除混合有机化合物现场试验

以苯、1,4-二氯苯、硝基苯和邻苯二甲酸二丁酯(DBP)为目标有机化合物,开展人工湿地去除混合溶液中有机化合物的现场试验。结果表明,人工湿地系统对苯的平均去除率为88%左右,对1,4-二氯苯的平均去除率在92%左右,对硝基苯的平均去除率为46.85%~61.13%,对DBP的平均去除率为65.75%~80.96%。冲击负荷试验表明,在一次性高浓度进水条件下,页岩陶粒人工湿地能拦截90.4%的苯;砾石人工湿地能拦截83.3%的1,4-二氯苯;黄沙人工湿地对苯和1,4-二氯苯的拦截能力相当,拦截率分别为91.4%和90.0%,对硝基苯和DBP的拦截能力相当,拦截率分别为60.5%和61.3%。

固相萃取—气相色谱法测定海水中有机磷农药毒死蜱

毒死蜱在农作物上应用广泛,可通过水体循环迁移到海水,在海洋生物体中富集。建立了固相萃取气相色谱测定海水中毒死蜱的方法。海水中毒死蜱经全自动固相萃取,二氯甲烷洗脱后,用气相色谱火焰光度检测法测定,外标法定量。该方法线性范围为0.02-2.0μg/mL,R^2为0 999 3,样品平均加标回收率在101%-114%之间。由于该方法检测的水样浓缩1 000倍,对毒死蜱的检出限可以达到0.02μg/L,最低检测浓度为0.08μg/L。重复测定结果的相对标准偏差为1.52%-6.21%（n=-3）。方法准确度高、重现性好、操作简单,可用于海水中有机磷农药毒死蜱的检测。

上海市海洋环境监测预报中心首次启动贝类投放示范

2013年6月9日，上海近岸海域一字整齐排开的几艘投放船、监测船上彩旗飘扬，悬挂着的“保护海洋生态，造福上海人民”、“海洋生态修复生物投放”字样的横幅格外鲜艳夺目。

长江口咸淡水水体氨氮检测方法的初步筛选

本文通过比较盐度对纳氏试剂比色法、水杨酸分光光度法、靛酚蓝分光光度法和次溴酸盐氧化法等4种方法测定氨氮的影响,从而初步筛选适合长江河口咸淡水水体氨氮的检测方法。结果表明,水杨酸分光光度法、靛酚蓝分光光度法和次溴酸盐氧化法测定长江口的氨氮均具有一定的可行性,并且次溴酸盐氧化法在低浓度具有更好的准确度,更适合长江口氨氮的测定。

人工湿地处理受苯、1,4-二氯苯突发性污染的水源水研究

建设现场试验场地,选用4组使用不同填料的组合人工湿地系统,处理突发性事故下受石油类碳氢化合物苯、1,4-二氯苯污染的水源水。研究结果表明:1)4种组合人工湿地系统在突发性事故下均能发挥作用,使复合流人工湿地最不利出水有机物浓度基本降低到原水浓度的30%以下,经过表面流人工湿地后,出水浓度又降低了50%;2)6天后,各组合流人工湿地系统出水的有机物含量接近或低于检测限;3)突发性事故中,各组合人工湿地系统对氨氮去除率没有明显的影响,TP的去除率有不同程度的降低,但仍能保持40%以上的去除率;4)试验中,组合人工湿地系统I在去除水体有机物方面能力最强,系统的稳定性也相对最好。

固相萃取-气相色谱法测定海水中有机磷农药毒死蜱

建立了固相萃取气相色谱测定海水中毒死蜱的方法。海水中毒死蜱经全自动固相萃取，二氯甲烷洗脱后，用气相色谱火焰光度检测法测定，外标法定量。该方法线性范围为0．02-2ug／ml，r为0．9993，样品平均加标回收率在101％-114％之间。对毒死蜱的检出限可以得到0．00851ug／L，最低检测浓度为0．034ug/L。重复测定结果的相对标准偏差1．52％～6．21％（n=3）。方法准确度高，重现性好，操作简单，可用于海水中痕量有机磷农药毒死蜱的检测。