重庆市梁滩河流域重金属健康风险评价及来源解析

分析重庆主城区内梁滩河重金属污染状况,为当地水资源保护和治理提供科学依据。于2019年12月在流域内选取29个样点进行表层河水取样,测试河水中铬(Cr)、铜(Cu)、铁(Fe)、锰(Mn)、铅(Pb)和锌(Zn)6种重金属含量,并采用健康风险评价、远距离权重法、相关性和主成分分析方法对梁滩河流域河水重金属健康风险、空间分布和污染来源进行了研究。结果显示:(1)各重金属元素的平均含量为Fe(367.20µg/L)>Mn(160.79µg/L)>Zn(36.63µg/L)>Cr(8.14µg/L)>Cu(6.10µg/L)>Pb(0.66µg/L),其中Cr、Cu、Pb和Zn均符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水质标准,Fe和Mn出现严重超标。(2)各重金属元素直接摄入或裸露皮肤吸收的危险商(HQ_(ing)和HQ_(der))和危险指数(HI)均<1,说明梁滩河河水中的重金属元素未对人体健康产生危害。同时,各重金属元素HI值呈现出下游>上游的分布特征,即人类活动频繁的下游受重金属污染程度高,健康风险大。(3)相关性与主成分分析表明,Cu与Zn、Fe与Pb之间存在显著相关关系,Cr、Mn与其他重金属元素无相关性。究其来源,第一主成分Cu与Zn同城镇工业生产和交通污染的输入有关;第二主成分Fe与Pb同天然地球化学过程、采矿和运输有关;第三主成分Mn来源于农业活动(包括耕植施肥、畜牧养殖)的输入。

基于SWAT模型的梁滩河流域非点源污染负荷评价

为掌握梁滩河流域氮磷污染物的时空分布特征,基于空间和气象数据构建流域SWAT氮磷负荷模型,并利用监测数据对模型进行率定和验证,借助投影寻踪法综合评价各子流域的主要非点源污染来源。结果表明:模型在研究区具有较好适用性,流域氮磷排放主要集中在丰水期(5—9月)且占全年的76%,氮磷负荷主要来自于农药化肥且以总氮排放为主。从空间上看,流域中部地区以地表径流污染为主,而西部地区水土流失较为严重,且污染负荷与泥沙排放量密切相关。

基于水动力水质模型的梁滩河水环境监管系统设计与实现

梁滩河地处三峡库区核心地段,近年来在工业、生活点源污染以及农村面源污染作用下,水质显著恶化,对当地生态环境以及经济社会可持续发展造成了潜在威胁。为此,充分利用物联网、云计算、大数据等新一代信息技术,基于开源水动力水质模型TELEMAC-MASCARET,研发梁滩河水环境监督管理系统。系统综合考虑水质监管需求,可实现水质水量实时监测、污染物沿程推演分析以及异常预警。系统可为水环境监督管理与综合治理提供支撑。

梁滩河地表水与地下水水化学及硝酸盐污染

运用水化学分析技术测定了三峡库区受人类活动影响的梁滩河地表水和地下水水体的水化学和硝酸盐氮污染水平。结果表明:自流域中上游,地表水体均受到了污染,并且向下游呈现出污染加重的趋势;在流域上游和中上游,地下水体受地表水体的影响,呈现出严重的污染,上游地下水硝酸盐氮污染呈现出超标趋势。受河水下渗的影响,梁滩河流域地下水中的硝酸盐氮浓度自上游而下至中游呈现出急剧升高的趋势,上游和中游区域之间的地下水的硝酸盐浓度超过了10 mg/L的标准,而向流域下游和河口处呈现出浓度降低的趋势。

三峡库区次级河流梁滩河重金属污染特征分析及风险评价

于2010年12月在梁滩河中上游采集地表水样,分别用原子吸收法(AAS)和电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定水样中Cu、Pb、Zn、Cr、Ni、Fe、Mn和Mg 8种金属元素的含量,分析了8种重金属的污染特征,对其可能引起的健康风险进行了评价。结果表明:梁滩河水体中重金属元素的含量因采样断面的不同而相差悬殊,Ni、Pb、Fe和Mn 4种金属元素的平均质量浓度均远高于GB3838—2002Ⅲ类功能区的浓度限值,断面超标率分别为100%、87.5%、50%和43.75%。空间分布和相关性分析显示梁滩河水中的Fe和Mn可能具有相同的污染源。健康风险评价结果表明,Pb是梁滩河水中引起人体特别是孩子非致癌风险的最重要的污染物,其次是Cr,然后分别是Mn、Ni、Cu、Fe和Zn。

梁滩河沉积物中氮磷垂直分布研究

以梁滩河为研究对象,从上游到下游布置了15个采样点,研究了这些采样点的氮、磷浓度,并以其中几个采样点为主要对象,着重研究了氮、磷在不同深度的垂直分布情况。结果表明,梁滩河的上游左支氮、磷浓度已经较高,而上游右支受污染严重,特别是TN严重超标,说明长期受到生活污水和农业废水的污染。分析其垂直分布规律,TN、TP最高值大多出现在中间层,TP在底层的浓度总体要比表层高,而TN在底层的浓度总体要比表层低。梁滩河沉积物中氮、磷主要集中在中间层,中间层是营养物储存的主要场所。

重庆市梁滩河沉积物重金属污染风险评价

应用沉积物富集系数法和潜在生态风险指数法评价重庆梁滩河沉积物重金属污染风险。结果表明:整个梁滩河沉积物重金属均有不同程度的富集,单个重金属的富集程度由大到小依次为:Cd,Cu,As,Zn,Pb,Ni,Cr。沉积物中Cu,Zn和Pb出现富集,其主要来源为天然地球化学过程;Cr和Ni来源于人为源,但富集不大;Cd和As来源于人为源,且出现富集,应重点监控。以三峡库区土壤背景值为参比,除龙凤桥河段处于中等生态风险等级外,其他河段都处于生态风险强的等级;单个重金属元素的生态风险由大到小依次为:Cd,As,Cu,Pb,Ni,Zn,Cr。

三峡库区次级支流梁滩河底泥重金属污染调查及评价

文章研究的梁滩河属于长江的二级支流。通过对梁滩河白市支流的采样,用电感耦合等离子体发射光谱法分析土样,参照国家《土壤环境质量标准》(GB15618-1995)二级标准,采用单因子污染指数法和内梅罗(N.L.Nemerow)多因子综合污染指数法分析评价了梁滩河两岸淤泥中重金属元素Cu、Zn、Cr、Ni、As和Pb的含量。结果表明:梁滩河从上游到下游,Cr和As含量有增加的趋势,但基本未超过国家土壤二级标准,而和全国背景值相比,Cu略有超标,Zn含量明显超标,有的地方Zn含量甚至超标5倍之多。总体上梁滩河白市支流两岸土壤,处于重庆市白市驿镇地区重金属污染较轻,含谷镇地区重金属污染较为严重。

三峡库区梁滩河水体营养盐时空分布及输出风险

梁滩河是三峡库区回水末端重要次级河流,本文对2014-2015年间梁滩河氮、磷营养盐的时空分布特征及输出状况进行了初步研究,并对其水质风险进行评价。结果表明,梁滩河氮磷污染严重,尤其氮污染超出国家地表水劣Ⅴ类水质2~10倍,年均总氮(totalnitrogen,TN)浓度为5.21~27.75 m g·L^(-1),NO_3--N与N H4+-N浓度分别为0.52~8.56 m g·L^(-1)和0.17~3.02m g·L^(-1),硝态氮是梁滩河氮元素的主要存在形式;年均总磷(totalphospho rus,TP)浓度为0.24~1.62 m g·L^(-1),D TP与PO4-3浓度分别为0.14~1.20 m g·L^(-1)和0.05~1.02 m g·L^(-1);梁滩河向三峡库区输入TN、TP量分别为2.228×103t·a^(-1)和109t·a^(-1),远高于同尺度三峡库区腹地支流;梁滩河西永断面总氮和总磷浓度均高于其他断面,工业、生活污水排放可能是主要污染源;氮磷元素均表现为冬春季高于夏秋季,可能受雨季降雨稀释效应影响。本研究提出梁滩河综合整治对维持库区水环境具有重要意义,为梁滩河综合整治提供科学依据。

梁滩河流域污染原因分析及改善措施探讨

在众多污染因素中,农业非点源污染比重最大,其次是工业点源污染,城镇化集中生活污水的影响相对较小。结合流域实际情况,提出畜禽代谢产物资源化利用、兴修污水处理厂、建造人工湿地和修筑稳定塘等改善措施,为改善梁滩河流域污染现状提供相应的参考。

重庆市梁滩河流域的畜禽污染现状及综合治理对策

根据对梁滩河流域畜禽污染的调查,提出以下综合治理对策:建议在有关政府部门管理和监督下,采取集中养殖和宰杀、污染物集中处理,并实现污染物的资源化、无害化、生态化、减量化;处理畜禽粪采用生产饲料工艺、厌氧发酵生产沼气工艺、好氧发酵生产有机肥工艺和资源综合利用工程。

三峡库区梁滩河流域水质污染状况研究

研究三峡库区梁滩河流域上、中游区域外源和内源对河水水质的污染。结果表明,研究区内N,P元素污染最为严重,其次为有机质污染,重金属污染较轻。外源对河水水质的污染程度大于内源。在外源污染中,研究区干流水质污染较支流严重。干流的污染源主要位于距河流源头约10～35km的区段,而支流的污染源则主要位于距支流源头约18km之后的区段。

生物接触氧化填料在梁滩河综合治理中的应用

该文介绍一种生物接触氧化填料对重庆梁滩河进行原位处理,通过布设生物填料和高效曝气系统,采用生化法改善地表水体。结果表明,该种工艺处理的水质能够满足《地表水环境质量标准》V类标准,对CODCr的去除率为68%,对氨氮的去除率为60%,对总磷的去除率达67.5%,3个工程河段COD降解系数分别提升了194倍、133倍和207倍,氨氮降解系数分别提升了385倍、420倍和450倍。由此可见,该工程对于河道自净能力的提高是非常显著的,而且具有总体投资少、抗冲击性好、运行管理方便、便于维护、适用范围广等优点。

重庆梁滩河表层沉积物氮形态时空特征及影响因素

为研究流域快速城市化背景下浅水河流表层沉积物氮赋存形态时空格局特征及潜在环境风险,选择重庆主城区的梁滩河为研究对象,于2014年12月和2015年6月采集干、支流主要断面水样及表层沉积物样进行分析。结果表明:梁滩河干、支流表层沉积物总氮(TN)含量变化为2.63~8.12 g/kg,离子交换态氮(IEF—N)、弱酸可提取态氮(WAEF—N)、强碱可提取态氮(SAEF—N)和强氧化剂可提取态氮(SOEF—N)含量分别为190~1 764,119~1 139,208~2 039,159~2 829 mg/kg,受流域污染源分布格局影响,沉积物各形态氮含量空间变化幅度均较大;梁滩河沉积物TN、WAEF—N、SAEF—N、SOEF—N含量上游至下游均逐渐降低,而活性最高的IEF—N则在城市河段出现明显峰值,外源污染强度和建设用地面积对不同形态氮的空间变异性具有较高的解释量,表明流域内污染格局及人类活动强度对沉积物氮形态分布具有重要影响;沉积物中可转化态氮(TF—N)含量占TN比例的52.9%~72.3%,且在城市河段IEF—N占比均显著高于非城市段,呈现较高的氮释放风险,表明城市污染进一步促使沉积物氮的活化;大部分断面总氮及各形态氮冬季略高于夏季,但变化幅度不大;统计分析表明,各形态氮之间具有较强的相互转化的联系,而且与水体pH、DO、DOC等环境参数呈显著相关关系,沉积物中氮形态分布特征受外源有机碳输入及水体污染的影响。综上,受流域城市发展过程中形成的不同污染源格局的影响,梁滩河表层沉积物氮形态空间变异性大,特别是城市区河段内源污染风险较大,如何调控内源氮释放是未来治理河流的关键。

基于底栖动物完整性指数(B-IBI)的水生态健康评价——以梁滩河和濑溪河为例

底栖动物完整性指数(B-IBI)是水生态系统健康评价常用指标之一。根据梁滩河和濑溪河水系40个采样点(8个参照点和32个受损点),通过对候选生物参数分布范围分析、判别能力分析、相关分析,确定构成B-IBI的参数共3个,即:软体动物占比、(软体动物不含肺螺+甲壳动物+水生昆虫不含摇蚊幼虫)占比、(耐污值5<TV<7)占比。利用比值法建立了评价水体健康的5级标准:B-IBI≥2.94为健康;2.205≤B-IBI<2.94为亚健康;1.470≤B-IBI<2.205为一般;0.735≤B-IBI<1.470为差;0≤BIBI<0.735为极差。结果表明:梁滩河流域处于极差——一般等级,濑溪河流域处于差——健康等级。

重庆市梁滩河汇流阈值分析与地貌发育研究

以梁滩河12.5 m DEM、重庆市第三次国土调查数据、TM影像为数据基础,利用ArcGIS中的水文分析模块对研究区的河流长度、流域面积、河网密度以及河道个数等水文信息进行提取,将不同汇流阈值下提取的数据与实际河网数据进行对比分析,并通过Horton算法与起伏比法对流域地貌发育阶段进行判定。结果表明,汇流阈值与河流长度、河网密度、河道个数之间存在幂函数关系,拟合度较好;流域的最佳汇流阈值为35000;利用分辨率为30 m的TM影像采取NDWI指数进行自动提取,存在漏提或断流现象;利用Horton算法与起伏比法,最终得出梁滩河流域的地貌发育阶段可能为幼龄期向壮年(偏幼)期发展。

梁滩河生态系统健康评价研究

通过收集梁滩河流域的生态、经济和社会状况资料,并利用遥感解译技术,分析影响河流生态系统健康的因素,采用指标体系分析法和专家咨询法,确立梁滩河生态系统健康评价指标体系和评价标准,计算得出评价指标权重,并对河流生态健康状况进行了评价。结果表明:梁滩河上、中、下游生态系统分别处于"亚健康"、"不健康"和"亚健康"级别。该研究结论将为重庆市正在开展的梁滩河保护规划和治理工作提供科学依据。

梁滩河流域水污染分析及负荷削减研究

采用流域分析方法,系统分析了重庆市梁滩河流域内影响生态环境质量的城镇污水、垃圾、工业排污、畜禽养殖、农业面源污染、水土流失等问题,对规划目标年进行了污染负荷预测,确定了流域环境容量和污染物负荷削减目标,提出了实现规划水质目标和生态环境质量目标的污染控制措施和生态整治建设内容,为类似流域的水环境综合治理工程的规划建设提供参考。

山地城市河岸人工湿地系统设计研究

为配合梁滩河上游河岸带修复,以解决山地城市的空间冲突和水环境、水安全及水生态等问题,尝试在河岸带建造人工湿地系统来辅助强化河流水质。设计适应山地城市空间场地约束和近远期城市需求变化,采用“反向设计”和“动态设计”因地制宜地确定设计参数,并对远期运行参数进行校核。湿地系统近期为河水旁路湿地,远期为海绵城市系统的末端雨水湿地。运行结果表明,旁路湿地能使劣Ⅴ类河水稳定达到Ⅴ类水水质,除TP外主要指标达到Ⅱ~Ⅲ类水质;经校核远期也能满足海绵城市系统雨水调蓄、净化需求。试点说明,河岸人工湿地系统对削减河流污染负荷特别是营养盐的输送具有显著的作用,并同时具有城市防洪、生态及景观过渡带功能,且具有可持续性。设计方法可为类似山地城市河流治理提供借鉴。

槽谷型山地城市尾水人工湿地设计研究

为解决槽谷型山地城市水资源短缺、水环境污染、水生态破坏等问题,尝试在河岸带建造尾水人工湿地系统,以强化污水处理厂出水水质。设计适应山地城市空间场地约束,采用“反向设计”方法因地制宜确定设计参数。运行结果表明,湿地出水基本达到Ⅲ类水质,其中NH4+-N达到I类水质。尾水湿地作为污水处理厂和河流之间的缓冲设施,可保证补给水质稳定,远期可作为再生水回用;湿地同时具有城市防洪、生态及景观过渡带功能;以白含污水处理厂尾水人工湿地为试点,试点成功后可推广至情况相近流域。设计方法可为类似山地城市河流治理提供借鉴。