基于四维度模型的湖南省湘江流域洪涝灾害风险评估

当前极端气候事件频发,降水频次与强度剧增,致使区域洪涝风险提高。为了降低区域洪涝风险,从致灾因子危险性、孕灾环境敏感性、承灾体脆弱性和防灾减灾能力四维度分析洪涝灾害风险的形成机理,基于11项指标,综合运用ArcGIS地理信息软件与熵权法等数理统计方法客观赋权,对湖南省湘江流域的洪涝风险进行综合性评估,最终制作出区县尺度的洪涝风险分布图。结果表明:湘江流域中西部致灾因子危险性低,中游地区孕灾环境敏感性高;环长株潭地区与衡阳市的承灾体脆弱性较高,但前者凭借良好的经济基础,其防灾减灾能力相对较强;湘江流域洪涝风险分布从东北向西南呈增强趋势,高洪涝风险区位于长沙市、益阳市、衡阳市及永州市南部,不同地区洪涝风险的主导因子不同。研究结果较好地反映了多因子作用下地区洪涝风险的差异,可为区域防洪减灾提供支撑。

湘江流域长沙段沉积物中重金属污染及来源

选取受采矿污染严重的湘江长沙段为研究对象,对其流域沉积物中的重金属污染状况和来源进行研究。采用ICP-MS分析沉积物中Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、As和Cd的含量,采用富集因子评价重金属污染,通过Pearson相关分析、层次聚类分析和主成分分析研究重金属的来源。结果发现湘江长沙段地表水中Mn的最大值和平均值、As的最大值都超出了中国地表水环境质量的I级标准。沉积物中重金属平均含量由高到低依次为Fe>Mn>Zn>Cr>As>Cu>Ni>Co>Cd,其中Cr、Ni、Zn、As、Cd的平均含量均超过了TEC值。采样点S5附近Mn、Fe、Co、Zn、As和Cd元素含量较其他采样点高。来源分析发现Mn、Zn、As和Cd可能与锌矿和锰矿的开采及冶炼废水的排放有关,Fe、Cu、Ni和Co可能来源于自然存在,Cr可能与工业废水的排放有关。结合富集系数EF分析发现,Mn、Cd、Zn、As污染最为严重,这四种元素的污染主要受人为活动的影响。

湘江长沙城区段河岸带植物区系分析

为促进湘江流域河岸带生态恢复与重建及生物多样性保护,运用样地调查、植物区系和统计分析的方法,对该区域植物物种的基本构成、地理成分进行分析。结果表明,研究区共有维管植物30科58属62种,其中有蕨类植物1种,种子植物61种,分属29科57属,占湖南种子植物比例较低,说明该区域植物种类相对较少。单属科和单型属所占比例大、优势科明显,反映出水陆交错带的复杂环境对植物的干扰。科可分为4个分布型和2个变型,属可分为11个分布型和4个变型,说明该区域植物区系地理联系广泛。科和属的分布型说明该河岸带种子植物区系泛热带亲缘性,反映出湘江地处亚热带季风气候的特征,也说明其在本区域植物区系中占有一定地位。

湘江岳阳段沉积物重金属污染特征及其初步生态风险评估

分析了湘江岳阳段表层沉积物样品中10种典型重金属元素(Cd、Cu、Pb、Zn、Cr、Tl、V、Mn、Co和Ni)的含量水平和分布规律,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法,初步评价了沉积物中重金属污染状况和潜在生态风险。研究结果表明:(1)湘江岳阳段沉积物中重金属Cd、Zn、Mn和Cu等污染较为严重,其含量范围分别为8.56～19.4 mg/kg、250～367 mg/kg、1489～2258 mg/kg和40.5～64.7 mg/kg;(2)研究区域中多种重金属潜在生态风险指数(RI)为369～698,表明研究区域沉积物重金属污染导致的潜在生态风险高,且主要风险污染物为Cd和Tl;(3)湘江岳阳段沉积物呈现出以Cd为主的多种重金属复合污染特征。

湘江衡阳段沉积物中铊等重金属的污染特征及其生态风险评估

湘江是我国重金属污染最重的河流之一。为了更全面了解湘江衡阳段表层沉积物重金属污染现状及其潜在生态风险,在前期相关研究基础上,分析了重金属Tl及其他4种重金属(Mn、Co、Ni和V)的含量水平和分布特征,并采用地累积指数法和潜在生态风险指数法对沉积物中重金属污染现状和潜在生态风险进行了评价。结果表明,湘江衡阳段表层沉积物中Tl和Mn有一定程度的累积和污染,其含量分别为0.12～2.09mg·kg-1和234～4580mg·kg-1。由于Tl具有较强的毒性响应,其潜在生态风险不容忽视。综合前期相关研究结果,研究区域中10种重金属总潜在生态风险指数(RI)为27.8～6266,约70%采样点具有重度生态风险,其主要风险来源于Cd和Tl。

湘江流域衡阳水口山段水环境健康风险评估

湘江衡阳水口山段的水质状况对区域内、下游居民饮用水安全和湘江流域的污染治理具有重要意义,为了解治理后湘江衡阳水口山段的水环境状况,选取水口山段龙洲、陈家洲、康家溪入湘江口上游500 m及下游1000 m、3000 m沿江断面的水质监测数据,探讨了水体中污染物的分布特征,应用美国环保局(USEPA)推荐的暴露计算方法和健康风险评价模型,首次对水口山段水体中砷、镉、六价铬、镍、锌、铅、铜、氨氮、汞、氟化物等10种典型污染物的健康风险进行评价.结果表明,各断面水体中的Pb均值都超过Ⅲ类水标准,Hg均值都为0.0001 mg·L^(-1),均处于Ⅲ类水标准上限值,仅T3断面水体中的Cd均值超过Ⅲ类水标准,各断面水体中的其它污染物均值都低于Ⅲ类水标准;同一断面不同时期水体中各污染物含量存在差异,其中5月份监测的数据明显偏高;通过超标率发现As、Cd、Pb、Hg为5个断面水样中的主要污染物,水样中As、Cd、Pb、Hg超标的断面分别为1、2、5、5个; T1—T5断面水样中,化学致癌物Cd、As、Cr6+、Ni通过饮水途径引起的成人总致癌风险值分别为9.82×10^(-5)、9.33×10^(-5)、1.45×10^(-4)、1.90×10^(-4)、1.67×10^(-4),均超过了国际辐射防护委员会(ICRP)所推荐的最大可接受水平,且T3—T5断面水样化学致癌物健康风险明显偏大,T1—T5断面饮用水由非致癌物所产生的健康风险数量级为10^(-1)1—10-9,与重金属元素致癌风险相比,其所占个人总健康风险的比例不到10-3,研究区水环境健康风险主要由致癌重金属元素所产生.

湘江株洲段氨氮污染变化趋势及规律研究

对湘江干流株洲段中氨氮在近10年来时间、空间上的变化规律进行了全面分析。结果表明,氨氮污染的空间浓度变化较明显,霞湾断面的氨氮含量最高;通过对污染源的治理,目前氨氮污染有减轻趋势;同时对污染源情况进行详细调查,工业污染源相对畜牧业、非点源的污染较重,但未经处理的生活污水,则成为湘江株洲段最重要的氨氮污染源。

湘江长株潭段底泥重金属污染现状评价

采用地积累指数法和潜在生态危害指数法从不同角度对湘江长株潭段底泥中的重金属污染进行分析评价。研究结果表明:对照全国土壤环境Ⅲ级质量标准和长株潭地区土壤背景值,重金属超标情况类似,Cd,As,Zn,Pb和Cu的含量峰值均在霞湾江段;各种重金属的污染程度从大到小的排序为:Cd,Zn,As,Pb,Ni,Cu和Cr;重金属的潜在生态危害系数从大到小的顺序为:Cd,As,Pb,Zn,Cu和Cr(Pb与Zn的相当),其中,Cd的影响起决定作用。

贴近度法在湘江干流水质监测断面优化中的应用

为了合理设定水质监测断面,节约监测成本,以湘江干流为研究区,选用贴近度法对湘江干流18个监测断面进行优化,采用t值检验法对优化结果进行验证,并结合水环境管理的实际需求,对优化结果进行了修正,结果优化后的湘江干流监测断面减少为17个,且优化后断面所反映的水质与优化前无显著差异,表明贴近度法在水质监测断面优化中实用性较好,但需结合实际情况,使优化结果更具应用价值。

湘江(株洲段)沉积物重金属污染现状及生态风险评价

采集湘江(株洲段)9个断面的底泥样品,和1个柱状样品,对重金属(Cu、Pb、Zn、Cd、Ni、Cr、Hg、As)含量进行了检测;并运用地质积累指数法对底泥中重金属进行了生态风险评价。结果表明,该江段底泥已受到较严重的重金属污染,在霞湾断面达峰值。Cu、Pb、Zn、Cd含量为湘江背景值4.6倍~58.8倍,比该江段20世纪80年代均值增高1.71倍~1.96倍;地质积累指数评价结果表明,该江段未受到Ni、Cr的污染;Cd的污染比其他重金属的污染要严重,污染级别为强-极强、极强;重金属的垂直分布表明:大体上,各重金属元素最高值出现在深度0 cm^50 cm,随深度的变化Ni、Cr的含量变化不大。

湘江长沙城区段河岸带植物群落多样性研究

为探讨随着湘江水位的周期性变化是否导致河岸带植物群落多样性的变化,在长沙城区段的湘江东岸设置了30个样方进行调查。计算群落各层次的重要值以及Patrick丰富度指数、Shannor-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数等对群落多样性进行分析。结果表明:(1)湘江长沙城区段河岸带植物群落物种较丰富,样方中共出现62种植物,隶属于59属30科;(2)群落中乔灌藤草各层次的重要值分别为26%、27%、2%、68%,丰富度指数分别为11、7、4、40,多样性指数分别为0.77、0.68、0.11、2.00,优势度指数分别为0.01、0.01、0、0.02,均匀度指数分别为0.19、0.16、0.03、0.49。群落各层次的4种多样性指数具有相同的趋势,均表现为草本层>乔木层≥灌木层>藤本层;(3)草本层的重要值与各多样性指数最大,草本层的生态功能地位明显,可作为河岸带生态修复的物种选择对象。

湘江(长株潭段)表层沉积物Zn污染现状分析

本文对湘江(长株潭段)表层沉积物进行了Zn等多种种元素测定,并分析了Zn与其他元素的相关性,得出湘江(长株潭段)表层沉积物中Zn含量从株洲依次递减,Pb、Zn和Cu的相关性最高且高于本底值,这主要与株洲地区的铅锌冶炼有关,今后还需进一步研究沉积物中Zn的迁移转化机理,为湘江饮水安全保驾护航。

GM(1,1)模型在湘江株洲段氨氮预测中的应用

用MATLAB语言建立GM(1,1)模型,以湘江株洲段2003年-2008年氨氮监测值为基础,预测了湘江株洲段2003年-2015年氨氮年平均浓度。所建模型,经精度检验符合预测规律,具有一定的有效性、可行性和适应性。结果表明,建立的GM(1,1)模型精度较高,预测结果与实际监测浓度接近。氨氮年平均浓度呈下降的趋势。

湘江干流衡阳段水环境质量现状分析与评价

为摸清湘江干流衡阳段水环境质量现状和变化趋势,本研究参照2001～2005年在该区域中7个断面检测数据,以单指数污染评价法和综合污染指数法对11项主要污染指标进行了评价.结果表明:湘江干流衡阳段各监测段面不同污染物均出现不同程度的超标现象,湘江衡阳段干流整体水质呈改善趋势,控制断面水质明显好转,污染逐渐由上游(松柏断面)向下游(熬洲断面)转移.

湘江衡阳段镉污染分析及环境风险评价

用石墨炉原子吸收法检测了湘江衡阳市蒸湘区段和常宁市水口山矿区段各60名男性人体尿样和两个地区不同环境水体的镉含量,进行环境风险评价。结果表明,衡阳市蒸湘区60名男性人体尿样中Cd的平均浓度为2.74 ng/m L,水中Cd的平均浓度为0.42 ng/m L;水口山矿区60名男性矿工尿样中Cd的平均浓度为40.26 ng/m L;河水中Cd的平均浓度为7.02 ng/m L。水口山矿区水样中Cd的浓度和60名男性矿工尿样中Cd的浓度都高于衡阳市蒸湘区水样和居民尿样中Cd的浓度。这表明,在重金属矿区由于环境的影响,无论是环境水中还是职业接触者体内,镉的含量都高于一般地区和普通人群。

湘江(松柏段)表层沉积物Pb和Zn季节变化分析

本文于2015年对湘江(松柏段)上、中、下游表层沉积物进行了四个季节的采样,用ICP-MS进行了Pb、Zn等元素的分析,结果显示Pb夏季浓度最低,秋冬季最高,这与雨季河流水量增大沉积物再悬浮造成重金属快速释放有关。鉴于沉积物中各元素形态的复杂性,还需利用高能和高强度同步辐射产生的X射线吸收光谱分析检测出重金属邻近原子间距、数量、化学价态和配位结构等,从而进一步论证沉积物重金属迁移转化机制。

湘江悬浮物REE地球化学特征

在湘江长、株、湘潭河段采集悬浮样,利用ICP-MS进行REE分析。结果表明,湘江长株潭断及各河段的河心与两岸水体悬浮物中稀土分布不均匀;稀土分布模式基本相同,均为LREE相对HREE富集,曲线呈明显的右倾状,且与长江、黄河的稀土分布模式相似;Eu、Ce亏损在各河段基本相同,表明湘江悬浮物中的REE主要来源于沉积岩的风化产物,外源性稀土的污染不是很显著。

湘江衡阳段河漫滩沉积物粒度特征及其环境意义

目前对有关河漫滩沉积与洪水事件的研究比较多,而对于河漫滩沉积与气候变化的关系研究鲜有报道.湘江衡阳段河漫滩沉积物蕴含着丰富的环境信息,对其进行粒度特征研究,有助于揭示其沉积时期的气候变化,结果表明:(1)河漫滩沉积物粒度组成以砂粒和粉砂粒为主,粘粒含量较少.湘江衡阳段沉积物6390年来河漫滩沉积分层明显,对干旱、湿润环境变化记载清晰,能够很好的指示气候变化情况.(2)粒度参数显示,沉积物搬运平均动能较大,粒度分选性极好,负偏为主,峰态较宽.(3)衡阳地区6390 aBP以来的降水总体上呈递增的变化趋势,剖面沉积时期先后经历了5个阶段:干旱期、湿润期、干旱期、强湿润期和湿润期,曾经出现过两次极端干旱事件.

湘江长潭株段河床沉积物重金属污染源的铅同位素地球化学示踪

本次工作利用等离子质谱仪(ICP-MS)对湘江长沙-湘潭-株洲河段河床沉积物重金属含量和铅同位素组成进行了系统的分析。结果表明,河床沉积物富集V、Cr、Mn、Co、Ni、Th、U、Cu、Pb、Zn等多种重金属,其中Cu、Zn、Pb等重金属于株洲段沉积物中达高度至极度富集。沉积物重金属的富集特征暗示沉积物存在较严重的重金属污染。沉积物铅同位素组成以相对富Th铅为特征,具明显的人为源和自然源铅,其^(206)Pb/^(207)Pb值在1.1723至1.1855之间,^(206)Pb/^(208)Pb值在0.4760至0.4786之间。其中自然源铅主要为花岗岩铅,而人为源铅则为铅锌矿矿石铅和燃煤铅构成,即沉积物铅同位素组成为花岗岩铅、铅锌矿矿石铅、燃煤铅组成的三元混合铅。铅同位素比例估算显示,长沙、湘潭段沉积物铅锌矿矿石源铅比例平均依次为23%、32%,燃煤源铅比例平均依次为47%、23%,自然源铅比例平均依次为30%、45%;株洲段沉积物的自然源铅比例较低,平均为17%,而矿石铅和燃煤铅的比例较高,平均依次为34%和49%。V、Mn、Co、Cu、Zn、U等其他重金属与Pb一样,长沙、湘潭段沉积物人为源比例小于67%,株洲段沉积物人为源比例达70%。因此,湘江长潭株段河床沉积物重金属污染问题值得引起高度重视。

湘江长沙段沿岸常见农作物重金属污染研究——Zn、Cu、Pb和Cd的富集规律及污染评价

由于受污水的长期影响,湘江流域土壤和农作物中重金属的富集已成为重要的环境问题之一。为此对湘江流域长沙段沿岸的10种常见农作物(芝麻、辣椒、甘蓝、空心菜、大蒜、红菜苔、胡萝卜、白萝卜、莴笋、豌豆)中的Zn、Cu、Pb和Cd含量进行了分析,采用单项污染指数法和尼梅罗综合污染指数法对农作物污染情况进行了评价。结果表明:10种农作物中重金属含量依次为Zn>Cu>Pb>Cd;除胡萝卜、白萝卜外,其他试验农作物以根部积蓄重金属能力最强;非食用性组织富集重金属的能力比可食用性组织强;湘江流域长沙段沿岸农作物中重金属以Pb、Cd污染较为严重。