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2022年秦皇岛近岸海域赤潮成因初探

应用生态学报 2024年第3期35卷 817-826页

作者：徐金涛姚远杨雯王众李欣阳谭法启李微微马继成马新国家海洋局秦皇岛海洋环境监测中心站河北秦皇岛066002

为探究2022年秦皇岛近岸海域赤潮过程的成因,于2022年4—9月进行了水质和赤潮生物调查,利用因子分析和典范对应分析等方法分析了主要环境因子与赤潮生物之间的关系。结果表明:2022年秦皇岛近岸海域共发生8次赤潮,累计赤潮面积716.1 km^(... 详细信息

为探究2022年秦皇岛近岸海域赤潮过程的成因,于2022年4—9月进行了水质和赤潮生物调查,利用因子分析和典范对应分析等方法分析了主要环境因子与赤潮生物之间的关系。结果表明:2022年秦皇岛近岸海域共发生8次赤潮,累计赤潮面积716.1 km^(2),根据赤潮藻种差异和暴发时间的不同,可分为夜光藻赤潮、硅藻-裸藻(中肋骨条藻、运动异双鞭藻、伪菱形藻属)赤潮和甲藻(锥状斯克里普藻和叉状角藻)赤潮3种主要的赤潮过程。因子分析结果表明,季节因子的主要作用时间为7—9月,氮磷营养盐因子的主要作用时间为4月和7月。典范对应分析表明,夜光藻喜低温,其赤潮发生时往往伴随有较高浓度的铵氮和活性磷酸盐;中肋骨条藻、运动异双鞭藻和伪菱形藻属对各类环境因子具有广泛的耐受性,但更喜高温和富氮海水;叉状角藻和锥状斯克里普藻在寡磷环境下生存竞争力更强。综合两种方法的结果认为,3种赤潮过程的成因各不相同:充足的饵料藻及适宜的水温是引发和维持夜光藻赤潮的重要因素;适宜的温盐条件和富营养化环境是形成硅藻-裸藻赤潮的主要原因;丰富的营养物质和海水扰动促进了锥状斯克里普藻孢囊的萌发并引发赤潮;而磷限制是锥状斯克里普藻赤潮向叉状角藻赤潮转变并使之得以维持的主要原因。

关键词：秦皇岛赤潮因子分析典范对应分析磷限制

湘南地区土壤重金属污染分布特征及特定源-生态风险评估

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环境科学 2024年

作者：甘杰邹霖陈贝贝冉洪珍刘建利陕西省环境监测中心站湖南省生态环境监测中心

为探究湘南地区土壤重金属污染分布规律与生态风险综合情况，于湘南地区采集了362个表层土壤样品，通过多元统计分析、地理信息系统（GIS）和正定矩阵因子分解（PMF）模型耦合综合生态风险指数法研究了土壤重金属Cd、Hg、As、Pb、Zn、Ni... 详细信息

为探究湘南地区土壤重金属污染分布规律与生态风险综合情况，于湘南地区采集了362个表层土壤样品，通过多元统计分析、地理信息系统（GIS）和正定矩阵因子分解（PMF）模型耦合综合生态风险指数法研究了土壤重金属Cd、Hg、As、Pb、Zn、Ni、Mn、Tl和Sb含量的空间分布规律、污染来源及各污染源对生态风险的贡献率。结果表明，研究区土壤重金属污染较为突出，其含量平均值均超过湖南省土壤元素背景值；尤其是Cd、Hg、Pb和Sb污染严重，且呈高度变异，其含量分别达湖南省土壤元素背景值的8.30、9.00、5.09和2.79倍。土壤中重金属含量区域分布特征明显，主要聚集在郴州西部，且呈现从聚集区向周边区域扩散的趋势；重金属含量高值聚类区也主要分布在该区域，即黑色金属冶炼和延展加工类企业和有色金属采选业企业周边。主成分分析（PCA）结合PMF模型结果显示，研究区土壤重金属污染源贡献率依次为黑色金属矿冶活动工业源（29.06%）、大气沉降源（22.05%）、有色金属采选源（20.65%）、其他工业和交通混合源（14.73%）和自然来源（13.50%）。特定源-生态风险评价模型分析结果表明，黑色金属冶炼与延展加工等工业活动和大气迁移源为研究区土壤生态风险优先控制污染源，Cd和Hg为优先控制元素。上述研究结果为湘南地区土壤重金属环境污染风险防控提供了重要的理论依据。

关键词：土壤重金属空间分布源解析生态风险

《大气污染防治行动计划》对郑州市冬季PM2.5浓度及化学组成影响

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环境科学 2024年第7期45卷 3849-3857页

作者：徐艺斐袁明浩王晶晶陶杰周伟峰河南省郑州生态环境监测中心

基于《大气污染防治行动计划》实施前后，在污染严重的冬季（2013年和2018年12月同期），采集郑州市监测站的PM2.5样品，分析PM2.5化学组成，通过对比分析PM2.5中的EC、OC、水溶性离子和金属元素的浓度变化来评估PM2.5浓度及化学组成的... 详细信息

基于《大气污染防治行动计划》实施前后，在污染严重的冬季（2013年和2018年12月同期），采集郑州市监测站的PM2.5样品，分析PM2.5化学组成，通过对比分析PM2.5中的EC、OC、水溶性离子和金属元素的浓度变化来评估PM2.5浓度及化学组成的变化，同时选取不同阶段重污染过程，探究PM2.5浓度及组成的变化.结果表明：（1）郑州市冬季ρ(PM2.5)平均值由2013年的（215.38±107.28）μg·m-3下降至2018年的（77.45±49.81）μg·m-3，下降率高达64%.（2）PM2.5中EC、K+、SO42-和Cl-，分别下降了85%、80%、78%和72%;OC、NH4+和NO3-下降幅度较小，分别为50%、41%和32%.（3）与2013年冬季相比，2018年冬季OC/EC的值升高了2.6倍，二次有机碳在OC中占比升高至57%；同时，硫氧化率和氮氧化率的值分别升高了1.5倍和1.0倍，表明郑州市二次污染较为严重，二次转化程度升高.（4）NO3-/SO42-（质量比）由2013年的0.8±0.2升高至2018年2.5±1.0，表明郑州市移动源贡献上升并且超过固定源成为冬季大气污染的主要来源.（5）不同阶段重污染过程对比结果显示，与2013年相比，2018年重污染过程中PM2.5浓度下降显著，峰值浓度下降了61%，主要化学组成由OC、NO3-、SO42-和NH4+变为OC、NO3-和NH4+.研究结果表明郑州市一次排放源管控取得了显著的成效，但二次生成对PM2.5贡献呈现升高趋势，因此未来需要关注二次生成的影响.

关键词：大气污染防治行动计划 PM2.5 化学组成二次生成重污染过程

基于注意力机制优化的BiLSTM珠江口水质预测模型

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环境科学 2024年第6期45卷 3205-3213页

作者：陈湛峰李晓芳广东省生态环境监测中心广州510308

为提高珠江口水质预测精度和稳定性,提出了基于时间和特征双注意力机制优化的Bi LSTM水质预测模型,引入特征注意力机制强化模型捕获参数重要特征能力,加入时间注意力机制提高对时间序列相关性信息及水质波动细节信息的挖掘能力.将新模... 详细信息

为提高珠江口水质预测精度和稳定性,提出了基于时间和特征双注意力机制优化的Bi LSTM水质预测模型,引入特征注意力机制强化模型捕获参数重要特征能力,加入时间注意力机制提高对时间序列相关性信息及水质波动细节信息的挖掘能力.将新模型应用于珠江8个入海口水质预测,开展预测性能试验、泛化能力试验和特征参数扩展性试验.结果表明:①新模型在珠海大桥水质预测取得了较高的预测精度,预测值与实测值的均方根误差RMSE为0.0041 mg·L^(-1),决定系数R^(2)为98.3%.与Multi-Bi LSTM、Multi-LSTM、Bi LSTM和LSTM对比,表明新模型预测精度最高,验证了模型的精准性.②训练样本数量和预测步数均对模型预测精度产生影响,模型预测精度随着训练样本的增加而提升,海珠大桥断面总磷预测时,240组以上训练样本可获得较高预测精度;增加预测步数,会使模型预测精度迅速下降,预测步数大于5步时无法保障模型预测的可靠性.③将新模型应用于珠江8个入海口不同水质指标预测,预测结果均取得较高精度,模型具有较强的泛化能力;输入对象断面预测指标相关联的上游来水、降雨量等特征参数,能够提高模型预测精度.通过多方面多次试验,结果表明新模型能够较好地满足珠江口水质预测精度、适用性和扩展性要求,为复杂水动力环境水体水质高精度预测进行了新的探索.

关键词：特征注意力机制时间注意力机制 BiLSTM模型 LSTM模型珠江口水质预测

郑州市冬春季PM_(2.5)中金属元素污染特征、来源及健康风险评估

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环境科学 2024年第5期45卷 2548-2557页

作者：陶杰闫慧姣徐艺斐荆海涛河南省郑州生态环境监测中心郑州450007

于2021年1月和4月利用在线金属分析仪对郑州市大气PM_(2.5)中的18种金属元素进行连续测定,分析了元素浓度变化特征;采用富集因子、正定矩阵因子分解法(PMF)和特征雷达图对金属元素进行溯源;采用美国EPA健康风险评价模型评估其健康风险,... 详细信息

于2021年1月和4月利用在线金属分析仪对郑州市大气PM_(2.5)中的18种金属元素进行连续测定,分析了元素浓度变化特征;采用富集因子、正定矩阵因子分解法(PMF)和特征雷达图对金属元素进行溯源;采用美国EPA健康风险评价模型评估其健康风险,并通过后向轨迹法和浓度权重轨迹法(CWT)分析了健康风险的潜在源区.结果表明,春季元素浓度较高,Fe、Ca、Si和Al浓度之和分别占冬季和春季总元素浓度的89.8%和87.5%.Cd属于重度富集,受人为污染影响严重.冬季Pb、Se、Zn、Ni、Sb和K以及春季Cr、Ni、Fe、Mn、V、Ba、Ca、K、Si和Al浓度随污染等级的提高而增加.PMF源解析和特征雷达图结果表明,冬春两季金属元素主要来源为工业源、地壳源、机动车源和混合燃烧源,冬季多发生工业源和混合燃烧源污染,春季多发生地壳源污染.冬春两季均存在明显的非致癌风险,冬季健康风险更严重,Mn造成明显的非致癌风险.冬季健康风险主要受郑州及周边城市传输影响和西北方向远距离输送影响,春季健康风险主要受郑州及周边城市影响.

关键词：郑州市正定矩阵因子分解法(PMF) 特征雷达图健康风险潜在源区

结合长时序遥感监测和机器学习算法预测藻类增殖风险时空变化

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湖泊科学 2024年第3期36卷 670-684页

作者：时晨燚刘凤祝铠张媛刘海湖北大学资源环境学院武汉430062 湖北省生态环境监测中心站武汉430071

饮用水源地藻类增殖监测和预测对于改善水生态系统环境和保护人类健康具有重要意义。利用多源遥感数据能够获取高时空分辨率的藻类动态信息,结合长时序遥感监测与机器学习算法能够适应藻类生长复杂的影响机制和非线性特征,实现藻类增殖... 详细信息

饮用水源地藻类增殖监测和预测对于改善水生态系统环境和保护人类健康具有重要意义。利用多源遥感数据能够获取高时空分辨率的藻类动态信息,结合长时序遥感监测与机器学习算法能够适应藻类生长复杂的影响机制和非线性特征,实现藻类增殖风险时空变化的预测。本文利用Landsat与MODIS长时间序列卫星遥感数据,采用FAI与NDVI两种方法提取20002020年丹江口水库藻类浓度的时空变化信息,在此基础上分析藻类增殖对气象因子(气温、气压、相对湿度、风速和累计日照时间)的时间滞后效应。利用支持向量机、朴素贝叶斯与随机森林3种机器学习算法预测藻类增殖风险,并对3种算法的预测性能进行评价和对比。结果表明:丹江口水库藻类浓度年际变化呈现出先增后降的趋势,呈现出明显的季节性周期变化,春末夏初是藻类快速增殖时期。空间上入库支流和库湾等局部地区藻类浓度相对较高,为藻类增殖高风险区,丹江口水库藻类增殖风险预测模型能够较为准确地确定藻类增殖高风险区位置并反映短期内的空间变化情况,3种算法的预测结果呈现出整体上的一致性,其中支持向量机与朴素贝叶斯算法表现出更高的精度,提前4~5天是最佳预测时间。

关键词：遥感监测空间分布预测藻类增殖风险丹江口水库

杭州湾表层沉积物有机碳分布、来源及近20年来的变化

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海洋通报 2024年第2期43卷 210-219页

作者：李金铎宁波海洋环境监测中心站浙江宁波315010

根据2002年、2008年、2012年、2017年和2022年夏季采样分析结果,对杭州湾表层沉积物中有机碳(TOC)时空分布变化进行了研究。结果表明研究区TOC平均值分别为0.55%(n=16)、0.50%(n=112)、0.44%(n=38)、0.53%(n=38)和0.51%(n=38),总体上呈现南北高东西低的“X”形平面分布特征,高值区出现在北岸金山至南汇咀海域和南侧镇海至慈溪海域,相关性分析表明TOC分布受到沉积物类型的控制,主要赋存于细颗粒沉积物内。沉积物的氧化还原环境也对TOC分布有显著影响。分区进行5个年份TOC统计分析显示,20年来北部海域先减后增,变化较为明显,南部和东部海域2017年增大之后减小,西部海域变化不大。TOC随时间的变化受到自然条件和人为活动造成的长江入海泥沙和有机物质通量下降、海洋源增加等因素的影响。C/N、δ^(13)C特征表明,研究区沉积物中有机碳陆源贡献比例大都在30%~70%,站点差异较大,北岸近岸海域和东南侧海域陆源有机碳比例较高,湾中部和东部海域有机碳的海洋源比例较高。

关键词：表层沉积物有机碳来源杭州湾

浊点萃取-气相色谱-质谱法测定水中9种芳香胺类化合物

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色谱 2024年第3期42卷 296-303页

作者：杨超刘景龙徐孝健吴丽娟尹明明戴维韩倩江苏省南京环境监测中心江苏南京210013 江苏省扬州环境监测中心江苏扬州225007

本研究基于以曲拉通X-114(Triton X-114)为萃取剂的浊点萃取技术和气相色谱-质谱法,建立了一种高效、高灵敏度的水体中9种芳香胺(2-氯胺、3-氯胺、4-氯胺、2-硝基苯胺、3-硝基苯胺、4-硝基苯胺、1-萘胺、2-萘胺和4-氨基联苯)的检测方法... 详细信息

本研究基于以曲拉通X-114(Triton X-114)为萃取剂的浊点萃取技术和气相色谱-质谱法,建立了一种高效、高灵敏度的水体中9种芳香胺(2-氯胺、3-氯胺、4-氯胺、2-硝基苯胺、3-硝基苯胺、4-硝基苯胺、1-萘胺、2-萘胺和4-氨基联苯)的检测方法。采用单因素优化法对影响提取效果的重要因素进行了优化。采用气相色谱-质谱对水中9种芳香胺进行定性、定量分析,使用中等极性色谱柱DB-35 MS(30 m×0.25 mm×0.25μm)进行分离,在选择离子模式(SIM)下测定,内标法定量。实验结果表明,9种芳香胺在16 min内能够完全分离,且在各自的范围内线性关系良好,相关系数(R^(2))均大于0.998。9种芳香胺的检出限(LOD)和定量限(LOQ)分别为0.12~0.48μg/L和0.40~1.60μg/L。选取饮用水源地地表水、近海海水和典型印染行业废水3种类型水体进行加标回收试验,在2个加标水平(2.0、10.0μg/L)下,饮用水源地地表水的加标回收率为81.1%~109.8%,日内精密度为0.7%~5.2%,日间精密度为1.6%~6.2%;近海海水的加标回收率为83.0%~115.8%,日内精密度为1.5%~8.6%,日间精密度为2.4%~12.2%;典型印染行业废水的加标回收率为91.0%~120.0%,日内精密度为2.9%~12.9%,日间精密度为2.5%~13.1%。采用所建立方法对饮用水源地地表水、近海海水和典型印染行业废水中的9种芳香胺进行检测,在饮用水源地地表水和近海海水中均未检出目标组分,而在印染行业废水中主要检出2-氯胺、4-氯胺和4-氨基联苯3种印染行业常用的芳香胺。与其他方法相比,该方法具有操作简单、灵敏度高、成本低、有机试剂用量少、重复性较好等优点,为水中芳香胺及其他痕量有机物的测定提供了技术支持。

关键词：浊点萃取气相色谱-质谱法芳香胺环境水样

深圳市2015~2021年雨源型河流水质时空变化及其对降雨的响应

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环境科学 2024年第2期45卷 780-791页

作者：韦必颖成建梅苏晓煜程天舜中国地质大学(武汉)环境学院武汉430078 广东省深圳生态环境监测中心站深圳518049 广东省深圳市水务规划设计院深圳518001

雨源型城市河流水容量偏小,缺乏动态补充水源,易受污染.基于深圳市2015~2021年全市(不含深汕)9大流域的21个水质指标数据和逐日降雨数据,利用单因子指数评价、综合污染指数、层次聚类分析和Pearson相关分析等方法,研究深圳市河流水质时... 详细信息

雨源型城市河流水容量偏小,缺乏动态补充水源,易受污染.基于深圳市2015~2021年全市(不含深汕)9大流域的21个水质指标数据和逐日降雨数据,利用单因子指数评价、综合污染指数、层次聚类分析和Pearson相关分析等方法,研究深圳市河流水质时空分布特征及特征污染物对降雨的响应关系.结果表明:①2015年全区大部分断面水质都是劣Ⅴ类水,2018年10月后河流水质总体得到大幅度改善,与2018年深圳市开展治水专项活动背景一致,到2021年约62%的断面水质达Ⅰ~Ⅲ类水标准;②深圳市(不含深汕)西部人口稠密地区的水质污染较东部更严重,河口和支流下游水质污染较上游更严重;③深圳市坪山河、龙岗河、茅洲河和深圳河的水质受降雨的影响显著;④深圳市河流的主要特征污染指标是DO、COD、BOD5、NH_(4)^(+)-N、TP、高锰酸盐指数、石油类和阴离子表面活性剂;对于坪山河和龙岗河,降雨使TP和NH_(4)^(+)-N指标浓度升高;对于茅洲河,降雨使TP和COD指标浓度升高;对于深圳河,降雨使COD、TP和NH_(4)^(+)-N指标浓度升高.以上结果能够揭示深圳市雨源型河流水质时空变化情况及其对降雨事件引发的非点源污染的响应关系,为深圳市打造更高品质水环境提供科学参考.

关键词：水质评价雨源型河流降雨时空分布深圳市