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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

富氨对常州PM_(2.5)理化性质与二次反应的影响

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环境科学 2024年第8期45卷 4493-4501页

作者：余益军庄旻王振李锴基杨卫芬江苏省常州环境监测中心常州213004

NH_(3)是PM_(2.5)重要前体物,并影响其理化性质.基于2021年12月至2022年2月江苏常州NH_(3)、SO_(2)、NO_(2)、PM_(2.5)及其水溶性离子在线观测,结合热力学平衡模型计算气溶胶酸度和气溶胶含水量(AWC),分析了富氨条件下NH_(3)-NH_(4)^(+... 详细信息

NH_(3)是PM_(2.5)重要前体物,并影响其理化性质.基于2021年12月至2022年2月江苏常州NH_(3)、SO_(2)、NO_(2)、PM_(2.5)及其水溶性离子在线观测,结合热力学平衡模型计算气溶胶酸度和气溶胶含水量(AWC),分析了富氨条件下NH_(3)-NH_(4)^(+)转化对AWC、酸度及二次反应的影响.结果表明,2021年冬季常州为富氨,富余程度随PM_(2.5)浓度升高而加强,NH_(4)^(+)以NH_(4)NO_(3)和和(NH_(4))_(2)SO_(4)为主,多数时段有少量NH_(4)Cl.气溶胶呈中等酸度,pH均值4.2±0.4,与大气NH_(3)浓度正相关,pH值变幅随污染升级收窄趋中至4~5之间;AWC随湿度和颗粒物二次离子浓度升高而指数级攀升,主要由NH_(4)NO_(3)、(NH_(4))_(2)SO_(4)和NH_(4)Cl吸湿贡献,占比分别为58.5%、18.4%和8.3%,污染条件下NH_(4)NO_(3)主导颗粒物吸湿增长.NH_(3)-NH_(4)^(+)促进SO_(2)非均相反应和NO_(3)^(-)均相反应生成.因富氨环境,需降低30%以上NH_(3)方可影响pH值和含水量等理化性质.该结果对理解二次反应影响、支撑当地空气质量改善提供了参考.

关键词：氨(NH_(3)) 铵(NH_(4)^(+)) 气粒转化气溶胶含水量(AWC) 气溶胶酸度

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

兰州市PM_(2.5)中重金属元素的来源及健康风险评价

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环境科学与技术 2024年第7期47卷 216-224页

作者：王凯王瑛甘肃省环境监测中心站甘肃兰州730030

文章于非采暖期(2022年6月1日-8月31日)和采暖期(2022年11月1日-2023年1月31日)在兰州市城关区采集了121个PM_(2.5)样品,并对其中14种重金属元素的污染特征、来源及健康风险进行了研究。结果表明,兰州市采暖期的PM_(2.5)平均浓度((44.1... 详细信息

文章于非采暖期(2022年6月1日-8月31日)和采暖期(2022年11月1日-2023年1月31日)在兰州市城关区采集了121个PM_(2.5)样品,并对其中14种重金属元素的污染特征、来源及健康风险进行了研究。结果表明,兰州市采暖期的PM_(2.5)平均浓度((44.1±12.2)μg/m^(3))约为非采暖期PM_(2.5)平均浓度((20.8±3.05)μg/m^(3))的2倍,PM_(2.5)中14种重金属元素的平均浓度在采暖期((4 443±953) ng/m^(3))远高于非采暖期((2 854±426) ng/m^(3)),其中Al、Ca、Fe、Cu和K是兰州市PM_(2.5)中主要的重金属元素。富集因子分析结果表明,受人为活动影响较大的Zn、Se、Cd和Cu在采暖期的EFs值要远远大于非采暖期。正定矩因子分析的结果显示兰州市PM_(2.5)中14种重金属元素主要来源于土壤扬尘、生物质燃烧和工业生产混合排放(39.1%),其次为工业排放(23.3%)、交通排放(20.2%)和燃煤排放(17.4%)。健康风险评价结果显示,所有致癌元素中Cr的致癌风险最高,且在非采暖期和采暖期对成年男性、成年女性和儿童均存在致癌风险,Mn在采暖期对成年男性、成年女性和儿童均存在非致癌风险。因此,兰州市PM_(2.5)中的Cr和Mn的排放需要引起相关部门的高度关注,对于产生这2种元素的煤炭燃烧排放和电镀、冶金、制革和建筑施工等工业生产应该采取一定的措施进行减排监管。总致癌风险和总非致癌风险呈现儿童>成年男性>成年女性的特点。

关键词：兰州市 PM_(2.5) 重金属源解析健康风险评价

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

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厦门近海域邻苯二甲酸酯分布和生态风险研究

环境科学与技术 2024年第5期47卷 208-215页

作者：刘丽华福建省厦门环境监测中心站福建厦门361022

邻苯二甲酸酯(PAEs)在工业生产中被广泛用作增塑剂,目前,在全球环境基质中该类污染物已被广泛检出。该研究对厦门近海域海水和沉积物中的PAEs类有机污染物的分布特征和生态风险污染进行评价,利用气相色谱质谱联用法测定了样品中的PAEs... 详细信息

邻苯二甲酸酯(PAEs)在工业生产中被广泛用作增塑剂,目前,在全球环境基质中该类污染物已被广泛检出。该研究对厦门近海域海水和沉积物中的PAEs类有机污染物的分布特征和生态风险污染进行评价,利用气相色谱质谱联用法测定了样品中的PAEs的浓度。结果表明,厦门近岸海域中水相和沉积相共检出11中PAEs类化合物,水中总PAEs浓度范围为45.9~251.1 ng/L,平均浓度为109.2 ng/L。沉积物中浓度为范围为8.12~50.29μg/kg,平均浓度为27.7μg/kg。运用风险熵值法对近海域水中的PAEs进行风险评估,其结果表明邻苯二甲酸二丁酯具有中等生态风险等级,需要针对该类物质开展区域性污染溯源研究。

关键词：邻苯二甲酸酯类气相色谱-质谱联用法海水沉积物生态风险评价

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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

江苏省13个城市联合观测的大气挥发性有机物污染特征及来源解析

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中国环境监测 2024年

作者：曹军秦玮秦艳红江苏省环境监测中心江苏省苏州环境监测中心

江苏省是长江三角洲的重要组成,近年来以臭氧（O3）和细颗粒物(PM2.5)为特征的区域复合型污染突出。挥发性有机物（VOCs）是O3和PM2.5的重要前体物。2020年4月、8月和2021年1月在江苏省13个城市开展大气VOCs样品离线同步观测,在此基础... 详细信息

江苏省是长江三角洲的重要组成,近年来以臭氧（O3）和细颗粒物(PM2.5)为特征的区域复合型污染突出。挥发性有机物（VOCs）是O3和PM2.5的重要前体物。2020年4月、8月和2021年1月在江苏省13个城市开展大气VOCs样品离线同步观测,在此基础上分析了江苏省大气VOCs的浓度水平、化学组成和空间分布。整体来看,全省平均VOCs体积分数为40.3×10-9,其中烷烃（41.8%）是主要贡献者,其次为含氧有机物（16.6%）、芳香烃（12.5%）、卤代烃（12.9%）和烯烃（9.6%）。从具体城市来看,VOCs高值区主要集中在苏南及苏中地区,呈现出明显的“南高北低”的区域分布特征,排名前3的城市分别为常州(52.0×10-9)、泰州(49.8×10-9)和苏州(45.2×10-9)。臭氧生成潜势（OFP）表明,芳香烃和烯烃是对江苏省O3生成贡献最大的组分,OFP排名前3的组分均包括间/对二甲苯、甲苯和乙烯。利用正交矩阵因子（PMF）模型对江苏省VOCs进行来源解析,共解析出5个因子。工业排放是主要贡献者（40.1%）,之后依次为机动车尾气（33.0%）、溶剂与涂料使用（15.9%）、油气挥发（8.4%）和天然源（2.6%）。对于省内各市而言,VOCs来源结构具有差异。常州、苏州工业排放源相对贡献最高;连云港、徐州、扬州和淮安的机动车尾气相对贡献较高;溶剂与涂料使用和油气挥发对各市VOCs贡献较低。优先控制交通相关排放和工业相关排放能够有效地控制长三角中部地区的大气O3和PM2.5污染问题。

关键词：臭氧挥发性有机物污染特征来源解析江苏省

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