基于源解析与PSR模型的流域水环境风险评价——以永定河张家口段为例

摘要

流域的水污染问题是众多污染源共同作用的结果。随着城市化进程的不断推进，人口急剧增加，工农业迅速发展，大量的污染物排放严重影响了生态环境质量。接连发生的水污染事件，引起了大家对流域水环境的重视。张家口市作为2022年冬奥会举办场地之一，其生态环境、水质安全受到全社会的关注。为了预防各类突发性和累积性环境污染事件的发生，迫切地需要解析水体污染源构成，并开展环境风险评价，判断流域潜在风险。　　本研究以永定河流域张家口段为研究对象，基于流域内污染范围广，污染成因不明确，污染物结构类型复杂等特点，利用聚类分析进行水质空间特征分析，通过因子分析和绝对主成分-多元线性回归模型进行分区污染源识别与贡献率计算；以压力-状态-响应(PSR)为框架构建了流域水环境风险综合评价指标体系，利用模糊综合评价法对风险进行分级，识别高风险单元，并针对研究区风险分布特点提出防控对策。主要研究内容和结论如下：　　(1)结合DEM数据和水系分布将研究区分为16个控制单元。聚类分析的结果表明，按水质受污染程度可将研究区分为污染较重的A区：洋河、清水河中下游区域，及污染较轻的B区：洋河、清水河上游及桑干河区域。A组EC、营养盐类指标、重金属类、其他污染物和微生物指标均明显高于B组，A组断面为水质污染较严重的区域，重点控制指标为NH3-N、TP、F—。　　(2)因子分析从A、B两组水质数据中分别提取出6个特征因子，两组的Kaiser-Meyer-Olkin(KMO)值分别为0.563、0.524；Bartlett显著性均为0，满足P<0.05置信区间。A区水质主要受工业点源(43%)和面源(44%)的混合影响，主要来源于冶金、采矿、农副食品加工、食品制造业和农业种植投入；B区水质主要受面源污染(76%)影响，主要来源于农村生活及旅游业产生的面源污染。　　(3)11号控制单元的风险指数最高，为0.923，4号控制单元最低，为0.161，风险指数较高的控制单元主要分布在洋河和桑干河干流。风险分级的结果表明，15个控制单元中，存在高风险单元2个，中风险单元3个，较低风险单元2个，低风险单元8个。对风险分布进一步分析，提出了分类风险源(点源、面源)、敏感受体和应急管控三个方面的风险防控对策。建议加强直排企业的监管和矿业活动的合理布局，强化农村污水收集、处理与利用和可降解物料混合堆肥等资源化利用技术；以饮用水水源地作为敏感受体，提出强化风险源管理、完善饮用水水源保护区基础工作、健全水源地保护责任机制三个方面的保护对策；主要从提高生产活动中相关人员素质和改革环境保护管理体制等方面提出了流域应急管控相关建议。　　本文完成了预期的永定河流域张家口段水环境风险评价目标，建立的源解析方法、流域水环境风险综合评价指标体系和量化模型具有一定的实用性，可为流域风险管理及生态环境保护提供参考。

目录

声明

第1 章绪论

1.1研究背景及意义

1.2国内外研究进展

1.2.1流域污染源解析研究

1.2.2流域环境风险研究

1.3创新点

1.4研究目标及研究内容

1.4.1研究目标

1.4.2研究内容

1.5技术路线

第2 章研究区概况及研究方法

2.1地理位置

2.2自然概况

2.2.1地形、地貌

2.2.2地表水系

2.2.3土地利用情况

2.3工业点源分布与排放

2.3.1工业废水主要污染物区域分布情况

2.3.2工业废水主要污染物行业分布情况

2.4农业源分布与排放

2.5研究方法

2.5.1研究区控制单元划分

2.5.2水质空间特征分析

2.5.3受体模型与污染源解析

2.6数据来源

第3 章流域污染源特征识别与解析

3.1研究区河流水质特征

3.2水质空间特征分析

3.3污染因子识别

3.4基于APCS-MLR受体模型的污染源解析

3.5小结

第4 章 流域水环境风险综合评价体系构建

4.1基于PSR模型的指标选取

4.2评价方法

4.2.1指标量化

4.2.2指标归一化

4.2.3指标权重确定

4.2.4风险指数测算方法

4.3风险分级方法

4.4小结

第5 章 流域水环境风险评价

5.1压力指标量化结果

5.1.1点源

5.1.2面源

5.2状态指标量化结果

5.3响应指标量化结果

5.4风险评价结果

5.5小结

第6 章水环境风险分级与防控对策

6.1风险分级结果

6.2分类风险源防控对策

6.2.1点源

6.2.2面源

6.3敏感受体保护对策

6.4流域应急管控措施

6.5小结

结论与展望

结论

展望

致谢

参考文献