本书以松花江流域水环境中常规水体污染物、重金属、多环芳烃、多氯联苯、农药为目标研究物质，综合环境科学、环境化学、土壤学、生态学、地统计学等多学科理论，揭示了松花江流域水环境污染物的时空演变规律、来源组成与潜在生态及健康风险，识别了污染物界面迁移转化行为机制及其关键驱动因素，建立了基于政府和公众满意视角下的污染物逆向管理框架。本书初步形成了能够有效识别与解决流域水环境污染问题的研究思路与方法，可为流域尺度污染物的环境管理决策提供基础数据和科学依据，同时发展和完善了区域环境学和污染生态学的基础理论和框架体系。 本书可供高等院校和科研院所农业水土工程、环境科学与工程、农业资源与环境等专业的师生阅读；也可供相关专业的科技工作者及关心流域水环境保护与生态效应的人员参考。

第1章　绪论
　　1.1　松花江流域概况
　　1.1.1　地理位置
　　松花江流域（119°52′E～132°31′E，41°42′N～51°38′N）由嫩江、西流松花江和松花江干流三个子流域组成，全流域包括24个地级市（盟），是我国七大流域之一，流域总面积达56.12万km2，约占黑龙江流域总面积（184.3万km2）的30.45%，行政区涉及黑龙江省、吉林省、辽宁省和内蒙古自治区四省区（水利部松辽水利委员会，2015）。
　　松花江是黑龙江右岸*大的支流，其源头由南北两源组成：北源为嫩江；南源为西流松花江，又称南源松花江（曾称第二松花江，1988年2月25日吉林省人民政府决定废止第二松花江的名称）。水文上一般以南源作为正源，以北源作为支流。西流松花江与嫩江在吉林省扶余市三岔河附近汇合后形成松花江干流，松花江干流流至同江市附近注入黑龙江（黑龙江省地方志编纂委员会，1998）。本书重点研究松花江干流和西流松花江子流域水环境典型污染物的污染特征、来源解析、环境行为、风险识别、政策效应与环境管理模式等问题。
　　1.1.2　地形地貌
　　松花江流域东、西、北部三面环山，中部为宽阔的松嫩平原，东部为三江平原，平原与山地之间形成丘陵过渡带，流域内部平原区面积21.21万km2，山丘区面积34.91万km2。流域西部为大兴安岭，东北部为小兴安岭，东部和东南部为完达山脉、老爷岭、张广才岭和长白山等，西南部的丘陵地带为松花江和辽河流域的分水岭（水利部松辽水利委员会，2015）。
　　松花江流域北部以小兴安岭与黑龙江为界，属于典型的低山丘陵地貌，其海拔为1000～2000 m，地形起伏较平缓，坡度多为10°～25°，多年冻土呈岛状小块分布，多分布于河漫滩，厚度可由数米增加至数十米（周军等，2016；刘林馨，2012）。松花江流域西部的松辽分水岭全长近300 km，海拔为140～250 m，是在新构造运动作用下形成的一个构造地貌单元，为新构造运动的表现和结果（赵海卿等，2009）。松花江流域东南部为张广才岭、长白山等中低山地，海拔一般为200～2700 m，北端地势较陡峻，南端山势较缓（周军等，2016）。松花江流域中部的松嫩平原可分为东部隆起区、西部台地区（统称山前冲积、洪积台地）及冲积平原区，山前台地现代侵蚀严重，水土流失明显，其海拔为100～300 m；冲积平原地形开阔，盐渍化发育，但排水不畅，多为盐碱湖泡、沼泽等，其海拔为 110～180 m（张延成，2020）。松花江流域数字高程数据来源于地理空间数据云（中国科学院计算机网络信息中心，2021），如图1-1所示。
　　以北纬43°为界，松花江流域北部为天山和兴安地层区，南部为华北地层区，横跨两个一级地层区。松花江流域的地质地貌状况极为复杂，各时代地层均有分布，地层分布呈现覆盖广、差异强的特点。岩浆的侵入与喷出造就了岩层出露零星的特点，地表分布主要以花岗岩、中酸性火山岩及玄武岩为主，山川河流的展布方向则是地质构造的表征。综合各种地貌景观来看，松花江流域位于阴山至天山巨型纬向构造带以北，新华夏第二隆起带与第三隆起带之间。流域的构造格局控制和影响着流域内各时代不同规模、不同类型的地质体展布特点、地震活动特征、地下水形成及储存和运移条件等。
　　西流松花江子流域地势西北低、东南高，河流上游为吉林市高山区的河段。西流松花江子流域海拔多数在500 m以上，中部平原区和丘陵海拔在200～500 m，下游区域海拔多数在200 m以下。松花江干流子流域地势中段高、上下游低。干流中段河道两侧为高平原和丘陵区，河道长约为432 km，河谷较狭窄。干流中部海拔大多在300 m以上，南部山区海拔*高可达1600 m，下游区河道两侧地势低平，海拔多为50～80 m，因此松花江干流下游区均为历年防洪重点区域（邓红兵等，2017）。
　　1.1.3　河流水系
　　松花江由嫩江、西流松花江和松花江干流组成。嫩江发源于大兴安岭支脉伊勒呼里山中段南侧的南瓮河，全长1370 km。嫩江子流域分布在内蒙古自治区、黑龙江省和吉林省，其分布面积广，支流数量多，子流域内流域面积超过1万km2的主要支流共有8条，分别为乌裕尔河、诺敏河、绰尔河、洮儿河、甘河、雅鲁河、讷谟尔河、霍林河。西流松花江发源于长白山天池西北侧，河流上游分南源头道江和北源二道江，头道江与二道江在白山水电站坝址以上12 km处汇合形成西流松花江（齐文彪等，2018）。西流松花江中游区（吉林市至长滨铁路松花江桥段）河谷较宽，地势平坦开阔，其左岸有鳌龙河汇入，后有较大支流饮马河汇入，西流松花江全长958 km。西流松花江子流域在行政区划上全部属于吉林省，主要分属在四平、吉林、通化、白城、长春、延边等6个区域，它们是吉林省人口集中、交通便利的工农业较发达地区。流域地势较高，海拔将近2700 m，流域面积为7.34万km2。松花江干流指嫩江与西流松花江在吉林省扶余市三岔河附近汇合后向东流至同江镇河口的河流，西流松花江与嫩江交汇处海拔为128.22 m，松花江干流流经肇源、扶余、哈尔滨、巴彦、木兰、通河、方正、依兰、汤原、佳木斯、桦川、绥滨、富锦和同江等县市，右岸通过同江东北约7 km处注入黑龙江，成为黑龙江在中国境内*大的支流。松花江干流注入黑龙江处海拔为57.16 m，总长为939 km，流域面积为18.64万km2。其两岸支流众多，河流坡降较为缓慢。松花江干流左岸有都鲁河、梧桐河、汤旺河和呼兰河等河流注入，右岸有倭肯河、牡丹江、拉林河、蚂蚁河等河流注入（邓红兵等，2017）。
　　1.1.4　气候土壤条件
　　1．气候条件
　　气候条件是形成松花江流域独*自然环境的重要因素。松花江流域水资源主要来源于降水，降水的时空变化制约着水资源的空间分布格局，进而直接影响流域水资源的利用。温度和风速直接影响流域内植被的种类和分布格局。因此，气候是影响流域生态环境的关键因素。本节利用松花江流域气象统计资料（NOAA， 2021），分析了松花江流域气候要素的空间分布特征。
　　1）降水的空间分布特征
　　松花江干流子流域及西流松花江子流域2010～2019年年均降水量为484.5～914.9 mm，具有降水时空分布极不均匀的特点，降水量山丘区多，平原区少，降水量由东南向西北逐渐减少，南部和中部降水较多，东部和北部次之，西部*少（图1-2、图1-3）。年内降水量分布不均，汛期（6～9月）降水量较多，可占全年总降水量的60%～80%，冬季（12月～翌年2月）降水量较少，仅占全年总降水量的5%左右。流域内降水量年际变化明显，*大年降水量与*小年降水量之比约为3∶1，时而出现连续多年多雨或连续多年少雨的情况，因此，松花江流域是涝灾、洪灾、旱灾的多发区。
　　2）气温的空间分布特征
　　松花江流域地处中温带季风气候区，春季干燥多风，夏秋季降水较多，冬季严寒漫长。作为重要的商品粮生产基地，松花江流域气温变化对区域发展具有重要影响。2010～2019年，松花江干流子流域和西流松花江子流域年均气温变化范围为2.0～5.1℃，7月温度*高，日均气温以20～25℃为主，但在极端天气情况下*高温度可达40℃；1月温度*低，平均气温一般为-20℃左右，气温*低时曾出现-42.6℃的情况。

目录
前言
第1章　绪论　1　
1.1　松花江流域概况　1　
1.1.1　地理位置　1　
1.1.2　地形地貌　1　
1.1.3　河流水系　3　
1.1.4　气候土壤条件　4　
1.1.5　流域经济特征与产业结构　11　
1.2　水体典型污染物　13　
1.2.1　常规水质指标　13　
1.2.2　重金属　15　
1.2.3　典型有机污染物　18　
参考文献　26　
第2章　污染物分析处理与研究方法　34　
2.1　样品预处理　34　
2.1.1　常规水质指标检测方法　34　
2.1.2　重金属检测方法　35　
2.1.3　有机污染物预处理方法　36　
2.2　质量保证与质量控制　38　
2.3　污染评价方法　39　
2.3.1　重金属污染指数法　39　
2.3.2　Nemerow综合污染指数法　40　
2.3.3　潜在生态风险指数法　41　
2.3.4　水质标识指数法　42　
2.4　污染物年排放量和年入河量估算方法　43　
2.4.1　污染物年排放量估算方法　44　
2.4.2　污染物年入河量估算方法　45　
2.5　人体健康风险评估模型　45　
2.5.1　重金属暴露风险　45　
2.5.2　新烟碱类农药暴露风险　48　
2.6　水生生态风险评估模型　49　
2.7　有机污染物沉积物-水交换模型　49　
参考文献　51　
第3章　松花江哈尔滨段汇入支流水质评价与污染负荷估算　56　
3.1　研究区域概况　57　
3.2　样品采集和控制单元划分　58　
3.3　污染特征分析与水质综合评价　60　
3.3.1　总体分析　60　
3.3.2　时空变化分析　61　
3.3.3　水质等级评价　69　
3.3.4　水体污染影响因素分析　71　
3.4　污染负荷估算　73　
3.4.1　污染物年排放量估算　73　
3.4.2　污染物年入河量估算　76　
3.4.3　不确定性分析与敏感性分析　80　
3.5　本章小结　82　
参考文献　82　
第4章　松花江汇入支流沉积物中重金属污染特征与来源解析　85　
4.1　研究区域概况　87　
4.2　样品采集　87　
4.3　重金属浓度特征　88　
4.3.1　城市支流与农村支流重金属浓度特征　88　
4.3.2　城郊支流重金属浓度特征　90　
4.4　重金属空间分布特征　93　
4.4.1　城市支流与农村支流重金属空间分布特征　93　
4.4.2　城郊支流重金属空间分布特征　94　
4.5　重金属污染等级　96　
4.5.1　单一重金属元素污染等级　96　
4.5.2　重金属综合污染等级　98　
4.6　潜在生态风险　100　
4.7　重金属来源解析　102　
4.7.1　农村支流　102　
4.7.2　城市支流　103　
4.7.3　城郊支流　104　
4.8　本章小结　106　
参考文献　107　
第5章　松花江干流重金属污染特征、健康风险评估与来源解析　111　
5.1　样品采集　112　
5.2　重金属浓度特征　113　
5.2.1　水体中重金属浓度特征　113　
5.2.2　沉积物中重金属浓度特征　114　
5.2.3　沿岸土壤中重金属浓度特征　116　
5.3　重金属空间分布特征　117　
5.4　重金属污染等级　119　
5.5　人体健康风险评估　120　
5.6　重金属来源解析　122　
5.7　本章小结　124　
参考文献　125　
第6章　松花江沉积物中多环芳烃污染特征与来源解析　130　
6.1　样品采集　131　
6.2　沉积物中多环芳烃的浓度　132　
6.3　沉积物中多环芳烃的空间分布　134　
6.4　沉积物中多环芳烃组成的变化与来源解析　137　
6.4.1　沉积物中多环芳烃组成的变化　137　
6.4.2　来源解析　138　
6.5　能源消耗对沉积物中多环芳烃的影响　140　
6.6　本章小结　142　
参考文献　143　
第7章　松花江多环芳烃沉积物-水交换行为与生态风险评估　148　
7.1　数据来源　149　
7.2　沉积物-水交换　151　
7.2.1　多环芳烃在沉积物-水中的分配　151　
7.2.2　多环芳烃的季节性变化　153　
7.2.3　多环芳烃浓度对沉积物-水交换的影响　155　
7.2.4　逸度分数对有机碳变化的响应　156　
7.3　生态风险评估　157　
7.4　本章小结　159　
参考文献　160　
第8章　松花江典型工业区段多氯联苯组分特征与残留清单　163　
8.1　样品采集　165　
8.2　多氯联苯的浓度水平　166　
8.3　理化性质和总有机碳对多氯联苯浓度的影响　167　
8.4　沉积物中多氯联苯组分特征　168　
8.4.1　多氯联苯同族体　168　
8.4.2　多氯联苯同系物的组分特征　172　
8.5　多氯联苯残留清单估算　175　
8.6　本章小结　176　
参考文献　177　
第9章　松花江沉积物中多氯联苯时空演变特征与生态风险评估　181　
9.1　样品采集　181　
9.2　多氯联苯的浓度水平与空间分布　182　
9.3　多氯联苯的时间变化趋势　187　
9.4　多氯联苯的来源　189　
9.5　潜在生态风险评估　192　
9.6　多氯联苯消除的政策效应　193　
9.7　持久性有机污染物的逆向管理框架　195　
9.8　本章小结　197　
参考文献　198　
第10章　松花江哈尔滨段新烟碱类杀虫剂污染特征与风险评估　202　
10.1　样品采集　203　
10.2　水体中新烟碱类杀虫剂浓度特征　205　
10.3　沉积物中新烟碱类杀虫剂浓度特征　207　
10.4　新烟碱类杀虫剂分布特征　209　
10.5　沉积物-水交换　211　
10.6　人体健康风险评估　213　
10.7　水生生物风险评估　214　
10.8　本章小结　216　
参考文献　217　
第11章　总结　221