基于输出系数模型的北京地区农业面源污染负荷估算

农业生产活动产生的面源污染物是环境污染负荷的主要来源之一。利用输出系数模型对北京市农业面源污染负荷进行了估算。结果表明,2006年北京市农业面源污染物总氮和总磷负荷量分别是19 565.7×106和2 413.1×106 g/a。土地利用方式显著影响氮和磷负荷,不同污染源类型对污染负荷贡献的差异较大。不同污染源类型对总氮污染负荷贡献率的大小顺序为农村生活污水及废弃物＞耕地＞林地＞畜禽养殖＞园地＞牧草地,对总磷负荷贡献率的大小顺序为农村生活污水及废弃物＞畜禽养殖＞耕地＞林地＞园地＞牧草地。各区县总氮和总磷负荷量和负荷强度的差异较大,其中大兴、顺义、房山、密云和通州的总氮和总磷负荷量较大,而朝阳、丰台、通州、顺义和大兴的总氮和总磷负荷强度较大。农业面源污染物氮和磷分布状况和负荷强度的研究,为北京地区区域规划和农业结构调整提供了科学依据。     

汉江流域荆门段面源污染负荷时空分布与污染现状评价

[目的]对汉江流域荆门段面源污染负荷时空分布与污染现状进行分析和评价,为汉江水污染的治理提供科学依据。[方法]利用输出系数模型和等标负荷估算法,对汉江流域荆门段的面源污染负荷进行了空间分析和负荷估算,包括总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)和氨氮(NH3-N),得出了汉江流域荆门段面源污染负荷及其空间分布状况。[结果]在所有污染源中,农村生活、畜禽养殖、降雨、土地利用和城镇径流是5个主要的面源污染源;该地区各市县总氮和总磷污染负荷与COD和氨氮污染负荷的输出量的排序均表现为:钟祥市沙洋县东宝区掇刀区;各类污染源总氮贡献率排序为:农村生活农业用地畜禽养殖降雨非农业用地;各类污染物总磷贡献率排序为:畜禽养殖农村生活农业用地非农业用地降雨。[结论]总体来说,河流富营养化主要是由于农村污染物未经处理排放或处理措施不当引起的。     

黄河流域农业面源污染时空变化及因素分析

为探究黄河流域农业面源污染特点及有效治理措施,基于两次全国污染源普查数据,通过补充计算,分析了黄河流域污染物排放总量以及农业面源污染排放量的时空分布特点,探究了流域内各省份影响农业源污染化肥施用量、秸秆产生量和畜禽养殖等因素的时空分布情况以及污染治理效率,讨论了黄河流域面源污染针对性的治理对策。与2006年相比,2017年黄河流域污染物排放总量显著减少,农业源产生的化学需氧量、氨氮污染量占总污染量的比例显著增加,2017年农业源产生的化学需氧量、氨氮、总氮、总磷污染物排放量分别为96.2、1.2、7.9和1.1万t,污染量输出最大的省份为内蒙古,但单位耕地面积污染输出最大的两个省份为河南省和山东省。2017年黄河流域畜禽养殖是化学需氧量排放量的最直接影响因素,化肥是氨氮、总氮及总磷排放量的最直接影响因素,不同污染物指标与主控因子之间呈现显著的线性相关关系。与2006年相比,2017年流域内基础因素典型变化包括内蒙古耕地面积增加30%、流域内秸秆产生量及畜禽养殖猪当量分别增加46%和减少27%。河南、陕西、山东省份的单位面积化肥施用量过大,河南省的污染治理效率需要迫切提升。黄河流域农业面源污染治理应当采取全面治理政策及针对性污染治理策略相结合的方法进行,典型针对性措施包括加强陕西、河南以及山东省瓜果蔬菜化肥减量措施、西部地区牛羊养殖以及中东部地区猪养殖污染治理。     

北京市农业面源污染负荷及入河系数估算

采用考虑降雨影响因子的输出系数模型,以实测数据为基础,结合水文资料和GIS技术,估算北京市2013年农业面源污染物总氮、总磷负荷。根据农业面源污染物总氮、总磷负荷与年径流模数的相关关系,计算北京市2013年五大水系农业面源污染物总氮、总磷入河系数。结果表明:2013年北京市农业面源污染物总氮负荷为17 859.586 0 t,总磷负荷为3 089.559 0 t;从污染源类型来看,2013年农业面源污染物总氮、总磷负荷较高的均为农村生活和畜禽养殖,分别占污染物负荷总量的45.9%、27.7%和83.5%、15.4%;2013年潮白河农业面源污染物总氮入河系数最高,永定河农业面源污染物总磷入河系数最高,北运河农业面源总氮和总磷污染负荷最高,分别为12 859.577 5和2 291.547 1 t,其次为潮白河及永定河。     

青海省农业面源污染源特征分析

基于历史数据分析,阐明青海省农业面源污染来源的主要特征及发展趋势,提出基于不同畜禽养殖方式的畜禽养殖面源污染排放量的计算方法,揭示不同类型农业面源污染源的污染物产生量和潜在威胁,并提出主要污染来源的防治对策。青海省近30a来的农药化肥、地膜、秸秆以及畜禽粪便量总体上呈现增大的趋势,近5a来秸秆量出现小幅下降;在不同的畜禽养殖方式下,散户产生的面源污染负荷量最大,规模化养殖厂(小区)和养殖专业户的NH_3-N污染负荷较大,放养畜禽的NH_3-N和总磷面源污染负荷量不容忽视。2015年青海省畜禽粪便产生的进入水体形成农业面源污染的化学需氧量占98.8%,NH_3-N、总氮和总磷分别占90.2%、93.8%和93.9%。在主要农业面源污染防控措施方面,应大力加强畜牧业的污染治理,形成种植业与畜牧业的结合,建立良性生态循环模式。     

浑太河流域水环境质量综合分析与评价

以浑太河流域为研究对象,选取流域88个监测站点,在2009,2010,2012年对河流高锰酸盐指数、总氮、氨氮、总磷等9项指标进行监测,并对河流水质的时空异质性进行了分析。选择高锰酸盐指数、总氮、氨氮和总磷作为主要评价因子,采用单因子和综合水质标识指数法对该地区主要河流水污染特征进行分析及评价。结果表明,水质因子具有明显的时空异质性。单因子评价结果表明,非汛期总氮和氨氮为主要污染物,汛期总磷和总氮为主要污染物,非汛期的水质状况较汛期好,说明非点源是造成其污染的主要原因。河流水质综合评价中,小汤河上游、太子河南支、太子河北支所有点位的水质评价结果均为最好。所有站点中,海城河的支流（五道里河、运梁河、南沙河下游）区域的水质最差,达到劣Ⅴ类水质,且出现黑臭现象。研究结果对指导浑太河流域水污染防治及水资源管理具有重要意义。     

蚯蚓引入垂直流-水平潜流湿地混流系统处理沼液的效果

为了避免或减少人工湿地处理厌氧发酵液发生堵塞,并提高系统处理效果,该试验将蚯蚓引入到垂直流湿地系统中,并与水平潜流湿地构成混流系统,用来处理厌氧发酵液。结果表明:采用蚯蚓垂直流湿地-水平潜流湿地混流系统处理厌氧发酵液,在进水平均有机负荷达1.82 kg/(m~2·d),水力负荷10、20 cm/d的条件下,对化学需氧量、总磷、总悬浮固体的去除率达到了90%以上,氨氮去除率达80%以上,总氮去除率也维持在60%以上。提高水力负荷对污染物的消减量更有优势,水平潜流湿地对总氮的消减优于蚯蚓生态湿地。2种水力负荷下,混流湿地出水化学需氧量、氨氮、总磷、总悬浮固体均能达到《畜禽养殖业污染物排放标准》要求。蚯蚓使混流系统对化学需氧量、氨氮、总凯氏氮的去除分别提高了2%、12%、4%,同时具有同步处理污水污泥,缓解湿地堵塞的效果,处理水质基本达标,处理污泥的成本也大大降低,因此具有很大应用潜力。     

漕桥河小流域平原河网地区水环境污染分析

作为太湖主要入湖河流的漕桥河流域,地势平缓,河浜密布,是典型小流域平原河网地区。该文通过对流域内污染物来源和污染物特征进行了源解析,得出如下规律：化学需氧量（COD）主要来源于农村生活污染和工业污染;总氮（TN）主要来源于农业种植业和干湿沉降;NH4-N来源于干湿沉降、农业种植业、工业污染和农村生活污染;总磷（TP）主要来源于种植业和城镇生活污染。4个常规监测断面水质污染指标评价结果表明：丰水期河网地区水质可达到国标Ⅳ类水质标准,平水期、枯水期的水质为劣Ⅴ类;来自武宜运河的客水主要影响上游地区水质,来自太滆运河的客水主要影响下游地区水质。37条主要河浜的等标污染负荷排序结果为：总氮（TN）对漕桥河污染负荷最大,其次为NH4-N。该研究对于漕桥河流域河网水利整治与水环境生态修复规划有一定的指导作用,对中国南方河网地区的水利整治有一定的借鉴参考价值。     

核素（210）Pb（ex）示踪法在小流域农业氮磷流失研究中的应用

利用210Pbex核素示踪和野外定位监测相结合的方法,通过研究吉林省长春市莫家沟小流域土壤流失厚度和土壤侵蚀模数,探讨土壤侵蚀与农业面源污染的输移关系,估算了农业面源颗粒态和水溶态污染负荷。结果表明,土壤流失厚度1.85mm·a^-1,土壤侵蚀模数为2331t·km^2·a^-1,属于中度-强烈侵蚀水平;研究区单位面积年均输入水库的农业面源污染物总氮（TN）、水溶态总氮（WEN）、氨氮（NH3-N）、硝态氮（NO-3-N）、总磷（TP）、水溶态总磷（WEP）、磷酸盐磷（PO3-4-P）负荷分别为29、0.097、0.025、0.059、12、0.004、0.003kg·hm^-2·a^-1;土壤流失的TN、TP分别占多年平均化肥施用量的22%和10%。流失土壤携带的颗粒态TN、TP污染负荷分别是能被降雨径流浸提形成水溶态氮磷WEN、WEP污染负荷的300倍和3000倍。侵蚀流失的土壤颗粒是N、P流失的主要载体,也是最大的面源污染。     

宁夏农业面源污染及其影响因子解析

为探明宁夏农业面源污染特征及其主要影响因子,运用等标污染负荷法、主成分分析法、灰关联分析法,以地级市为单元研究宁夏种植业、养殖业、农村生活等农业面源污染来源化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)的负荷、特征以及主要影响因素。结果表明,宁夏农业面源污染最主要污染源为畜禽养殖,其等标污染负荷比达到30.38%,最主要污染物为TN,其等标污染负荷比达到61.67%。农业面源污染程度银川市、吴忠市为严重污染,中卫市为中度污染,石嘴山市、固原市为轻度污染。宁夏农业面源污染的主要影响因子依次为畜牧业产值、农业产值、农业耗水量、有效灌溉比例、农民人均收入、秸秆利用率、人均农业产值、农业人口、化肥施用量和耕地面积。     

土地利用和农业管理对丹江流域非点源氮污染的影响

为研究土地利用和农业管理对流域非点源氮污染的影响,选择南水北调中线的重要水源地丹江流域作为研究区,应用SWAT模型模拟了流域地表水硝酸盐氮和氨氮负荷,揭示了土地利用变化和不同施肥灌溉措施对氮污染负荷的贡献。结果表明:(1)流域内全年氮污染分布不均,硝酸盐氮和氨氮污染较为严重的时段集中在每年7—9月,输出量分别为734.32,735.36 t,占全年硝酸盐氮和氨氮输出量的50%以上;(2)硝酸盐氮和氨氮的输出量具有较大的空间差异,自上游至下游逐渐加重,污染较为严重的子流域主要集中在丹凤县和商南县;(3)通过设置情景模拟,当坡度大于15°和25°的耕地退耕还林时,流域硝酸盐氮负荷分别减少59.83%和45.89%,氨氮负荷分别减少48.91%和35.78%。当流域内施肥量和灌溉量分别降低20%时,流域硝酸盐氮负荷分别减少3.63%和13.26%,氨氮负荷分别减少0.12%和15.65%;(4)耕地是流域氮污染的主要来源,降低流域施肥灌溉量和陡坡地退耕还林是控制流域非点源氮污染的关键。     

山地农业小流域非点源氮磷输出特征及来源

[目的]分析非点源污染物输出特征及来源,为相似农业小流域水质研究以及非点源污染控制提供参照基础。[方法]通过ArcGIS软件对集水流域划分,监测2014年断面及降雨水质,结合平均浓度法及输出系数法,建立考虑降雨携带输出的流域非点源负荷输出系数法计算模型,并进一步采用最优化数学方法对流域内污染物的来源进行分析。[结果]核算得到耕地、林地、城镇村及工矿用地、农村生活和畜禽养殖的总氮输出系数分别为15.87,6.33,6.27kg/(hm~2·a),0.20kg/(人·a),0.83kg/(头·a),总磷输出系数分别为0.46,0.39,0.67kg/(hm~2·a),0.10kg/(人·a),0.16kg/(头·a)。该研究区域径流中NO_3~--N是氮流失的主要形式,降雨高峰期径流中颗粒态磷流失严重,NH_4~+-N及溶解态磷是该流域雨水中氮磷的主要存在形态。[结论]该流域非点源污染输出以降雨、林地、农村生活输出为主。     

河南省淮河流域不同土地利用类型氮磷流失的特征分析

为了解河南省淮河流域农业面源污染特征,根据河南省淮河流域的地形地貌、降雨量、土地利用类型等因素,选择区域内有代表性的土地类型和试验点位,建立径流小区,通过测试连续2年的氮磷流失,分析不同土地利用类型径流水中氮磷浓度差异、氮磷流失量差异,并分析氮磷流失量与径流量和径流泥沙量的相关性。结果表明:土地利用类型不同氮磷流失存在明显差异,5种土地类型中种植蔬菜的土地氮的流失量最大,达10.21kg/hm2,种植花卉的土地磷的流失量最大,达3.98kg/hm2;地表径流中氮流失以溶解态氮为主要形式,磷的流失以吸附态磷为主要形式;氮磷流失量与径流量和径流泥沙量存在明显相关性。     

新疆伊犁垦区有机水稻生产养分平衡及氮素污染风险分析

为研究肥料使用过程中养分效率和氮素污染风险,在伊犁河南岸新垦区,针对有机水稻,通过2 a的田间试验,分析有机肥和化肥投入对于水稻产量及构成因子、土壤养分平衡以及养分利用效率的影响。结果表明,有机水稻生产条件下,施用牛羊粪主要通过穗粒数和千粒质量增加水稻产量,而常规水稻生产则通过增加单位面积穗数（分蘖数）和穗粒数。高量有机肥处理对土壤有机质增加显著,不同有机肥水平和化肥处理对全氮都没有显著影响。有机水稻生产中N、P、K养分盈亏量分别在106～678 kg/hm2、26～166 kg/hm2和79.5～627.3 kg/hm2之间。有机水稻N素表观利用效率、农学利用效率分别为低量有机肥处理17.7%、10.6 kg/kg和高量有机肥处理8.7%、4.9 kg/kg。在伊犁地区高量有机肥投入条件下,水稻产量可以达到当地常规生产的80%。高量有机肥可以维持或提高水稻产量,但养分资源利用效率低,潜在的农业面源污染值得重视。该文对新疆伊犁垦区土地开发过程中协调农业生产和水土资源保护具有一定参考意义。     

安徽省兆河流域非点源污染模拟及最佳管理措施

[目的] 识别兆河流域非点源污染分布特征及其关键源区,为流域污染控制和清洁小流域建设提供科学参考。[方法] 通过建立流域非点源污染控制模型,模拟研究该流域在现状年和规划年的非点源污染分布特征。采用单元负荷指数法识别流域的关键污染源区,预测不同非点源污染控制措施对流域污染负荷量的削减效果。[结果] 兆河流域规划年的氮磷负荷量比现状年分别增加45.3%和8.0%;县河、失曹河、裴河、盛桥河及环圩河子流域为流域非点源污染关键区;通过设置合理的工程措施和耕种管理措施可有效控制流域非点源污染。[结论] 合适的非点源管控措施有助于削减流域氮磷污染负荷量。耕种管理措施加工程措施为最佳管理措施,可以有效控制流域总氮和总磷的非点源污染。     

基于有限资料的水土流失区非点源污染负荷估算

依据多沙河流的非点源污染特点,结合河流床沙中的污染物含量与流域内表层土壤污染物含量间的关系,提出了基于有限资料条件下的水土流失区非点源污染负荷估算方法,并以渭河流域华县断面为例进行了实际应用,结果表明：该法简单易行,资料需求程度不高,计算结果合理,可用于水土流失区非点源污染的初步估算;渭河流域华县断面非点源污染总磷负荷与汛期输沙量相关程度最高,达到0.91,而氨氮和硝酸盐氮分别为0.77和0.75,相对较弱;渭河流域华县断面丰沙年输出氨氮53 304 t、硝酸盐氮18 878 t、总磷237 387 t;而平沙年、枯沙年分别输出氨氮26 796 t,9 204 t,硝酸盐氮10 444 t,4 847 t,总磷144 431 t,82 740 t。     

太湖上游地区面源污染氮素入湖量模拟研究

以太湖上游地区为研究对象,通过TM/ETM解译获取土地利用信息,应用IDRISI软件的水文分析模块,对太湖上游地区进行流域划分,选择代表性小流域进行野外监测,分析流域土地利用与河流水质的联系,估算林地、耕地产出径流的面源污染总氮浓度特征;在此基础上采用代表性流域实测参数与分布式水文模型相结合的思路,开发基于单元格网的面源污染模拟模型,应用1980~2000年水文站实测序列对模型进行率定和校验,模拟太湖上游地区面源污染总氮的空间分布及入湖量。研究结果显示,太湖上游地区林地产出径流的总氮浓度参数为0.778 mg L-1,耕地产出径流的总氮浓度参数为2.518 mg L-1。模型及参数在太湖上游地区具有较好的应用效果,验证区径流模拟的平均误差为13%,总氮输出量模拟的平均误差为11.6%。应用模型估算太湖上游面源污染总氮入湖量为7 632 t a-1,约占总入湖量的40.8%。研究区内不同土地利用类型的面源污染总氮输出差异较大,其中耕地面源污染总氮输出量为4 289 t a-1,占面源污染输出总量的56.20%;林地和城镇用地面源污染总氮输出量分别为1 849 t a-1和1 270 t a-1,占面源污染输出总量的24.22%和16.64%。     

三峡库区湖北段非点源污染氮磷排放时空分布特征

[目的]了解三峡库区湖北段非点源污染情况,找到主要污染源和重点控制区,为该区生态环境的建设和治理提供科学支持。[方法]运用输出系数模型结合降雨侵蚀力影响系数和入河系数模拟计算研究区1990,2000,2005和2010年的非点源污染氮磷排放总量、各污染源氮磷污染排放量及贡献率以及各地区氮磷排放的时空分布特征。[结果]三峡库区湖北段1990,2000,2005和2010年的TN排放量在2 500t以上、TP排放量在250t以上,2000年达到最高,TN,TP年均排放量分别为3 612.78和393.75t/a,年均排放强度为3.10和0.34kg/(hm~2·a),研究区非点源污染以氮污染为主。水田和旱地是造成氮污染的主要原因,其次是农村人口;水田和旱地也是磷污染排放的主要贡献源,其次是猪的养殖。[结论]研究区非点源污染总体呈现两侧高中间低的区域性分布。巴东县为氮磷排放的重点控制区域。     

基于“源”、“汇”过程的农业非点源污染模型构建及应用

根据农业非点源污染产移特点, 将农业非点源污染模型分为田间产污的“源”模块以及模拟污染物在排水沟渠中运移的“汇”模块, 其中“源”模块又包括农田灌溉(降水)排水子模块及农田灌溉(降水)排水中污染物浓度计算子模块。应用DRAINMOD模型模拟田间尺度的灌溉(降水)排水, 同时将农田的施肥和灌溉过程“合成”作为田间污染物浓度的脉冲输入, 以逆高斯分布作为综合作用函数, 建立农田尺度的灌溉排水污染物浓度估算模型, 二者结合构成农业非点源污染田间产污模块; 应用一维水动力学基本方程和非保守性污染物迁移方程, 建立农业非点源污染物沟渠“汇”模块。并以黄河上游青铜峡灌区为例进行了示例应用, 依据典型田块以及排水沟渠农业非点源污染监测试验资料, 结合灌区作物种植结构, 计算了2008年5~9月青铜峡灌区输出污染负荷, 结果为盐分470 099 t、总磷98.17 t、总氮3 593 t、硝态氮2 122 t、氨态氮426 t。通过示例验证, 表明所建模型具有较好的模拟效果, 可进一步推广应用。