宁夏灌区农业非点源污染负荷估算方法初探

 【目的】建立适合中国灌区农业氮、磷流失污染负荷估算方法,以简便有效的方法定量计算灌区农业非点源污染水平。【方法】应用Johnes输出系数法对灌区的农业氮、磷流失进行估算。根据宁夏灌区特点对Johnes模型进行了改进,增加了灌溉因子。【结果】经计算,2006年宁夏灌区总氮量（TN）的灌溉因子为0.9556,总磷量（TP）为0.8776;根据传统Johnes模型计算得到,2006年宁夏灌区TN负荷为20 296.29 t,TP为1 092.02 t,而改进模型计算得到的2006年宁夏灌区TN负荷为19 395.33 t,TP为958.30 t。与传统模型计算结果相比,改进模型TN负荷的相对误差减小了5%,TP减小了13%。【结论】改进模型的计算结果比传统Johnes模型更加接近宁夏灌区的实际污染情况,改进模型在灌区具有一定的适用性。     

青铜峡灌区氮素流失试验研究

针对农业非点源污染氮素流失难以监测控制的具体特点,基于单元负荷分析,提出了负荷贡献率的概念,并在此基础上,建立了灌区氮素流失估算模型;利用青铜峡灌区2005-2006年灌溉周期灌排水质监测试验资料,对灌区年氮素流失总氮、硝氮和铵氮流失3种形态进行了估算.结果表明,青铜峡灌区年流失总氮4.11×104t、硝氮2.85×104t、铵氮0.55×104t,铵氮和总氮分别是黄河干流区间点源污染负荷的0.28、1.52倍,对黄河干流水质影响较大.     

基于SWAT模型的植草河道对非点源污染控制效果的模拟研究

以三峡库区香溪河流域为研究区,基于SWAT模型,通过收集整理香溪河流域2011年DEM、土壤、土地利用数据和1970—2011年的气象数据,在模型得到满意的率定和验证的基础上,模拟分析了流域内农业非点源污染的空间分布特征,评价了植草河道措施对于农业非点源污染的削减效果。模拟结果表明,SWAT模型能够较好地模拟研究区非点源污染,研究区TN和TP污染负荷集中分布在南阳水系,以及古夫、高岚水系的下游区域。全流域TN和TP污染总负荷分别高达1388t和239t。实施植草河道措施之后,TN和TP污染负荷分别降到1120t和157t,共削减了16.7%的TN负荷和34%的TP负荷。因此,从控制效果来看,植草河道能够很好地控制三峡库区香溪河流域的农业非点源污染,尤其是对TP污染控制效果更加明显。     

哈尔滨松北湿地对农业非点源污染截留和去除效应研究

哈尔滨松北湿地位于松花江北岸,属于典型的农田与地表水体中间缓冲地带,通过选取有代表性的地点进行监测试验,运用SCS模型和溶解态氮磷污染负荷模型进行径流量和污染负荷估算,并进行相关数据的实验和分析,结果表明:(1)哈尔滨松北湿地地表径流中非点源污染负荷:TN的平均浓度11.56 mg/L、NO3--N平均浓度3.68 mg/L、NH4--N平均浓度2.02 mg/L、TP平均浓度0.99 mg/L;(2)降雨径流形成初期,TN、硝态氮、氨氮的浓度较高,1个小时后,浓度开始下降。TN峰值出现在径流形成后55 min,TP峰值出现在径流形成25 min,呈波浪型下降;(3)降雨两日后湿地水体中的TN、NO3--N、NH4+-N、TP浓度均有大幅度的下降,且浓度均低于农田径流中污染物的浓度,其中,TN减少了74.22%、NO3--N减少了50.38%、NH4+-N减少了77.94%、TP减少了17.91%。说明松北湿地对农业非点源污染物有很好的截留和去除效果。     

第二松花江流域非点源污染输出负荷研究

根据第二松花江流域水文具有明显季节变化和非点源污染主要发生在汛期,点源排放鼍年内相对稳定的特点,利用第二松花江流域出口控制水文站和水质控制断面监测数据,分别计算了第二松花江流域COD和NH厂N的非点源输出负荷.结果表明.流域多年平均输出的非点源COD负荷为99930t·a-1,点源COD负荷为174 743 t·a-1,分别占流域总输出COD负衙的36%和64%,点源COD污染仍是第二松花江流域的主要污染源;非点源NH-4LN输出负荷为9888 t·a-1,占总NH3-N负荷的44%,并呈增长趋势;非点源污染输出负荷有明显的时空分布特征,并与流量呈显著正相关.夏汛期非点源COD输出负荷(y)与同期流量(x)有y=44849+161·682x.因此可利用气象、水文动态预报数据进行流域非点源污染输出负荷的预报,为非点源污染预防和控制提供科学基础.建议在继续加大流域内工业废水和生活污水处理力度的基础上,对非点源污染防治也要进行更多关注.     

滦河流域承德市非点源污染遥感模型评估分析

本研究采用遥感分布式非点源污染评估模型（DPeRS）,对滦河流域承德市非点源污染负荷的空间分布特征和污染来源进行遥感像元尺度评估分析,进一步识别非点源污染优控单元,并探讨分析了非点源污染贡献率及影响因子。结果表明:污染量上,2019年滦河流域承德市总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH₄⁺-N）和化学需氧量（COD_Cr）非点源污染排放负荷分别为0.12、0.014、0.06 t·km^-2和0.05 t·km^-2,入河量分别为119.6、7.8、70.3 t和49.8 t;污染类型上,滦河流域承德市氮型（TN和NH₄⁺-N）非点源污染的主要来源是农田径流,TP主要是来自农田径流和水土流失,COD_Cr主要污染来源是畜禽养殖;空间分布上,滦河流域承德市非点源污染高负荷区主要分布在流域的中部和南部地区,TN和NH₄⁺-N的非点源污染优控单元面积占比均达到65%以上,而TP为整个区域需防控的非点源污染指标。降水量与氮磷非点源污染入河负荷相关性较好,丰水期TN和TP非点源污染对河流中氮磷污染的贡献率分别为33%和50%;控制单元内耕地和林地面积占比与水土流失型氮磷非点源污染排放负荷的决定系数均超过0.5。因此,重点应从源头上防范丰水期非点源污染排放,建议进一步加强水土保持工作,以减少林草天然源水土流失引发的非点源污染排放,同时也应加强农田养分管理以减少养分流失。     

太湖地区农业源对水体氮污染的贡献——以宜溧河流域为例

宜溧河流域是太湖上游的主要集水流域,该流域的污染物排放是太湖污染负荷的重要来源。重点针对种植业、畜禽养殖业和水产养殖业三种农业污染源,基于统计年鉴、遥感解译、野外监测和调研等多种手段,对种植业、水产养殖业和禽畜养殖业分行业进行了氮污染负荷核算。结果表明,2013年宜溧河流域主要农业源氮污染负荷总量为6861 t,单位排放强度为22.2 kg·hm^-2;种植业和禽畜养殖业是宜溧河流域氮污染的主要来源,其中种植业源TN排放量最大,为3832 t,占总负荷的55.9%,种植业中蔬菜地对氮污染的贡献较大,TN排放量占总农业源负荷的18.7%;禽畜养殖业源TN排放量次之,占总负荷的34.4%;水产养殖业源TN排放量最小,占总负荷的9.8%.因此,针对宜溧河流域农业源氮污染的治理,在考虑禽畜养殖和水产养殖的同时,应以种植业污染尤其是菜地作为重点研究对象,制定合理的控制措施。     

小清河流域无机氮非点源污染的量化研究

利用数学模型对小清河流域无机氮次暴雨径流污染和非点源污染年负荷进行量化分析。结果表明,流域次暴雨径流污染主要由农田非点源污染造成,而非点源污染年负荷不仅包括暴雨径流污染负荷,还包括非暴雨径流污染如水产养殖业和农村生活废水不定期排放造成的污染负荷;利用几场实测次暴雨径流污染物浓度加权平均值计算流域非点源污染年负荷会使计算结果偏小。此外,SCS和USLE模型在应用到下垫面复杂的流域时,其参数可通过数学率定确定,模拟结果表明可行。     

小清河流域无机氮非点源污染的量化研究

利用数学模型对小清河流域无机氮次暴雨径流污染和非点源污染年负荷进行量化分析。结果表明,流域次暴雨径流污染主要由农田非点源污染造成,而非点源污染年负荷不仅包括暴雨径流污染负荷,还包括非暴雨径流污染如水产养殖业和农村生活废水不定期排放造成的污染负荷;利用几场实测次暴雨径流污染物浓度加权平均值计算流域非点源污染年负荷会使计算结果偏小。此外,SCS和USLE模型在应用到下垫面复杂的流域时,其参数可通过数学率定确定,模拟结果表明可行。     

松涛水库上游流域土地利用类型变化对氮负荷影响

土地利用类型变化是非点源污染呈现时空分布不均匀性和随机性的重要原因.以松涛水库上游为研究区构建SWAT模型,分析28年来流域内非点源污染氮负荷的时空分布以及不同土地利用类型与氮负荷的关系.结果表明:(1)构建的SWAT模型适用于松涛水库上游地区非点源污染氮负荷的估算;(2)1988—2002年流域全年总氮负荷增加了11...     

基于实测资料的输出系数分析与陕西沣河流域非点源负荷来源探讨

根据2001—2009年秦渡镇水文监测断面的监测数据,应用平均浓度法计算NH+4-N、TP和COD的非点源污染负荷量,并与改进的输出系数法估算结果进行对比分析,确定适合该流域的输出系数。将考虑流域输移损失的输出系数得到的非点源污染负荷与基于实测资料的平均浓度法计算结果进行对比可知,相对误差较小,表明各类营养源的输出系数值与流域损失系数值适合沣河流域。应用考虑流域输移损失的输出系数法的负荷计算结果分析了流域内污染物的来源,结果表明：近十年来,耕地和农业人口的贡献最大,其中耕地对沣河流域TN、NH+4-N和TP非点源负荷的贡献率分别占到37.87%、37.74%、15.56%,且呈现上升趋势;农业人口对TN、NH+4-N、TP和COD非点源负荷的贡献率分别是40.73%、41.06%、61.19%、21.98%,且呈现上升趋势;牲畜（包括牛、驴、猪、羊等）对COD非点源负荷的年均贡献率为73.49%。由此可见,控制耕地、农业人口以及大牲畜所产生的污染负荷可以有效削减非点源污染。     

西安市畜禽养殖结构及土地承载力分析

为了探究西安市畜禽粪便污染现状,对各区县的农田耕地和水质进行环境质量评价。在确定畜禽粪便年排放量的估算方法和畜禽粪便排泄系数的基础上,估算了2012年西安市畜禽粪便年产生量和主要污染物产生量。在了解各农业非点源污染成因的基础上,针对不同的污染源,提出了一些初步的控制对策和措施。结果表明,2012年西安市畜禽粪便总排放量约为498.41万t,其中牛和猪的排放量较高,分别占总量的46%和37%。畜禽粪便污染物COD、TP和TN产生量分别为12.52万t、8950 t和2.8万t。西安市部分区县的农田耕地负荷警报值分别达到Ⅱ级和Ⅳ级,已不同程度的超过了当地农田耕地的消纳能力,对环境构成污染威胁。畜禽粪便污染物入河情况十分严重,各污染源中,牛尿的污染率指数高达33.5%;各污染物中总氮和总磷的污染率指数分别为52%和41.5%。部分地区的畜禽养殖已经对西安市环境构成污染。     

湖北省三峡库区1991—2014年农业非点源氮磷污染负荷分析

为研究湖北省三峡库区农业非点源氮磷污染负荷的时空分布特征,分析主要农业污染源和重点控制区域,运用改进的输出系数模型结合入河系数对研究区1991—2014年的不同农业源（农村生活、畜禽养殖和农田种植）和不同地区（夷陵、秭归、兴山、巴东）总氮总磷负荷量、排放强度进行估算,并对时空分布特征进行了分析。结果表明,1991—2014年湖北省三峡库区农业非点源污染总氮、总磷年均负荷量分别为2 132.10、222.64 t·a^-1,年均排放强度分别为1.85、0.19 kg·hm^-2·a^-1。2006年以前,总氮、总磷负荷较低,而后缓慢增加。相比于1991年,2014年总氮年负荷量降低了4.22%,总磷年负荷量增加了12.30%。从各类污染源贡献来看,旱地和乡村人口是总氮的主要贡献源,旱地和猪的养殖是总磷的主要贡献源。从氮磷负荷空间分布看,巴东县的总氮、总磷负荷最高,夷陵次之。从排放强度的空间分布看,巴东县的排放强度最高,其次是秭归。研究表明,农田种植和畜禽养殖是总氮、总磷负荷的主要贡献源,巴东县是农业非点源防治的重点控制区域,湖北省三峡库区的农业非点源污染防治工作仍需努力。     

基于输出系数模型濑溪河流域泸县段面源分析

【目的】在前人研究的基础上,对长江流域等热点研究区域的污染物输出系数值进行总结,估算出濑溪河流域泸县段的TN、TP的污染负荷。【方法】利用输出系数模型的方法。【结果】结果表明,濑溪河泸县段非点源TN负荷量为3 701.54t/a、TP负荷量为688.72t/a,其中农田径流污染、农村生活污染及畜禽养殖污染对非点源TN、TP的贡献率较大,农田径流污染为TN的主要来源,畜禽养殖污染为TP的主要来源,且TN负荷量远大于TP负荷量。【结论】非点源污染是影响濑溪河泸县段水环境质量的一个重要方面,应该引起足够重视,并采取相应措施。     

浑河上游清原县非点源污染负荷及其空间分布特征

以浑河上游清原县为研究对象，采用输出系数法和ArcGIS平台对清原县各乡镇和浑河主要支流非点源污染总氮(TN)、总磷(TP)负荷进行估算和空间分布特征分析，探讨从行政分区和河流集水区2个尺度控制非点源污染的方法与指导治理实践。结果表明，2017年清原县TN、TP的输出负荷量分别达3 410.66、208.47 t,重点污染乡镇为清原镇、英额门镇、南口前镇、南山城镇；综合污染负荷较重的支流为长山堡河、古城子河和南杂木河，TN、TP的输出负荷量分别为397.41、331.58、319.03 t, 29.63、22.39、20.04 t;清原流域接近于主干流的区域和支流污染较重，TN、TP污染负荷空间分布有相似性。旱田是TN的主要污染来源，TP主要污染源为旱田、居民生活和养殖；非点源污染控制应关注年内雨季和春季融冻期径流的监测和治理，生活污水和垃圾的收集与处理，分散型养殖和小型加工企的环保管理。     

基于SWAT模型的渭河咸阳-西安段非点源污染削减措施研究

【目的】针对渭河流域咸阳-西安段的非点源污染状况,模拟分析不同管理措施下非点源污染负荷的削减效果,为渭河流域的非点源污染控制与治理提供科学依据。【方法】构建渭河流域咸阳-西安段的非点源污染SWAT模型,利用2008-2016年逐月径流、水质及CMADS气象数据集等资料,对SWAT模型进行率定及验证,分析研究区内非点源污染特征;针对2016年研究区内非点源污染状况,设定4种管理措施,模拟验证不同管理措施在渭河流域咸阳-西安段对非点源污染负荷的削减效果。【结果】构建了渭河流域咸阳-西安段的非点源污染SWAT模型,该模型对研究区域具有较好的适用性和可靠性;2016年研究区域非点源总氮(TN)和总磷(TP)负荷的入河量分别为7 654.0和626.5 t,主要集中在蓝田县、长安区、临潼区、鄠邑区、旬邑县以及彬县部分子流域;通过实施化肥减量、集中设置沼气池和加强水土保持等3项措施,可分别削减7.57%～29.11%、0.54%～32.85%和0.4%～23.12%的非点源TN负荷以及2.59%～15.99%、0.45%～28.65%和0%～39.79%的非点源TP负荷;将上述3种管理措施整合在一起的综合管理措施的削减效果较单一措施明显提高,其可削减9.98%～50.68%的非点源TN负荷和5.25%～52.84%的非点源TP负荷。【结论】渭河流域咸阳-西安段非点源污染的重点控制时段在汛期(6-10月),重点控制区域是蓝田县、长安区、临潼区、鄠邑区、旬邑县以及彬县部分子流域;加强水土保持和化肥减量是有效控制该研究区域非点源污染的重要措施。     

南湾水库水源地保护区污染源调查评价

在对南湾水库饮用水水源地保护区各乡镇工业、农业、生活及养殖情况调查的基础上,采用等标污染负荷法,分析了保护区主要污染源、污染物及其空间分布特征,并提出了水源地保护的防控对策。结果表明:保护区主要污染源为畜禽养殖、化肥流失及水土流失,主要点源及非点源污染物均为氮、磷,为非点源污染的潜在威胁;点源污染源主要为靠近河道的158家养猪场,其等标污染负荷比达87.41%;非点源污染源主要分布在谭家河乡、李家寨镇、浉河港镇及董家河镇,其等标污染负荷比分别为31.64%、24.50%、16.95%与15.68%,累计达88.77%。最后根据污染源评价结果提出了水源地保护的防控对策。     

应用输出系数模型估算长江上游非点源污染负荷

本文在已有研究的基础上,利用输出系数模型,对2000年长江上游的非点源污染进行了空间模拟和负荷估算.模拟结果表明,在不考虑流域损失的情况下,2000年长江上游的TN负荷为194.737万t,TP负荷为8.365万t.就省份和水系二者而言,四川省以及金沙江水系和嘉陵江水系对长江上游的非点源污染贡献较大.就负荷强度而言,重庆市和嘉陵江水系单位面积的非点源污染负荷最高,应是今后重点治理地区.     

基于阶段输出系数模型的农业非点源污染负荷估算与评价——以四川省为例

传统的农业非点源污染负荷输出系数模型无法实现农业非点源污染阶段负荷估算。本研究综合考虑农业用地、畜禽养殖和农村生活,从产生、流失、入河3阶段分别建立了农业非点源污染负荷估算模型,并以四川省为例,估算了2012年农业非点源TN（总氮）、TP（总磷）3个阶段的污染负荷量,分析了其主要来源及污染区域。结果显示,产生阶段中农业用地是主要污染源,遂宁、巴中、雅安和德阳产生负荷强度较高。流失和入河阶段中畜禽养殖成为主要污染源,阿坝流失负荷强度最大,遂宁水质受农业非点源污染影响最严重。研究表明,阶段输出系数模型能简便可靠地实现农业非点源污染阶段负荷估算。该研究可为农业非点源污染的源头控制、迁移过程控制和受纳水体修复提供支撑。     

农业非点源营养盐流失经济损失评估

以浙江省为例,利用JOHNES输出系数模型估算2009年农业种植、禽畜养殖和农村生活非点源的总氮(TN)、总磷(TP)负荷,结合环境经济学防护费用法定量评估这3类非点源营养盐流失所造成的经济损失。研究结果显示:TN非点源负荷中,种植地负荷占57.48%,农村生活负荷占30.22%,畜禽养殖负荷占12.30%;TP非点源负荷中,农村生活负荷占46.18%,畜禽养殖负荷占29.00%,种植地负荷占24.82%。农业非点源营养盐流失所带来的经济损失折合人民币为232 942.47万元/年,其中种植地损失占55.46%,农村生活损失占31.21%,畜禽养殖损失占13.33%。可见,减少农业非点源营养盐流失损失应注重控制种植地及农村生活源。