巢湖流域非点源颗粒态磷负荷的空间差异及关键影响因子研究

首先选取巢湖流域内的7个二级流域作为研究区,同时为了使研究结果更具可靠性,利用县级行政区划数据对研究区进行细化;然后构建泥沙输移分布模型,定量估算2015年巢湖流域颗粒态磷负荷模数;最后在不同土地利用模式下,综合考虑地理位置、资源条件、社会经济等影响因子,剖析产生颗粒态磷流失的差异并分析其原因。结果表明:巢湖流域平均颗粒态磷负荷模数为0.308 t·km~(-2)·a~(-1),主要用地类型为林地0.759 t·km~(-2)·a~(-1)耕地0.256 t·km~(-2)·a~(-1)建设用地0.138 t·km~(-2)·a~(-1),细分研究区使研究结果更具可靠性。颗粒态磷负荷模数具有空间差异,高值区集中在坡度较大、降水充沛的杭埠河流域(岳西县、霍山县、舒城县);低值区分布在地势平缓、经济发展水平较高的派河流域(肥西县)、南淝河流域(合肥市、长丰县)。坡度大、降水丰沛是造成林地、耕地颗粒态磷负荷模数较高的主要原因;化肥、农药不合理施用、地膜污染等导致耕地负荷较高;畜禽养殖提高建设用地负荷;磷矿的分布也会增加磷背景值。     

三峡库区季节性吸附态磷负荷的空间分布特征

降雨引起土壤流失和非点源污染的产生。依据三峡库区内部和周边23个气象站点的日降雨资料,采用日降雨量模型和Kriging插值法得到库区各季及各年降雨侵蚀力的空间分布,在此基础上,结合改进的通用土壤流失方程(RUSLE)和由地形指数形成的具有空间分布的入河系数,构建吸附态磷负荷的时空分布模型,并验证模型的合理性。应用所构建的模型,对三峡库区2001—2010年各季及年的吸附态磷负荷的空间分布进行模拟,结果表明吸附态磷负荷的季节性变化和空间变化都十分明显。季节性变化与降雨侵蚀力一致,夏季最大,冬季最小,春秋两季相差不大;在空间变化上,坡度较小、土地利用类型主要为林地、城乡工矿居民用地的夷陵、重庆和江津西南等地区负荷较低,而坡度较大、土地利用类型主要为水田、旱地和草地的巫溪、开县和秭归等地负荷较高。     

土地利用驱动下洪泽湖支流流域非点源颗粒态磷流失时空变化特征

选取洪泽湖支流流域,根据1990、2000、2005、2010年Landsat TM/ETM遥感影像,应用泥沙输移分布模型,计算出研究区非点源颗粒态磷流失负荷,研究土地利用变化对非点源颗粒态磷流失负荷的影响。结果表明,土地利用与非点源颗粒态磷流失负荷息息相关:在2、3号子流域,建设用地、林地和颗粒态磷流失负荷呈正相关,主要因为2号和3号子流域在盱眙及周边城市需求驱动下,耕地由原来种植水稻转型为蔬菜等高附值经济作物,种植强度较高,磷肥施肥量增加,造成颗粒态磷的流失负荷与当地建设用地和林地面积变化趋势相近;4号子流域由于土地类型转变,造成旱地与颗粒态磷流失负荷呈负相关;其他子流域大多为水田、旱地与颗粒态磷流失负荷呈正相关,建设用地、林地和颗粒态磷流失负荷呈负相关。     

川中丘陵区李子溪流域土壤侵蚀模拟研究

采用USLE模型与GIS技术相结合的方法,估算了川中丘陵区李子溪流域的土壤侵蚀总量以及侵蚀强度空间分布。结果表明李子溪流域主要以微度侵蚀为主,且不同的方法得到的侵蚀强度存在着较大差异。     

基于盲数理论与GIS的小江流域吸附态磷污染负荷模拟研究

根据三峡库区小江流域水文、地理和非点源污染等特点,通过分析引起流域吸附念污染负荷年际变化的主要因素,提出了流域土壤侵蚀模数、输沙模数的动态计算方法.鉴丁与吸附态污染负荷有关的流域降雨、土壤、地形、植被、水土保持、泥沙输移比等因素具有空间不确定性的特点,构建了基于盲数理论的非点源吸附态磷污染负荷动态分布模型.应用所构建的模型,借助GIS技术,模拟和定量计算了小江流域1997-2007年各年的土壤侵蚀模数和吸附态磷负荷量.模拟结果表明,降雨侵蚀力因子和地表径流量是流域内吸附态磷负荷年际变化的重要因素;而吸附态非点源磷负荷的空间变化与土地利用类型关系密切,不同土地利用类型输出磷负荷的大小依次为:旱田及混合地、草地、水田、林地和城镇用地.通过验证表明,所建模型合理,运用盲数理论来研究流域非点源吸附态负荷可行.     

亚热带典型农林流域面源磷负荷估算与源解析

选取亚热带典型农林流域——金井河流域为研究对象,构建流域面源磷负荷估算模型,对流域面源磷负荷进行估算,并解析各形态磷负荷的空间分布特征。采用改进的输出系数模型和修订的通用土壤流失方程（RUSLE）分别建立模型的溶解态磷和吸附态磷模块,同时利用贝叶斯统计反演得到输出系数模型的参数后验分布以提高模型模拟精度。模型总磷负荷模拟值与观测值的误差绝对值为3.3%~27.1%,溶解态磷的决定系数（R²）和纳什效率系数（NSE）分别为0.84和0.82,吸附态磷的R²和NSE分别为0.68和0.65,模型对溶解态磷负荷的模拟效果优于吸附态磷。流域面源总磷负荷平均为64.3 kg·km^-2·a^-1,其中溶解态磷为29.6kg·km^-2·a^-1,其空间高值区主要集中在农田和村镇区域,林地、农田、居民地溶解态磷负荷分别为13.4、40.5、31.1 kg·km^-2·a^-1;流域吸附态磷负荷平均为34.7 kg·km^-2·a^-1,其空间高值区多分布在林坡地,林地、农田、居民地吸附态磷负荷分别为43.1、16.5、4.5 kg·km^-2·a^-1。研究表明,亚热带丘陵区面源磷负荷的治理需要根据不同形态磷负荷输出空间分布差异有针对性地开展管控措施。     

流域特征及景观格局对泥沙输移比的影响研究综述

泥沙输移比是目前预测流域产沙量的一种较实用的方法,它的确定受到很多因素的影响,其中流域特征和流域的景观格局是影响泥沙输移比的重要因子。从流域特征和景观格局两大方面对泥沙输移比研究进行综述,以期为我国开展土壤侵蚀及泥沙输移研究提供参考。     

基于GIS的溶解态氮磷负荷模型研究

为了研究妫水河流域的氮磷非点源污染来源,在官厅水库周围进行了野外人工降雨实验,结果表明,氮磷输移率与径流量具有很好的相关性,溶解态氮、磷的平均相关系数分别是0.997 8和0.988 9,因此提出了新的溶解态氮磷负荷模型.从妫水河流域的土壤图、土地利用图中提取地理信息,以数字高程模型为依据,应用新模型研究了妫水河流域溶解态氮污染负荷的空间分布。结果表明,溶解态氮主要来自水浇平地,其次是低山和丘陵.     

基于SWAT模型的流域非点源污染模拟——以密云水库北部流域为例

本文利用SWAT(Soil and Water Assessment Tools)模型,在GIS技术和流域数字高程模型的支持下,对北京密云水库北部区域进行了流域非点源污染模拟研究,建立了一套适用于SWAT模型的研究区非点源污染基础信息库;根据2000-2002年的气象、水文、水质等监测数据,对研究区非点源污染负荷的时空变化进行模拟.结果表明,在空间尺度上,白河流域产流(占总流域的47.75%)、产沙(占总流域的53.65%)最大,但潮河水系含沙量(占总流域的62.55%)最大;单位面积氮磷流失量最高区域在潮河水系的东部丘陵区安达木河控制流域,其次为西部山地区的白河水系控制流域, 流失量最低的区域出现在潮河水系中部冲积扇区主河道控制流域.在时间尺度上,8月份流量最大,占雨季总流量的51.48%;而硝态氮和矿物质磷在9月份输出最大, 分别占雨季总输出83.64%和50.55%.不同土地利用类型非点源污染流失负荷不同,不同土地利用类型非点源污染流失负荷不同,耕地负荷贡献最大,其次是农村居民点,林地的污染负荷贡献最小.     

基于社会-经济因子修正的沱江流域农业面源总磷污染负荷时空演变研究

本研究选取沱江流域为研究区域,引入社会-经济因子,采用修正的排污系数法估算该流域污染负荷。首先基于流域28个区县2011—2017年的人口和农作物产量等相关数据,采用GM（1,1）预测法预测其在2021—2025年期间的变化趋势,其次采用修正的排污系数法计算各区县农业面源总磷（TP）污染负荷,最后利用探索性空间数据分析方法（ESDA）探索2025年各污染源TP污染负荷空间变化特征,结果表明：2021—2025年,TP污染负荷总体将呈逐年递增趋势,增量将为266.34 t,增幅将为2.18%,各污染源TP污染负荷贡献率将表现为畜禽养殖>农田固废>农田径流>农村生活污水>农村生活垃圾。与2017年相比,2025年农村生活污水和农村生活垃圾TP污染负荷较高的区县将减少,而农田径流、农田固废和畜禽养殖TP污染负荷较高的区县将增加。2017年与2025年修正后的各污染源TP污染负荷最大值出现的区县具有较大的差异。2025年,修正前后各污染源TP污染负荷局部集聚特征差异显著,且修正后的各污染源TP污染负荷将表现为同污染程度集聚。因此,基于沱江流域社会-经济因子修正的流域各农业面源TP污染负荷评估不仅能考虑排污系数的区域差异性,也能更深层地揭示TP污染负荷的空间集聚效应,且该修正方法具有所需参数少、操作简单的特点,能推广到其他相似流域的水环境管理与污染防治中。     

农业面源污染时空分布及污染源解析——以安徽怀远县为例

为明确农业面源污染的来源与总量,制定相应控制措施,基于输出系数模型,以总氮和总磷的排放作为评价对象,研究安徽怀远县2014-2018年农业面源污染情况并分析面源污染来源及其时空分布特征.结果表明:2014-2018年该区域的总氮排放量分别为309.8、293.6,300.6、305.2、310.5 t,呈现先减少后增加...     

滇池沉积物总磷的时空分布特征研究

应用GPS定位技术,对滇池海埂、斗南、罗家村、新街、昆阳等5个代表性样点不同层次沉积物总磷进行了为期1年的动态监测,分析了不同区域、不同层次、不同时期滇池沉积物总磷的时空动态变化特征。结果表明,不同区域、不同层次、不同季节沉积物总磷呈现明显的动态变化。滇池沉积物（0—20cm）总磷（P）平均含量为2．16g·kg^-1,全湖全年在0．984．74g·kg^-1间变化,总体趋势是夏季高于冬季。沉积物总磷含量总体趋势的垂直分布为表层（0～5cm）〉中层（5～10cm）〉底层（10～20cm）,除昆阳位点外,各层次呈显著性差异。5位点1年内表层、中层和底层沉积物总磷（P）含量的平均变化范围分别为：1．52-4．74g·kg^-1、1．26-3．96g·kg^-1和0．98-3．99g·kg^-1,各区域以昆阳沉积物总磷平均含量最高,斗南和新街沉积物总磷的含量最低。滇池不同区域沉积物（0-20cm）总磷（P）的含量分布依次为昆阳（3．59g·kg^-1）〉罗家村（1．97g·kg^-1）和海埂（1.96g·kg^-1）〉斗南（1．65g·kg^-1）和新街（1．64g·kg^-1）。不同区域表层沉积物-水体中磷的动态变化特征不同。     

联合消解测定海水底泥中全氮、全磷的含量

通过硫酸-过氧化氢联合消解,分别使用自动定氮仪和紫外分光光度计测定海水底泥中全氮、全磷的含量,建立了一种海水底泥中全氮、全磷的测定方法。并对硫酸和过氧化氢的用量进行了研究。结果表明,硫酸用量对结果无明显影响,而过氧化氢有显著影响,加入8mL硫酸和1mL过氧化氢较为适宜。同时进行了方法学试验,其中全氮及全磷的重复性(RSD)分别为2.54%～5.06%和4.87%～8.99%;回收率分别为95.7%～98.4%和96.3%～100.5%。该方法重复性好,准确度高,简便快捷,适合于大批量样品测定。     

磷在不同类型湖泊沉积物上的吸附特征及形态再分布研究

以乌梁素海和岱海表层沉积物为吸附剂,开展了磷在沉积物上的吸附动力学和等温吸附实验研究,采用交叉型Langmuir模型描述了磷在2个湖泊沉积物上的吸附行为,并分析测定了等温吸附后沉积物中磷的形态分布。结果表明,不同浓度条件下沉积物对磷的吸附动力学过程基本相似,Elovich方程能较好地描述2个湖泊沉积物对磷酸盐的吸附动力学过程;Langmuir交叉型吸附等温式能较好地描述磷在岱海和乌梁素海沉积物上的等温吸附行为(R2=0.990),模型中的k、Qm、EPC0、NAP等参数较好地反映了2个湖泊沉积物在成因、粒度及矿物组成等方面的差异;吸附磷的形态再分布揭示颗粒物所吸附的水相磷主要分布于Ex-P,且Or-P是沉积物中重要的潜在生物有效性磷源,对湖泊富营养化的作用不容忽视。     

太湖不同营养水平湖区沉积物中磷形态的分布特征

应用淡水沉积物磷形态的标准测试方法(SMT),调查了太湖富营养程度不同的5个湖区沉积物中的磷形态分布及其垂向变化特征。结果表明,太湖各湖区沉积物中总磷(TP)和磷形态空间差异性较大,活性组分(Fe/Al-P)分布的差异性要大于活性较差的组分(Ca-P和OP),这与太湖不同湖区水动力条件,污染状况及沉积环境的有关。TP的平均含量为606.6￣1691.8mg·kg-1,高营养程度的北部湖区高于其他湖区。无机磷(IP)是各湖区沉积物中磷的主要成分,占TP的54.7%￣81.0%。在富营养程度高的藻型湖区梅梁湾,Fe/Al-P是磷的主要存在形态(>58.3%),远高于Ca-P(<25%)和OP(<20%);而在水质较好的草型湖区东太湖,则以有机磷(OP)(43%)为主;在中营养的贡湖,各形态磷比例相当。在垂向分布上,各形态磷都有一定的变化规律,但在不同湖区,不同磷形态的变化趋势不同。     

洞庭湖立体养殖生态系统底泥总氮与总磷的时空变化及其与叶绿素a的关系

于2010—2011年夏、冬季对洞庭湖屈原管理区荞麦湖约500 hm2淡水珍珠养殖场底泥中总氮(TN)、总磷(TP)含量在时间、空间上的变化,与水体中叶绿素a 含量的关系及其在水稻修复下的含量变化进行了研究.结果表明:养殖场底泥中TN、TP的分布整体呈从南向北减少的趋势;随季节变化,底泥TN含量无明显变化,TP含量最高值出现在夏季,为1.64 mg/g,最低值出现在冬季,为0.26 mg/g;底泥TN、TP含量与叶绿素a含量呈正相关;养殖场内水稻作用下的底泥与养殖场中区底泥相比TN含量减少31.6%,TP含量减少45.1%,表明立体养殖生态系统和水稻种植对底泥的TN、TP有一定的修复效果     

不同宽度模拟植被过滤带对农田径流、泥沙以及氮磷的拦截效果

化肥的大量使用在提高作物产量的同时,也导致了严重的环境污染。该研究通过在土槽上进行浑水冲刷试验,定量研究了模拟植被过滤带对径流、泥沙、总氮、以及总磷的拦截效果。结果表明,在进水流量(0.173 L·s-1)和流速(0.7 m·s-1)一定的条件下,模拟植被过滤带的宽度对污染物的拦截效果影响较大。当宽度分别为1、2、3 m时,模拟植被过滤带对径流的拦截率分别为32%、51%、69%;对泥沙的拦截率分别为78%、88%、92%;对总氮的拦截率分别为65%、75%、84%;对总磷的拦截率分别为80%、93%、95%。同时,3种宽度下的泥沙量、总氮量、总磷量均与径流量呈显著线性正相关关系(泥沙量:r1=0.69,r2=0.84,r3=0.63;总氮量:r1=0.98,r2=0.89,r3=0.95;总磷量:r1=0.62,r2=0.47,r3=0.41),表明径流量在一定程度上决定了流经植被过滤带后出流的泥沙量、总氮量以及总磷量。研究证实,茎秆密集的草本植被过滤带能有效拦截径流、泥沙、总氮以及总磷,对农田水土流失和农业面源污染具有较好的防治效果。     

土壤全磷在不同坡位剖面中的含量与分布

本文研究了一小范围景观中不同坡位上6个土壤剖面的全磷含量和分布情况。结果表明,土壤剖面的全磷含量和分布与景观部位存在一定的联系。排水良好的坡顶部位剖面全磷含量较高,最低全磷含量出现的部位较深;排水不良的坡脚部位土壤全磷含量较低且最低全磷含量出现的部位较浅。