巢湖流域非点源污染来源、影响及控制研究

巢湖是我国五大淡水湖之一,其生态环境安全问题十分突出。随着流域内工业废水和城市污水等点源污染改善的同时,来自农业活动、生活垃圾等的非点源污染成为巢湖水环境污染、湖泊富营养化的重要影响因素。本文分析了,巢湖流域非点源污染的主要来源及其对生态环境所造成的影响,在此基础上进一步概括当前控制巢湖流域非点源污染的主要管理措施。     

流域农业非点源污染的控制对策研究

农业非点源污染是一种分布广泛的非点源污染类型，以下河套小流域为例，从宏观管理的角度出发，提出了控制农业非点源污染的对策及建议，包括强调流域生态系统的整体功能，加强流域范围内的水，大气，土壤和其它生态资源的综合管理，根据流域生态环境的特点，包括受污染和破坏和程度，编制流域保护规划；实现以生态工程为核心的流域生态环境建设。     

巢湖流域农业活动与非点源污染的初步研究

巢湖是我国 5大淡水湖泊中污染最为严重的湖泊之一 ,通过对研究区域土地利用类型和农业活动的实际考察 ,分析了巢湖流域非点源污染及其成因 ,为巢湖富营养化的非点源污染控制提供依据。     

巢湖流域非点源污染物来源的模糊聚类对应分析方法

对应分析，又称对应因子分析（Correspondence Factor Analvsis。CFA），是由法国学者Jean—Paul Benz6cri在20世纪70年代提出的一种几何分析技术，是主成分分析技术的拓广。CFA依靠主成分分析的降维手段，使高维问题变为低维问题；采取独特的数据预处理方式使样本矩阵Q和变量矩阵R呈对称性，并从数学上证明了R与Q具有正交关系，有相同的特征值，从而可以在相同标度的因子轴坐标系中同时标度变量和样本。CFA依据被标注点群的聚散状况，解释与判断变量之间、样本之间以及变量与样本之间的多重内在联系，已在众多领域得到了广泛的应用。CFA的解析原理是；在同一标度的因子平面或空间里，临近的变量点，表示它们密切相关或来自同一源；临近的样本点，则表示它们密切相关或属于同一类；靠近样本点的变量点，表示这些变量对这些样本点具有造成、导致或其他某种关系，其相关程度可由它们之间的距离表示。     

流域农业非点源污染研究概况

本文对有关非点源污染的概念作了简要介绍,并从流域内非点源污染物浓度与负荷、影响因素及机理、预测与评价、模型化以及控制与管理等方面,介绍了以流域为单位的农业非点源污染研究概况。     

基于SWAT模型的图们江流域氮磷营养物非点源污染研究

运用数学模型模拟非点源污染物的空间分布及其输移转化机制,是当前农业非点源污染研究中的重要手段和途径之一。流域尺度长时段分布式水文模型SWAT（soil and water assessment tool）应用于我国南方许多流域的非点源污染模拟上都取得了较好的结果。利用SWAT模型建立了东北图们江流域非点源污染数据库,对该流域（中国一侧）划分为5个小流域46个水文单元,分别进行了水文模拟、降雨径流和土壤侵蚀量计算。结果表明,图们江流域农业非点源污染主要的发生区在流域中部,海兰河和布尔哈通河交界的区域内。该区内有机氮和有机磷的非点源污染负荷明显高于其他地区,推测认为该区域为延边州首府延吉市所在地,城市建设和经济发展带来了繁荣,也造成了局部地区的植被破坏、土地裸露,水保能力下降,因此水土流失现象比较严重。另外,通过分析流域内有机氮和有机磷的时空变化特征发现,2007年延吉、龙井地区为氮磷营养物非点源污染最大发生区（有机氮9.76t.a-1,有机磷1.24t.a-1）,而2008年除延吉、龙井地区外,珲春地区有机氮和有机磷非点源污染均有加重的趋势（分别由1.39t.a-1上升到3.82t.a-1,0.17t.a-1上升到0.48t.a-1）;氮磷营养物的空间分布特征表明,2007年与2008年除了延吉、龙井一带为最大发生区外,珲春地区有机氮流失有所加重（从1.39t.a-1上升到3.81t.a-1）,有机磷流失也有所加重（0.17t.a-1上升到0.48t.a-1）,而安图等地区则有所减轻。     

红枫湖流域非点源污染控制区划

非点源污染发生的广域性、分散性、随机性等特征使得对其进行效管控难度较大。以非点源污染关键源区识别为基础,对流域进行分区管控是实现非点源污染控制的有效途径。基于源头削减和过程管控协同管理的思路,将GIS技术、ArcSWAT模型、非参数检验和因子分析技术相结合,以农耕养殖程度较高的贵州红枫湖上游羊昌河流域为研究区,通过对流域近5 a非点源污染负荷特征进行模拟,识别影响非点源污染流失的关键因素,在此基础进行污染控制区划。结果表明：1）总氮和总磷负荷高风险区主要集中于地势较高且农业耕作活动频繁区域,刘官乡、黄腊乡、旧州镇及白云镇是非点源污染控制的重点乡镇;2）采用多因素方差分析7种不同因素对流域非点源污染负荷的影响程度表明,施肥量是影响总氮、总磷输出的最主要的因子,坡长、坡度及土地利用方式是次重要因子。针对羊昌河流域长期传统耕作以及化肥过量施用的现实特征来看,土壤有机磷的含量也会对总磷的输出产生一定的影响;3）羊昌河流域可划分为3个污染控制区,第1类：生态农业综合整治区（以近河道耕种区为主,面积254.4 km2）;第2类：污染治理区（农村生活及畜禽养殖区为主,面积405.74 km2）;第3类：生态修复区（高坡度强降雨区为主,面积464.47 km2）。研究结果可有效提升羊昌河流域非点源污染治理的效率,为水源地环境保护提供参考。     

汉江上游金水河流域非点源污染及控制

采用监测和实地调查的方法,分析了汉江上游金水河流域的主要非点源污染状况,讨论了造成流域非点源污染的主要因素,并提出了相应的控制措施.结果表明:(1)流域内非点源污染主要以生化需氧量(CODMn)、氨氮(NH4-N)和总磷(TP)污染为主,污染程度为居民区>农耕区>林区,丰水期>平水期>枯水期;(2)造成流域非点源污染的因素主要有生活污染、农业活动、及单一的土地利用方式,而农业活动又与化肥和农药的施用、耕作方式及农事活动时间紧密相关.因此,为了保护流域的生态环境和保障调水工程的顺利实施,应采取有效措施控制流域内的非点源污染.     

海河流域种植业非点源污染特征分析

海河流域农用化肥施用量比较大,高于全国平均水平。但是由于水资源严重缺乏,且降雨量有逐年减少的趋势,加之人类活动的影响,产生农田径流的几率极低,通常情况下,土壤中未被作物吸收利用的氮磷不会随地表径流进入水体。在发生暴雨的情况下,土壤中的氮磷则有可能随地表径流和土壤侵蚀进入附近河道,污染地表水。另一方面,海河流域的降雨80%集中在6—9月的汛期,大雨促使土壤硝态氮向土壤剖面深层迁移,存在污染地下水的威胁,但污染程度如何,需要进一步研究确定。总之,海河流域种植业非点源污染有可能集中爆发在有暴雨的汛期,具有显著的突发性特征。     

海河流域种植业非点源污染负荷量估算

建立种植业输出系数模型,从省级行政区和水资源三级区两个层面分别估算了2007年海河流域地表径流和地下淋溶两种方式总氮和总磷的流失量及流失比例。2007年,全流域地表径流总氮流失量为51 966 t,总磷为7 976 t。从各省来看,河北省所占比例最大,总氮流失量占57%,总磷占58%;从三级区来看,徒骇马颊河平原和黑龙港及运东平原所占比例最大,分别占总氮流失量的20%和15%,总磷流失量的20%和16%。全流域地下淋溶总氮流失量为195 875 t,总磷为140 t。从各省来看,河北省所占比例也是最大,总氮流失量占55%,总磷占53%;从三级区来看,徒骇马颊河平原和黑龙港及运东平原所占比例也是最大,分别占总氮流失量的19%和13%。     

安徽省巢湖流域众兴水库小流域农业面源污染调查与评价

[目的]对安徽省巢湖流域众兴水库小流域农业面源污染情况进行调查分析和评价,了解该地区农业面源污染的现状和特征,以期为制定针对性防控措施提供参考依据。[方法]应用等标污染负荷法,通过问卷调查形式对巢湖流域众兴水库小流域内进行实地的走访调研,对水库周边3个村域的种植、养殖及人居面源污染进行分类调查和核算分析。[结果](1)众兴水库项目区周边3个村落面源污染排放源中,养殖业污染物的排放量和污负荷率最大,污染物排放量达到109.00t,污负荷率最大为57.52%;种植业化肥施用带来的面源污染物总量达25.52t,负荷率为13.47%。生活污染源污染负荷为29.01%,污染物总量达到54.97t。(2)在化学需氧量(COD),TN,TP这3个评价因子中,以COD的污染负荷率最高,达74.26%;TN污染负荷率为21.13%;TP的污染负荷率为4.61%。[结论]小流域内养殖业的污染物排放是威胁众兴水库水源地饮用水安全的主要构成因子,也是农业面源污染防控的重点。     

太湖流域非点源污染负荷估算系统的设计与应用

非点源污染是太湖流域水环境污染的主要来源,定量研究太湖流域非点源污染负荷,可为非点源污染的预报与防治提供决策依据.传统非点源污染负荷研究中GIS与非点源污染模型松散式结合的方式存在数据管理与转换工作量大的问题,尝试采用嵌合模式设计和开发太湖流域非点源污染负荷估算系统.介绍了系统的结构与功能,分析了系统主要功能模块-SCS模型、USLE模型和非点源污染负荷模型的实现流程.基于该系统进行了无锡市2005年非点源污染TN负荷的估算,结果显示其负荷总量为8 014.43 t.农业生产和生活污水的排放是该区非点源污染的主要来源.系统的应用表明其简化了模型计算的复杂过程,结果能够较客观地反映研究区域的非点源污染状况及其与土地利用的关系,具有较强的实用性.     

基于输出系数模型的南四湖流域非点源污染输出风险评估

[目的]探究非点源污染物N、P输出风险在不同子流域、坡度等级和县市区的分布特征,为南四湖流域不同风险区制定管理方案和控制对策提供科学依据。[方法]以数字高程模型(digital elevation model,DEM)为基础数据,运用ArcGIS软件,提取南四湖流域的DEM,制作坡度等级图,再运用水文分析功能,提取水系图、河流图、并划定子流域,结合2013年南四湖流域土地利用图,通过运用输出风险模型分析不同的土地利用类型和坡度下氮(N),磷(P)污染的空间变化。[结果]氮素的平均风险概率达到51.67%,磷素的平均风险概率达到9.14%,南四湖流域非点源污染输出风险湖东小于湖西;随坡度增大,高风险区面积减小,低风险区面积增加;就不同县市区而言,济宁市中区的N风险较小之外,其余县市区N风险均较大,P风险较小。[结论]N是流域最主要的非点源污染物,非点源污染输出风险大小与土地覆盖和坡度有密切关系。     

南四湖流域非点源污染TN/TP时空格局及防治分区演变

[目的]探究非点源污染物TN,TP时空演变特征,找出影响流域非点源污染的主要污染物、污染源和影响TN,TP变动的最活跃单元,分析TN,TP污染防治分区演变,为南四湖流域非点源污染治理提供理论依据。[方法]以1990—2013年土地利用为基础数据,结合3S技术,运用输出系数模型和等标污染负荷法模拟非点源污染时空分布。[结果]1990—2013年期间南四湖流域非点源TN和TP污染排放量整体变化趋势是先上升后下降并趋于平稳,其中TN是主要污染物;TN的主要污染源是土地利用,TP的主要污染源是农业生活和畜禽养殖;1990—2013年期间,南四湖流域非点源TN和TP变动最活跃的单元是降水因子。[结论]南四湖流域非点源污染具有地区差异等特点。整体而言,湖西地区比湖东地区污染严重,但在近24a间,地区差异有缩小的趋势;1990—2013年期间,湖西地区非点源污染较为严重,属于重点治理区;北沙河流域、洸府河流域和梁济运河流域污染程度有加重趋势,是优先控制和重点治理区。     

巢湖流域农村生活污水处理技术模式调查和分析

通过对巢湖流域9个县市典型的农村生活污水处理示范工程的调查分析,结果表明：目前巢湖流域生活污水处理主要有分散式厌氧-人工湿地集中处理、三水分离处理、污水收集集中处理和一体化设备集中处理等4种模式。其中分散式厌氧-人工湿地集中处理模式能减轻黑水管网布设的费用,在规划良好的村庄是一种可持续性发展的污水处理模式;三水分离模式主要是就地处理冲厕黑水,该模式投资比较省,无需完善的污水收集系统,可在经济水平落后且远离河流等公共水域的村庄应用;集中处理模式和一体化污水集中处理模式具有污水处理可控的优点,但需要完善的污水管网收集系统,投资费用高昂,在经济发达且良好规划的新村能取得很好的效果。     

植被缓冲带对乌梁素海区域农业面源污染的削减效果

通过在内蒙古乌拉特前旗乌梁素海九排干岸边构建湖滨植被缓冲带,研究不同盐生植物种类和配置对农业面源污染削减效果的影响。结果表明:无植物空白对照带对径流和渗流水中TN、TP和COD无明显削减规律,芦苇、碱蓬、柽柳和芦苇—碱蓬混播缓冲带随着缓冲带宽度的增加削减率呈先增加后减缓的趋势,渗流水中污染物质的削减效果优于径流水。其中,芦苇对径流和渗流水中TN、TP的削减效果最好,削减率分别为53.56%,79.17%和62.37%,83.25%;碱蓬对径流和渗流水中COD的削减效果最好,削减率分别为50.53%,67.34%。通过计算得到4种植被缓冲带的最佳宽度为19~29 m,其中,碱蓬缓冲带宽度为19 m。综合考虑,可以选择真盐生植物碱蓬作为乌梁素海盐渍化湖滨带植被重建的首选植物,并将植被缓冲带在该地区扩展研究,推广应用。     

SCS-CN模型在巢湖流域地表产流估算中的应用

降雨径流是引起土壤侵蚀的主要动力,因此预测不同降雨及下垫面条件下的径流量是土壤侵蚀预报和水土流失治理的关键。应用美国原水土保持局开发的流域水文模型SCS-CN模型对巢湖流域降雨—径流过程进行模拟。在ArcGIS 9.2软件支持下,估算2002—2006年巢湖流域地表年径流量并分析了不同土地覆被类型的产流状况。结果表明,巢湖流域地表降雨径流年际变化较大,径流量变化范围为591.323～1 557.136mm。不同土地覆被类型产流能力依次为:城镇用地>水田>未利用地>旱地>农村居民点>草地>林地>灌木林。     

自然降雨条件下秸秆还田对巢湖流域旱地氮磷流失的影响

本文通过野外径流小区观测试验,开展了自然降雨条件下秸秆覆盖对巢湖流域旱地地表径流、泥沙和氮磷流失影响的研究。试验结果表明,秸秆覆盖能有效减少地表径流量、侵蚀产沙量以及因地表径流引起的土壤氮磷流失。在整个玉米生长期间,秸秆覆盖小区的总产流量与产沙量比传统耕作小区分别减少30.47%和22.88%,表现出显著的水土保持作用。与传统耕作小区相比,秸秆覆盖小区随地表径流迁移的氮、磷流失总量分别降低27.42%和32.29%,但秸秆覆盖对径流中氮磷浓度的影响却不明显。溶解态氮是氮素流失的主要形态,颗粒态磷是磷素流失的主要形态。秸秆覆盖可以作为源头控制农业面源污染的较好措施之一加以推广。     

多级表面流人工湿地在鄱阳湖区农村面源污染控制中的应用

通过构建多级表面流人工湿地探讨了鄱阳湖区农村面源污染的控制机制,并对湿地系统污水处理工艺进行了研究。研究表明,系统污染物COD,TP,NO3-—N和NO2-—N负荷年消减量为608.46,3.22,8.14和0.62kg/a,单位面积年消减量分别为3976.83,21.04,53.21和4.05kg/(hm2.a)。系统对污染物COD,TP,NO3-—N和NO2-—N的去除率分别为48.9%,73.5%,58.7%和54.7%,且污染物COD和TP去除主要集中在第一级芦苇湿地。表面流人工湿地因具有较强的复氧功能,但限制NO3-—N反硝化作用。为提高NO3-—N的去除率,对湿地系统硝化与反硝化机理进行了探讨,并提出引流部分污水直接进入第3级湿地与改第3级湿地为潜流型湿地相结合的有效措施。该系统不仅对鄱阳湖区农村面源污染控制提供了技术依据而且为其它湖滨提供了示范。