于桥水库流域农村面源污染负荷测算与防控对策

通过调查问卷的形式,对天津市蓟县于桥水库周边的农村生产生活排污情况开展问卷调查,并运用排污系数法测算污染物负荷量,采用等标污染负荷法进行评价与源解析。运用ArcGIS软件绘制面源污染负荷空间分布状况,同时提出农业面源污染防控技术,并实施示范工程,以期为于桥水库周边面源污染防控提供数据支持和技术参考。     

天津于桥水库流域水体氮磷空间分异与景观格局的关系

以于桥水库流域内24个采样点的水质营养盐监测数据为基础,分析了流域水质氮磷的空间异质性。运用聚类分析将24个子流域分成3组,即受工业污染源和居民生活污水污染严重的高度污染组(A组),坡度较大且受果园土壤侵蚀带来的氮磷污染物影响严重的中度污染组(B组),地势低平且无明显聚集性人为干扰的低污染组(C组),而且发现在城镇化格局影响下总氮污染空间差异相对其他指标较小。结合2013年ETM遥感影像解译的土地利用现状图,探讨了流域景观格局与河流水体中营养盐浓度的相关关系。结果表明,流域内"源汇"特性明显:耕地面积比与总氮(TN)和磷酸盐(PO3-4-P)存在显著的正相关性,与溶解性总磷(DTP)存在极显著的正相关性;城市建设用地面积比与DTP、TN和氨氮(NH+4-N)有显著的正相关性,与PO3-4-P表现为极显著的相关性;园地的面积比对TN和NH+4-N具有显著的正相关性;林地是本流域主要的"汇"型景观,其面积比和NH+4-N有显著的负相关关系,相关系数为-0.459。从景观水平上看,在本流域内景观格局指数与磷含量具有一定的相关性,各景观指数对与地形因素有关的水土侵蚀量较为敏感。斑块数(NP)、斑块密度(PD)和最大斑块指数(LSI)都与磷含量有明显的正相关,流域内斑块数量越多、景观类型和形状越复杂,水质越容易受到氮磷污染。     

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。     

大伙房水库主要外源性氮磷来源的研究

大伙房水库每年要接纳的氮、磷量分别为１８７８．７５ｔ和６１．２３ｔ,其中无机氮１４２３．０７ｔ、溶解总磷４５．２７ｔ。水库输出的氮、磷量分别为８９８．０８ｔ和２６．４４ｔ。全年滞留于水库的氮为９８０．６７ｔ,磷为３４．７９ｔ。河流输入氮、磷量约占总输入量的９４．２％和９５．２％,是大伙房水库氮、磷最主要的来源。此外,河流还向水库输入外源性浮游物约１５１１１．３４ｔ可提供鱼产量约６３５ｔ。外源性浮游物对水库渔业具有一定意义。     

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.     

基于生境分析的于桥水库鱼类群落结构及多样性时空分布

为掌握华北地区典型水库于桥水库的鱼类组成现状及群落时空动态,为该类水体的生物操纵尤其是小型鱼类的生态调控提供基础资料和科学依据,于2020-2021年中4个季度在天津于桥水库选取7个区域,每个区域从沿岸带到敞水区布设4～5个采样点,涵盖主要生境类型,使用多网目刺网和地笼对各采样点的鱼类群落进行采样,对获得的数据进行优势种、物种多样性、群落结构时空变化分析.调查显示：本次共采集鱼类16 321尾,隶属3目9科26属29种;按相对重要性指数排序,全年优势种为似鱎、鲫、■和红鳍原鲌;秋季鱼类物种多样性显著高于其他季节,荇菜生境(H3)及穗状狐尾藻生境(H1)的物种多样性高于其他生境. PCoA及PERMANOVA检验显示各季节之间及生境之间的小型鱼类群落结构差异有统计学意义;SIMPER分析表明造成群落结构季节及生境差异的主要贡献种为小型鱼类.结果表明于桥水库当前鱼类群落结构较为简单,物种多样性较低,鱼类小型化程度较高.     

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...     

1990—2020年于桥水库流域景观格局时空演变及驱动力

景观格局时空演变是土地利用变化最直观的表现形式,剖析流域景观格局变化及其驱动力,对流域土地利用管理及水质保护具有重要意义。以于桥水库流域1990、2000、2010年和2020年4期土地利用数据为基础,采用半变异函数法和移动窗口法分析土地利用时空变化及其景观破碎度、斑块形状和多样性变化,并使用灰色关联法分析变化的驱动因素。结果表明,1990—2020年,于桥水库流域内城镇建设用地、农村居民点和林地的面积分别增加了588.89%、24.19%和0.83%,耕地、草地和水域面积分别减少了15.14%、5.96%和3.13%。1990—2010年,城镇建设用地大幅增长,耕地、草地等大幅减少。2010—2020年,城镇建设用地的增长速率放缓,林地开始增加。30年间,整体景观水平上,流域景观破碎度和多样性增加,景观斑块形状趋于复杂化。类别水平上,耕地及草地破碎化,景观斑块形状更加复杂。城镇建设用地斑块密度指数（PD）和最大斑块指数（LPI）增加,平均斑块面积指数（MPS）大幅下降。于桥水库周边和遵化市城区是流域景观格局变化的两个中心。流域内景观格局变化与人口密度、农村人口数、规模以上工业企业数及...     

基于输出系数模型的三峡库区(重庆段)农业面源污染负荷估算

由农业面源污染引起的水环境问题严重影响着三峡库区的生态环境.利用输出系数模型对三峡库区(重庆段)的农业面源污染负荷进行了估算.结果表明,2011年三峡库区(重庆段)农业面源污染物总氮和总磷负荷量分别是30 786.9×106和4 221.0×106 g/a,且前者是后者的7.3倍.土地利用和植被覆盖情况明显影响总氮和总磷负荷量,不同污染源类型对污染负荷贡献的差异较大.不同的污染源类型对面源污染物总氮负荷贡献率的大小顺序为:耕地,林地,农村生活污水及废弃物,畜禽养殖,园地和牧草地;对总磷负荷贡献率的大小顺序为:耕地,畜禽养殖,林地,园地,农村生活污水及废弃物和牧草地.各区县总氮和总磷负荷量和负荷强度的差异较大,开县、江津区、涪陵区和万州区的总氮和总磷负荷量较大,巴南区、长寿区、沙坪坝和南岸区的负荷强度则较大.农业面源污染物氮和磷分布状况和负荷强度的研究,不仅为分析三峡库区农业面源污染的区际和年际变化提供了基础数据,而且为三峡库区区域规划和农业结构调整提供了科学依据.     

于桥水库水源地生态湿地系统建设可行性分析

作为天津市重要的饮用水水源地,于桥水库的水环境安全备受关注。为了保证城市供水安全,于桥水库生态环境综合治理势在必行。本文从消减入库污染物负荷和改善水库生态环境的角度出发,对于桥水库水源地生态湿地系统的建设场地、自然地质条件进行了详细分析,并对水源地生态湿地系统的布局及运行维护方案进行了设计,同时,分析了实施水源地生态湿地系统建设项目的综合效益。     

基于SWAT的河套灌区氮磷面源污染时空变化研究

以河套灌区为研究区,采用SWAT模型估算该灌区流域面源污染负荷,分析面源污染的空间分布特征和年际变化趋势,识别灌区面源污染关键区域和关键污染源。结果表明:2001-2020年灌区内总氮、总磷负荷年平均值分别为565.23 kg·a^-1和108.93kg·a^-1;面源氮磷负荷高值区主要分布于灌区中部,低值区主要分布于灌区北部;面源氮磷负荷在中部地区表现为先上升再下降趋势,西部地区表现为先下降再上升趋势,而在东部及北部地区表现为下降趋势;灌区内在产生生活污水过程中产生的氮类和磷类污染物贡献率最大,达到44.51%,其次就是种植业源和养殖业源,贡献率分别为28.76%和26.73%,其中种植业源贡献率会受降雨量变化影响,从东部的乌拉特前旗站向西至杭锦后旗站水量逐渐减少,种植业源贡献率也表现出东部高于西部。生活污水作为第一污染来源,需要严格控制其排放,应着重对厕所粪尿通过排入化粪池等处理方法将其中有害物质转化为沼液等对农作物有用的物质。     

流域非点源磷污染的遗留效应研究进展

流域非点源磷污染的遗留效应是许多流域经过多年污染控制努力后水质仍未见成效的重要原因。本文综述了流域非点源磷污染遗留效应的形成过程机理、模型方法及对水质的影响。由于化肥施用等人为磷过量输入以及水文和生物地球化学滞后性,磷在土壤、沉积物、地下水等介质中大量累积,在人为扰动、气候变化等作用下,累积的遗留磷会重新释放/流失,因而成为受纳水体长期的污染源。数学模型是解析流域非点源磷污染遗留效应的主要方法,现行的模型仍以统计模型为主,其中ELEMeNT-P模型是唯一针对遗留效应问题研发的过程性模型。模型估算结果表明,很多流域的遗留磷是受纳水体磷污染的重要甚至主要原因,且其污染影响可长达数十年到数百年。总体而言,目前对流域非点源磷污染遗留效应的过程机制尚未完全明确,相关模型尚难以模拟遗留效应的时空分布特征。未来研究应深入探究流域遗留磷累积-释放-输移的动态过程机制,改进模型的水文和生物地球化学过程模块,强化模型的多时空尺度模拟功能及多重验证,以精确刻画流域遗留磷的污染贡献及其时空分布特征,为突破非点源磷污染治理困境提供关键科学依据。     

基于USLE的黑河流域非点源污染定量研究

为有效控制黑河流域因土壤侵蚀而产生的氮、磷非点源污染,改善黑河水库水质,以流域的行政单元作为估算非点源污染的响应单元,利用通用土壤流失方程(USLE)并选取合适的方法进行了参数选取和率定,在 GIS软件辅助下,估算了各单元的土壤侵蚀量,计算了流域吸附态氮磷的污染负荷。结果表明:(1)文中所用估算方法较为合理,全流域的平均侵蚀模数为315．06 t/(km2·年);(2)流域每年由土壤流失所引起的吸附态氮磷总负荷量分别达到15．702和3．866 t,对流域水环境造成了严重的污染和破坏;(3)马召乡、甘浴湾乡、板房子乡、安家岐乡、厚畛子乡以及小王涧乡对流域氮磷污染负荷贡献较高,是流域非点源污染控制的主要源区;(4)退耕还林还草, 增加植被覆盖度,减少农事活动是削减和控制流域非点源污染的主要措施。     

基于改进的SWAT模型的山地流域吸附态总磷负荷模拟

SWAT模型模拟的产沙量为流域总产沙量,而无法获得产沙量的空间分布以及与产沙量关联的吸附态负荷的空间分布。为此,针对山地流域,提出"径流连通性因子",基于该因子,形成改进的产沙量以及吸附态总磷负荷的时空分布模型,并对模型进行验证。应用所构建的模型,采用小流域推广法,将非完整流域的行政区域三峡库区中所包含的小流域模型及其模型参数分别扩大模拟范围,总体覆盖整个库区,实现对三峡库区产沙量和吸附态总磷负荷时空分布的模拟,确定出产沙和产生吸附态总磷负荷的关键源区。所构建的模型可用于其他山地流域。     

基于LOADEST模型和小波变换的河流氮磷污染动态分析

河流中污染物负荷量的估算及其演变规律的分析是开展流域非点源污染治理的基础。然而,常见的每月1～2次的低频率人工采样水质监测资料并不能反映河流水体中负荷量的每日连续变化。基于2003—2016年浙江省长乐江出口断面每月1次的水质监测资料,建立和验证了该河流总氮(TN)和总磷(TP)负荷量估算的LOADEST模型。应用该模型和连续的流量资料,核定了研究期间长乐江TN和TP的每日负荷量。结果表明,2003—2016年间长乐江TN年平均负荷量为(2 207.71±862.48)t·a^-1,TP年平均负荷量为(71.43±31.56)t·a^-1。TN和TP的日均负荷量变异较大,分别为(6.04±11.81)t·d^-1和(0.19±0.26)t·d^-1,它们在研究期间总体均呈上升趋势。采用小波分析方法,进一步揭示了研究期间长乐江TN和TP负荷量变化的基本规律。结果显示,长乐江TN负荷量以18个月的时间跨度为主发生着多时频的周期性变化;TP负荷量的变化主周期与TN负荷量的变化类似,但变化强度相对较弱。TN和TP负...     

基于AnnAGNPS模型的苇子沟流域非点源污染模拟研究

采用连续分布式水文模型Ann AGNPS(Annualized Agricultural Non-Point Source Model),耦合GIS技术,对饮马河下游苇子沟流域2009—2015年非点源污染进行了定量模拟,同时用同步水质监测数据检验了该模型在苇子沟流域的适用性。结果表明,该模型对径流、总氮模拟效果较好,对总磷模拟效果较差。在日尺度上,模型对小型降雨事件径流量模拟值偏低,而对暴雨事件模拟值偏高;月尺度上,总氮、总磷的年内变化与降雨量的年内变化一致,5—8月雨季的非点源污染负荷占全年的80%以上;年尺度上,2009—2015年总氮、总磷污染负荷平均值分别为22 295.28 kg和7 085.00 kg,且年际变化趋势一致。降雨量与总氮负荷的Spearman相关系数为0.93,与总磷负荷的相关系数为0.92,且均达到极显著水平(P0.01),说明年降雨量的变化直接影响流域全年总氮、总磷污染负荷的变化。总氮和总磷负荷的空间分布具有很高的相似性,总体上总氮、总磷单位面积负荷量在流域西北部区域较低,而在流域中下游区域较高。     

亚热带源头流域梯级池塘氮磷含量的时空变异及其影响因素

研究亚热带源头流域梯级池塘氮磷含量的变异机制,有利于理解农业小流域池塘水体氮磷面源污染的发生机制。本研究以亚热带红壤丘陵区典型农业小流域——金井小流域为研究区,选择18组典型梯级池塘（每组上、下游池塘各1个,共36个池塘）进行长期定位观测,采用2017年6月到2018年5月期间共12个月梯级池塘水体氮磷的定位观测数据,分析总氮（TN）和总磷（TP）含量的时空变异及其影响因素。结果表明：梯级池塘水体TN含量呈现上游（1.86 mg·L^-1）低于下游（2.56 mg·L^-1）,TP含量上游与下游接近,且上下游池塘TN和TP含量趋势在旱季偏高;梯级池塘水体TN和TP指标超标严重,超标率72.8%以上;周边土地利用类型和养鱼影响了梯级池塘水体TN和TP含量,相对不养鱼池塘,养鱼池塘水体TN和TP含量分别增加了60%、34%。研究结果表明,农业土地利用和养鱼加剧了研究区梯级池塘水质恶化,加强农田面源污染和水产养殖管理有助于梯级池塘水质提升。     

磷源对废水中氨氮去除效果的研究

针对以单一磷酸盐为磷源的化学沉淀法去除氨氮过程中出水磷酸盐残余量偏高的问题,试验尝试以磷酸盐和磷酸氢盐混合物作为化学沉淀法的磷源,研究了物料配比、反应时间等条件对氨氮去除效果及磷酸盐残余量的影响.结果表明,以磷酸氢盐为磷源,出水中氨氮浓度较低,而磷酸盐浓度较高;以磷酸盐为磷源,出水中磷酸盐浓度较低,而氨氮浓度较高,以混...