基于暴雨径流过程监测的渭河非点源污染特征及负荷定量研究

2006年6-12月,对渭河临潼水文站断面5次暴雨洪水过程和3次基流的原状水和上清液进行了监测.结果表明,洪水期间,SS,浑水COD,浑水TP,NO2-N,NO3-N,浑水总氮(TN)等指标监测值都远大于基流监测值.浑水中COD,总磷(TP),TN监测值高与表层土壤中天然腐殖质有关.上清液中TN和TP分别以水溶性氯和固态磷为主,浑水中COD,TP,TN与SS有很好的相关性.采用平均浓度法计算了各指标的非点源污染平均浓度,运用水质水量相关法建立了各指标非点源污染负荷与地表径流量的相关方程.将以上两种方法所得非点源污染平均浓度和相关方程分别用于1991-1999年临潼断面非点源污染负荷预测的结果表明,基于该监测数据的两种方法计算所得结果具有较好的可靠性.     

密云水库土门西沟流域非点源污染负荷估算

密云水库水质影响北京市地表饮用水源质量,非点源污染成为密云水库水质下降的主要原因。为了满足水资源管理规划,在密云水库土门西沟小流域内根据不同的水土保持措施选择6个径流小区,主要有：板栗林、油松林、刺槐林、混交林、灌木林、梯田,于2007年对小区地表径流进行水质水量的监测。运用RUSLE公式和SCS法估算流域内不同水土保持措施的非点源污染负荷,利用ArcGIS工具绘制了土壤侵蚀量空间分布图。结果表明：土门西沟小流域非点源污染物主要来源于土壤侵蚀,泥沙中的吸附态是非点源污染物存在的主要形式;其次土门西沟小流域不同水土保持措施单位面积的污染负荷输出由大到小排列顺序为,经济林＞阔叶林＞灌木林＞针叶林＞混交林＞梯田。研究结果表明减少经济林来增加混交林用地面积,提高水源林的覆盖率,梯田可以维持现有的用地状况,禁止陡坡栽种农作物,坡脚和沟道农地采取梯田的耕种方式,以此来达到控制非点源污染的目的。跟以往研究得出的结论相反,梯田非点源污染负荷比林地小,主要是因为梯田相对坡耕地大大增加了地表入渗量,此外是因为梯田施用有机肥料,减少非点源污染。     

晋江流域非点源氮磷负荷及污染源解析

计算流域非点源氮磷负荷并以此开展源解析对于水体污染控制具有重要意义。基于DEM数据,运用GIS工具划分子流域,提取土地利用和土壤类型等空间相关资料,通过调查及小区试验获取模型参数,建立晋江流域非点源氮磷污染负荷模型;利用SLURP模型和输出系数模型分别核算流域内不同景观类型土地输出径流和农村污染溶解态氮磷负荷,利用修正的USLE土壤侵蚀通用方程核算吸附态氮磷负荷,并进行污染源解析。结果表明:晋江流域非点源氮负荷为12298.95t/a,大部分为溶解态氮,占到了94.13%,主要来自畜禽养殖、农田径流和农村生活污水,其源贡献率分别为31.72%、26.38%和17.44%;非点源磷负荷为667.04t/a,溶解态磷和吸附态磷对流域总磷负荷贡献比例相当,分别为56.73%和43.27%,主要来自土壤侵蚀、农田径流和农村生活污水,其贡献率分别为43.27%、21.10%和12.25%。总体分析表明,土壤侵蚀、农田径流和畜禽养殖是影响晋江流域非点源氮磷负荷的主要污染源,亟待优先控制。     

小流域非点源污染管理措施的多目标优化配置模拟

基于"风险评价—规划分区—分别管理"的非点源污染管理思路,采用非点源污染风险评价模型、最佳管理措施(best management practices,BMPs)评估体系及非支配排序遗传算法相耦合的方式,对北京怀柔区北宅小流域非点源污染进行不同空间尺度下最佳管理措施空间优化配置模拟,为小流域非点源污染最佳管理措施的实施,提供决策支持。研究结果表明:1)非点源污染潜力高风险区为距离河道较近受人为活动影响明显的居民区、养殖场和耕地,为重点管理区;2)根据污染物污染控制功效、成本投入以及景观美学功效3个方面综合评价结果对拟实施的BMPs进行综合评分排序,人工湿地、入渗池、绿屋顶、植物蓄留池等以下渗过程为主要污染控制机制类措施,可作为BMPs情景配置的优选措施;3)不同空间尺度下最佳管理措施空间优化配置模拟表明,流域层面BMPs最优方案为为生物滞留池0,湿式滞留池105 000元,占总成本的8%,入渗沟469 560元,占总成本的92%,总氮、总磷年污染负荷量综合削减率45%;村庄层面BMPs优化配置方案为生物滞留池3 105元,占总成本的0.8%;湿式滞留池21 000元,占总成本的5.6%;绿屋顶216 306元,占总成本的64%;透水性路面11 0736元,占总成本的29.6%。总氮、总磷年污染负荷综合削减率能够达到46%;农户层面BMPs优化配置方案为绿屋顶0元;雨水罐38元,占总成本的2.5%;生物滞留池675元,占总成本的44.5%;透水性路面805元,占总成本的53%。总氮和总磷两种污染物的年污染负荷削减率65%。     

村镇饮用水源地污染关键区识别

为直接识别村镇饮用水源地污染关键区,以遥感影像分类技术提取水源地土地利用类型,基于水源地各类非点源污染源源强系数,根据不同污染因子贡献率采用指数超标法计算各污染因子权值,确定各类污染源的污染影响程度和分析水源地各子流域污染浓度,以地表水环境指标值为界限值进行识别。以安基山水源地2011年污染状况为研究对象,选择农村居民区、农田、矿山为污染源,采用化学需氧量、氨氮、总氮和总磷作为主要污染因子,应用ArcGIS软件划分水源地为19个子流域,在各子流域内综合考虑各类污染源的影响程度,以地表Ⅲ类、Ⅳ类和Ⅴ类水的指标值为界限划分水源地污染等级区,划分结果为:子流域8、14、16和17为正常区,子流域9、10和13为一般污染关键区,子流域2为次污染关键区,子流域1、3、4、5、6、7、11、12、15、18和19为污染关键区。该研究可为村镇饮用水源地污染关键区识别提供新的方法。     

基于水功能区的湖北省农业非点源污染控制区划

农业非点源污染已成为区域水质恶化的主要原因,有针对性地按照国家和地区对不同水功能区的水环境质量标准的要求划分农业非点源污染控制区,可以使非点源污染的控制更有效率.以湖北省103个县域为对象,以水功能区要求为基础,采用ArcGIS分析法确定县域水环境质量标准,在此基础上,采用水质污染指数法及内梅罗指数法解析各县域单元的污染类型及敏感性,最终划定研究区农业非点源污染控制分区.结果表明：1）湖北省可划分为Ⅱ类水质保护区的县域单元29个,划分为Ⅲ类水质保护区的县域单元74个;2）Ⅱ类水质保护区污染类型可划分为3类,主要为单一污染源污染,敏感区可划分为3类,分别为不敏感、轻度敏感及中度敏感;3）Ⅲ类水质保护区污染类型可划分为7类,主要污染类型为单一污染源污染和混合污染,敏感区可划分为3类,分别为轻度、中度及重度敏感;4）农业非点源污染控制区可划分为3个级别,包括2个一级控制分区,6个二级控制分区,23个三级控制分区.区划结果可为湖北省农业非点源污染管理和防治提供参考.     

1991—2021年广东省农业面源污染源特征分析

广东省是经济强省也是农业大省。为保障粮食安全,近年来农业发展速度加快,化肥、农药、地膜的大量使用以及畜禽养殖业的迅猛发展等,使得广东省农业面源污染问题日渐凸显。为揭示广东省农业面源污染物排放量和排放来源,阐明农业面源污染的主要特征及发展趋势,该研究基于1991—2021年历史统计数据分析,运用排污系数法估算了广东省各农业面源污染物排放负荷,阐明了农业面源污染的主要来源及其随时间发展的变化趋势。结果显示：1）1991—2021年广东省农业源化学需氧量（chemical oxygen demand,COD）、氨氮（ammonia nitrogen,NH₃-N）、总氮（total nitrogen,TN）和总磷（total phosphorus,TP）排放量整体呈现增加趋势,2018年以来各污染物排放量出现小幅度降低。与1991年相比,2021年农业源COD、NH₃-N、TN和TP排放量分别增长至1.9、1.9、1.7和2.2倍。2）种植业和畜禽养殖业是广东省农业面源污染的主要来源,种植业对农业源NH₃-N、TN排放量的贡献率最大（占比分别为48%、52%）,而畜禽养殖业对农业源COD、TP排放量的贡献率最大（占比分别为90%、51%）;此外,水产养殖业对农业源各项水污染物排放总量的贡献率在10%～16%之间,但其排放量及贡献率均呈逐年上升趋势。研究客观分析了1991年来广东省农业面源污染特征及变化趋势,结果可以为农业面源污染防治对策提供科学依据。     

密云水库上游地区不同土地利用方式面源污染试验

为了更合理地利用土地、减少面源污染,利用密云水库上游石匣坡地径流场不同土地利用试验小区的5年观测数据,分析不同土地利用方式对面源污染的影响。研究表明:不同土地利用方式多年平均次径流系数差异明显,依次为清耕休闲地>坡耕地玉米>荒草坡>鱼鳞坑刺槐>水平条山楂,多年平均土壤侵蚀量与径流中TP、TN和CODMn流失量随径流系数的增大而增加,流失量与径流系数呈显著的正相关关系;径流中养分含量与径流系数之间没有显著相关关系。因此,通过增加植被覆盖或改变土地利用方式可大大减轻水土流失及其造成的面源污染。     

基于分布式水文模型的嘉陵江流域氮磷非点源污染负荷预测

为研究在大尺度流域上以降雨径流为载体的非点源污染,以基于土地利用的分布式水文模型(SLURP Hydrological model)为基础,提出氮磷负荷预测模型及未来气象参数和土地利用分布图的构建方法.就嘉陵江流域土地利用、畜禽养殖和农业人口未来变化产生的总氮与总磷的月负荷量进行模拟和预测分析.结果表明,预测年降雨径流...     

基于水环境功能区划的农业面源污染源解析及其空间异质性

通过清单分析方法和等标污染负荷法,以乡镇为单元研究了上海市化肥施用、有机肥施用、农作物秸秆、畜禽养殖、水产养殖、农村生活污水等农业面源污染来源化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）等污染物的排放量及其贡献率,并根据各区域水环境功能区划分别在区县尺度和乡镇尺度分析了农业面源污染程度及其区域分布。结果表明,上海市农业面源污染COD、TN、TP实物排放量分别为4.42×104、1.13×104、0.44×104 t/a,相应的等标排放量分别为0.16×104、0.93×104、1.65×104 m3/a,最主要污染源为畜禽养殖,其等标污染负荷比达到66.31 %,最主要污染物为TP,其等标污染负荷比达到60.32 %。各区县因农业面源污染引起的COD、TN、TP排放质量浓度分别为4.16～40.91、1.30～8.71、0.23～4.94 mg/L,各区县农业面源污染水质平均指数在0.67～5.91之间,主要污染乡镇分布在上海南部以及崇明岛等农业产值相对较高且距离水源保护区较近的远郊区域。     

黄石市农业面源污染的解析及其空间异质性研究

为弄清黄石农业面源污染的源分配以及在空间上的分布差异,进而为削减黄石农业面源污染提供理论依据,该文采用清单分析方法,研究了黄石市化肥施用、有机肥施用、秸秆遗弃、畜禽养殖、水产养殖、生活污水、生活垃圾、地表径流中COD、BOD5、TN、TP的污染负荷及其在空间上的分布差异。结果表明,黄石市农业面源污染排放COD、BOD5、TN、TP的实物总量分别为6.12万、3.55万、1.65万、0.43万t/a,相应的等标排放量分别为3061、8874、16542、21726 t/a。农业面源污染负荷已占全市水环境的半壁江山,接近水环境容量,必须予以削减。主要污染源是畜禽养殖、化肥与生活污水,主要污染物是TP、TN。因农业面源污染引起COD、BOD5、TN、TP的排放浓度为26.04、15.10、7.04、1.85 mg/L,达到严重污染。按压力确定的污染程度是大冶市＞市区＞阳新县,按响应确定的污染程度是市区≈大冶市＞阳新县。