汉丰湖流域农业面源污染氮磷排放特征分析

为把握汉丰湖流域农业面源污染现状,探明其首要污染源和重点控制区域,应用排污系数法估算了汉丰湖流域2015年种植业源、畜禽养殖业源和农村生活源TN、TP污染物的贡献量,利用GIS空间分析法研究了其排放的空间分布特征.结果表明,2015年汉丰湖流域农业面源污染TN和TP的总负荷量分别为2721.42 t和492.04 t;等标污染负荷量以南河子流域最大,汉丰湖子流域最小;不同类型农业面源等标污染负荷总量差异很大,以肥料源和畜禽养殖源为主要来源,其中肥料源等标污染贡献率为76.92%,是汉丰湖流域首要污染源;各乡镇中,敦好镇、铁桥镇和白桥镇的等标污染负荷量较高,均高于350 m³·a^-1,为重点控制乡镇.等标污染负荷评价及聚类分析结果表明,汉丰湖流域农业面源有种植业源-畜禽养殖源复合主导型、肥料源-畜禽养殖源复合主导型、种植业源严重污染型和肥料源复合主导型这4种污染类型.     

汀江流域永定段外源污染负荷解析

为明确汀江流域永定段水污染特征并提出有针对性的污染控制对策,采用产排污系数法和入河系数法对汀江流域永定段的外源污染负荷进行了调查分析。结果表明：汀江流域永定段主要污染物指标——化学需氧量（COD _Cr）、氨氮（(NH₄⁺-N）、总磷（TP）的入河量分别为5430.15 t?a^?1、1027.12 t?a^?1、125.03 t?a^?1,各类污染负荷主要来自生活污水、畜禽养殖和农业种植,三者之和占各污染物总负荷的比例超过80%,其他排放源的COD _Cr、氨氮、总磷污染负荷量相对较小。生活污水、畜禽养殖和农业种植是汀江流域永定段水环境污染防治的重点。汀江流域永定段污染排放在空间上呈现较明显的区域差异,各乡镇应针对本区域污染特点有侧重地进行治理。     

沱江流域典型及新兴全氟/多氟化合物的污染特征及来源解析

为研究沱江流域表层水中全氟/多氟化合物（PFASs）的污染特征和来源,采用超高效液相色谱-串联质谱（UPLC-MS/MS）分析了沱江48个表层水样中的PFASs.结果表明,沱江流域水体中ρ（ΣPFASs）为12.5~3789 ng·L^-1,其中全氟辛烷羧酸（PFOA）为最主要污染组分,ρ（PFOA）为9.97~3764 ng·L^-1,占比高达73.6%~99.8%,说明传统PFASs仍是沱江流域主要的PFASs.所涉新兴PFASs检出率最高的为F-53B,检出率达100%,F-53B已在沱江流域被广泛使用.沱江流域浓度最高的新兴PFASs为6：2氟调聚磺酸（6：2 FTS）［nd~27.3 ng·L^-1,平均值为（9.12±7.70） ng·L^-1］,与国内外其它河流相比,处于较高污染水平.工业园区附近采样点的PFASs污染水平较高,其次为沱江下游的泸州河段,说明氟工业园区排放和人类日常生产活动是造成沱江流域PFASs污染的主要影响因素.最后,通过估算得出,沱江流域水相向长江排放的PFASs通量为353 kg·a^-1,其中排放通量最高组分为PFOA （348 kg·a^-1）,可为沱江流域PFASs管控提供基础数据.     

基于DPeRS模型的海河流域面源污染潜在风险评估

运用DPeRS（diffuse pollution estimation with remote sensing）模型对海河流域面源污染物的空间分布特征和污染来源进行遥感像元尺度解析,结合地表水质评价标准,构建了面源污染潜在风险分级方法,评估了海河流域面源污染潜在风险.结果表明：污染量上,海河流域总氮（TN）、总磷（TP）、氨氮（NH₄⁺-N）和化学需氧量（COD）面源污染排放负荷分别为429.2、25.7、288.3和1017.0 kg ·km^-2,入河量分别为2.5万t、1597.2 t、1.7万t和6.6万t;污染类型上,农田径流是海河流域最主要的氮磷型（TN、TP和NH₄⁺-N）面源污染源,对于COD指标,城镇生活是首要污染类型,其次为畜禽养殖;空间分布上,海河流域中部和南部地区面源污染负荷较高,此区域也是该流域面源污染高风险集中分布区,氮磷型面源污染高风险区域分布相对较为集中,化学需氧量型则较为零散;海河流域有36%以上的区域存在氮磷型面源污染风险,有2.94%的区域存在化学需氧量型面源污染风险.     

沱江流域总氮面源污染负荷时空演变

根据四川省沱江流域水环境受总氮（TN）面源严重污染的现状,采用排污系数法估算2007~2017年该流域来自各面源污染源的TN污染负荷,并利用空间重心统计法和空间分析技术揭示沱江流域TN污染负荷时空分布特征及转移趋势,以期为相关部门精准防控和预警沱江流域面源污染提供理论依据.结果表明,2007~2017年畜禽养殖污染源对整个流域的TN污染负荷贡献率每年均在45%以上,是TN面源污染的主要污染源.农村生活和农村生活垃圾污染源的贡献率呈逐年减少趋势,农田固废和农田径流污染源的贡献率则呈增加趋势.TN总污染负荷总体呈下降趋势,2010年污染负荷最大,达到5.7×10⁴ t,2017年最小,为4.69×10⁴ t.污染负荷在空间上的异质性变化及降雨径流的不均匀分布驱使畜禽养殖、农田固废类和农田径流污染源的TN污染负荷重心由西北向东南方向移动,流域东南部是畜禽养殖、农田固废类和农田径流TN污染的重点防控区域.东南部各区县的农业人口大量向城市人口转化,进而驱动农村生活和农村生活垃圾污染源的TN污染负荷重心由东南向西北方向转移,其转移范围高达66.35 km²,由此确定的最小边界圆是污染源污染负荷变化的重点识别区域,沱江流域西北部则是农村生活和农村生活垃圾TN污染的重点防控区域.本研究拓展了环境科学领域对流域污染负荷时空演变的探究方法,对于改善水环境质量,促进流域经济可持续发展具有重要意义.     

2016~2017年长荡湖流域河湖系统营养盐时空分布机制分析

以江苏省常州市长荡湖流域河湖系统为研究对象,基于野外监测与室内分析,探讨了水体氮、磷等营养盐的时空分布特征及其影响因素.结果表明,2016~2017年长荡湖流域河湖系统氮、磷污染突出,河流TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N、TP和Chla平均质量浓度和高锰酸盐指数分别为（3.70±0.76）mg ·L^-1、（1.81±0.42）mg ·L^-1、（1.03±0.61）mg ·L^-1、（0.38±0.31）mg ·L^-1、（25.74±37.00）μg ·L^-1和（6.35±0.81）mg ·L^-1.河流总氮污染季节差异明显,表现为冬、春季劣于夏、秋季,河流总磷污染表现为秋、冬季劣于春、夏季,空间差异表现为北 > 西北 > 南 > 东部,河流处于中~高度富营养化状态.湖区TN、NO₃^--N、NH₄⁺-N、TP和Chla平均质量浓度和高锰酸盐指数分别为（2.25±0.94）mg ·L^-1、（0.98±0.47）mg ·L^-1、（0.19±0.14）mg ·L^-1、（0.11±0.03）mg ·L^-1、（18.71±8.76）μg ·L^-1和（4.59±1.09）mg ·L^-1,氮、磷质量浓度均超过Ⅲ类水标准,在空间上表现为从西部向东、南部降低的趋势,湖区处于轻~中度富营养状态.丹金溧漕河、通济河与薛埠河等河流是长荡湖流域河湖水系的主要污染物输送通道,丹金溧漕河干流输送氮、磷年通量最大,约为通济河和薛埠河年通量总和的10~12倍.长荡湖流域河流氮、磷污染同时受到农业面源污染物流失与城镇污水排放的影响.土地利用方式转变和大气沉降是导致长荡湖流域河湖系统氮、磷污染加剧的重要驱动因素.     

哈尔滨市秸秆焚烧大气污染负荷估算方法研究

本文针对近些年哈尔滨秋末冬初大气污染程度增加的溯源问题,基于静风污染气象及降雪对秸秆焚烧的影响等基本假设,采用箱式模型和优化拟合的方法对秸秆焚烧产生污染物的源强及其负荷进行了估算.通过对2015年和2017年典型时段数据的优化拟合得到降雪前重污染天气下PM₁₀排放源强分别为20.16、21.83 μg·m^-2·s^-1,CO的排放源强分别为149.32、138.65 mg·m^-2·s^-1;降雪后重污染天气下PM₁₀排放源强分别为15.98、7.09 μg·m^-2·s^-1,CO的排放源强分别为122.91、89.21 mg·m^-2·s^-1.由降雪前后各污染物的源强差得到2015年和2017年秸秆焚烧产生的PM₁₀的排放源强分别为4.18、14.74 μg·m^-2·s^-1,负荷分别为20.73%、67.52%;CO的排放源强分别为26.41、49.44 mg·m^-2·s^-1,负荷分别为17.69%、35.66%.本文为相关清单的研究提供了一种客观的校核方法,具有重要的社会、环境及现实意义.     

非点源污染河流的水环境容量估算和分配

通过河流相应集水区内氮磷的各污染源分析(包括农地、畜禽养殖和生活排污等),利用输出系数模型估算各非点源的氮磷投(排)放量和入河量;采用河段氮磷输入-输出平衡关系分析方法,估算河流对氮磷的每月自净量.以此为基础,参照水功能区划所要求的水质目标,提出了水质未超标河段相应集水区的氮磷剩余水环境容量按月估算模型,和水质超标河段相应集水区内氮磷投放削减量的按月估算模型,及其在各污染源之间的分配方案.结果表明,长乐江的总氮和总磷自净量分别达到775.9 t·a^-1和30.9 t·a^-1,自净率分别为28.8%和51.2%.河流对氮磷的自净量不仅受水文生态条件的影响而表现出较大的季节性变化,而且随着污染负荷量本身的增加而提高.按照水功能区划中Ⅲ类水的水质要求,长乐江总氮含量全年超标;各非点源的总氮投(排)放量均须不同程度的削减,削减总量应达到1 581.0　t;氮源削减量分配结果表明,化肥是应削减的最大氮源,要求在河流相应集水区内的化肥氮投放削减量为1 047.4 t·a^-1;而与各种氮源的投排放现状相比,要求削减比例最高的是畜禽养殖的氮排放量,达32.4%.长乐江流域尚有一定的总磷剩余水环境容量(2 335.7 t·a^-1).根据目标水质要求,平水期是各污染源总氮投放需要削减的量最大的时期,丰水期则是总磷剩余水环境容量最小的时期.     

基于机器学习的长江流域农田氮径流流失负荷估算

定量解析长江流域农田氮径流流失特征是实现长江及其河口氮污染有效控制的关键科学基础.基于收集的长江流域570个旱地和434个水田田间氮径流流失数据组,采用相关性分析、结构方程模型、方差分解和机器学习方法,探究了影响旱地和水田总氮径流流失强度的主要因素,建立了基于机器学习的长江流域旱地和水田总氮径流流失强度预测模型,量化了长江流域农田总氮径流流失负荷.结果表明,径流深、施氮量和土壤氮含量是影响旱地总氮径流流失强度的主要因素;径流深和施氮量是水田总氮径流流失强度的主要影响因素.与分类与回归树、多元线性回归和增强回归树方法相比,采用随机森林算法构建的长江流域旱地和水田总氮径流流失强度预测模型具有更高的精度（R²为0.65~0.94）.基于随机森林算法的预测模型估算的2013年长江流域农田总氮径流流失负荷（以N计）为0.47 Tg ·a^-1（旱地：0.25 Tg ·a^-1;水田：0.22 Tg ·a^-1）,中下游地区贡献了58%的流失负荷.模型预测5种防治情景下的长江流域农田氮流失负荷可削减2.4%~9.3%,其中减少径流量的削减效果最为显著.长江流域农田氮面源污染防治必须协同加强氮肥精准管理、减少农田径流量和提高土壤氮利用,且应将重点放在中下游地区.所发展的基于机器学习建模方法克服了氮径流流失强度与影响因素之间函数关系难以确定的问题,为估算区域或流域农田氮流失负荷提供了简便且可靠的方法.     

会仙岩溶湿地丰平枯时期地下水金属元素污染与健康风险

以我国面积最大的亚热带低海拔岩溶湿地为研究区,对该区不同时期（丰水期、平水期和枯水期）地下水27组样品中10种金属元素（Cd、Cr、As、Al、Cu、Pb、Zn、Mn、Hg和Fe）进行测试和分析,分别运用综合污染评价法、多元统计分析及健康风险评价模型揭示了丰平枯时期地下水中10种金属元素的污染特征、分布状况和健康风险.结果表明,研究区地下水中金属元素的平均浓度大小为：Mn > Fe > Zn > Al > Hg > Cr > Cu > Cd > As > Pb,丰水期Mn（1022.00 μg·L^-1）和平水期Hg（42.40 μg·L^-1）最大浓度超过我国相关水质标准限值.据污染评价结果,丰水期地下水中仅Mn污染等级出现Ⅵ,Cd、Al、Zn、Fe污染等级均为Ⅲ,平水期仅Hg污染等级为Ⅵ,仅Al污染等级为Ⅲ.从金属元素超标组分、浓度和污染特征看,枯水期水质优于丰水期和平水期.地下水中Zn、Cd、Mn和Al浓度受人类活动影响,时间尺度特征不明显,As、Fe、Cu和Cr浓度即受人类活动影响,又具有一定时间尺度特征,Hg和Pb浓度主要表现为时间尺度特征.据健康风险评价结果,地下水中10种金属元素通过饮用水和皮肤入渗2种途径暴露的人群总健康风险大小为：平水期 > 丰水期 > 枯水期,Cr通过饮用水途径在丰水期（8.03×10^-5 a^-1和8.76×10^-5 a^-1）、平水期（1.15×10^-4 a^-1和1.26×10^-4 a^-1）和枯水期（8.72×10^-5 a^-1和9.51×10^-5 a^-1）引起的成人和儿童致癌风险均高于5.0×10^-5 a^-1,Cr是引起致癌健康风险的主要金属元素.从饮用水安全角度,饮用前应对会仙岩溶湿地部分地下水中Mn、Hg和Cr进行一定控制.     

深圳湾流域TN和TP入海年通量变化规律研究

采用经验排污系数法、输出系数模型以及平均浓度法,分别研究1986~2011年间深圳湾流域内深圳和香港两个区域的总氮(TN)和总磷(TP)入海污染负荷年通量的变化规律.结果表明,整个深圳湾流域在80年代、90年代和2000年之后的3个时期内TN入海负荷量平均值分别为10 388.2、10 727.9和10 937.3 t,TP为2 694.5、1 929.2和1 388.7 t.其中深圳一侧随着社会经济和城市化的快速发展,TN和TP年负荷通量大幅增长,26年来点源污染分别增加了4373.6 t和195.9 t,相应增长了261.0%和64.2%,非点源污染增加了1067.2 t和151.0 t,相应增长了63.4%和84.9%,建设和交通用地的扩张是非点源污染负荷增长的主要因素;深圳一侧对深圳湾流域入海污染负荷的贡献率分别从42.4%和27.0%增加到85.1%和75.2%;而香港一侧TN和TP年负荷通量分别减少了3028.5 t和1031.5 t,相应削减了66.3%和79.0%.     

巢湖流域非点源磷流失关键源区识别

农业非点源磷污染是水体富营养化的重要原因.识别流域内各类景观中土壤磷向水体流失风险最大的关键源区并加以重点控制是流域非点源磷污染治理的重要手段.以巢湖流域为研究区,尝试采用改进的磷指数法在较大的流域尺度开展非点源磷流失风险评价及关键源区识别.在影响磷流失的污染源因子中增加了土壤磷吸持指数和磷饱和度指标.以反映土壤磷在水土界面迁移能力的差异;在迁移因子中又考虑了污染源与巢湖的距离.以反映污染源对最终受纳水体的影响;同时根据研究区特征及研究尺度对磷指数各指标分级与等级值进行了修改.结果表明,流域土壤磷吸持指数空间差异较小,总体上偏低,具有较高的流失风险;而土壤磷饱和度空间差异较显著,饱和度>25%的高风险区域超过流域面积的40%.巢湖流域非点源磷污染风险指数空间差异显著,风险等级最高(占流域面积5%)的区域分布在主要入湖河流下游的两岸平原地区,应作为磷污染重点控制的关键源区.磷指数法能够快速而方便地识别非点源磷污染的关键源区,应用于较大尺度流域可以从宏观上掌握非点源磷污染的空间差异并实施有效治理.     

基于地理信息系统的清河流域污染源排放特征及水环境监控能力分析

针对清河流域水环境管理的需求,通过野外调查和环境统计获取相关数据,应用GIS和GPS技术,建立流域污染源地理信息系统数据库,在此基础上,对清河流域污染源排放特征及流域水环境监控能力现状进行了研究。结果表明：在清河流域,废水污染源主要集中在支流小清河和寇河流域,典型行业包括牲畜屠宰、食品加工、缫丝加工等;污染源在线监控和河流水质断面监测能力均无法满足流域水环境管理的需要,在清河流域的水环境管理中,应将小清河流域和寇河流域作为重点水质控制单元进行管理,在小清河和寇河入清河干流处增设水质监测断面。     

潮河流域降雨径流事件污染物输出特征

在半干旱半湿润地区,非点源养分污染的发生主要由降水径流事件驱动,伴随这些短暂脉冲事件流失的养分量决定着一年总的污染排放负荷,因此研究汛期降雨径流事件下水体污染动态特征是半干旱半湿润地区污染负荷模拟及控制的关键.以北京市密云水库上游的潮河流域为研究区域,2018年和2019年汛期进行古北口站和下会站的降雨径流过程水质水量同步监测.结果表明：①监测的3场降雨事件（E1、E2和E3）中,E1的降雨量和强度最大,相应的流量和污染物浓度最高;②不同降雨事件下,污染物浓度及其变化不同.大暴雨事件和暴雨事件（E1、E3）下,总氮（TN）、氨氮（NH₄⁺-N）、硝氮（NO₃^--N）、总磷（TP）和悬浮物（TSS）的浓度与流量变化过程相似;大雨事件下（E2）,总氮（TN）、氨氮（NH₄⁺-N）、总磷（TP）和悬浮物（TSS）的浓度与流量变化过程相似,硝氮（NO₃^--N）浓度变化与流量相反;③不同降雨事件下,不同形态污染物浓度及其变化不同.降雨侵蚀强烈（E1、E2）,颗粒态污染物浓度变化明显,与悬浮物（TSS）呈显著正相关关系;降雨未引起土壤侵蚀（E3）,氮磷形态以溶解态氮（TDN）和溶解态磷（TDP）为主,浓度变化主要与流量有关;④不同降雨事件下,不同站点的流量和污染物浓度不同.强降雨侵蚀事件在古北口表现更明显,引起流量和总磷（TP）、悬浮物（TSS）的变化幅度更大.以上结果可以用来确定降雨事件引发的非点源污染物输出特征,为该地区的汛期水质预测与控制提供参考.     

滇池流域农村面源问题浅析

介绍了滇池流域自然和社会经济概况,分析了非点源污染的特性。认为滇池流域农村面源主要由村镇生活污水、农村固体废物、化肥施用、地表径流、土壤侵蚀和流失、畜禽养殖粪便构成。在得出结论的基础上提出了措施。     

流域农业面源污染生态工程调控措施

农业面源污染是导致目前流域水环境质量恶化的重要原因。文章从流域水环境状况、农业面源污染现状出发,结合面源污染的特点和研究发展历程,重点探讨了流域农业面源污染生态工程调控的可行性。     

潮白新河下游流域非点源污染潜在敏感区识别

运用通用土壤流失方程（USLE）,以2006年研究区域TM遥感影像、数字高程模型（DEM）等为基础,在GIS平台上通过栅格运算生成了潮白新河下游流域非点源污染潜在敏感区分布图,并划分了敏感区类型。     

AnnAGNPS模型在九龙江流域农业非点源污染模拟应用

运用连续-分布式参数模型(AnnualizedAgriculturalNonPointSourceModel,AnnAGNPS)进行中国南方山区中等尺度流域———九龙江流域农业非点源污染负荷估算和对流域过程和管理措施的模拟.利用4个典型汇水区校正模型参数,并进一步在九龙江的北溪和西溪两大支流流域验证模型的适宜性.以此为基础模拟西溪总氮负荷为24.76kg/(hm²·a),总磷负荷为0.67kg/(hm²·a);北溪总氮负荷10.28kg/(hm²·a),总磷负荷为0.40kg/(hm²·a).运用AnnAGNPS模型对典型汇水区特定集水单元、西溪和北溪流域的土地利用管理措施进行分别模拟.模拟结果显示坡地种植退耕返林后,天宝仙都集水单元92地表径流、泥沙、总氮和总磷负荷可分别削减了21.6%、25.9%、96%和79.2%;下庄集水单元93地表径流、泥沙总氮和总磷负荷削减率分别为94.1%、54.9%、99.2%,和79.7%;模拟西溪香蕉地改种双季稻,西溪总氮、可溶态氮、总磷和可溶性磷依次削减了23.83%、25.44%、9.08%和19.84%;模拟北溪流域内生猪场全部搬迁,流域出口总氮和可溶态氮的削减率分别为63.54%和76.92%.     

白洋淀流域府河干流村落非点源负荷研究

村落非点源污染是白洋淀流域农业非点源污染的重要组成部分.现场调查府河干流临河村落生活污水、生活垃圾的排放情况及相应污染物含量,研究了其非点源污染特征.结果表明:临河村落生活污水与生活垃圾的人均排放量分别为26.3 L/d和0.41 kg/d;临河村落非点源氮、磷污染中,生活垃圾贡献极大,在TN、TP年潜在入河负荷和年入河负荷中所占比例均接近70%;生活污水中的氮、磷以可溶态为主;生活污水与人粪尿的CODCr年入河负荷分别为10.9和2.30 t,生活垃圾的TOC年入河负荷为26.9 t.      

茅坪河流域非点源污染负荷模拟

为定量化研究茅坪河流域农业非点源营养物质氮、磷的输出负荷,在茅坪河的亚流域陈家冲,利用2004-05～2004-10降雨期的监测数据,通过实测值和模拟值的比较对非点源污染模型SWAT(Soil and Water Assessment Tool)进行了率定和验证,采用Nash-Sutcliffe系数(R²)、均方根差(RMSE)和相对误差(CV)检验实测值和模拟值的拟合度.利用验证后的模型模拟了茅坪河流域营养物质氮、磷的输出负荷量.经验证径流、总氮和总磷的Nash-Sutcliffe系数分别为0.71、0.51和0.62,最小相对误差分别为1.8%、1.1%和10%,模型对氮和磷的输出模拟效果稍差,但对径流的模拟取得了较好的效果,表明该模型可运用于茅坪河流域非点源污染的模拟研究.模拟结果显示,2004-05～2004-10,茅坪河流域共有102.5 t氮和9.46 t磷流入长江,大量农业非点源污染的产生是造成茅坪河水质恶化的重要原因之一.