基于氮磷指数的小流域氮磷流失风险评价

识别区域氮磷流失综合风险分布状况并对氮磷流失进行综合调控是控制非点源污染的有效措施。但传统的研究往往局限于氮或磷流失风险的单独评估和调控,以密云水库沿湖集约化农区东庄小流域为例,应用氮指数、磷指数及氮磷综合指数法,对区域氮磷流失风险进行综合评价。结果表明:流域氮、磷流失风险总体上较小,80%以上的区域均处于氮、磷流失的无风险或低风险区,但氮、磷流失的空间分布存在较大差异。其中氮流失的高度风险区集中在山地中土壤侵蚀指数较大的果园;而磷流失的高风险区域主要分布在河流沿岸的农业用地。氮磷综合风险指数显示,93.1%的区域处于无风险和低风险区,中度以上风险区占总面积的6.9%,主要集中在流域中部有着较高的肥料施用、地势陡峭且处在河流沿岸的农业用地或山地中。单独考虑氮指数或磷指数都难以反映区域氮磷流失的综合风险状况,容易忽略磷指数高氮指数低、氮指数高和磷指数低以及氮、磷风险在中等的区域。因此,在氮、磷流失风险评估基础上,进行氮磷流失风险的综合评价,可为氮磷流失的综合调控提供指导。     

宁夏引黄灌区稻田氮磷流失特征初探

在宁夏引黄灌区选择相对封闭灌排体系作为试验监测区,通过2年在作物灌溉期间对试验监测区的灌排水中氮磷的跟踪监测,研究了该区域氮、磷流失,分析了支渠灌溉水、支沟排水中的氮磷动态变化规律。研究表明：2006年种稻区的氮磷流失明显高于2007年的稻旱区,稻区氮的流失负荷15.2kg·hm-2,磷的流失负荷6.9kg·hm-2;稻区比稻旱区氮磷流失严重,稻区总氮变幅在0.32～8.22mg·L-1,总磷变幅在0.012～0.921mg·L-1,均超过水体富营养化指标;稻区支沟排水中氮磷组分变化与稻旱区一致,氮都是以硝态氮为主,磷以溶解性总磷和颗粒磷为主,支沟排水中的硝态氮动态变化与总氮变化一致,颗粒磷与总磷动态变化一致,均为前期颗粒磷含量较高,中后期较低,可溶性总磷与之相反;灌溉前期支沟排水中氮磷流失严重的几个时期,均是在各种作物施肥7～10d后,尤其氮、硝态氮流失严重,后期支沟排水中氮磷流失是由于传统的不合理的灌溉形成的地表径流,将灌溉水养分含量迁移到排水中,造成支沟排水氮磷流失加重。结合宁夏引黄灌区的自然条件、耕作方式等因素,综合分析了宁夏引黄灌区在作物灌溉期间非点源污染产生过程及污染特点,为该地区非点源污染管理和控制提供科学依据。     

九龙江流域典型汇水区地表径流氮磷流失特征分析

选取九龙江流域5个典型汇水区,通过流域主要雨季天然降雨径流过程监测,对所获得的氮磷营养盐的监测数据进行归纳与分析,着重探讨了暴雨事件下径流氮磷流失及其形态的变化规律。结果表明:暴雨事件下农业汇水区地表径流氮输出以水溶态为主,磷以泥沙结合态为主,天然林地为主的汇水区则相反,前者以泥沙结合态为主,后者以水溶态为主;5个汇水区暴雨事件中总氮最高浓度值为日常采样浓度值的2.9～11.3倍,暴雨事件中总磷最高浓度值为日常采样浓度值的2.9～20.5倍;氮磷输出量均值的差异反映氮磷输出量大小受土壤质地、施肥量、土壤氮磷含量、土壤保水保肥性能等因素的综合影响。整个径流过程中水量和氮磷浓度随时间变化幅度较大,且2者变化呈大体相同的趋势。氮磷及其各形态的浓度多数在相同时间内达到峰值。泥沙结合态氮、水溶态磷变化幅度较小,水溶态氮和泥沙结合态磷浓度变化幅度较大。统计各汇水区雨量不同的降雨事件下氮磷流失负荷表明,特大暴雨对汇水区氮磷负荷的贡献非常显著。     

九龙江流域典型汇水区地表径流氮磷流失特征分析

选取九龙江流域5个典型汇水区，通过流域主要雨季天然降雨径流过程监测，对所获得的氮磷营养盐的监测数据进行归纳与分析，着重探讨了暴雨事件下径流氮磷流失及其形态的变化规律。结果表明：暴雨事件下农业汇水区地表径流氮输出以水溶态为主，磷以泥沙结合态为主，天然林地为主的汇水区则相反，前者以泥沙结合态为主，后者以水溶态为主；5个汇水区暴雨事件中总氮最高浓度值为日常采样浓度值的2．9～11．3倍，暴雨事件中总磷最高浓度值为日常采样浓度值的2．9～20．5倍；氮磷输出量均值的差异反映氮磷输出量大小受土壤质地、施肥量、土壤氮磷含量、土壤保水保肥性能等因素的综合影响。整个径流过程中水量和氮磷浓度随时间变化幅度较大，且2者变化呈大体相同的趋势。氮磷及其各形态的浓度多数在相同时间内达到峰值。泥沙结合态氮、水溶态磷变化幅度较小，水溶态氮和泥沙结合态磷浓度变化幅度较大。统计各汇水区雨量不同的降雨事件下氮磷流失负荷表明，特大暴雨对汇水区氮磷负荷的贡献非常显著。     

紫色土小流域土壤及氮磷流失特征研究

紫色土区土壤及其养分流失对长江水环境产生严重威胁。然而,有关该地区自然降雨侵蚀下土壤及氮磷流失规律的研究却较为少见。以紫色土农田利用为主小流域为研究对象,监测自然降雨侵蚀下土壤及其氮磷的流失过程,以期服务于流域尺度土壤及养分流失的模拟与控制。结果表明,次降雨径流含沙量与流量的变化基本同步,峰值含沙量往往出现在峰值流量处或略有提前,此后,含沙量迅速降低。硝态氮流失浓度与流量的变化成反比,峰值流量处流失浓度一般达到最低,此后,随着流量的降低,其流失浓度存在较为明显的升高过程。铵态氮与水溶性磷的流失表现为剧烈波动的变化特征。氮素流失的主要形态是硝态氮,其占到次降雨无机氮流失总量的88%～97%。     

长三角城郊樟溪流域水体氮磷分布特征及其影响因素

快速城镇化和人类活动导致城郊流域水体营养盐污染和富营养化问题加重,识别氮、磷污染对流域水质的管控具有重要的意义。本研究选取长三角典型城郊地区宁波樟溪流域,在流域内根据土地利用类型、地形特征等布设样点,于2016年连续4个季度进行水样采集,研究樟溪流域河流水体氮、磷的含量及形态,及氮、磷在该流域的时空分布特征,并对其来源和影响因素进行分析。研究结果表明,流域内氮、磷分布具有较大的空间差异性,其中NH+4-N(n.d.~1.375 mg·L~(-1))、TN-N(0.570~11.363 mg·L~(-1))、DIP(n.d.~0.169 mg·L~(-1))、TP(0.010~1.908 mg·L~(-1))。在子流域空间分布上,人类活动频度越高的区域氮、磷的浓度越高,各采样点水体不同形态氮含量和磷含量具有明显的季节变化规律:春季和秋季的含量要高于夏季和冬季。本研究选取采样点距城镇距离、距源头距离以及土地利用类型所占采样点缓冲区的比例来表征人类活动的影响,结果表明,TN和TP含量与距城镇距离呈显著负相关关系,表明城镇化水平对流域氮、磷污染的重要影响。另外,典型城郊流域河流水体氮、磷污染主要受土地利用类型的影响,其含量与农业和城镇用地呈显著正相关关系(P0.01),其含量随人类活动频度的增加而升高。     

小清河流域氮磷时空特征及影响因素的空间与多元统计分析

选取山东小清河流域为研究区,在2012—2013年汛期和非汛期的水质监测基础上,应用主成分分析(PCA)和聚类分析(CA)等多元统计方法识别流域不同形态氮磷浓度的时空分布特征,结合空间分析和相关分析方法辨析集水区不同土地利用方式对氮磷输出的影响。结果表明:流域氮污染严重,其中总氮超标率达100%。氨氮、磷酸盐浓度汛期显著高于非汛期,硝态氮浓度则非汛期显著高于汛期(P0.05)。以总磷、总溶解态磷为主要指标的主成分Z1对水质变化的贡献率接近50%,以总氮、氨氮和硝态氮为主要指标的主成分Z2对水质变化的贡献率接近20%。总氮、总磷、氨氮、磷酸盐和总溶解态磷浓度与集水区城市和工业建设用地的面积比例呈显著正相关(P0.05);硝态氮浓度与耕地面积比例呈显著正相关,与草地、林地面积比例呈显著负相关(P0.05)。空间上按氮磷分布特征不同子流域被划分为3类:第1类和第2类主要集中在干流及北部平原区,沿途接纳点源排放,氮磷浓度总体较高且空间差异较大;第3类流域主要位于南部山区,建设用地比例较小,污染程度相对较低。     

缺资料小流域非点源磷素输出关键源区识别方法初探

为控制水体污染,改善水质,最大效率地降低磷素污染,迫切需要寻找非点源磷素流失的关键源区。采用半定量、经验性的流域尺度磷素流失危险分级方案,通过分析确定以土地利用类型为源因子,以坡度和区域至河流的距离为迁移因子,最大限度地识别缺资料小流域非点源磷素输出关键源区,并以辽宁社河农业小流域为例,通过GIS技术探索小流域磷素流失的关键源区。结果表明,社河流域大部分区域地表径流磷素流失风险等级为低,该部分区域面积占流域总面积的80%;河流两侧大部分农田非点源磷素流失风险等级属于中,该部分区域面积占流域总面积的13%;非点源磷素输出高风险等级的区域占流域总面积的7%,主要分布在流域内坡度较大、与河流距离较近的山区旱地和丘陵旱地等区域。需要对磷素输出关键源区域加强土地管理,降低非点源磷素负荷输出。     

董铺水库及入库河流表层沉积物污染状况评价

董铺水库是合肥市重要的水源地之一,其水质状况直接影响合肥市民的身体健康。了解董铺水库及入库河流营养元素和重金属等污染物含量及分布特征,对探究董铺水库污染状况及其控制与管理有重要参考意义。采集了董铺水库及入库河流25个采样点(断面)沉积物样本,测定总氮(TN)、总磷(TN)、有机质(OM)及4种重金属指标,采用氮磷综合污染指数和有机污染指数评价了库区及入库河流表层沉积物营养元素污染状况,并使用地累积指数及潜在生态风险指数评价沉积物4种重金属污染状况。结果显示:董铺水库库区及入库河流氮磷综合污染指数整体上属于清洁范围,库区少数采样点为轻度-中度污染;库区沉积物的总氮单项污染指数以及综合污染指数均高于入库河流,而总磷污染指数则表现出相反的趋势;有机污染指数整体上属于轻度水平,88.9%的河流断面沉积物属于清洁-中度污染,43.8%的库区采样点处于中度污染水平;地累积指数评价显示库区及入库河流沉积物中重金属Zn、Pb、Mn表现出轻度污染水平,Cu为清洁等级,4种重金属的平均污染程度由高到低依次是Zn、Pb、Mn、Cu,水库库区及入库河流潜在生态风险指数RI的平均值分别为12.6和11.8,均处于低风险水平,属于低生态危害程度。     

太湖入湖河流氮磷时空分布特征

为探究典型入湖河流的水环境状况,选取太湖入湖河流梁溪河为研究对象,于2017年12月—2018年12月进行定期取样监测,开展水体氮磷时空分布特征的分析。结果表明,梁溪河支流的污染状况比干流严重,大多支流为劣Ⅴ类水。其中,干流总氮(TN)、氨氮(NH_4~+-N)、硝酸盐氮(NO_3~--N)、总磷(TP)浓度的变化范围分别为0.57～2.86、0.10～0.75、0.02～0.53和0.05～0.39 mg·L~(-1),支流TN、NH_4~+-N、NO_3~--N、TP浓度的变化范围分别为2.42～5.63、1.12～3.35、0.32～2.33和0.07～0.52 mg·L~(-1)。对其氮磷的相关性分析表明,水体氮磷的输入形式和途径上一致。时间分布上,TN浓度在春季和夏季出现峰值,TP浓度则表现出冬季低、夏季高的趋势;空间分布上,夏季氮磷浓度沿干流流向呈上升趋势,支流氮磷污染严重,并对干流产生影响。在今后的河流修复与整治中,应遵循对干流和支流共同调控的综合修复策略。     

三峡库区笋溪河流域面源污染及其与土壤可蚀性k值的关系

研究三峡库区面源污染特征及其与水土流失的关系,可为库区氮磷污染和土壤侵蚀控制提供依据.选择三峡库区库尾笋溪河流域,在流域内分园地、林地和耕地3种土地利用类型共采集126个土壤样品,并在主干和支流采集52个水质样品.根据EPIC模型计算土壤可蚀性k值,分析流域内土壤可蚀性k值对面源污染的影响.结果表明,笋溪河流域面源污染主要是氮污染,总氮均值达1.37 mg/L,氮素的主要形态为硝态氮,占总氮的71.2%;总磷浓度为0.1 mg/L.流域内土壤可蚀性k值均值为0.040,随着土层加深土壤可蚀性k值呈上升趋势;林地土壤可蚀性k值显著低于园地和耕地.笋溪河流域总氮浓度与园地和耕地0-20 cm土壤可蚀性k值有关,硝态氮浓度与耕地0-40 cm土壤可蚀性k值有关.因此,笋溪河流域面源污染严重,主要来源是耕地和园地,应实行免耕、植物篱等措施,同时减少化肥施用,增加有机肥比例,以增加土壤抗侵蚀能力,进而控制流域水土流失和面源污染.(图6参37)     

Identifying and quantifying nitrogen and phosphorus loadings from agriculture and livestock waste in the Penios River Basin District

The nitrogen and phosphorus loadings coming from diffuse, non-point pollution sources related to agriculture and animal husbandry in the Penios river basin in the region of Thessaly, Greece, were estimated. Detailed data on types of crops and field area as well as types and numbers of animals bred in the municipal districts included in the Penios River Basin District were collected from agricultural cooperatives and rural agencies in Thessaly. Related nitrogen and phosphorus loadings were calculated and all data were mapped in a geographic information system (GIS) environment to show how diffuse pollution is spatially distributed in the Penios basin and to identify areas with the highest anthropogenic pressures. This type of data is useful to a driving forces–pressures–state–impacts–responses (DPSIR) analysis – a tool suitable for the analysis of environmental decisions in the direction of sustainable development.     

南京东郊蔬菜种植基地地表水氮、磷、重金属含量及影响因素

南京东郊典型蔬菜基地地表水环境质量的调查分析表明:(1)在当前的生产和生活条件下,地表水尚未受Pb、Cu、Zn、Cd和Cr污染,但有不同程度的氮、磷污染。(2)河流氮、磷污染比池塘严重。河流水中氨氮和水溶性磷的比例相对较高,而池塘水中硝态氮、有机氮和有机磷的比例相对较高,这种差别有助于识别地表水中氮、磷的来源。河流底泥中总氮、总磷和重金属含量(Cr除外)比塘泥高,表明河水氮、磷及重金属污染风险比池塘水高。(3)南京东郊蔬菜基地地表水中氮、磷及重金属主要来自城市生活污水的排放,其次来自蔬菜栽培中有机肥过量投入造成的流失。因此,保护城郊地表水应从城市生活污水净化和蔬菜栽培中有机肥的合理施用入手。     

不同减量施肥条件下稻田田面水氮素动态变化及径流损失研究

采用过量施用化肥获得高产已成为近年来太湖地区的普遍现象,而由此引发的农业面源污染对水体生态环境恶化的贡献值也越来越大。通过对苕溪流域地区的田间试验,研究了8种不同减量施肥处理条件下,稻田田面水中氮素的动态变化特征和径流损失量,研究结果表明,（1）各处理铵氮浓度在施肥后迅速上升,1～3d达到最大值,而总氮在施肥后第1天便达到峰值,之后随时间变化逐渐下降,铵氮、总氮浓度在一周之后均降至较低水平。（2）田面水中铵氮／总氮比在施肥后3～7d达到峰值,之后逐渐下降。（3）田间任何1次的径流排水均会造成田面水氮素的流失,径流排水发生的时间与施肥时间间隔越小氮素的流失负荷就越大。（4）各减量化施肥处理年度累计流失负荷较常规施肥处理下降6％～53％,当季稻田氮素流失率在1．4％～2．6％之间。为减少农田氮肥使用量,降低氮素流失量,减缓农业面源污染提供理论依据。     

太湖典型河网区地表水与沉积物氮、磷和重金属含量空间分异

将无锡城乡交错区河网分为城镇生活区水巷、工业区主河道、农业区主河道、农业区支流和鱼塘5种类型区.通过秋季(旱季)和夏季(雨季)2次采样,研究氮、磷和Cu、Zn、Pb、Cr、Cd在地表水和沉积物中的含量及其空间变化.结果表明:(1)城乡交错区地表水氮、磷来源于生活污染和工业污染的比例大于农田,同时具有来源分散、污染面广的特征.(2)由于城镇地表径流和工业活动影响,各类型区地表水重金属含量均有不同程度提高.但地表水重金属主要沿主河道迁移,旱季和雨季主河道重金属含量均大于农业区支流,而且随着与城镇距离增加,主河道沉积物重金属含量迅速降低,重金属污染影响范围较小.(3)与重金属相比,地表水氮、磷污染仍是太湖水网区主要的环境问题.但城镇及其周围河流沉积物中富集的重金属含量很高,其潜在环境风险不容忽视.     

Case study on nitrogen and phosphorus emissions from paddy field in Taihu region

The agricultural non-point source pollution by nitrogen (N) and phosphorus (P) loss from typical paddy soil (whitish soil, Bai Tu in Chinese) in the Taihu Lake region was investigated through a case study. Results shown that the net load of nutrients from white soil is 34.1 kg ha(-1) for total nitrogen (TN), distributed as 19.4 kg ha(-1), in the rice season and 14.7 kg ha(-1) in the wheat season, and for total phosphorus (TP) 1.75 kg ha(-1), distributed as 1.16 kg ha(-1) in the rice season and 0.58 kg ha(-1) in the wheat season. The major chemical species of N loss is different in the two seasons. NH4-N is main the form in the rice season (53% of TN). NO3-N is the main form in wheat season (46% of TN). Particle-P is the main form in both seasons, (about 56% of TP). The nutrient loss varied with time of the year. The main loss of nutrients happened in the 10 days after planting, 64% of TN and 42% of TP loss, respectively. Rainfall and fertilizer application are the key factors which influence nitrogen and phosphorus loss from arable land, especially rainfall events shortly after fertilizer application. So it is very important to improve the field management of the nutrients and water during the early days of planting.     

广东省不同水库底泥理化性质对内源氮磷释放影响

采用分级浸取分离方法,分析了广东省10个典型水库底泥的氮磷营养形态分布和污染状况;并通过模拟覆水试验,研究了不同水库底泥氮磷形态及理化性质对内源氮磷释放的影响。结果表明：广东省10个水库底泥氮磷污染较为严重,全氮含量为0.33~3.31 g.kg^-1,平均值为1.70 g.kg^-1;全磷含量为0.14~2.63 g.kg^-1,平均值为1.31 g.kg^-1。底泥氮磷主要以可转化态形式存在,可转化态氮磷含量占总氮磷含量百分比分别为41.2%~71.4%和53.6%~93.2%。底泥内源氮磷的释放主要受氮磷的赋存形态和含量的影响,水库底泥总氮的释放量与离子交换态氮（IEF-N）、碳酸盐结合态氮（WAEF-N）、铁锰氧化物结合态氮（SAEF-N）呈极显著正相关关系,相关系数分别为0.931、0.814、0.807;总磷的释放量与碳酸盐结合态磷（WAEF-P）、铁锰氧化物结合态磷（SAEF-P）呈极显著正相关,相关系数分别为0.960、0.957;这几种氮磷形态是上覆水体中氮磷的重要来源。同时底泥内源氮磷释放还与底泥机械组成有关,其中总氮和总磷释放量与底泥黏粒质量分数呈显著正相关,相关系数分别为0.738、0.638;而总氮的释放量与底泥砂粒质量分数呈显著负相关,相关系数为-0.685。这可能与可转化态氮磷更多的分布在细粒级底泥中有关,细颗粒底泥氮磷释放是上覆水体氮磷的主要来源。     

不同施肥水平下菜地径流氮磷流失特征

研究施肥对菜地径流氮、磷流失的影响,对控制水体富营养化有重要意义。采用田间小区监测的方法,研究常规施肥、减量施肥1和减量施肥2等三种施肥水平对菜地径流氮磷流失的影响。结果表明,（1）不同施肥水平的径流氮、磷流失浓度均较高,径流TN、NH4＋-N、NO3--N的平均流失质量浓度分别在20.5~34、2.2~2.4、6.3~9.5 mg L-1之间,径流TP、DP的平均流失质量浓度分别在7.7~11.1、2.1~2.4 mg L-1之间,菜地土壤径流氮、磷流失风险较大。（2）减量施肥可明显降低径流TN和NO3--N的流失浓度,与当地常规施肥相比,减施肥料20%和30%可分别降低径流TN流失浓度的40%、32%和NO3--N流失浓度的23%、35%,而减量施肥对径流TP、DP的流失浓度影响不大。（3）不同施肥水平的径流TN、NO3--N流失负荷分别在5.8~7.6、1.6~2.3 kg hm-2之间,与常规施肥相比,减施肥料20%和30%可分别减少TN、NO3--N流失负荷的24%、19%和11%、29%。不同施肥水平的径流TP、DP流失负荷分别在1.7~2.9、2.5~2.7 kg hm-2之间,减量施肥并不能减少径流TP、DP的流失负荷。