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.     

沱江流域主要污染负荷预测及时空分布特征

耦合社会-经济因子探究工业点源和生活污染源污染负荷未来变化趋势,可为优化水环境规划和管理方案提供理论依据。选取沱江流域为研究区域,采用经济增长预测法、工业点源传统统计法、人口趋势灰色模型预测法和排污系数法分别计算了2020-2025年该区域28个县(市、区)的工业GDP值,工业点源废水排放量及主要污染负荷(COD、NH₃-N、TN、TP),农村与城镇人口及生活污染源的主要污染负荷,并利用ArcGIS技术探究了工业点源和生活污染源主要污染负荷空间分布特征。结果表明:2020-2025年,工业GDP值总体呈逐年增加趋势,而工业废水排放量总体呈逐年减少趋势,预计到2025年,流域工业GDP值将增加至2.52×10¹²元,而工业废水排放量将减少至0.64×10⁸ t。工业点源主要污染负荷表现为COD>NH₃-N>TN>TP。沱江流域总人口数与生活污染源污染负荷呈逐年增加趋势,其中城镇人口与生活污染源污染负荷呈逐年增加趋势,农村人口与生活污染源污染负荷呈逐年减少趋势,且城镇人口及生活污染源污染负荷增加量大于农村人口及生活污染源污染负荷减少量。城镇、农村生活污染源的主要污染负荷表现为COD>NH₃-N>TN>TP。工业点源和生活污染源主要污染负荷在空间上存在高度异质性。2025年,来自工业点源的主要污染负荷均呈上游较少,中、下游较多的特征;来自城市生活污染源的主要污染负荷均呈中、上游较多,下游较少的特征;来自农村生活污染源的主要污染负荷均呈中游较多,上、下游较少的特征。笔者提出耦合社会-经济因子预测流域污染负荷的方法可以推广到其他与社会经济指标相关联的流域工业点源、生活污染源污染负荷的预测研究中,以期为未来流域水环境管理与治理提供科学参考。     

沱江流域污染负荷时空变化特征研究

选取沱江流域为研究区域,采用排污系数法对2007、2017年沱江流域28个区县的总磷（TP）、总氮（TN）、氨氮（NH₃-N）和化学需氧量（COD）的污染负荷进行估算,并使用相关分析、主成分分析、聚类分析和空间分析法揭示流域污染负荷时空变化与社会经济因素及土地利用方式的相互作用关系.结果表明：①4种污染负荷在时间尺度上呈整体增加趋势,空间尺度上呈高度异质性.其中,COD污染负荷增长量和增长率最大,分别为87556.54 t、24.16%.上游龙泉驿区COD、NH₃-N污染负荷增加量最大,分别为7988.15、469.83 t,而TN和TP增加量最大的区域出现在下游的龙马潭区和泸县,分别为1556.08、181.93 t.②污染负荷与农业经济社会指标相关性较强,COD、NH₃-N、TN和TP污染负荷与非农业人口数量的相关系数分别由2007年的0.460、0.218、0.226和0.184变为2017年的0.953、0.938、0.881和0.871,且农业用地和建设用地大面积分布的地区污染更加严重.③4种污染负荷的污染源聚类结果均发生变化,这与其他污染源类型向城镇污染源类型转变相关,发生转变的区县多数集中在农业用地和建设用地大面积分布的区域,且这些区域城镇化率或二、三产业占生产总值比的变化量均较大,如中游的乐至县、雁江区、东兴区等.聚类未发生变化的区县对应的土地利用类型主要为林地和草地,其城镇化率或二、三产业占生产总值比的变化量均较小,如下游的自流井区和中游的内江市市中区等.对沱江流域污染负荷时空变化特征的探讨可为该流域污染物总量调控和环境健康发展提供理论依据和数据支撑.