广东省农业源污染对水环境的影响及其空间分异格局

掌握农业农村面源污染现状和排放特征,对开展农业源污染防控、农业可持续发展和农村生态环境改善具有重要意义。基于2022年广东省276个农业农村面源污染控制断面的监测数据,分析广东省珠三角、粤东、粤西和粤北4个区域农村生活污染、种植业流失和养殖业污染对农村水环境的影响,在县域尺度上评价农业农村面源污染状况及空间分异格局。结果表明,1)水质COD、TN、TP、NH₄⁺和NO₃^-浓度最大值和内梅罗综合污染指数最高值均出现在农村生活污染监测断面,表明全省农村生活源污染对地表水环境污染的贡献最大。2)粤北地区监测断面水质指标浓度和污染指数显著小于其他区域(P<0.001);珠三角地区生活源和养殖源污染指数(I_i=2.59和1.97)最大,以及种植源和养殖源污染比例(37%和36%)最高;而粤东地区种植源污染指数最大(I_i=1.93),生活源污染比例最高(51%)。3)县域尺度农村生活源污染状况最严重,尤其珠三角和粤东地区重污染和严重污染区县较多,以珠海金湾区(I...     

基于GIS的龙墩水库典型小流域面源污染氮磷负荷研究

以南京市高淳区龙墩水库流域为研究对象,运用地理信息系统(GIS)和通用土壤流失方程模型(USLE)预测氮磷的污染负荷.利用SWAT模型的子流域划分模块进行流域分区,运用等标污染负荷和等标污染强度进行面源污染评价,最后通过聚类分析完成氮磷污染负荷的分级,从而确定关键源区.结果表明,研究区总磷(TP)污染强度为4.95 t·km-2,污染负荷为124.25 t;总氮(TN)污染强度为10.96t·km-2,污染负荷为274.87 t.整个流域的等标污染负荷为2.76× 109 m3,其中TN为2.75× 108 m3,等标污染负荷比为9.96％;TP为2.48× 109 m3,等标污染负荷比为90.04％,TP为流域面源污染的主要污染物.不同土地利用方式的TP和TN污染负荷和流失模数均以旱地为最高,旱地是流域内面源污染物的主要来源.     

太湖流域平原河网区农业污染研究——以常州市和宜兴市为例

基于全国第一次污染普查数据,结合各类污染物的产排污系数计算了农业污染物(COD、TN和TP)的产生量、排放量和入河量,对比分析了种植业、畜禽养殖业和水产养殖业的污染物排放现状。结果表明,COD、TN和TP排放量分别在种植业、畜禽养殖业及水产养殖业污染物排放总量中所占比例存在明显的差异性,COD和TN排放量占种植业污染物排放总量的比例分别为52%和45%,COD排放量占畜禽养殖业污染物排放总量的比例达91%,COD排放量占水产养殖业污染物排放总量的比例达80%;而不同产业对COD、TN和TP排放量的贡献率也明显不同,水产养殖业和畜禽养殖业对农业COD排放量的贡献率达到80%以上,种植业对农业TN排放量的贡献率接近60%,水产养殖业对农业TP排放量的贡献率接近60%。因此,若要削减有机物,应主要从水产养殖业和畜禽养殖业着手;若要削减氮类污染物,应主要从种植业着手;若要削减磷类污染物,应主要从水产养殖业着手。通过分析研究区农业污染物排放状况,可为农业污染物的削减和控制措施的制定提供一定的参考价值。     

广东省农业面源污染时空变化及其防控对策

利用2009和2019年广东省农业统计年鉴数据,以广东珠三角、粤东、粤西和粤北为基本单元,选取农田化肥施用量、畜禽养殖粪便排放量构建农业面源污染核算清单,对广东4区域农业面源污染变化进行对比分析。结果表明:种养业结构调整是引起农业面源污染时空变化的主要原因。从2008—2018年,全省各区粮食作物播种面积下降、经济作物和其他作物种植面积增加;禽畜养殖量(以生猪养殖为例)珠三角、粤东养殖量缩减,粤西、粤北养殖量扩增。农业面源污染排放强度随之发生变化,2018年全省排放强度上升为687.45kg·hm~(-2),比2008年增加21.04kg·hm~(-2),其中珠三角、粤东有不同程度的下降,粤西、粤北有不同程度的上升;由农田施肥引起的TN排放强度除粤西上升外,其他区均下降,而TP排放强度各区均上升;由养殖业排放引起的COD、TN、TP排放强度,珠三角、粤东下降,而粤西、粤北则相应上升。因此,广东应结合各区农业实际,立足农业面源污染源头控制,排放过程拦截。应采取如下的措施:(1)加强主要农作物施肥技术研究,提高肥料利用效率;(2)以高标准农田建设为契机,提升农业机械化水平,推广应用节水灌溉和水肥一体化等农业先进技术;(3)深入开展禽畜粪污土地承载力研究,提高禽畜粪污资源化利用效率等防控对策。     

淀山湖区域茭白种植模式氮、磷流失规律及负荷特征

在常规施肥条件下,通过大田小区径流试验研究了淀山湖区域特有的茭白-水稻轮作和茭白单作种植模式的氮、磷流失规律及污染负荷特征.结果表明,研究区氮、磷面源污染物排放主要集中在6-9月,排水TN平均质量浓度最高可达130.0 mg·L-1,以NH+4-N流失为主,主要来源于化肥施用;茭白生长期内,排水TP平均质量浓度为0.104～0.777 mg·L-1,以颗粒态磷为主,约占TP总量的73.5%～90.3%(除8月外).茭白-水稻轮作和茭白单作模式TN污染负荷分别为134.8和88.6 kg·hm-2·a-1,均高于太湖流域其他几种种植模式;而TP污染负荷则分别为1.52和1.06 kg·hm-2·a-1,低于太湖流域常见种植模式的平均水平.氮肥施用及氮素流失控制应作为淀山湖区域农业面源污染控制的重点.     

黔中黄壤坡耕地区域降水及其氮磷输入特征

黄壤坡耕地不仅具有“黏、酸、瘦”的特点,而且水土、养分流失普遍严重,引起一系列农业面源污染环境问题。以黔中黄壤坡耕地氮磷流失长期定位监测基地为平台,于2008─2012年连续5年进行观测,研究了降水及氮磷湿沉降浓度、总量及季节性变化等特征,探明了降雨带入的氮磷养分对黄壤坡耕地养分流失的贡献,为农业生产、农业面源污染防治对策提供科学依据。结果表明：2008─2012年间,年降雨次数变幅为46~109次,年均64次;年降雨量变幅为558.4~901.5 mm,年均695.7 mm;频次降雨量变幅为6.5~15.5 mm,平均10.9 mm。5年湿沉降TN、NO3--N、NH4+-N、TP浓度变幅,分别为1.57~3.31、0.17~0.79、0.10~0.94和0.06~0.48 mol·L-1,平均值分别为1.91、0.42、0.28、0.14 mol·L-1,均与降水量呈负相关,但未达到显著水平;5年湿沉降TN、NO3--N、NH4+-N、TP输入量变幅,分别为11.19~18.47、0.96~5.47、1.22~6.65和0.42~1.34 kg·hm-2·a-1,平均值分别为14.32、3.37、2.77、1.09 kg·hm-2·a-1,TN、TP输入量与降雨量呈正相关(相关系数分别为0.774、0.707,P值分别为0.0003、0.0015)。输入量季节性变化5─8月最为集中,5─7月TN输入量为6.95 kg·hm-2,占全年TN输入量的比例高达51.1%;6─8月TP输入量为0.49 kg·hm-2,占全年TP输入量的比例高达47.4%,即冬、春季较低,夏、秋季较高。湿沉降TN、TP输入量相当于当地施肥投入的氮、磷素总量的7.54%、1.14%,因此在农业生产中制定施肥方案时,可考虑坡耕地湿沉降养分的输入,尤其是氮养分的输入。     

太湖流域跨界区农业面源污染特征

采用输出系数法,从农村生活污水、农田径流和畜禽养殖3个来源估算太湖流域跨界区农业面源COD、TN和TP污染负荷,并分析其时空变化特征;采用极值标准化法和均方差赋权法,进一步对区域内各地区污染负荷的入水强度进行评价。结果表明,太湖流域跨界区2010—2013年COD、TN和TP入水负荷总体呈下降趋势,4 a间高COD负荷区分布在湖州市和嘉兴市,高TN和TP负荷区分布在苏州市、湖州市和嘉兴市,畜禽养殖是3种污染负荷的主要来源,均占3种污染物总负荷量的80%以上。各地区污染负荷的入水强度评价结果显示,2010—2013年跨界区农业面源污染负荷单位GDP综合评价值分别为0.217 6、0.240 2、0.236 4和0.222 2,无明显变化规律;流域农业面源污染负荷单位面积综合评价值分别为0.407 8、0.289 9、0.289 2和0.281 6,呈下降趋势。     

派河流域农村生活垃圾非点源污染负荷研究

运用生活垃圾非点源污染负荷估算模型估算派河流域农村生活垃圾及污染物的污染负荷量,并提出解决措施。2014年派河流域农村生活垃圾产生量为45 521.92 t,流失量为23 136.14 t,TN、TP、TOC和COD的污染负荷量分别为73.77、5.05、514.89和680.01 t。各乡镇(开发区)比较而言,上派镇农村生活垃圾污染负荷量最大,TN、TP、TOC和COD入河量分别为35.01、2.40、244.33和322.69 t,占派河流域农村生活垃圾总污染负荷量的47.45%;南岗镇污染负荷量最小,TN、TP、TOC和COD入河量分别为1.11、0.08、7.72和10.20 t,所占比例为1.50%。上派镇是派河流域农村生活垃圾非点源污染的主要来源,这是因为在派河流域农村生活垃圾收集率、污染物入河系数等相差不大的情况下,该镇农业人口数最多。     

鄱阳湖生态经济区畜禽养殖污染负荷分析

以2011年鄱阳湖生态经济区各类畜禽养殖数量为基础,采用参数估算法估算了该区畜禽养殖产生的粪便及其中的污染物化学需氧量(CODCr)、氨氮(NH3-N)、总氮(TN)和总磷(TP)质量,结合各县(市、区)耕地面积计算得到畜禽粪便耕地负荷量,并以畜禽粪便耕地负荷警报值评价各县(市、区)畜禽粪便负荷量的承受程度。结果显示,2011年该经济区畜禽养殖共产生3 129.42万t粪尿,83.34万t CODCr,6.97万t NH3-N,17.19万t TN,5.79万t TP,该区这些污染物产生量约占全省的40%。对畜禽粪便耕地负荷警报值的分析表明,该经济区有9个县(市、区)畜禽粪便负荷量尚未对环境构成潜在威胁,其余26个县(市、区)畜禽粪便负荷量从理论上来讲都对环境构成了潜在威胁,尤以南昌市青云谱区和九江市浔阳区畜禽粪便负荷量对环境的污染威胁最大。     

基于文献数据再分析的中国城市面源污染规律研究

目前有关城市面源污染的研究多为分散的独立研究,缺乏对现有研究及监测数据成果的系统分析。在全面进行文献调研的基础上,整合从文献中提取的面源污染监测数据成果,综合识别全国范围典型城市下垫面的面源污染规律,并初步定量了城市面源污染对雨污合流制排水分区雨水径流污染的贡献率。数据资料覆盖中国中东部地区的37个市,监测对象包括屋面、道路和绿地等城市下垫面类型,考虑SS、COD、TN、NH_3-N和TP共5种污染物指标。从总体特征分析的角度,除屋面TP和绿地NH_3-N指标外,其他面源污染质量浓度均值均远超出国家V类水标准。对于不同下垫面的径流污染规律,SS、COD和TP指标在道路雨水径流污染中最为突出(均值分别为505.04、67.92、0.89 mg·L~(-1)),TN和NH_3-N指标在屋面雨水径流污染中最为突出(均值分别为8.85mg·L~(-1)和6.43mg·L~(-1)),绿地雨水径流污染物质量浓度相对最低,但SS指标有较大的波动范围。在不同指标之间的相关关系方面,SS在道路下垫面中与其他指标存在较高的相关性(决定性系数约为0.50),而在屋面和绿地中与其他指标相关性较差。较分流制排水系统而言,雨污合流制排水系统的径流污染更加严重,其中生活污水对SS的贡献率较低,仅为17.19%,但对其他污染物的贡献较为明显,按照贡献率由高到低,依次为TP(84.45%)、NH_3-N(79.06%)、COD(51.06%)和TN(40.81%)。研究成果系统反映了中国城市面源污染的主要特征,能够为城市面源污染控制研究提供基础数据与总体规律参考。     

柘林水库表层沉积物氮、磷、有机质的时空分布及污染评价

柘林水库是鄱阳湖流域的大型峡谷型水库，具有水源涵养、洪水调蓄、旅游开发、渔业养殖以及生物多样性保护等重要生态功能.研究其表层沉积物营养盐和有机质的污染特征，对了解其污染生态风险、揭示富营养化的演化规律具有重要意义.于2020年9月、2021年1月、4月和7月对33个监测点的表层沉积物(0―10 cm)进行季度采样，分析了沉积物总氮(TN)、总磷(TP)和有机质(OM)的时空分布格局及相关性，并分别运用综合污染指数法(FF)和有机质污染指数法(OI)对其污染现状进行评价.结果表明，柘林水库表层沉积物TN、TP和OM含量范围分别为334―4800 mg·kg^-1、98―1900 mg·kg^-1和0.2%―8.6%，均值分别为1832.6 mg·kg^-1、657.5 mg·kg^-1和3.2%，且呈现一定的时空异质性. Pearson相关分析表明，柘林水库沉积物OM与TP、C/N均呈显著正相关(P<0.05)，相关系数分别为0.21和0.45，但OM与TN、TP与TN的相关性均不显著(P>0.0...     

浙北地区平原河网农村小流域面源污染调查与防治对策——以德清县武康镇新琪村为例

以浙江省德清县武康镇新琪村为例,通过污染源及水环境调查,分析平原河网农村小流域面源污染的产生来源与特点,并估算调查区域面源污染负荷及比例.研究结果表明,研究区面源污染的主要来源是水产养殖业、农村生活污水和种植业,水产养殖业氮、磷污染负荷占总污染负荷的31.73%和21.59%;农村生活污水对磷污染负荷贡献最大,占39.48%;氮、磷养分投入过高,导致种植业氮、磷污染负荷比例分别为27.69%和28.53%;畜禽养殖业氮、磷污染负荷比例分别为10.75%和10.40%,对区域氮、磷污染贡献率最低.建议将农业面源污染的控制重点从传统的粮食作物种植区转移到高投入密集型种植业,通过合理的工程和技术措施降低水产养殖业和农村生活污水的污染排放量.     

紫云英还田对江西早稻季田面水氮磷动态的影响

稻田氮磷养分流失引发的农业面源污染问题已引起越来越多的关注。江西双季稻区受亚热带季风气候的影响,降雨集中于每年的4—7月,因此,早稻季成为稻田氮磷流失的关键时期。供试土壤类型为河流冲积物形成的水稻土,采用大田试验,设置了不施肥(CK)、常规施肥(CF)和紫云英还田配合化肥减量(CMV)3个处理,监测了江西双季稻区早稻季不同施肥时期田面水不同形态氮磷浓度的动态变化特征和紫云英配合减量施肥对早稻季田面水中氮磷浓度的削减效应。结果表明:无论是基肥期还是分蘖肥期,田面水中总氮(TN)和NH_4~+-N的浓度均在施肥后第1天即达到最大值,随后逐渐降低。基肥和分蘖肥施肥后第9天、穗肥施入后的第10天,田面水中总氮(TN)和NH_4~+–N的浓度降至较低水平。不同处理NO_3~--N的质量浓度在整个监测时期均维持较低水平(0.15—1.83 mg·L~(-1))。施磷肥后田面水中总磷(TP)和可溶性总磷(DTP)的浓度也均在施肥后第1天达到峰值,在分蘖肥施入后的第5天降至与不施肥处理相当的水平。与CF处理相比,CMV处理能在施肥后5—7天内显著降低田面水中TN和NH_4~+-N的浓度,但对田面水中TP浓度的削减效果仅体现在基肥期。模拟数据的结果表明,CMV处理在基肥、分蘖肥和穗肥期能分别减少21.90%、27.47%和20.02%的TN流失量,减少基肥期16.25%的TP流失量。由此可见,该研究区域氮流失的管控关键时期为施肥后9—10 d,磷流失的管控关键时期为施入后9 d。紫云英还田配合减量施肥能显著降低南方双季稻区早稻季稻田氮流失风险。     

三峡水库香溪河库湾氮磷分布状况及沉积物污染评价

为了解三峡大坝蓄水完成之后香溪河库湾水体及沉积物中氮、磷的分布状况以及沉积物污染水平,2013年4月对三峡水库香溪河库湾进行调查采样,测定表层水及沉积物中氮磷含量和形态组成。结果表明,香溪河库湾表层水总磷(TP)含量范围为0.20~0.51 mg·L~(-1),总氮(TN)含量范围为0.54~2.25 mg·L~(-1),TP主要由磷酸盐(PO_4~(3-))组成,TN主要由硝酸盐(NO_3~-)以及氨氮(NH_4~+)组成,TP在空间上呈现从河口向库尾逐渐升高的分布格局,TN分布从河口向库尾逐渐降低。香溪河库湾沉积物中TP含量变化范围为642~1 189 mg·kg~(-1),TN含量变化范围为867~1 718 mg·kg~(-1),沉积物TP含量分布呈现上游高下游低,沉积物TN分布趋势呈现中间高,两头低。沉积物中TP主要由无机磷(IP)组成,有机磷(OP)所占比例较小,其中IP由钙磷(Ca-P)、铁铝磷(Fe/Al-P)组成,三者含量:Ca-POPFe/Al-P,且沉积物TP含量空间变化受到三者影响(P0.05)。采用单一因子标准指数法对香溪河库湾沉积物中TN、TP污染水平进行评价,结果表明,表层沉积物中TN、TP最低级别污染指数平均值为2.0和1.6,表层沉积物中TN、TP污染指数均超过最低污染水平,且TP的严重级别污染指数达到0.5以上。三峡水库三期蓄水完成以后,香溪河库湾表层水体中氮磷含量较初期蓄水有所升高,各样点沉积物中氮磷含量表现出相同的趋势,沉积物中不稳定磷释放对水体富营养化具有影响,香溪河库湾的表层沉积物已经受到一定的污染,磷污染水平较高。     

利用生命周期评价方法评估高产粮田的面源污染潜在风险

将生命周期评价(LCA)方法引入农业系统,以山东桓台县为例,从农业系统外部投入的源头入手,对高投入高产出粮区粮食生产的潜在面源污染风险进行全面预测和评估。结果表明,在冬小麦-夏玉米轮作体系中,富营养化面源污染潜力(EP)最大,其次是水体毒性潜力(AEP),环境酸化潜力(AP)最弱。夏玉米的各类指标均高于冬小麦,且夏玉米的EP、AEP和冬小麦的EP值都超过了2000年世界人均环境影响潜值。冬小麦和夏玉米的IP指数(IP)分别是1.08和1.45,夏玉米的IP比冬小麦高34%。在冬小麦-夏玉米轮作体系中,夏玉米对面源污染的贡献高于冬小麦。氮肥的施用对AP和EP的贡献率分别达到99.75%和88.06%,农药的施用量决定了AEP的大小。根据农业面源污染综合防控技术示范区养分管理优化方案推荐的施肥量,测算可知优化后冬小麦和夏玉米的IP分别降低2.91%和18.35%,但夏玉米的IP仍然高于冬小麦。因此,控制氮肥和农药的施用量等源头减量措施是农业面源污染防控的关键。     

基于清单分析的农业非点源污染控制区划方法

进行农业非点源污染控制区划,识别出污染关键源区,可以提高非点源污染控制成效。通过清单分析定量核算农业非点源污染物(COD、TN、TP)排放量及排放浓度,并以非点源污染敏感性评价和污染类型划分为研究基础,探讨了农业非点源污染控制区划方法,提出了区划原则、分区方法和命名方法。该区划结果可以实现农业非点源污染的分级管理和分类控制。最后,以江苏省的64个县(市、区)作为基本单元(市辖区除外),采用该方法进行了农业非点源污染控制区划。     

不同生物炭添加量对土壤中氮磷淋溶损失的影响

蔬菜生产中普遍存在过量施肥等不合理施肥现象,氮磷养分大量累积于表层土壤。在降雨或灌溉作用下,氮磷养分容易发生淋溶损失,造成地下水硝酸盐污染。因此,研究菜地土壤中氮磷养分的淋溶损失及其控制措施对保护地下水资源具有重要意义。作为一种新兴的功能材料,生物炭具有比表面积大、吸附性能好、稳定性强等特点,常被用作土壤改良剂来改善土壤性质和减少氮磷养分的淋溶损失。该研究采用室内模拟土柱淋溶试验,测定淋溶液中总氮(TN)和总磷(TP)含量,探讨不同生物炭添加量(质量分数分别为0%、2%、4%、6%和8%)对菜地土壤中氮磷养分淋溶损失的影响。结果表明,土壤中添加生物炭能够有效减少TN和TP的淋失,添加量为2%、4%、6%和8%与不添加生物炭的对照相比,TN的淋失量分别显著减少17.6%、24.7%、30.6%和37.7%(P0.05),TP的淋失量分别显著降低26.0%、12.0%、15.7%和19.7%(P0.05);该试验中对土壤TN和TP淋失抑制效果最佳的生物炭添加量分别为8%和2%;施用生物炭能够有效降低土壤中TN和TP的淋失风险,是控制菜地土壤中氮磷养分淋溶损失的有效措施。     

苏北盐城海岸带陆源氮磷污染负荷估算初探

海岸带陆源氮磷污染输入是导致近海赤潮的主要原因,但目前尚缺乏系统的调查研究。文章采用野外实地调查和文献调研相结合的方法,从农田径流、养殖废水排放、居民生活污水和工业废水排放等几个方面,初步估算了盐城海岸带陆源氮磷污染负荷的分配情况。结果表明,盐城海岸带主要陆源污染源中,养殖水域氮磷排放总量为7641t和480t,分别占排放总量的75.1%、63.5%;其次为居民工矿的生活生产污水,其氮磷排放量为2083t和232t,占总排放量的20.5%、30.7%;农田目前看来不是盐城海岸带主要的陆源污染源,排放量仅占4.4%和5.8%。在当前海岸带陆源污染源治理中,除采取有力措施控制养殖水域养分流失外,农村和乡镇生活生产污水的排放也应引起重视。     

密云水库库滨带不同植被配置下面源污染特征分析

密云水库是北京市重要地表水源地,在首都经济发展中发挥着重要作用。随着密云水库水位上涨以及库滨带工程建设,其生态环境发生了一系列变化。通过设立12个不同植被配置的野外标准径流小区,研究天然降雨条件下不同植被配置对于总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH_4~+-N)、化学需氧量(COD)、生物需氧量(BOD5)5个面源污染指标的影响,以期为库滨带建设提供参考数据。研究结果表明,(1)天然降雨条件下乔灌草混交小区柳树(Salix matsudana)+丁香(Syringa oblata)+蒿(Artemisiaannua)的减流作用最好,平均减流作用为62.9%,减沙作用最好的是毛白杨(Populustomentosa)+紫丁香(Syringa oblata)+葎草(Humulus scandens)小区,减沙作用为78.18%。(2)植被对于面源污染有着显著的控制效果,毛白杨+紫丁香+葎草的乔灌草配置控制效果最好,对TN、TP、NH_4~+-N、COD、BOD5的削减率在77.76%-92.24%之间。(3)3次降雨条件下各植被配置小区随着时间的推移、降雨量的减少、降雨强度的减弱,TN的流失模数显著减少(P0.05);TP流失变化较大,但总体上呈减小的趋势;同一种植被配置下NH4+-N流失模数显著减少(P0.05);COD和BOD5下降趋势明显。在各小区随时间及降雨条件变化的面源污染控制削减纵向比较中,3次天然降雨条件下,5个面源污染指标呈递减趋势。对于TP的削减控制,油松(Pinus tabuliformis)+臭椿(Ailanthus altissima)小区最优;而其余4个指标,削减比最高的均为油松+金叶榆(Ulmus pumila)小区。由此可见此种植被配置模式对于面源污染控制的长期效益最好。     

基于随机森林算法与农户视角的村落级农业面源污染风险分析

当前农业面源污染问题依然严峻,村落级尺度下各地块的污染风险状态精细识别有待进一步研究.本文针对三峡库区典型村落重庆市涪陵区南沱镇睦和村进行研究,结合无人机多光谱技术、农户行为调研、随机森林算法等进行地物识别及泛地块网格划分,通过测算总氮(total nitrogen,TN)、总磷(total phosphorus,TP...