基于污染物削减效果和成本的农业面源污染控制技术优选——以太湖地区为例

农业面源污染控制既要考虑技术对污染物的削减效果,也要兼顾工程建设-运行成本.以我国近20 a来农业(种植业、畜禽养殖业、水产养殖业)面源污染控制具有代表性的73种技术为对象,根据指标(总氮、总磷、氨氮、COD削减率,建设成本,运行成本)完整性等因素初步选择了12种技术,采用层次-灰色关联度法选择兼顾污染物削减率和成本的最适技术.结果表明:种植业污染控制技术中以农田排水植物-微生物复合处理技术为最好,其次是生态拦截沟渠技术;畜禽养殖业面源污染控制技术中以养殖废水土地渗滤处理系统为最好,其次是人工湿地技术;水产养殖业污染控制技术中以组合填料序批式生物膜法为最好,其次是生物-生态复合处理技术.针对太湖地区实际情况,生态拦截沟渠技术更适合该地区农田排水污染控制,土地渗滤处理系统可用于太湖上游地区畜禽养殖业废水处理,组合填料序批式生物膜法可以用于水产养殖排水处理.所提出的层次-灰色关联度法可满足兼顾污染物削减和工程建设-运行成本的面源污染控制技术比选和决策需求.     

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。     

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.     

基于文献定量法的农业面源污染风险评估研究动态

为客观分析农业面源污染研究进展、研究热点和研究趋势,以CNKI数据库和Web of Science数据库为基础,采用文献定量法从发文时间、研究主题、研究区域、评估方法等方面进行统计分析,并结合GIS技术进行相关分析。结果表明:(1)2个数据库的发文量总体均呈上升趋势,截至2019年6月15日,发文总量分别为147和541篇,2000年以前、2001—2005年、2006—2010年、2011—2015年、2016—2019年5个时段CNKI和Web of Science数据库年均发文量分别为0、0.50、3.80、13.6、19.5和3.22、10.2、21.6、30.6、52.25篇;(2)2个数据库研究主题主要围绕农业面源污染、风险评估、输出系数模型、水文模型、GIS空间分析等方面,但相比中国,国际研究在毒理学领域优势明显;(3)热点分析发现,中国研究文献存在京津冀片区、东北三省片区、长三角片区、山东片区、渝贵川片区5个集聚区,全球研究文献存在中国区域、美国—加拿大区域、英法德区域、巴西区域4个集聚区,2个数据库分别以安徽省13篇文献成果和中国165篇文献成果居首位;(4)风险评估方法分析发现,不同尺度研究在方法上存在一定的差异,GIS技术在不同尺度均能发挥较好的作用。在文献分析基础上,从基础数据观测与获取、机理研究、模型自主开发、标准制定等方面对中国农业面源污染风险研究目前存在的问题进行分析并提出相应的建议,供该领域研究者参考。     

城市面源污染特征及排放负荷研究--以内江市为例

城市面源污染已引起国内外的重视,研究城市面源污染特征及排放负荷,为城市面源防治提供借鉴有重要意义。在内江市将城市下垫面按照水文效应和面源污染特性不同划分为屋面,庭院,交通道路,城市水环境四类,每类下垫面中选取一定数量的点进行监测,根据选取的典型点位的监测结果,研究城市面源污染特征及污染物负荷,结果表明：（1）各类下垫面中,交通干道污染质量浓度普遍较高,屋面污染物质量浓度相对较低,交通干道 COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为215.31 mg·L-1、280.20 mg·L-1、0.35 mg·L-1、2.29 mg·L-1、4.06 mg·L-1;屋面COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为85.56 mg·L-1、117.25 mg·L-1、0.13 mg·L-1、2.03 mg·L-1、3.63 mg·L-1。（2）不同材质屋面中,沥青屋面的污染物质量浓度普遍较高,陶瓦屋面的污染物质量浓度相对较低。沥青屋面 COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为73.4 mg·L-1、56.0 mg·L-1、0.181 mg·L-1、2.529 mg·L-1、5.254 mg·L-1;陶瓦屋面COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为30.8 mg·L-1、45.4 mg·L-1、0.106 mg·L-1、2.099 mg·L-1、4.167 mg·L-1。（3）单次降雨COD污染负荷在34.6~73.7 t之间,相当于整个城区城镇生活污水不加处理排放1天;根据3次降雨监测结果估算全年COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮排放量分别为2177.1 t、2778.3 t、3.855 t、41.410 t、69.133 t,城市面源COD污染负荷是城镇生活源的近20%。（4）各类下垫面中,屋面的污染物排放负荷贡献率最大,其次为庭院、交通干道、一般道路、城市水环境,一次典型降雨中,屋面对COD污染负荷的贡献率为30.9%,庭院为28.7%,交通干道为24.7%,一般道路为14.9%,城市水环境仅为0.8%。（5）各类下垫面中,交通干道的初始冲刷效应最明显,其次为一般道路、庭院、屋面。根据分析得出结论：城市面源中COD、悬浮物的污染不容忽视;不同下垫面呈现不同的污染特征,屋面的污染物质量浓度较低,但由于面积贡献率大,污染物负荷贡献率较高,均在25%以上,交通干道、一般道路五类污染物由于质量浓度较高,各污染物负荷贡献率均超过其面积贡献率,可作为城市面源防治的重点;截留和处理城市降雨初期径流对于城市面源污染处理非常重要。     

城市面源污染特征及排放负荷研究——以内江市为例

城市面源污染已引起国内外的重视,研究城市面源污染特征及排放负荷,为城市面源防治提供借鉴有重要意义。在内江市将城市下垫面按照水文效应和面源污染特性不同划分为屋面,庭院,交通道路,城市水环境四类,每类下垫面中选取一定数量的点进行监测,根据选取的典型点位的监测结果,研究城市面源污染特征及污染物负荷,结果表明:(1)各类下垫面中,交通干道污染质量浓度普遍较高,屋面污染物质量浓度相对较低,交通干道COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为215.31 mg·L-1、280.20 mg·L-1、0.35 mg·L-1、2.29 mg·L-1、4.06 mg·L-1;屋面COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为85.56 mg·L-1、117.25 mg·L-1、0.13 mg·L-1、2.03 mg·L-1、3.63 mg·L-1。(2)不同材质屋面中,沥青屋面的污染物质量浓度普遍较高,陶瓦屋面的污染物质量浓度相对较低。沥青屋面COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为73.4 mg·L-1、56.0 mg·L-1、0.181 mg·L-1、2.529 mg·L-1、5.254 mg·L-1;陶瓦屋面COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮平均质量浓度分别为30.8 mg·L-1、45.4 mg·L-1、0.106 mg·L-1、2.099 mg·L-1、4.167 mg·L-1。(3)单次降雨COD污染负荷在34.6~73.7 t之间,相当于整个城区城镇生活污水不加处理排放1天;根据3次降雨监测结果估算全年COD、悬浮物、总磷、氨氮、总氮排放量分别为2177.1 t、2778.3 t、3.855 t、41.410 t、69.133 t,城市面源COD污染负荷是城镇生活源的近20%。(4)各类下垫面中,屋面的污染物排放负荷贡献率最大,其次为庭院、交通干道、一般道路、城市水环境,一次典型降雨中,屋面对COD污染负荷的贡献率为30.9%,庭院为28.7%,交通干道为24.7%,一般道路为14.9%,城市水环境仅为0.8%。(5)各类下垫面中,交通干道的初始冲刷效应最明显,其次为一般道路、庭院、屋面。根据分析得出结论:城市面源中COD、悬浮物的污染不容忽视;不同下垫面呈现不同的污染特征,屋面的污染物质量浓度较低,但由于面积贡献率大,污染物负荷贡献率较高,均在25%以上,交通干道、一般道路五类污染物由于质量浓度较高,各污染物负荷贡献率均超过其面积贡献率,可作为城市面源防治的重点;截留和处理城市降雨初期径流对于城市面源污染处理非常重要。     

城市湖泊流域面源污染的源-汇效应研究--以武汉市东湖为例

随着城市点源污染控制不断完善,城市面源污染已成为危害中国城市水体的重要污染源.由城市土地利用变化引起的地表径流污染是导致湖泊水质恶化和富营养化的主要因素,加强面源污染的源-汇效应研究是控制、管理流域污染的重要途径之一.研究选取中国最大的城市湖泊武汉市东湖为研究对象,运用遥感和GIS技术,进行流域划分和地类解译,建立土地利用基础数据库,后对水质统计数据进行定量化处理,通过建立了地类——湖泊水质关系模型,科学地分析了用地与水质的关系,并对城市湖泊水质的季节动态、影响因素进行了初步探索.研究结果表明土地利用和气候变化对流域内湖泊水质的影响显著.其中,农田和建设用地是城市湖泊面源污染的主要来源,绿地和坑塘水面能够有效的截流、吸收污染物,起到保护湖泊水质的作用;受降水、温度等气候因子的影响,湖泊水质状态呈现季节性波动.研究选取东湖为研究对象,研究面源污染的源-汇效应,具有代表性,对于更好保护城市湖泊,合理利用湖泊资源提供了理论依据.     

稻田生态系统的特点及其分区——以太湖地区为例

本文分析了水稻土生态系统的特点及其中作物与土壤系统的相互影响,作物的适种性与土壤供肥性是左右生态系统功能的主要因素,这均与土壤基础肥力水平有密切关系,所以土壤基础肥力水平是运筹熟制的重要依据。 基于热量条件,土壤水文状况与土壤基础肥力的区域差异,讨论了太湖地区水稻土生态分区。     

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...     

农村面源污染治理的政策与管理服务体系优化——以上海郊区农村为例

农村面源污染控制不仅是技术问题,也是管理体制与机制问题,探讨并完善农村面源污染治理的政策、管理与服务体系已成为当前研究的热点与难点。以上海郊区农村为例,梳理总结农村面源污染及其控制现状;在肯定当前治理效果的同时,识别其局限性,指出农业政策与环境保护政策的不协调、农村发展模式转变下制度与服务体系的相对滞后是根本原因;针对当前农村面源污染重要的贡献者——化肥、农药、畜禽粪便以及农村生活污水,分别从改革农业补贴制度、重构实现农村多重价值的制度以及完善农业生产服务体系等方面给出了治理的对策与建议。     

平原河网地区水源地水质对土地利用变化的响应——以黄浦江上游水源地为例

以黄浦江上游水源地为例,利用1999年上海水资源普查数据及2000年初成像的上海市1∶50 000彩红外航空像片,采用G IS空间分析技术、灰色关联分析技术,划分土地利用样带,设计水质改善指数,探讨平原河网地区水环境质量对土地利用结构的响应,以及水源水质对土地利用变化驱动力的响应。结果表明,黄浦江上游水环境质量受到土地利用格局及上游来水的综合影响,各样带工业用地比例与水质改善指数呈极显著负相关(P<0.01),松浦大桥取水口水质与上游来水水质以及水源地当地的工业发展、人口密度等土地利用变化驱动力具有很好的关联性。建议在开展平原河网地区水源保护工作中,应在关注上游来水状况的同时,从土地利用及其社会经济驱动两方面控制水文敏感区域土地开发强度,构筑水源地圈层土地利用格局。     

基于最小累积阻力模型的山地石漠化地区生态安全格局构建:以重庆市南川区为例

基于源地-廊道模式构建生态安全格局,对提升区域生态安全水平意义重大。从生态本底与人类需求的视角出发,以典型山地石漠化地区重庆市南川区为例,基于生态系统服务功能重要性、生态环境敏感性以及居民生态需求程度进行核心型生态源地识别;采用多因素综合决策法,从自然环境因素、人为干扰因素以及生物因素方面构建生态源地扩张综合阻力评价指标体系;将最小累积阻力模型和水文分析相结合识别生态廊道,进而构建全区生态安全格局。结果表明:(1)核心型生态源地以林地景观为主,面积达389.25 km~2,总体呈现出由中部向南北方向递减的趋势;(2)生态廊道表现为以关键生态廊道为主,潜在生态廊道为辅的特征,并呈"渔网状"分布,中部密集,两极稀疏,关键生态廊道呈"三横三纵"格局,"三横"贯穿东西,"三纵"连接南北,潜在生态廊道沿生态环境较好的山地丘陵地区分布,与关键生态廊道共同构成了区域物种迁移和能量流通的网络;(3)建议搭建"一轴连两翼"的生态网络框架,加强区域生态安全格局的构建。     

基于环境背景值的重金属污染地块划定——以浙东沿海某典型固体废物拆解区污染土壤为例

通过对浙江东部沿海某典型固体废物拆解区污染土壤的调查与分析,评价了其土壤重金属的污染程度。结果表明,与土壤环境背景值相比,研究区土壤污染较为严重,Cd、Cu中等程度以上污染土壤均在50%以上。在此基础上,重点对重金属污染土壤的划定进行了探讨,提出了适合土地质量差别化管护的污染土壤表达方法。     

中国农业非点源污染控制的经济措施探讨--以北京密云水库为例

针对我国农业非点源污染特征,提出污染控制经济政策体系,包括基于限制和约束功能的税费政策,基于引导和鼓励功能的补贴、补偿等优惠政策,以及创建基于流域的使污染削减总成本最小化的排污权交易市场。选择北京市重要水源地———密云水库的2大汇水流域之一的潮河流域(密云县境内)为政策设计示范区,从经济、技术及制度方面分析了各经济政策的功能和适用情况,提出本区以鼓励扶持引导为主、收费惩罚为辅控制削减农业非点源污染的经济政策构想,并估算了对农民环保行为给予补贴和补偿的额度。     

大骨节病区硒元素分布的调控机理研究——以四川省阿坝地区为例

分析了阿坝地区的岩石、饮用水、农作物及其根系土中硒的不同存在形态的分布,并结合生物有效性深入研究了硒元素分布与大骨节病病因的联系和调控机理.阿坝地区的环境(岩石、土壤、水)中全硒浓度、农作物中硒的富集系数和水溶性硒占总硒的含量均远低于非病区;硒在氧化还原条件(Eh平均值143.27 mV)和酸碱度(pH 6.51—8.48)的控制下主要以亚硒酸态的稳定形式存在.元素铝、铁等的富集可能会促进硒的沉淀和络合,制约硒的生物有效利用率,进而导致人体硒摄入不足,最终激发人类微小病毒B19(HPV B19)的毒性,引发大骨节病.通过采取土壤增施硒肥、改善水质、改变膳食结构等方法可以有效地提高环境中硒的水平及其生物有效性,以缓解大骨节病的病情及发病率.     

基于GIS的干旱区绿洲农村居民点格局演变研究:以甘肃河西地区为例

以甘肃河西地区农村居民点为例,结合GIS技术,运用单一动态度、景观格局指数、平均最邻近指数及核密度方法,对近30 a来农村居民点空间格局演变特征进行分析。结果表明:(1)近30 a来河西地区农村居民点用地规模缓慢增大,居民点斑块个体之间的集聚性增强,结构愈发紧凑。(2)农村居民点空间分布在整体上呈集聚模式。敦煌市、肃州区、甘州区、高台绿洲尾闾区、民乐县西部、凉州区和民勤县城周边居民点分布较密集。(3)居民点集中分布在海拔1 200～2 400 m、坡度5°的走廊平原和盆地以及坡度较小的缓坡地,在海拔较高的丘陵、山区以及坡度较大的陡坡地居民点分布则相对较少。居民点集中分布在距离县道及以上级别道路1 km范围内,河流对居民点分布的影响在1～6 km范围内较显著。(4)受政策和经济利益的调控和驱动,人类生产生活方式不断改变并作用于居民点,直接或间接导致农村居民点格局演变。     

突发污染事故对水源地的影响研究:以长江南京段为例

近年来伴随人类活动的加剧,突发污染事故频发,严重威胁了水源安全。该研究通过构建长江下游大通到徐六泾感潮河段下的二维水动力水质模型,结合长江南京段潜在环境风险,设定长江南京段马汊河工业事故、南京长江三桥船舶事故2种情景,模拟突发污染物苯酚的迁移扩散过程。结果表明:在马汊河事故中,仅龙潭水源地受到30.5 h的影响。在三桥事故中,江浦-浦口水源地受影响时长最短,为18 h;龙潭水源地受影响时长最长,为146 h;夹江水源地在南北侧事故中受影响时长分别为154和18 h。污染带在迁移扩散过程中中心浓度降低,范围扩大,下游水源地受影响时间加长;同时南京段独特的汊道地形以及潮汐作用的影响大大增加了下游水源地受影响的时间。研究结果可为突发水污染事故中各水源地错峰调水方案提供选择依据,为水源应急方案提供理论支撑。     

基于多源遥感指数监测山区植被动态及其驱动因子的不确定性分析——以尼泊尔地区为例

准确获取山区植被动态数据对山区生态系统研究及其保护有着重要意义。卫星遥感数据作为获取大尺度山区植被动态的重要数据源,已被制作成各种植被监测产品并被应用于植被绿度、覆盖度以及生产力等研究。然而,不同遥感指数监测山区植被动态及其驱动因子的一致性尚不确定。以尼泊尔地区为例,基于5种遥感指数(MODIS NDVI、MODIS EVI、MODIS LAI、MODIS NPP和OCO-2 GOSIF)和5种气候因子(温度、降水、气压、太阳净辐射和CO₂浓度)数据,采用趋势分析和两种残差分析法(多元回归法和一阶偏导法),系统分析了不同遥感指数监测尼泊尔地区植被动态及其驱动因子的不确定性。结果表明：1)2000—2020年尼泊尔地区5种遥感指数均呈现增加趋势,但不同遥感指数空间分布存在差异,MODIS NPP在中山带增加趋势更明显,其他遥感指数在低海拔地区增加态势更明显。2)不同残差分析方法所估算的气候变化对植被变化贡献率差异极大,多元回归法可能严重低估了气候变化的贡献,而一阶偏导法可能高估气候变化的影响。3)基于不同遥感指数的归因结果差异大,气候变化对OCO-2 GOSIF的贡...