太湖上游流域下垫面因素对面源污染物输出强度的影响

应用流域断面监测、GIS的流域空间分析等手段建立太湖上游地区流域基础数据,通过多元逐步回归和冗余分析(redundancy analysis, RDA)手段,研究了太湖上游流域下垫面要素对流域出口污染物输出影响特征以及不同要素影响的相对强度,提取了影响太湖上游流域面源污染产出的主要下垫面因素并分析各小流域水质控制性要素的空间特征.研究结果表明,流域面源污染与下垫面要素具有很大的相关性,其中流域土地利用对面源污染产出的影响最为显著,其次是流域土壤特征、流域坡度,流域面积的影响最小;影响流域面源污染输出变化的控制性因素为居民用地、耕地面积比例和流域平均坡度,对水质数据进行解释的显著性和重要性水平均较高,能解释59.5%的流域水质信息、98.6%的下垫面特征-水质指标关系信息,且在不同小流域中这3个因素对流域水质影响的贡献率不同.     

南城子水库面源污染预测及控制

通过对南城子水库面源污染的调查和对监测结果的分析,预测了全流域面源污染入库量及对水库水质的污染程度,并提出了面源污染的控制方案。     

滇中高原水库外源污染负荷贡献解析与环境容量核算

为探究高原型水库上游流域的污染负荷来源及其贡献率,并计算水库的水环境容量,以云南高原柴石滩水库为研究对象,应用排污系数法估算了水库上游流域污染来源,运用水文和水质同步监测资料计算入库污染负荷,采用富营养化模型核算了不同水质目标情景下水库TN和TP的最大容量.结果表明：(1)柴石滩水库及其以上流域主要特征污染物为TN和TP;(2)水库上游流域的COD和TP主要来源于农村面源污染,贡献率分别为49.40%和50.11%; NH⁺₄-N和TN主要来源于城镇生活污染,贡献率分别为45.76%和33.77%;农村面源污染贡献中,陆良县COD和TP贡献率最大,分别为34.82%和36.82%;城镇生活污染贡献中,麒麟区COD、 NH⁺₄-N、 TN和TP贡献率最大,均高达65%.(3)COD、 NH⁺₄-N、 TN和TP污染负荷入河量分别为28 050.90、2 465.16、4 680.54和870.93 t·a^-1,TN和TP污染负荷入库量分...     

信息约束条件下的流域农业面源污染控制优化

我国广大小流域迫切需要开展农业面源污染控制,但却面临着水质、水文、气象、土地等监测资料不足的信息约束条件。为了应对此问题,本文以具有冻融变化特征的东北地区为例,开发了一套信息约束条件下的流域农业面源污染控制优化系统。首先,提出了农业面源污染负荷的计算方法。其次,分析了流域水质的影响因素。接着,建立了面源污染输入与流域出水口水质之间的响应关系,经验证该系统输出数据与实际污染状况相吻合,能够很好地模拟流域污染状况。最后通过各种削减策略的运用,模拟出农业面源污染削减率和削减后的总氮浓度。通过采用本研究制定的控制优化方案,改变种植类型和面积以及改善施肥配施比,将污染源数据进行量化作为输入数据,经系统输出得到模拟污染输出数据,可得到较好的污染削减效果。研究结果为信息约束条件下治理流域农业面源污染提供了决策支持。     

以水环境质量改善为核心建立监督指导农业面源污染治理制度框架

本研究通过文献梳理及资料调研对我国农业面源污染监管的现状进行了分析,结果表明:(1)在监管目标指标方面,受多种因素影响,农药化肥施用总量减小、粪肥资源化利用率提高并不一定代表农业面源水污染负荷量的降低。(2)在监管的主要环节方面,可从节水控污和控肥两个关键点切入,并关注土壤流失带走的氮磷情况,重视水土保持工作。(3)在监管主体责任认定方面,农业面源水污染具有累积性和滞后性,已有研究成果检测出的滞后期从1～100年不等,这增大了辨识区域责任主体、厘清责任边界的难度。因此制定管理目标、评估考核办法时要慎重,水质变化也要区分历史责任。(4)在监测体系建设方面,现有针对点源管理和行政区断面考核为主的水质监测体系和监测规范,无法满足农业面源管理追溯区域责任主体、厘清责任的需要。(5)在管理方式方面,根据水污染物类型和空间传输规律,以流域为单元,识别关键源区,突出重点,针对源头和迁移过程关键影响因子,分区分类采取全过程系统配置治理措施,统筹实施生态治理与污染防治是农业面源污染治理成本效益最优的路径选择。针对以上问题,提出以下几点建议:(1)要充分认识农业面源水污染治理的长期性。(2)应引入流域生态系统治理理念,综合分析水(降水、径流、壤中流等)、土壤、地形、植被、受纳水体的生态功能等多种要素对水质的相互影响,统筹生态治理与污染防治,统筹点源与面源治理。(3)建立农业农村、水利、自然资源等多部门在空间规划、信息共享、政策协同、监测网络建设、治理技术标准与法规制定、资金分配等方面的联动机制。当前要按照流域汇水特点优化监测站点布局,修改已有监测技术规范,建立多部门协同的全过程农业面源污染监测体系。(4)各级生态环境部门作为监督者,主要负责识别农业面源污染治理重点流域、确定责任区域和厘清部门责任、开展有关规划协调与政策环境友好性评估、措施效果与规划执行考核评估等。(5)依托第二次污染源普查成果,识别农业面源污染监管的重点区域,选择试点示范区,针对源头和迁移过程关键影响因子,分区分类提出管控目标、评估考核标准、区域责任主体"溯源追踪"技术方法,为在全国开展农业面源污染监督指导工作提供经验参考。     

巢湖流域氮磷面源污染与水华空间分布遥感解析

基于遥感监测手段,分别应用DPeRS模型和MODIS水华提取方法对巢湖流域氮磷面源污染特征和巢湖水体水华爆发规律进行遥感像元尺度解析,结果表明: 2010年巢湖流域总氮产生量为1900.3t,入河量为846.5t;总磷为244.1t,入河量为76t.巢湖流域农业面源污染对氮素污染贡献最大,而水土流失则对磷面源污染贡献最大;综合巢湖流域氮磷面源污染和水华爆发的时空特征分析,明确氮磷面源污染与巢湖水华具有相关性,并且时间上水华爆发频率较氮磷面源污染具有先滞后后同步的特征,且面源污染负荷与水华爆发面积的相关系数为0.45;在空间上,面源污染负荷较大区域与水华爆发频度较高区域也有较好的匹配性;基于这种相关性,应用DPeRS模型对巢湖流域进行氮磷减排情景分析,结果表明在施肥量减少30%,农村生活垃圾处理率提高到60%,畜禽粪便处理率和城市垃圾处理率提高到80%的情况下,氮磷面源污染平均削减率可以达到50%.     

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(NH⁺₄-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1 017.0 kg·km^-2,入河量分别为2.5万t、 1 597.2 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NH⁺₄-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2.9...     

基于流域水环境模型评估重金属面源污染负荷

为定量评估重金属面源污染负荷,以分布式流域水环境模型SWAT模型为基础,借鉴输出系数模型,考虑溶出率影响,发展了一个重金属面源污染模型—SWAT-MT模型. SWAT-MT模型模拟重金属在流域内的大气沉降、地表径流冲刷、土壤和河道中的运移过程,结构较为简单,兼具机理模型和输出系数模型的优点. 本文应用SWAT-MT模型评估了湘江株洲段一个子流域的铅面源负荷,并通过敏感性分析和蒙特卡洛模拟识别了铅面源模拟的敏感参数,量化了模型输出中的不确定性. 结果表明:①研究区铅的面源侵蚀量为2.09 t/a,侵蚀强度为5.27 kg/(km2·a). 铅侵蚀强度时空差异明显,汛期(4—7月)雨水集中,铅的侵蚀量大. 侵蚀强度高的地方集中在流域下游,城镇用地的侵蚀强度约为流域平均水平的2倍. ②流域出口的铅负荷为0.79 t/a,约60%的铅侵蚀量滞留在河道,说明沉降是河道运移的主要过程. ③蒙特卡洛模拟结果显示,模型输出存在显著的不确定性, 95%置信区间下,铅的面源侵蚀量为1.62～2.59 t/a,流域出口负荷为0.50～1.16 t/a;为降低模拟不确定性并提高模型可靠性,应重点关注城市地表积尘的铅浓度、铅溶出率和河道铅沉降速率等敏感参数的取值. 研究显示,通过合理的参数赋值,SWAT-MT模型能够提供较为可靠的重金属面源负荷估算结果,为重金属污染综合防治工作提供科学工具.      

感潮河网降雨径流污染空间分析与模拟

为了探究茅洲河流域感潮河网面源污染空间分布特征和降雨径流污染规律,基于空间分析、统计分析与流域水动力-水质耦合模拟方法,对典型降雨情景下河网水质情况进行模拟分析,提出基于水质改善目标的生态补水点位空间布局优化策略.研究表明,层次聚类凝聚算法和K-均值法迭代组合可以较好地实现面源污染分级与分类;茅洲河各支流中,石岩渠、松岗河中上游等河道（段）由于面源污染负荷相对较高且缺乏生态补水,雨后水质恢复缓慢;基于补水总量不变原则,对生态补水方案进行局部优化,优化结果可使雨后受污染重点河道（段）水质恢复速度加快一倍以上,提高了流域水质的整体稳定性.研究结论可为进一步认识茅洲河流域水污染特征、实现流域水环境精细化管理提供支撑.     

流域农业面源污染防治科学问题与技术研发需求

农业面源污染是当前我国面临的重要环境问题之一,也是影响我国水体环境质量持续改善的瓶颈.近年来,我国面源污染治理日益受到重视,相关治理管理体系逐步建立,但我国农业面源污染治理起步相对较晚、研究基础较薄弱.本文针对农业面源污染的现状及研究进展,总结提出了流域农业面源污染的三大科学问题及技术难题：流域面源污染发生规律及水体水质响应机制、农业面源污染削减和资源化原理、监管机制,并从农业面源污染通量监测、负荷核算、适用性技术研发、考核评估机制建立等方面提出了技术研发的需求,以期为我国流域农业面源污染防治及管理提供科学参考.     

乌伦古湖流域污染负荷估算

根据2012年乌伦古湖流域污染源的调查结果,结合不同类型污染源的产污系数,采用排污系数法估算流域内点源、面源和内源的COD_Cr、氨氮、TN、TP的污染负荷,分析污染源的贡献率和分区排放特征。结果表明,乌伦古湖流域COD_Cr、氨氮、TN、TP等污染物的排放量分别为56 383.00、6 821.63、20 453.64和2 538.18 t/a;污染物主要来自面源,且以畜禽养殖、农田径流及水土流失污染为主,特别是畜禽养殖的COD_Cr和TP的贡献率均超过60%,今后应将畜禽养殖、农田径流及水土流失污染作为重点控制的污染源;污染物排放的主要区域在福海县,该县对流域污染负荷贡献率达45%以上,是污染防治的重点区域。     

农业面源污染视角下的三峡库区重庆段水资源的安全性评价——基于DPSIR框架的分析

农业面源污染已成为我国流域污染的主要来源,并已威胁到城乡居民的饮水安全,影响社会经济的可持续发展.三峡库区是生态脆弱区,水资源安全对促进库区生态环境保护与区域经济社会和谐发展尤为重要.为探明三峡库区重庆段农业面源污染与流域水资源安全演进变化的过程与内在机制,根据DPSIR框架原理,运用结构方程模型进行分析,并评价了2000-2011年流域水资源安全程度.结果表明:流域水资源安全程度分为两个阶段,2000-2005年水资源安全等级从一般安全下降到很不安全,2005-2011年水资源安全等级从很不安全上升到安全,出现阶段变化的主要原因在于从2006年开始,政府认识到流域生态环境的重要性并加大了对农业面源污染的控制力度,加强了对水土流失的治理.因此,为有效地减缓农业面源污染、改善流域水体质量,需要调整农业经济发展方式和农业产业结构,依靠科学技术提高农业生产效率,降低农用化学药品的投入,推广有机农业、改善耕地质量;加强水资源监督管理,实施农业生产节水措施;进一步加强面源污染控制投入,有效控制水土流失程度以减缓面源污染,实现流域水资源安全可持续利用.     

东江湖流域农业面源污染负荷研究

水土流失是吸附态氮磷污染输出的主要方式,也是面源污染评估的重要环节。以东江湖流域为主要研究区域,采用土壤侵蚀经验模型和氮磷污染负荷经验模型对研究区的吸附态氮磷污染负荷进行了估算,重点提取并分析了耕地面源污染负荷,并划分出农业面源污染重点控制区,为流域农业面源的氮磷流失防治提供理论依据。结果表明,东江湖流域农业面源污染土壤侵蚀总量为144.7万t,吸附态氮磷的流失总量分别为2 658.3和504.1 t,其中旱地吸附态氮磷流失风险高于水田;由化肥施用而产生的吸附态氮磷流失量分别为1 561.9和215.4 t,分别占耕地吸附态氮磷流失总量的58.8%和42.7%;东江湖流域农业面源污染防治的主要区域包括沤江区、浙水区以及主要河流入湖的环湖区。     

区域尺度黄河流域面源污染负荷特征与来源解析

掌握黄河流域甘肃段面源污染负荷特征及其来源,是在区域尺度上提升水环境污染治理水平的重要基础。基于DPeRS面源模型,从农田径流、城镇径流、畜禽养殖、农村生活、水土流失5大污染类型,选取TN、TP、NH₃-N和COD 4个污染指标,对甘肃黄河流域9个市(州)58个县(区)面源污染进行污染负荷估算、污染来源解析及空间分布分析。结果表明:从模型估算结果看,2018年整个流域TN、TP、NH₃-N和COD面源污染排放负荷均值分别为65.6,11.8,19.1,77.2 kg/km2。从区域尺度分析,甘肃黄河流域TN、TP面源污染负荷最高的区域均是兰州市安宁区,分别占整个流域总负荷的10.83%和5.16%;NH₃-N和COD面源污染负荷最高的区域均是临夏回族自治州临夏市,分别占整个流域总负荷的26.23%和56.56%。从污染产生来源分析,TN、TP、NH₃-N和COD的首要污染来源分别为农田径流、水土流失、农田径流和畜禽养殖。从空间分布分析,黄河流域各县(区)面源污染总负荷呈中间高两边低的分布特征,污染负荷较重的区域主要集中在黄河兰州段、大夏河临夏段、渭河天水段等局部区域。     

武宜运河小流域平原河网地区氮磷污染来源解析

采用源解析法对工业污染源、生活污染源、农业面源(含种植业、养殖业)进行分析,并统计分析了武宜运河全线水质现状。结果表明,农业面源是武宜运河流域总氮、总磷污染的主要来源,且以养殖业为主,生活污染源是太湖流域氨氮污染的主要来源,且以农村生活污水为主;武宜运河水质以氮磷污染为主,总氮污染最为严重。武宜运河核心区研究范围占总研究范围的比例为35%,总氮、氨氮和总磷入河量分别占研究范围内各类污染物总入河量的42.8%,45.0%,34.1%,污染分布重点区域为武进前黄镇、牛塘镇及宜兴和桥镇所辖行政村。研究范围内农业面源污染分布重点区域为武进前黄镇、牛塘镇、宜兴屺亭街道及和桥镇;生活污染源氮磷污染物排放主要来自高新区及牛塘镇的农村生活污水排放,其次是屺亭街道和前黄镇的农村生活污水。     

云南省沘江流域水污染防治对策

沘江流域存在的主要环境问题:水质及底质重金属污染;历史遗留问题隐患突出;矿山开采造成的水土流失和植被破坏;城市生活污水及生活垃圾处理设施严重滞后;沿岸土壤受到污染。提出水污染治理与生态环境保护对策:强化工业污染源治理;加强矿区生态恢复;开展河道内污染源清理;实施面源污染控制;加快城镇环境基础设施建设;完善生产生活用水系统;提升环境监管能力。     

安徽省八里河流域水质污染时空变化研究

为掌握八里河流域污染成因、污染集中期和重污染地带,在八里河流域设置了7个河道监测断面及33个地下水监测点位,连续1年监测了地表水COD、氨氮、TP和地下水氨氮、硝酸盐、亚硝酸盐,分析了八里河流域水质时空变化趋势,提出了相应的污染控制措施。结果表明:受淀粉加工污染影响,各项指标在10～12月迅速上升,COD在第二年4月以后逐渐降低恢复至正常值,氨氮和TP难以达标;地表水污染以柳沟最为严重,五里湖沟次之,第三湖沟水质相对最好;淀粉废水还会通过淋滤进入浅层地下水,造成地下水氨氮污染;氨氮污染最初主要集中在流域西南方,逐渐向全流域扩散。针对当地突出的红薯淀粉加工废水污染问题,建议推广低污染的淀粉生产技术,制定适用于八里河流域的规范化与标准化农业面源污染控制技术,构建小流域农业面源污染控制系统与管理模式。     

云南省境内怒江流域水质变化趋势分析

用线性回归方法对云南省境内怒江流域1980年～2000年的水质状况及污染物输送量进行长系列趋势分析.怒江流域污染物入河量呈上升趋势,河流总体水质有下降趋势,主要支流水质下降程度高于干流,并结合面源对河流水质贡献率大的特点,提出流域面源污染防治对策及建议.     

密云水库上游河流水质空间异质性及其成因分析

于2018年非汛期(4—5月)和汛期(8—9月)在潮白河上游流域布设28个监测断面,监测了11项水质指标并进行统计分析,同时,结合GIS空间分析功能来分析水质时空变化特征及其成因.结果显示:从时间上来看,密云水库上游水质表现为汛期差于非汛期,非汛期主要污染物为TP,其均值(0.29 mg·L~(-1))超过了Ⅲ类水质标准且变异系数较高(0.89),存在显著的空间差异,受点源、沿河岸农业面源和第一产业活动的影响较大;汛期主要污染物为TN,其均值(5.98 mg·L~(-1))超出了Ⅴ类水质标准但变异系数不高(0.55),有机物和泥沙的变异系数相比非汛期都有所增加,说明汛期呈现更加显著的变异性,受流域面源、第一产业和生活污染的影响较重;从空间上来看,潮河水质差于白河,潮河主要污染物是TN和TP,主要受农业面源和第一产业活动的影响,白河主要污染物为TP和有机物,主要受第三产业和第一产业的影响,受农业面源污染的影响相对较低.     

太湖地区蠡河流域不同用地类型面源污染特征

以太湖上游蠡河流域为研究区,通过对面源污染为主子流域和城镇地表径流进行监测,结合GIS空间分析方法,分析了流域林地、耕地及城镇用地等土地利用类型的面源污染流失特征.结果表明,林地产出径流面源COD、TN和TP浓度分别为2.987±1.582,1.690±0.349,0.019±0.009mg/L;耕地的产出径流面源COD、TN和TP浓度分别为9.874±5.146,2.534±2.459,0.185±0.149mg/L;小城镇的产出径流面源COD、TN和TP浓度分别为7.729,1.790,0.117mg/L.蠡河流域的面源污染COD、TN和TP负荷量分别为919.9,306.0,13.5t/a.