太湖流域农业面源污染及控制研究进展

太湖及其流域的水环境质量呈现严重恶化趋势,农业面源污染是太湖流域水体环境恶化的主要原因之一.论文通过文献分析,总结了太湖流域农业面源污染的影响因素、相应的治理措施以及农业面源污染控制的特点.结果表明:①虽然太湖流域典型区域的面源污染影响及排污系数的研究较多,但是着眼于太湖流域整体的农业面源污染负荷总量的研究并没有明确答案:②农业面源污染的治理技术研究较多,但将这些自然科学成果应用到实际的管理实践中的政策研究较少;③对农田面源污染的研究较多,对畜禽渔业养殖废弃物处理的研究比较薄弱,并且两者没有很好地结合起来进行研究;④虽然已经有了一些关于农业面源污染控制管理的讨论,但缺乏管理实施标准的研究;⑤围绕农业面源污染治理的主要手段都与农户行为有关,例如土地利用方式、耕作方式等,但现在很少有从环境污染主体即农户行为的角度去研究如何减少环境污染.     

农业面源污染现状与防治进展

通过对国内外农业面源污染研究资料的分析,认为农业面源污染的形式主要有:化肥污染、农药污染、农膜污染、秸秆燃烧污染、养殖业污染及水土流失等。农业面源污染导致了土地退化,在全世界不同程度退化的12亿hm2耕地中,约12%由农业面源污染引起;是河流和湖泊的重要污染源,导致美国40%的河流和湖泊水质不合格;是引起地表水氮、磷富营养化的主要因素,欧洲国家由农业面源污染排放的磷为地表水污染总负荷的24%-71%;中国的农业面源污染造成的水体氮、磷富营养化也显著超过来自城市的生活点源污染和工业点源污染。提出目前比较好的防治措施有:最佳农田管理措施、植被过滤带和人工湿地。建议我国控制农业面源污染必须从政策和法律上对农业生产活动进行规范,采用先进的理论和技术实行源头控制,并辅助以过程控制和末端控制。     

农业面源污染的生态防治措施研究

随着农业的发展,农业面源污染日渐严重,已成为导致河流和湖泊水环境恶化的主要原因之一。本文分析了农业面源污染的成因及危害,并提出从农田源头污染和径流污染2个方面采用生态工程措施防治农田面源污染,介绍并讨论了几种具有代表性的防治农业面源污染的生态工程措施,包括生态农业、水土保持、植被缓冲带、湿地系统与生态渠系统等。生态工程措施立足于自然资源和生态系统自身的平衡,与传统技术相比,效果好、运行费用低,更有利于环境的可持续发展,是治理农业面源污染的有效方法之一,在控制农业面源污染中具有广阔的应用前景。     

西太湖区域水环境容量分配及水质可控目标研究

西太湖流域产业、人口集聚,水环境污染一直以来是该区域经济可持续发展的制约因素之一,利用2010年的监测数据对西太湖主要入湖河流及湖体的水环境状况进行了分析,通过对研究区域工业点源、城镇和农村生活源、农田面源和畜禽水产污染源排污的分布情况调查,并计算了入河污染物量;利用构建的西太湖区域水量水质数学模型,估算了区域水环境容量,依据水环境功能区的水质目标与水域面积分配到了各市/区,在充分调查现有与规划的各类型污染源总量控制工程措施的基础上,量化出具有空间分布的流域污染削减率,并提出水质可控目标。结果表明:太湖湖体受总氮污染影响总体水质劣于Ⅴ类,研究区域主要入湖河流基本处于Ⅳ类,氨氮超标最严重;进入水体的COD为25 410.2 t/a,氨氮2 795.4 t/a,总氮4 646.4 t/a,总磷313.8 t/a,其中城镇生活源污染物入河量所占的比例最大,各类污染物均在35%~50%,尤以宜兴市和常州武进区负荷较大;各控制单元进入水体的污染物量基本都超过了水环境容量,近期各市/区COD、氨氮、总氮和总磷的削减率分别为8.0%~56.0%,8.0%~62.1%,6.0%~41.8%,8.0%~59.9%,远期污染物削减率更高;最终通过模型推算,定出西太湖湖体各污染因子的可控目标,2015年,COD、氨氮、总氮和总磷分别为4.50、0.80、3.50和0.08 mg/L,2020年进一步达到4.50、0.60、3.00和0.07 mg/L,为西太湖总量控制提供科学依据。     

广东省农业面源污染与农业经济发展的关系

基于广东省1995-2013年的农业面源污染与农业经济增长的相关数据,利用时间序列验证广东省农业面源污染EKC"倒U型"曲线,并运用VAR模型进一步考察它们之间的动态演进关系。结果表明:广东省农业面源污染与农业经济增长确实存在显著的"倒U型"曲线关系,并进入转折期;而VAR实证结果则验证了EKC结果,并发现面源污染对经济发展具正向影响,而负向效应较滞后。因此,要重视农业面源污染对经济增长的负作用,加强对环境保护的宣传和治理力度,提高农户生态环保意识。     

北方滨海城市内河水环境承载率研究

基于环统企业和污水处理厂的排污情况统计2013年北方滨海城市——威海市的点源污染负荷,并采用输出系数法估算了面源污染负荷。研究采用一维水环境模型核算水环境容量,并评估威海市水环境承载状况。威海市2013年COD和NH3-N的水环境容量分别为10 268和2 374 t/年,总承载率分别为30.9%和10.8%,COD承载在危机状态和警戒状态的有9%和10%,NH3-N在危机状态和警戒状态的有11%和7%。该结果可为威海市"十三五"污染物减排总量分配方案的制定提供一定的决策依据。     

南四湖农业面源污染现状及控制措施

近年来南四湖水质污染严重,农业面源污染是导致水体污染和富营养化的最主要因素;阐述了南四湖流域种植业、养殖业及农村生活污染三大污染源现状和危害;总结了国外对农业面源污染控制措施及研究动态,重点评述了农业面源污染的来源解析方法,提出了农业面源污染需要进一步研究的方向,对南四湖农业面源污染的研究具有一定的指导意义。     

基于DID模型的洱海流域生态农业政策效应研究

生态文明建设下,探讨高原湖泊流域的生态-经济协调发展具有现实意义。实践表明,生态环境政策对工业与服务业等点源污染的管控效果显著,但对农业面源污染的针对性、实效性和可操作性存在瓶颈。因此,本文运用DID模型,对洱海流域内政策区和非政策区农业生产方式与水环境指标进行双重差分分析,揭示生态农业政策效应。分析结果显示:政策实施下农业生产方式对水环境污染指数的影响效应为-12.59,生态农业政策对农业生产方式调整与优化效应显著,其中农业从业人口、肉蛋奶总产量变量对水质污染指数负相关;化肥施用量、农药施用量与水质污染指数正相关。分析结论:生态农业政策实施后,农业生产方式的优化对流域内面源污染程度得到缓解,农业产值稳步提升,但与"北三江"5乡镇比较,环湖8乡镇农户绿色生产观念、无公害农业种植技术、养殖业循环发展与林下经济等四方面生态化趋势更显著,政策响应更积极。政策建议:"养殖+沼气循环农业"是降低入湖水质富氧化,提升养殖集约化发展的首要措施;"测土配方+平衡施肥"可在兼顾单位产量的同时,约束过度施肥,减少农业面源污染,实现有机无害农产品种植的重要路径;退耕还林还湖,发展林下经济,能够优化农业生产结构,培育特色林业经济;扩大非农产业对农村剩余劳动力的吸纳,也是缓解农业面源污染,促进农民增收的必要措施。     

非点源污染在东江河流水环境中的贡献比例估算

在我国,非点源污染已经成为水质恶化的主要原因之一,如何在有限的监测数据的基础上,定量非点源污染对河流水环境的影响对于水资源规划与水环境管理意义重大。文章将水文研究中径流自动分割的技术方法与非点源负荷估算的平均浓度法结合,尝试将一种水文研究中径流分割的新方法—滤波平滑最小值法应用在非点源污染与点源污染对河流水环境的贡献研究中,以期为在有限资料条件下估算河流非点源与点源污染负荷贡献率提供一种可行的技术手段。计算结果表明,2000年至2005年东江流域的CODMn主要来自于非点源污染,CODMn点源负荷呈逐渐下降的趋势,这与参考文献中其他研究结果一致;利用2000年至2005年同步水量水质监测月序列数据,应用滤波平滑最小值法与平均浓度法结合估算非点源与点源对于东江水环境的影响,具有可行性。在连续水量水质同步监测日序列数据缺乏的情况下,应用该方法估算非点源与点源污染的贡献,其方法和估算结果可应用在水资源规划与水环境保护规划中,为水环境管理政策的制定提供技术支持。     

基于AHP和DEA模型的农业生态效率评价——以无锡市为例

农业面源污染已成为我国重要环境污染源之一,但由于农业面源污染具有分散、面广、周期长、随机性等特点,在评价上存在较大难度。根据生态效率理论,结合农业生产的特点,建立了综合考虑经济效益和环境影响的农业生态效率评价指标体系,并以江苏省无锡市为例,选取该市1998~2008年农业生产和面源污染相关数据,运用偏好锥的数据包络分析模型（DEA）对其农业生态效率进行了评价分析。结果显示：1998~2008年,无锡市农业生态效率呈现先下降后上升的趋势,近三年累计上升幅度达22%。表明近年来无锡市农业面源污染治理成效显著,农业可持续发展水平显著提高。提出的农业生态效率评价体系和方法为进一步推进农业面源污染治理工作提供了依据     

太湖流域典型土地利用方式下入湖河流水质污染特征研究

为探究太湖流域典型土地利用类型下水质污染特征,选取了太湖流域两类具有典型代表性的区域作为研究对象,一类是城市化进程高、人口高度密集的太湖北部重污染汇水口区域,一类是以耕地与涵养林为主导、人类活动强度相对较弱的浙西小梅港区域。选取TN、DTN、PN、NH+4 N、NO-3 N、TP、DTP、PP、CODMn等主要指标,通过区域差异和季节差异分析,以期明确太湖流域典型土地利用格局下河流水质污染特征。研究表明：（1）汇水口水质劣于小梅港水质,但两区域均有相对较高的TN污染,因此两地河流TN污染控制依然是重要内容;（2）汇水口和小梅港区域水质差异分析结果表明,土地利用格局、水循环过程、涵养林的生态功能是两区域水质差异产生的重要原因,差异指标体现在DTN、NH+4 N、TP、DTP、PP、CODMn;（3）汇水口区域水质污染特征体现出较强的点源污染特征;小梅港区域水质污染则体现出以TN、PN、TP、PP为主要污染物的面源污染特征。因此在以建设用地为主导的汇水口区域需加强点源污染控制,优化产业结构;以耕地为主导的小梅港区域则需加强农业面源污染控制,进而缓解太湖富营养状态     

湖域工业点源初始排污权配置定额模型与算法研究

针对湖域工业点源初始排污权定额配置问题,以“公平、效率、可行”为配置原则,通过引入权重系数的字典序最小化最大值方法,构建了基于多主体多种初始排污权多期配置的字典序定额模型,并给出求解算法。进而以江苏省太湖流域27类主要工业行业的初始氨氮排污权单期配置为例,从行业初始排污权短缺率与行业治污效益两方面,对比分析了基于等短缺率定额模型、等环境容量比例定额模型、字典序定额模型计算得到的3种定额配置方案效果。结果表明：相对于另外两种定额模型,字典序定额模型所得配置方案可实现平均行业短缺率最小(4613%),平均行业治污效益最大。研究也表明在“公平、效率、可行”配置原则下,字典序定额配置方法能够更为有效的促进企业治污技术提标升级和区域产业结构升级     

太湖流域农田生态系统管理与非点源污染控制

太湖是我国的五大淡水湖之一,正面临着严重的水体富营养化问题。随着点源污染得到逐步治理,农田非点源污染已成为太湖水体富营养化的主要污染源。概述了太湖流域农田生态系统管理与非点源污染控制,指出随着流域内化肥用量以及农田氮磷盈余量的不断增加,流域内农田非点源污染负荷将进一步加大。农田中的氮磷通常通过农田排水和地表径流等途径进入地表水体。为有效控制农田非点源污染,应实施科学合理的农田生态系统管理：避免氮磷肥的过量使用,适当增施有机肥和钾肥,推广应用测土配方施肥,加强微生物肥和控效肥等新型肥料的研制和推广,实行保护性耕作,合理安排农事活动时间,以此减少非点源污染物形成;调整土地利用方式,优化土地资源配置,对潜在的非点源污染物进行有效的截留。     

基于Hydrus-1D模型的太湖流域农田系统水分渗漏和氮磷淋失特征分析

在土壤水分长期定位观测基础上,应用Hydrus-1D模型对太湖流域典型稻麦轮作农田土壤水分渗漏进行动态模拟,并结合深层土壤溶液取样及氮磷浓度测定,分析了当前耕作方式下农田水分渗漏和氮磷淋失特征。结果表明,土壤水渗漏与降雨、灌溉及前期土壤含水率有关;麦季深层渗漏量小但持续时间长,而稻季单次渗漏量大却持续时间短。模拟时段内铵态氮和可溶解性总磷的淋失主要发生在稻季,淋失量分别为2.62、0.49 kg/hm²,分别占稻麦轮作期总淋失量的96.0%、96.0%,而硝态氮淋失主要发生在麦季,淋失量为57.97 kg/hm²,占总淋失量的80.2%;无机氮淋失的主要形态为硝态氮,其淋失量占总淋失量的96.4%。综合看来,硝态氮应作为主要阻控对象,以减少农田面源污染对地下水及太湖水体的污染风险。此外,氮磷淋失在6、7月份即休耕期和水稻生长早期容易达到峰值,应得到重视。     

太湖地区典型小流域非点源污染物流失规律 --以宜兴梅林小流域为例

由农业产生的非点源污染是湖泊的主要污染源。为了研究太湖流域非点源污染负荷流失规律,选择了宜兴梅林小流域为研究对象,对降雨过程中径流流量及其污染物浓度随降雨—径流变化过程进行监测研究。采用统计和系统分析方法,建立径流量和非点源污染负荷输出量之间的数学统计模型,得出该流域非点源污染物流失规律,此方法可以推广到与该流域相似的其它地区的非点源污染研究中,应用于太湖流域水污染综合治理。     

太湖流域上游河流污染空间分布特征研究

为把握太湖流域上游西北部河网区域水体的N、P污染特征及其空间分布,2010年8月在该区域内的武进港 直湖港水系、洮滆水系、丹扁孟河（丹金溧漕运河、扁担河及孟津河）以及宜溧河水系的河网,监测了39个河流断面的水质。研究表明,4水系TN平均浓度分别为388、283、291及193 mg/L,DTN占TN比重分别为9180%、7843%、7001%及8444%,河网氮输出均以DTN为主。在DTN中NO-3 N浓度所占比重分别为6747%、5275%、7748%及4281%,NH+4 N浓度所占比重分别为1633%、3316%、1127%及4351%。TP平均浓度分别为059、030、026及015 mg/L,DTP所占比重分别为6213%、4019%、4673%及3197%,而PO3-4 P浓度占DTP比重分别为2073%、5461%、4327%及7772%。武进港 直湖港水系N平均浓度显著（〖WTBX〗p〖WTBZ〗<001）高于宜溧河水系,与其它两水系无显著差异,P平均浓度显著（〖WTBX〗p〖WTBZ〗<005）高于宜溧河水系和丹扁孟河,与洮滆水系无显著差异。影响太湖流域上游西北部区域河流水网水质的主导因素为氮污染,而其中以DTN污染最为严重。太湖西北部是蓝藻水华暴发的重灾区,上游区域DTN的大量输入,将成为引发太湖水体生态系统灾变的潜在风险     

江苏淮河流域工业点源负荷空间分布特征研究

搞清流域工业点源的空间分异特征,可为水环境整治与工业规划提供参考依据。采用工业污染源普查数据建立污染源信息数据库,在GIS技术、密度分析法与ESDA方法支撑下,探析江苏淮河流域工业点源与工业污染负荷空间格局与特征。结果显示：工业点源集聚于城市、县城及专业乡镇,污染行业地域分异现象显著,其中,河流、港口及临湖地区成为高负荷工业点源集聚地区,化工、造纸、化纤与医药等行业的工业集中于临海、临河及临湖地区,饮料制造业、副食品加工业点源集中于工业化水平较低的北部流域的少数乡镇,工业氨氮多数来自化工业。在不同工业化水平下,工业污染负荷空间差异大,南部流域负荷整体水平高于北部,北部流域高负荷区分布于少数乡镇与城区     

太湖典型丘陵水源地水质时空变化及影响因素分析——以平桥河流域为例

基于太湖流域典型丘陵水源地平桥河流域12个采样点的水质监测数据,综合运用聚类分析和主成分分析法对平桥河流域水质时空变化及影响因素进行分析。聚类分析显示,按照水质相似性将平桥河流域水质分为枯水期、平水期、丰水期3个季节时段和中上游丘陵河谷区、下游紧邻平桥镇的平原区、下游暗沟出口区3个典型空间区域。主成分分析显示:(1)枯水期水质以氮污染为主导因素,磷和有机污染次之,受流量减小、流速缓慢导致的营养盐富集的影响加大;平水期水质以氮污染为主导因素,磷污染次之,受茶园等大量施肥导致的农业面源污染的影响;丰水期水质以氮和磷污染为主导因素,受到水稻种植等农业活动和大量降雨径流的影响。(2)中上游丘陵河谷区水质以氮和磷污染为主导因素,有机污染次之,受到茶园种植等农业活动导致的面源污染的影响;下游紧邻平桥镇的平原区水质以氮和磷的污染为主导因素,有机污染次之,受到居民生活污水和农业生产的影响;下游暗沟出口区水质以氮污染为主导因素,有机污染和磷污染次之,受到生活污水、农业生产和畜禽养殖的影响。研究结果可为太湖流域丘陵区水源地保护和管理提供参考。     

太湖流域典型区污染控制单元划分及其水环境载荷评估

污染控制单元是流域水质目标管理实施的基本单元。为实现流域水生态健康,针对太湖流域特征和太湖湖泊保护的要求,提出以流域水生态功能区为基础、水系完整性原则、管理可行性和可操作性原则、囊括影响受损水体的主要污染源原则、充分考虑现有控制断面原则等5项原则为太湖流域污染控制单元划分的基本原则,综合考虑汇水区、水生态功能区边界、水系分布及其流向、污染源、控制断面、县级与乡镇级行政边界等多个指标,在GIS空间分析的支持下进行太湖流域污染控制单元划分的总体技术思路;在划分技术体系的指导下,以兼具丘陵山区和平原地貌的湖州市及其上游的安徽省部分地区为案例研究区,在相关基础数据和空间方法的支持下,将其划分为12个污染控制单元,经过专家咨询、地方验证等多轮咨询反馈和实地察看以及管理试运行,表明污染控制单元划分结果具有较好的科学性和可操作性;进而评估了各污染控制单元COD、NH4 N、TN和TP污染物的水环境载荷特征,结果表明各单元污染超载严重