典型农业小流域面源污染源解析与控制策略——以丹江口水源涵养区为例

【目的】对丹江口库区典型小流域农业面源污染现状进行调查分析,解析该地区农业面源污染负荷和污染源,以期为制定针对性防控策略及促进农业绿色发展提供参考依据。【方法】通过问卷调查形式对谭家湾流域进行实地走访调研,对两个村域内的种植、养殖和人居生活等污染源进行分类调查,应用输出系数法和等标污染负荷法对污染负荷进行估算。【结果】谭家湾流域农业面源污染实际产生量由2015年的162.32 t降低至2020年的27.79 t,等标污染负荷总量由62.44 m³下降至21.14 m³,主导污染源由土地利用转变为畜禽养殖。流域内总氮（TN）、总磷（TP）和化学需氧量（COD）的年负荷总量分别为5.56、0.86和21.37 t。各类污染源的贡献率表现为：畜禽养殖>土地利用>农村生活,其中生猪养殖的TN、TP和COD负荷量分别占流域负荷总量的50.91%、64.20%和46.66%,是该地区最重要的污染源。TN是流域内最主要的农业面源物,其污染等标负荷占负荷总量的52.6%,其次为TP,污染负荷率为40.7%,COD的等标污染负荷率最小为6.7%。环境污染风险评价结果显示,流域内畜禽粪便耕地负荷警报值为0.489,分级级数为Ⅱ,对环境构成污染的威胁为“稍有”,流域养殖总量在现有基础上还有10 815头猪当量的扩增空间。【结论】2015年以来,流域农业面源污染强度显著降低,保持合理的禽养殖规模,同时做好污染物消减措施,对促进丹江口库区典型流域农业面源污染持续减排具有重要意义。     

湖北省三峡库区农业面源污染解析

湖北省三峡库区农业面源污染物类型复杂,来源不明,底数不清,导致防控措施不力。采用综合调查法对4个库区县(区)2007年农业面源污染情况进行调查,运用排污系数法测算污染物负荷量,采用等标污染负荷法进行评价与源解析。结果显示,湖北省三峡库区2007年农业面源TN、TP和COD的排放/流失总量分别为2918.08、346.22、12461.10t.a-1;主要污染物是TN和TP,其等标污染负荷量分别为5836.16、3462.20m3.a-1,两者等标污染负荷比和为91.80%;库区内主要农业污染源是种植业和畜禽养殖业,其等标污染负荷比分别为56.08%和34.37%,而农村生活污染源只有7.99%;4个县(区)污染负荷的比重为夷陵区>巴东县>秭归县>兴山县。因此,针对湖北省三峡库区农业面源污染的控制策略:防控的污染物主要是TN和TP,防控的重点源为种植业和畜禽养殖业,防控的重点区域为夷陵区。     

苕溪流域农业面源污染的综合评价

基于2008年农业统计数据,对苕溪流域所辖6个区县的水环境农业面源污染进行了分类调查,并采用等标污染负荷的评价方法对各类污染源进行评价。结果表明：2008年各农业非点源污染源流入苕溪流域水体的COD,TN和TP分别占总量的67.82%,28.75%和3.42%,等标污染负荷率COD,TN和TP分别为6.88%, 58.37%和34.75%。就各农业非点源污染源来看,畜禽粪便污染源的等标排放量和污染负荷最大,成为威胁苕溪流域水体的最大污染源。     

沱江流域农业面源污染排放特征解析

【目的】为了准确把握沱江流域农业面源污染现状,探明其首要污染源和关键污染物,对沱江流域农业面源污染排放特征进行分析,旨在为开展流域污染防治提供理论依据。【方法】应用历史资料宏观统计方法对沱江流域25个县（市、区）2012年农业面源污染情况进行初步宏观统计分析,运用排污系数法估算污染物排放量,污染评价与源解析采用等标负荷法,通过聚类分析划分污染类型。【结果】沱江流域农业面源污染物化学需氧量（COD）、总氮（TN）和总磷（TP）绝对排放（流失）总量分别为52.56×10⁴、4.10×10⁴和0.55×10⁴ t,表现出COD较多、TN和TP相对较少的特征,各流段与流域特征保持一致。流域中游各污染物绝对排放量较高,上游其次,下游最少。其中仁寿县各污染物绝对排放量为全流域最高,同时简阳市、雁江区和安岳县各污染物绝对排放量也较高,均位于流域中游。通过等标负荷评价发现全流域污染物等标排放总量为79 468.23 m³,其中TN等标排放量最高（34 151.65 m³）,占流域等标排放总量的42.98%,TP和COD相对较少,TP仅占流域等标排放总量的28.98%,流域各流段污染物等标排放量也表现为TN＞TP、COD,且流域不同县（市、区）等标排污系数也均以TN最高。全流域各污染源中畜禽养殖业源等标排放总量最高（44 898.96 m³）,占流域等标排放总量的56.50%,农村生活源等标排放总量仅次于畜禽养殖业源,水产养殖业源等标排放总量最低（1 311.91 m³）,流域各流段也以畜禽养殖业源等标排放量最高;沱江流域中游污染物等标排放量最高（56 095.43 m³）,上、下游等标排放量分别为12 817.43、10 555.37 m³,中游与上、下游差异较大,其中位于流域中游的仁寿县各污染物等标排放量最高（11 309.51 m³）,位于下游的自流井区与之相反。基于等标负荷评价及聚类分析结果确定沱江流域主要有畜禽养殖业源严重污染型、畜禽养殖业源主导型、畜禽养殖业源-农村生活源复合主导型和农村生活源主导型4种污染类型。【结论】畜禽养殖业源是沱江流域首要污染来源,总氮为首要污染物。沱江流域农业面源污染属于生产生活复合污染型,流域中游农业面源污染程度最严重,是沱江流域农业面源污染重点防治区域。     

陕西省农业面源污染时空特征及污染源

为明确陕西省农业面源污染时空特征、重点污染源、污染区域和11个地市区的污染类型。利用输出系数法（ECM）对2010—2019年陕西省11个地市区的农业面源污染总氮（TN）和总磷（TP）的污染负荷进行估算,采用等标污染负荷法对污染源进行评价,通过快速聚类法划分11个地市区农业面源污染类型。结果表明,2010—2019年陕西省农业面源污染TN和TP污染负荷呈先升后降的趋势,2019年TN和TP污染负荷最低,分别为129 027.14、13 872.84 t;2019年陕西省畜禽养殖、农业种植和农村生活等标污染负荷比分别为20.923%、60.130%和18.947%;不同污染源TN和TP的等标污染负荷空间分布具有很强的一致性,11个地市区农业面源污染等标污染负荷比由大到小依次为榆林市（16.94%）、汉中市（15.42%）、安康市（13.06%）、渭南市（12.93%）、咸阳市（9.28%）、商洛市（8.31%）、宝鸡市（8.18%）、延安市（7.03%）、西安市（6.89%）、铜川市（1.74%）、杨凌示范区（0.24%）;11个地市区农业面源污染分为农业种植污染主导型、农业种植+农村生...     

长江上游流域土地利用对面源污染影响及其差异

基于遥感与地理信息系统技术,对比分析了长江上游流域2000—2006年土地利用变化;利用输出系数模型,计算了土地利用引起的面源污染负荷,并从面源污染TN和TP负荷量、负荷强度和不同来源等角度,综合分析得出长江上游流域土地利用变化对面源污染影响及其差异。2000—2006年,长江上游流域耕地面积减少约1.10×104km2,林地面积增加约1.10×104km2,其他土地利用变化很小,表明西部大开发以来,天然林资源保护、长江防护林和退耕还林等工程实施效果明显。长江上游流域土地利用造成的TN和TP负荷量2000年分别为114.14×104t和3.39×104t,2006年分别为111.21×104t和3.31×104t。四川省西北部雅砻江中游流域、大渡河上游流域、岷江上游流域和贵州省北部乌江中游流域,2000—2006年面源TN和TP负荷显著减少。     

丹江口库区湖北水源区农业面源污染现状调查及评价

采用综合调查的方法,对丹江口库区湖北水源区31个乡镇的农业面源污染现状进行调查,用产污系数法、排污系数法测算区域内各类农业污染源产生与排放污染物的总量,并引入等标污染负荷法分析和评价该区域农业面源污染现状.结果表明,在该区域内,农业面源主要污染物TN、TP和COD的产生量分别为2 066.93、240.93和16 540.18 t,排放量分别为1 432.28、161.83和4 546.65 t;种植业源为该区域农业面源的主要污染源,其等标污染负荷占所有农业面源等标污染总负荷(1 196.78 t PO43-)的57.79％,水产养殖业源、农村生活源和畜禽养殖业源所占比例分别为14.91％、14.25％和13.05％;TN、TP为该区域农业面源的主要污染物,其等标污染负荷分别占所有农业面源等标污染总负荷的50.26％和41.38％,COD只占8.36％;种植业源的TN和TP等标污染负荷量分别占所有农业面源等标污染负荷总量的36.08％和21.71％,是区域内水体富营养化风险的主要构成因子,也是农业面源污染防控的重点.     

秦岭北麓小流域地面水质特征及农业面源污染负荷

【目的】研究农业面源污染对秦岭北麓河流水质的影响及其面源污染负荷,为更科学有效地治理水环境及促进农业的可持续发展提供参考。【方法】以陕西周至余家河竹峪乡段流域为监测对象,从上游到下游共布设了8个水质监测点,分析2012-10-2013-10水质基本性质(流量、水温、pH、总悬浮物、溶解氧、电导率)和面源污染指标(总氮(TN)、总磷(TP)和化学需氧量(COD))的变化,并在此基础上,采用排污系数法和等标污染负荷法计算各污染物的等标污染负荷,从而确定出该区域主要农业面源污染来源。【结果】2012-10-2013-10,余家河流域水体TN质量浓度逐渐降低;TP质量浓度春季较高,其次是秋季和冬季;水体COD质量浓度呈波动性变化,在2013年由春季进入夏季后,总体呈下降趋势。各水质监测指标中,除TN质量浓度严重超标(最高超标9.6倍)外,其他指标均符合地表水Ⅲ~Ⅳ类水质标准。余家河流域农业生产过程中排放到河流中的TN、TP及COD等标污染负荷总量分别为2.167 0×10-6,0.617 0×10-6,0.670 0×10-6 m3/年,污染物贡献率依次是TN>COD>TP,主要污染源贡献率依次为生活污水>种植业>畜禽养殖。【结论】陕西周至余家河流域的农业面源污染属于农业生产和生活的复合污染。     

平原河网地区农村面源污染重点源和区的识别筛选——以上海青浦区为例

以地处平原河网地区的上海市青浦区为研究对象,通过清单分析方法和等标污染负荷法,以乡镇为单元研究了种植业、畜禽养殖、水产养殖和农村生活污水等农村面源污染来源,以及化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)等污染物的排放量及其贡献率,并以青浦区水环境功能区划地表水环境质量标准为基准,评价及识别筛选了该区域农村面源污染主要来源及其重点区域。研究结果表明,青浦区农业面源污染COD、TN、TP实物排放量分别为2.68×103、0.85×103、0.11×103t·a-1,主要污染源为种植业,其等标污染负荷比达到53.07%,主要污染物为TN,其等标污染负荷比达到59.92%。通过农业面源污染排放强度分析,确定青浦区农业面源污染程度较重的乡镇主要为练塘镇、白鹤镇和金泽镇,建议在青东地区以农村生活污水处理和畜禽养殖污染治理为重点、在青西地区以种植业面源污染防治为重点,针对性地开展农村面源污染综合防治工作。     

丹江口水库核心水源区典型流域农业面源污染特征

为分析丹江口库区农业地表径流及其水质污染特征,识别流域水质污染风险变量,探究主要潜在污染物时空排放规律,估算流域污染负荷并分析污染物来源贡献,应用因子分析方法,通过周年常规监测,对核心水源区典型小流域的地表径流及其水质污染特征进行了分析,并探讨了其时间差异性。同时采用平均浓度法估算了流域内面源污染负荷量和各污染源类型对主要潜在因子负荷的贡献率。结果表明:流域内水体浊度、色度及流量在上游与下游间存在显著差异,总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)、铵态氮(NH_4~+-N)、硝酸盐氮(NO_3~--N)、pH和电导率在不同监测断面间差异不显著;TN、TP、COD和流量是影响库区水质、造成污染风险的主要潜在因子;5—9月,随着降雨量和流量的增加,同步出现农业面源污染排放高峰。流域内,上、中、下游流域监测断面TN年负荷量分别为4.94、11.04、20.43 t,TP年负荷量分别为0.17、0.50、0.68 t,COD年负荷量分别为29.02、68.78、118.27t。农业生产及生活对TN贡献较大,规模化养殖对TP贡献较大,二者联合对COD负荷贡献率达到76%。研究表明,大量氮磷随水土流失进入水体是引起小流域面源污染负荷偏高的主要原因,加大对农业生活区和规模化畜禽养殖的控制管理,构建植被缓冲带等减少水土流失措施,对有效防治丹江口核心水源区典型小流域的面源污染具有重要作用。     

湖北省三峡库区1991—2014年农业非点源氮磷污染负荷分析

为研究湖北省三峡库区农业非点源氮磷污染负荷的时空分布特征,分析主要农业污染源和重点控制区域,运用改进的输出系数模型结合入河系数对研究区1991—2014年的不同农业源（农村生活、畜禽养殖和农田种植）和不同地区（夷陵、秭归、兴山、巴东）总氮总磷负荷量、排放强度进行估算,并对时空分布特征进行了分析。结果表明,1991—2014年湖北省三峡库区农业非点源污染总氮、总磷年均负荷量分别为2 132.10、222.64 t·a^-1,年均排放强度分别为1.85、0.19 kg·hm^-2·a^-1。2006年以前,总氮、总磷负荷较低,而后缓慢增加。相比于1991年,2014年总氮年负荷量降低了4.22%,总磷年负荷量增加了12.30%。从各类污染源贡献来看,旱地和乡村人口是总氮的主要贡献源,旱地和猪的养殖是总磷的主要贡献源。从氮磷负荷空间分布看,巴东县的总氮、总磷负荷最高,夷陵次之。从排放强度的空间分布看,巴东县的排放强度最高,其次是秭归。研究表明,农田种植和畜禽养殖是总氮、总磷负荷的主要贡献源,巴东县是农业非点源防治的重点控制区域,湖北省三峡库区的农业非点源污染防治工作仍需努力。     

苏州市农业面源污染源强解析与评价

采用清单分析、等标排放量、内梅罗综合水质指数评价等方法,对长三角典型区域苏州市的农业面源污染的来源、地区分布和污染风险进行了解析。研究结果发现,苏州市农业面源污染物排放量较大,年排放COD 171 268.2 t,氨氮6 510.5 t、总氮21 839.3t,总磷3 335.7 t,属于典型的生产与生活复合型污染。面源污染物来源多元化,发现畜禽养殖业是COD 和总磷排放的重要来源,而氨氮和总氮主要来自农村生活源。按照地区来说,太仓市COD和总磷排放量居首,而苏州市区是氨氮和总氮的最主要排放地区。苏州市农业面源污染造成的综合水质指数均值为2.6,在中等污染水平,其中苏州市区和昆山市为轻污染,张家港市为中等污染,而常熟市和太仓市均属于严重污染区域。农业面源污染强度与地方农林经济并未有显著的关系。     

复杂流域氮磷污染物输出特征及模拟——以南京市云台山河流域为例

为定量分析复杂流域下垫面氮磷面源污染对流域水环境的影响,研究以南京市云台山河流域为研究对象,结合原位观测,并构建降雨-径流水文模型以及面源污染负荷模型,对云台山河总氮(TN)、总磷(TP)浓度的时空变化特征以及流域不同下垫面TN面源污染产生及入河特征进行分析。水质监测结果表明:云台山河TN平均浓度为5.1 mg·L^-1,各河段TN均超Ⅳ类水质标准。TP平均浓度为0.14 mg·L^-1,仅阳山河支流超Ⅳ类水质标准。TN浓度整体表现为下游高于上游,旱季高于雨季。TP浓度空间变化不明显,年内变化缓慢,表现为逐渐下降的趋势。水文模型及面源污染负荷模型对TN的模拟效果较好,模拟结果表明云台山河流域TN年产生量为581.1 t,主要来自农田径流与农村生活源,胜利河片区和主干流片区是TN污染物的主要来源区域。流域TN年入河量为187.8 t,占面源产生量的32%。受土地利用方式及城镇化程度影响,不同片区TN面源污染入河量呈现明显的空间差异性。为达到目标水质,流域TN需削减量为137.3 t·a^-1,其中农田径流与农村生活污染需削减量分别为55.5 t·a^-1和39.7 t·a^-1。研究表明在流域水文资料较缺乏的情况下,结合原位观测与模型构建,可实现流域面源污染物负荷的定量估算。     

江西省农业面源污染时空特征及污染风险分析

为了确定江西省农村饮用水源地重点控制区域,本文通过估算11个地市农业面源污染负荷进行污染风险分析。采用排污系数法及统计年鉴估算2011—2015年农业面源污染的化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)污染负荷,并结合ArcGIS表征COD、TN、TP污染负荷及污染强度的空间分布情况,采用离差标准化法分析COD、TN、TP污染强度。结果表明,2015年江西省农村地区COD、TN及TP污染负荷分别为455.3、168.7 kt·a-1及58.8 kt·a-1;2011—2015年COD、TN及TP污染负荷整体呈现逐年下降的趋势;江西省农业面源污染主要贡献顺序为:农村生活畜禽养殖种植业水产养殖;不同污染物的污染负荷、污染强度与污染风险空间分布特征一致,其中污染负荷呈西高东低的特点,污染强度呈中部高、四周低的特点,污染风险与污染强度空间分布特征较为一致;11个地市农村面源污染风险顺序为:南昌萍乡鹰潭宜春新余抚州上饶赣州九江景德镇吉安。     

农业面源污染中氮排放时空变化及其健康风险评价研究——以淮河流域为例

以保护淮河流域环境和居民健康为出发点,为揭示流域农业面源污染负荷时空分布特征,采用清单分析法和排污系数法核算了流域35个地级市的畜禽养殖、农村生活、农田种植3种污染源总氮(TN)的排放量和排放强度。利用GIS软件对氮素耕地、水体污染排放强度进行时空变化分析,分析出流域面源污染的重点污染源、污染类型及其空间分布特征,并根据健康风险评价模型估算流域内地下水中硝态氮对人体潜在的健康风险。结果表明:2015年淮河流域农村生活、化肥使用和畜禽粪便TN排放量分别为42.17万、644.44万t和213.86万t,排放比重分别为3.58%、72.39%和24.03%,化肥的施用仍是氮素污染的主要来源;耕地氮素污染负荷方面,农田种植畜禽养殖农村生活;地表水氮素污染负荷方面,农田种植≈畜禽养殖农村生活。流域内不同地区污染物负荷强度受耕地面积和水资源量的影响,分布存在一定区域空间分异现象,淮河流域西北部地区负荷强度高于东南部。地下水硝态氮健康风险指数在0.49~3.18之间,健康风险阈值超过"1"的城市数量占整个淮河流域的82.86%,应注意饮用水的安全问题。     

鄱阳湖区农业面源污染时空分布研究

根据农业面源污染主要构成,分析了2000～2010年鄱阳湖区25个县市农业面源污染TN、TP和COD负荷的时空分布。结果表明:2000～2010年鄱阳湖区农业面源污染TN负荷总量由37952 t增长到42108 t,单位耕地面积TN负荷几乎没有发生改变,但比全省平均水平高出26.4%;TP负荷总量由9905 t增长到12230 t,单位耕地面积TP负荷由11.2 kg/hm2提高到13.2 kg/hm2,比全省平均水平高出31.4%;COD负荷总量由142162 t增长到183206 t,单位耕地面积COD负荷由161 kg/hm2提高到197 kg/hm2,比全省平均水平高出28.7%。农业面源污染排放总量较大的县市主要分布在高安市、南昌县、丰城市、东乡县等;单位耕地面积排放强度较大的县市主要集中在东乡县、万年县、余江县、新干县等。并提出了相应的对策措施。     

上海大莲湖区域农业面源污染特征研究

在实地调研和遥感解译的基础上,采用清单分析方法和等标污染负荷法,研究了大莲湖区域水产养殖和水生经济作物茭白种植特征性农业主要生产模式下面源污染化学需氧量（COD）、总氮（TN）、总磷（TP）排放量及其排放负荷。结果表明：大莲湖区域农业面源污染COD、TN、TP年排放总量分别为78．3、2．6、0．9t,其中鱼类养殖年排放量分别为53418．55、832．50、554．02kg,为水产养殖业主要污染源;茭白单作年排放量分别为6880．50、756．20、100．13kg,为种植业主要污染源;区域农业面源污染等标年排放总量达到45524m3,主要污染物为TP,等标污染负荷比达到77．07％;主要污染源为鱼类养殖,等标污染负荷比达到60．16％。     

甬江流域土地利用方式对面源磷污染的影响:基于SWAT模型研究

为定量探讨SWAT模型在土地利用方式对面源磷污染影响研究中的适用性,以甬江流域为研究区,构建流域2010年至2014年的SWAT水文水质模型,从水文响应单元的空间尺度上进行了分析研究。结果表明:模型在开展大中流域尺度,长时间序列的土地利用方式对面源磷污染影响的研究中表现良好;流域内林地、建设用地、耕地、园地年均产流深度分别为588.05、729.52、624.26、608.05 mm,产沙年均单位负荷分别为10.09、0.90、44.68、13.29 t·hm-2;总磷年均单位负荷分别为1.42、0.35、9.81、1.82 kg·hm-2。产流深度、产沙单位负荷与总磷单位负荷之间的一元线性回归模型表明:产流、产沙和面源磷之间存在明显的线性关系,且各土地利用方式产沙和磷(R2=0.83～0.88,P0.001)之间的一元线性回归模型预测能力均高于产流和总磷(R2=0.63～0.68,P0.001),表明了面源磷流失的主要载体为泥沙。此外,不同类型土地利用方式下磷输出空间差异性也十分显著,林地在坡度级别为6级时磷流失是2级时的6.90倍;土壤类型RGd(不饱和疏松岩性土)在坡度2级下磷流失是ACu(腐殖质低活性强酸土)的1.15倍,而在6级下是1.42倍。