山东省南四湖流域农业面源污染评价及分类控制

为明确山东省南四湖流域农业面源污染状况,有针对性地采取合理的污染控制对策,采用排污系数法核算了山东省南四湖流域农业面源COD、TN和TP的污染负荷。运用等标污染负荷法、聚类分析、GIS技术对其污染物排放量、排放强度、敏感性和空间特征以及污染物分类进行分析。结果表明:2012年山东省南四湖流域农业面源COD、TN和TP的排放量分别为254574.06、116976.87和15554.42 t,排放强度分别为88.18、40.52和5.39kg·hm-2;流域最主要的污染源为畜禽养殖,最主要的污染物为TN。COD、TN和TP排放强度最高的地区分别为兖州市、梁山县和鱼台县,而排放强度最低的地区均为山亭区;兖州市、汶上县、梁山县、定陶县和滕州市为整个流域农业面源污染的高度敏感区和优先控制区,畜禽养殖是流域优先控制区的重点污染源。农村生活污染型和综合污染型分别是流域污染贡献率最高和治理难度大的污染类型。     

厦门市海岸带水污染负荷估算及预测

综合采用灰色模型、曲线回归等预测方法,建立了基于厦门市海岸带特征的主要污染源水污染负荷估算及预测模型,并采用厦门市历年统计数据对模型加以验证.对厦门市近岸海域近10年的废水和主要污染物质排放量估算的结果表明:万元产值工业废水排放量呈逐年下降的趋势,而各污染物的排放总量却逐年缓慢增长;在点源污水排放总量预测中,约76%的氮、磷来自于生活污水;在非点源污染负荷中,农业非点源中的氮、磷负荷占较大比例,城市非点源污染负荷比例最小.2005年厦门海岸带各污染源产生的氮污染负荷大小比较结果为:生活污染源>农业非点源>工业污染源>旅游业污染源>城市非点源,磷污染负荷则为:农业非点源>生活污染源>工业污染源>旅游业污染源>城市非点源.     

淮河流域奎濉河典型小流域农业面源污染调查与评价

通过对奎濉河典型小流域进行实地调研, 应用等标污染负荷法进行综合分析, 结果表明: 小流域内农业面源污染排放源中, 生活源污染负荷率最大, 达到57.32%, 污染物排放总量达到75874.04 kg, 其中COD为主要污染物, 排放量达到39812.58 kg; 养殖业污染负荷率为35.33%, 达到18741.73 kg, 种植业污染负荷率为7.35%。在3个评价因子COD, TN, TP中, 以COD的污染负荷率最高, 达77.17%; 其次为TN, 污染负荷率为16.83%; TP的污染负荷率为6.00%。农村生活和畜禽养殖污染是小流域内农业面源污染物主要来源, 应是该地区农业面源污染防控的重点。     

茅尾海营养状况及其来源研究

根据2008年茅尾海海域水质调查结果,采用营养指数法、营养状态质量指数法、有机污染指数法对海湾营养状况进行了评价,并结合2007年入海污染源调查结果,探讨了茅尾海的营养盐来源。结果表明:茅尾海受无机氮污染较重,海域处于呈富营养状态,有机污染程度属2级,表明开始受到有机污染。营养盐高值区集中在北部海域和东部海域。钦江、茅岭江等入海河流携带入海的营养盐是海域营养的主要来源,占入海污染物总量的79%以上,其次来自钦州湾外海的混合排污口。2001~2007年茅尾海DIN、DIP年均浓度分别与入海河流氮、磷营养盐入海负荷呈显著正相关,两者的相关系数分别为0.873和0.824。     

基于SWMM模型的沈阳典型小区非点源污染情景模拟

随着城市化发展,城市非点源污染占流域非点源污染比例不断增加,正成为研究的热点和难点。本研究基于实测和分布式水文模型SWMM结合方法,在3S技术的支撑下,以沈阳市典型居民小区为例,构建城市非点源污染负荷计算模型,并分析了不同降雨事件重现期和雨型条件下降雨径流及非点源污染负荷变化特征。结果表明,构建的SWWM模型精度较高,纳什效率系数(NSE)达到了0.7以上;TSS、TN、TP和COD的模拟精度较好,对重金属的模拟效果较差。降雨量增加对污染排放影响显著,降雨量由0.25年一遇增加到5年一遇,径流量增加了274.13%,同时TSS、TN、TP和COD分别增加了83.18%、119.37%、103.15%和78.07%;不同雨型降雨对污染浓度峰值产生过程存在影响,雨峰越靠前,污染物的峰值浓度越大。本研究结果能够对城市非点源污染负荷核算和海绵城市建设提供科学依据。     

基于流域水环境响应的城市建设用地面积阈值模拟

城市扩张影响流域水环境质量.从水环境响应出发,模拟预测流域范围内城市建设用地的扩张阈值,可为城市建设用地规划提供客观依据.本文选取完全城市化的筼筜湖流域、半城市化的马銮湾流域和城市化起步阶段的杏林湾流域作为对比研究对象,结合2009—2012年实测数据,运用区域污染物管理模型(ReNuMa),计算3个流域水体污染物总氮(TN)和总磷(TP)环境容量上限,确定流域内城市建设用地面积阈值,并预测城市景观格局演变产生的水环境效应.结果表明: 筼筜湖、马銮湾和杏林湾的TN年负荷上限值分别为12900、42800和43120 kg,TP年负荷上限值分别为340、420和450 kg;现实情境下,筼筜湖水体污染物环境容量尚未饱和,马銮湾与杏林湾的污染物年负荷均接近上限值,杏林湾的TN和TP年负荷存在明显的上升趋势;3个流域污染物年负荷均在模拟情境1下未超标、情境3下超标,情境2下,筼筜湖污染物年负荷均未超标,而马銮湾TN与TP年负荷均处于超标;筼筜湖、马銮湾和杏林湾流域的城市建设用地面积阈值分别为1320、5600和4750 hm²,并据此提出景观格局调整对策建议.     

辽宁中部城市群城市非点源污染负荷评估

过去几十年我国经历了快速城市化过程,这使得不透水面大幅度增加,导致地表径流和洪峰流量增加,进入水体的污染物增多。城市非点源污染已成为河流水体恶化、生态系统退化的重要原因。在快速城市化过程中,城市群已成为城市化发展的新阶段。位于同一流域的各城市所产生的城市非点源污染导致城市群流域水环境问题越来越突出,成为制约城市群流域可持续发展的关键因素之一。现有的关于城市非点源的研究多集中于城市内部小尺度,对城市群大尺度的研究亟需发展。以位于浑河太子河流域的辽宁中部城市群为例,在沈阳市不同功能区和不同下垫面进行降雨径流采样,基于事件平均浓度（Event Mean Concentration, EMC）法和SWMM（Storm Water Management Model）模型相结合的方式,定量评估城市群流域城市非点源污染负荷。研究结果表明：路面径流中城市非点源污染物浓度、负荷量及其单位面积负荷要高于屋面径流和透水面径流。辽宁中部城市群TP、TN、COD、TSS的年均城市非点源污染负荷分别为265.52、852.89、2249.71、192496.74 t/a,重金属Cd、Ni、Pb、Cr、Cu、Zn的年均城市非点源污染负荷分别为347.99、9932.62、25861.29、28360.41、36068.30、138840.42 kg/a。沈阳市城市非点源污染负荷最高,但其单位面积负荷最低。本研究基于更为精细的城市下垫面划分,综合考虑城市功能区划、下垫面类型和降雨强度,更为准确的评估了辽宁中部城市群流域的城市非点源污染负荷。该研究能够为高度城市化流域城市非点源污染防控和水环境综合治理提供科学依据。     

沈阳市降雨径流污染物排放特征

城市降雨径流作为污染物迁移转化的主要驱动力,是城市非点源污染研究的热点和重点。本文以沈阳市典型区域为例,研究了坡顶屋面、平顶屋面和路面3种下垫面降雨径流的总悬浮颗粒物(TSS)、总氮(TN)、总磷(TP)、化学需氧量(COD)和主要重金属(Cd、Pb、Cr、Cu、Ni和Zn)共10种污染物的排放特征。结果表明:污染物的浓度峰值提前于径流峰值;路面径流的污染程度重于屋面径流,TN是屋面径流的主要污染物,TSS、TN、TP、Pb和Cr则是路面径流的主要污染物,TSS超过了国家污水二级排放标准,其余污染物均超过了国家V类地表水标准;径流中TSS与除TN以外的其他8种污染物有较强相关性,氮、磷营养元素与降雨量和雨强大小呈显著正相关,COD则易随着降雨时间的延长而逐渐释放到径流中;与其他国家和城市对比发现,沈阳屋面径流中TSS、TN、TP和COD较少,但却有一定的重金属污染;路面径流中TSS和TP浓度较高,但TN和COD浓度较低,且重金属中Pb、Cr、Cu和Zn的污染较严重。     

绿色屋面降雨径流水质及消减污染负荷研究

2011年5月至11月对12场降雨时段的屋面径流和干湿沉降进行采样监测,比较了屋面径流(绿色屋面和沥青屋面)、干湿总沉降和降雨中污染物的浓度和污染负荷,并运用多元统计方法分析了降雨特征对绿色屋面径流水质的影响。结果表明,从径流水质层面上分析,绿色屋面是总悬浮物(TSS)的汇,对p H值有较好的中和作用,对于总磷(TP)、溶解态铜(DCu)和溶解态锌(DZn)是非源非汇,是电导率(EC)、总氮(TN)、氨态氮(NH+4-N)、硝态氮(NO-3-N)、化学需氧量(COD)、5日生化需氧量(BOD5)和溶解态铅(DPb)的源;从污染负荷的角度分析,绿色屋面是NH+4-N、TSS和BOD5的汇,对于TN、DPb、DCu、DZn、TP和COD是非源非汇,是NO-3-N的源;与控制屋面相比,绿色屋面可以消减TSS、TP、BOD5、COD、NH+4-N、DZn和DPb的污染负荷,分别消减了90.53%、49.38%、41.31%、36.48%、35.45%、28.27%和14.20%;但是增加了NO-3-N和TN的污染负荷,分别增加了821.02%和275.48%;绿色屋面径流污染物的浓度与降雨量、降雨历时和降雨强度呈负相关关系,而与降雨间隔呈正相关关系。研究结果为绿色屋面的科学设计及正确评价绿色屋面对径流水质的影响提供依据。     

茅尾海营养盐污染控制对策研究

针对茅尾海营养盐污染的现状,通过海湾近10 年的富营养化状况变化趋势及污染来源分析,确定主要污染源,并根据环境容量计算结果,从陆源污染治理和养殖污染控制两方面,提出了海湾营养盐污染控制对策,为海湾水环境的可持续发展和海岸带综合管理提供科学依据和技术支持。结果表明：茅尾海富营养化状态总体呈上升趋势,并长期处于磷限制状态,入海河流和海水养殖是营养盐的主要来源。通过环境容量计算,在维持现有养殖水平的前提下,钦江和茅岭江总磷均需削减,削减率最高达67.4%;若养殖负荷削减30%,仅钦江仍需削减66%氨氮负荷和34.5%总磷负荷。因此,茅尾海营养盐污染控制应重点控制入海河流污染负荷和水产养殖规模。     

非点源污染输出对土地利用和社会经济变化响应的案例研究

为研究三峡库区(重庆段)自2006年10月蓄水(156m)以来,非点源污染输出对土地利用及社会经济背景变化响应的时空分异特征,综合考虑库区典型土地利用变化模式及社会经济背景,选取三峡库区腹地奉节县、忠县、库尾江津区及主城沙坪坝区为研究对象,使用动态输出系数模型法,以2007年、2010年和2013年3期遥感影像为数据源,分析了研究区2007年到2013年非点源污染TN、TP负荷量随土地利用类型改变及社会经济的发展而产生的时空变化特征。研究表明,6年间,研究区污染物TN从2007年的12126.9t上升到2013年的12692.3t,TP从2007年的394.6t上升到2013年的407.2t。就各典型区县而言,城市发展新区江津区非点源污染负荷呈上升趋势,TN、TP负荷量涨幅分别达到了28.6%和24.1%;而库尾城市快速扩展的沙坪坝区则呈现下降趋势,非点源污染TN、TP负荷量分别下降了48.8%和68.9%;仍保持传统农业的奉节县和忠县变化不大。     

基于陆海统筹的九龙江-厦门湾海岸生态过渡带综合监测体系构建

海岸带是陆地和海洋之间的生态过渡带,生态保护和开发利用矛盾突出。而生态与环境监测是海岸带环境污染治理与生态保护的重要基础,是海岸带可持续发展的关键。在分析目前海岸带监测存在的问题基础上,以九龙江-厦门湾为研究对象,通过遥感和生物监测、标准衔接、采样和分析仪器以及在线监测系统研发等技术集成,构建了从污染源、环境质量到生态系统以及景观层次的一体化综合生态监测体系。该体系基于常规监测,建立了基于生态系统的河流-河口（近海）生物、水体和沉积物的生态环境一体化监测;探索制定了适用于九龙江河口不同盐度区的营养盐基准/标准系列推荐值;基于营养盐污染入海总量控制目标,构建了河流入海污染物通量在线监测系统;通过遥感监测和实地调查相结合,实现了从关键生态系统到景观的海岸带综合生态监测。基于综合监测体系,构建了兼顾陆海的河口湾区域生态安全评价指标体系,实现区域生态系统可持续发展或生态安全的动态评价。因此,通过上述系统的集成,成功实现了从陆域（流域）到河口（近海）一体化综合生态监测,可为海岸带地区的生态质量改善、污染防治、主要污染物排放总量控制、生态安全评价、生态保护与修复等提供科学支撑。     

滇池流域退耕区植物群落构建对地表径流污染物的削减效应

为探索不同群落的构建在滇池流域的实际应用,以确定削减污染物最优植物群落的配置方式,该研究选取地表径流悬浮物(SS)、COD含量、总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH_4~+-N)、硝氮(NO_3~--N)六个指标作为主要的分析对象,在滇池流域退耕区开展了不同植物群落配置对地表径流污染物削减效应的试验研究。结果表明:三个植物群落对SS、COD、TN、TP、NO_3~--N在2014年和2015年间均表现出显著性的削减趋势,且三个植物群落对SS、TP和NO_3~--N的削减率均在45%以上,但并未对NH_4~+-N表现出削减效果。不同植物群落对污染物的削减效应存在一定的差异性,但是三个不同群落与年度的交互作用对SS、COD、TN、TP、NO_3~--N五个养分指标的削减并没有表现出显著的差异性。从整体上来看,三种植物群落类型中,以乔-灌-草构建的立体式植物群落对地表径流污染物的削减效果最佳。     

半干旱半湿润地区流域非点源污染负荷模型研究进展

受特殊的地理环境和气候条件影响,半干旱半湿润地区具有较复杂的水文循环过程及非点源污染发生和迁移转化机制。流域非点源污染负荷模型是定量化描述流域系统复杂水文循环及污染物迁移转化过程的有效手段,也是流域生态系统管理的重要工具。本文从半干旱半湿润地区特殊的气候、水文特征及下垫面情况出发,详细阐述了非点源污染的发生机理,系统总结了流域非点源污染负荷模型在解决水环境重要问题中研究与应用的现状、进展与不足,提出了适用于半干旱半湿润地区的非点源污染负荷模型的构建思路,并展望了流域非点源污染负荷模型的发展趋势。     

海河流域水体沉积物碳、氮、磷分布与污染评价

从全流域尺度上研究海河流域水体沉积物碳、氮、磷元素含量与分布特征,对研究海河流域水环境污染现状具有重要意义.本研究采集海河流域河流与水库163个表层沉积物(0～10 cm)样品,测定沉积物有机碳(TOC)、总氮(TN)、总磷(TP)的含量,运用有机指数与有机氮方法评价沉积物污染状况.结果表明: 海河流域沉积物TOC、TN、TP含量具有较大的空间异质性,下游平原区明显高于山区,北四河下游平原、黑龙港及运东平原含量较高,永定河山区、北三河山区、滦河流域含量相对较低,河流沉积物TOC含量显著高于水库沉积物,而TN、TP含量与水库沉积物没有显著差异.TN与TOC、TP含量呈显著正相关(r=0.704,P<0.01;r=0.250,P<0.01).全流域有机指数总体属于“较清洁”水平,北四河下游平原总体已接近有机污染水平.全流域有机氮总体处在“尚清洁”水平,北四河下游平原、黑龙港及运东平原流域存在有机氮污染.海河流域河流、水库沉积物具有相似的污染强度.沉积物C/N平均值为12.71,表明TOC多来源于藻类等浮游动植物,其次是高等植物,水库C/N值比河流高,陆源物质输入对水库沉积物TOC的贡献比对河流大.     

淹水条件下秸秆还田的面源污染物释放特征

通过模拟淹水实验,研究秸秆覆盖与秸秆深埋2种还田行为中N、P、COD等面源污染物的直接释放特征。结果表明,淹水条件下,上覆水TN浓度表现为淹水后一直持续下降,TP表现为急促上升后再持续下降,而COD则为缓慢上升后再下降。秸秆对TN的释放强度要高于TP;除了TP在淹水初期释放速率有所提高外,TN与COD的释放速率持续下降。秸秆覆盖时的面源污染物浓度高于秸秆翻埋;相同还田方式中,秸秆还田量越大,面源污染物浓度越高。从面源污染控制角度出发,淹水条件下秸秆TN防治的最佳时间为淹水初期,TP、COD为淹水后1—3周;最友好的还田方式为秸秆翻埋。试验结论为合理界定秸秆还田的负面效应,遏制秸秆还田造成的面源污染提供了依据。     

海南新村港和黎安港非点源污染负荷估算

海南新村港和黎安港是海南省重要的渔港和海水养殖区, 也是重要的海草保护区, 其水环境质量对于社会经济和海洋生态都有重要影响。利用遥感和 GIS 的方法, 结合经验模型估算新村港和黎安港非点源污染的年均负荷量,为水环境管理提供理论依据。使用 GIS 技术划分汇水区和模拟河网, 获得分别流入新村港和黎安港的汇水区范围, 结合遥感解译获得的土地利用现状图, 进一步使用径流曲线模型(SCS-CN)以及输出系数方法对非点源污染负荷量进行估算。结果表明, 新村港化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)的年负荷量为 565.55 吨、 89.68 吨、 9.55 吨; 黎安港的化学需氧量、总氮、总磷的年负荷量为 113.48 吨、 20.91 吨、 2.44 吨。污染物来源主要是海水养殖、生活污染和降雨径流污染。     

不同时空尺度下土地利用对洱海入湖河流水质的影响

土地利用与入湖河流水质的关系存在时空差异。以洱海西部入湖河流及其小流域为研究对象,综合空间分析和数理统计手段,探讨两者随空间尺度和时间变化的关系,结果表明:选取的小流域、河岸带30m缓冲区、河岸带60m缓冲区和河岸带90m缓冲区4种尺度下,对入湖河流水质影响显著的土地利用类型为建设用地和植被(包括林地和牧草地),影响最大的空间尺度为小流域尺度,河岸带30m缓冲区次之;小流域尺度下,建设用地面积百分比与入湖河流COD和TP浓度呈正相关,植被面积百分比与NH_4~+-N浓度呈负相关,响应土地利用的主要水质指标为TN和TP,回归调整系数分别为0.624和0.579;季节性关联分析表明建设用地与COD、NH_4~+-N、TP的回归关系在雨季强于旱季,植被与COD、TP的回归关系在雨季强于旱季,雨季建设用地和植被面积变化引起COD浓度变化更快。在流域管理中,针对植被覆盖率低、建设用地占比高的白鹤溪和中和溪应重点加强雨季土地利用管控,增加植被覆盖率,合理开发建设用地。     

污染物在农田溪流生态系统中的动态变化

氮是地表水体发生富营养化的主要因子,河流系统是氮输出的主要运移通道,养分在河流生态系统中的持留和趋向控制着污染物的输出。以巢湖流域一个受人为活动严重影响的农田源头溪流——六岔河为研究对象(包括4个渠道型、1个水塘型和3个河口型断面,对应长度分别为1．3km、0．15km和0．36km),设置9个监测点研究总氮(TN)、硝酸盐(NO3-N)、氨态氮(NH4^ -N)和总悬浮物(TSS)在溪流生态系统中的持留,评价人为严重干扰下的农田溪流生态系统在非点源污染物运移中的生态功能。结果表明：TN、NO3-N、NH4^ -N和TSS在溪流中的持留、释放受溪流的河流形态影响,水塘型和河口型断面是污染物持留的主要区域;TN、NO3-N、NH4^ -N和TSS在水塘型和河口型断面内的持留量分别占溪流持留量(基流、径流持留量的和)的61％、47％、75％和56％。降雨-径流过程中发生的持留是污染物持留的主要部分,TN、NO3-N、NH4^ -N和TSS的持留量分别占溪流持留量的93％、97％、89％和96％;渠道型断面是溪流最主要的内在污染源,污染物释放量占溪流释放量的90％以上;受水塘型断面出口处的水坝影响,位于水塘前的渠道型断面在基流和降雨-径流过程中均有效地持留污染物,而其余渠道型断面在不同水文条件下呈现出不同的持留特性。非点源污染物在溪流中的持留和释放的空间动态变化是溪流生态系统对自然和人为干扰的一种综合响应,有必要恢复溪流生态系统功能,控制农业非点源污染。     

基于生态系统服务价值的莱州湾-黄河三角洲海岸带区域生态连通性评价

基于最小累积费用模型(MCR)和生态连接度指数(ECI),对莱州湾-黄河三角洲海岸带区域的生态连通性进行综合评价。结果显示:(1)莱州湾-黄河三角洲海岸带区域生态连通性存在明显的陆海梯度变化特征,以海岸滩涂地带为中心向两侧辐射呈条带状递减;(2)2000—2015年生态连通性指数整体呈现明显的下降趋势,下降幅度达12.69%;城市化和交通等基础设施建设使区域人工障碍物集聚化和扩张趋势明显,加剧陆域生态景观的破碎化和孤岛化趋势,从而导致生态系统服务功能退化、生态连通性降低;(3)莱州湾-黄河三角洲海岸带区域生态连通性整体处于较低水平,极低连通性和低连通性分布面积占比最大,较高连通性区域呈现向次一级或更低等级连通性转变的趋势。不同等级生态连通性分布区域的转移变化反映了人类活动和自然因素双重干扰下莱州湾-黄河三角洲海岸带生态系统格局及其物质、能量、生物、信息流等的变化规律。研究将为莱州湾-黄河三角洲生态系统保护与海岸带综合管理提供相关科学参考。