基于输出系数法的苕溪流域面源污染负荷估算

分类：论文范文 发表时间：2021-05-27 10:20

　　摘要:位于浙江北部的苕溪流域是浙江八大水系之一，具有典型的平原水网特征，地势平坦，水系复杂，河网密布。由于人口密集，工农业生产强度大，导致经济环境之间的矛盾日益严重，为探究苕溪流域主要污染源总氮总磷污染负荷现状，采用输出系数法对苕溪流域氮磷污染负荷进行核算，从农村生活、畜禽养殖、农业种植、水产养殖四大来源进行了统计。结果表明:在总氮污染来源中，畜禽养殖是最大的污染来源，占总贡献量的27%，其次是种植业，占比达25%，在总磷的污染负荷来源中，畜禽养殖是最主要污染来源，比例达49%。总体来看，苕溪流域面源污染氮磷来源主要为:畜禽养殖＞农村生活污水＞种植业＞水产养殖，流域内水环境生态安全与人为因素相关。

　　关键词:苕溪流域;氮磷;面源污染;输出系数法

　　0引言

　　太湖流域作为我国比较发达的地区，由于人口密集，工农业生产强度大，导致经济环境之间的矛盾日益加深，湖泊富营养化加重，威胁当地居民的日常生活，环境治理也耗费了大量的资源，对流域的经济社会发展产生制约。［1］作为太湖流域内重要水域部分，苕溪流域水质与太湖地区水环境息息相关。［2］为进一步研究苕溪流域水体污染状况，赵欣对流域内农业面源污染情况进行了调查研究。［3］因农业面源污染成因机理的复杂性、时间的滞后性、污染产生的随机性、污染治理工作的长期性等特点使得面源污染的监测难度颇大。对面源污染进行的定量化的评估核算是一直以来面源污染工作的重要内容。［4］

　　1材料与方法

　　1．1面源污染负荷估算方法选择

　　自20世纪60年代以来，研究者提出了多种面源污染负荷核算方法。目前农业面源污染负荷估算方法主要分为经验统计法、机理模型法两种。［5］经验统计法是在流域自然地理特征与污染物关系的基础上产生，与污染物的转化机理过程无关，与污染源的输入有关的统计方法。［6－9］经验系数法中的两种计算方法中，一种是输出系数法，另一种是源强系数法。机理模型法在考虑了降雨、径流、蒸发等水循环过程影响下，描述了在不同土地利用条件下流域内面源污染物的迁移转化、最终入河的一系列过程［10－12］，定量分析了农业面源污染物的迁移流失机理过程，通过模型追溯各类污染源的来源，其中主要包括SWAT模型、HSPF模型、AnnAGNPS模型等。［13］

　　1．2输出系数法

　　输出系数模型具体输出系数公式为:∑mn=1EnjFj=Aj97第2期罗娜，等:基于输出系数法的苕溪流域面源污染负荷估算其中公式左边j为流域内某种污染物的类型，m为土地利用的类型或畜禽种类或人口，Enj为流域内某种污染物类型在n种土地利用类型或畜禽或人口中的输出系数，Fj为第n种土地利用类型或畜禽或人口的总数量，公式右边的Aj为流域内某种污染物j的总污染负荷量。

　　2结果与讨论

　　2．1苕溪流域种植业氮磷负荷统计

　　研究调查了苕溪流域内四大种植业:水稻、蔬菜、茶园、花卉苗木的播种面积、产量及施肥量状况。苕溪流域水稻、茶园施肥量调查［19］，水稻每年种植早晚两季，年平均施用尿素450kg·hm－2，复合肥150kg·hm－2。茶园每年春季、夏季、秋季施肥3次，年平均施尿素525kg·hm－2，施复合肥300kg·hm－2。［20］对于苕溪流域苗木施肥量调查，以红叶石楠为例［21］，最终计算整理出苕溪流域农作物面积、产量及农作物施肥量，并根据资料数据确定苕溪流域农田污染物流失状况。氮磷流失负荷由稻田流失强度系数与种植面积可得，根据化肥流失量=化肥施用量×流失系数，其中化肥施用量=耕地面积×单位面积施肥当量。综上苕溪流域内农田种植径流污染物氮磷流失总量整理如下表。

　　2．2苕溪流域畜禽养殖业氮磷负荷统计

　　苕溪流域内畜禽养殖业发达，但养殖总量分布不平衡，部分乡镇较为突出［22－23］，养殖种类主要包括猪、牛、羊以及鸡、鸭、鹅等家禽，畜禽的总量既要考虑年末的存栏量，也要考虑其出栏量，按照公式:畜禽总量=存栏量+出栏量［24］，计算畜禽的总量，最终得出苕溪流域2016年不同区县内畜禽养殖业总量概况。［25－27］畜禽的排泄系数与畜禽的品种以及家禽的生长期、天气条件等有关。［2］据资料可得出生猪、牛、羊、家禽的养殖周期分别为199天，365天，365天，210天［28］，经查阅资料可得，最终确定畜禽粪便污染物进入水体流失率(%)。［29－31］并根据公式:畜禽养殖产污量=畜禽排泄系数×饲养量;畜禽养殖排入水体量=畜禽养殖产污量×入河系数。［2］最终计算得出苕溪流域畜禽养殖的污水产生量与污染物入河量如表2。

　　3结论本

　　论文选择苕溪流域作为研究对象，通过资料收集和基础数据的整理统计分类，利用污染系数法统计计算流域内面源污染负荷状况，分析河道内水质状况得出重点污染来源。结果得出，在总氮污染来源中，畜禽养殖是最大的污染来源，其次是种植业，农村生活污染及水产养殖的污染总量较低。在总磷的污染负荷来源中，畜禽养殖是最主要污染来源，其次农村污水与水产养殖差距不大，总结来看，苕溪流域面源污染氮磷来源主要为畜禽养殖＞农村生活污水＞种植业＞水产养殖，研究明确了水体氮污染的主要来源和控制重点，认为该流域水体农业氮磷污染的原因主要在于城镇、农村生活污水、工业和禽畜养殖排放废水。

　　本研究采用污染系数负荷调查统过程中，污染系数确定具有差异性，不同研究者对所调查流域的划分，调查信息掌握程度的差异，降雨径流等各类因素的影响都将对流域内种植业污染负荷调查产生影响，鉴于本研究中所用到的数据大多来自于浙江省统计年鉴，杭州市统计年鉴及湖州市统计年鉴，在数据收集及录用过程中存在人为干预较大，将会对数据计算的氮平衡结果与实际情况存在一定区别，针对这一数据核算过程中的不确定性研究，可作为今后研究方向。

　　参考文献:

　　［1］DaiJ，QuanQ，FangR，etal．EstimationofNon-pointSourcePollutionLoadinUpstreamofLijiangRiver［J］．AdvancesinScience＆TechnologyofWaterResources，2017，37(5):57-63．

　　［2］张敏，刘庆生，刘高焕．浙江省安吉县西部小流域非点源污染估算［J］．资源科学，2011，33(2):242-248．

　　［3］赵欣．浅析我国农业面源污染防治研究现状与对策［J］．农学通报，2017，33(33):36-37．

　　［4］LeiC，XuaJ，WangG，etal．InfluenceofRainfallDataScarcityonNon-pointSourcePollutionPrediction:ImplicationsforPhysicallyBasedModels［J］．JournalofHydrology，2018:562-574．

　　［5］薛利红，杨林章．面源污染物输出系数模型的研究进展［J］．生态学杂志，2009，28(4):755-761．

　　罗娜1，2，樊霆1，郭彬2，李凝玉2，傅庆林2，李华2

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