（环境工程专业论文）基于模拟条件的海南主要流域农田面源污染特征研究.pdf

i t 海南大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明： 所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取 得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写 过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本声明的法律结果由本人承担。 ， 论文作者签名： 条满黜 日期：1 1 年6 月f 日 学位论文版权使用授权说明 本人完全了解海南大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：学校有权保留并向 国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权海南大 学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。本人在导师指导下完成的论文成果，知识产权归属海 南大学。 保密论文在解密后遵守此规定。 论文作者签名：l 豪j 0 翅 导师签名： f 日期：力1 1 年6 月f 日日期：勃，f 年6 月z 日 本人已经认真阅读“c a l l s 高校学位论文全文数据库发布章程哆，同意将本人的学位论 文提交“c a l l s 高校学位论文全文数据库”中全文发布，并可按“章程”中规定享受相关 权益。回童诠塞握銮唇迸丘：旦坐生i 旦= 生；垂鱼生筮查。 论文作者签名： 日期：i 年6 月1 日 导师签名： 日期：乙1 1 年，月z 日 i_l、 摘要 农业面源污染是最为重要且分布最为广泛的面源污染，而我省乃至全国农业面源污 染的研究刚刚起步。万泉河、南渡江和昌化江为海南岛的三大河流，集水面积均超过 3 0 0 0k m 2 ，流域面积占全岛面积的4 7 。随着海南社会经济的迅速发展，产生的各种 污染特别是农业面源污染对海南岛河流水体环境也带来了越来越严峻的压力和冲击。目 前我省还缺少系统、可靠的流域面源污染基础资料，对污染源的状况，面源污染对河流 水体污染贡献等的研究基本处于空白的状况。因此对海南三大流域农田面源污染流失特 征的研究对改善农业生产方式、控制农田面源污染和防止面源污染引起的环境问题具有 重要意义。 本研究采用现场调查布点、在代表性地块建设径流场，结合人工模拟降雨的现场观 测采样、实验室分析和比较研究的方法，获得了海南岛主要的三大流域农田水土流失状 况、农田面源污染物输出特征及污染物负荷特征的基础数据，据此探讨了影响农田面源 污染物输出的主要影响因素。 研究得出的主要结论如下： ( 1 ) 在中雨、大雨和暴雨三种降雨强度下，海南岛三大流域区农业土壤流失量有 万泉河 南渡江 昌化江的特征( 中雨时分别为0 5 3t h m - 2 a - 、o 4 5 t h m - z a - 、0 2 7 t l 】一扩1 ，大雨时分别为1 7 8t h m a - 1 、o 9 0t h m 之a - 1 、o 5 6t h n l - 2 扩1 ，暴雨时分别为 1 3 5 3t h m - z a - 1 、9 6 1t h m - 2 a - 1 、7 3 9t h m - 2 a - 1 ) 。与国内外现行推荐的土壤流失量标准 比较，在中雨及大雨条件下，海南三大流域的土壤流失量总体处于较低水平，在暴雨条 件下则处于中上水平。 ( 2 ) 三大流域泥沙流失总量为：暴雨 大雨 中雨。在相同的降雨条件下，三大 流域径流泥沙流失总量为：南渡江 万泉河 昌化江。泥沙总流失总量分别为2 7 2 7 9 万 吨年、1 2 8 5 3 万吨年和7 1 1 0 万吨年。 ( 3 ) 三大流域径流小区径流系数及泥沙流失速率大小顺序为：暴雨 大雨 中雨。 相同雨强条件下，径流系数万泉河与南渡江相近，昌化江最小，中雨条件下分别为2 3 1 1 、2 2 9 9 和1 8 8 2 ，大雨条件下分别为3 6 4 0 、3 3 2 6 并1 1 2 6 1 2 ，暴雨条件下分别 为5 2 0 4 、5 4 7 3 和4 6 6 8 ；泥沙流失速率大小顺序为：万泉河 南渡江 昌化江， 中雨条件下分别为4 8 4 9 8m g m - 2 m i n - 1 、3 8 9 9 4m g m 2 - m i n 1 矛1 1 4 2 6 2 1m g m a m i n 一，大雨 条件下分别为8 1 3 4 6m g m - 2 m i n 、6 7 5 6 8m g m 2 m i n - 1 矛1 j 6 3 0 7 3m g m - z m i n - 1 ，暴雨条 件下分别为2 1 1 4 1 5m g m - 2 m i n - 1 、1 8 1 6 8 2m g m - 2 m i n 。1 和1 7 4 1 3 3m g m - m i n - 1 。 一 ( 4 ) 三大流域土壤养分流失总量为：暴雨 大雨 中雨；在相同的降雨强度条件 下，三大流域径流中土壤养分年流失总量有南渡江 万泉河 昌化江的特征；氮( 删) 总流失总量分别为9 7 6 4 7 3 吨年、4 6 7 8 6 9 吨年和2 7 2 8 6 5 吨年；磷( l 1 甲) 总流失总 量分别为9 0 1 0 3 吨侔、4 11 5 9 吨年和2 9 1 1 1 吨年；c o d 总流失总量分别为3 9 9 7 万 吨年、1 1 1 2 万吨年和5 9 4 万吨年；o m 总流失总量分别为5 0 5 万吨年、2 7 3 万吨 年和1 5 3 万吨年；s t n 总流失总量分别为1 6 2 3 5 0 吨年、9 8 6 4 2 吨年和5 4 5 4 5 吨年； s t p 总流失总量分别为7 9 0 6 3 吨年、3 7 9 7 4 吨年和2 6 2 5 7 吨年。在各流域的养分流 失总量中c o d 和o m 的流失总量最高，其次是t n 和t p ；t n 以溶液流失为主，t p 径流携 带流失量与泥沙携带流失量相近。 ( 5 ) 随径流液流失的c o d 、l t n 、l d n 、l p n 和随泥沙流失携带的总氮( s m 、总 磷( s t p ) 矛d 有机质( o m ) 的流失与地表径流流失规律一致，雨强越大，流失速率越快，且 泥沙流失携带s t n 、s t p 和o m 的流失速率增幅相近；在同一雨强条件下，三流域区s t n 和o m 随泥沙携带流失速率为：昌化江 万泉河 南渡江，如s t n 中雨时分别为0 7 0 m g 。m - 2 m i f f l 、o 5 9m g m - 2 m i f f l 和o 4 2m g m - 2 m i f f ，o m 中雨时分别为1 9 2 7 m g m - z m i n 、1 5 1 8m g m a m i n 。1 和1 3 1 3m g m a m i n 。1 。s t p 随泥沙携带流失速率为：万泉河 昌化江 南渡江，中雨时分别为0 2 9 m g m - 2 m i f f l 、0 2 4m g m - 2 m i f f l 和0 2 0m g m a m i f f l 。 ( 6 ) 南渡江、万泉河及昌化江流域氮、磷的流失随着雨强而增大：氮素主要以径 流携带为主，磷素主要以泥沙及颗粒携带为主；氮磷流失以总颗粒( l p n + s t n 、 l p p + s t p ) 占绝大比例，分别为5 3 9 9 - - - 8 4 0 4 、7 4 4 2 9 4 7 8 。l t p 随径流流 失以l p p 为主，占5 0 4 7 9 0 1 9 ；三大流域区l t n 在雨强较小时以l d n 流失为主， 当达到暴雨时以l p n 流失为主，占6 8 3 3 - - 8 0 6 8 。 ( 7 ) 影响面源污染流失的主要因素为：坡度、雨强、土质等。改变施肥方式及控 制施肥量是防止养分流失的关键。 本研究结果将有助于了解海南岛主要的三大流域农田水土流失状况、农田面源污染 物输出特征、污染物负荷特征及确定其影响因子，结合农业污染调查，提出海南省主要 流域农业面源污染的防治对策和措施，为促进生态省建设提供有力依据和决策建议。 关键词：径流场；模拟降雨；海南岛三大河流；农田面源污染；流失速率；污染负荷； 特征 i i a b s t r a c t a 酊c u l t u r a ln o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o ni st h em o s tw i d e l yd i s t r i b u t e dn o n - p o i n tp o l l u t i o n , a n de v e nt h ec o u n t r ya g r i c u l t u r a ln o n p o i n tp o l l u t i o ni nt h er e s e a r c hh a si u s ts t a r t e d d i s t r i b u t i o no fa g r i c u l t u r a ln o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o ni st h em o s tw i d e l y p o i n ts o u r c e w h i c hh a sj u s ts t a r t e d w a n q u a nr i v e r ，n a n d ur i v e ra n dc h a n g h u ar i v e r , t h et h r e em a j o r r i v e r si nh a i n a n ，c o v e rt h ea r e ao fm o r et h a n3 0 0 0k m z ，a n dt h ed r a i n a g ea r e ai s4 7 o ft h e e n t i r ei s l a n da r e a w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fs o c i a le c o n o m yi nh a i n a n av a r i e t yo f p o l l u t i o n , e s p e c i a l l ya g r i c u l t u r a ln o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o ni nr i v e rw a t e ro nh a i n a ni s l a n d ， h a sb r o u g h tm o r ea n dm o r es e r i o u se n v i r o n m e n t a lp r e s s u r e sa n di m p a c t s h a i n a np r o v i n c e s a r et h el a c ko fp o i n ts o u r c ep o l l u t i o nw a t e r s h e ds y s t e m s ，r e l i a b l eb a s i cd a t ao nt h es t a t u so f p o l l u t i o n ，p o i n ts o u r c ep o l l u t i o n ，a n dw a t e rp o l l u t i o no fr i v e r si nt h eb l a n kc o n t f i b u t i o no ft h e b a s i cs i t u a t i o n s ot h es t u d i e so nt h ea g r i c u l t u r a ln o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o nw a t e r s h e d c h a r a c t e r i s t i c so ft h et h r e ea r e a so fh a i n a ni sh e l p f u lt oi m p r o v ea g r i c u l t u r a l p r o d u c t i o n a g r i c u l t u r a ln o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o na n dp r e v e n tf r o ms i g n i f i c a n te n v i r o n m e n t a lp r o b l e m s c a u s e db yp o i n ts o u r c ep o l l u t i o n w eo b t a i n e dt h eb a s i cd a t ao fs t a t u so ff a r m l a n ds o i la n dw a t e rl o s so ft h r e em a j o r w a t e r s h e di nh a i n a n f i e l ds u r f a c ep o l l u t a n to u t p u tc h a r a c t e r i s t i c sa n dl o a dc h a r a c t e r i s t i c so f p o l l u t a n t s ，w es t u d i e dt h ei m p a c to fa g r i c u l t u r a ln o n - p o i n ts o u r c ep o l l u t a n to u t p u to ft h em a i n f a c t o r st h r o u g i lt h ed i s t r i b u t i o n b y f i e l d i n v e s t i g a t i o n ，c o n s t r u c t i o no fr u n o f fi n t h e r e p r e s e n t a t i o nl a n d ，c o m b i n e d w i t hs i m u l a t e dr a i n f a l lo n s i t eo b s e r v a t i o n s a m p l i n g 1 a b o r a t o r ya n a l y s i sa n dc o m p a r a t i v es t u d yo fm e t h o d s t h em a i nr e s u l t sw e r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) a tt h r e er a i n f a l li n t e n s i t yo fm o d e r a t er a i n ，h e a v yr a i na n ds t o r m ，t h ec h a r a c t e r i s t i c so f a g r i c u l t u r a ls o i ll o s so ft h et h r e em a j o rd r a i n a g ea r e a si nh a i n a ni s l a n d ：w a n q u a n n a n d u c h a n g h u ar i v e r ( m o d e r a t er a i nw e r e0 5 3t h m - z a - 1 ，0 4 5t - z a - ，0 2 7t - z a - 1 ，h e a v yr a i n w e r e1 7 8t h m - 2 a 1 ，o 9 0 t h r n - z a - 1 , 0 5 6t h m - 2 a - 1 ，r a i n s t o r m sw e r e1 3 5 3t h m - 2 a - 1 ，9 6 1 t h m - z a 。7 3 9 t - l a - 1 ) c o m p a r e dw i t hd o m e s t i ca n df o r e i g n s o i ll o s s c u r r e n t l y r e c o m m e n d e ds t a n d a r d ，u n d e rt h em o d e r a t ea n dh e a v yr a i nc o n d i t i o n s ，t h et h r e em a j o rb a s i n s i nh a i n a nt o t a ls o i l l o s sw e r ea tal o wl e v e l t h a tu n d e rt h ec o n d i t i o n so ft h es t o r mw e r ei nt h e m i d d l ea n du p p e rl e v e l s ( 2 ) t h et o t a ll o s so fs e d i m e n tb a s i no ft h et h r e em a j o ra r e a s ：s t o r m h e a v y m o d e r a t e r a i n u n d e rt h es a m er a i n f a uc o n d i t i o n t h el o s so ft h r e et o t a ls e d i m e n tr u n o f f - n a n d u w a n q u a n c h a n g h u ar i v e r t h et o t a la m o u n t so fs e d i m e n tl o s sw e r e2 7 2 7 9m i l l i o nt o n s y e a r ，1 ，2 8 5 3m i l l i o nt o n s y e a ra n d7 1 1 0m i l l i o nt o n s y e a r ( 3 ) r u n o f fc o e 伍c i e n ta n ds e d i m e n tr u n o f fl o s sr a t eo ft h et h r e ew a t e r s h e da r e a s ：s t o r m h e a v y m o d e r a t er a i n u n d e rt h es a m er a i n f a l lc o n d i t i o n m n o f ft o e f f i c i e n to ft h en a n d u r i v e ra n dn a n d ur i v e rw e r es i m i l a r , c h a n g h u ar i v e rw a st h es m a l l e s t ，m o d e r a t er a i n c o n d i t i o n sw e r e2 3 1 1 ，2 2 9 9 a n d1 8 8 2 ，h e a v yr a i nc o n d i t i o n sw e r e3 6 4 0 ，3 3 2 6 a n d2 6 12 ，h e a v yr a i nc o n d i t i o n sw e r e5 2 0 4 ，5 4 7 3 a n d4 6 6 8 ：s e d i m e n tl o s s r a t e ：w a n q u a n n a n d u c h a n g h u ar i v e r , m o d e r a t er a i n c o n d i t i o n sw e r e4 8 4 9 8 m g m - 2 m i n 一，38 9 9 4m g m - z m i n a n d4 2 6 2 1m g m - 2 m i n q ；h e a v yr a i nc o n d i t i o n sw e r e 8 1 3 4 6m g m - z m i n - 1 ，6 7 5 6 8m g m - 2 m i n - 1 a n d6 3 0 7 3m g m - 2 m i n ；s t o r mc o n d i t i o n sw e r e 2 l1 4 1 5m g m - z m i n 11 8 1 6 8 2m g m - 2 m i n - 1 a n d1 7 4 1 3 3m g r n - 2 m i n - 1 i l l ( 4 ) t h r e et o t a l o fs o i ln u t r i e n tl o s s ：s t o r m h e a v y m o d e r a t e ；u n d e rt h es a m e c o n d i t i o n s ，r a i n f a l li n t e n s i t y ，r u n o f fi nt h et h r e ey e a r s ，t o t a l l o s s e so fs o i ln u t r i e n t sn a n d u w a n q u a n c h a n g h h ar i v e rf e a t u r e s ；t h et o t a ll o s sa m o u n to fl t n w e r e9 7 6 4 7 3t o n s y e a r , 4 6 7 8 6 9t o n s y e a ra n d2 7 2 8 6 5t o n s y e a r ；t h et o t a ll o s sa m o u n t0 fl t pw e r e9 01 0 3t o n s y e a r ，4 11 5 9t o n s y e a ra n d2 9 1 1 1t o n s y e a r s ：t h et o t ml o s sa m o u n to fc o d w e r e3 9 9 ，7 0 0 t o n s y e a r ，1 11 ，2 0 0t o n s y e a ra n d5 9 ，4 0 0t o n s y e a r ；t h et o t a ll o s so fo m w e r e5 0 5t o n s y e a r , 2 7 3m i l l i o nt o n s y e a ra n d1 5 3m i l l i o nt o n s y e a r s ：s t na m o u n to ft o t a ll o s so f 1 6 2 3 5 0t o n s y e a r ，9 8 6 4 2t o n s y e a ra n d5 4 5 4 5t o n s y e a r ；s t pt o t a la m o u n to ft h et o t a l l o s s e sw e r e7 9 0 6 3t o n s y e a r 3 7 9 7 4t o n s y e a ra n d2 6 2 5 7t o n s y e a r t h eh i g h e s tt o t a lo f n u t f i e n tl o s s i nt h eb a s i nw e r ec o da n do m ，f o l l o w e db yt na n dt p ；t nl o s tt o s o l u t i o n b a s e d t pr u n o f fa n ds e d i m e n tl o s sc a r r yc a r r ys i m i l a rl o s s ( 5 ) w i t ht h el o s so fr u n o f fc o d ，l t n ，l d n ，l p n ，a n dw i t ht h es e d i m e n tc a r r i e db yt h e l o s so ft o t a ln i t r o g e n ( s t n ) ，t o t a lp h o s p h o r u s ( s t p ) a n do r g a n i cm a t t e r ( o m ) l o s sa n d s u r f a c er u n o f fl o s sf r o mt h es a m er a i n f a ni n t e n s i t ym o r el a r g e ，t h ef a s t e rt h el o s s ，a n dl o s so f s e d i m e n tc a r r y i n gs t n 、s t pa n dt h el o s sr a t eo fi n c r e a s eo fo mi ss i m i l a r ；r a i ni n t e n s i t yi n t h es a m ec o n d i t i o n s t h et h r e ed r a i n a g ea r e a sw i t ht h es e d i m e n tc a r r i e ds t na n do ml o s sr a t e w e r ea s ：c h a n g h u ar i v e r w a n q u a nr i v e r n a n d ur i v e r a sm o d e r a t ew h e nt h es t nw e r e 0 7 0m g m - 2 m i n 1 ，0 5 9m g m - z m i n 1 a n d0 4 2m g m - z m i n 。1 ，o mu n d e rm o d e r a t er a i n w e r e l 9 2 7m g m - z m i n ，1 5 1 8m g m - z m i n - 1 a n d1 3 1 3m g m - z m i n ；s t pr a t ew i t ht h el o s s o fs e d i m e n tc a r r y i n g ：w a n q u a n c h a n g h u a n a n d u m o d e r a t ew h e nw e r e0 2 9 m g m 吐m i n - 1 0 2 4m g m - 2 m i n l a n d0 2 0m g m - z m i n - 1 ( 6 1t h ew a t e r s h e dn i t r o g e na n dp h o s p h o r u so fn a n d ur i v e r , w a n q u a nr i v e ra n d c h a n g h u ar i v e rl o s si n c r e a s e dw i t hr a i n f a l li n t e n s i t y ；n i t r o g e nr u n o f fc a r r y i n gm a i n l y d o m i n a t e ds e d i m e n ta n dp a r t i c u l a t ep h o s p h o r u si no r d e rt ob r i n gt h em a i n ；n i t r o g e na n d p h o s p h o r u sl o s so ft o t a lp a r t i c l e s ( l p n + s t n l p p + s t p ) a c c o u n t i n gf o rt h ev a s t p r o p o r t i o no f5 3 9 9 8 4 0 4 ，7 4 4 2 9 4 7 8 l t pi nl p pw i t ht h er u n o f fl o s s ， a c c o u n t i n gf o r5 0 4 7 9 0 19 ：t h r e eb i gb a s i na r e a sl t nw h e nt h er a i ni ss m a l lb yt h e l d no u t f l o wp r i m a r i l y ，w h e na c h i e v e st h er a i n s t o r mb yt h el p no u t f l o wp r i m a r i l y ， a c c o u n t i n gf o r6 8 3 3 8 0 6 8 ( 7 ) t h ei n f l u e n c es u r f a c es o u r c eo u t f l o w sp r i m a r yf a c t o rw e r e ：s l o p e ，r a i n f a l li n t e n s i t y ， s o i la n ds oo n c h a n g e si nf e r t i l i z a t i o na n dc o n t r o lo ff e r t i l i z a t i o nw a st h ek e yt op r e v e n t n u t r i e n tl o s s t h er e s u l t so ft h i ss t u d yw o u l db eh e l pt ou n d e r s t a n dt h eh a i n a ni s l a n d ，t h et h r e em a j o r s o i le r o s i o nu n d e rw a t e r s h e da g r i c u l t u r a lc o n d i t i o n s ，a g r i c u l t u r a ln o n - p o i n ts o u r c ep o l l u t a n t o u t p u tc h a r a c t e r i s t i c s ，p o l l u t a n t l o a dc h a r a c t e r i s t i c sa n dd e t e r m i n ei t s i m p a c tf a c t o r ， c o m b i n e dw i t l la g r i c u l t u r a lp o l l u t i o ni n v e s t i g a t i o n ，m a i n l ya g r i c u l t u r a lw a t e r s h e di nt h e h a i n a np r o v i n c en o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o np r e v e n t i o na n dc o n t r o lp o l i c i e sa n dm e a s u r e st o p r o m o t e a s t r o n g b a s i sf o r b u i l d i n g a n e c o l o g i c a lp r o v i n c e a n d d e c i s i o n - m a k i n g r e c o m m e n d a t i o n s k e y w o r d s ：r u n o f f ；s i m u l a t e dr a i n f a l l ；h a i n a ni s l a n d ，t h et h r e er i v e r s ；a g r i c u l t u r a l n o n - p o i n ts o u r c ep o l l u t i o n ；l o s sr a t e ；p o l l u t i o nl o a d ；c h a r a c t e r i s t i c s i v 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 目录v 1 绪论1 1 1 课题的研究意义一1 1 1 1 研究背景1 1 1 2 研究目的和意义3 1 2 国内外研究现状3 1 2 1 国外研究现状4 1 2 2 国内研究现状5 1 2 3 水土流失测算方法及其在海南的研究状况5 1 3 研究内容6 1 4 数据来源7 1 5 研究技术路线一7 2 研究方法- 8 2 1 三大流域概况8 2 1 1 昌化江流域概况8 2 1 2 万泉河流域概况8 2 1 3 南渡江流域概况：9 2 2 农田径流场结合人工降雨模拟研究方法一9 2 3 小流域径流观测研究法12 2 4 输出系数与模型预测分析法1 3 3 结果与分析13 3 1 不同降雨强度下三大流域径流和泥沙流失特征：1 3 3 1 1 不同降雨强度下三大流域径流和泥沙流失速率比较1 3 3 1 2 不同降雨强度下三大流域土壤流失量比较一1 4 3 1 3 不同降雨强度下三大流域泥沙流失总量比较一1 5 3 2 径流中养分流失特征1 5 3 2 1 地表径流中氮的流失特征1 5 3 2 2 地表径流中磷的流失特征1 6 3 2 3 地表径流中c o d 的流失特征1 7 3 3 径流泥沙中养分流失特征18 v 3 3 1 径流泥沙中养分流失速率比较1 9 3 3 2 径流泥沙中养分流失总量比较一2 0 3 4 不同降雨强度下三大流域农田径流面源污染物输出特征2 2 3 4 1 不同降雨强度下三大流域农田径流氮素输出特征一2 2 3 4 2 不同降雨强度下三大流域农田径流磷素输出特征一2 4 3 4 3 不同降雨强度下三大流域农田径流有机物质输出特征2 6 4 讨论2 7 4 1 坡度对农田泥沙和径流养分流失量的影响2 7 4 2 土壤质地对农田面源污染物输出的影响3 l 4 3 植被覆盖率对农田泥沙和径流养分流失量的影响3 2 4 4 其它因素对农f 只泥沙和径流养分流失量的影响3 2 5 海南省农业污染防治对策。3 3 5 1 转变生产、生活与发展方式3 3 5 2 强化教育与培训3 4 5 3 规划与管理3 5 5 4 服务和监督3 6 6 结论3 7 项目资助3 9 参考文献：4 0 附录攻读硕士期间的研究成果4 6 致谢4 7 1 1 1 研究背景 所谓面源污染( d i f f u s e dp o l l u t i o n ，d p ) ，是相对于点源污染( p o i n ts o u r c ep o l l u t i o n ， p s ) 而言的一种水环境污染类型。美国清洁水法修正案( c l e a nw a t e ra c t ，1 9 9 7 ) 将面 源污染定义为“污染物以广域的、分散的、微量的形式进入地表及地下水体”。这里的 微量是指污染物浓度通常较点源污染低，但其总负荷却非常巨大。与之相近的一种定义 认为，面源污染“是指溶解和固体的污染物从非特定地点，在降水或融雪的冲刷作用下， 通过径流过程而汇入受纳水体( 包括河流、湖泊、水库和海湾等) 并引起水体有机污染、 水体富营养化或有毒有害等其他形式的污染”。从技术上说，不符合美国清洁水法中法 定含义的“点源”以外的任何水体污染源均可视为“非点源”( n o n p o i n ts o u r c ep o l l u t i o n ， n p s ) ；而在管理上，点源排放受清洁水法中的排放许可制约束，而非点源不受此法规 的限制( u s e p a ，2 0 0 3 ) 。由此可见，非点源污染的产生与点源有着根本不同的方式和途 径，同时，对两类污染源的负荷评估和管理控制上也有截然不同的方法。 相比于点源污染，面源污染起源于分散、多样的地区，地理边界和发生位置难以识 别和确定，随机性强、成因复杂且潜伏周期长。事实上，面源污染更多地与农业、农村 和农民相联系。水土流失问题是一个世界性的环境难题，它是农业面源污染的直接表现 形式，一方面直接导致土壤质量退化、土地生产力水平降低，另一方面由于地表径流引 起的土壤侵蚀和氮、磷等土壤养分物质的流失已经成为一种重要的面源污染。我国农村 不合理的土地利用方式和农业生产方式，过量和不合理地使用农药、化肥( 且化肥、农 药的利用率都很低) ，小规模分散的畜禽养殖产生的畜禽粪便无处理随机排放，分散的 居民居住点产生的生活污水以及未经处理的农业生产废弃物、农村生活垃圾和废水等， 都是造成面源污染的直接因素。 根据面源污染发生区域和过程将其分为城市和农业面源污染两大类。农业面源污染 ( a n p s p ) 是指在农业生产活动中，农田中的泥沙、营养盐、农药及其它污染物，在降 水或灌溉过程中，通过农田地表径流、壤中流、农田排水和地下渗漏，进入水体而形成 的面源污染。这些污染物主要来源于农田水土流失、农业化学品使用、畜禽及水产养殖 和农村居民生活。 农业面源污染是最为重要且分布最为广泛的面源污染。欧美等发达国家的研究表 明，在点源污染已得到很好的控制且即使达到零排放，仍然不能有效控制水体污染。如 2 0 世纪7 0 年代，美国的点源污染已得到很好的控制，但地表水体中河流的水质达标率 仍仅为6 5 ，海域水质达标率为7 8 ，而湖泊水质达标率只有4 2 堙3 。这种情况使研 究人员意识到点源排放之外的污染源仍在严重影响环境水质。以后人们逐渐意识到了农 业面源污染在水体富营养化中所起的作用。玎。m i l l e r ( 1 9 9 2 ) 研究统计，美国的面源污 染量约为总污染量的2 3 ，其中农业面源污染量为面源污染总量的6 8 8 3 ，由此可 知，农业成为全美国河流污染的第一污染源。因此，对农业面源污染问题的重视成为当 前国际环境污染控制的大趋势。 目前，我国化肥年使用量达4 1 2 4 万吨，化肥的平均利用率仅4 0 左右。按播种面 积计算，化肥使用量达4 0 0k g h m 2 ，远远超过发达国家为防止化肥对水体造成污染而设 置的2 2 5k g h m 2 的安全上限。 2 0 1 0 年2 月9 日环境保护部发布第一次全国污染源普查公报指出：2 0 0 7 年全国主 要污染物排放总量：废水中化学需氧量为3 0 2 8 9 6 万吨，氨氮为1 7 2 9 1 万吨，总磷为 4 2 3 2 万吨，总氮为4 7 2 8 9 万吨。农业源污染物排放对水环境的影响较大，其化学需氧 量排放量为1 3 2 4 0 9 万吨，占化学需氧量排放总量的4 3 7 。农业源也是总氮、总磷排 放的主要来源，其排放量分别为2 7 0 4 6 万吨和2 8 4 7 万吨，分别占排放总量的5 7 2 和 6 7 4 。要从根本上解决我国的水污染问题，必须把农业源污染防治纳入环