城郊區(qū)小流域水體氮磷輸出特征及其影響因素.pdf

1、中國城鄉(xiāng)結(jié)合部地區(qū)是經(jīng)濟(jì)發(fā)展最迅速,城鎮(zhèn)化發(fā)展建設(shè)速度最快的區(qū)域。由于城市工業(yè)“三廢”和生活廢棄物的排放,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中長期高強(qiáng)度化肥和農(nóng)藥的施用,以及規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖業(yè)廢棄物不經(jīng)處理直接排放,使城郊區(qū)環(huán)境污染情況非常復(fù)雜和嚴(yán)重。城郊區(qū)在社會(huì)經(jīng)濟(jì)在快速發(fā)展的同時(shí),伴隨的是生態(tài)環(huán)境的惡化,直接影響了當(dāng)?shù)厝嗣竦纳婧桶l(fā)展。
　　 本研究以湖南省長沙縣金井鎮(zhèn)金井河流域?yàn)檠芯繀^(qū)域,設(shè)置20個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),從2009年12月至2010年11月開始

2、對(duì)水體中氮、磷濃度進(jìn)行為期一年的監(jiān)測(cè)。研究分析氮、磷不同季節(jié)上的輸出特征；通過劃分子流域和作用區(qū),探討土地利用對(duì)水體氮、磷輸出的影響；通過實(shí)地調(diào)研居民數(shù)量、施肥量、養(yǎng)豬數(shù)量等因素研究其對(duì)水體氮、磷輸出的影響。最終明確造成流域非點(diǎn)源污染的關(guān)鍵因素,為評(píng)價(jià)和控制農(nóng)村地區(qū)非點(diǎn)源污染提供科學(xué)依據(jù)和合理建議,以維持當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量的可持續(xù)發(fā)展。主要研究結(jié)果如下:
　　 (1)對(duì)金井河流域土地利用類型和分布格局及其面源污染中的源匯特征進(jìn)行了分析

3、,結(jié)果表明研究區(qū)域內(nèi)造成污染的源土地面積略小于污染物吸收和轉(zhuǎn)化的匯用地。絕大部分的源分布在坡度0-5°,距離河道100 m以外范圍內(nèi)。而匯則分布在>25°的坡度上,表現(xiàn)為匯特征的林地在距離河道100 m的范圍內(nèi)分布極小。從流域的上游到下游,源面積所占的比例逐漸增大,匯則減小。
　　 (2)金井河流域地表水氮素污染十分嚴(yán)重,TN的年均輸出濃度均超過國家地表水質(zhì)Ⅴ標(biāo)準(zhǔn),TP濃度基本上低于Ⅰ類標(biāo)準(zhǔn)。通常徑流量較大的子流域氮、磷輸出量也

4、較大。流域氮素輸出量以NO3--N為主。NO3--N在冬季和春季輸出濃度較高；NH4+-N和TN在冬季的輸出濃度顯著高于其它三個(gè)季節(jié)；不同子流域TP在不同季節(jié)輸出濃度各不相同。NO3--N的季節(jié)變異系數(shù)最小,NH4+-N季節(jié)變異系數(shù)最大,TN和TP在不同子流域季節(jié)變異系數(shù)各不相同。NO3--N和TN空間變異系數(shù)趨勢(shì)相同,NO3--N是夏季>冬季=秋季>春季,TN是夏季>冬季>秋季>春季；NH4+-N的空間變異系數(shù)是冬季>秋季>夏季>春季

5、；TP是秋季>夏季>春季>冬季。
　　 (3)基于全流域的土地利用類型與氮、磷輸出關(guān)系是:林地和水面與氮素輸出呈負(fù)相關(guān),水田、旱地和居民地道路與氮、磷輸出呈正相關(guān)。影響非點(diǎn)源污染的因子復(fù)雜多樣,在地形地貌等條件相似時(shí),一般來講,水田、旱地和居民地面積比例越大,林地和水面面積比例越小,非點(diǎn)源污染越嚴(yán)重。在年尺度上,水面對(duì)NO3--N的影響最大,旱地對(duì)NH4+-N和TN影響最大。在季節(jié)尺度上,在冬季對(duì)氮素影響最大的是旱地；在春季對(duì)T

6、N影響最大的是林地,TP則是旱地；在夏季對(duì)NO3--N和TN影響最大的均是水面；在秋季對(duì)NO3--N、TN和TP影響最大的均是水面。
　　 (4)基于所設(shè)置的作用區(qū)土地利用結(jié)構(gòu)與水質(zhì)也表現(xiàn)出了顯著的相關(guān)性。在年度上,水體NO3--N年濃度與林地面積變化關(guān)系最密切,NH4+-N和TN則是與水面關(guān)系最密切,TP與居民地關(guān)系最密切。
　　 (5)人口和養(yǎng)豬數(shù)量與氮、磷年輸出總量均達(dá)到了極顯著的正相關(guān)性。施肥量與氮素年輸出量間也

7、表現(xiàn)出極顯著的正相關(guān)性。說明隨著人口數(shù)、養(yǎng)豬數(shù)量和施肥量的增長,流域的氮、磷輸出量也隨之增大。人口數(shù)量對(duì)NH4+-N的輸出量影響最大,而養(yǎng)豬數(shù)量和施肥量對(duì)TN輸出量影響最大。
　　 (6)研究表明,土地利用類型的分布格局、化肥施用情況、居民生活和養(yǎng)殖污染物的排放都對(duì)流域氮、磷輸出有很大的影響。因此,優(yōu)化流域土地利用格局、指導(dǎo)農(nóng)民進(jìn)行科學(xué)合理的農(nóng)事活動(dòng)、完善居民生活垃圾和養(yǎng)殖場(chǎng)廢水污物的配套處理,是最終實(shí)現(xiàn)流域非點(diǎn)源污染的控制的最