阿什河流域非點(diǎn)源污染分布特征解析與防控策略.pdf

1、發(fā)達(dá)國家的經(jīng)驗(yàn)表明，單純對點(diǎn)源進(jìn)行治理無法從根本上解決水質(zhì)惡化問題，非點(diǎn)源污染已逐漸成為人們關(guān)心的污染形式。阿什河流域是我國的糧食主產(chǎn)區(qū)之一，區(qū)域內(nèi)長期高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式導(dǎo)致化肥施用總量持續(xù)增加，有效利用率降低，大量殘留的化肥養(yǎng)分遷出土體，污染地表水及地下水。相關(guān)研究結(jié)果表明，阿什河目前已成為松花江干流水質(zhì)的主要污染源之一，并且流域內(nèi)的非點(diǎn)源污染已經(jīng)超過了點(diǎn)源污染。強(qiáng)烈的人類活動在不斷的改變土地利用的方式與景觀格局，影響了流域內(nèi)的產(chǎn)匯流

2、狀況，進(jìn)而影響了流域內(nèi)的水環(huán)境質(zhì)量。因此，探討土地利用與非點(diǎn)源污染的之間的關(guān)系，對阿什河流域水質(zhì)的污染過程認(rèn)知與控制管理具有重要的實(shí)踐意義。
　　首先本研究以阿什河流域?yàn)檠芯繀^(qū)，建立了本地化的非點(diǎn)源污染數(shù)據(jù)庫，并以此為基礎(chǔ)建立了研究區(qū)的SWAT（Soil and WaterAssessment Tool）模型。率定與驗(yàn)證結(jié)果表明，所構(gòu)建的模型適用于阿什河流域的徑流與總氮及總磷模擬。
　　基于建立的SWAT模型，本研究對阿什河

3、流域的非點(diǎn)源污染時空特征進(jìn)行了解析。研究結(jié)果表明：在年際間，非點(diǎn)源總氮與非點(diǎn)源總磷負(fù)荷的變化受到地表徑流與施肥量的共同影響，但受到地表徑流的影響更直接；在年內(nèi)，非點(diǎn)源總氮與非點(diǎn)源總磷污染主要集中在汛期（5-9月），非點(diǎn)源總氮汛期產(chǎn)生的污染物在豐水年、平水年、枯水年分別占全年總量的72.47％、59.86%和53.92%，非點(diǎn)源總磷汛期產(chǎn)生的污染物在豐水年、平水年、枯水年分別占全年總量的87.25%、87.02%和87.30%；在空間上，

4、阿什河流域非點(diǎn)源總氮與總磷空間差異顯著，下游左岸區(qū)域?yàn)榉屈c(diǎn)源污染最嚴(yán)重的區(qū)域，中游次之，下游右岸與上游區(qū)域最低。
　　利用ArcGIS與Fragstat軟件分析了流域內(nèi)各時期土地利用類型與景觀格局的變化，探討了土地利用與非點(diǎn)源總氮與非點(diǎn)源總磷污染之間的關(guān)系。研究結(jié)果表明：耕地與林地是流域內(nèi)的主要土地利用方式，兩者合計(jì)超過了流域面積的92%，非點(diǎn)源污染與土地利用類型及景觀格局關(guān)系密切，非點(diǎn)源總氮與非點(diǎn)源總磷的污染輸出風(fēng)險為耕地>城鎮(zhèn)

5、用地>草地>林地；景觀格局多樣性越豐富，且分布越不均衡，則非點(diǎn)源總氮與非點(diǎn)源總磷污染越嚴(yán)重，景觀格局最大斑塊的優(yōu)勢度越大，破碎性越小，且相互之間的連通性越好，則非點(diǎn)源總氮與非點(diǎn)源總磷污染越小。
　　通過情景模擬技術(shù)分別模擬了退耕還林、等高種植、化肥減量與植被過濾帶等非點(diǎn)源管理措施及其綜合效果。結(jié)果表明：通過坡耕地退耕還林，可減少1.03-5.35%的非點(diǎn)源總氮負(fù)荷與0.94-8.09%的非點(diǎn)源總磷負(fù)荷；通過等高耕作，可減少0.51

6、-2.77%的非點(diǎn)源總氮負(fù)荷與0.49-4.54%的非點(diǎn)源總磷負(fù)荷；通過20%的化肥減量，可減少0.65-6.52%的非點(diǎn)源總氮負(fù)荷與0.01-2.95%的非點(diǎn)源總磷負(fù)荷；20m的植被過濾帶可減少42.62-69.51%的非點(diǎn)源總氮負(fù)荷與80.09-86.27%的非點(diǎn)源總磷負(fù)荷。通過綜合管理措施，可減少34.90-54.36%的總氮負(fù)荷以與35.32-60.89%的總磷負(fù)荷。為達(dá)到《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3838-2002）中Ⅳ類水

7、體總氮與總磷的濃度標(biāo)準(zhǔn)，2006-2010年尚需削減45.87-82.53%的點(diǎn)源總氮負(fù)荷與35.58-66.85%的點(diǎn)源總磷負(fù)荷。
　　最后，綜合地理位置、土地利用、坡度、干濕性與非點(diǎn)源污染負(fù)荷等因素將阿什河流域進(jìn)行了污染控制單元的劃分，并給出了相應(yīng)的非點(diǎn)源污染控制管理建議，進(jìn)而指導(dǎo)流域管理與規(guī)劃。
　　綜上所述，本研究綜合應(yīng)用了數(shù)值模擬、地理信息學(xué)、景觀學(xué)以及生態(tài)學(xué)等方法與原理，對阿什河流域的非點(diǎn)源總氮與非點(diǎn)源污染負(fù)荷進(jìn)