中圖分類號(hào):X524;X821文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A
Investigation and Risk Assessment of Non-point Source Pollution in a Small Hilly Watershed
A Case Study in Qiaodian Reservoir in Jinan City
SUN Diantai 1 ,WANG Xin2, JIANG Xin2, WU Yuanchao 3 , LIU Yuyu 1 (1.School of Water Conservancyand Environment,University of Jinan,Jinan 25oO22,Shandong,China; 2.Water Resources Research Institute of Shandong Province, Jinan 25O014,Shandong,China; 3.Service Center for Jinan Municipal Water Conservancy Project,Jinan 25O099,Shandong,China)
Abstract:To grasp thecurrent situationof watershed non-point source polution inreservoir-type water sources in hily areas,and explore theriskofregional pollutant discharge and countermeasures forpreventionandcontrol,QiaodianReservoir n Jinan Citywas taken asthe studyarea,andtheoutputcoeficient method combined with theequivalent polution loadintensitywas used to estimateand analyze the agricultural non-point source pollution discharge,discharge intensity anddistributioncharacteristicsofthestudyarea in2O22,andclassfytherisk levelof pollution discharge.Theresults showthattheemissionintensityofagricultural non-point sourcepolutioninthe studyareaasa wholeisonthelow side, andthe highly poluted areas are mainly located in the upper reaches of the basin.The main sources of pollution in the study areaare livestock and poultry breeding sources,and the polution emissions from domestic sources and planting sourcesare relativelysmall,the dominant areas ofbreeding sources account forahigh percentage andare mostlydistributed in theupperreachesof the basin.The polution risk inthestudyareashows atrendof increasing from the downstream (the southwestern region) to the upper reaches (the northeastern region).
Keywords:non-point source polltion;output factor method;equal standard polutionload intensity;smallhilly watershed;Qiaodian Reservoir
近年來(lái),水庫(kù)逐漸成為城鎮(zhèn)生產(chǎn)、生活用水的重要來(lái)源,水庫(kù)型水源地日益成為經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要保障[1]。與地下水水源地相比,地表水水源地具有開放性的特點(diǎn),周圍自然環(huán)境和水體水質(zhì)易受人類活動(dòng)的影響[2]。水庫(kù)型水源地流域中的鄉(xiāng)村養(yǎng)殖和農(nóng)業(yè)特色種植在促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展的同時(shí),也帶來(lái)了水源污染風(fēng)險(xiǎn)[3-4],此外,水庫(kù)周邊的農(nóng)村生活污水也會(huì)對(duì)水環(huán)境健康造成一定威脅[5]。近年來(lái),我國(guó)對(duì)供水水庫(kù)水環(huán)境越來(lái)越重視,點(diǎn)源污染已逐步得到控制,面源污染成為眾多小流域水質(zhì)惡化的重要因素[6]
流域污染排放量的估算方法繁多,常用的方法主要有水文模型法、輸出系數(shù)法[7]、平均濃度法等[8]。在近年的研究中,水文模型的應(yīng)用較為廣泛,相關(guān)模型眾多,如土壤和水評(píng)估工具(SWAT)模型、水文模擬程序(HSPF)模型等[9]。由于大多數(shù)小流域存在基礎(chǔ)資料不足、面源污染監(jiān)測(cè)基礎(chǔ)資料匱乏[10]的問(wèn)題,因此建立的水文模型精度不能保證。平均濃度法在實(shí)際應(yīng)用時(shí)容易受到環(huán)境變化和采樣誤差的影響。相比之下,輸出系數(shù)法避開了面源污染發(fā)生的復(fù)雜過(guò)程,所需參數(shù)少,操作簡(jiǎn)便,適用性廣且結(jié)果較為準(zhǔn)確[]
位于省市鋼城區(qū)東南部的喬店水庫(kù)流域的污染來(lái)源較廣,種類多,污染現(xiàn)狀不明且基礎(chǔ)資料較少,因此,本文中選擇輸出系數(shù)法估算喬店水庫(kù)面源污染排放量,利用等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度結(jié)合聚類分析法分析不同污染排放量和主要污染源??紤]地形坡度影響,采用秩和比法對(duì)估算得到的喬店水庫(kù)流域的污染排放強(qiáng)度進(jìn)行等級(jí)劃分。開展供水水庫(kù)流域的污染負(fù)荷評(píng)估以及等級(jí)劃分,估算污染排放量,提出合理的評(píng)價(jià)結(jié)果,可以進(jìn)一步評(píng)估水源地流域內(nèi)的面源污染風(fēng)險(xiǎn),為污染的治理與防控提供依據(jù)和參考,提出有針對(duì)性的污染控制策略。
材料與方法
1.1 研究區(qū)概況
喬店水庫(kù)位于市鋼城區(qū)東南部的辛莊街道,地理位置為東經(jīng) 117°50′-118°0′ 、北緯 36°9′ 一36°18′ ,是市萊蕪、鋼城區(qū)的主要水源地,屬國(guó)家重要地表水水源地[12],水庫(kù)總庫(kù)容為2799 萬(wàn) m3 ,總控制流域面積為 26km2 。全流域均為山丘區(qū),地勢(shì)由南、北、東三面向西南方傾斜。多年平均降水量為750mm 左右,降水量的 70%~80% 集中在汛期,洪水暴漲暴落,水源較充足。本文中根據(jù)匯水原理及農(nóng)業(yè)管理現(xiàn)狀將整個(gè)流域分為9個(gè)區(qū),如圖1所示(資料來(lái)源:國(guó)家測(cè)繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站,經(jīng)ArcGIS10.2軟件數(shù)字化處理。)
1. 2 現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研及數(shù)據(jù)搜集
在研究區(qū)開展流域調(diào)查,共調(diào)查23個(gè)村莊,通過(guò)問(wèn)卷調(diào)查、口頭訪問(wèn)、實(shí)地考察等方式,收集各個(gè)村落居住點(diǎn)的人口、排污方式、畜禽養(yǎng)殖類型和數(shù)量、種植類型和面積及耕作方式等相關(guān)資料。
數(shù)字高程模型(DEM)來(lái)源于中國(guó)科學(xué)院計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)信息中心地理空間數(shù)據(jù)云平臺(tái)(http://www.gscloud.cn),以此進(jìn)行子流域的劃分和坡度計(jì)算。根據(jù)高程數(shù)據(jù)結(jié)合匯水原理,將喬店水庫(kù)以上流域劃分為9個(gè)子流域,以子流域?yàn)榛締卧M(jìn)行估算分析。
1.3 研究方法
1.3.1 輸出系數(shù)法
輸出系數(shù)法是根據(jù)土地利用類型與污染物輸出之間的關(guān)系而建立一種方法[13],能夠充分利用相對(duì)容易得到的土地利用狀況等資料直接建立土地利用與受納水體非點(diǎn)源污染負(fù)荷的關(guān)系。
研究區(qū)流域內(nèi)不存在工業(yè)活動(dòng),廢氣排放較少,對(duì)雨水水質(zhì)影響不大,因此本文中排除降雨污染源和工業(yè)污染源的影響,僅計(jì)算流域農(nóng)業(yè)源與生活源的污染物排放量
Qi=Yi+Zi+Si,
式中: Qi 為面源污染物 i 的年排放量; Yi 為養(yǎng)殖源中污染物 i 的年排放量; Zi 為種植源中污染物 i 的年排放量; Si 為生活源中污染物 i 的年排放量。
式中: qj 為第 j 類養(yǎng)殖的數(shù)量(出欄量); fij 為第 j 類養(yǎng)殖的污染物 i 的排放系數(shù); n 為養(yǎng)殖種類的數(shù)量。
式中: Ag 為農(nóng)作物總播種面積; eki 為第 k 類農(nóng)作種植的污染物 i 的流失系數(shù); Ay 為園地作物總播種面積; eyi 為第 y 類園地種植的污染物 i 的流失系數(shù); σo 為種植種類的數(shù)量; qi 為調(diào)查年度用于種植業(yè)的含氮(含磷)化肥使用面積折純用量; q0 為2017年度用于種植業(yè)的含氮(含磷)化肥使用面積折純用量。
Si=rT×365,
式中: r 為常住人口; T 為產(chǎn)污濃度系數(shù)。
由于各子流域的面積不同,即使污染排放量相近,對(duì)環(huán)境的影響及污染程度也不同,因此將計(jì)算的污染排放量根據(jù)面積折算成排放強(qiáng)度,計(jì)算公式為
式中: Ii 為污染物 i 的排放強(qiáng)度; A 為某流域的面積。
選取化學(xué)需氧量(COD)、總磷(TP)、總氮(TN)3個(gè)指標(biāo),在輸出系數(shù)中,農(nóng)業(yè)用地系數(shù)根據(jù)實(shí)地調(diào)研的作物管理方法,結(jié)合《排放源統(tǒng)計(jì)調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊(cè)》[14](以下簡(jiǎn)稱《手冊(cè)》)中給出的系數(shù)計(jì)算,氮肥、復(fù)合肥折純用量參考化肥種類相關(guān)資料以及2018年《省統(tǒng)計(jì)年鑒》[15]。畜禽養(yǎng)殖采用《手冊(cè)》以及相關(guān)文獻(xiàn)資料給出的產(chǎn)排污系數(shù)和折算標(biāo)準(zhǔn)[16]。農(nóng)村生活部分的面源污染物輸出系數(shù)采用國(guó)家環(huán)??偩滞扑]的人口輸出系數(shù)及《手冊(cè)》中的省綜合去除率。開展水庫(kù)流域的基礎(chǔ)情況調(diào)查,估算2022年研究區(qū)各污染物排放水平[17]
1.3.2 等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度
為了統(tǒng)一對(duì)比各指標(biāo),將排放強(qiáng)度轉(zhuǎn)化為等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度,即單位面積所排放污染物稀釋至環(huán)境控制標(biāo)準(zhǔn)所需的水量,以消除不同指標(biāo)的不同標(biāo)準(zhǔn)造成的影響[18] 。
式中: Mi 為污染物 i 的等標(biāo)負(fù)荷強(qiáng)度; ρ0 為污染物i 含量標(biāo)準(zhǔn)值(取《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅲ類水標(biāo)準(zhǔn)),以質(zhì)量濃度計(jì); Ma 為污染源 αa 的等標(biāo)負(fù)荷強(qiáng)度; M 為區(qū)域的等標(biāo)負(fù)荷強(qiáng)度; L 為污染物種類的數(shù)量; ?m 為污染源種類的數(shù)量。
計(jì)算各區(qū)域的等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng),以每個(gè)子流域的等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度為基本單元,對(duì)比省平均等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度和流域平均強(qiáng)度開展分析討論[19] 。
1.3.3 聚類分析
聚類是數(shù)據(jù)挖掘、模式識(shí)別等研究方向的重要研究?jī)?nèi)容之一,在識(shí)別數(shù)據(jù)的內(nèi)在結(jié)構(gòu)方面具有極其重要的作用[20]。本文中選擇 K 均值聚類算法,對(duì)各污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析。采用系統(tǒng)聚類方法劃分不同區(qū)域的污染物主導(dǎo)因素,分析不同地區(qū)的污染類型[21]?;谖廴竞怂憬Y(jié)果,將ArcGIS軟件中的分組分析工具用于 K 均值聚類,系統(tǒng)聚類分析使用統(tǒng)計(jì)產(chǎn)品與服務(wù)解決方案軟件(SPSS)。
1.3.4 秩和比
秩和比(RSR)法具有易于理解和操作、克服主觀定權(quán)缺陷、綜合能力強(qiáng)等特點(diǎn)[22],適用于有異常值或數(shù)值為0的情況,能夠反映所有評(píng)價(jià)指標(biāo)的信息及綜合水平。本文中選擇加權(quán)秩和比法劃分流域的污染排放等級(jí),直觀體現(xiàn)流域各區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染排放強(qiáng)度。加權(quán)秩和比法依據(jù)各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重值,結(jié)合秩和比 Rsr 值得到加權(quán)秩和比(WRSR)值[23],計(jì)算公式為
式中: Rsr,x 為第 x 個(gè)指標(biāo)的秩和比; Rb 為第 b 個(gè)被評(píng)價(jià)單位的秩; c 為被評(píng)價(jià)單位數(shù); d 為指標(biāo)數(shù)。
當(dāng)各指標(biāo)權(quán)重不同時(shí),計(jì)算WRSR值,
式中: Wrsr 為加權(quán)秩和比; wj 為權(quán)重系數(shù); Rcx 為第c 個(gè)被評(píng)價(jià)單位的第 x 個(gè)指標(biāo)的秩。
輸出系數(shù)法并沒(méi)有考慮地形因素對(duì)污染量排放的影響。相關(guān)研究[24]表明,降雨強(qiáng)度、下墊面因素大致相同時(shí),坡度和土壤中氮、磷元素流失能力具有較大的正相關(guān)性。通過(guò)ArcGIS軟件計(jì)算每個(gè)子流域的平均坡度,根據(jù)污染物進(jìn)入水體的影響因素,在避免太高相關(guān)性的前提下,選擇TN和TP的等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度、子流域平均坡度3個(gè)指標(biāo),以特征值法主觀賦權(quán),在計(jì)算 Rsr,x 值時(shí)根據(jù)不同權(quán)重加權(quán),以 Wrsr 值分檔排序,進(jìn)而評(píng)估污染排放風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。秩和比指標(biāo)的權(quán)重參數(shù)見(jiàn)表1。
2 結(jié)果與討論
2.1 污染排放量
污染物排放強(qiáng)度計(jì)算結(jié)果表明,2022年喬店水庫(kù)流域3類污染源共排放 cosΩ 、TN和TP污染物338.2t ,排放量分別為 317.4,18.1,2.7t ,分別占總排放量的 93.84%.5.36% 和 0.80% 。各污染源排放量由大到小的排序?yàn)轲B(yǎng)殖源、生活源、種植源,排放量(占比)分別為 258.4t(76.4%) 、 75.0t(22.2%) 人4.8t(1.4%) 。
各子流域的污染物排放量及流域的平均值如圖2所示。由圖可知:COD、TN和TP的排放量最大的區(qū)域均為4號(hào)子流域,分別占比 29.2% 、 25.4% 和 27.5% 。1、2、4、5號(hào)子流域COD排放量大于流域的平均值,排放量最小值出現(xiàn)于6號(hào)子流域。2、4、5、7號(hào)子流域TN排放量大于流域的平均值,排放量最小值位于9號(hào)子流域。2、4、5號(hào)子流域的TP排放量大于流域的平均值,排放量最小值位于8號(hào)流域。綜上分析,喬店水庫(kù)流域COD、TN以及TP的高排放區(qū)域相似度較高,出現(xiàn)于2、4、5號(hào)子流域,分布于流域3條支流的上游,可能與子流域面積較大、農(nóng)村居民生活較為密集和養(yǎng)殖規(guī)模較大有關(guān)。
2.2 等標(biāo)污染負(fù)荷
2.2.1等標(biāo)污染負(fù)荷排放強(qiáng)度
根據(jù)式(6)將計(jì)算得到的排放量轉(zhuǎn)化為等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度,研究區(qū)各子流域等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度如圖3所示。由圖可以看出,COD排放量較大,等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度平均值約為省的平均值的 86% ,其中,1、2、4、5號(hào)子流域COD排放強(qiáng)度大于流域的平均值,最大值出現(xiàn)于4號(hào)子流域,最小值出現(xiàn)于6號(hào)子流域。 TN 、TP的等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度較小,流域的平均值均遠(yuǎn)小于省的平均值,僅分別為省的平均值的 6.9% 和 5.5% 。 ΔTN 、TP的最大等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度分別出現(xiàn)于4、2號(hào)子流域。各類污染物的高負(fù)荷區(qū)域均出現(xiàn)于流域上游畜禽養(yǎng)殖密集地區(qū),說(shuō)明養(yǎng)殖業(yè)對(duì)流域污染負(fù)荷影響較大;污染物最低負(fù)荷區(qū)域分別為6、8、9號(hào)子流域,均分布于流域下游及庫(kù)區(qū)附近,說(shuō)明水庫(kù)管理范圍內(nèi)的環(huán)境保護(hù)措施較有成效。
喬店水庫(kù)流域各類污染物及污染源的等標(biāo)污染負(fù)荷占比如表2所示。污染物等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度由大到小的順序?yàn)門N、COD、TP,在總量中占比分別為 39.94% ! 31.93% 和 28.13% ,各污染物排放強(qiáng)度較為均衡。就污染源而言,等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度由大到小的順序?yàn)轲B(yǎng)殖源、生活源、種植源,在總量的占比分別為 60.75% 、 23.40% 和 15.85% ,養(yǎng)殖源和生活源為主要污染源,貢獻(xiàn)了 73.97% 的COD和69.13% 的 TP 。種植源貢獻(xiàn)率較低,主要原因是研究區(qū)位于山丘區(qū),耕地面積小,農(nóng)藥、化肥投入也較少,生活源和養(yǎng)殖源的污染占比相對(duì)較高。
COD、TN、TP等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度最大區(qū)域的等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度分別為最低區(qū)域的7.4、5.1、10.0倍,變異系數(shù)分別為0.65、0.46、0.66,說(shuō)明不同地區(qū)的人類活動(dòng)及自然差異對(duì)污染排放強(qiáng)度具有較大影響。分析流域污染負(fù)荷區(qū)域特征,識(shí)別區(qū)域主要污染貢獻(xiàn)源,可以因地制宜地提出相應(yīng)的管理措施,對(duì)流域面源污染防控有重大意義。
2.2.2 聚類分析
將研究區(qū)各污染物排放量劃分為4個(gè)污染等級(jí),各子流域劃分為4個(gè)污染主導(dǎo)類型,結(jié)果分別如圖4、5所示。由圖4可知,COD、TN、TP等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度最大值均在流域上游東北部2、4號(hào)子流域,污染負(fù)荷強(qiáng)度自下游到上游由小到大分布,這是由上、下游環(huán)境管理措施及產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不同所致:上游地區(qū)較為發(fā)達(dá)的養(yǎng)殖業(yè)導(dǎo)致污染物排放量較大;中游地區(qū)為較為密集的居住區(qū),因此污染負(fù)荷強(qiáng)度為中等。等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度最小值均在庫(kù)區(qū)周邊,說(shuō)明水庫(kù)直接匯流區(qū)域污染物排放較少。
由圖5可以看出,流域上游污染源多以養(yǎng)殖源為主,中游污染源主要為生活、種植源以及混合型,下游污染源則主要為養(yǎng)殖、生活源。從面積占比來(lái)看,養(yǎng)殖源主導(dǎo)型區(qū)域居多,且越靠近上游,養(yǎng)殖源污染占比越多,不同污染源主導(dǎo)型區(qū)域應(yīng)采取不同的污染治理措施,如研究區(qū)養(yǎng)殖業(yè)污染問(wèn)題突出,治理重點(diǎn)應(yīng)放在畜禽養(yǎng)殖方面。
(資料來(lái)源:國(guó)家測(cè)繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站,經(jīng)ArcGIS10.2軟件數(shù)字化處理。)
(資料來(lái)源:國(guó)家測(cè)繪地理信息局標(biāo)準(zhǔn)地圖服務(wù)網(wǎng)站,經(jīng)ArcGIS10.2軟件數(shù)字化處理。)
2.3 污染風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分
根據(jù)各指標(biāo)的等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度值計(jì)算各子流域的WRSR值,按數(shù)值大小排序、區(qū)間估計(jì),共分為3個(gè)檔,分別對(duì)應(yīng)低污染( (0~0.222) )、中污染( (gt;0.222~0.758) 和高污染( gt;0.758~1.000) 。喬店水庫(kù)流域各區(qū)域WRSR值及污染等級(jí)分區(qū)分別如表3、圖6所示。由表3可知:WRSR值較大的1、2、4、5號(hào)子流域,環(huán)形分布于種植面積較多、養(yǎng)殖規(guī)模較大的上游地區(qū),最大值出現(xiàn)于4號(hào)子流域;WRSR值中等的3、7號(hào)子流域,分布于人口較為密集、兼有少量養(yǎng)殖活動(dòng)的中游區(qū)域;WRSR值較小的6、8、9號(hào)子流域分布于下游庫(kù)區(qū)附近。由圖6可知:流域污染程度自西南向東北遞增,2、4號(hào)子流域?yàn)楦呶廴镜貐^(qū),該區(qū)域污染負(fù)荷較為嚴(yán)重,污染發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)最高,應(yīng)作為重點(diǎn)治理區(qū)域進(jìn)行防控。1、3、5、6、7、8號(hào)子流域?yàn)橹形廴镜貐^(qū),污染發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)偏高,須要針對(duì)區(qū)域排放特征開展防控。9號(hào)子流域?yàn)榈臀廴镜貐^(qū),是養(yǎng)殖種植活動(dòng)較少的庫(kù)區(qū)和自然保護(hù)區(qū),該區(qū)域污染排放較少,污染風(fēng)險(xiǎn)較低。污染等級(jí)由下游到上游呈遞增趨勢(shì),說(shuō)明喬店水庫(kù)流域的環(huán)境保護(hù)措施效果顯著。
2.4 污染防控建議
喬店水庫(kù)流域中、上游存在的畜禽養(yǎng)殖污染排放問(wèn)題,主要原因?yàn)榱饔蝠B(yǎng)殖業(yè)以小規(guī)模養(yǎng)殖戶為主,沒(méi)有形成規(guī)?;酿B(yǎng)殖場(chǎng),管理較為粗放,大量畜禽糞便未經(jīng)處理就直接還田。對(duì)于養(yǎng)殖污染最為嚴(yán)重的流域東北部的2、4號(hào)子流域,應(yīng)考慮改進(jìn)管理方式,進(jìn)行畜禽糞便垃圾的收集工作,推廣糞便還田新工藝,調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),減小養(yǎng)殖規(guī)模,降低污染物的產(chǎn)生與排放。
生活源排放主要存在于3號(hào)子流域及庫(kù)區(qū)附近,主要問(wèn)題是居民環(huán)保意識(shí)不足,仍存在污水和生活垃圾排入河道及在河道內(nèi)洗衣服的現(xiàn)象。對(duì)此應(yīng)開展水環(huán)境保護(hù)教育宣傳,建立獎(jiǎng)懲機(jī)制,提高流域中已建成的污水收集設(shè)施的利用率,防止中游人口密集區(qū)域大量的生活源污染物直接進(jìn)入河道。也可于下游入庫(kù)區(qū)域修建矮壩、人工濕地等設(shè)施,阻擋與削減水體污染物
種植源排放問(wèn)題在流域較為普遍,原因是流域土壤含沙量高,且山丘區(qū)坡度大,土壤營(yíng)養(yǎng)物易流失。應(yīng)針對(duì)當(dāng)?shù)赝寥罈l件,選擇更為合適的農(nóng)藥、化肥種類,適時(shí)適量施用,同時(shí)提高秸稈、地膜的回收率,調(diào)整種植結(jié)構(gòu),選擇需肥量更少且當(dāng)?shù)剡m宜種植的農(nóng)林作物等
綜合而言,相對(duì)于省污染物平均等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度(COD、TN、TP的平均等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度分別為 189917,2910657,2590938m3/km2) 和省內(nèi)相近大流域南四湖流域2013年污染物排放水平最小值(TN、TP的等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度分別為2 156 000、 780 500m3/km2 )[25],喬店水庫(kù)流域等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度明顯較低(COD、TN、TP的等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度分別為 ,說(shuō)明在氣候、地理位置、種植結(jié)構(gòu)相似的情況下,由于單位面積農(nóng)業(yè)規(guī)模和管理方式上的差異,喬店水庫(kù)流域農(nóng)業(yè)面源污染物排放量較少,污染排放現(xiàn)象不嚴(yán)重。
從實(shí)地調(diào)研中發(fā)現(xiàn),流域內(nèi)部分區(qū)域仍存在水體富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題,說(shuō)明即使污染排放量相對(duì)較少,開展各類污染源的防控治理工作依然十分重要。對(duì)于喬店水庫(kù)的污染防控研究,后續(xù)的工作應(yīng)重點(diǎn)放在以下2個(gè)方面:一是研究?jī)?nèi)源污染;二是比較流域范圍內(nèi)下墊面污染流失能力。
3結(jié)論
本文中通過(guò)等標(biāo)污染負(fù)荷法對(duì)喬店水庫(kù)流域污染物排放水平進(jìn)行估算,得到以下結(jié)論:
1)喬店水庫(kù)流域2022年COD、 ΔTN 、TP排放量估算值分別為 317.4,18.1,2.7t,COD 排放量最大,占比約 93.84% ,是流域的主要污染排放物。TP排放量最小,占比為 0.80%
2)流域內(nèi)的等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度由大到小的污染物順序?yàn)?ΔTN 、 cosΩ 、TP,主要污染物為TN和COD,占比分別為 39.94%.31.93% 。COD 排放強(qiáng)度最大值遠(yuǎn)大于省的平均值,負(fù)荷強(qiáng)度平均值略小于省的平均值。 TN 、TP等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度的平均值和最大值均遠(yuǎn)小于省的平均值。各個(gè)子流域、各類污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度存在明顯不同,不同區(qū)域相同污染物的污染負(fù)荷強(qiáng)度比值達(dá)到10.0,變異系數(shù)最大達(dá)到0.65,說(shuō)明不同地區(qū)的人類活動(dòng)及自然差異對(duì)污染排放強(qiáng)度具有較大影響。
3)研究區(qū)污染物排放量由大到小的污染源排序?yàn)轲B(yǎng)殖源、生活源、種植源,占比分別為 60.75% !23.40% 和 15.85% 。污染物高排放區(qū)域分布于流域上游,且多為養(yǎng)殖源主導(dǎo)。流域下游多為生活源養(yǎng)殖源污染混合主導(dǎo),下游及庫(kù)區(qū)附近的污染負(fù)荷強(qiáng)度較小,水庫(kù)管理區(qū)范圍內(nèi)的環(huán)境治理措施效果顯著。
4)喬店水庫(kù)流域上游的2、4號(hào)子流域污染風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高,9號(hào)子流域污染風(fēng)險(xiǎn)最低,研究區(qū)污染風(fēng)險(xiǎn)自西南到東北呈現(xiàn)遞增趨勢(shì)。
參考文獻(xiàn):
[1]錢旭,蔡梅,王元元,等.浙江省銅山源水庫(kù)水體偏堿污染成因研究[J].人民長(zhǎng)江,2023,54(8):67.
[2] 黃乾,薛雁,高印軍.山丘區(qū)水庫(kù)型水源地保護(hù)措施及建議[J].水利,2019(3):2.
[3] 史沖,王浩宇,王慧亮,等.基于SWAT的鲇魚山水庫(kù)流域氮磷面源污染時(shí)空變化研究[J].華北水利水電大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),2023,44(2):39.
[4] XUYX,MUT,YUAN Z,etal.Spatial patterns in pollution dis-charges from livestock and poultry farm and the linkage betweenmanure nutrients load and the carrying capacity of croplands in166006.
[5]LU MY, YANG S S,YU X L,et al. Decision support frameworkadapted to local conditions to select technologies for rural domesticsewage treatment in the Yangtze River Economic Belt[J]. Journalof Cleaner Production,2023,426:139067.
[6]可欣,于維坤,尹煒,等.小流域面源污染特征及其控制對(duì)策[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù),2009,32(7):202.
[7]李建勛,李明萬(wàn),劉曉雨,等.基于輸出系數(shù)法的陜西農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷研究[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào),2023,39(4):523.
[8]李懷恩.估算非點(diǎn)源污染負(fù)荷的平均濃度法及其應(yīng)用[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2000(4):398.
[9]ASADI S, MOUSAVI S, LOPEZ B A, et al. Analyzing hydrologi-calalterationandenvironmentalflows inahighlyanthropizedagri-cultural river basin system using SWAT+ ,WEAP and IAHRIS[J].Journal ofHydrology:Regional Studies,2024,52:101738.
[10]陶雙駿,邵光成,蘇江霖,等.小流域面源污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究:基于多分類有序離散選擇模型[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36(7):1293.
[11]薛利紅,楊林章.面源污染物輸出系數(shù)模型的研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志,2009,28(4):756.
[12]劉新剛,張兆迅,池京立.喬店水庫(kù)水源地保護(hù)存在的問(wèn)題及對(duì)策[J].中國(guó)水土保持,2019(8):66.
[13]黃永剛,付玲玲,胡筱敏.基于河流斷面監(jiān)測(cè)資料的非點(diǎn)源負(fù)荷估算輸出系數(shù)法的研究和應(yīng)用[J].水力發(fā)電學(xué)報(bào),2012,31(5):159.
[14]生態(tài)環(huán)境部.排放源統(tǒng)計(jì)調(diào)查產(chǎn)排污核算方法和系數(shù)手冊(cè)[EB/OL].(2021-06-21)[2024-03-20] https://www.mee.gov.cn/xxgk2018/xxgk/xxgk01/202106/t20210618_839512. html.
[15]省統(tǒng)計(jì)局,國(guó)家統(tǒng)計(jì)局調(diào)查總隊(duì).統(tǒng)計(jì)年鑒.北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社,2018.
[16]李丹陽(yáng),元傳仁,衛(wèi)亞楠,等.中國(guó)北方地區(qū)羊養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)污系數(shù)測(cè)算[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào),2021,37(6):225.
[17]彭舜磊,李鵬,王梓臣,等.河南省農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷估算及區(qū)劃[J].水土保持研究,2018,25(1):226.
[18]丘麗清,吳根義,李想,等.基于等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度的海南省農(nóng)村面源污染特征研究[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學(xué)報(bào),2023,40(1) : 57.
[19]于志曉.省農(nóng)業(yè)面源污染 TN、TP、COD 時(shí)空特征及防治區(qū)劃[D].臨沂:臨沂大學(xué),2023:18-19.
[20]孫吉貴,劉杰,趙連宇.聚類算法研究[J].軟件學(xué)報(bào),2008(1): 48.
[21]蒙小俊,張建東,王秋利,等.漢江流域安康段面源污染特征分析[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2023(10):41.
[22]田鳳調(diào).秩和比法在醫(yī)院統(tǒng)計(jì)中的應(yīng)用[J].中國(guó)醫(yī)院統(tǒng)計(jì),1994(1) : 42.
[23]付學(xué)謙,陳皓勇.基于加權(quán)秩和比法的電能質(zhì)量綜合評(píng)估[J].電力自動(dòng)化設(shè)備,2015,35(1):129.
[24]王麗,王力,王全九.不同坡度坡耕地土壤氮磷的流失與遷移過(guò)程[J].水土保持學(xué)報(bào),2015,29(2):71.
[25]孫笑笑.南四湖流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷估算及其對(duì)土地利用變化的響應(yīng)研究[D].濟(jì)寧:曲阜師范大學(xué),2018:27-29.
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