南四湖種植業(yè)面源污染負(fù)荷來源解析研究.pdf

1、南四湖是南水北調(diào)東線工程的重要調(diào)蓄湖泊和輸水通道，其水質(zhì)狀況將直接影響南水北調(diào)水質(zhì)。近年來，流域的點(diǎn)源污染已得到有效的控制，面源污染特別是種植業(yè)面源污染成為南四湖流域治理水體富營養(yǎng)化問題的關(guān)鍵，控制和消除流域污染源是防治面源污染的根本措施。分析環(huán)境水體中污染物來源是有效控制水環(huán)境污染的前提，但對南四湖流域種植業(yè)面源污染的來源解析缺乏系統(tǒng)研究，因此，對南四湖流域種植業(yè)面源污染源解析研究不僅具有重要的科學(xué)意義，而且具有十分重要的實(shí)用價(jià)值。<

2、br>　　 本研究在南水北調(diào)東線工程大背景下，在國家“十一五”科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目：“沿南四湖南水北調(diào)過水區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染高效防控技術(shù)研究與示范”專題：“沿湖農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷與控制模型研究”(課題編號：2007BAD87805)資助下，以南四湖流域?yàn)檠芯繉ο?，對流域種植業(yè)面源污染現(xiàn)狀、南四湖及其主要入湖河流基礎(chǔ)資料進(jìn)行調(diào)查，針對調(diào)查情況，制定了研究方案及實(shí)驗(yàn)計(jì)劃。利用田間徑流池采集南四湖流域農(nóng)田地表徑流樣品，并在11條主要入湖河流入湖口處采

3、集水樣，采用離子色譜等方法測定農(nóng)田地表徑流樣品和入湖河流水樣中不同形態(tài)氮磷含量，運(yùn)用主成分分析法(PCA法)對南四湖流域種植業(yè)面源污染氮磷進(jìn)行源解析，并根據(jù)解析結(jié)果，有針對性的提出了南四湖流域種植業(yè)面源污染防控措施。主要研究內(nèi)容和取得的研究成果如下：
　　 (1)沿南四湖區(qū)種植業(yè)面源及入湖河流概況的調(diào)研
　　 采用實(shí)地調(diào)研和查閱資料的方法，開展沿南四湖區(qū)種植業(yè)面源及入湖河流概況的調(diào)研工作，了解南四湖區(qū)域種植業(yè)主要種植模式

4、、位置分布以及入湖河流情況。調(diào)研得到，南四湖區(qū)種植業(yè)的主要種植模式為小麥-水稻、小麥-玉米和大蒜-玉米三種輪作模式，分別分布在魚臺縣、微山縣、兩城鄉(xiāng)；南四湖流域共有53條入湖河流，上級湖注入河流29條，下級湖注入河流24條，本研究選取其中集流面積較大的11條主要入湖河流：泗河、梁濟(jì)運(yùn)河、白馬河、洙趙新河、萬福河、復(fù)新河、城郭河、東魚河、光府河、新薛河、大沙河。
　　 (2)南四湖流域種植業(yè)面源污染特征研究
　　 在典型實(shí)

5、驗(yàn)小區(qū)內(nèi)設(shè)置徑流池，采集小麥-水稻、小麥-玉米和大蒜-玉米三種輪作模式農(nóng)田地表徑流水樣，分析水樣中的不同氮、磷形態(tài)的濃度并計(jì)算流失負(fù)荷，得到三種輪作模式下氮、磷的面源污染特征。結(jié)果表明：在流失濃度方面，農(nóng)田徑流水中氮磷濃度在小麥-玉米和大蒜-玉米種植模式下相差不大，但均與小麥-水稻種植模式下的氮磷含量相差很大，TN的平均濃度在小麥-水稻、小麥-玉米和大蒜-玉米模式下分別為4.33
　　 mg/L、10.54mg/L和11.87m

6、g/L，TP的平均濃度分別為0.286mg/L、0.158/mg/L和0.225mg/L。NH4+-N濃度特征為：小麥-玉米>大蒜-玉米>小麥-水稻；DP和PO43--P濃度表現(xiàn)為：小麥-水稻>大蒜-玉米>小麥-玉米。在徑流負(fù)荷方面，小麥-水稻、小麥-玉米和大蒜-玉米輪作模式下總氮損失量分別為1.31～13.68kg/hm2、5.83～19.27kg/hm2、4.75～32.66kg/hm2；總磷損失量分別為0.053～0.627kg/

7、hm2、0.021～0.348kgb/hm2、0.033～0.578kg/hm2。
　　 (3)建立源成分譜和受體成分譜
　　 通過對三種不同種植模式下農(nóng)田地表徑流水樣和主要入湖河流水樣中不同形態(tài)氮、磷的濃度數(shù)據(jù)進(jìn)行歸一化處理后，建立南四湖流域種植業(yè)面源成分譜和水環(huán)境受體成分譜。研究結(jié)果為：源成分譜特征表明，三種不同輪作模式下氮、磷分布具有相似的輪廓特征；受體成分譜特征顯示，主要入湖河流中不同形態(tài)氮、磷含量相差很大。其中

8、，光府河、城郭河、東魚河、復(fù)新河、大沙河中的氮、磷含量較高。
　　 (4)南四湖流域種植業(yè)面源氮磷來源解析研究
　　 利用主成分分析法對南四湖區(qū)11條主要入湖河流水樣中不同形態(tài)氮、磷的歸一化數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，得到源解析結(jié)果：三種典型種植模式產(chǎn)生的農(nóng)田地表徑流是南四湖水體富營養(yǎng)化的主要污染源，小麥-玉米輪作產(chǎn)生的農(nóng)田地表徑流影響最大，貢獻(xiàn)率為50.220％；大蒜-玉米輪作影響次之，貢獻(xiàn)率為25.119％；小麥-水稻輪作最小，貢