农业面源污染(非点源污染)现状及对策分析
83页1、农业非点源污染过程及其模拟模型 非点源污染 农业面源污染及对策分析 一 农业非点源污染的定义及其贡献 1 相关概念及定义 点源污染 PointSourcePollution 是指集中由排污口排入水体的污染源 又分为固定的点污染源 如工厂 矿山 医院 居民点 废渣堆等 和移动的点污染源 如轮船 汽车 飞机 火车等 面源污染 DiffuseSourcePollution 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 从而引起水体有机污染或富营养化或有毒有害等其他形式的污染 又称为非点源污染 Non pointSourcePollution 应该更准确 因为与点源相对的 进入受纳水体的过程是三维 也可以称为体源污染 TridimensionPollution 线源污染 LinearSourcePollution 是呈线状分布的污染源 如输油管道 污水沟道以及公路 铁路的交通工具所排放的污染物 农业非点源污染 ANPSP 是指从事农业生产活动中的农地或场地的泥沙 营养盐 农药及其它污染物 在降水或灌溉过程中 通过地表径流
2、 壤中流 排水和地下渗漏 进入水体而形成的污染 非点源污染可以分为城镇和农业非点源污染两大类 城镇非点源污染是指在降水的条件下 雨水和径流冲刷城镇地面 污染通过汇流过程或排水系统的传输 使受纳水体水质污染 特别是在暴雨初期 由于降雨径流将城镇地表的 沉积在下水管网的污染物 在短时间内 突发性冲刷汇入受纳水体 而引起水体污染 2 农业非点源污染的主要污染物 氮 磷 农药 有机氯 有机磷 沉积物 抗生素等 污染物具有溶解性 氮 氨氮 铵氮 硝态氮 有机氮 磷 无机磷和有机磷 农药等可溶于水 其主要以水为载体 通过径流 淋溶 下渗和侧渗等途径进入地表水和地下水 从而对水体造成污染 污染物能被土壤颗粒吸附 氮 氨氮 铵氮 硝态氮 有机氮 磷 无机磷和有机磷 农药等被土壤颗粒物吸附 通过土壤流失随径流迁移至水体 污染水体 通常 土壤对无机磷酸盐吸附能力较强 部分污染物具有挥发性 氨氮 农药等具有挥发性 可通过挥发进入大气 随后通过干湿沉降进入水体 从而对水体造成污染 3 农业非点源污染的特征 随机性 非点源污染受降雨以及降雨形成径流或者排水的过程支配 而降雨径流具有随机性 所以由此产生的非点源污
3、染从时空上都具有随机性 广泛性 非点源污染的产生可能是多源区的 只要在含有污染物的地表和地下存在径流产流和汇流过程 就会发生污染 潜伏性 污染物输入后 在降水或灌溉有限时或者土壤固持能力未达到饱和的时 所致非点源污染低 而在发生暴雨径流或随着污染物的增加 非点源污染的贡献就会显著提高 滞后性 污染物的输入与流失或迁移过程之间存在明显的时间 非线性 非点源污染负荷随着污染物的输入量增加而增加 但在很多情况下两者之间不是线性关系 非点源污染的研究和控制难度大 3 农业非点源污染的特征 区域气候特点 降水造成农业非点源污染发生环境条件迥异 气候类型南北差异显著 干湿变化东西差别明显 3 农业非点源污染的特征 经济发达地区及传统种植区化肥使用量偏大 畜禽养殖多集中在中东部地区 种养强度区域分布不均 杨胜天等 2006 Sunetal 2012 EuropeanUnion USA 2013 http www epa gov waters ir http www eea europa eu data and maps data wise wfd 4 农业非点源污染的贡献 4 农业非点源污染的贡献
4、2007年第一次全国污染源普查结果显示 我国农业非点源污染对水体COD TN TP的贡献率分别为43 7 57 2 67 4 Muelleretal 2012 Nature490 254 257 全球单位面积氮肥施用量分布 我国的非点源污染治理压力大 化肥施用量 Mt yr 粮食总产量 Mt 化肥施用强度 kg ha 粮食单产 kg ha 我国与发达国家的化肥使用与粮食生产对比 农业过分依赖化肥投入 2010年全球各地玉米 小面 水稻种植的氮肥输入 输出和利用率 农业养分利用率低 Wuetal 2018 PNAS 分散性种植模式降低化肥利用率 Juetal 2016 GlobalEnvironmentalChange 化肥氮磷6000万吨 年 氮磷排放 2300万吨 地下水 环境迁移 大型水体污染 饲料 3 0亿吨 年 农业结构性问题 种 养 加分离 循环利用措施缺位 我国主要畜禽养殖粪便的还田率目前只有50 左右 剩余的可能直接或间接的进入环境 我国主要畜禽粪便资源量和养分含量 畜禽养殖粪便循环利用率低 5 农业非点源污染研究的总体发展趋势 截止2016年 WebofScience核
5、心集关于农业非点源污染的文献共计2478篇上世纪90年代初开始文献数量快速增加 截止2016年WebofScience核心集关于农业非点源污染文献数量 1991 检索数据库 WebofScience核心集检索主题 Agriculturalnon pointsourcePollution Agriculturalnon pointpollution Agriculturalnon pointsource AgriculturalnonpointsourcePollution Agriculturalnonpointpollution Agriculturalnonpointsource 部分国家和地区农业非点源污染文献数量 在64个国家 地区中 发表论文 美国最多 超过总量的50 中国 约占总量的20 加拿大 德国约占总量的10 5 农业非点源污染研究的总体发展趋势 1976年首次发表关于农业非点源污染的文章 2篇 Nonpointsourcepollutionfromagriculturalrunoff发表于JournaloftheEnvironmentalEngineeringDiv
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