上海淀山湖区域农业面源污染特征及其对淀山湖水质的影响研究

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黄浦江上游水源保护区作为本市重要的饮用水源地,总面积达到1058km2,占上海市总面积的15%,承担了全市超过50%的饮用水供给量,其水环境质量的好坏直接影响到居民饮用水的安全。由于该地区执行了更为严格的地表水环境质量标准,且工业和畜禽养殖业等有污染风险的行业限制或禁止发展,形成了以种植业和水产养殖业为主的纯农业产业结构。同时,为了从农业上获得高产收入,当地采取了农业高复种指数和化肥农药高投入的生产方式,导致农业面源污染问题突出,其氮磷污染物排放量占该区域氮磷污染物排放总量的70%以上,水环境氮磷富营养化严重,淀山湖蓝藻爆发时有发生,对黄浦江上游水环境构成潜在污染威胁。因此,研究该区域农业面源污染特征及其对水环境的影响具有积极的意义。本文选取地处黄浦江上游水源保护区的上海淀山湖区域(青浦区的朱家角镇、金泽镇和练塘镇)为研究区域,在通过农业生产特征调研筛选得到该区域主要农业生产方式的基础上,开展了主要农业生产方式面源污染氮磷流失监测,并以此为依据,采用清单分析方法和等标污染负荷法,研究分析了该区域的农业面源污染特征,并探索了农业面源污染对淀山湖水质的影响。农业生产特征调研结果表明,该区域农业生产以种植业和水产养殖业为主,主要农业生产方式包括水稻-小麦轮作、水稻-油菜轮作、水稻-绿肥轮作、水稻单作、水稻-茭白轮作、茭白单作、蔬菜轮作、瓜果种植、水产养殖等9大类。氮磷径流流失监测结果表明,从径流产生特征来看,稻麦轮作、稻油轮作、稻绿轮作、水稻单作、稻茭轮作、茭白单作等水田种植模式径流系数在15%~25%之间,其径流量不仅受降雨的影响,还与作物水分需求密切相关,因此径流量与降雨量相关系数不高;蔬菜轮作和瓜果种植等旱地种植模式径流系数在5%-15%之间,其径流量主要受降雨量影响,因此径流量与降雨量具有较好的相关性;水产养殖排水则主要由于养殖过程中鱼病高发期换水和年底清塘排水引起,因此其排水量与降雨量无相关性。从氮磷径流流失浓度来看,稻麦轮作、稻油轮作、稻绿轮作、水稻单作等水田种植模式氮磷流失浓度较为接近,蔬菜轮作和瓜果种植等旱地种植模式氮磷流失浓度相对较高,而稻茭轮作和茭白单作等水田种植模式由于茭白施肥量较高从而导致其氮磷流失浓度处于最高水平。从氮磷径流流失负荷来看,茭白单作和稻茭轮作模式氮素流失负荷最高,均在90 kg/hm2左右,其次是稻麦轮作模式,超过40 kg/hm2,最低是瓜果种植模式,仅为16 kg/hm2;水产养殖模式磷素流失负荷最高,达到4 kg/hm2,其次是茭白单作和稻茭轮作模式,接近2 kg/hm2,最低为蔬菜轮作模式,仅为0.12 kg/hm2。农业面源污染特征研究结果表明,该区域农业面源污染总氮和总磷年排放总量分别为387.13 t和15.57 t,农业面源污染等标排放总量达到1.40×109m3/a,总氮和总磷等标污染负荷比分别为55.42%、44.58%,水产养殖模式等标污染负荷比为39.06%。该区域农业面源污染主要污染源是水产养殖,主要污染物则需要同时考虑总氮和总磷。农业面源污染与淀山湖水质相关性分析结果表明,仅从该区域一年的农业面源污染氮磷排放与淀山湖水体氮磷浓度和存量的相关性来看,由于其他影响因素较多,农业面源污染氮磷排放对淀山湖水体氮磷浓度和存量的影响并不显著,仅在个别季节有较好的相关性。农业面源污染总氮和总磷排放量仅为上游来水总氮和总磷排放量的6.65%和4.49%,上游来水是影响淀山湖水质的主导因素,但淀山湖水体污染物存量与农业面源和上游来水污染物输入总量相比于与上游来水污染物输入量具有更显著的相关性,农业面源污染对淀山湖水质的影响仍然不容忽视,尤其是在目前上游来水水质改善趋势较慢且难以掌控的情况下,控制上海淀山湖区域当地的农业面源污染则是当务之急。
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