论文部分内容阅读
与点源污染不同，非点源污染过程机理复杂，影响因子众多，使得区域治理十分困难。本研究从景观生态学的角度研究非点源污染过程，首先按照传统研究景观格局与非点源污染过程关系的方法，分析了景观百分比组成、景观空间配置对非点源污染的影响；接着从景观格局对生态过程的影响关系入手，在跨尺度景观格局指数与源汇景观负荷对比指数分析的基础上，将景观单元进行源汇功能分解，构建了一个新的景观功能指数--景观源汇功能对比指数LFLI；此外，针对流域出水口，从养分截留的角度构建了一个新的景观指数--流域养分截留功能指数LCDI，从水流汇集的角度构建了一个新的景观指数--流域汇流功能指数FAI，表征流域不同次降雨条件下水质污染状况；最后结合非点源污染过程的特性，从景观单元相互作用的角度构建非线性集成模型，评价区域非点源污染源潜在分布以及河流水体污染空间分布状况，为非点源污染治理提供直观可靠的依据。
研究以黑龙江省海伦市为研究区，分析了2007、2008年海伦市氮磷污染时空分布特征以及影响因子。然后选择6个地理位置相近的流域单元为研究对象，利用传统景观格局分析方法、景观源汇功能对比指数、流域汇流指数、基于景观单元相互作用的模型分析了景观格局与非点源污染关系，得到的主要结论有：
(1)研究地区地表水体污染严重，对TN来说，水体都超过第Ⅲ类水质标准，大多属于第V类水，对TP来说，平水期水体大多位于第Ⅱ类与第Ⅳ类水之间，降雨产流后的水体大多属于第V类水；污染形态上，N以溶解态为主，P以颗粒态为主，但存在空间差异；
(2)作为最主要的污染来源，化肥、畜禽排泄N、P负荷空间分布与水质TN、TP存在明显的正关联；
(3)景观类型在整个区域都以农业用地为主，不存在显著的差异，从5个区域上看，与水体TN、TP污染关系并不显著，通过4个相近的流域景观类型空间分布对水体TN、TP影响分析可知，相比整个流域的景观类型组成，基于河道的较近缓冲带内景观类型组成更能解释流域间TN、TP浓度的差异；
(4)以4个相近的小流域为研究对象，修正的景观功能对比指数LFLI-N能较好的解释不同降雨特征下水体TN和NH4+-N污染状况，而LFLI-P能较好的解释前期降雨量大的次降雨以及暴雨后水体PP污染状况，表明利用景观指数评价非点源污染时，不但需要考虑景观类型在空间上的差异，也需要进一步考虑同一景观类型的源功能在空间上的分布差异，此外，也说明景观功能对比指数更能解释与颗粒物质迁移有关的污染物形态浓度差异；
(5)基于景观功能构建的养分截留指数LCDI能很好的解释不同流域间TN、NO3--N、TP、PP浓度差异，以及在不同次降雨中的变异特征，表明指数可以很好的反应水质的时空变异特征；
(6)在不考虑降雨特征的情况下，基于汇流成本距离构建的景观汇流指数FAI可以很好的反应TN、NO3--N、TP、PP等在不同流域间的差异，而对于次降雨水质变异性，FAI同样很好的解释了TN、NO3--N、NH4+-N、TP和PP等指标。FAI可以很好的指示水质变化，其数值越高，表明污染物汇聚能力越强，水质越差。
(7)利用基于景观单元相互作用的非线性集成型非点源污染模型，对地理位置相近的4个流域进行模拟分析，以1年为步长，得到了2007年和2008年的入河系数、污染源空间分布以及水质空间分布，通过出水口处水质数据与实际观测数据对比分析得到，氮、磷模拟结果分别与实测TN、PP存在显著相关性，说明该方法能定性的模拟非点源污染过程，但模拟的定量精度不高，需要做进一步改进。