基于空间场景的氮磷污染负荷估算与风险评估——以江门市为例

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近些年来,我国沿海地区在高强度海陆经济开发活动的影响下,大量陆源污染物持续输入到近岸海域,致使近岸海域的生态环境面临极大的安全风险,而氮磷污染是引起水体富营养化和近岸海域水质下降的主要污染源。因此,厘清区域氮磷污染的来源、污染输出规模并进行氮磷污染输出风险评估,对于水环境污染治理具有重要意义。针对传统基于利用土地利用斑块进行氮磷污染估算难以精准识别发生源空间位置的问题,首先,本研究提出了一种融合遥感影像和兴趣点等多源数据提取地理空间信息的方法,并在空间场景概念界定和分类的基础上,识别出江门市与氮磷污染相关的各类型空间场景。然后分别选取与各类型空间场景相关的污染指标,利用输出系数模型估算了各空间场景的氮磷污染输出负荷规模,并从行政单元和流域单元的角度分析统计了氮磷污染输出规模与来源结构。最后利用改进后的最小累积阻力模型(ANPS-MCR)对江门市陆源氮磷入海风险等级进行了识别与分析。主要研究内容和结论如下:(1)江门市以生态空间场景为主,占研究区总面积的约62.91%,主要分布在台山市。城镇空间面积占比为8.42%,主要分布在新会区和蓬江区;农村空间场景主要分布在台山市,其面积占比为32.54%。林地是面积最大的二级空间场景,面积占比60.62%;城镇商业场景主要分布在新会区,是江门市面积最小的空间场景类型,面积占比仅为0.15%;水产养殖场景沿江门大陆海岸线广泛分布在台山市和新会区;畜禽养殖场景主要分布在台山市境内,占研究区总面积的0.21%;工业生产场景主要分布在新会区,面积占比为32.06%;农林业种植场景主要分布在台山市,面积占比为16.88%。(2)江门市总氮污染输出规模是总磷的5.6倍,对水环境的污染贡献度远高于总磷。氮磷污染输出在空间上具有一致性,污染输出规模高值主要分布在台山市,新会区和开平市,污染输出规模低值分布在鹤山市和蓬江区。谭江流域氮磷污染输出的规模最大,远高于西北三角洲流域和粤西诸河流域。台山市是氮磷污染输出规模最大的县市区,其污染输出规模占比分别为27.04%和26.07%,其次分别为新会区和开平市。畜禽养殖场景和城镇商业场景的氮磷污染输出强度最高,农村居民生活的氮磷污染输出强度最低。(3)江门市所有空间场景对总氮污染输出的贡献都要远高于总磷。各空间场景对总氮的贡献度从高到低依次为农林业种植>畜禽养殖>城镇商业>城镇居民生活>农村居民生活>工业生产>水产养殖;对总磷的贡献度从高到低依次为畜禽养殖>水产养殖>工业生产>城镇居民生活>农村居民生活>城镇商业。农林业种植场景是流域和县市区氮磷污染输出贡献最高的空间场景。(4)江门市氮磷农业面源污染和城镇氮磷点源污染输出风险整体上处于较低水平,其中,水产养殖空间场景氮磷污染输出风险较高,总氮高风险区域面积占比为37.24%,极高风险区域面积占比为43.63%,总磷高风险区域面积占比为44.83%,极高风险区域面积占比为4.69%,剩余其它与农业面源污染相关空间场景的氮磷入海风险均较低。
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