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我国水污染问题严峻,核心问题是水体氮(N)、磷(P)富营养化,农田、农村禽畜养殖和城乡结合部的生活排污等非点源污染是造成水体污染的主要原因。目前对于农村非点源污染的主要方法主要集中在以土地利用类型为基础的模型模拟,缺少通过第一手资料的实际研究,也对土地利用类型相近的人类活动缺乏分辨力。
本文以土地利用类型相似,但分别代表耕种型流域的半城子小流域和代表旅游型流域的雁栖河流域为研究对象,通过实地调查进行抽样调查获取研究区域内的社会经济、人类活动特点,计算流域内以化肥农药排放、居民生活排放、牲畜排泄排放、鱼类养殖排放、餐饮住宿经营排放五项非点源污染物排放量和排放特征。再通过水质监测获得流域水体中全氮(TN)、全磷(TP)浓度数据,结合流量,得到水体中非点源污染物的负荷特征。通过比较非点源污染排放和水体负荷,研究相似土地利用条件下人类活动对于非点源污染的影响。得到在土地利用情况相似的条件下,N、P元素自身的迁移性质和人类活动类型和排放量共同决定了研究区内的水体非点源污染。两个流域因从事不同类型的人类活动,非点源污染排放不同,水体污染物也不同,最终造成流域间非点源污染的差异。
半城子流域代表农耕型小流域,排放总量有半城子(N为36.498t,P为18.220t)远高于旅游型流域雁栖河。农药化肥产生的排放量为最主要排放源(N占87.89%,P占96.53%),禽畜养殖排放排名第二,居民生活排放最小。其中农药化肥排放量受施肥打药农地面积影响,农业管理面积越大的行政村此项排放越大。农药化肥排放所占的比例则受所处流域位置影响,越靠下游位置排放所占比例越大;禽畜养殖排放比例越靠下游越大;当地居民生活排放占总量的比例则有人口数量越多比例越大,同时也有在人口数相似的区域越靠近下游浓度越大的特点。
雁栖河流域排放总量(N为3.198t,P为0.219t)远远低于农耕性型流域半城子,鱼类养殖鱼池排放是流域内最主要的排放类型(N占85.14%,P占60.60%),居民生活排放排名第二,餐饮住宿排放排名第三。其中各村的鱼类养殖和餐饮住宿造成的排放量主要受所处流域位置影响,越靠下游排放量越大,所以总排放量也有越靠下游排放越大的特点。在靠近游览区的区域内,当地居民人类活动更紧密围绕服务业,因此有越靠近游览区餐饮住宿、鱼池养殖产生的排放比例越大的特点,居民生活排放比例则受人口数影响,人口数量越大其排放比例越大,同时,兼有人口数量相似时,越靠下游排放比例越大的特点。
因为施肥打药等农耕活动大大提高了N元素的自然界含量,N元素的迁移的载体依赖性又较小,N元素较容易进入水体,所以半城子流域水体中N浓度远大于没有农耕活动的旅游型小流域——雁栖河流域。这也导致了两个流域都有水体TN浓度受周围村落N排放量影响较大,排放量越大的位置水体浓度越大,但是枯季时因为N元素可以较容易的随地下水补给进入水体,所以枯季的水体TN浓度与排放量关系不大。另一方面,N元素虽然雨季随径流进入水体的总量较多,但是本身较易溶解迁移,与枯季相比雨季的径流稀释作用较明显,所以两个流域都有雨季浓度小枯季浓度大的特点。
P元素与N元素的迁移性质相反,其载体依赖性较大,随泥沙才能迁移,即使半城子流域通过农耕活动大大提高了P元素的自然含量,但是却没有在水中直接养鱼产生的影响大,所以半城子流域的水体TP浓度含量大大低于雁栖河流域,这也是雁栖河流域越接近鱼池排放量大的地方水体TP浓度越大的原因。另一方面,P元素只能依赖泥沙的迁移而迁移,与枯季相比雨季径流的带来作用更明显,所以有雨季水体TP浓度大于枯季的特点。