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1影響污染物運移的因素分析

在影響因子分析中,主要評價了土壤中化學元素(尤其是磷素和氮素)形態、有機肥和化肥施用和管理方式、降雨和灌溉、地形、近地表水文條件、作物和耕作管理等對化學污染物運移的影響。其主要結果表現為:(1)水土保持耕作法(少耕、免耕)可以減少土壤流失量和顆粒形態的養分流失,但不能減少可溶性養分的流失;另一方面,殘渣覆蓋物在增加土壤有機物、改善土壤結構的同時,殘渣腐爛分解部分也增加了徑流中的養分濃度[2～6]。因此,需要尋找有效的防治措施,使其具有防治侵蝕和減少非點源污染物的雙重功能。(2)農地過度施肥、尤其是大量過度施用有機肥(家畜、家禽)使土壤中養分積累是引起污染物流失和地表水富養化的根源[7～13]。(3)流域內養分流失的敏感區集中在流域下游接近河床的土壤水分飽和區[14～16]。(4)近期鄭粉莉和合作者在美國國家土壤侵蝕研究實驗室的研究結果表明,近地表土壤水分條件對化學物質運移和地表水質的影響,壤中流(土壤水分飽和且飽和土壤水從土體表面排出)條件下地表徑流硝態氮濃度和速效磷濃度分別是土壤水自由下滲條件下的1000多倍和7倍,說明壤中流對侵蝕泥沙搬運和農業非點源污染有重要貢獻。因此,控制坡面壤中流的形成是減少農業非點源污染的關鍵所在。

2預報模型

目前預報非點源化學污染物運移的模型主要有ANSWERS(AreaNonpointSourceWatershedEnvironmentResponseSimulation)[17]、GREAMS(ChemicalsRunoff,andErosionfromAgriculturalManagementSystem)[18,19]和AGNPS(AGriculturalNonPointSource)[20,21]等模型。ANSWERS模型用于預報次降雨條件下的表面徑流量和土壤侵蝕量和污染物流失量。ANSWERS模型是針對歐洲平原地區的模型。因此,如何合理地確定ANSWERS模型參數,使ANSWERS模型在我國水土流失應用尚需要做大量的研究工作。GREAMS模型是由土壤侵蝕子模型、水文子模型、化學物質侵蝕子模型組成,用于評價田間尺度多種耕作措施下土壤侵蝕和水質狀況。模型中將表面徑流和洪峰流量統一在徑流流路的基礎,并能實現流域不同地塊的侵蝕模擬。該模型適合于地塊內面積約5hm2左右的典型小流域,不適用于復雜的地貌狀況;在外部參數輸入方面缺乏降雨過程信息,對侵蝕產沙過程考慮不夠。近年來對GREAMS模型進行了改進,并建立了GLEAMS模型,改進后的模型共由4個子模型組成:水動力子模型、侵蝕子模型、養分子模型和農藥子模型。AGNPS模型是一個基于方格框架組成的流域框架的分布模型,由柵格采集模型參數,用以模擬次暴雨徑流和侵蝕產沙過程,徑流采用美國水土保持局的徑流曲線數法(curvenumber)進行預測,產沙量用USLE直接計算,同時可以模擬計算土壤養分的流失。

3防治污染物流失的戰略與對策研究

有關如何有效的減少污染物輸移的研究主要集中在以下5個方面[22～25]:(1)優化施肥方案(包括肥料類型、施肥量和時間、施肥方式等);(2)鑒別流域內污染物流失的敏感區;(3)確定污染物在流域內運移的路徑;(4)研發和實施最佳的管理措施;(5)建立不同污染物危險性評價的指標體系。

4我國開展非點源污染研究的重點

我國在農業非點源污染方面的研究十分薄弱。而近10多年來土壤侵蝕引起水體富養化現象呈明顯的上升趨勢。如1978～1980年對我國34個湖泊和水庫的調查資料表明,富養化的水體占14.7%;而1987～1989年調查的22個湖泊中富養化的已達63%。因此,迫切需要開展這方面的研究工作。建議近期研究的重點主要集中在以下幾個方面:

(1)土壤侵蝕對非點源污染質運移和水質影響的過程及其機理。通過對地表徑流和侵蝕泥沙中農業化學物質(主要為硝態氮、氨態氮、速效磷及有害重金屬)的分析測試,闡明侵蝕過程對農業非點源污染物運移的影響及其污染物運移對水質的影響,并從理論上對影響機理進行深入剖析。

(2)結合我國水蝕預報模型的研發,研發污染物運移的預測預報模型。非點源污染物運移的載體是徑流和泥沙。因此,建議將我國水蝕預報模型的研究與非點源污染物運移的預測預報研究相結合。國外這方面的成功經驗可供我們借鑒。

(3)制定全國統一的農業污染物危險性評價的指標體系。結合全國水土保持監測網格建設,建立我國農業非污染物運移的監測網。在此基礎上,建立適合中國國情的農業非點源污染的數據庫及評價指標體系,為國家決策和宏觀管理提供支撐。