三峽庫區(qū)典型小流域面源污染特征研究.pdf

1、面源污染是當(dāng)前三峽庫區(qū)面臨的一重大的環(huán)境問題。三峽水庫蓄水后，大量耕地淹沒，庫區(qū)人地矛盾突出。農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)的調(diào)整，糧食生產(chǎn)壓力的不斷增大，客觀上推動(dòng)了化肥、農(nóng)藥等施用量的增加。廣泛的污染物來源、較大的潛在污染負(fù)荷、較多的發(fā)生條件為庫區(qū)可能發(fā)生嚴(yán)重農(nóng)業(yè)面源污染提供了有利條件，三峽水庫的水環(huán)境安全受到嚴(yán)重威脅。本論文以三峽庫區(qū)典型小流域--申家河小流域?yàn)檠芯繉?duì)象，依托中國科學(xué)院三峽庫區(qū)水土保持與環(huán)境研究試驗(yàn)站，以完善的侵蝕泥沙徑流觀測(cè)小區(qū)(

2、可同時(shí)測(cè)定地表徑流和壤中流)和小流域泥沙觀測(cè)堰為平臺(tái)，開展野外原位觀測(cè)實(shí)驗(yàn)。研究?jī)?nèi)容有：(1)林地、村落、坡耕地、水稻田等不同土地利用類型的徑流、泥沙和養(yǎng)分的流失特征、途徑和通量；(2)集水區(qū)和小流域的徑流損失特征、侵蝕泥沙與氮磷養(yǎng)分的損失途徑與通量。主要研究結(jié)果與結(jié)論如下：
　　1、坡耕地TN的流失通量為42.30kg·hm-2，TP為1.99kg·hm-2。柑橘林地的TN流失通量為7.95kg·hm-2，TP的對(duì)應(yīng)值為2.60

3、kg·hm-2。自然林地的TN和TP的對(duì)應(yīng)值分別為4.29kg·hm-2和0.41kg·hm-2。農(nóng)村居民點(diǎn)的TN排放通量為23.31kg·hm-2， TP為3.85kg·hm-2。水稻田的 TN和 TP的流失通量分別為3.04kg·hm-2和0.62kg·hm-2。由此可知，坡耕地對(duì)小流域TN和TP流失通量的貢獻(xiàn)率分別為52.3％和21%；柑橘林地的TN和TP的貢獻(xiàn)率分別為9.8%和27.5%；居民點(diǎn)的對(duì)應(yīng)值分別為28.8%和40.7

4、%。因此，三峽庫區(qū)典型小流域最主要的污染源是坡耕地、柑橘林地和居民點(diǎn)。
　　2、坡耕地產(chǎn)流過程中前期隨徑流量的增大，TN和PN濃度迅速升高，表明表層土壤累積的氮素迅速流失，到產(chǎn)流45min時(shí)，TN和 PN均達(dá)到最高，分別為7.26mg·L-1和6.03mg·L-1。TN和PN的峰值出現(xiàn)在徑流峰值之前。之后，隨徑流量升高，TN和PN濃度下降，但變化幅度不大。壤中流中硝態(tài)氮(NN)隨著徑流的流失過程呈先快速上升，在110min時(shí)達(dá)到峰

5、值，然后緩慢降低并趨于穩(wěn)定，能夠持續(xù)很長的時(shí)間。典型降雨事件中NN濃度較高，均超過10mg·L-1的飲用水安全標(biāo)準(zhǔn)。次降雨過程中，地表徑流和壤中流中TN的平均流失濃度分別為1.02kg·L-1和3.10kg·L-1。
　　坡耕地產(chǎn)流過程中總磷（TP）與顆粒態(tài)磷（PP）的時(shí)間-濃度曲線變化趨勢(shì)接近，產(chǎn)流過程中 TP與 PP呈極顯著的正相關(guān)（r=0.968**,N=12），可知在暴雨條件下，泥沙結(jié)合是坡耕地磷隨地表徑流流失的最主要形態(tài)

6、。在產(chǎn)流的最后階段，徑流溶解態(tài)的總氮（DTP）的時(shí)間-濃度曲線與TP的幾乎重合。由此說明，隨著降雨的減少，徑流的攜沙能力減弱，徑流中的磷以可溶性磷為主。次降雨過程中，地表徑流和壤中流TP的平均流失濃度分別為0.069kg·L-1和0.004kg·L-1。
　　3、徑流過程中氮磷濃度呈先上升后降低的變化，與徑流量流失過程具有相似性，但濃度峰值出現(xiàn)在徑流量峰值之前。徑流量和污染物濃度變化過程呈單峰趨勢(shì)。次降雨事件的氮素流失平均濃度 T

7、N為8.42mg·L-1，可溶性氮(DN)為5.61 mg·L-1，顆粒態(tài)氮為2.81mg·L-1。TP的平均濃度為1.23mg·L-1，可溶性總磷(DTP)的平均濃度為0.37mg·L-1，顆粒態(tài)磷平均濃度為0.86mg·L-1。顆粒態(tài)磷占總磷污染物都在60%以上，且濃度變異均不大。
　　4、旱坡地養(yǎng)分年流失通量為13.48kg·N·hm-2和1.58kg·P·hm-2。石盤丘集水區(qū)養(yǎng)分年流失通量為13.11kg·N·hm-2和

8、2.02kg·P·hm-2，申家河小流域養(yǎng)分年流失通量為9.89kg·N·hm-2和0.71kg·P·hm-2。三峽庫區(qū)紫色土地塊尺度上氮磷流失主要以顆粒態(tài)(PN、PP)為主，而在集水區(qū)和小流域尺度上氮素以硝態(tài)氮(NN)為主，磷的流失仍以顆粒態(tài)(PP)為主，說明徑流、泥沙與氮磷的作用機(jī)理不同導(dǎo)致氮磷流失機(jī)制的差異，表明面源污染過程的是一個(gè)非常復(fù)雜的過程。而隨著空間尺度的增大，林地、耕地和居民點(diǎn)的氮磷流失通量下降。因此氮磷流失具有時(shí)間和空