南太湖農業(yè)面源污染區(qū)小型淺水湖泊水質變化機理及調控技術研究.pdf

1、農村面源污染是我國水體污染防治的重點，農村水環(huán)境安全是保障農村生態(tài)環(huán)境安全和農村社會、生產協(xié)調發(fā)展的首要前提。如何有效治理農村面源污染，成為當前加速國家污染防治進程與新農村建設的研究熱點。本研究以南太湖地區(qū)農村小型淺水湖泊為對象，利用3S技術和數(shù)學模型，量化水環(huán)境容量與納污量，提出基于土地調控方式的污染源削減方案；同時研究湖泊水體自凈規(guī)律及影響因素，評價沉積物和水生植物在湖泊水體自凈中的作用。研究結果主要包括：
　　 1.建立了

2、一套適用于評估面源污染區(qū)小型淺水湖泊水環(huán)境容量的操作方法。該方法將3S技術與輸出系數(shù)模型應用于南太湖地區(qū)農村面源污染調控上，并應用衛(wèi)星遙感圖像、水質模型、輸出系數(shù)模型、VC++程序相結合的方法。研究結果表明：南太湖地區(qū)農業(yè)面源污染區(qū)內小型淺水湖泊的主要污染源為農田排水、農村生活污水和養(yǎng)殖廢水。2006年排入四個湖泊的COD、TN、TP量為總環(huán)境容量的0.68、0.82、2.34倍，TP需要削減1702.84kg/a。南太湖區(qū)域內土地利用

3、結構對面源污染輸出有顯著的影響，需集中收集處理農村徑流和網(wǎng)箱養(yǎng)殖污水。建立生活污水和生活垃圾的收集/處理裝置，減少農村徑流的影響，增加植被面積可以達到減少區(qū)域污染物輸出濃度的效果。
　　 2.明晰了南太湖地區(qū)農業(yè)面源污染區(qū)內小型淺水湖泊的自凈能力及其影響因子。湖泊對高錳酸鹽指數(shù)、總氮(TN)、銨(NH4+)、硝酸鹽(NO3-)、總磷(TP)、葉綠素a(Chl-a)的凈化能力季節(jié)性差異較大：春季和冬季自凈效果較好，夏季主要污染物為

4、NH4+和N03-，秋季為TP和Chl-a。湖泊水體TN、TP污染嚴重，有機污染較輕。氮磷濃度條件適宜藻類生長，水體容易發(fā)生富營養(yǎng)化，且磷為藻類生長限制性因子。Chl-a濃度顯示湖泊在夏秋兩季處于富營養(yǎng)化水平，冬春兩季轉變?yōu)橹袪I養(yǎng)水平。水坐植物的種類和數(shù)量影響水體pH值和溶解氧(DO)濃度，農田肥料流失和農村生活污水排放造成水體中氮磷含量過高。過量使用尿素使得夏季水體中有機氮占TN的主要部分，其他季節(jié)NO3-占TN的主要部分。主成份分析

5、結果表明，影響南太湖地區(qū)小型淺水湖泊自凈能力的3個主成份分別為浮游植物因子（水溫、pH、高錳酸鹽指數(shù)和Chl-a）、農田排水因子（pH、高錳酸鹽指數(shù)和TN）和營養(yǎng)因子（TN和TP）。聚類分析結果表明，3個湖泊11個采樣點4個季節(jié)的水質可聚為兩大類，春秋冬季為一類，夏季為一類，說明該地區(qū)湖泊水質受季節(jié)變化影響明顯。利用水溫和pH兩個水質指標擬合出適用于計算湖泊水體中的高錳酸鹽指數(shù)、TN、TP、Chl-a的線性方程，提高了現(xiàn)場快速預測能力。

6、
　　 3.揭示了南太湖地區(qū)湖泊沉積物、水生植物在不同自然條件下的吸附/釋放規(guī)律。劣V類水質條件下，沉積物能較快的吸附PO43-，對NH4+的吸附能力最大。III-V類水質條件下，沉積物釋放NH4+，吸附NO3-和PO43-。有機物有利于沉積物吸附PO43-，不利于吸附NH4+。隨著pH值的增加，沉積物釋放NH4+和PO43-的能力呈“U”型曲線，pH值過高或過低都會引起沉積物釋放NH4+與PO43-。水生植物影響了沉積物磷形態(tài)

7、和TOC含量的季節(jié)性變化：草控型湖泊和半草控型湖泊沉積物中OP含量冬季高于夏季，兩季的主要污染源分別為水生植物殘體和污水。非草控型湖泊OP含量夏季高于冬季，主要污染源是生活污水，水體中OP降解性能差。草控型湖泊BAP含量冬季顯著高于夏季，半草型湖泊和非草型湖泊兩季也有顯著不同。黃花水龍適合作為南太湖地區(qū)主要的水面植物，并與沉水植物-狐尾藻相搭配，作為主體構建南太湖地區(qū)小型淺水湖泊水生生物群落。
　　 4.發(fā)現(xiàn)湖泊水體的NH4+、

8、N03-和PO43-含量會在7℃和14℃左右發(fā)生突變現(xiàn)象。沉積物系統(tǒng)中，7～14℃時的N03濃度比0-7℃時N03-濃度要顯著升高；較高氣壓下，N03-濃度變化相對較大；較高濕度下，NH4+、N03-的濃度變化相對較小。水生植物系統(tǒng)中，溫度的升高會引起水體中N03-和PO43-的濃度升高，NH4+濃度則降低；大氣壓的升高會引起NH4+和N03-的濃度升高，PO43-先下降后升高；空氣濕度的升高會引起NH4+濃度下降，NO3-和PO43-