海南新村港和黎安港是海南省重要的渔港和海水养殖区, 也是重要的海草保护区, 其水环境质量对于社会经济和海洋生态都有重要影响.利用遥感和 GIS 的方法, 结合经验模型估算新村港和黎安港非点源污染的年均负荷量,为水环境管理提供理论依据.使用 GIS技术划分汇水区和模拟河网, 获得分别流入新村港和黎安港的汇水区范围, 结合遥感解译获得的土地利用现状图, 进一步使用径流曲线模型(SCS-CN)以及输出系数方法对非点源污染负荷量进行估算.结果表明, 新村港化学需氧量(COD)、总氮(TN)、总磷(TP)的年负荷量为565.55吨、89.68吨、9.55吨;黎安港的化学需氧量、总氮、总磷的年负荷量为113.48吨、20.91吨、2.44吨.污染物来源主要是海水养殖、生活污染和降雨径流污染.

区位选择是水生态屏障研究及建设过程中面临的重要科学问题.针对河川型水库入流方式多样、地形起伏大的特征,本研究从水生态屏障的非点源污染去除功能出发,提出一种基于通量分析的河川型水库生态屏障区位选择方法.以我国三峡库区为例,选择库区典型研究区运用该方法进行生态屏障区位研究.结果表明:按照三峡库区沿岸100 m宽度的设计方案,研究区内水生态屏障作用不能得到有效发挥,其中,最佳功能区仅占设计面积的11％,无效区占设计面积的10％,流域内79％的总氮与93％的总磷集中在占生态屏障区总面积21％的区域进入水库.根据污染物通量及流量通量过程,可提取出高污染通量汇流区域及高污染物浓度区,根据保护目标,分别对应开展以污染物总量削减及污染物浓度达标的生态工程措施.采用该方法可充分考虑地形对污染物质通量的影响,划分出水生态屏障的重点保护区域,能有效解决河川型水体的水生态屏障区位设计问题.

农业非点源污染是导致地表水富营养化的主要因素,而湿地景观对污染物/营养物质有截留功能.以哈尼梯田区大鱼塘村梯田湿地景观类型中的4 类地表水为研究对象,于2017 年6 月( 雨季) 、12 月( 旱季) 采集36 个水样,测定其总氮( TN) 、总磷( TP) 浓度并分析其时空特征,以富营养化综合指数( PI) 和截留量评价其富营养化水平及截留功能.结果表明: 雨季所有水样的TN、TP 浓度平均值高于旱季,而4 类湿地中沟渠水的浓度最高,景观类型上,村寨与梯田区水样的浓度高于森林和河流; 富营养化评价显示,所有水样的PI 值在雨季大于旱季,4 类水体中沟渠水为中度富营养化( PI 为2.01),景观类型上村寨区水体为重度富营养化( PI 为5.09); TN、TP 截留量评价表明,沟渠( 1.38 mg·L-1、0.07 mg·L-1 ) 、梯田( 0.25 mg·L-1、0.08 mg·L-1 ) 、梯田区( 2.04 mg·L-1、0.17 mg·L-1 ) 与河流( 0.05 mg·L-1、0.00 mg·L-1 ) 的截留量高,未造成下游河流水体的富营养化,整个景观表现出明显的截留效应.研究结果为哈尼梯田的生态保护提供了依据.

农田中氮向河流水体的迁移不但造成化肥利用率低,而且加重水体污染和富营养化.在河流水体与农田间构建合理的植被缓冲带对于水生态保护具有重要意义.本研究在辽河保护区干流近农田处设置了蒿草(CK)、黑麦草(LP)、紫穗槐+黑麦草(AL)和杞柳+黑麦草(SL)4种植被缓冲带.自然降雨后采集地表径流和土壤渗流液,对植被带阻控径流量、固体悬浮物及NO3--N、NH4+-N和TN效果进行了测定.结果 表明:随着河岸植被带宽度的增加,农田地表径流量、固体悬浮颗粒物(SS)和径流中氮阻控率逐渐增大;5m宽黑麦草植被带可有效阻控径流中69.1％的固体颗粒物,黑麦草+紫穗槐植被带可有效阻控56.7％的NO3--N;而13 m宽植被带则平均可阻控95.6％、91.3％、75.9％、82.9％的固体悬浮颗粒物、NH4+-N、NO3--N、TN;植被带对土壤渗流液中各形态氮的阻控率显著低于径流,其中渗流液中NO3--N和TN的阻控率在前5m甚至出现负值,说明植被带的存在加强了径流中氮的下渗作用;4种植被缓冲带中,紫穗槐与黑麦草组合带(AL)对农田径流和渗流液中氮的去除效果均最好.

灰水足迹是稀释水污染物至达标需要的淡水体积,是评价水污染程度与水环境质量的重要方法,对灰水足迹进行核算与分析,可以促进福建省提高水环境质量,构建可持续的水生态环境.借鉴Hoekstra等提出的灰水足迹核算方法,对福建省及各地市2001-2017年的灰水足迹进行核算,对其时空变化特征进行评价并使用对数平均迪式指数分解法(Logarithmic MeanDivisia Index Method,LMDI)模型对灰水足迹变动的驱动因素进行分解.结果 表明:a)总氮是决定灰水足迹总量的主要污染物,非点源污染是灰水足迹的最主要来源但占比由68.25％降至63.35％;b)福建省灰水足迹总量降低了9.58％,且各项指标都呈下降趋势,在空间上,灰水足迹总量及剩余灰水足迹东南多西北少,人均灰水足迹及灰水足迹强度东少西多;c)福建省灰水足迹变动的驱动因素中,经济因素是最大正向驱动因素,产生2932.96亿m3的贡献量,技术因素是最大负向驱动因素,产生-2630.31亿m3的贡献量.最后,针对福建省水污染问题提出建议:a)开展非点源污染防治专项;b)加快速度提高城镇生活污水处理水平;c)优化产业结构,提高灰水足迹效率;d)切实落实生态补偿制度,调动各市水环境保护积极性;e)加强环境监管力度,加大技术投入.

近年来,人工湿地生态系统在世界各地逐渐受到重视并被广泛运用到流域内点源和非点源污染的处理中.为探明洱海流域人工湿地的运行现状及水质净化功能,于2019年9-10月间对洱海流域内34座人工湿地进行调查,测定湿地面积(A)、运行时间(T)、覆水范围(WC)、植被覆盖度(VC)、水体流动性(Fvol,Fvel)、水质净化效率[总磷R(TP),总氮R(TN)]、进出口水体溶解氧(DO)等参数.根据各湿地中R(TP)、R(TN)、WC、VC、入水磷浓度(inflow-TP)等参数的差异将湿地分为两类,其中第一类人工湿地总氮平均去除率Rm(TN)和总磷平均去除率Rm(TP)分别为51.6％、52.6％,R(TN)与A、T显著负相关,与入水氮磷浓度(inflow-TN,inflow-TP)存在正相关关系,漂浮植物和沉水植物较挺水植物在氮磷去除上具明显优势,为具有明显净化效果的湿地;第二类人工湿地Rm(TN)和Rm(TP)分别为-4.9％、-11.8％,这说明此类湿地的氮磷去除能力已退化,无明显净化效果.综上所述,覆水充足、漂浮和沉水植物群落占优势的人工湿地具有较高的氮磷去除能力,中小型湿地(0.10-0.50 km2)在运行期间较易管理,其氮磷去除能力较大型湿地(大于0.50 km2)更强.本研究结果可为流域尺度上人工湿地的统一建设和科学管理提供理论依据.

为了解黄河三角洲非点源污染中吸附态氮的污染负荷,本研究以黄河三角洲为研究区,从1991-2020年每5年为一期,基于中国通用土壤侵蚀方程与污染负荷模型,结合降水、土地利用、土壤表层氮含量等数据,估算得到研究区各期的土壤侵蚀与吸附态氮污染负荷.结果表明:从1991-2020年,黄河三角洲的平均吸附态氮负荷模数从701.94 kg·km-2·a-1减少到361.51 kg·km-2·a-1,污染负荷整体呈现跌宕下降;1995年研究区内吸附态氮污染负荷计算结果大于0,即视为存在污染负荷的面积为1317.29 km2,占研究区总面积的45.1％,到2020年,存在污染负荷的面积降低至765.31 km2,占研究区的26.2％;降雨、耕地面积变化与吸附态氮污染负荷具有显著正相关关系,是污染负荷改变的重要驱动力,符合研究区内非点源污染高负荷所在区域的特征.