（环境工程专业论文）靖江市水稻种植期间非点源氮污染负荷计算及控制对策.pdf

颞士论文 靖江市水稻大田种植期非点源氮污染受荷计算及控制对策 土壤侵蚀中氮流失的方法般采用小区试验法和模型计算法。8 0 年代初我国学者开 始在四朋沱江流域选择一块有代表性的小区迸彳亍为期一年的径流采样实验，然鹾将结 果推广到全流域。但这种方法受资金和天气制约，除了专门的研究外，一般管理部门 是很难使用的。从管理角度看，宣使用些简单模型来估算。国外使用成功的模型有 农业径流管理模型( a r m ) ，统一迁移模型( v t m ) 和美国通用流失方程( u s l e ) 。“。 本文使用美国通用流失方程计算靖江市耕地中由于土壤侵蚀所弓f 起的吸附态氮 非点源氮污染。 2 2 1 靖江市土壤侵蚀计算模型 靖江市农村地区主要以农田为主，屠民住房及道路、河流占总面积的2 0 。土壤 以淤泥土为主。因此，可将整个区域视为均一的农田对待。 土壤侵蚀量模型 一般情况下，影响平原土壤侵蚀的主要参数有气候、土壤特征、植被覆盖、降雨、 气温、地势和人类活动强度。美国农业部经过近4 0 年的研究得出的通用土壤流失方 程是估算土壤流失的最常用的估算式，其表达方式各有不同，本次采用湖泊富营养 化调查规范。7 1 上所给出的形式 z = 1 , 2 9 e k ( l s ) c p ( 2 1 ) 其中：x 为单位面积土壤侵蚀量( t h a ) e 为降雨侵蚀系数 k 为土壤侵蚀性参数 l s 为地形参数 c 为植被覆盖因子 p 为管理参数 2 2 2 参数的确定 2 2 2 1 参数e 的确定 e 与降雨量、降雨强度、历时、雨滴的大小以及雨滴下降的速度有关。反映了降 雨对土壤的潜在侵独能力。 e ：1 7 3 5 l o ( i g 争m 8 1 ( 2 2 ) 其中：p i 为i 月降雨量( m m ) ，p 为年降雨量( m m ) 。 全年的侵蚀参数为： j 3 硕士论文靖江市水稻大田种植期非点源氨污染负荷计算及控制对策 ( 2 3 ) 根据靖江市1 9 6 8 1 9 9 8 年降雨资料及降雨量按月分布情况推算出e i ，得出该地区 的侵蚀参数e 如图2 1 从图可以得出，靖江市6 、7 、8 、9 月份四个月的土壤侵蚀量占全年度的8 0 5 8 ， 该时间段正是水稻的生长期。 表2 1 ：逐月降水量统计 月份 1 234 56 降雨量( 唧) 3 1 ，7 34 7 ，4 1 6 4 7 19 4 7 21 0 0 8 占年降雨 3 0 6 9 4 5 8 56 2 5 89 1 6 19 7 4 9 e i 0 2 50 8 421 4 6 7 38 1 1 月份789 i 01 l 降雨量( m m )1 6 0 71 19 11 2 1 4 5 7 6 25 2 6 l 占年降雨 155 41 1 5 2 1 1 7 45 5 7 25 0 9 5 e i 3 2 8 61 33 81 4 1 6 1 5 21 1 3 1 5 0 ，3 1 4 5 4 2 6 8 8 1 2 3 3 2 9 3 2 2 0 0 2 9 年降雨量( m )1 0 3 4 年侵蚀参数：i 0 8 3 9 4 e n = e 硕士论文靖江市水稻大田种植期非点源氟污染负荷计算及控制对策 图2 1 ：靖江市多年月降雨量及e 值月度分布 1 5 硕士论文 靖江市水稻大田种植期非点源氮污染负荷计算及控制对策 2 2 2 2 参数k 的确定 参数k 反映了土壤的颗粒组成以及有机质含量对降雨侵蚀量的影响。靖江市农田 土壤主要为淤泥土，占耕地面积的9 9 0 2 ，主要耕作利用方式为稻、麦轮作，由于 周期性的水旱交替进行，土壤粉粒含量为1 4 0 左右，有机质含量为1 9 6 2 1 9 6 ， 土地利用现状见表2 3 。如果按全市土壤分布来计算k 值，工作量大，在此，根据湖 泊富营养化调查规划和靖江市土壤分布实际情况确定k 取0 1 3 作为模型计算的通 用值( 参考表2 2 ) 。 硕士论文靖江市水稻大田种植期非点源氮污染负荷计算及控制对策 表2 3 靖江市土地利用现状 娄型堕目面塑( 直)厦麴( 公匝)亘金出) 耕地小计 5 1 8 6 5 7 3 73 4 5 7 7 1 66 5 4 8 5 4 5 水早地 5 1 3 5 9 9 9 73 4 2 4 06 4 8 4 6 9 1 水浇地 2 8 2 8 61 8 8 5 7 3 30 3 5 7 1 3 8 菜田 2 2 2 8 6 81 4 8 5 7 8 70 2 8 1 3 9 2 林园地小计2 6 9 1 5 3 91 7 9 4 3 5 93 3 9 8 3 2 5 果园 2 7 8 5 11 8 5 6 7 3 3 0 0 3 5 1 6 5 桑园7 8 9 7 8 25 2 6 5 2 1 30 9 9 7 1 7 5 竹园 1 8 7 3 9 0 5 1 2 4 9 2 72 3 6 5 9 8 4 非耕地小计1 1 9 0 4 5 3 27 9 3 6 3 5 51 5 ，0 3 0 6 1 居民用地8 3 2 7 6 1 75 5 5 1 7 4 51 0 5 1 4 4 1 工矿用地1 2 0 1 2 0 88 0 0 8 0 5 31 5 1 6 6 4 公路3 5 3 0 7 22 3 5 3 8 1 30 4 4 5 7 8 7 农村道路 2 0 2 2 6 3 61 3 4 8 4 2 4 2 5 5 3 7 7 1 水域 小计 1 2 7 4 0 1 1 18 4 9 3 4 0 7 1 6 0 8 5 6 1 内河水面7 0 0 0 3 4 64 6 6 6 8 9 78 8 3 8 6 0 6 渠道4 4 7 8 8 8 72 9 8 5 9 2 55 6 5 5 0 2 3 鱼池 2 9 9 6 9 1 9 9 7 9 3 303 7 8 3 8 7 堤坝8 0 3 7 4 35 3 5 8 2 8 71 0 1 4 8 0 2 滩地1 4 5 6 2 6 9 7 0 8 40 1 8 3 8 6 7 汪塘1 1 8 1 97 8 7 9 3 3 30 0 1 4 9 2 3 盒盐 1 2 ；! ! ! ：! ! 垫! ! ：2 ! q q 2 2 2 3 地形参数l s 的确定 小范围内坡长l 和坡度s 组成的复合参数l s ，代表了地形条件变化产生侵蚀的主 要水力因数。靖江市为平原地区，该地区的自然地形变化不大，较为均一，坡度在 o “1 5 之间。l s 的计算公式为： l s = 而丽瓦( 6 5 4 1 s i n 2 口+ 4 5 6 s i n o + o 0 6 5 ) ( 2 3 ) 其中：l 为坡长，s 为坡度百分数。 取l = 3 0 0 ，0 = 5 得l s = 2 2 硕士论文靖江市水稻大田种植期非点源氮污染负荷计算及控制对策 2 2 2 4 植被覆盖因子c 的确定 植被覆盖因子反映了植被对地表的保护作用。在完全没有植被保护的裸露地面c 值为1 ，完全被植被覆盖的地面c 为0 。显然c 值的取值范围为o 1 之间。该地区的 植被覆盖在区域分布和时间季节上随种植作物的变化有较大变化，主要受种植作物的 种类和生长时期影响。由靖江市土地利用现状知靖江市地表植被覆盖率为6 8 8 ， 在此考虑地表的覆盖情况、土地利用情况及一般管理措施对于侵蚀量的影响，综合 率定c 取0 0 2 。 2 2 2 5 管理参数p 的确定 管理参数p 反映水土保持措施对土壤侵蚀量的影响。区域内的农田水土保持措旖 应考虑进去。不同种类作物的搭配种植、作物的种植方式的不同也应反映在p 值的差 别上。一般无任何水土保持措施的土地p 值为1 ，靖江市农耕地比重较多，故现在统 一取o 3 6 作为统一值。 2 2 3 土壤侵蚀量的计算 单位面积侵蚀量计算 利用确定的各项参数值 整个区域侵蚀量计算 w = z 4 f 计算靖江市农业用地的单位面积侵蚀量为：5 7 5 t h a 靖江耕地总面积为3 4 5 7 7 1 6 h a 整个区域的总侵蚀量为11 9 8 9 2 2 4 t 。 ( 2 4 ) 2 2 4 土壤侵蚀过程中氮素流失量的确定 土壤侵蚀过程中流失的吸附态氮的污染负荷按下式计算： a = 0 0 0 1 e x ( 2 5 ) 其中：a 为吸附态污染物负荷 x 为土壤侵蚀量。 c s 为流失物中污染物的浓度，根据靖江市农业局多年测定，该市农田土壤含氮 率为c n = 1 2 6 0 m g k g ( 长江中下游耕层水田土壤全氮含量为1 3 4 0 m g k g ) 。 硕士论文靖江市水稻大田种植期非点源氰污染负荷计算及控制对镱 4 1 3农业非点源氮污染排放 由第二章计算知，水稻因土壤侵蚀而排入水体的吸附态氮素为2 0 1 9 7 吨，因氮 肥流失而进入水体的溶解态氮排放强度为2 4 9 6 4 7 盹。两者迭加知，水稻栽培期间非 点源氮污染总负荷为2 9 7 5 、7 4 吨。 靖江市耕地基本上采用小麦与水稻轮作，由于小麦生长期间，该市化肥施用量不 多，故小麦生长时期，非点源氮污染负荷仅考詹土壤侵蚀的因素，量为4 8 ，6 7 吨。 根据靖江市2 0 0 1 年对畜禽养殖业污染状况的调查知畜禽养殖业年排放氮 污染物1 5 0 2 2 吨。 图4 1 靖江市氮污染构成 由图4 【可以看出，水稻种植期间非点源氮污染占全市氮污染总负荷的8 5 ，1 4 ， 小麦种植期间非点源氮圬染占1 ，5 4 ，而工业点源氮污染仅占4 ，1 1 ，生活污染占 4 4 7 ，畜禽氮污染占4 7 4 。 4 2 水稻种植期问主要河流及各自来水厂吸水口氮污染物的变化趋势 由市环境监测站对该市主要河流非离子氮氮、硝基氮、亚硝基氮的监测知，农村 七条主要河流及省控断面水质6 一1 0 月“三氮”含量明显高于1 1 5 月，而6 1 0 月正 是水稻生长时期( 表4 3 ，表4 4 ) ( 图4 2 ，图4 2 ，图4 3 ) ，由此也可以看出水稻种植 期非点源氮污染与河流水质的对应关系。 硕士论文 靖江市水稻大田种植期非点源氮污染负荷计算及控制对策 表4 3靖江市农村河道不同时期n 营养素监测情况 ( m g 1 ) 表4 4农村主要河流省控断面“三氮”监测情况 河流断面项目 13 5791 1 十圩港丰产桥n 也+ 一n3 8 76 0 61 3 4 09 3 4 6 2 60 7 5 n 0 z 一一n0 0 2 80 0 2 80 0 6 4 0 1 1 50 0 8 90 0 1 3 n 0 。一一n0 0 80 2 20 2 6 0 2 60 2 50 0 9 界河季市大桥n h 。+ 一n0 5 50 4 11 4 53 0 1 1 8 40 2 9 n 0 z 一一n0 0 4 50 0 7 50 1 0 7 0 1 6 80 1 3 10 1 1 9 n 0 a 一一n 0 1 10 1 4 0 4 80 6 40 4 8 0 2 9 n 0 z 一一n0 0 1 40 0 4 80 1 4 2 0 5 1 90 1 2 20 1 0 1 n 0 3 一一n0 2 00 2 20 9 7 0 5 40 3 30 2 4 硕士论文靖江市水稻大田种植期非点源氮污染负荷计算及控制对策 2 0 1 8 1 6 1 4 1 2 巷 1 0 晡 晡 8 6 4 2 0 4681 01 2 目目，月 图4 2 农村主要河流省控断面氨氮含量年度变化 空0 2 0 1 0 0 图4 3 农村主要河流省控断面亚硝酸盐氮含量年度变化 吣 硕士论文靖江市水稻大田种植期非点源氮污染负荷计算及控制对策 图4 4 农村主要河流省控断面硝酸盐氮含量年度变化 塞! !壅挝丛用水源“三氮”监测结果表( m g 1 ) 通过对农村1 2 个镇9 个自来水水厂及城区自来水水厂吸水口水质的监测，同 样可以看出水源水质中非离子氨、亚硝基氮、硝基氮的含量在6 1 0 月显著增高( 表 4 5 ，表4 6 ) ( 图4 4 ，图4 5 ，图4 6 ) 。 3 5 仙 吖 帖 雌 刚 j 口t z 奎 硕士论文 靖江市水稻大田种植期非点源氮