农业面源污染进展882课件

农业面源污染研究进展农业面源污染研究进展2一、农业面源污染概述三、农业面源污染理论研究四、农业面源污染控制技术五、农业面源污染治理案例分析报告提纲2一、农业面源污染概述报告提纲3农业面源污染定义面源污染(DiffusedPollution,DP)，也称非点源污染(Non-pointSourcePollution，NPS)，是指溶解和固体的污染物从非特定地点，在降水或融雪的冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体（包括河流、湖泊、水库和海湾等）并引起有机污染、水体富营养化或有毒有害等其他形式的污染。农业面源污染（AgriculturalNon-pointSourcePollution，ANPS)在农业生产过程中发生的面源污染，具体为：农业生产生活过程中，农田、村镇的泥沙、营养盐、农药及其它污染物，在降水、灌溉、排污的过程中，通过地表径流、壤中流、排水和地下渗漏，使大量污染物进入受纳水体（河流、湖泊、水库、海湾）所引起的污染。农业面源污染是面源污染的一种，是污染源来自于农业生产生活过程的面源污染。农业面源污染概述3农业面源污染定义面源污染(DiffusedPolluti4据《第一次全国污染源普查公报》，农业污染源化学需氧量、总磷、总氮排放量分别占全国排放总量的44%，67%和57%。面源污染是农业污染发生的主要形式，农业面源污染已经成为我国流域性水体污染重要来源。农业面源污染是主要污染源为什么要研究农业面源污染？农业面源污染概述4据《第一次全国污染源普查公报》，农业污染源化学需氧5农业面源污染危害毒害型污染物污染水体环境（农药、除草剂及降解产物，重金属、有毒有机物等）水体环境恶化营养型污染物污染水体环境（N、P、TOC等）“水华”“赤潮”现象滇池、太湖等农业面源污染的最直观表现水生动植物被毒害农业生态系统退化土壤养分流失农业面源污染概述5农业面源污染危害毒害型污染物污染水体环境水体环境恶化营养6农业面源污染主要来源：农田种植、畜禽养殖、农村生活是农业面源污染的主要来源。农业面源污染概述6农业面源污染主要来源：农田种植、畜禽养殖、农村生活是农业面7“庄稼一枝花，全靠肥当家”肥料在农业生产中主要起补充流失养分、改善土壤性质、调节养分平衡和提高土壤肥力在作用。肥料的作用农业面源污染概述农田源——现代农业生产方式的必然产物7“庄稼一枝花，全靠肥当家”肥料在农业生产中主要起补充流失8养分归还学说（1）随着作物的每次收获必然要从土壤中去走大量养分；（2）如果不正确的归还养分给土壤，地力必然会逐渐下降；（3）要想恢复地力就必须归还从土壤中取走的全部东西；（4）为了增加作物产量就必须以施肥方式补充植物从土壤中取走的养分。肥料是保障农业生产高效平稳运行的基础！！！肥料的作用8养分归还学说肥料是保障农业生产高效平稳运行的基础！！！肥料9常用肥料分类肥料化学肥料农家肥料：如厩肥、人粪尿、绿肥等。氮肥磷肥钾肥复合肥料农业生产中使用的肥料种类丰富，可以说是丰富充足的肥料保障了农业生产的正常进行9常用肥料分类肥料化学肥料农家肥料：如厩肥、人粪尿、绿肥等。10农田源——化肥使用量大效率低农田源氮的去向比例环境影响径流5%地表水富营养化淋洗2%地下水硝酸盐污染表观硝化-反硝化N2O-N1.1%酸雨、破坏臭氧层、温室气体氨挥发11%大气污染、酸雨

我国农田化肥氮在当季作物收获时的去向及其对环境的影响自然状态下20%左右的氮肥会流失进入环境肥料及化肥应用是农业生产中的革命性技术，我们用世界7%的耕地养活了22%的人口，但实际上我们却消耗了35%的化肥。我国单位播种面积化肥用量为400kghm-2，是世界平均水平3倍，发达国家为防止水体污染安全上限值225kghm-2。农业面源污染概述10农田源——化肥使用量大效率低农田源氮的去向比例环境影响径11农田源——化肥施用过程不合理效率低为了使农作物达到最高的产量，这三种化肥需要最佳的使用比例氮肥：磷肥：钾肥=2:1:1

中国与世界氮磷钾最佳使用施用量及比例对比氮肥主要的功能在於长叶子及制造叶绿素，以供光合作用产生碳水化合物，增进作物的产量。磷肥主要的功能在于能量的制造和运移，是組成ATP的重要元素，对开花及结果影响很大。钾肥主要的功能为维持细胞内电解质平衡与细胞膨压，且为蛋白质合成及五十多种酵素催化作用所必需。农业面源污染概述11农田源——化肥施用过程不合理效率低为了使农作物达到最高的121998年至2012年中国的农药用量增长了5倍，2012年我国共生产使用农药约234.2万吨（折合有效成分）。农田源——农药使用量大效率低我国农药单位面积用量为世界平均水平的2倍，有效利用率只有30％左右，比发达国家低20个百分点。234.2万吨×（1-30%）=163.9万吨/年农药在土壤、流水、空气中流失

农业面源污染概述121998年至2012年中国的农药用量增长了5倍，213农田源——农药品种多，成分复杂目前，拥有农业部登记证的农药企业大概约有2500家，可生产原药300多类，制剂3000多种，增加了环境风险与治理难度。农业面源污染概述13农田源——农药品种多，成分复杂目前，拥有农业部登记证的农14养殖源——最大的农业面源污染源

据第一次污染源普查公报，我国农业污染排放主要来自于畜禽养殖业，其COD、TN、TP排放量占农业源污染物排放总量96%、56%、38%。养殖源农业面源污染概述14养殖源——最大的农业面源污染源据第一次污染源普查公15养殖源——畜禽养殖主要污染物构成畜禽养殖COD排放量构成比例畜禽养殖氨氮排放量构成比例农业面源污染概述15养殖源——畜禽养殖主要污染物构成畜禽养殖COD排放量构成16农村生活源——农村环境质量提升的主要障碍我国13.3亿总人口中有9.3亿分布在；其中镇乡建成区人口为1.67亿，村庄人口约为7.63亿；全国村镇有1.9万个建制镇、1.5万个集镇(乡)、60多万个行政村和250多万个自然村。农业面源污染概述农村经济发展迅速，生活水平高，但农村的环境建设与经济发展不同步，农村水环境污染严重。农村的“脏乱差”现象对人群健康的存在威胁。16农村生活源——农村环境质量提升的主要障碍我国13.3亿总17农村生活源——来源多样，成分复杂村落地表径流农村生活垃圾村镇生活排水农业固体废弃物农业面源污染概述17农村生活源——来源多样，成分复杂村落地表径流农村生活垃圾18农业面源污染概述农业面源污染特点：固有特点

分散性和隐蔽性

随机性和不确定性

不易监测性

我国农业面源污染特征

区域性明显

治理难度大18农业面源污染概述农业面源污染特点：19分散性和隐蔽性：面源污染随流域内土土地利用状况、地形地貌、水文特征、气候、天气等的不同而具有空间异质性和时间上的不均匀性。排放的分散性导致其地理边界和空间位置的不易识别。19分散性和隐蔽性：面源污染随流域内土土地利用状况、地形地貌20随机性和不确定性：降雨量的大小和密度、温度、湿度的变化会直接影响农业生产，进而影响化学制品（农药、化肥等）的使用和对水体的污染。20随机性和不确定性：21不易监测性：由于面源污染涉及多个污染者，在给定的区域内它们的排放是相互交叉的，加之不同的地理、气象、水文条件对污染物的迁移转化影响很大，因此很难具体监测到单个污染者的排放量。21不易监测性：22气候、地形、人口、生活方式等使得中国农业面源污染在发生方式，单位负荷量，迁移条件等方面存在较大差异。农业面源污染的发生及产生原因主要表现为南北差异。农业面源污染概述农业面源污染区域性明显22气候、地形、人口、生活方式等使得中国农业面源污染在发生方23经济发达地区及传统种植区化肥使用量偏大，畜禽养殖多集中在中东部地区。污染负荷区域分布不均全国化肥施用量分布全国畜禽养殖量分布农业面源污染概述农业面源污染区域性明显23经济发达地区及传统种植区化肥使用量偏大，畜禽养殖多集中在24气候类型南北差异显著，干湿变化东西差别明显农业面源污染区域性明显区域气候特点、降水造成农业面源污染发生环境条件迥异24气候类型南北差异显著，干湿变化东西差别明显农业面源污染区25农业面源污染区域性明显南方：河网密布，湖泊众多，农业耕作精细、畜禽养殖业发达。面源污染以平原河网、库（湖）为主，一年四季均可发生，以生活、养殖、农田排水为主要负荷来源，人均用水量大。北方：相对干燥，河流水量小，雨热同期，面源污染发生多随降雨侵蚀产生，冬季少发，农田侵蚀、养殖废弃物为主要负荷来源，人均用水量少，温度限制作用明显。区域差异主要表现为南北差异！25农业面源污染区域性明显南方：河网密布，湖泊众多，农业耕作26中国面源污染治理难点农业面源污染有效控制的难点：污染负荷增长速度快：以养殖源为列，2001年至2010年，猪规模化养殖场年均增幅25%，奶牛28%，肉牛17%，蛋鸡22%，肉鸡20%。化肥、农药使用量持续增加，农村生活水平提高污水、垃圾量增加。治理难度大：我国地域广阔，气候变化明显，加之面源污染的发生特点、区域特点等造成治理困难，缺乏完善可行的技术体系，同时面源污染发生分散随机，集中治理成本高。监管困难：缺乏类似工业源的较为全面成熟的监控体系，不宜安装监控设备等。污染物特征不典型，难以确定污染物流向。26中国面源污染治理难点农业面源污染有效控制的难点：27中国面源污染治理难点农业面源污染治理瓶颈：管理方面：缺乏资金保障、缺乏科学规划、缺乏高效组织、缺乏技术标准、缺乏长效管理。技术方面：现有污水厂的技术工艺不适合分散的面源污染处理，需要研究和总结真正适合农村的分散型污水处理技术；收集处理成本过高。在管理方面：缺乏相应的规程、规范、准则和标准等；在机制方面：缺乏有效的农村污水处理设施的投资与长期运营机制。27中国面源污染治理难点农业面源污染治理瓶颈：28一、农业面源污染概述二、农业面源污染理论研究三、农业面源污染控制技术四、农业面源污染治理案例分析报告提纲28一、农业面源污染概述报告提纲29农业面源污染发生机理中国农业面源污染产生的机制原因面源污染估算模型介绍农业面源污染理论研究29农业面源污染发生机理农业面源污染理论研究30农业生态系统的养分循环特点：发生机理1、养分输入率与输出率高（大出大进）2、库存量较低，流量大，周转快3、养分保持能力弱，容易流失4、养分供求不同步N、P等营养物质易流失发生面源污染农业生态系统养分循环30农业生态系统的养分循环特点：发生机理1、养分输入率与输出31氮（N）循环发生机理N氮（N）是生命组成的必须元素，在农业生产中是植物体内氨基酸、蛋白质主要组成成分，也是植物进行光合作用起决定作用的叶绿素的组成部分。31氮（N）循环发生机理N氮（N）是生命组成的必须元素，在农32发生机理农田生态系统的氮循环32发生机理农田生态系统的氮循环33农业生态系统中的氮损失氮的流失途径：1、挥发损失（NH3-N）,即由于有机质的燃烧分解或其他原因导致氨的挥发损失，发生条件pH≥7。2、氮的淋失（NO3-N）,主要是硝态氮由于降雨或灌溉淋溶损失，以旱地轻质土壤为主。3、反硝化脱氮（NOX）水田中活土壤通气不良时，硝态氮受反硝化作用变成游离氮，导致氮损失；4、径流，径流冲刷溶解部分氮；5、土壤侵蚀流失；6、畜禽粪便，养殖过程中畜禽粪便的损失。发生机理33农业生态系统中的氮损失氮的流失途径：发生机理34氮化学性质活泼，在农业面源污染中，氮多以溶解态进入水体环境，形成污染。农业面源污染中氮污染的治理，即是通过特定的技术手段减少氮的进入量或通过反硝化作用减少水体中溶解态氮的含量。氮污染机理含氮化合物物在天然水中循环过程发生机理34氮化学性质活泼，在农业面源污染中，氮多以溶解态进入水体环35磷（P）循环发生机理35磷（P）循环发生机理36农田生态系统的磷循环发生机理36农田生态系统的磷循环发生机理37农田生态系统磷素循环的特点在石灰性土壤上（+Ca）Ca(H2PO4)2•H2O→CaHPO4•2H2O→CaHPO4

↓↓Ca10(PO4)6•(OH)2←Ca8H2(PO4)6•5H2O在酸性土壤上Ca(H2PO4)2•H2O

Al(Fe)PO4↓

总体趋势是磷的溶解性由逐步下降。磷（P）污染机理+Al、+Fe发生机理37农田生态系统磷素循环的特点磷（P）污染机理+Al、+Fe381、农田中磷的流失从农田流失的磷素主要以DRP（非溶解态磷）和PP（颗粒结合态磷）形式存在，其中大部分是PP（占80%以上），这部分磷可以被水流运输至较远的地区而输出农田，因而是磷素流失的主要方式。2、畜禽粪便中磷的流失

畜禽粪便中磷主要为磷脂、无机态磷、酸容性磷和残留磷。1）粪肥还田，侵蚀过程中磷损失2）堆肥、储存过程中雨水冲刷3）养殖废水冲洗直排磷（P）污染机理发生机理381、农田中磷的流失磷（P）污染机理发生机理39

此外，施入土壤中的磷还会通过各种吸附机制（包括非专性吸附与专性吸附）和阴离子交换、异成分溶解等方式被固定；在旱地上，磷肥颗粒还会被难溶的Fe(OH)3胶膜所包裹，形成闭蓄态磷，使其难以释放。综上所述,土壤中的磷很难象NO3-、Cl-、SO4=那样随重力水下移而进入地下水。磷（P）污染机理例证1：英国洛桑试验站的试验表明，土壤施磷100年后，磷仍然集中在0-40cm土层内，向下移动很少。发生机理39 此外，施入土壤中的磷还会通过各种吸附机制（包括非专性40例证2：土壤溶液中的磷浓度只要能达到0.3mg/l就能满足大多数作物的需要，但多数土壤却达不到，而需要施肥来补充，因为磷在土壤中很难溶解。磷（P）污染机理例证3：在太平洋沿赤道的许多鸟岛上，历经成千上万年形成的鸟粪磷矿，其中的磷就来自鸟粪与鸟类的骨骼，如果磷很容易随水移动，那么在多年雨水和海浪的洗刷下，磷早已不复存在，何来的磷矿呢？科学研究已充分证明，农田中的磷可以进入地表水，其主要途径是地表径流，包括如水田排水等。发生机理40例证2：磷（P）污染机理例证3：科学研究已充分证明，农田41贫营养中营养富营养N﹤0.10.1~0.3﹥0.3P﹤0.0010.001~0.01﹥0.01水体中氮、磷浓度与营养化水平的指标（mg/l）湖泊生物生产力的限制因子是磷，天然湖泊缺磷的现象较为常见，磷从土壤流失对湖泊的生物生产力具有促进作用；换言之，磷的流失是导致水体富营养化的主导因子。发生机理41贫营养中营养富营养N﹤0.10.1~0.3﹥0.3P﹤42水华发生条件：充足的营养物（N、P）+适宜的环境条件(温度、湍流程度、光照等)美国弗罗里达州磷矿池问题：磷足够是否就能发生水华现象磷严重超标发生机理42水华发生条件：充足的营养物（N、P）+适宜的环境条件(温43面源污染发生机理中国农业面源污染产生的机制原因面源污染模型介绍农业面源污染理论研究43面源污染发生机理农业面源污染理论研究44机制原因宏观层面——“追求增长”的发展观传统农业现代农业中国农业目前“只要增长不发展”，环境成为产量持续增加、收入稳定提高过程中可“忽略”的成本。集约程度环境友好度44机制原因宏观层面——“追求增长”的发展观传统农业现代农业45宏观层面——“二元”社会结构助推农业面源污染城乡二元经济结构：一般指以社会化生产为主要特点的城市经济和以小生产为主要特点的农村经济并存的经济结构。“二元”结构主要包括：城乡二元经济结构、城乡二元社会结构城乡二元社会结构：一般是指城市居民和农村人口因为户籍或居住地制度的区别在劳动收入、消费、教育生活等方面存在着巨大的差异而形成了两个相对独立的社会单位。城乡“二元”差异现实存在机制原因45宏观层面——“二元”社会结构助推农业面源污染城乡二元经46大量农村人口构成了对环境资源的巨大压力；农民经济状况相对较差，生存压力巨大，无力顾及污染控制；劳动密集型的小规模农业生产增加了面源污染的控制难度；农业相关人员素质较低，掌握环境知识的能力较弱，环境保护意识较差；农村的环境保护长期受到忽视，环保政策、环保机构、环保人员及环保基础设施均供给不足。宏观层面——“二元”差异产生环境问题机制原因46大量农村人口构成了对环境资源的巨大压力；宏观层面——“二47微观机制——农户生产行为生存和发展的压力。农户自我核算，迫于升级，需要从农业中获得较高的收益，从而不断增加农药、化肥投入，给农业环境带来污染。农业经营行为短视化。农户不管农业和环境是否可持续，只保证当年的收益水平。土地产权使用权周期短现有土地承包制度、使用权制度周期短不稳定，短期经营明显。农民兼业化农民职业转化频繁，迫于生计。农民（农忙时）——农民工（农民工）环境意识淡泊。农业生产过程中漠视环境作用。缺乏公共服务支持导致施肥施药操作违规。多凭“经验”进行经营，农药、化肥企业为图经济利益大量推销。机制原因47微观机制——农户生产行为生存和发展的压力。农户自我核算，48面源污染发生机理中国农业面源污染产生的机制原因面源污染估算模型介绍农业面源污染理论研究48面源污染发生机理农业面源污染理论研究49面源污染模型介绍面源污染负荷产生过程面源污染的发生和程度与水文过程密切相关面源污染与土壤侵蚀是一对密不可分的共生现象发生过程受土地利用方式、人类活动强度等影响面源污染模型基本都由水文过程模型、土壤侵蚀模型和污染负荷模型三个基础模块组成49面源污染模型介绍面源污染负荷产生过程面源污染的发生和程50流域水文过程模拟面源模型介绍流域水文模拟就是对流域内发生的水文过程进行的数学模拟计算。流域水文模型根据结构和参数的物理完整性，可分为概念性模型和分布式物理模型。常见模型包顿（Boughton）模型（澳大利亚）萨克拉门托（Sacramento）模型（美国天气局水文办公室）水箱（Tank）模型（日本）新安江模型（中国）HEC模型（美国陆军工程兵团水文中心）SCS模型50流域水文过程模拟面源模型介绍流域水文模拟就是对流域内发生51蒸散发模型Horton（1919）建立了截留总损失与植被蓄水能力和蒸发之间的关系

Horton模型假定已知在降雨开始时正确与否取决于植被特性、降雨特性、前期降雨等，同时计算中没有考虑雨强与雨量。面源模型介绍流域水文模拟基础模型Green-Ampt模型下渗模型

Horton模型Kostiakov模型Philip模型Holtan模型51蒸散发模型Horton（1919）建立了截留总损失52

推理公式

Hamon模型降雨径流模型

SCS模型AGNPS,SWAT等经典面源污染模型基础径流过程模型面源模型介绍52推理公式降雨径流模型SCS模型AGNPS,S53侵蚀产沙模拟土壤侵蚀产沙模型可分为经验模型——USLE、RUSLE和MUSLE概念模型——ANSWERS、CREAMS物理模型——WEPP、EUROSEM/KINEROS、EUROSEM/MIKE、SHE、LISEM、EPIC

土壤侵蚀与产沙过程模拟面源模型介绍53侵蚀产沙模拟土壤侵蚀产沙模型可分为土壤侵蚀与产沙过程模拟54经验模型MusgraveUSLEMUSLERUSLE

概念模型A=EI·K·LS·C·P·SSF

CREAMSANSWERSANSWERS-MODANSW

概念模型介于经验模型和物理模型之间，相对经验模型而言，概念模型的进步之处在于引进了质量和能量守恒定律，但其主要缺点是缺乏对土壤侵蚀过程的物理描述，参数率定往往失真土壤侵蚀与产沙过程模拟面源模型介绍54经验模型Musgrave概念模型A=EI·K·LS55物理模型WEPP模型WEPP模型土壤侵蚀过程包括分离、搬运和沉积。坡面侵蚀包括细沟和细沟间侵蚀WEPP模型认为土壤侵蚀过程由降水和径流过程共同决定采用模块化结构，共有9个功能模块EUROSEM模型由欧盟开发属于动态分布式模型，通过对土壤侵蚀过程的物理描述，并以分钟为时段模拟次降雨条件下地块或小流域侵蚀过程土壤侵蚀与产沙过程模拟面源模型介绍LISEM模型以PCRasterGIS软件为基础，程序代码完全由GIS命令构成以PCRaster系统为基础，将流域在空间离散化为一系列大小相等的栅格单元，对降雨侵蚀过程等时间间隔分割，按照时间步长分时段模拟侵蚀程模型运行需要大量表、图以及文件EPIC模型美国德克萨斯农工大学黑土地研究中心和美国农业部草地、土壤和水分研究所等研制EPIC模型由气象模拟、水文学、侵蚀泥沙、营养循环、农药残留、植物生长、土壤温度、土壤耕作、经济效益和植物环境控制等模块组成，含有300多个数学方程55物理模型WEPP模型土壤侵蚀与产沙过程模拟面源模型56模型基本结构降雨径流模拟土壤侵蚀模拟污染物迁移转化模拟水质模型非点源污染模型水质模型污染物迁移转化模型土壤侵蚀模型降雨径流模型非点源污染模型基本结构面源污染常用模型面源模型介绍56模型基本结构非点源污染模型水质模型污染物迁移转化模型57AGNPS模型概况基于方格框架组成的流域分布式事件模型由水文、侵蚀、沉积和化学传输四大模块组成原理包括水文、侵蚀和化学物质迁移三个部分，其中营养物质考虑引起水体污染的主要因子氮和磷以网格为基本运行单位，通过网格间逐步演算的方法推算至流域出口AGNPS模型输入参数包括流域总体特征值和单元级参数

面源模型介绍面源污染常用模型57AGNPS模型概况面源模型介绍面源污染常用模型58AnnAGNPS模型概况一种连续模拟模型以日为基础连续模拟一个时段内每天及累计的径流、泥沙、养分、农药等输出结果，可用于评价流域内非点源污染长期影响按流域水文特征将流域划分为一定的分室，即按集水区来划分单元，使模型更符合实际是AGNPS模型的升级应用原理采用SCS-CN径流曲线方程计算地表径流量，并按每日的耕作、土壤水分和作物情况，相应调整曲线数主要由数据输入和编辑模块（数据准备模块）、污染物负荷计算模块、数据输出和显示模块（污染负荷输出）3部分组成包括23类参数，约500余个参数面源污染常用模型面源模型介绍58AnnAGNPS模型概况面源污染常用模型面源模型介59HSPF模型概况美国国家环保局于1980年研制可以自动提取模拟区域所需要的地形、地貌、土地利用、土壤、植被、河流等数据进行非点源污染负荷的长时间连续模拟，并把模拟结果与所存储的实测数据进行比较，以验证模型原理分为三个主模块和五个应用模块主模块模拟透水地面的水量和水质过程（PERLND模块）模拟不透水地面的水量和水质过程（IMPLND模块）模拟河流和混合型水库的水质过程（RCHRES模块）应用模块分别可以复制文件，生成图表文件，显示表格，进行频率、持续时间、变化范围分析和统计，转换时间系列的格式面源模型介绍59HSPF模型概况面源模型介绍60SWAT模型概况由美国农业部（USDA）的农业研究中心（AgriculturalResearchService，ARS）JeffArnonld博士研发采用日为时间连续计算，是基于GIS基础之上的分布式流域水文模型

最广泛应用模型加入估计径流洪峰流速的SCS径流曲线以及产沙MUSLE,与河道演算模型相融合SWATSWRRBGLEAMSCREAMS田间尺度非点源污染模型考虑了气候、土壤和管理措施等因素的相互作用和EPIC模型的作物生长模块相结合，以d为时间步长SWAT94.2、SWAT96.2、SWAT98.l、SWAT99.2、SWAT2000,SWAT2005面源模型介绍60SWAT模型概况最广泛应用模型加入估计径流洪峰流速的61

SWAT（SoilandWaterAssessmentTool）模型可用于预测土地管理措施对于具有多种土壤类型、土地利用和管理措施的大面积复杂流域中径流、泥沙负荷及营养物质流失的长期影响。隔水层降水(P)蒸散发（Ea）入渗土壤含水量变化补给浅层地下水浅层地下水蒸发地表径流（Qsurf）壤中流（Qlat）浅层含水层非饱和带回归流（Qgw）SWAT模型面源模型介绍61SWAT（SoilandWaterAssessm62SWAT主要特点物理概念模型输入参数简单计算效率高可以对流域进行长期模拟面源模型介绍62SWAT主要特点物理概念模型输入参数简单计算效率高可以对63模型结构SWAT可以对流域内一系列复杂的物理过程进行模拟，例如水循环和营养物迁移转化等。流域内泥沙、营养物的产生与迁移等都是建立在流域内水循环的基础之上。三大子模块水文过程子模型污染负荷子模型土壤腐蚀子模型面源模型介绍63模型结构SWAT可以对流域内一系列复杂的物理过程进行模拟64模型详细结构面源模型介绍64模型详细结构面源模型介绍65SWAT中陆面水循环表达式表示土壤水最终含量mmH2O土壤水初始含量mmH2O表示第i天的降水量mmH2O表示第i天地表径流量mmH2O第i天蒸发量mmH2O第i天的下渗量mmH2O,第i天壤中流量mmH2O第i天的基流量mmH2O,面源模型介绍65SWAT中陆面水循环表达式表示土壤水最终含量mmH2O土66土壤侵蚀与泥沙输运模块在SWAT中，对由降雨及地表径流产生的流沙量的计算采用MUSLE（Modifiedversionofuniversalsoillossequation），即改进通用土壤流失方程。改进了流沙产量预测的准确度，并且可以预测单次降雨事件中的产沙量sed为泥沙日产量,ton；Q为表面径流量，mm/ha；qpeq为地表径流峰值流速，m3/s；areahru为水文响应单元面积（ha）；K为土壤侵蚀系数；C为作物经营管理系数；P为水土保持系数；LS为地形系数；GFRG为粗糙系数。面源模型介绍66土壤侵蚀与泥沙输运模块在SWAT中，对由降雨及地67污染负荷子模型SWAT模型能追踪流域内几种形式的氮和磷的迁移和转化。营养物质通过地表径流和壤中流进入河道，并在河道中下游输移。面源模型介绍67污染负荷子模型SWAT模型能追踪流域内几种形式的氮和磷的68SWAT空间数据库数据种类1流域的数字高程图(DEM):用来划分子流域和寻找出流路径。2土地利用类型图:主要用来计算植被生长、耗水和地表产汇流。3土壤类型图:用来计算壤中流和浅层地下水量。面源模型介绍68SWAT空间数据库数据种类1流域的数字高程图(DEM):69模型文件组成输入输出控制文件运行控制流域参数气象数据模型自带数据库子流域及HRU参数文件输出文件面源模型介绍69模型文件组成输入输出运行控制气象数据模型自带子流域及HR70SWAT模型界面Arcview中的SWAT模块SWAT操作界面ArcView3.x

AVSWAT200x

ArcGISArcSWAT200x

MapWindowMWSWAT

面源模型介绍70SWAT模型界面Arcview中的SWAT模块SWATA71SWAT模型应用示例界面平台：ArcGIS9.2SWAT版本：ArcSWAT2.1.6参数自动率定软件：SWAT-CUP利用SWAT模型进行径流模拟软件下载与安装SWAT-CUP：

http://www.eawag.ch/forschung/siam/software/swat/indexArcSWAT：

/面源模型介绍71SWAT模型应用示例界面平台：ArcGIS9.2利72流域DEM、植被图、土壤类型图及土壤属性表、日降水、最高最低气温、太阳辐射、风速、空气相对湿度等气象数据、气候统计数据、观测径流、管理措施、水库、湿地等具体信息SWAT模型应用示例——数据处理模型输入数据集：模型输入数据处理：植被类型采用SWAT的编码，制作植被类型检索表；土壤属性表按格式导入模型数据库的usersoil表中，同时制作土壤类型检索表；气象数据格式整理；气候统计数据按格式导入模型数据库的userwgn表中，制作气象站检索表面源模型介绍72流域DEM、植被图、土壤类型图及土壤属性表、日降水、最高73SWAT模型应用示例——模型参数提取73SWAT模型应用示例——模型参数提取74SWAT模型应用示例——模型参数提取74SWAT模型应用示例——模型参数提取75子流域文件HRU参数文件SWAT模型应用示例——模型参数提取75子流域文件HRU参数文件SWAT模型应用示例——模型参数76初始参数模拟结果与实测值相比：峰值太高；基流略低。SWAT模型应用示例——模拟结果76初始参数与实测值相比：SWAT模型应用示例——模拟结果77控制多级汇流面积的河道结点查看模拟结果查看output.rch文件SWAT模型应用示例——模拟结果提取77控制多级汇流面积的河道结点查看模拟结果查看output78由于输入数据存在着不确定性，因此需要将输入数据的范围限定在合理范围内，对参数进行率定。模型的参数率定过程，一般是指通过让参数取值适合当前流域具体情况，使模型的模拟输出值与实际观测值之间达到最小的误差。该过程通常是进行水文模拟时所需经历的重要环节。参数率定可以根据经验知识手工进行，也可基于一定的数学方法通过计算机自动进行。SWAT模型应用示例——参数率定序号参数名称参数含义1CN2初始CN2值2ESCO土壤蒸发深度调节因子3EPCO植被蒸腾吸水调节因子4OV_N坡面漫流的曼宁系数5LAT_TTIME壤中流运行时间（天）6SLSOIL壤中流坡长（m）7ALPHA_BF基流消退系数8GW_DELAY地下水滞后时间（天）9GWQMN基流产生的水位阈值（mm）10GW_REVAP地下水上行补给系数11REVAPMN发生上行补给的水位阈值（mm）12RCHRG_DP深层地下水补给系数13SHALLST浅含水层初始水深（mm）78由于输入数据存在着不确定性，因此需要将输入数据的79参数敏感性分析Sensitivityanalysisstudiesthe“sensitivity”oftheoutputofasystemtochangesintheparameters,inputvariablesorinitialconditionsSWAT模型应用示例——参数敏感性分析79参数敏感性分析Sensitivityanalysis80通过参数敏感性分析，选择敏感参数参数默认值范围调整后的参数CN2D*(0.8~1.2)D*0.81D*ESCO0.950.01~10.40SMTMP0.5-5~53.9ALPHA_BF0.0480~10.041GWQMN0.00~500040.2RCHRG_DP0.050~10.29CH_K20.00~150115.2D*为模型默认参数值，随HRU不同而不同。SWAT模型应用示例——参数率定80通过参数敏感性分析，选择敏感参数参数默认值范围调整后的参81采用所需的目标方程（总径流量、径流序列吻合度等），对模型参数进行自动率定SWAT模型应用示例——参数率定81采用所需的目标方程（总径流量、径流序列吻合度等），对模型82

定义情景分析法是一种将预测主题与环境变化有机结合起来的定性与定量相结合的预测方法，在充分考虑外部环境变化对事件影响的基础上，通过对环境的研究，识别出影响事件发展的外部因素，然后详尽分析在环境因素影响下事件的未来可能状态及各种状态出现的条件、途径，并提出适应各种状态的对策优点（1）通过情景分析法及时预见经济事件未来发展中的瓶颈及问题，有利于决策者预先采取防范性措施减弱或消除其影响（2）使决策者及早预见经济事件的未来发展机会（3）对未来可能出现突发事件的影响作出迅速而灵活的反应（4）了解环境因素的相互关系及经济事件的作用机制，以便更好地适应环境的变化（5）使决策者掌握决策的风险程度情景分析与模拟SWAT模型应用82定义情景分析与模拟SWAT模型应用83现状美好的前景暗淡的前景政策选择冲突不确定因素历史经验驱动力过去现在未来情景分析的基本概念SWAT模型应用83现状美好的暗淡的政策选择冲突历史经验驱动力过去现在未来84非点源污染产生和迁移转化影响因素分析找出关键因子和指标构建情景模型模拟关键因子的影响分析参考国内外研究情景构建方法情景分析与模拟的一般程序关键因子种类

（1）自然因子（2）土壤性状况地形地表植被状况,社会因子降雨土地利用状况管理因素（3）其他数字高程模型（DEM）的分辨率流域内降雨的不均匀性模拟计算中亚流域的划分SWAT模型应用——情景分析程序84非点源污染产生和迁移转化影响因素分析找出关键因子和指标构85一、农业面源污染概述二、农业面源污染理论研究三、农业面源污染控制技术四、农业面源污染治理案例报告提纲85一、农业面源污染概述报告提纲86农业面源污染的控制是系统工程86农业面源污染的控制是系统工程87农业面源要素特点发生方式源对水环境的影响汇迁移过程理念、技术支撑、解决方案农业面源污染控制治理流程调查研究方案分析实施应用87农业面源要素特点发生方式源对水环境的影响汇迁移过程理念、88农业面源对水环境造成的污染类型主要有两个方面，一为营养型污染物污染，二为毒害型污染物污染。营养型污染主要为农田、养殖、堆肥、村镇生活过程中的N、P等营养元素的流失产生的污染，毒害型污染主要为农业生产过程中使用的农药及化肥中重金的流失等。农业面源污染控制技术营养型污染毒害型污染88农业面源对水环境造成的污染类型主要有两个方面，一为营养型89营养型面源污染控制技术源汇迁移过程化肥面源缓释肥料技术添加剂肥效调整技术改进化肥施用技术水土保持技术生态沟渠阻控技术迁移过程净化技术工程措施生物措施89营养型面源污染控制技术源汇迁移过程化肥面源缓释肥料技术水90缓释肥料以缓释氮肥为主！营养类面源消减技术缓释肥料技术90缓释肥料以缓释氮肥为主！营养类面源消减技术缓释肥料技术91氮素化肥由于利用率较低，而且容易污染环境，根本原因就是其水溶性强，肥效发生快，与作物吸收速率不同步。因此，研制开发具有缓慢释放功能的氮肥一直是肥料界多年来主攻的方向。缓释肥料技术缓释氮肥缓释氮肥合成有机氮肥包膜氮肥缓溶性无机氮肥天然有机质基体氨化氮肥营养类面源消减技术91氮素化肥由于利用率较低，而且容易污染环境92开发经济实用型缓释氮肥是当前肥料及环境领域亟待解决的问题，其关键是缓释材料的选择，其次是加工工艺和应用技术的研究也应进一步加强。缓释肥料技术缓释氮肥缓释氮肥主要类型为合成有机氮肥和包膜肥料。合成缓释氮肥:脲甲醛、亚异丁基二脲，亚丁烯基二腺、草酰胺等。

包膜肥料有:硫磺包膜肥料、聚合物包膜肥料、石蜡包膜肥料、磷酸镁铵包膜肥料(如缓效碳酸氢铵)等。营养类面源消减技术92开发经济实用型缓释氮肥是当前肥料及环境领域亟待解决的问题93添加剂调整技术氮肥的添加剂调整，主要是通过添加剂的加入调整氮肥的释放和转化速率。常用氮肥添加剂：硝化抑制剂和脲酶抑制剂硝化作用指氨在微生物作用下氧化为硝酸的过程，反应类型为好氧反应，主要通过硝化细菌进行。在农业领域中常发生在通气良好的土壤和堆肥过程中。由于硝酸根具有较强的迁移性，硝化反应不利于氮肥肥效的保持。营养类面源消减技术93添加剂调整技术氮肥的添加剂调整，主要是94硝化抑制剂

硝化抑制剂主要通过抑制土壤中亚硝化细菌的活性，减缓NH4+转化为NO2－的进程，减少氮素损失，提高氮肥利用率。同时还可降低蔬菜和牧草中的NO3－和NO2－的含量，改善品质，保障农产品安全。

硝化抑制剂种类繁多，但研究应用较为广泛的仅有2—氯—6—（三氯甲基）吡啶，简称CP。添加剂调整技术营养类面源消减技术94硝化抑制剂添加剂调整技术营养类面源消减技术95硝化抑制剂必须具备的条件是：①只对土壤中的亚硝化细菌有抑制作用，而对有益微生物无害；②能与氮肥均匀混合，且不影响肥料的理化性质与肥效，施用方便；③能随土壤溶液移动，不易分解、流失，有相当持久性；④用量少（占肥料N的2%）、效率高，价廉；⑤残留量低，对农产品安全，对环境无不良影响。

添加剂调整技术目前，硝化抑制剂的应用效果尚不稳定，需要进一步深入研究。营养类面源消减技术95硝化抑制剂必须具备的条件是：添加剂调整技术目前，硝化抑制96

脲酶抑制剂脲酶抑制剂主要抑制土壤中脲酶的活性，延缓尿素在土壤中的水解进程，从而减少氨的挥发与毒害作用。脲酶抑制剂是一大类化合物，最常用的是氢醌（对苯二酚）。添加剂调整技术营养类面源消减技术96脲酶抑制剂添加剂调整技术营养类面源消减技术97脲酶抑制剂必须具备的条件是：①对土壤中的脲酶有明显抑制作用；②在土壤中能随尿素一起移动；③性质稳定，作用持久；④用量少、效果明显，成本低；⑤对人、畜和作物安全，对环境无不良影响。适用条件：在酸性土壤上，无须使用脲酶抑制剂；在氮肥深施或氨挥发量小的土壤上，脲酶抑制剂效果不显著。添加剂调整技术营养类面源消减技术97脲酶抑制剂必须具备的条件是：添加剂调整技术营养类面源消减98施肥改进技术一、推广平衡施肥 氮、磷肥投入过大，钾肥投入不足，是我国农田养分投入的现状。我国农业上普遍存在偏施氮肥的现象，加剧了氮素的损失，带来严重的环境压力。国家类别N:P2O5:K2O世界（平均）1:0.39:0.26发达国家1:0.42:0.42发展中国家1:0.39:0.18中国1:0.42:0.14不同国家N、P2O5、K2O投入比据中科院南京土壤所设在安徽省怀远县的砂礓黑土实验站研究，偏施氮肥时，玉米对氮肥的利用率为52%，而在氮磷钾肥配施时，则提高到59%。营养类面源消减技术98施肥改进技术一、推广平衡施肥国家类别N:P2O5:K2O99二、氮肥深施技术国家一直提倡氮肥深施，但因为其费时费工，普及率一直不高，若配合机械作业，则有望大面积推广。三、适时施肥作物对养分的吸收具有阶段性，在作物吸收养分最多和最快的时期（营养最大效率期）施肥，可提高肥料利用率，这对氮肥的追肥尤其重要。四、水肥耦合，以水调肥几乎所有的化肥都需要溶解后才能发挥肥效，但水分过多也会造成养分损失，因此必须加强农田水分管理，以有效调节肥料中养分的转化与释放。发展液体肥料与灌溉施肥技术，将是今后施肥技术发展的方向之一。施肥改进技术营养类面源消减技术99二、氮肥深施技术施肥改进技术营养类面源消减技术100水土保持技术常见水土保持技术：一、退耕还湖、退耕还林、封山育林、植树种草，改善农田生态环境状况二、在坡地上建设缓冲沟，在河床沿线建设防护林带，提倡按等高线利用（如水平梯田），禁止顺坡耕翻三、改进水生作物的水土管理，减少人为性排水造成的径流损失四、培肥土壤，增强土壤保肥保水能力等。等高植物篱多级水田逐级利用鱼鳞坑营养类面源消减技术100水土保持技术常见水土保持技术：等高植物篱多级水田逐级利101迁移过程净化技术农田外排水收集处理河道沿岸生物阻隔沿河缓冲带与净化湿地营养类面源消减技术101迁移过程净化技术农田外排水收集处理河道沿岸生物阻隔沿河102“汇”净化技术——工程措施前置库技术于桥水库、滇池、太湖前置库面源污染综合处理技术是利用水库的蓄水功能，将因表层土地中的污染物(营养物质)淋溶而产生的径流污水截留在水库中，经物理、生物作用强化净化后，排人所要保护水体。地表径流生活污水生态河道植物栅生态透水坝砾石床系统生态库塘系统强化净化子系统收集与调节子系统回用与调节子系统出水拦截与沉降子系统营养类面源消减技术102“汇”净化技术——工程措施前置库技术前103人工湿地技术人工湿地作为农田和水体之间的一个过渡带，能够有效截留来自农田地表和地下径流的固体颗粒物，氮、磷和其他化学污染物，然后通过土壤吸附，植物吸收，生物降解等一系列作用，降低进入地表水中的氨氮化合物的含量，降低面源污染形成的危险性和稳定性。另外湿地生态工程具有投资少，运行费用低，易于维护管理，运行比较稳定，处理效果好的特点。“汇”净化技术——工程措施营养类面源消减技术103人工湿地技术人工湿地作为农田和水体之间的一个过渡带，能104“汇”净化技术——生物措施水生“绿肥”该方法主要利用水生绿肥净化水体水生绿肥主要有：水葫芦、水花生、水浮莲和绿（红）萍，合称“三水一萍”。水生绿肥以水体中营养物为生，可起到净化水体的作用，通过打捞便将营养物移出水体，既可用做绿肥，也是优质的青饲料，近年来，水生绿肥用作沼气原料也取得了良好效果。利用水生绿肥净化水体符合循环经济的要求。水生“绿肥”在大力推崇“绿色食品”、“有机食品”的今天，是优良的肥料来源满足绿色农业生产的需要。营养类面源消减技术104“汇”净化技术——生物措施水生“绿肥”营养类面源消减技105水浮莲水葫芦水花生“汇”净化技术——生物措施营养类面源消减技术105水浮莲水葫芦水花生“汇”净化技术——生物措施营养类面源106“汇”净化技术——生物措施种养殖相结合该方法主要通过对可共生的动植物的综合利用，通过食物链加环，延长食物链丰富食物网，充分利用进入水体中的N、P等营养物，降低水体中营养元素的含量，同时合理利用空间起到循环增效的效果。 南方地区最常见的绿色种养殖模式为“桑基鱼塘”、“稻田鱼”和“稻田蟹”模式，此外，“林下鹅”、“山地鸡”等模式将“源”控制与“汇”消减相结合也是有效的污染负荷消减方法。。桑基鱼塘模式稻田立体养殖营养类面源消减技术106“汇”净化技术——生物措施种养殖相结合桑基鱼塘模式稻田107“汇”净化技术——生物措施稻田鱼模式林下鹅模式稻田养蟹模式山地鸡模式营养类面源消减技术107“汇”净化技术——生物措施稻田鱼模式林下鹅模式稻田养蟹108有毒有害类面源污染消减技术有毒有害面源污染物农药重金属Pb、Cd、Hg、As、Cr、Cu、Ni、Zn杀虫剂、杀螨剂、杀鼠剂、杀软体动物剂、杀菌剂、杀线虫剂、除草剂、植物生长调节剂等。108有毒有害类面源污染消减技术有毒有害面源污染物农药重金属109有毒有害面源污染物主要为农药及重金属等，该类面源污染物产生的面源污染问题，不仅导致土壤、水体和大气的污染，还会产生生物多样性减少、食品安全、人类健康危害等系列问题。在农业领域有毒有害类污染物中的农药主要来至农业中使用，重金属多来至农药、化肥和有机肥中的残留。有毒有害面源污染的特殊性109有毒有害面源污染物主要为农药及重金属等，该类面源污染物110源汇迁移过程农药面源农业替代防治技术（农业、生物、物理）农药环境安全性评价技术农药地下水迁移阻断技术生态沟渠阻控技术生态氧化塘处理技术受损土地修复技术等农药面源污染控制技术110源汇迁移过程农药面源农业替代防治技术（农业、生物、物理111111农药产品问题农药品种不足，且结构不合理（高效低毒农药普及不足）农药剂型落后（乳油、可湿性粉剂为主）产品质量有待提高（纯度、理化指标）农药使用不科学、不规范滥用、不当用药（单一、过量用药）防治时期不准（不与虫情结合）安全环保意识差（以高毒代替高效）农药的有效利用率低施药器械落后错误的施药方法施药技术缺乏针对性（不根据虫情施药）农药面源污染产生原因毒害型面源消减技术111111农药产品问题农药面源污染产生原因毒害型面源消减技112我国饮用水水质相关标准中规定了25种农药限值，但没有提出农药污染的总量控制值，对具体防治规定和措施也很不完善。农药的面源污染产生原因毒害型面源消减技术112我国饮用水水质相关标准中规定了25种农药限值，但没有提113113农药面源污染控制原则源头控制：科学用药，选择高效、低毒、低残留的化学农药；优化农药使用结构，改善用药技术和方法，尽量减少化学农药的用量；阻断迁移过程：农药使用过程环境介质之间污染的迁移，减少农药对人体健康和生态环危害；加快末端降解：缩短农药残留环境时间，减少环境残留。毒害型面源消减技术113113农药面源污染控制原则源头控制：科学用药，选择高效114114病虫草害综合防治技术选择适当的农药品种制定科学的施用方法控源修复阻断地表水土壤地下水联合修复：物理（吸附）化学（氧化）生物（植物、微生物…）控制和消减环境农药残留减少农药使用量降低农药环境迁移促进农药残留降解农药面源污染控制技术策略毒害型面源消减技术114114病虫草害综合防治技术控源修复阻断115115农业防治技术农业防治是综合防治技术的基础，在病虫草害的控制中占有重要地位，农业防治措施主要为：选用抗虫抗病作物品种：培育抗病、抗虫品种，减少化学农药使用量。耕作制度：耕翻土壤可以深埋或暴晒土壤，致使部分害虫死亡；可以减少病虫害的寄主和隐匿场所；可以灭草和诱发杂草；合理轮作和套作可减轻某些虫害的发生。毒害型面源消减技术115115农业防治技术农业防治是综合防116合理水肥调控：提供良好的营养条件达到壮苗、壮株提高抗病能力的作用。其他农业措施：合理密植、调节设施栽培中温度、湿度、通风等。农业防治技术毒害型面源消减技术116合理水肥调控：提供良好的营养条件达到壮苗、壮株提高抗病117生物防治技术①以有益动物治虫利用生物之间的相互依存、相互制约的关系，采用有益生物或生物代谢产物来防治病虫害、杂草等有害生物的方法。②微生物治虫

细菌、真菌、病毒为主要的微生物杀虫剂。草蛉白僵蚕Bt赤眼蜂瓢虫青蛙毒害型面源消减技术117生物防治技术①以有益动物治虫利用生物之间的相互依存、相118③以抗生素或激素治虫

井岗霉素、春雷霉素、多抗霉素；性引诱剂、综外激素、聚外激素、警外激素、避外激素等。④植物农药—转基因品种抗虫植物；耐除草剂作物。生物防治技术毒害型面源消减技术118③以抗生素或激素治虫④植物农药—转基因品种生物防治119119物理防治技术利用各种物理手段或机械设备来防治作物病虫害的技术。人工捕杀：捕杀鼠害、人工除草、去除病叶、病株；诱杀：糖浆诱杀、灯光诱杀、色板诱杀、声诱声控。毒害型面源消减技术119119物理防治技术利用各种物理手段或机械设备来防治作物120高温：种子杀菌、闷棚灭菌；微波：空间电场病害防治技术、土壤连作障碍电处理技术、种子等离子体消毒技术。物理防治技术毒害型面源消减技术120物理防治技术毒害型面源消减技术121农药环境安全性评价技术随着农药环境毒理学学科的形成和发展，农药环境安全性评价技术也取得显著进步。WHO和FAD设有专门的农药残留联合委员会，对农药的各种毒性和在环境中的残留进行研究和评价。美国、俄罗斯等国家也提出农药环境毒理学的评价方法。毒害型面源消减技术121农药环境安全性评价技术随着农药环境毒理学学科的形成和发122122农药环境安全评价指标环境毒理试验鱼、蚤、藻、鸟、蜂、蚕、蚯蚓、土壤微生物、天敌、植物敏感性。环境行为试验光解、水解、土壤降解、吸附与解吸、淋溶、挥发、富集，蒸气压、水溶性、分配系数。122化学农药环境安全评价试验方法及分级标准，是目前我国农药登记管理的核心内容。毒害型面源消减技术122122农药环境安全评价指标环境毒理试验122化学农药环123重金属面源污染控制技术毒害型面源消减技术重金属面源源汇迁移过程高浓度肥料技术液体肥技术土壤清洁技术生物净化技术高成本、低浓度，少有应用123重金属面源污染控制技术毒害型面源消减技术重金属面源源汇124重金属面源污染控制技术高浓度磷肥不仅有效磷含量高，而且杂质明显降低，因此随着磷肥施用进入土壤的重金属、氟和放射性物质也大量减少，对土壤的污染也大大减轻。高浓度磷肥同时也是加工高浓度复混肥的重要原料。高浓度磷肥技术液体肥技术液体肥纯度高，肥效快，作物易吸收，负荷国际肥料消费高浓度、复合化、液体化、缓效化的方向发展。同时液体肥利用采用配方施肥、滴灌等方法施用，能减少肥料使用量并避免固体肥料中稳定剂成分中重金属残留的问题。毒害型面源消减技术124重金属面源污染控制技术高浓度磷肥不仅有效磷含量高，而且125一、用清洁土壤治理污染土壤主要方法：客土法→：将外源的清洁土壤掺入污染土壤；洪淤法（覆盖法）：利用洪水携带的清洁泥砂沉积在污染土壤表面。换土法↔：用外源的清洁土壤更换污染土壤；翻土法↕：将下层的清洁土壤与表层的污染土壤均匀掺混；二、清洗法在受到重金属污染的土壤上，加入合适的络合剂或施入有机肥，增加重金属的水溶性，通过灌水、排水等措施将重金属向下层土壤迁移或移出土壤，适用与轻质土壤。淹水栽培也有类似作用。毒害型面源消减技术重金属面源污染控制技术土壤清洁技术125一、用清洁土壤治理污染土壤毒害型面源消减技术重金属面源126三、隔离法用各种防渗材料，如水泥、石板、塑料板、黏土等，把污染土壤与清洁土壤或水体分开，减少或阻止污染物扩散。用于污染严重、易于扩散且污染物又可在一段时间后分解的情况下。四、电化法在水分饱和的黏土中插入电极，通入低强度直流电，利用同性相斥、异性相吸的特性，使污染物定向迁移、积聚，而后加以清除。该法使用的电极最好是石墨电极，电极间距和插入深度根据需要而定。使用此法处理含Pb100mg/kg的土壤，可将Pb降至5-10mg/kg。毒害型面源消减技术126三、隔离法毒害型面源消减技术127土壤重金属治理其他方法

1、改变土壤用途对于污染严重而又一时难以恢复的土壤，可改种非粮食作物如改种棉花、花卉等经济作物或改作苗圃等；也可作为种子繁殖田等。2、调节土壤理化性质a、氟和许多重金属在酸性条件下活性较强，通过施用石灰等碱性物质可降低它们的活性，减轻污染；b、将还原性毒物较多的矿毒性稻田改作旱地，种植旱作物；c、在污染土壤中施用褐藻土等吸附性较强的物质，吸附污染重金属等。毒害型面源消减技术127土壤重金属治理其他方法1、改变土壤用途毒害型面源消减技128生物净化技术毒害型面源消减技术

自然界存在一类对重金属具有超量吸收功能的植物，如羊齿类、铁角蕨对土壤镉的吸收能力很强，香蒲对铅锌具有很强的忍耐和吸收能力等。这些超积累植物吸收的重金属绝大部分都积累在根系，因此在收获时必须连根拔除才能将污染物移出土壤，对收获物也应妥善处理，如有的国家采用灰化的方法从灰分中回收重金属，并称其为“绿色冶金”。羊齿类植物铁线蕨128生物净化技术毒害型面源消减技术自然界存在一129有应用价值“超积累植物”必备条件1、即使在污染物浓度较低时也有较高的积累速率；2、能在体内积累高浓度污染物；3、能同时积累几种重金属；4、生长快，生物量大；5、具有抗病虫害能力。除去从自然界寻找发现超积累植物并加以利用外，采用人工培育的方法培育超积累植物也是一条有效的途径。同时针对农民偏施氮肥的习惯，培育耐高氮的作物新品种，也是提高氮肥利用率，减少氮素污染的途径之一。反过来，利用一些植物拒绝或超低量吸收重金属的特性，将其种植在污染土壤上，并保证所收获的农产品符合安全标准，也是合理利用土壤的一种有效方式。毒害型面源消减技术129有应用价值“超积累植物”必备条件毒害型面源消减技术130高效藻类塘技术高效藻类塘高效藻类塘(HighRateAlgaePond,HRAP)是由美国加州大学伯克利分校Oswald教授提出并发展的一种传统稳定塘的改进形式。它通过连续搅拌装置促进污水的完全混合、调节塘内O2和CO2的质量浓度、均衡塘内水温以及促进氨氮的吹脱，这些特征强化了塘内藻类和细菌之间的协同作用，所以高效藻类塘内有着比一般稳定塘更加丰富的生物．与传统稳定塘相比，高效藻类塘具有停留时间短、占地面积小、费用低等优点，非常适合在经济相对落后、缺乏环保专业人员的农村地区用于农村生活污水的集中处理及回用。治理技术130高效藻类塘技术高效藻类塘治理技术131蚯蚓生态滤池生态滤池技术在生态滤池中引入蚯蚓等物种，利用蚯蚓的活动增加滤池通透性以通气供氧和清除未完全分解的有机物以免造成滤池堵塞以及促进含氮有机物硝化-反硝化过程。优点：生态滤池处理系统集初沉池、曝气池、二沉池、污泥回流设施以及供氧设施等于一身，大幅度简化了污水处理流程；运行管理简单方便，蚯蚓对滤池中生物污泥的取食可以削减剩余污泥，省去污泥处理构筑物及其运行费用；滤床内增殖的蚯蚓可作为家禽饲料，而产生的蚯蚓粪中含有较丰富的有机物和氮、磷、钾等营养成分，可作为农肥和土壤改良剂使用。缺点：但由于蚯蚓的生活习性受温度影响明显，低于或高于一定温度会冬眠或夏眠，故在蚯蚓冬眠或夏眠时处理效果不是很理想，滤池的填料易发生堵塞。治理技术131蚯蚓生态滤池生态滤池技术在生态滤池中引入蚯蚓等物种，利132组合工艺生态滤池组合应用技术污水首先进入厌氧发酵池，进行厌氧发酵，以降低后续接触氧化反应的有机负荷，同时进行硝化液回流脱氮处理；经过厌氧处理的污水经泵提升进入接触氧化池，接触氧化池共分五格串联，充分利用污水提升后的部分水头，采用跌水充氧技术提供好氧反应的需氧量，以降低运行成本，实现低能耗污水处理。在接触氧化池内，对有机污染物进行好氧降解和充分硝化；接触氧化池出水部分回流到前端厌氧池进行脱氮，部分进人后续潜流式人工湿地或生态净化塘，进一步去除氮、磷等营养物质。治理技术132组合工艺生态滤池组合应用技术污水首先进入厌氧发酵池，进133LivingMachine系统LivingMachine系统在美国、加拿大、英国、澳大利亚等国家流行开来。先将污水通过无氧设备进行厌氧消化，有效处理农村生活污水中负荷较高的有机物，然后对污水进行曝气使氨氮在好氧细菌的作用下分解为硝化物，接着进入生物综合池接受生态系统的处理，最后进入湿地通过植物根系和微生物的作用，将硝化物转化为氮气。整套生态系统包括“有益细菌、真菌、植物、蜗牛、蚌类和鱼类等”，这些生物能降解和吸收水中的各类污染物。这一技术的神奇之处是生物学家们深入了解各类生物的生存特性，从而使之有效率、有目的地用以清洁污水。当然，通过该系统后的水尚未达到饮用水的级别，但水的有害物质和富营养化得到了很好的改善。治理技术133LivingMachine系统LivingMach134小型人工湿地小型人工湿地农户在宅后面地下建有一座水泥砌起的池子．每座2-3立方米不等。该技术通过一座集“沉淀、生化、清水”三功能于一体的三格池，对污水进行生化处理．池子上方栽种根系发达的花草植物，吸收污水中分解的有机物，从而净化污水。效果：污水COD的去除率达55％-75％，氨、氮的去除率达90％以上，达到国家污水排放标准。特点：1、不受地形制约，既可单独建造，也可几户联台建造；2、投资不大，一户三口之家建设费用约2000元：3、运行维护简单，每隔2-3年清洗一次即可；4、处理后的污水可浇花种草，对分散的农村农户家庭非常适用。治理技术134小型人工湿地小型人工湿地农户在宅后面地下建有一座水泥砌135集水池及植物多级过滤处理技术将生活污水通过管道暗渠化集中排放，在管道汇集口建造简易处理池，采取“三级过滤”和微生物处理技术，对污水进行生态净化除害处理，然后用来灌溉庄稼或供牲畜饮用。微生物净化池过滤池里的净化链湛江市马六良村治理技术135集水池及植物多级过滤处理技术将生活污水通过管道暗渠化集136一、农业面源污染概述二、农业面源污染理论研究三、农业面源污染控制技术四、农业面源污染治理案例报告提纲136一、农业面源污染概述报告提纲137香港吐露港污染治理——失败案例大浦吐露港沙田137香港吐露港污染治理——失败案例大浦吐露港沙田138吐露港（原称大埔海，古称大步海），是香港新界其中一个主要的内港，位于沙田区以北，大埔区以东，海港呈西南-东北走向，出口处为赤门海峡，人口约100万。由于沿岸经济发展迅速，港内水质下降，80年代初建设沙田污水处理厂处理水量21万m3/日投资7.5亿港币，经海底排水管排放至吐露港（排海管d=2.5m，长1km）。1987年吐露港水质仍然下降，1988年发生赤潮达40次。对沙田污水厂曝气池进行改造，进行脱氮，但水质仍未改善。

香港吐露港污染治理138吐露港（原称大埔海，古称大步海），是香港新界其139为了减少吐露港的有机负荷及氨氮，将经处理的污水引至维多利亚湾兴建泵房、输水管、隧道（过大老山，长7.5km、d3.18m）总投资：8.83亿港币，1995年7月投入使用。香港吐露港污染治理大浦 沙田吐露港139为了减少吐露港的有机负荷及氨氮，将经处理的污水引至维多1401992年香港环境保护署称：吐露港是没有进行全面水质规划的失败例证”，“这是一个大规模的规划失败”。失败的主要原因：仅考虑浓度排放标准是不够的，要考虑受纳水体的环境容量（自净能力）。要考虑污染负荷的削减和水环境承载能力。香港吐露港污染治理1401992年香港环境保护署称：香港吐露港污染治理141日本琵琶湖污染治理——成功案例141日本琵琶湖污染治理——成功案例142琵琶湖简介 琵琶湖是日本第一大淡水湖，平均年来水量275亿立方米，该湖泊提供的水源供日本东京和大阪等城市的1400多万人口使用。琵琶湖面积约690平方公里，湖面海拔85米，平均水深41米，最深达103米。有野州川等四十多条河流注入，湖水仅从濑田川出至大阪湾。从上个世纪70年代开始，日本开始了工程浩大的治理过程，历时近30年，耗资185亿美元，使琵琶湖的水质从V类恢复到可饮用水的标准。142琵琶湖简介 琵琶湖是日本第一大淡水湖，平均年来水量2143在琵琶湖的治理过程中，日本滋贺县采取了一系列的综合环境治理措施主要包括：污水处理工程、湖岸保全工程、洪水防治工程和水利用工程及科普教育的推广。琵琶湖治理143在琵琶湖的治理过程中，日本滋贺县采取了一系列的综合环境144由于工业污水经企业内部处理后均达到比较严格的日本滋贺县地方污水排放标准,工业污染源基本上得到控制,因此,滋贺县政府的注意力主要集中在生活污水的处理上。(1)下水道处理工程。作为生活排水相关污染负荷的削减措施,日本政府开展了以修建下水道为主的工作。在下水道普及地区,生活污水由下水道收集并输送到终端处理厂。在下水道整备规划区域内积极推动下水道和农村下水道建设,在下水道建设完成之前,视建设时间长短设立适当的生活污水网上处理设施;在下水道整备规划区域外,推广联合处理净化槽的建设。

琵琶湖治理——污水处理工程144由于工业污水经企业内部处理后均达到比较严格的日本滋贺县145(2)市区排水净化设施。为了削减降雨时从屋顶和路面流出的污物,2003年日本滋贺县修建了80hm2的集水区域,使初期降雨量流入城市下水道中的市区排水引入蓄积沉降池,进行植被净化、接触氧化及土壤净化等设施的建设,并开始投入使用。(3)河流净化工程。为了减少进入琵琶湖的污染物负荷,日本采取了疏浚入湖河道、湖泊底泥或用砂覆盖底泥等措施。琵琶湖治理——污水处理工程145(2)市区排水净化设施。为了削减降雨时从屋顶和路面流146日本政府根据不同地区的不同特点分别制定了不同的对策。上游地区植树造林,封山固土,防止水土流失;中游地区疏浚河道,减少各种污染;湖周围地区加强水质检测,防止环境污染;下游用水地区重点是节约用水。滋贺县针对最重要区域的湖边生态系统实施了保护芦苇带、湖畔林、海滨沙滩以及