太湖流域非点源污染特征与控制

太湖流域非点源污染特征与控制国家自然科学基金项目（编号:40371111）资助.2004-01-12收稿;2004-08-05收修改稿.李兆富,男,1977年生,博士生.E_mail:zfli@niglas.ac李兆富1,2杨桂山1（1:中国科学院南京地理与湖泊研究所,南京210008；2:中国科学院研究生院,北京100039）提要太湖流域非点源污染已经相当严重，直接威胁太湖流域的水环境安全.本文综述了太湖流域非点源污染来源于：农业生产的化肥、农药污染；畜禽水产养殖污染；城市地表径流面源和道路线源污染；城镇、农村生活污水的非达标排放；大气的干湿沉降等.并分析了太湖流域非点源污染的影响因素以及时空分布特点，最后从控制非点源污染源和污染物输移过程提出控制和治理非点源污染的措施.关键词太湖流域非点源污染土地利用分类号X832太湖是我国第三大淡水湖泊，湖泊面积2428km2，流域面积36500km2.由于人口增加、经济发展迅速，产生大量污水进入流域水体使得湖泊及其流域的生态系统受到严重破坏，造成水质污染，富营养化日趋严重，导致流域的水质性水资源危机，直接影响到流域内社会经济的可持续发展.1998年底实行的太湖流域污染源达标排放行动（简称“零点”行动）在一定程度上对遏制水环境恶化起了一定作用，但从1999年和2000年太湖水质监测资料分析，太湖的水环境问题远没有解决[1].有关研究表明，在太湖水体富营养化的总氮贡献率中，工业废水占16％，生活污水占25％，农业面源占59％；总磷的贡献率中，工业废水占10％，生活污水占60％，农业面源占30％.农业生产与农村生活污水是太湖地区水体富营养化的主要因子[2].由此可见，太湖流域非点源污染相当严重，已经成为威胁流域水环境健康的主要因素.本文将对太湖流域非点源污染的特征、影响因素以及时空分布进行分析，并提出控制太湖流域非点源污染的管理措施和建议.1太湖流域非点源污染基本特征非点源污染是在较大范围内，大气、地面和土壤中的污染物通过地表径流进入地表水和地下水，并在水体中大量富集从而导致水环境污染.非点源对水环境造成的污染主要通过以营养物型和有毒害型污染物污染水体环境.主要来源于农业生产和城镇生活污水的N、P流失是引起水体富营养化的重要原因.另外，来自于农药、除草剂及其降解产物、化肥中的重金属、有毒有机物以及大气沉降物中的毒害型污染物引起的水体环境污染也很严重并最终影响到人类本身.1.1农田化肥、农药流失太湖流域农业的特点是集约化程度高，化肥与农药的大量使用一方面促进了农业增产，另一方面也对生态环境带来了严重的负面影响.过量的氮肥施用，氮、磷、钾比例失调，加之不合理的使用方法，使得氮肥利用率只有30%-35％，没有被利用的氮素进入大气和水环境中，造成非点源污染.据研究[3]，苏南太湖地区，1987年在施氮肥345kg/（hm2·a），施磷18kg/（hm2·a）水平下，农田流入水体氮素总量为3.37×104t，净流失量为2.55×104t，年公顷总输出54.3kg，净输出35.6kg；农田磷总排出量为440.4t，每年2.39g/hm2，磷净排出量为83.3t，每年0.45g/hm2.农田使用的氮肥有10％的氮素流入水体.研究表明农业面源氮的入湖量占总量的72％-75％，目前太湖流域的农田氮肥使用量为345kg/hm2，是科学施肥量（120-180kg/hm2）的两倍左右[4]，大量面源氮的流失最终汇入湖泊，加剧湖泊富营养化.另外，大量高毒和水溶性农药使用也对太湖流域的水环境质量带来了很大的影响.据估算，上海市郊约有40t/a以上的农药通过农田径流和渗漏进入水环境[5].1.2畜禽水产养殖污染畜禽粪便流失污染地表水环境的现象已成为太湖流域最引人注目的面源污染问题之一.据测算，苏州全市的猪粪利用率为80％，牛、羊、禽粪90％，其余随冲圈废水和雨水流失；家畜尿液利用率在10％左右，其余流入低洼地和河水中.上海市郊全年畜禽粪尿产生量700万吨左右，其中猪粪尿占65％，耕地平均负荷量为18t/hm2.全年进入水环境的粪尿量为206万吨，占总量的29.64％.这些粪尿严重污染了水体，畜禽粪尿高负荷区的河水溶解氧几乎为零，CODCr高达200mg/L[5].此外，水产围网养殖面积扩大，养殖密度增加和缺乏有效的管理，剩余饵料及水产排泄物在一定程度上加剧了水质污染和富营养化进程[6].1.3城镇地表径流面源和道路线源污染城镇地表如商业区、街道、停车场、建筑工地等，聚集了一系列污染物，如油类、盐分、氮、磷、有毒物质及城市垃圾，在降雨过程中雨水及其形成的地表径流冲刷地面污染物，通过排水渠道或直接进入河流湖泊等水体，造成地表水污染.太湖流域快速的城市化进程可能带来的非点源污染加剧不容忽视.此外，来自于道路交通的线源污染也很严重，研究发现，交通直接贡献大约0.7g/(km·辆)的固体颗粒物，汽车排放大约0.2g/(km·辆)废物和0.125g/(km·辆)的轮胎磨损[7].太湖流域路网发达，对于道路径流引起的非点源污染负荷还有待于进一步研究.膜1.尝4衬城谋镇、剩农村栽生活矩污水暖的非趁达标史排放晨证凑太湖冰流域啄城镇子化建船设发浑展很晨快，投流域胸的中者小城笑市、乐农村灿乡镇碌及农蛛户居盲民点障的生矩活污装染是队非点倘源污想染不输断增午长的娱一个防重要圈原因运.券生活速污染垂包括畜生活债污水香和人右粪尿烈.梦有研急究表撒明爹[8魔]规，1应99虚3年橡上海凉市郊崖农村崖人口踪39百3.伞6万教人，拍居民拐人口厨16铺5.插7万卷人，炮年产冤生活自污水雀2.浑98静×元10匪8族t，壤进入恭水环随境的浇污染业量T争N为吃31径79泄t/课a、资TP持为7级95碗.4跳t/誓a；漫CO贷D狐Cr坏为3旺17缸93酒t/齿a；花人类唇尿2吉04揉×征1盘0播4卖t，狐进入强水环耻境污根染量雹TN丙为1课57东4.洞8娱t/言a，栋TP托为2脆70寺.0雄t演/a甲，C伸OD塘Cr图为1嘱01档98都t/行a.爱生啊活污渔染P呜值仅堵次于斗畜禽掉粪尿地占等绵标排扔放量垃的2涌1.筋71翻％.阶对旺太湖屠一级创保护漆区雪刊堰镇傍各种磨类型道非点柜源氮供污染药研究驻结果法显示厉，农它村、柱城镇创居民两生活单污水想和人肝粪尿开排放湖分别匙占排秤放总画量的饭18主.9栏％和柄7.份2％京[9蚀]扇.狱1.蠢5婆大凑气干框湿沉抹降污预染域绵锐大气雅干湿胳沉降俱与大没气污隆染及安气象潜条件车有关扁.狂干沉份降仅洪在降演雨之氧间才切显著蜜，其爸沉降引率通狮常比议湿沉护降小醉些.滨重铲力作岔用是神决定铃大气歉干沉搜降的子主要县机制阀，但某表面续撞击嫌、静害电吸纵引、声吸附禽和化忙学反产应等径，是速细小沸粒子被（小夺于1寺μ投m）肾沉降绑的重胖要原街因.纤降坏水是载大气票污染忧物的膀良好怨载体晋和清征除者屿，降泥水中百含有掉的大阔量污被染物办，如羡酸类肤、有俘毒金腾属、遣有机移物、拖氮磷辉物质浙等，农致使竞地表植水体芝受到蹈污染叫.妄太湖岁流域算雨量些丰沛圣，年艇平均竟降雨父量1稍01台0-雪14粱00泉mm危，酸歼雨出恩现频纳率很遭高.吵有弄研究封表面粒，因悔降雨液带进架太湖披的T狐IN贯、P枝O粒4脂3-冶和C辛OD涛分别桂占同使期入沙湖T夹N、格TP驱和C水OD脾总量盯的9昼.8徒％-肠15烘.5羊％、另1.首9％乳-2波.2泻％和妥3.章5-替6.施0％拒[1拜0]雪.权由此搁可见雾，太文湖流被域由抱大气负污染帆引起昆的湿拉沉降再，特菠别是取酸性悄降水昨引入多的氮剑化合充物污嘱染，今在太历湖富疤营养进化过级程中赏占有社很重贿要的南位置蜓，是滴重要救的面宜源污曾染之慕一.摩胞2霉太碍湖流都域非乘点源宜污染厦影响适因素挽分析咏2.歌1番不词同土爹地利刮用类遍型对替污染绢物流左失量乓的影衰响既不同曲的土窜地利培用类节型和梁土地军利用况结构杏对污宋染物珍的流瘦失有统显著趴的影允响.创不撤同的做土地钓利用三类型蜻具有艇不同迎的地保表覆疤被，如影响雄降水斜-产客流过讲程，镰进而润影响非污染洪物的优输出混量，批导致些不同办土地贞利用扰类型驳的非句点源杏污染惊负荷奉差异雅显著挡.孩张大松弟对敞上海薪市郊杠4种血（稻令田、蛇旱田腹、村为、镇手）地臣表径微流污炊染负速荷调其查的差结果忙显示男村径具流的酸总磷租和氨胜氮浓粒度最著高分监别为血1.也68剃mg行/L险、3柔.2取8m理g/芒L厌[5疤]亭.裙于兴虑修、简梁涛归等在易太湖假上游斥西苕惭溪流着域模的拟试坡验结拿果表放明，陈在相睛同的吉降雨老条件球下，点氮、奉磷的卸流失灭速率绳和流糖失量厨随土员地利欺用/再土地罪覆被脆类型朝的不蔑同表踢现出蝇明显选差异动，地星表径化流水牢相总邀氮的为流失亦量桑弱林最管大，嚷水田拔最小宝.抬总磷基的流违失量纯也是嫁桑林公最大趴，高挎出水枝田和第松林呢的5扛倍烟[1爽1,吊12鼻,1泽3]阿.垃对苏慧州河答不同留土地骄利用苦类型练研究根显示亭，水裂田、膜旱地泻、苗思园、枣村、嫁镇等源的平星均单亩位T锈N污片染年央负荷步量分溪别为旋19扫.1捧9k链g/盼hm蜂2科、1谣9.礼48号kg河/h丧m却2青、6赔.3颜0k也g/软hm鞭2没、2迫4.刘81柿kg剂/h舟m套2炼、1访4.鞭96贝kg科/h患m诸2伞，T过P单玻位污首染负顷荷量朝分别耻为2铺.8全6k礼g/雾hm跪2胖、3俘.1姐9k冤g/岔hm裤2染、2暑.2福4k可g/碌hm给2麦、9朱.6岗0k相g/即hm及2抄、4橡.2闲6k登g/彩hm添2哄[1两4]蓄.愁由此惑分析设，不某同的凶土地王利用罢类型抽对非屡点源霜污染香物的才流失吹影响挣较大翻，进怨入太煎湖的鄙污染璃物中绿，总形氮排读放量败最多籍的是笑太湖丢流域腰的农哗业非善点源欧污染怜，总份磷排犹放量乎最多燃的是硬城镇衬居民糊的生粒活污尝水.薯并另外至，许薄多自脾然因材素，质如不态同的望土壤暂（土州壤种忠类、免土壤朴结构涌、土渴壤质权地）币、地浊形、役坡度蝶以及虚降雨均强度宗、历遵时等排因素授影响币土壤炕被侵雨蚀以期及可扰溶性朋污染迎物流蝴失的帐能力赏，从础而对消非点童源污赏染的哨发生磨有相换当的筒影响绞.碎2.歪2践农冶田管脸理对薄农业雕非点腰源污蝴染的范影响贝农田燕管理者包括台农田尿的耕配作方项式，挽化肥处、农羽药的须种类勺、使旦用量葵、使栋用时毕间和疼方式鸭，农仇田灌歇溉方巨式等召.岭张大香弟等担研究碗了农糖药施奏用量圈、施紧用期畅等对或水溶摸性农斯药流巷失的陷影响那，单票位耕认地面院积农辽药用案量，向农药府使用涌时期彩和农披药在床稻田由水中晕的消怨解速反度，碍直接拼关系斥到农贱药流阅失时将的浓筒度昌[1尖5]眉.连潘根身兴等紧提出仰合理鹿高效沾的施办肥技恨术有兽利于肉控制阅N、缝P的者农业圾非点晒源污乞染亿[1百6]声.圾太湖蹈地区飘农田楚生态暴系统追N、逗P等妄主要狭水污扯染物歉的迁骗移、辅淋失威状况驻随轮逼作方斑式、炉作物被种类墓及施孩肥状卷况而节变化娃，农侨田与露沟渠刮间的贝缓冲迎林带爆有利鹊于截荒留和读净化引土壤啊径流鞠中的厅N、区P等才物质普，从较而在嘱一定歪程度特上控社制农首业非畜点源状污染畅[1净7]较.兼3微非蔽点源探污染送时空殊分布拔特点祖降雨充径流欧是非耍点源假污染局发生史的直旷接动元力，石因此剃，流转域内净降雨脖的时壶间分休布决顺定着纳非点舍源污鲁染发炮生的仙时间崭特征疲.慎太湖虫流域船全年驴有3掌个明论显的茫雨季鞠，即秋：4步、5卡月的灯春雨油，6幅、7枝月的突梅雨颤，8踏、9愿月的餐台风疲雨.镰农纤业面腿源污辟染负涝荷量窑随年怪降水浊量的菌增加惊而增臭大制[3密]谷.心苏州谣河流归域内羽非点凳源污分染是众主要事的污哭染源俱，非咳点源智污染吧负荷盒表现摘为梅将雨>这秋雨铜>春旧雨>饱冬雨肌的季观节性盏规律忽[1壤4]夺.俭为了竹减少滑农田裤氮磷检的流冤失，折应该火把握队施肥枯的时独间，辰以免留施肥凤不久互就遭自到冲沾洗流栏失.词倦因受寒自然掉和人族为等贪多因悄素的丹影响总和不怕同因见子对肝污染杯物的脑贡献琴率大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