白石水库总氮污染负荷分布组成特征分析

文章结合白石水库2011—2020年各形态氮及总氮浓度监测数据,研究分析了入库支流总氮输出浓度特征、水库总氮的变化趋势及其主要来源,结合实际情况提出水源区总氮防控对策。结果表明：近10a白石水库总氮浓度稍有增加,总体处于0.5～1.0mg/L之间;大凌河、牤牛河和凉水河等入库河流总氮浓度略高,其中面源对总氮贡献率约60%,硝态氮为总氮主要成分。     

丹江口水库总氮变化趋势分析及防治对策研究

总氮浓度过高是丹江口水库水质安全保障的主要威胁,辨析丹江口水库总氮的变化趋势,研究主要入库支流总氮的输出浓度特征,识别水库总氮得主要来源十分重要。丹江口水库近10年的总氮及各形态氮浓度监测数据表明,水库总氮浓度基本稳定在1.50 mg/L左右,稍有增加趋势。16条入库河流总氮浓度普遍较高,且流域面源对总氮的贡献率达到了60%左右,总氮的主要成分是硝态氮。为此,初步提出了十三五期间水源区总氮防控的对策措施。     

南水北调中线水源区氮磷面源污染负荷计算

近几十年来,南水北调中线水源区农业面源污染问题日益凸显。选取丹江口库区代表性监测断面进行水质和富营养化分析,并利用输出系数法计算分析水源区面源污染情况。分析结论为:丹江口库区水质基本良好,但总氮浓度超标,目前富营养化程度不高,尚处于中营养状态;2014年南水北调中线水源区总氮年输出量为13.53万t,总磷年输出量为0.63万t,其中畜禽养殖业对总氮年输出量的贡献率最高,农村生活对总磷年输出量的贡献率最高;按照行政区划分析,总氮年输出量最高的市为十堰市,总磷年输出量最高的市为汉中市;南阳市是水源区单位面积污染负荷强度最高的市;平原丘陵区单位面积面源污染负荷强度最高,面源污染负荷强度随着海拔的上升明显降低。通过计算水源区不同区域面源污染情况,可以摸清中线水源区面源污染总量及分布特征,为水源区的水质保护和管理提供支撑。     

丹江口水库典型支流对水库总氮浓度的影响

2017年出台的《丹江口库区及上游水污染防治和水土保持"十三五"规划》中明确指出:水源区总氮浓度总体偏高,存在发生富营养化的风险。丹江口水库TN污染已经得到国内学者的普遍关注。采用季节性肯德尔法对2012～2017年丹江口库区陶岔、坝上、浪河口下、凉水河4个水质监测断面以及2012～2016年汉江、丹江、堵河和老灌河4条主要入库支流的总氮浓度变化趋势进行了分析研究;建立了库区二维水动力水质数学模型,选择2016年7月(丰水期)和2016年12月(枯水期)作为典型月份,研究汉江、丹江和老灌河3条主要入库支流总氮污染加剧对库区水质的影响。结果表明:①库区4站总氮浓度均呈现高度显著下降的趋势,水质趋于变好;汉江和丹江入库总氮浓度呈显著下降的趋势,老灌河入库总氮浓度呈显著上升的趋势;库区和入库支流总氮浓度均呈现枯水期大于丰水期的特点。②当汉江、丹江和老灌河3条支流入库总氮负荷增加1倍时,丰水期对库区水质影响的范围更大;3条支流中汉江对库区影响的面积最大,丹江引起的局部水域水质恶化最严重。     

韩江流域面源污染及与景观格局的关系

为了定量研究韩江流域的面源污染情况以及景观格局对污染的影响,建立了流域水文水质模型,并采用多元线性回归、冗余分析方法,探索景观指标与污染物质量浓度变化量的关系。结果表明:西部宁江流域地区的总氮质量浓度较高,最大值为3.91 mg/L;东部汀江流域地区总磷质量浓度较高,最大值为2.15 mg/L;流域总体水质呈恶化趋势;景观指标能解释81.7%的面源污染变化,且景观的面积越大,其组成格局可能比空间格局对水质的影响更大;林地的面积百分比与面源污染负相关,农田、城镇、草地景观则相反;城镇或农田等人类景观的斑块密度、形状指数等空间格局指标与污染物质量浓度负相关;旱地相比水田对面源污染的贡献更大;在研究区采用退草还林、农业结构调整等管理措施分别能够削减1.82%和4.63%的总氮负荷以及1.16%和7.31%的总磷负荷。     

南方低山丘陵区小流域不同土地利用方式下面源污染分布特征

南方低山丘陵地区经水土保持综合整治后,水土流失得到了有效遏制,但面源污染问题依然突出。研究小流域面源污染的空间分布规律,对面源污染的治理尤为重要。以松溪河小流域为南方低山丘陵区典型代表,结合实地调研,选择小流域内最具有代表性的3种土地利用类型各自汇水范围内的水塘及松溪河下游和小流域出口处作为采样点,利用2016年6-11月采集的3次水样,分析不同土地利用类型对总氮(TN)、铵态氮(NH_4~+—N)、硝态氮(NO_3~-—N)、总磷(TP)空间分布的影响。结果表明:总氮是小流域水体主要污染物,小流域出口处总氮浓度最高,为0.90～3.15 mg/L;居民点和农田对小流域面源污染贡献最高,这是因为南方低山丘陵小流域近年来经济发展较快,社会经济活动频繁但基础设施建设相对滞后;硝态氮浓度与总氮浓度的空间分布特征较一致,硝态氮、铵态氮与总氮在时间上的变化趋势相同;小流域氮素面源污染受到降雨的显著影响,磷素面源污染受到施肥习惯的影响。     

利用氮氧同位素示踪技术解析巢湖支流店埠河硝酸盐污染源

本文利用氮氧同位素示踪技术解析了巢湖支流店埠河水体硝酸盐污染源的可能来源,并利用稳定同位素混合模型(Stable Isotope Analysis in R),定量评价了不同类型污染源在枯水期(2016年1月)和丰水期(2016年7月)对水体硝酸盐的贡献率。结果表明:(1)店埠河水体各形态氮浓度具有很强的时空变异性。上游区域水体总氮(TN)、硝态氮(NO_3~--N)在丰水期的平均浓度(4.87和2.73 mg/L)显著高于枯水期(3.09和1.17 mg/L),氨态氮(NH_4~+-N)平均浓度则是枯水期(1.10 mg/L)较丰水期(0.52 mg/L)高;中下游区域水体TN、NO_3~--N和NH_4~+-N在丰水期的平均浓度(6.62、3.23和1.57 mg/L)显著低于枯水期(10.52、4.26和3.66 mg/L)。水体无机氮主要以NO_3~--N形态存在,而污水则以NH_4~+-N为主。(2)δ~(15)N-NO_3~-和δ~(18)O-NO_3~-在丰水期的范围分别为1.98‰～9.12‰(平均值5.02‰)和5.11‰～11.86‰(平均值9.17‰),在枯水期的范围分别为3.89‰～9.35‰(平均值6.38‰)和1.46‰～7.53‰(平均值4.50‰),δ~(15)N-NO_3~-值丰水期较枯水期低,而δ~(18)O-NO_3~-值则是丰水期高于枯水期。粪肥污水、土壤有机氮以及化肥是店埠河水体NO_3~-的主要来源。(3)店埠河水体未经历明显的反硝化作用,SIAR模型计算表明,不同类型污染源对水体硝酸盐的贡献率分别为:大气沉降源7%～18%,土壤源24%～29%,化肥源18%～30%,粪肥污水源28%～48%。因此,根据河流流域空间布局,店埠河上游应重点控制面源污染输入的养殖废水、人畜粪便以及农业化肥,中下游则应重点防控城镇生活污水和工业废水,以有效降低入湖河流硝酸盐的污染负荷。     

外源污染对山美水库总氮和总磷的影响分析

基于有限体积法建立了山美水库二维水量-水质耦合模型,就2010年8-10月份流域外源污染负荷对山美水库总氮与总磷的影响机理进行分析。结果表明:外源污染负荷总氮和总磷进入水库后不断迁移扩散至整个水库约经历20 d,水质整体上从Ⅲ类水降为Ⅳ~劣Ⅴ类;水库Ⅰ区总氮与总磷浓度分别增加0.16~1.32和0.12~0.34 mg/L,Ⅱ区受外源影响较小,总氮与总磷浓度增加0.05和0.075 mg/L;自入库区至出库区不同区域总氮与总磷浓度变幅较大且依次递减,并在时间上呈现一定的滞后性。研究表明:在较短时间内山美水库水质恶化主要由外源污染所致。最后结合流域内水环境现状,提出改善山美水库水环境质量的工程措施。     

关于加强南水北调中线水源地保护和管理的思考

丹江口水库是南水北调中线工程水源地。通水以来,工程持续安全平稳运行。然而,由于丹江口水库面积大,范围广,涉及陕西、河南和湖北省3省,在水源地保护和管理方面仍存在亟需解决的问题,包括:①水库管理薄弱,如水库管理设施缺乏、水库保护和管理经费尚无渠道落实、消落区管理难度大等;②部分入库支流水质难以达标及入库支流总氮负荷高,如2017—2018年神定河和泗河入库断面水质仍为Ⅴ类甚至劣Ⅴ类,入库支流总氮浓度在2~10 mg/L之间;③中线水源地保护和管理的体制和机制仍未明确,相关法律法规尚不健全。针对水源地保护和管理中存在的突出问题,提出建设必要的水库管理设施和核增水库保护和管理经费,规范消落区的保护和利用模式,明确入库支流水质改善和提升监督管理办法及总氮负荷削减措施,以及尽快制定并颁布《南水北调中线水源地保护与管理条例》等相关法规。     

三峡库区典型农业小流域氮磷排放负荷研究

为了研究三峡库区面源污染情况,选取嘉陵江北碚镇的澄江水文站附近一个典型农业小流域为研究对象,对流域径流量及水质进行同步监测,探求氮磷径流排放负荷流失规律。结果表明:流域内水体总氮有22%超过Ⅴ类水质标准,总磷都在Ⅲ类水质标准内,流域内氮污染比较严重,特别是颗粒及溶解性有机氮,其质量浓度和排放负荷分别占总氮的43%和59%;流域氮、磷日均单位排放负荷分别为3.71,0.11kg.(km2.d)-1;总氮、总磷径流排放负荷与径流量的相关性分别为0.901 1,0.735 4。     

农业小流域土地利用格局变化对氮素输出的影响——以丹江口库区胡家山小流域为例

流域土地利用格局对农业非点源污染氮素输出具有重要的影响。以丹江口库区胡家山小流域为研究对象,分析2008～2016年土地利用类型变化对流域总氮输出的影响,以期为丹江口库区生态清洁小流域建设提供参考。结果表明:2008～2016年,流域出口处总氮年平均浓度从5. 13±4. 2 mg/L降低为2. 06±0. 62mg/L;总氮输出负荷由49 025 kg/a降低至21 578 kg/a,总氮输出负荷减少56. 0%。对比分析流域生态治理工程实施情况,发现坡改梯、退耕还林等水土保持治理与植被恢复措施在有效控制水土流失的同时,还在减少流域氮素输出中发挥了重要作用。经相关分析,流域内林地、耕地、居民地的空间分布格局对流域氮素输出均有影响,其中100 m河岸带范围为流域总氮负荷输出的主要区域。有效控制胡家山小流域100 m河岸带尺度的氮素流失,可显著降低流域总氮输出负荷。     

丹江库区水质时空分布特征及影响因素

为全面了解丹江库区近年来的水环境状况，基于 11 个监测断面 2015—2020 年的水质监测数据，使用 Mann- Kendall（M-K）趋势检验和 Pearson 相关分析等多元数据分析方法，结合改进的综合水质指数（water?quality?index， WQI）和综合营养状态指数（trophic?level?index，TLI），探究丹江库区自南水北调中线工程通水以来水质的时空分布 特征和影响因素。结果表明：2015—2020 年，丹江库区水质指标呈现明显的季节变化和空间分布差异特征，水体 污染以氮、磷为主，质量浓度较高的区域主要集中在库区北侧；库区整体上水质为“良”且处于中营养状态，支流 水质相比库区污染较为严重，汛期水质差于非汛期，但年际间呈现逐渐改善的趋势；主要受控于降雨和人类活动 等因素影响，由工业、生活、农业等导致的点源、面源污染负荷显著，因此未来在水源地水环境保护治理过程中， 应加大对老鹳河、丹江等重点支流的污染治理，控制面源污染的排放。     

丹江口水库入库非点源污染负荷的计算与讨论

正确估算丹江口水库入库非点源污染负荷对于水源区水环境保护具有重要意义。根据丹江口库区6条主要入库河流汉江、天河、堵河、丹江、老灌河、淇河控制水文站2013年逐日流量数据,采用数字滤波法对基流进行了分割。以逐日流量、河川基流量和代表污染物（CODMn和TP）2013年逐月浓度监测值为基础,采用通量法计算了背景污染负荷和点源污染负荷、非点源污染负荷。结果表明：（1） 6条河流入库流量占总入库流量的95.9%,非点源污染已成为丹江口水库水质变化的主导因素。（2） 汉江是入库污染负荷的最大来源,其次是堵河。（3） 由于非点源污染伴随降雨汇入河道,水库污染负荷主要集中于丰水期,2013年度丰水期CODMn和TP的比例分别达到了80.8%和90.9%。      

基于肯德尔法的丹江口水库水质演变趋势研究

为准确把握丹江口水库近5 a来水质变化趋势,有效指导库区的水资源保护和水污染防治工作,采用季节性肯德尔检验法对水库主要污染因子的演变趋势进行了分析研究。结果表明,汉江白河断面TP指标呈现出高度显著增加趋势,丹江湘河断面CODMn指标呈现出显著减少趋势,库中陶岔、凉水河和坝上断面高锰酸盐指数显著增加,浪河口下和坝上断面总磷指标也显著增加。水库水质主要受几条入库支流水质影响,不同支流的主要污染物和来源不同,应采取不同的水污染防控措施。     

丹江口水库水质的遥感监测

丹江口水库作为南水北调中线工程的水源地,其水质安全将直接影响到调水工程的成败。根据丹江口库区2012年3月25日和8月9日的两幅HJ卫星遥感影像,结合同步的实测水质参数,采用经验反演模型对丹江口水库叶绿素a(Chl_a)浓度、总磷(TP)浓度和水体透明度(SD)进行了定量反演研究。结果显示,无论是枯水期和丰水期,丹库和汉库入库口的Chl_a浓度和TP浓度都要高于其他区域,而入库口区域的SD要低于其他区域。通过分析14项实测水质指标的主成分分析结果和丹江口库区LULC遥感解译结果发现,枯水期库区TP主要来源于库区上游城镇生活污水和工业废水,而丰水期TP主要来自于农业面源污染。SD反演结果还显示,由于汉江上游降雨量大,水土流失严重,使得汉库水体透明度明显低于丹库。利用Chl_a反演结果对丹江口水库的水体营养状态进行分析后发现,在丹库、汉库入库口区域以及水体流通性较小的狭小水体,水库水体达到了轻度富营养化状态,因此,应该加强对库区面源污染的控制和生态环境修复。     

南水北调中线工程水源地的水质保护

介绍了南水北调中线工程水源地丹江口水库的水质现状，分析了影响因素及存在的问题。指出了目前丹江口水库总体水质良好，符合水源地水质要求，但库周和上游地区水污染防治严重滞后，是水库水质的潜在隐患，应加大治理力度，采取有效措施，以保护丹江口水库水质，确保一库清水向北流。丹江口水库库区污染主要是农业非点源污染及库汊区水体的污染，针对污染现状，提出了对策建议。     

丹江口库区生态环境保护的实践与思考

为保证南水北调中线丹江口水源区的水质安全,针对丹江口库区存在的生态环境脆弱、水土流失严重、面源污染对水质影响大、农业经济增长潜力弱等诸多生态环境问题,开展了水源涵养林的定向恢复及其空间配置优化、退化生态系统修复与农业种植结构调整、面源污染的“源”和“输移途径”控制、特色经济作物的规模化生态种植等关键技术研究。探索出了库区生态系统综合整治模式及相应技术体系,通过对示范区的综合治理,示范区森林覆盖率提高了15%以上,土壤侵蚀模数减少了50%以上,总氮输出得到明显削减,溪流水质提高了一个类别。根据库区不断暴露出的生态环境问题,提出了库区生态环境保护研究的方向。     

茜坑水库水质评价及污染源解析

茜坑水库作为深圳市重要的饮用水水源,掌握其水质状况和关键污染源十分必要。选取2019年1 -12月茜坑水库水体的pH、高锰酸盐指数、氨氮、硝酸盐氮、总氮、总磷、铁、锰等8个典型指标,分析其变化规律及相互关系,通过水质综合指数评价水质现状,采用因子分析法和绝对主成分多元线性回归识别关键污染源,估算主要污染源的贡献率。结果表明：受浮游植物的影响,pH全年最高达到9.8;高锰酸盐浓度在6月份最高,为6.3 mg/L;氨氮浓度全年均小于0.1 mg/L;硝酸盐氮占总氮的71%左右,总氮浓度全年大于0.5 mg/L;总磷全年平均浓度为0.014 mg/L,水体呈现出磷限制;相关性强的铁和锰浓度全年均小于0.2 mg/L。在近年来多种治理措施的作用下,水库全年水质综合指数均值为78且呈现出向好趋势。水库水质受浮游植物的直接影响,而控制污染物引水汇入和内源释放是解决水库污染问题的关键。