流域非点源污染物输移通量与总量控制的研究

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1、浙江大学博士学位论文流域非点源污染物输移通量与总量控制研究姓名：陈丁江申请学位级别：博士专业：农业资源利用（土壤学）指导教师：吕军20070601中文摘要流域或区域尺度上进行水污染的总量控制，是有效控制非点源污染、改善水质、促进社会经济和谐发展的根本保证，而建立相应的理论和技术方法体系是实施流域水污染物总量控制的重要基础。本文在总结国内外相关研究的基础上，选择我国东南地区典型流域一曹娥江流域为研究对象，通过对曹娥江水系26个监测点的连续、逐月的水文水质监测(2003年7月至2006年6月)，以及流

2、域自然、经济、社会条件的调查分析(2003年～2005年)，运用土壤学、生态学、环境科学和经济学等理论，应用非点源污染的输出系数模型、河流污染物输入一输出平衡模型、河流水质模拟模型、人工神经网络模型、基尼系数、统计分析等方法，采用定性与定量相结合的分析手段，围绕流域水污染物总量控制的关键问题，系统分析了近几年来曹娥江水系水质的状况及其时空变异特征；估算和分析了集水区内污染物输移通量和河流中氮、磷的自净能力，建立了针对不同河段、不同污染物的水质动态模拟模型。以此为基础，探讨了不同污染源作用下的河流水

3、环境容量核算模型，以及流域水环境容量在区域间和污染源间公平分配的新方法，并进行了实际应用。从而建立了流域尺度上非点源污染物总量控制的理论和技术方法体系。本研究的工作成果主要包括两个方面，即(1)建立了较为完整的流域尺度非点源污染总量控制的理论和技术方法体系；(2)曹娥江流域水环境污染过程定量研究和水质总量控制研究结果。一、流域尺度上非点源污染总量控制的理论和技术方法体系的建立1．发展了分期、分区和分段的水环境质量评价和水质时空变异分析方法。通过水质监测和集水区污染物调查分析相结合的方法，从质和量两

4、方面进行水质评价和分析，从而确定主要的水环境污染指标和污染区段、时段，以合理选择总量控制的污染指标；2．建立了基于流域尺度上的分期区段水陆界面非点源污染物的输移通量估算和分析方法。采用相应的非点源污染模型和方法，核算非点源污染物输移通量，协同河流中污染物负荷量的分析，实现水体中污染物的按期，分类识别：中文摘要3．针对非点源污染发生过程和河流中污染物的自净过程，建立了河流水质动态模拟模型，定量描述流域水陆界面污染物输移通量与河流水质之间的输出响应关系；4．以集水区中污染源的污染物最大允许投(排)放量

5、为基本依据，建立了非点源污染条件下的水环境容量分期、分段核算理论和模型。基于污染物输移与水质的响应关系和污染物自净规律，从河流水文水质条件出发，反推得到流域水陆界面污染物的最大允许输移通量(水环境容量)。以此为基础，进一步将河流水环境容量折算为污染物最大允许投(搀)放量；5．流域水环境容量分配的理论和方法，应以多层次、多目标和公平性的观念为基础。流域水环境容量分配可以分为三个层次：区域(行政区或子流域之间)、产业(三大产业或行业之间)和污染源，针对不同层次，基于公平原则上的效益优化原则，采用相应的

6、分配方法，公平、公正、合理地将总量控制指标落实到各排污单位。二、曹娥江流域水环境污染过程定量研究和水质总量控制研究结果1．曹娥江水系水质现状堪忧，大多数河段水质劣于III类水质标准，其主要污染指标为有机物(BOD5、CODM。)、氨氮、总磷。由氮、磷引起的曹娥江水系富营养化问题也不容忽视。2．2004年，曹娥江上游新昌江全年COD。输移通量为2433．6t，氨氮为332．6t。其中工业点源分别占了COD。和氨氮总输移通量的56．1％和34．9％，是造成新昌江污染的主要原因。而曹娥江上游长乐江流域，

7、2004年和2005年TN总输移通量分别为2172．0和2706．4ty-1，TP总输移通量102．6和109．0tY～；农地化肥的非点源污染占TN总输移通量的78，6％和84．3％，占TP总输移通量的和74．7％和78．8％，是长乐江氮、磷污染的主要原因。3．2004年，新昌江流域单位集水面积非点源氨氮和COD。输移通量分别为8．8蝇ha．1y．1和40．3kgha"’y．1，而各农地(包括水田、旱作地、园地)单位面积CODe,输移通量为41．1～82．8khaly-1，氨氮为5．1～11．2k

8、gha-1y-I。2004年和2005年单位集水面积的TN输移通量分别为30．1和37．5kgha‘’Y一，TP输移通量分别达到1．4和1．5kghalY～。2004年长乐江流域不同农地(包括水田、旱作地、n中文摘要茶园、果园、苗木和其他)单位面积的TN的输移通量在48，和85．5kgha-1y-12_N，2005年在53．6--112．2kghaly-1之间；2004年单位面积的TP的输移通量在2．0--4．7kghalY‘1之间，2005年在1．4--5．2kgha。’y-1之