林业非点源污染研究进展

常明庆，王 平，周小玲，黄忠良

(1.中南林业科技大学环境工程研究所，湖南 长沙 410004；2.四川省环境保护科学研究院，四川 成都 610041；3.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004)

林业非点源污染研究进展

常明庆1,2，王 平1*，周小玲3，黄忠良3

(1.中南林业科技大学环境工程研究所，湖南 长沙 410004；2.四川省环境保护科学研究院，四川 成都 610041；3.湖南省林业科学院，湖南 长沙 410004)

非点源污染作为目前影响水环境质量的重要污染源，已引起广泛关注，并成为研究热点之一，但其研究重点主要集中在农业非点源污染领域。而林业非点源污染对山区、丘陵等区域地表水体的水质有重要的影响，尤其是采伐、整地、使用化学物质和林火等林业活动对水质的影响更大，因此开展林业非点源污染的研究，制定相应的防治措施具有重要的意义。

林业； 非点源污染； 水质

水环境污染通常可以分为点源(Point Source)污染和非点源(Non-point Source)污染。美国清洁水法修正案(1977年)对非点源污染的定义为：污染物以广域的、分散的、微量的形式进入地表及地下水体而引起的污染[1-2]。近年来，点源污染的重视程度和控制水平不断提高，而非点源污染由于涉及范围广、控制难度大，已成为影响水环境质量的重要污染源[3]。但是国内外有关非点源污染的研究主要集中在与农业非点源污染相关的领域，而对林业非点源污染还没有给予足够的重视，缺少系统的研究和论证，因此探讨林业非点源污染的研究现状和进展具有重要的意义。

1 非点源污染研究现状

20世纪60年代，美、英、日等国率先开展了非点源污染的研究，70年代起开始系统化研究，并付于管理实践。其中美国是世界上少数几个对点源和非点源污染进行全国性系统控制研究的国家之一[4]。美国1972年的《清洁水法》首次将非点源污染控制纳入国家法规，1987年的《清洁水法修正案》规定各州都要将非点源污染治理列入州政府议事日程[5]。我国真正意义上的非点源污染研究始于北京市径流污染的研究及20世纪80年代初的全国湖泊、水库富营养化调查和河流水质规划研究[6]。90年代以来，农药、化肥污染的特征及影响因素研究和黑箱经验统计模型在农业非点源污染研究方面占据了重要地位[7]。

1.1非点源污染的特点和类型

非点源污染的特点可以归结为不确定时间、不确定途径和不确定量等[8-9]。具体来讲，主要的特点有：随机性、广泛性、复杂性、滞后性、时空性、具有初期效应[10-11]。

非点源污染的污染源归纳起来一般包括以下方面：土壤的侵蚀和流失；农用化学制品的应用；城镇地表径流；农田污水灌溉；矿区、建筑工地径流；大气干、湿沉降；林区地表径流；旅游污染；水体人工养殖；农村生活污水；分散形式畜牧业养殖废水；底泥二次污染等[9,12]。贺缠生等[13]根据非点源污染的发生区域和过程将其分为城镇地表径流污染、农业流域非点源污染、矿区和建筑工地地表径流污染、林区地表径流污染、大气降水污染等。

1.2非点源污染的表现和危害

非点源污染是溶解性或固体污染物在大面积降水和径流作用下汇入水体而引起的污染，这些污染物是指诸如大气悬浮物，城市垃圾，禽畜排泄物，农田、土壤中的化肥、农药、重金属，以及其他有毒、有害物质等[14]。非点源污染主要表现为氮、磷等植物养分、农药、重金属及盐类污染物等，通过地表径流与下渗过程污染水体，其结果不仅加重了湖泊、水库、海湾等水体的富营养化，破坏水生生态系统、降低水体溶解氧和减少生物多样性，并且，在土壤中逐渐积累的污染物质也构成了对地下水的极大威胁，从而引起地表水和地下水中污染物含量超标，导致水质严重恶化[15-16]。

1.3非点源污染的研究方向

樊娟等[17]对目前国内外非点源污染的统计表明，非点源污染研究主要集中在调查与评价、模型研究和防治技术三方面。将农业、城市非点源污染负荷模型与“3S”技术结合，与水质模型对接，用于流域水质管理，成为现代农业、城市非点源污染研究的新热点[18]。各种建设工程的非点源污染也受到了关注，如高速公路建设项目、矿山开采项目、半悬索道建设项目、矿区、建筑工地的土壤流失量和非点源污染负荷量的计算研究也有一定的进展[19-20]。

2 林业非点源污染概念和特点

林业非点源污染是指林业生产活动过程中或林区降雨过程中产生径流，使得一些污染物随水流进入林区的河流(或者湖泊)，从而引起水质污染的现象[21]。这些污染物主要包括：

(1) 林业生产活动或管理过程中的营养物质、温度、有毒化学物质和金属、有机物、病原菌、除草剂、杀虫剂等，以及在林业生产活动中和这些物质相关的其他污染物。所有这些污染物有可能影响河流水水质和水生栖息地，并影响地表水和地下水水质；森林砍伐也影响了小流域的水文，从而有可能降低水质。

其中美国环保局湿地、海洋、流域非点源污染控制办公室认为林业非点源污染最应该关注的方面是沉积物，因为沉积物的运输迁移对于几乎所有的采伐活动和森林道路的影响是一个长期的过程(超过2年)。

(2) 林区降雨过程中所发生的地表侵蚀和径流，使地表的植物残体、枯枝落叶及其形成的腐殖物中的营养物质随水流进入水体，在一定程度上形成非点源污染。尤其是在森林砍伐区，由于原有植被和生态系统被破坏，可以增加地表径流和土壤侵蚀，区域非点源污染的潜在威胁增加。其中影响流域非点源污染负荷的主要因素有水文地质、土壤类型和土壤化学性质、植物类型及覆盖面积、排水系统密度、降雨特性(雨量、强度、径流量)等。

林业非点源污染的特点主要有[21]：

(1) 不确定性：由于林业非点源污染受到林业生产活动和降雨(或融雪)形成的径流的影响作用，而降雨和生产活动时间没有规律可循，由此产生的林业非点源污染也具有不确定性。

(2) 复杂性：林区污染物的来源、种类复杂，林业生产方式的多样，使得林业非点源污染的监测、研究、控制和处理困难而复杂。

(3) 滞后性：森林对大气降水有很强的缓冲作用，而且可以改变降水的水质，非点源污染对环境的影响有一个量的积累过程，在时间上表现出滞后效应。

(4) 时空性：非点源污染负荷的时间(降雨径流过程、年内不同季节及年际间)和空间(不同地点)变幅大。

(5) 具有初期效应：污染负荷在径流初期含量较高，在时间上存在一个较明显的初期效应。

3 林业非点源污染的研究现状

林业非点源污染的来源包括自然原因和人为原因，自然原因包括降雨和植被变化等因素，人为原因包括采伐森林、旅游、放牧和施用化肥、除草剂、杀虫剂等因素[22]，这些都会引起森林集水区水质的变化。目前林业非点源污染的研究主要有以下几个方面：

(1) 森林采伐对溪流水质的影响

(2) 林、营林过程中化学物质的使用

林业施肥始于20世纪30年代，在北美、澳大利亚和日本等国首先开展试验研究，主要是为了改善林木营养状况和促进林木生长，以达到优质、高产、高效、低成本的营林目的[25]。我国自20世纪70年代末开始研究杨树、泡桐、桉树和杉木等速生用材树种幼林期的施肥效应，并对养分管理理论和技术进行了探讨[26]。这些研究结果促进了部分造林工程中人工林的施肥，但也在一定程度增加了林地非点源污染的风险。

在营林过程中，化肥、杀虫剂、除草剂等化学物质的使用，会有一部分最终进入溪流，污染水体[27]。为了在急剧减少的土地上可持续地生产木材，过去的几十年间美国东南部的森林越来越多地使用化学物质，大约每年有800000hm2森林使用除草剂来控制竞争植物的生长。自1969年以来在美国东南部地区林用化肥施用量达到了4000000hm2，在1990～1999年间，林用化肥与过去十年相比增加了近800%，远远超过了世界上其他地区森林施肥，而且这个数字还在增加，这对水质产生了潜在的危害[28]。FOX等[29]研究表明，森林施肥在美国两大区域是一个应用广泛的造林措施。在南部，2005年超过485623hm2的火炬松(Pinustaeda)和湿地松(Pinuselliottii)施用了氮肥或氮磷复合肥；在西北太平洋地区每年有大约40469hm2花旗松(Pseudotsugamenziesii)使用化肥。

尽管林区总的水质状况很好，但在采取施肥等林业管理措施以后潜在地改变了水体质量。不过最优管理措施(Best Management Practiced,BMPs)在美国实施25年以来的跟踪研究表明，森林施肥对水质指标的危害很小或不产生危害[29]。因此，按照最优方案施肥还是可行的。

(3) 整地方式对水质的影响

(4) 林火引起的森林溪流水质变化

4 展望

由于森林与水质之间的关系较复杂，不仅受到森林、土壤、地质、气象等因素的影响，同时也受到人类活动的影响，以至于很难找出林业非点源污染影响的主导因素。在今后，应综合多学科内容进行系统和全面的林业非点源污染的研究，提出一个完善的治理和防治方案。以后的研究应主要集中以下几个方面：

(1) 森林系统中营养元素的地球化学循环机理研究；

(2) 不同的林业生产活动方式(营林、造林)产生的非点源污染影响；

(3) 不同的林分结构(或树种)防治林业非点源污染的能力，并选择合适的植被恢复模式；

(4) 建立林业非点源污染相关的预测、评价模型，并提出合理的治理措施。

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(责任编辑：谭著明)

Progressofresearchonnon-pointsourcepollutionofforestry

CHANG Mingqing1,2, WANG Ping1*, ZHOU Xiaoling3, HUANG Zhongliang3

(1.Institute of Environmental Engineering, Central South University of Forestry and Technology,Changsha 410004, China; 2.Sichuan Academy of Environmental Protection Science,Chengdu 610041,China; 3.Hunan Academy of Forestry, Changsha 410004, China)

Non-point source pollution is an important pollution of water environment quality which has been given extensive attention and become a hot research topic, but the research is mainly focus on the field of agricultural non-point source pollution. Non-point source pollution from forestry has important impact on the quality of surface water bodies of mountain area, hilly land and other regions. In particular, the management activities such as cutting, soil preparation, use of chemical substances and prescribed burning have greater impact on the water quality. Therefore, carrying out research on forestry non-point source pollution and taking relevant prevention measures will be of great significance.

forestry; non-point source pollution; water quality

X 501

A

1003-5710(2010)04-0036-04

10. 3969/j. issn. 1003-5710. 2010. 04. 010

2010-07-01

2010-08-12

国家“十一五”科技支撑项目(2006BAD03A16-04)，湖南省环境科学重点学科基金(2006180)资助

常明庆(1963-)，男，汉族，河南安阳人。

*通讯作者： 王 平(1964-)，男，教授，博士生导师，E-mail:wangping@csuft.edu.cn.