巢湖流域农业面源污染研究综述

季军民+刘庆广

摘 要：随着巢湖流域经济社会的进一步发展，农业面源污染问题日渐突出，成为当前研究热点。根据文献总结综述巢湖流域农业面源污染的研究现状，在此基础上简要讨论研究中存在的问题并展望今后的研究工作。

关键词：巢湖流域；农业面源污染；研究现状；建议

中图分类号 X592 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2016）20-0063-04

Research Review on Diffused Pollution in Chaohu Watershed

Ji Junmin1 et al.

（1Department of Biological & Environmental Engineering，Hefei University，Hefei 230013，China）

Abstract：With the further development of economic and social of Chaohu watershed，agricultural diffused pollution problems have increasingly been prominent and become the focus of current research. According to the status summary of the literature reviewed in Chaohu watershed agricultural diffused pollution，this paper briefly discussed problems existing in the research and prospected the future research.

Key words：Chaohu watershed；Agricultural diffused pollution；Research status；Advise

巢湖，位居安徽省中部，是全国五大淡水湖之一，流域面积大，水网纵横，河流密布，其中主要入湖河流有南淝河、十五里河、派河、柘皋河、丰乐河、杭埠河、白石天河、兆河等8条河流，以向心辐射状汇入巢湖，东经裕溪河流入长江。流域丰富的自然资源和良好的生态环境为区域的经济社会发展提供了优越的条件。

随着巢湖流域经济社会的迅猛发展，人口的不断集聚，巢湖污染问题日益突出。通过“零点治理”等行动，工业点源污染得到有效的控制，然而巢湖污染问题并没有明显好转，因此农业生产带来的面源污染逐渐成为研究的热点。欧美国家的治水经验表明，点源污染源达到零排放后，江河湖海的水质恢复情况仍不乐观，其中主要原因之一就是于面源污染的影响[1-6]。据崔健，马友华等[7]的研究表明，全球30%～50%的地区遭到面源污染的影响，其中12%左右的污染有面源污染引起的。阎伍玖[8]在巢湖流域对不同土地利用方式的表径流监测试验后，指出面源污染已成为巢湖污染的主要原因。如今，农业面源污染已成为巢湖水体污染的主要原因，严重限制了巢湖流域经济社会的可持续发展，农业面源污染治理已刻不容缓。本文通过查阅相关文献，总结近30a来的研究现状，并在此基础上对流域面源污染研究提出一些看法。

1 农业面源污染的定义

面源污染（diffused pollution，DP），在我国又称非点源污染（non-point source pollution，NPS），是一个相对点源污染（point source pollution）而言的名词。美国环境保护局（USEPA）将其定义为溶解和固体的自然或人类活动的污染物从非特定地点，在降水或融雪冲刷作用下，经过径流、渗漏、渗透过程而汇入受纳水体（包括河流、湖泊、湿地、近海水体和地下水等）引起的有机污染、水体富营养化或其他有毒有害污染[9]。目前国内对农业面源污染尚未有统一的定义，一般来说，面源污染主要指农业面源污染。本文归纳相关文献[10-11]，将其定义为：在农业生产活动中，氮磷钾等营养元素、农药、土粒以及其他一些有机或无机污染物质，在降水或径流作用的冲刷下，大量污染物随农田的径流、排水和地下渗漏进入受纳水体，从而引起的环境污染。主要包括化肥污染、农药污染、集约化养殖污染、农膜残留污染。此外，还包括农村生活垃圾等造成的污染。

与点源污染相比，面源污染存在许多明显不同的特点，这在不少文献[7，12]都有总结，可将其归纳为随机性、分散性、广泛性、难监测性、滞后性。由于降水的随机性，直接影响了面源污染发生的时空范围，致使面源污染的发生也具有随机性、分散性和广泛性的特点。上述特点导致人们难以进行及时监测，给面源污染的研究、控制和治理工作带来了较大困难。

2 巢湖流域面源污染研究现状

20世纪80年代初，我国前后在于桥水库、太湖、滇池、巢湖、三峡库区等湖泊、水库开展富营养化调查和河道水质规划研究，拉开了我国面源污染研究的序幕。在巢湖流域，阎伍玖，王心源[13]经过对巢湖流域基本情况的全面分析和流域内营养物地表径流输入量与不同土地利用类型之间的关联进行研究，为巢湖流域面源污染的控制提供依据。张之源，王培华等[14]根据1986-1995年近10a的巢湖水质监测数据，分析得出总氮、总磷的面源污染负荷分别占总量的49%和40%，并就面源污染治理提出了一些对策。这一阶段主要是研究分析土地利用类型与污染物之间的关系，立足于受纳水体的水质，估算流域面源污染物输入量。这些都只是对巢湖流域面源污染的特征与污染负荷定量计算的初步研究。

20世纪90年代末，尽管流域内工业点源和城镇生活点源污染控制与治理水平的不断提高，但巢湖水质没有明显的改善，水污染状况依然十分严重。因此，对巢湖流域面源污染问题应多加关注，除此之外，相关研究也要持续跟进。

2.1 面源污染的产生、迁移与转化机理研究 农业面源污染物来自于土壤中的农业化学物质，它的产生、迁移与转化过程实际上是污染物从土壤圈向其他圈层，特别是水圈，扩散的过程。因此，农业面源污染实际上是一种扩散污染，对其机理的研究主要有2个方面，一是污染物在土壤圈中的迁移与转化行为；二是污染物在外界条件下（降水、浇灌等）从土壤向水体扩散的过程[15]。第一方面是研究的基础，第二方面是研究的重点和关键。

农业面源污染的产生、迁移与转化机理是我们进行模拟监测的基础。金庆海，朱素菊等[16]通过对合肥市巢湖流域地区各种径流排入水体的总磷量的统计分析，表明畜禽养殖排磷量占总负荷的14.61%，水产养殖排磷量占总负荷的2.17%，磷物质面源污染所占比重较大。毛战坡，彭文启等[17]通过在巢湖鲍家塘流域对氮素污染物进行的研究，提出了面源污染的“源-汇”机制。农田土壤氮、磷元素的大量流失是引起农业面源污染的主要原因，近期关于这方面的研究较多。王静，郭熙盛等[18]在巢湖支流南淝河进行观测实验，结果表明秸秆覆盖区与传统耕作区相比，地表径流迁移的氮、磷流失量分别减少了27.42%和32.29%，说明秸秆覆盖能有效减少氮、磷元素的流失。王桂苓，马友华等[19]采用田间径流池法，测算氮、磷元素通过地表径流的流失情况，得出旱田氮素主要以硝态氮形式流失，水田氮素则以铵态氮形式流失为主。蒋尚明，袁先江等[20]在巢湖上游典型塘坝灌溉区域进行降雨径流模拟，结果表明塘坝灌溉系统能有效的减少农业面源污染负荷。

2.2 土地利用方式对面源污染研究 土地利用方式是面源污染研究的关键领域，不合理的土地利用方式必然会导致化肥、农药的过量输入，过量的氮、磷等元素通过地表径流入湖泊，从而造成面源污染。阎伍玖，鲍祥[21]通过对巢湖流域11种不同土地利用方式地表径流的监测以及土壤养分流失状况的测定，分析了不同土地利用方式对面源污染的贡献程度，最后建议合理的利用土地。王宗志，金菊良等[22]运用模糊聚类对应分析方法对阎伍玖、鲍祥的研究数据进行分析，结果表明巢湖流域的土地利用方式与地表径流营养盐流失存在明显的相关性：总磷和水溶性磷的污染主要来自冲畈水田、山芋地、小麦地、饲养地、荒地等的径流输入，而总氮、水溶性氮和水溶性COD的输入主要来自大豆地、菜园地、山坡地、农村道路等的径流输入。陈剑，刘云慧等[23]在巢湖流域杭埠-丰乐河开展2001—2008年不用土地利用与面源污染间关系的研究，表明农田的氮磷污染负荷明显高于林地，增加林地面积可减少氮、磷元素的流失。金潇，熊鸿斌[24]从不同角度对巢湖流域合肥地区2001—2010年10a间的面源总磷污染负荷进行分析，探讨了土地利用变化对流域面源污染的影响，最后提出相应的土地应用管理措施。常龙飞，王晓龙等[25]对巢湖典型低丘山区坡地的6种重要土地利用类型进行研究，通过定位观测与收集坡面壤中流，探讨该区域土壤养分流失动态变化特征。

2.3 面源污染模型研究 模型可以简化复杂的实际情况，帮助人们认识和理解一些不能直接观察或复杂的过程。通过对面源污染模型的模拟，研究人员可以对全流域及小流域面源污染的产生、迁移与转化机理进行定性定量描述，分析面源污染产生的时空特征，识别其主要来源与迁移路径，预报污染产生的负荷以及对水体可能产生的影响，也可用于评估土地利用变化以及不同管理与技术措施对面源污染负荷和水质的影响，为流域水环境规划与管理提供决策依据。鉴于模型研究的重要作用，已逐渐成为面源污染研究中最主要的领域之一。

孙莉宁，张之源[26]在巢湖杭埠-丰乐河流域运用WARMF（Watershed Analysis Risk Management Framework）模型对面源污染进行分析，并对总悬浮物和总氮污染负荷进行研究。鲍锦磊，孙世群[27]选用AnnAGNPS（Annualized Agricultural Non-Point Source）模型模拟了巢湖支流马槽河流域实际情况，分析其农业面源污染负荷。吴春蕾，马友华等[28]分析了巢湖流域面源污染的特点，并在此基础上建立了基于GIS的SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，打开了巢湖流域农业面源污染研究的新阶段。郑姗姗，Perrin J L等[29]利用ATHYS（ATelier HYdrologique Spatialise）模型对巢湖丰乐河流域进行降雨-径流模拟，为面源污染防治提供科学依据。欧阳威，黄浩波等[30]运用ECM（Export Coefficient Model）模型对巢湖柘皋河流域面源污染负荷进行时空分析，进而提出面源污染防治措施。王雪蕾，吴传庆等[31]利用DPERS（Diffuse Pollution Estimation with Remote Sensing）模型，估算了巢湖流域2010年氨氮和化学需氧量面源污染负荷进行估算与解析，并提出了相应的解决措施。

2.4 面源污染防控研究 在充分认识到面源污染的危害后，大量学者积极研究面源污染防治技术，并提出诸多措施进行面源污染治理。尹澄清，毛战坡[32]根据巢湖流域多小型湖泊和湿地的特点，提出“多塘法”治理面源污染。李如忠等[33-34]通过对巢湖流域农业氮、磷营养物的来源和输送、转化途径的分析，提出控源、截留及构建湖滨生态系统来削减、净化氮、磷营养物面源污染的控制对策。石健，石润圭[35]在综合分析巢湖流域农业面源污染情况的基础上，提出来面源污染治理的指导思想、技术路线。王晓辉，张之源等[36]从陆域及水体治理两方面提出流域面源污染控制的相应措施。王桂苓，马友华等[37]通过对巢湖流域种植业的污染调查分析，提出了巢湖面源污染控制措施。汪洁，栾敬东等[38]则对巢湖流域种植业、禽畜养殖业、水产养殖业的污染调查基础上，提出采用生态补偿的治理措施解决面源污染问题。汪巧玲[39]通过总结巢湖流域农村面源污染现状，从生活污水治理和沼气工程两方面提出面源污染综合整治措施。

3 展望与建议

面源污染问题的解决，首先要加强面源污染的产生、迁移与转化机理研究。巢湖流域农业面源污染研究在此方面已较为完善，但是相关研究只是短暂的监测研究，再加上研究人员采用的统计方法不同、研究数据难以共用，因而影响了巢湖流域面源污染研究的进一步开展。由此可见，建立巢湖流域面源污染信息数据库，实现科研数据的共享共用，对今后面源污染研究具有重要意义。

面源污染的模型研究不仅是巢湖流域研究的热点，也是国内外研究的热点。90年代后，“3S”技术在面源模型研究中的运用使得地面信息数据的数量和质量都大为进步，从而大大加强了面源模型的应用性能，同时也促进了大流域面源模型的迅速发展，“3S”技术与面源模型的连接已成为面源模型研究范畴中的热门课题，SWAT、AGNPS、BASINS模型都与GIS系统进行了联系[40]。目前巢湖流域面源污染模型研究中所采用的WARMF、AnnAGNPS、SWAT、ATHYS、ECM、DPERS等模型都是对国外模型进行验证和模拟应用，缺少基于本流域情况的模型研制与开发。结合“3S”技术开发适合本流域特点且能放映时空变化特征的面源污染负荷模型将是今后研究的一个热点。

农业面源污染防控是一项长期且复杂的系统工程，迫切需要建立并完善一整套的政策体系，来实现污染防控的目标。近年来最佳管理措施（Best Management Practices，BMPs）受到较多关注[41-44]，特别是当中的非工程措施，因其投入成本低、农民参与等特点被认为是面源污染防控最有效的措施。在目前的巢湖流域面源污染防控技术研究中，只是零星提到BMPs的一些措施，但并未形成完整的体系。此后，应加强BMPs在巢湖流域的运用及效应评估研究，探索适宜巢湖流域实地情形的面源污染防控计划，以有效解决流域农业面源污染问题。

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