管窥农业中非点源污染的研究和趋势
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《我国农业面源污染的现状与控制技术研究》篇一一、引言农业作为国家发展的重要支柱,为我国人民提供了充足的食物和稳定的生活基础。
然而,随着现代化进程的推进和人口的不断增长,我国农业面源污染问题日益凸显,已成为制约农业可持续发展和生态环境保护的重要因素。
本文旨在分析我国农业面源污染的现状,并探讨相应的控制技术研究进展。
二、我国农业面源污染的现状1. 污染来源:农业面源污染主要来源于化肥和农药的不合理使用、畜禽养殖业的废弃物排放、农田地表径流以及农村生活垃圾等。
2. 分布特点:我国农业面源污染呈现地域性特征,主要分布在西南丘陵山区、长江中下游平原和黄淮海平原等农业生产密集区域。
3. 影响范围:农业面源污染不仅对水体造成污染,还对土壤和大气环境产生不良影响,威胁着生态系统的平衡和农业的可持续发展。
三、农业面源污染的危害1. 水体污染:化肥、农药等污染物随雨水径流进入河流、湖泊等水体,导致水体富营养化,影响水生生物的生存。
2. 土壤退化:长期的不合理施肥导致土壤板结、肥力下降,土壤质量退化严重。
3. 农产品质量安全:农药残留超标严重影响农产品的质量安全,危害人们的身体健康。
四、农业面源污染控制技术研究1. 减量施用化肥技术:通过科学施肥、精准施肥等手段,减少化肥的使用量,提高化肥利用率。
同时,推广有机肥替代部分化肥,改善土壤结构。
2. 高效低毒农药研发与应用:研发高效、低毒、低残留的农药品种,推广病虫害生物防治技术,减少农药使用量。
3. 畜禽养殖污染治理技术:采用清洁养殖技术、粪便资源化利用技术等,减少畜禽养殖业对环境的污染。
4. 农田水土保持与生态修复技术:通过水土保持工程、植被恢复等措施,减少农田地表径流,修复受损的生态环境。
5. 农村生活垃圾处理技术:建立农村生活垃圾分类收集、转运和处理系统,提高垃圾处理效率和资源利用率。
五、结论与展望当前,我国农业面源污染问题严峻,控制技术研究具有重要意义。
通过减量施用化肥技术、高效低毒农药研发与应用、畜禽养殖污染治理技术等一系列措施的实施,可以有效控制农业面源污染,保护生态环境。
《我国农业面源污染的现状与控制技术研究》篇一一、引言农业作为我国的重要产业,一直以来对国民经济建设做出了巨大的贡献。
然而,伴随着其发展而来的是日益严峻的农业面源污染问题。
面源污染因其广泛的来源和隐蔽的扩散路径,在诸多生态环境问题中显得尤为突出。
本文将就我国农业面源污染的现状进行深入分析,并探讨控制技术的相关研究进展。
二、我国农业面源污染的现状1. 农业面源污染的定义及特点农业面源污染是指由自然降水或地表径流携带农田中的农药、化肥、畜禽粪便等污染物,通过地表径流或地下渗透等方式进入河流、湖泊等水体所造成的污染。
其特点包括污染来源广泛、影响范围大、过程复杂等。
2. 我国农业面源污染的严重性近年来,由于过度使用化肥和农药、不合理的耕作方式等因素,我国农业面源污染问题日益严重。
这不仅对水体环境造成了严重破坏,还对农产品质量安全构成了威胁。
三、农业面源污染控制技术研究1. 减少化肥和农药的使用针对化肥和农药的过度使用问题,科研人员提出了多种控制技术。
如通过精准施肥技术,根据土壤状况和作物需求,科学地调整化肥使用量;通过生物农药和植物生长调节剂等环保型产品替代传统化学农药,减少对环境的污染。
2. 优化耕作方式针对不合理的耕作方式,如轮作休耕、秸秆还田等措施被广泛推广。
这些措施不仅有利于提高土壤质量,还能有效减少土壤侵蚀和养分流失。
此外,推广节水灌溉技术也是控制农业面源污染的重要手段。
3. 生态拦截技术生态拦截技术是一种通过建立生态拦截带,利用植被、土壤等自然力量对农田径流进行拦截、过滤和净化的技术。
该技术能够有效地减少农田径流中的污染物含量,降低对下游水体的污染压力。
目前,该技术在我国的河流、湖泊等水域得到了广泛应用。
四、未来研究方向与展望未来,我国在农业面源污染控制技术方面仍需进一步研究和发展。
首先,需要加强基础研究,深入探讨农业面源污染的形成机制和影响因素,为制定有效的控制措施提供科学依据。
其次,需要加强技术研发,研发出更加环保、高效的农业投入品和生产技术,以替代传统的、对环境造成较大压力的投入品和技术。
我国农业面源污染治理技术研究进展我国农业面源污染治理技术研究进展一、引言近年来,全球范围内的环境保护问题备受关注,而农业面源污染作为其中的一个重要方面,对我国农业发展和环境健康产生了严重影响。
农业面源污染指的是农业活动中产生的污染物,包括农药残留、化肥过剩、农田径流等。
这些污染物对土壤、水体质量等造成了不可逆转的影响,对人类健康和农产品安全构成了威胁。
为了解决这一问题,我国在农业面源污染治理技术的研究方面取得了一系列进展。
二、农业面源污染的现状与问题我国是一个农业大国,农业面源污染问题尤为突出。
由于农业生产规模不断扩大,农药和化肥的使用量不断增加,导致土壤和水环境的污染日益严重。
据统计,我国每年使用的农药总量超过80万吨,其中一部分残留于土壤中,对农田生态系统有着长期的影响。
此外,农田径流中的氮、磷等营养物质也会导致水体富营养化,引发蓝藻水华等问题。
三、农业面源污染治理技术研究进展1. 有机农业技术有机农业技术是一种可持续发展的农业生产方式,通过减少农药和化肥的使用,可以有效降低农业面源污染。
有机农业技术主要包括有机种植、有机肥料的使用和有机农药替代等。
有机种植可以提高土壤的肥力,减少农药使用量;有机肥料可以增加土壤有机质含量,提高土壤的保水保肥能力;有机农药替代则可以减少对土壤和水体的污染。
2. 精准施肥技术精准施肥技术是一种根据作物需求和土壤肥力状况进行施肥的方法,可以减少农田中化肥的使用量,降低农田中氮、磷等营养物质的流失。
精准施肥技术主要包括土壤测试、作物需求预测和施肥管理等方面。
通过对土壤进行测试和分析,了解土壤的养分含量和作物的需求,可以精确计算出最合适的施肥量,避免了化肥的浪费和过量施肥的问题。
3. 植物养分管理技术植物养分管理技术是指通过合理管理植物的养分吸收和利用,达到减少农田中养分流失的目的。
这种技术包括选择适宜的作物品种、优化灌溉管理和农药使用等。
选择适宜的作物品种可以使植物对养分的吸收和利用能力更强,减少养分的浪费;优化灌溉管理可以减少土壤中养分的淋失和流失;农药的合理使用可以降低农田中农药残留的风险,减少对水体的污染。
《我国农业面源污染的现状与控制技术研究》篇一一、引言农业作为国家发展的基础产业,其可持续发展对生态环境、食品安全乃至整个经济体系的健康具有重要影响。
近年来,随着农业集约化、机械化程度的提高,农业面源污染问题逐渐凸显,成为制约农业绿色发展的重要因素。
本文旨在分析我国农业面源污染的现状,并探讨有效的控制技术及其应用前景。
二、我国农业面源污染的现状1. 污染概况农业面源污染是指农业生产活动中产生的污染物,通过地表径流、农田排水等方式进入河流、湖泊等水体,造成水体富营养化、水质恶化等环境问题。
当前,我国农业面源污染问题日益严重,已成为水体污染的重要来源之一。
2. 主要污染源(1)化肥、农药的不合理使用:为追求农作物产量,部分地区存在过量使用化肥、农药的现象,导致土壤和水体污染。
(2)畜禽养殖业:畜禽养殖产生的粪便和废水未经处理直接排放,也是农业面源污染的重要来源。
(3)农田地表径流:降雨等自然因素导致农田地表径流携带大量污染物进入水体。
三、控制技术研究1. 源头控制技术(1)精准施肥技术:通过土壤检测和作物需求分析,科学确定化肥使用量,减少化肥流失。
(2)生物农药和有机农药替代技术:研发和推广生物农药、有机农药,减少化学农药的使用量。
(3)生态养殖技术:通过改进畜禽养殖方式,实现粪便和废水的资源化利用。
2. 过程控制技术(1)农田水土保持技术:通过建设农田防护林、坡地梯田等措施,减少地表径流对土壤的冲刷。
(2)农田排水系统优化:合理设计农田排水系统,确保排水畅通,减少污染物进入水体的机会。
3. 末端治理技术(1)湿地处理技术:利用湿地生态系统对水体进行自然净化,去除水中的氮、磷等污染物。
(2)人工湿地和生物滤池技术:通过模拟自然湿地生态系统,对农田排水进行人工净化处理。
四、技术应用与前景展望针对农业面源污染的控制技术,已经在多个地区进行了实际应用并取得了显著成效。
例如,精准施肥技术和生物农药的推广应用,有效减少了化肥和农药的使用量;生态养殖技术的实施,使得畜禽养殖业实现了废物的资源化利用;农田水土保持技术和排水系统优化措施的落实,大大降低了土壤和水体的污染风险。
农业发展中的农业非点源污染防治农业在国家经济和社会发展中起着重要的作用。
然而,随着农业规模的扩大和农业生产方式的改变,农业所带来的非点源污染问题也逐渐凸显。
农业非点源污染是指由农业生产活动过程中产生的污染物通过径流或渗漏等途径,进入到水体、大气和土壤中,对环境和生态系统造成的污染。
在农业发展中,保护环境和防治农业非点源污染是至关重要的。
一、非点源污染类型农业非点源污染主要包括化学物质排放和土壤侵蚀两种类型。
化学物质排放是指农业生产过程中使用的农药、化肥和饲料添加剂等化学物质在农田和农场的管理中逐渐积累,然后通过雨水径流等方式进入水体,造成水质污染。
土壤侵蚀是指水土流失引起的农业土壤质量下降和水土流失的现象,导致土地肥力下降,甚至造成水源地污染。
二、非点源污染的危害农业非点源污染给环境和生态系统带来了严重的危害。
首先,化学物质排放会导致水体中农药残留和水质污染,对水生生物产生毒害作用,破坏生态平衡。
其次,土壤侵蚀会导致土壤质量下降和水土流失加剧,造成耕地减少、土地沙化等问题,严重威胁农业可持续发展和粮食安全。
除此之外,农业非点源污染还会影响人类健康和生活质量,例如农药残留可通过食物链进入人体,对人体健康造成慢性毒害。
三、农业非点源污染防治的措施为了有效防治农业非点源污染,需要采取综合措施,从源头控制、合理施肥、生态修复等方面入手。
首先,源头控制是重点。
农业生产过程中的化学物质排放主要来自于农药和化肥的使用,因此应加强对农药和化肥的管理和监控,合理使用农药和化肥,并加强对农民的培训和指导,提高其使用的科学性和准确性。
其次,合理施肥对减少农业非点源污染也有重要作用。
过度追肥和不合理施肥会导致养分的浪费和农田土壤肥力下降,进而导致化学物质在水体中的流失。
因此,应加强对农田的养分管理,根据土壤养分的需要进行合理施肥,避免过量施肥和营养物质的流失。
此外,生态修复也是防治农业非点源污染的重要手段。
通过植被修复和生态工程建设,增加土地的保持能力,减少水土流失,改善农田环境和水质,降低农业非点源污染的风险。
农业非点源污染控制技术研究随着人口和社会的不断发展,农业在全球经济体系中扮演着重要的角色。
但同时,农业也带来了许多环境问题,尤其是非点源污染。
非点源污染是指由农业活动、城市的雨水排放、林业、建筑等各种活动形成,难以确定来源的污染,它的危害同样严重。
因此,控制农业非点源污染成为了一个愈发迫切的问题,建立一套行之有效的非点源污染控制技术体系是必要的。
1. 农业非点源污染的成因农业非点源污染是农业活动的副产品,主要来自农业生产活动、堆肥堆场、农村生活污水、农业废弃物、种植与施肥、农药与农残、养殖与排泄物等方面。
其中,农业废弃物引起的非点源污染因其短期与长期的污染作用一直备受关注。
通过农业废弃物降低污染,不仅可以减轻环境压力,同时也可以提高农业生产效益。
2. 农业非点源污染控制技术为了控制农业非点源污染,发展出了许多非点源污染控制技术。
排水林和湿地就是其中两种有效的方法。
排水林是通过栽种或保留树木和植被,来提高土壤水分和干湿沟的蓄水能力。
排水林还可以减少水中氮和磷等营养物的含量。
另外,湿地技术也可以有效地控制非点源污染。
湿地技术将废水引入湿地系统,并利用特殊的植物和微生物来去除污染物。
湿地还可以增加土壤的风险防控能力,同时也可以为水体提供优质的水资源,保护水土。
3. 农业非点源污染控制技术研究现状小型微型生物湿地技术和固体酸性质转化技术是目前农业非点源污染控制技术中的研究热点。
针对农业废弃物处理方面,生物转化技术正在逐渐成为广大研究领域的新宠。
但随着农业生产的迅速发展,相关研究仍然面临着许多技术瓶颈和挑战。
鉴于此,扩大相关研究领域和加强合作,共同推动农业废弃物的处理和环境保护是非常必要的。
4. 农业非点源污染控制技术发展前景随着环保意识的不断提高和科技的不断发展,农业非点源污染控制技术将有望得到迅速发展。
未来,我们可以采取多种形式,推广农业非点源污染控制技术,例如提高公民环保意识,加强政策法律的制定和实施,以及加强科技研究等。
农业面源污染研究进展及其发展态势【摘要】农业面源污染是指农业生产活动中产生的污染物最终进入水体,影响水质和生态环境的现象。
本文通过对农业面源污染的定义、研究意义和目的进行介绍,分析了该污染的来源、研究方法、进展、影响因素以及发展态势。
在结论部分提出了农业面源污染的防治策略,并探讨了未来研究方向。
通过本文的研究,可以更加全面了解农业面源污染的特点和影响,为今后的防治工作提供科学依据和方向。
【关键词】农业面源污染、研究进展、发展态势、来源、研究方法、影响因素、防治策略、未来研究方向、结论总结1. 引言1.1 农业面源污染的定义农业面源污染是指由农业活动引起的土地和水体污染问题。
农业活动包括农作物种植、养殖业和农村生活污水排放等,这些活动会释放大量的污染物质到土壤、地下水和表面水体中,对周围环境和生态系统造成严重影响。
农业面源污染的特点是污染物质具有随机性和间歇性,且难以准确监测和控制。
农业面源污染的定义可以从两个层面来理解,一是从传统意义上看,即农业活动对环境造成的污染;二是从现代生态学的角度来看,农业活动产生的污染物对生态系统的影响。
综合两者,农业面源污染可以理解为农业生产活动产生的污染物对土地和水体环境造成的不利影响,并且在一定范围内对生态系统产生破坏。
在当前社会环境问题日益凸显的情况下,农业面源污染已经成为一个严重的环境问题,需要引起社会各界的高度重视和关注。
1.2 研究意义农业面源污染研究具有重要的意义。
农业是我国的重要产业,农业生产会产生大量的废水、废气和废渣等污染物,这些污染物直接排放到环境中,会对周围的水质、空气质量和土壤质量造成污染,影响人们的生活质量和健康。
农业面源污染对生态环境造成破坏,会导致生物多样性减少,土壤退化,水资源受到污染等问题,进而对生态系统的稳定性和可持续发展造成影响。
深入研究农业面源污染的来源、影响及防治措施,对保护环境、促进可持续发展具有重要意义。
通过开展农业面源污染研究,可以为政府部门制定相关政策和措施提供科学依据,促进农业生产从传统方式向清洁、绿色、可持续的方向发展。
农业污染治理与非点源污染管理随着经济社会的迅猛发展和人类社会的进步,人们对农业资源的需求越来越高,特别是对粮食的需求。
在这种情况下,农业生产受到了前所未有的关注。
但是,如何在这种情况下保护农业资源,保护环境,成为这个时代的难题。
农业生产中的污染问题已经引起了世界范围的关注。
污染主要分为点源污染和非点源污染。
点源污染指固定的逐渐污染源,如化工厂、污水处理厂、垃圾处理厂,而非点源污染则是指分散的污染源,如农业污染、交通污染、建筑施工等。
农业污染是一种常见的非点源污染。
农业污染源主要是由于农业生产过程中使用的农业化学品、肥料和农药等造成的。
统计数据表明,农业生产中使用的化学品约占化学品总量的20%到30%,其中有一部分会进入水体和土壤,对环境造成影响。
例如,氮和磷肥料在长期使用下会累积在土壤中,并渗入地下水。
农药也会在土壤中累积,使土壤质量受到损害。
为了治理农业污染,必须对农业生产和管理进行规范和改进。
首先,我们应该加强对农业生产的管理和监督。
政府和相关部门应该建立一个完善的监督机制,加强内部管理,防止不法行为的发生,并制定合理的政策和措施,指导农业生产和管理。
其次,应该加强对农业化学品、氮磷肥料和农药的宣传教育,提高农民的环境保护意识,并向农民提供有关农业生产的科学知识,从而减少使用农业化学品和农药所造成的污染问题。
除了治理农业污染之外,非点源污染管理也是重要的。
非点源污染是一种难以控制的污染形式,其污染的主要原因是城市和农村人口增加,交通和交通工具数量不断增加,建筑施工的大量使用等。
因此,非点源污染管理应该从源头上入手,采取合理的策略和措施,加强对非点源污染的治理和管理。
非点源污染管理的主要措施是降低污染源的排放量。
首先,宣传普及环保知识,教育公众加强环保意识和防止污染的能力。
其次,配合污染控制技术的使用,通过良好的标准化管理,减少非点源污染的排放,并遵守有关法规要求。
最后,采取积极的对策,以减少非点源污染对环境带来的影响。
管窥农业中非点源污染的研究和趋势1农业非点源污染的主要特征按照污染物进入水体的方式,水环境污染可分为点源污染(PointSourcePollution,PSP)和非点源污染(Non-pointSourcePollution,NSP)。
凡是通过污水管网直接进入外界水体的污染形式属于点源污染,除此之外的一切污染形式均属于非点源污染。
在各种非点源污染形式中农业非点源污染表现最为普遍,并成为当今世界水质恶化的第一大威胁。
结合现阶段我国农业生产现状,农业非点源污染具有以下特征:(1)灌溉(降水)是农业非点源污染形成的充分条件农业非点源污染形成的物质基础是土壤中积存的养分或施入田间的肥料,其形成和迁移的动力与载体则是农田水分运动。
(2)明显的单元特征受灌溉渠道和排水沟渠的影响,现阶段我国农业生产具有明显的小单元特征。
各单元内由于作物种植结构不同,耕作方式、化肥、农药施用量等有所差异,导致农业非点源污染的产污强度、过程不同。
(3)典型的周期性变化特征我国主要粮食作物如水稻、小麦、玉米等,从耕种到收割都存在着明显的区域周期性变化特征,降水、灌溉、施肥等都随农作物生长周期而变化,形成的农业非点源污染也呈现周期性的变化特征。
(4)农业非点源污染物移路径复杂农业非点源污染物从田间产出后,在经农级、支级、干级等各级排水沟逐级输送、汇合过程中往往还会汇入其它污染物,如:农村垃圾滤液、养殖污染废水、乡镇(村)办企业工业生活废水等等。
农业非点源污染物迁移不仅路径长,而且影响因素复杂。
2农业非点源污染负荷模型2.1国外研究国外从20世纪70年代开始系统地研究农业非点源污染问题,由于农业非点源污染是一种间歇发生、随机性、突发性、不确定性很强的复杂过程,模型化研究一直是非点源污染研究的核心领域。
综合40余年的相关研究,农业非点源污染模型大致经历了3个阶段:经验型模型、确定型模型和随机模型。
(1)经验型模型。
20世纪60年代至70年代初,人们已经认识到了非点源污染的危害性,但限于对其形成机理和过程的认识不足,以及监测资料的匮乏,更多的是采用经验模型进行研究。
经验模型通过建立污染负荷与流域土地利用或径流量之间的经验关系来识别土地利用或流域非点源污染负荷。
代表模型有美国农业部农业手册第282号颁布的通用土壤流失方程模型(USLE)6,美国农业部开发的径流曲线方程(SCS)和早期的输出系数法(或称单位面积负荷法)等。
经验型模型不考虑溶质运移的机制和动力学特征,对数据要求较低,有较强的实用性和准确性;而这类模型的功能较为单一,不能对非点源污染的过程进行动态模拟和估算,使得它的进一步应用受到了较大限制。
(2)确定型模型。
20世纪70年代中后期以来,随着对农业非点源污染物理化学过程研究的深入和对其运移过程的广泛监测,特别是计算机模拟技术的广泛应用,确定型模型逐渐成为非点源污染模型开发的主要方向。
早期的代表性模型有美国农业部提出的GREAMS和GLEAMS模型,普度大学Beasley和Huggins提出的ANSWERS (ArealNonpointSourceWatershedEnvironmentResponseSimulation)模型,以及美国农业研究署和明尼苏达州联合开发的AGNPS (AgriculturalNon-pointSourcePollution)模型。
这些模型能够对流域不同节点及出口处的流量和水质进行较为准确的模拟和预测;但是模型对空间变异性考虑不足,还不适用于大型流域及复杂的地貌状况,同时模型所需的大量空间信息也难以获得。
随着“3S”技术与农业非点源污染模型的融合,研究过程充分考虑空间变异特征,模型的功能和精度更加完善,处理效率进一步提高。
一些功能强大的超大型流域模型被开发出来,这些模型不再是单纯的数学运算程序,而是集空间信息处理、数据库技术、数学计算、可视化表达等功能为一体的大型专业软件。
如美国环保局开发的BASINS模型,美国农业部开发的SWAT模型连续模拟模型——AnnAGNPS模型等。
(3)随机模型。
近20年来,人们认识到在利用模型概化自然系统的过程中进行的一系列简化与假设,加之模型运用时输入信息的缺乏或误差,以及获取的参数值不确定等原因,使得模拟系统无法避免不确定性的产生,因此随机模型逐渐发展起来,并广泛受到重视和应用。
代表性的有Jury等提出的传递函数模型理论,此模型将溶质在土壤孔隙中复杂移现象作为随机过程处理,不考虑溶质在田间土壤中运移的微观机制,将溶质的输出表征为输入通量函数,而溶质在土壤中发生的动力学过程由概率密度函数表示。
2.2国内研究国内的农业非点源污染研究起步较晚,始于20世纪80年代初的湖泊、水库富营养化调查和河流水质规划。
归纳30多年来国内非点源污染方面的研究,大致可概括为三方面内容:一是经验统计分析研究,如李怀恩提出的平均浓度法、土地利用关系法和污染负荷~泥沙关系法、陈友媛等提出的水文估算法、李强坤等提出的基于单元分析的农业非点源污染负荷计算、王伟明等将概率配点法(PCM)用于农药非点源污染的不确定性分析和随机模拟;二是机理探讨研究,如李怀恩等把流域概化为河网系统,以逆高斯瞬时单位线模型为基础,建立了一套具有机理性质的流域非点源污染数学模型;张建云提出的包括降雨径流、土壤侵蚀和畜禽污染等模块的非点源污染模型;张瑜芳等提出的排水条件下氮素转化、运移和流失简化计算模型;黄满湘等采用田间模拟降雨径流试验研究北京地区农田暴雨径流氮素流失与雨强、作物覆盖、施肥因子的关系,以及侵蚀泥沙的粒径分布特征和对氮的富集作用;马军花等将土壤溶质运移理论和土壤微生物化学、植物生理学有机地结合起来,建立了农田土壤氮素运移、转化与吸收的综合数学模型;王建中等建立了基于次降雨事件的坡面氮素迁移模型,李强坤等提出了多沙河流非点源污染负荷估算模型,李娜、任理等应用连续时间随机游动理论模拟了重金属镉在水土环境中的运移;三是对国外模型的吸收、改进和综合应用。
如蔡明等对Johnes输出系数模型的改进,陈欣等采用AGNPS模型对南方丘陵区小流域磷素进行预测,范丽丽等应用SWAT模型对三峡库区大宁河流域农业非点源污染负荷进行模拟计算,黄金良等采用GIS技术和USLE、SCS-CN及AnnAGNPS模型相结合,对南方中等尺度流域进行农业非点源污染控制区划。
3农业非点源污染风险评估由于农业非点源污染影响因素复杂,有学者提出:对污染负荷精确定量化是十分困难的,且不是污染控制所必需的,快速准确划定农业非点源污染关键源区(CSAs)并提出相应控制措施才是农业非点源污染研究的重要工作。
目前,区域农业非点源污染风险评估应用较多的是指标体系评价法,其关键技术在于评价指标的选取以及权重赋值的合理性。
3.1评价指标的选取农业非点源污染影响因素复杂,但总体上可将其分为源因子和汇因子两类。
(1)源因子:主要反映各土地利用方式下土壤中养分含量、肥料输入及土壤对养分的持留能力等,表明是否具有较高的养分输出潜力,主要包括土壤质地、土壤覆盖、化肥和有机肥的施用量和施用方法、土壤对潜在污染物的固持能力等。
(2)汇因子:指影响养分迁移的因子,决定源因子中的养分输出潜力能否转化为实际的流失,主要包括降雨侵蚀因子、土壤可侵蚀性因子、地表径流因子、地形因子、输移距离因子等。
3.2权重的确定由于各评价指标的内涵不同,结合区域具体情况,有必要判明这些指标的相对重要性即权重。
确定指标权重可分为三类方法:主观方法、客观方法和综合方法。
(1)主观方法。
如专家打分法、主观判断法、经验判断法等。
专家打分法是目前确定权重最常用的方法。
张淑荣等基于专家打分法,对农田生态系统非点源污染敏感性分布进行空间评价。
由于专家打分法主观性强,每个专家打分结果差异较大,兼之不同区域自然、社会、经济等条件不尽相同,一个区域的打分结果往往并不适合于另外一个区域。
同样,主观判断法和经验判断法也是由评价人根据自己的实践经验和主观判断直接给出权重,通常带有研究者的主观性,准确性无法检验。
(2)客观方法。
如主成分分析法、因子分析法、灰色系统理论法、熵权计算法等。
主成分分析法利用降维的思想,把多指标转化为少数几个综合指标,即主成分,而这几个主成分可以反映原来多个变量的大部分信息。
因子分析是主成分分析方法的推广和深化,其基本思想是根据相关性大小把变量分组,用较少个数公共因子的线性组合来表达原来观测的每个变量,其缺点是对资料的连续性、线性要求高且工作量大。
张蕾等应用因子分析和聚类分析对石头口门水库水质进行了评价,通过因子分析提取了3个主要因子。
灰关联分析法可在影响因子信息不足的情况下,对各序列两两之间进行关联判定,来量化不同层次中多个序列相对某一级别标准序列的关联性,如林绍霞等人采用灰色关联度法分析不同影响因子引起农业非点源污染程度的差异。
(3)综合方法。
随着计算机科学的普及与提高,综合方法得到了应用和推广,如层次分析法、神经网络BP法、支持向量基法等。
其优点在于可以降低主观经验判断干扰,增加客观属性实际反映,同时又能较好地满足一致性检验的要求。
层次分析法是近年来研究较多的方法,它将研究者的思维过程数学化,并通过构造判断矩阵将复杂的系统分析简化为各指标之间成对的比较判断和简单的排序计算;但随着判断矩阵增大,一致性检验的要求难以得到满足。
李潇瀚等针对伊通河流域农业非点源污染风险评估时,采用层次分析法确定影响因子权重。
3.3评价方法国内外研究中,指标体系评价法典型应用的有:磷指数法、潜力指数法和等标污染负荷法。
3.3.1磷指数法磷指数评价法是非点源污染评价的一种主要方法。
1993年,Lemunyon和Gilbert提出了磷指数(PI)评价法,该法选取土壤侵蚀、地表径流、土壤测试磷(STP)、化学磷肥和有机磷肥的施用量和施用方法等8个因子构建评价指标体系,根据每个因子测定值将其划分为5个等级,并赋予每个因子相应的权重值,最后通过公式计算得PI指数。
根据这一指数值进行磷素流失风险分级,强度高和很高的单元就是农业非点源污染的重点控制区。
磷指数法简单实用,并且注重与GIS的结合使结果具有更好的可视性和可操作性。
国内应用方面,张淑荣在于桥水库流域建立磷指数法。
宋月君等对我国九大流域农用地非点源磷污染危险性进行了评价。
周慧平等采用改进的磷指数法在巢湖流域开展非点源磷流失风险评价及关键源区识别。
3.3.2潜力指数法潜力指数法APPI(AgriculturalNon-pointSourcePollutionPotentialIndex)是Petersen等在1991年建立的一个用于较大区域尺度的非点源污染潜力指数评价系统。
2004年,郭红岩等参考美国评价NPS发生潜力的方法,针对河网区域建立了一套农业非点源污染发生的潜力指数系统APPI。