《考慮累積效應的流域非點源污染動態模擬模型研究》是依託浙江大學，由陳丁江擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：考慮累積效應的流域非點源污染動態模擬模型研究
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：陳丁江
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
由於長期以來養分的人為過量輸入，許多國家和地區的土壤—地下水系統養分持續累積並已對非點源養分污染產生較高貢獻。對這一累積效應，目前尚缺乏相應的定量研究，且現行的非點源污染模型和方法也難以滿足其定量需求，阻礙了養分污染控制進程。本項目將基於流域空間統計模型的建模思路、物質質量守恆原理、計量經濟學的考伊克轉化方法，將不易測算的土壤—地下水系統累積養分量及其產生的養分入河量描述為相關流域屬性變數和參數的函式，創建由若干個可測算變數和未知參數組成的考慮累積效應的流域非點源污染動態模擬模型；採用野外監測和調查統計、穩定性同位素分析/數字濾波、遙感影像解譯、最值歸一化、貝葉斯統計、淨人為養分累積量計算等手段解決模型參數化、校正、多重驗證及不確定性評價等問題；從而實現考慮累積效應的流域非點源污染分區、分類、分期定量，揭示各養分源滯後效應作用時間長短和養分累積的動態規律，為有效控制養分污染提供科學依據。
結題摘要
土壤、地下水等中累積的歷史遺留氮磷所產生的污染負荷是一些流域經過多年污染控制努力後水質仍未見成效的重要原因。對歷史遺留養分的影響，目前尚缺乏相應的定量研究，且現行的非點源污染模型和方法也難以滿足其定量需求，阻礙了養分污染控制進程。本項目重點研究了流域人為氮磷輸入、累積、非入河輸出、入河輸出、河流輸移過程動態規律，分析了人為氮輸入與輸出之間的滯後時間長及其水文學作用機制，構建了多個解析歷史遺留氮磷污染貢獻的過程和統計模型，闡釋了長時間序列流域氮磷收支平衡。研究結果表明，永安溪流域人為氮輸入和河流氮輸出之間存在10年左右的滯後時長，這與非地表徑流是河川徑流的主要來源有關。每年河流氮輸出通量中＞70%來源於歷史遺留氮（35%來自於土壤氮釋放）。1980-2010年期間，人為累計輸入的1923 kg N ha-1氮中，25%形成了遺留氮庫，使得流域活性遺留氮量由1980年的380 kg N ha-1 yr-1 增加到了2010年的534 kg N ha-1 yr-1；62%通過反硝化、非收穫性植物吸收等過程去除；13%通過河流輸出。河流磷輸出通量中13-32%來源於遺留磷，其中3-6%來自人居地遺留磷，而8-27%來自農地/林地遺留磷。1980-2010年期間，人為累計輸入的69-332.1 kg P ha-1磷中，1.6-14%通過河流輸出，40-64%滯留在了表層20 cm的農業土壤中，~24%通過垃圾焚燒等去除或滯留在流域中，~30%進入非收穫性植物、深層土壤、底泥等。為了使河流總氮達標，需要削減平均157 kg N ha-1 yr-1（22%）的人為氮輸入，且由於滯後效應，這樣的削減必須是連續執行10年以上。農田土壤遺留磷對作物吸收磷的貢獻由1980年的3%持續增加到了2010年的31%，而化肥磷和農家肥的貢獻分別為52-80%和2-46%。以上研究結果不僅為突破當前養分污染控制困境提供了關鍵科學依據，而且為許多相關模擬模型改進及流域養分收支平衡研究提供了新認識。
