非點源污染

非點源污染又稱面源污染，主要由土壤泥沙顆粒、氮磷等營養物質、農藥、各種大氣顆粒物等組成，通過地表徑流、土壤侵蝕、農田排水等方式進入水、土壤或大氣環境。其具有的隨機性、廣泛性、滯後性、模糊性、潛伏性等特點，加大了相應的研究、治理和管理政策制定的難度。

基本介紹

• 中文名：非點源污染
• 外文名：Non-pointSource pollution
• 廣義：沒有固定排污口的環境污染
• 狹義：伴隨降水產生的地表徑流污染

定義

非點源污染(non—point source pollution) 溶解的以及固體的污染物從非特定的地點，在降水(或融雪)沖刷作用下，通過徑流過程而匯入受納水體(包括河流、湖泊、水庫和海灣等)並引起水體富營養化或其他形式的污染。相對點源污染而言，非點源污染主要由地表的土壤泥沙顆粒、氮磷等營養物質、農藥等有害物質、秸稈農膜等固體廢棄物、畜禽養殖糞便污水、水產養殖餌料藥物、農村生活污水垃圾、各種大氣顆粒物沉降等，通過地表徑流、土壤侵蝕、農田排水等形式進入水體環境所造成，具有分散性、隱蔽性、隨機性、潛伏性、累積性和模糊性等特點，因此不易監測、難以量化，研究和防控的難度大。

非點源污染有廣義與狹義兩種理解：廣義指各種沒有固定排污口的環境污染，狹義通常限定於水環境的非點源污染，即與降水過程伴隨產生的地表徑流污染。

形成過程

1. 降雨徑流形成過程，即累積在流域地表的污染物受到降水的沖刷作用，隨著徑流的形成和泥沙的輸移在陸地坡面產生污染負荷，並隨徑流與泥沙的輸移在流域內增加和衰減,最終到達河道。
   
2. 土壤侵蝕和泥沙輸移過程，即非點源污染物在河道內的遷移轉化過程。
   
3. 污染物轉化過程。
   

坡面徑流是坡面土壤泥沙流失的動力和載體，徑流在坡面的沖刷過程實際上就是徑流與坡面土壤顆粒相互作用的過程。在這個過程中，徑流首先攜帶土壤細顆粒，侵蝕泥沙中細顆粒特別是粘粒的含量明顯增加，這導致了泥沙粘粒的富集。由於土壤養分多與土壤細顆粒結合，泥沙粘粒的富集導致了養分的富集。土壤與徑流的相互作用結果加劇了土壤養分或隨徑流或隨泥沙流失，其表現形式為：溶解於徑流中的可溶性養分隨徑流液流失；吸附和結合於泥沙顆粒表面的養分，隨著懸浮顆粒物進入水體，同時懸浮物在水中也會釋放出一些溶解態污染物。土壤與徑流的作用、土壤養分與徑流-泥沙的相互轉換使土壤養分流失這一問題更為複雜化。

性質

與點源污染集中排放廢污水相比，非點源污染具有許多顯著不同的特點，表現為隨機性、廣泛性、滯後性、模糊性、潛伏性、研究和控制難度大。其主要特徵概括如下

1. 發生具有隨機性，因為非點源污染主要受水文循環過程主要為降雨以及降雨形成徑流的過程的影響和支配，而降雨徑流具有隨機性，所以由此產生的非點源污染從時空上都具有隨機性。
   
2. 污染物的來源和排放點不固定，排放具有間歇性，而點源排放比較有規律如排放量、排放時間、排放地點等污染負荷的時間變化次降雨徑流過程、年內不同季節及年際間和空間不同發生地點變化幅度大
   
3. 監測、控制和處理困難複雜，這是由於以上幾點特點決定的。
   

非點源污染的形成與土壤結構、農作物類型、氣候、地質和地貌等關係密切。土壤侵蝕是規模最大、危害程度最嚴重的一種非點源污染。土壤流失的強度取決於降雨強度、地形地貌、土地利用方式和植被覆蓋率等。

國內外研究現狀

非點源污染，在20世紀30年代已被提出，但對於非點源污染的全面認識和研究始於60年代。最先使人類意識到非點源污染潛在危害的是農藥的使用，特別是DDT對河流水質的影響。由於對非點源污染形成機理和過程認識不足，且監測資料較少，這一時期主要採用經驗模型進行研究，如美國農業部開發的徑流曲線方程（SCS）和早期的輸出係數法。

自20世紀70年代起，非點源污染在世界各地逐漸受到重視，隨著對非點源污染理化過程研究的深入和對其輸移過程的廣泛監測，研究內容從簡單經驗模型發展到複雜的機理模型，如美國農業部的GREAMS和GLEAMS模型，普度大學的ANSWERS模型，及美國農業研究署和明尼蘇達州聯合開發的AGNPS模型。

80年代後，非點源污染影響因素和遷移轉化理論的研究更加深入，基於流域尺度的非點源污染模型相繼被開發，如CREAM、CLEAMS、HSPF、SWMM。

90年代，隨著計算機技術的飛速發展和3S技術的廣泛套用，非點源污染模型與GIS相結合，克服了以往模型對空間變異性考慮不足，發展成集合空間信息處理與分析，資料庫建立，數學計算，可視化模擬，多維評價等功能於一身，

可適用於大型流域和複雜地貌狀況的超大型流域模型。如美國農業部開發的SWAT模型和AnnAGNPS模型，美國環保局的BASINS模型。

近20年來，隨著機理模型的廣泛套用，模型模擬結果的不確定性問題日益凸顯。不確定性的產生是由於模型概化自然系統的過程中進行了一系列簡化與假設,加之模型運用時輸入信息的缺乏或誤差,以及獲取的參數值不確定。

如何認識和定量評價非點源污染模型模擬結果的不確定性已成為非點源污染模型研究的前沿領域。

主要研究方法

非點源污染研究方法有野外實地監測法、人工模擬試驗法、非點源污染模型法以及GIS技術等。

1. 野外實地監測法。基礎數據收集工作的勞動強度大、效率低、周期長、費用高，而且往往由於數據資料缺乏或可靠性差等原因，影響污染負荷的估算精度。當前，野外實地監測在多數情況下僅是作為一種輔助手段，主要用於各類模型的驗證和模型參數的校正。
   
2. 綜合試驗場法。在研究區域內選擇一塊面積不大，又有代表性的典型徑流小區，在其中同步監測降雨徑流的水量和水質，以小區的污染單位負荷量估算整個研究區域的非點源污染負荷量。此方法，工作量小，花費也較少，因而在我國得到廣泛套用。但污染負荷的估算精度不高。
   
3. 類型劃分法方法。與綜合試驗場法基本相同，不同點在於，先對研究區域進行詳細調查，根據土地利用狀況劃分為不同的非點源類型區，然後在每個源類型區內選擇一塊典型小區作為徑流試驗場，同步監測水量和水質，建立各源類型的污染負荷估算模型。這種方法考慮了不同土地利用對非點源污染總負荷量的貢獻，因而大大提高了估算精度，但是工作量和費用也相應增加了很多。
   
4. 人工模擬試驗法。使用人工布雨器模擬出各種類型的自然降雨，在人為控制條件下模擬各種自然條件下的非點源污染，可以獲取大量在野外工作中無法得到的數據，解決了傳統方法研究周期長、耗資高等缺陷。目前，人工模擬試驗主要用於非點源污染機理和模型的研究。
   
5. 非點源污染模型法。非點源污染研究模型是對污染物地表遷移過程的客觀描述，是計算污染物進入流域中河流或湖泊負荷量的量化模擬，是非點源污染研究的重要環節。非點源污染模型分為機理型模型、經驗型模型、負荷量計算模型和控制治理模型等許多種類。以不同的模型模擬流域污染物時空分布規律和地表遷移過程、估算污染物的流失量，是目前最常用的研究方法之一。
   
6. GIS技術套用地理信息系統(GIS)。它是一個處理地理空間數據，包括數據的採集、存儲管理、查詢分析，並可進行輔助決策的計算機系統。GIS可極大地方便非點源污染的模擬、預測和管理決策，對非點源污染的定量化研究具有重要意義。
   

目前流域的非點源污染負荷量計算的研究趨於將GIS技術、模型模擬手段和實地監測方法相結合，得到較真實的計算值。