小流域农业环境与污染治理

论文摘要

随着大伙房流域工农业快速发展,流域污染问题日趋突出,尤其氮素非点源污染问题近年来受到广泛关注,研究流域的氮循环,治理流域氮素非点源污染对于流域经济和生态的可持续发展极为关键。本文通过对辽宁省大伙房流域的氮素非点源污染的调查与分析,估算了典型小流域的氮收支、农业生态系统氮素流向、流域氮循环给环境带来的负荷量、微生物菌剂治理小流域面源污染、柴河上游农业环境特征等,为研究与治理大伙房流域氮素非点源污染提供了借鉴依据。研究内容与结果如下：1、选取大伙房水库上游的小流域为研究区域。根据小流域水质监测数据和农业生态系统的基本信息对农户进行分类。根据农户氮排放特征,将该地区农户分为养殖型农户、蔬菜种植农户、传统型农户3类。并通过氮收支平衡法,分析研究区域土地利用类型与径流中氮素面源污染的定量关系。研究结果显示,农户氮面源污染负荷大小顺序为：养殖型农户>蔬菜种植户>传统种植户,以氮计分别为（348±76）、（307±127）、（213±126）kg·hm-2·a-1。不同农户农田氮损失量的大小顺序为：蔬菜种植户>养殖型农户>传统种植户,分别为：（256±21）、（188±52）、（168±65）kg·hm-2·a-1。同时表明该地区的蔬菜种植户、养殖型农户对水质威胁较大,是氮素非点源污染重点防治对象。在农户氮排放中,利用氮素的预算分析模型为农业生态系统氮循环进行了流向评估。应用循环指数（CI）和应用指数（AI）研究表明,居民生活排放的氮素占28%,农田氮损失占72%,说明农田是主要的氮污染源,但居民生活的氮素排放也是不可忽视的。该研究范围内氮素损失的临界值为395.5 kg·hm-2.a-1,总流动的临界值是1883.3 kg·hm-2.a-1,研究地区系统间最大的氮素输出的临界值是376.7 kg·hm-2.a-12、微生物技术治理小流域农业面源污染。以沈阳满堂河作示范推广流域,通过对DL微生物菌剂室内模拟研究并将研究结果应用于河水治理。经过实地调查和采样分析,对比处理前后的采样数据。研究结果表明,DL微生物复合菌剂能有效净化河水,并为广泛评价微生物复合菌剂改变河流水质的效果和对其合理地应用提供科学依据。水温在15-20℃时,COD平均去除率64.2%。但菌剂的活化受温度影响很大,水温在13℃以下COD平均去除率仅为25%。水温环境偏低抑制菌种的繁殖和生命代谢过程即影响DL菌种对污水中有机物的去除效率。3、研究大伙房上游地区的土地利用类型和污染排放特征,为选择适宜的滨岸缓冲带控制小流域面源污染提供依据。由小流域2008年8月至2009年7月间的污染物浓度变化可以看出,水体氮的总体变化趋势为：9月份存在一个高峰,并依时间逐渐递减,在来年5月份又有一个新的浓度上升。磷的变化幅度则表现出一个明显随时间逐渐减少的趋势,虽然在2008年5月份有一个浓度的上升趋势,但相对于2008年8月来说,其浓度相对较低,即8月是一年中磷浓度最高的时期。由于该地区以山地和坡地为主,水土流失严重,尤其是在汛期和耕作施肥期。因此,在当地应选择滨岸缓冲带,在农田和流域之间种植适合当地生长的植被,能对当地起到防风固土的作用,并能截留污染物质对水体的侵害。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 引言
• 1.1 论文选题依据和研究意义
• 1.1.1 小流域农业环境非点源污染及氮循环的主要作用
• 1.1.2 小流域农业面源污染地区的防治措施
• 1.1.3 现代农业现状分析和选题依据
• 1.1.4 小流域农业生态系统氮循环
• 1.2 小流域农业生态环境研究现状分析
• 1.3 小流域农业环境存在的问题
• 1.4 论文研究内容、拟解决的问题和创新点
• 1.4.1 论文研究内容
• 1.4.2 技术路线
• 1.5 非点源污染研究的国内外研究进展
• 1.5.1 国内研究进展
• 1.5.2 国外研究进展
• 第2章 小流域农业面源污染及氮循环估算方法
• 2.1 大苏河概况
• 2.1.1 自然概况
• 2.1.2 经济概况
• 2.1.3 研究区域概况
• 2.2 调查与资料收集方法
• 2.3 氮素估算
• 2.4 分析与讨论
• 2.4.1 农户氮素输入与输出
• 2.4.2 三种类型农户氮负荷特征
• 2.4.3 小流域氮循环和氮负荷
• 2.5 小结
• 2.6 小流域面源污染氮循环模型估算
• 2.6.1 研究模型与方法
• 2.6.2 耕地系统中氮素流失浓度的评估
• 2.6.3 小流域氮循环的评估模型分析
• 2.6.4 小流域农田污染物来源的讨论
• 2.6.5 小结
• 第3章 对小流域河水污染治理——微生物菌剂处理法
• 3.1 研究地区概况
• 3.2 研究方法
• 3.2.1 原料配比（制备1吨活性液）
• 3.2.2 制备方法
• 3.2.3 DL菌剂处理污水室内模拟研究方法
• 3.3 DL微生物复合菌剂治理满堂河水研究方法
• 3.3.1 DL生物菌剂对满堂河水CODcr处理效果
• 3.4 小结
• 第4章 对小流域河水污染治理——植被隔离带
• 4.1 引言
• 4.2 河岸带的主要功能
• 4.3 河岸带截留氮、磷机理
• 4.3.1 除磷机理
• 4.3.2 除氮机理
• 4.4 河岸带的构建
• 4.4.1 基地选择
• 4.4.2 土地利用数据
• 4.4.3 土壤数据
• 4.5 结果与分析
• 4.5.1 实地检测
• 4.5.2 实地检测结果
• 4.6 讨论
• 第5章 结论与展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文及参加科研情况