农业非点源污染介绍

第三阶段：非点源污染受到重视阶段（20世纪80年代）
随着对非点源污染因素分析和污染物迁移转化机理的深入研究， GREAM、GLEAMS、HSPF、SWMM等用于研究流域尺度污染迁移 转化的模型也发展了起来。
第四阶段：非点源污染模型完善阶段（20世纪90年代至今）
随着计算机技术的发展，以及“3S”技术的结合应用，进一步开发 由单纯数学计算向空间信息处理、数据库、数学计算、可视化模型、 多维评价等相结合的更加强大的超大型模型，已成为一个重要的研 究方向。近20年来，人们意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偏差，使得 模拟系统无法避免不确定性的产生，因此“随机模型”发展起来， 并受到广泛重视。代表模型为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运移现象作为随机过程处理，不考虑溶 质在土壤间运移的微观机制，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）。
效能
局限
确定型模型
发展
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 空间的变异特征，模型的功能和精度更加完善，处理效率进一 步提高。这些模型逐渐成为集空间信息处理、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模型等。
杨淑静等对Johnes输出系
数法对2006年宁夏灌区的
对
农业氮、磷流失进行了估 算
国
外
模 型 的 吸
主要研究成果
陈欣等采用AGNPS 模型对南方丘陵区 小流域磷素进行预 测
收
引
进
黄金良等采用GIS技术和
USLE、SCS-CN及
AGNPS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
总结：
代表
原理
经验模型
不足
不考虑溶质运移的机制和动力学特征，对数 据要求低，虽有较强的实用性，但这类模型 的功能单一，不能对非点源污染的过程进行 动态模拟和估算，使得其进一步应用受到了 很大限制。
第二阶段：非点源污染的发展阶段（20世纪70年代）
这个阶段，非点源污染受到西方国家的普遍关注和重视，非点源污 染模型研究开始蓬勃发展，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研究方向。代表模型 主要有：
近年来，农业非点源污染的研究出现了上升的势头。计算机、空 间信息技术的飞速发展为农业非点源污染的研究提供了新的技术手 段。
计算机“3S”技术在环境领域得到了广泛的应用，是当今流域农业 非点源污染研究的主要手段，也将是未来的研究热点。
数学模型为非点源污染的模拟、控制、管理提供了有利的技术支持；
应用生物技术防治农业非点源污染也是一个新的极具潜力的课题。
90年代以来，我国对农业非点源污染的产污机理、成因及影响等进行 了深入的研究和探讨。归纳这些年来国内非点源污染的研究，大致 可以概括为三方面的内容。
李怀恩提出的平均密度法、
土地利用关系法、污染负
经
荷----泥沙关系法；
验
统 计
主要研究成果
分
陈友媛等提出的水文估算
析
法；
研
究
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；
表水，49.4万吨氮进入地下水。
——据《中国农业年鉴》
3.土壤退化
过量施用化肥
加快土壤中有机碳的消耗
土壤Leabharlann Baidu力下降
4.对生物的有害影响
※例如：2000年9月，沈阳市对蔬菜硝酸盐含量的检测中 发现，在被调查的24种蔬菜中，硝酸盐含量超过 750mg/kg的有十种。其中，小白菜、芹菜、甜菜和生 菜的硝酸盐含量超过3000mg/kg。
农村生活污染
• 农村生活污染主要包括生活污水、 人粪尿和生活垃圾的污染。其中生 活污水和人粪尿污染主要来源于化 学需氧量（COD）、总氮（TN)和 总磷污染（TP）。由于没有专门的 回收处理和管理制度，生活污水和 人尿粪任意通过排水系统进入农田 或农业水体，甚至导致附近水体发 臭，严重影响农村和农业生态环境 。农村生活垃圾如果不及时有效处 理，其携带的大量病菌、霉菌、寄 生虫、传染性微生物以及可溶性重 金属化合物进入环境，严重污染农 业环境和农村居民的身体健康。
农药在使用过程中，雾滴或粉尘沉降进入 水体或土壤，有机磷、有机氯农药由于分 解慢，甚至会进入食物链，扩大污染范 围。。
化肥使用不合理或过量，导致土壤板结，耕作特性变差， 作物不能有效吸收，肥料随地表径流流失，或下渗进入地 下水系统，造成水体污染和富营养化。过量的化肥投入还 会导致土壤酸化，造成矿质可溶性增加而流失，部分重金
三农业非点源污染的环境影响
1.加速水体富营养化
2007年太湖蓝藻污染事件： 发生于5、6月份间，江苏太湖
爆发严重蓝藻污染，造成无锡全 城自来水污染。生活用水和饮用 水严重短缺，超市、商店里的桶 装水被抢购一空。
2.威胁地下水
2002年我国农田化肥（2471万吨）通过损失进入环境的数量达到
471.8万吨；其中通过淋洗和径流损失分别有123.5万吨氮进入地
• 全国第二次土壤侵蚀遥感调查显示 ，我国水土流失，剧烈水土流失面 积达365万km,占国土面积的37.08 ％；在水土流失等级中，轻度水土 流失、中度水土流失、剧烈水土流 失面积分别占总水土流失，面积的 45.51％、54.49％、10.67％。
农资投入污染
农膜是由聚乙烯等原料合成的高分子化 合物，分子结构稳定不容易降解。
1、国外农业非点源污染研究
国外农业非点源污染研究起步于20世纪60年代，首先在美、日等一 些发达国家率先发展，70年代以后在世界各地逐渐受到重视，80年 代农业非点源污染研究进入蓬勃发展期，90年代，新的污染物成为 研究热点，具体来说国外的研究可以分为三个阶段。
第一阶段：非点源污染的认识阶段（20世纪60年代）
农业非点源污染的主要来源：化肥、农药的不合理使 用，畜禽粪便、水产养殖、农作物废弃秸秆、农业废 弃塑料薄膜、农村生活垃圾和污水的不合理排放。
农业非点源污染的特征主要表现在： 污染的分散性和隐蔽性、 污染的随机性和不易确定性、 污染的广泛性和不易监测性、 污染的滞后性和模糊性。
二、国内外农业非点源污染研究现状
美国农业部提出的GREAMS和GLEAMS;
美国农业研究署和明尼苏达州联合开发的AGNPSM模型；
用于预测预报的RUSLE、WEEP和EPIC模型；
1976年，美国环保局发布的著名的最佳管理措施（BMPS）等。
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。
对空间变异性考虑不足，还不 适用于大型及复杂的地貌状况， 同时模型所需的大量空间信息 也难以获得。
张建云提出的包括降水径流、土壤 侵蚀和畜禽污染等模块的非点源污 染模型。
张瑜芳提出的排水条件下氮素转化、
机
运移和流失简化计算模型
理 探
主要研究成果
王建中等建立了基于次降雨事件的
讨
坡面氮素迁移模型
研
究
李强坤等提出了多沙河流非点源
污染负荷估算模型
李怀恩将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
的非点源污染十分微弱。 •。
二、 农业非点源污染源解析
水土流失
农资投入污 染
农村生活污 染
禽畜粪尿污 染
农作物秸秆 污染
水土流失
• 水土流失不仅导致土壤贫瘠。养分 损失，还会造成水体富营养化，直 接威胁农业水体环境。由于不合理 的农业生产经营方式。森林乱砍滥 伐。土壤植被破坏等人类活动导致 我国水土流失面积广，土壤侵蚀强 度大。
这一阶段的主要研究内容是非点源污染的分类特征，但多局限于定 性分析，定量化的分析很少。由于对非点源污染形成机理和过程的 认识不足，以及监测机制的不足，这一阶段更多的是采取经验模型 进行研究。
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 或非点源污染负荷
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）；美国 农业部开发的径流曲线方程（SCS）； 早期的输出系数法（或称单位面积负荷 法）
• 1. 随机性。从非点源污染的起源和形成过程分析,非点源污染与区域 的降水过程密切相关。此外,非点源污染的形成与其他许多因素,如土 壤结构、农作物类型、气候、地质地貌等密切相关。由于降水的随机 性和其他影响因子的不确定性,决定了非点源污染的形成具有较大的 不确定性。
• 2.广泛性。随着世界经济的发展、,人工生产的许多为自然环境无法接 受的化学物质逐年增多,在地球表层分布广泛,随着径流进入水体的污
•
《中国农村面源污染的社会学分析》
• 3.农业非点源污染：起因于土壤的扰动而引起农田中的土粒、氮磷、农 药及其他有机或无机污染物质。在降水或灌溉过程中借助农田地表径 流、地下渗透等途径而进入水体或因畜禽养殖业的任意排污造成污染 。
•
----崔健、马友华
•
《农业面源污染的特性及防治对策》
(2)基本特征
小组成员：徐敏丹 赵佳莹 王跃静
黄王镇鹏组龙程 成杜陈民盼
邹伟 郭玉飞
一.农业非点源污染的概念及特征
(1)基本概念
• 1.点源污染：是由可识别的单污染源引起的空气，水，热，噪声或光 污染。对于水污染而言主要包括工业废水和城市生活污水污染，这类 污染物一般有固定的排污口排放。
是点源污染啊!
• 2.非点源污染：非点源污染也称面源污染，相对应点源污染而言指溶解 性或固体污染物从非特定的地点随着大面积降水和径流冲刷作用汇入 地表水体而引起的污染。----洪大用、马芳馨
农业非点源污染已成为全球水环境的主要污染源，是全球性的环境 问题，针对其控制研究已成为国际环境研究的重点领域。目前，从 国内外的视角来看，无论发达国家还是发展中国家，农业非点源污 染都已成为各国的重点研究领域。
属元素变为可溶性，破坏土地环境。
为提高产量，我国农业生产严重依赖化石能源的过量投入。从1996—2000年全 国耕地面积持续减少，而相反，化肥、农膜和农药的投入则逐年快速增加。
禽畜尿粪污染
• 禽畜尿粪对生态污染造成的影响主要是由氮、磷通过流失 进入水体造成富营养化，病原微生物威胁居民身体健康。
• 禽畜养殖逐渐由家庭散养转变为规模养殖，养殖业得到快 速发展。许多养殖企业缺乏禽畜粪尿处理设施，或设施运 行成本高而处理不到位。
农业非点源污染的国内 外研究现状
黄镇龙
一、概念
定义
来源 特征
非点源污染（Non-Point Source Pollution，NPS）是相对 于点源污染（Point Source Pollution）而言的一个概念， 又称为面源污染（Diffused Pollution）。农业非点源污 染（Agriculture Non-Point Source Pollution，AGNPS) 是指在农业生产活动中，氮、磷等营养物质和农药、重金 属等有机、无机污染物及土壤颗粒等沉淀物，通过地表径 流和地下渗透，对环境尤其是水域环境造成的污染。
农作物秸秆污染
我国是农业大国，农作物秸秆资源拥有量居世界第一。据第二次全国农业普 查显示，农村主要生活能源构成，全国主要生活能源构成，全国2.21亿户农 村居民家庭用柴草作为主要生活燃料的占60.24％，达1.33亿户，使用煤炭和 天然气的仅占26.06％和11.95％。目前，我国每年产生秸秆6亿多吨，其中42 ％直接或过腹还田，30％作为农用燃料，8％作工业或其他用途，20％约1.2 亿吨剩余秸秆未被利用。秸秆作为生活燃料烧后会产生大量的烟尘，污染农 业和生活环境，未被利用的剩余秸秆则堆放腐烂或直接焚烧，造成危害更大 。农业秸秆污染已成为农业非点源污染的重要来源。
染物遍地可见,其所产生的生态环境影响更是深远而广泛。 • 3.滞后性。农田中的农药和化肥。施用造成的污染，在很大程度上与降
雨和径流立即发生密切相关，同时也与农药和化肥的施用量有关。 • 4.模糊性。影响农业非点源污染的因子复杂多样。由于缺乏明确固定
的污染源,在判断污染物的来源时存在一定的难度 。 • 5.潜伏性。以农药、化肥施用为例,使用之后,在无降水或灌溉时,形成
2、国内农业非点源污染研究
相对国外而言，我国的农业非点源污染研究起步相对而言较晚，大 致可以分为两个阶段。
第一阶段：初步探索阶段
20世纪80年代，我国先后对于桥水库、太湖、巢湖、三峡库区等湖 泊、水库进行了农业非点源污染的探索性研究。这一阶段主要的研 究方法是分析土地利用方式。
第二阶段：深入研究和探讨阶段