浦阳江上游环境质量评估及生态缓冲带设定方法研究

作     者：郝润昕 

作者单位：北京交通大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周岩梅

授予年度：2021年

学科分类：12[管理学] 1204[管理学-公共管理] 082803[工学-农业生物环境与能源工程] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 0815[工学-水利工程] 120405[管理学-土地资源管理] 

主      题：面源污染 生态缓冲带 土壤重金属 VFSMOD模型 

摘      要：面源污染由于其影响范围广、作用机理复杂是十分值得关注的环境问题。生态缓冲带作为有效的面源阻控措施得到国内外广泛关注。本文以浙江省浦江县浦阳江流域上游为研究区域,对流域土地利用方式、空间植被覆盖、干支流水环境质量及河岸带土壤环境质量等进行分析;通过实地样品采集、监测数据分析,评估浦阳江流域环境质量现状,解析污染物主要来源;以植被缓冲带模型(Vegetative Filter Strip Modeling System,VFSMOD)为工具,结合遥感图像、数字高程模型数据、土地利用方式等条件,开展了生态缓冲带截留能力分析、确定缓冲带适宜宽度,规划了浦阳江生态缓冲带。主要结论如下:(1)近几年,浦阳江干流整体水环境质量良好,除TN外,其他水质指标均能达到地表水III类标准。支流水环境质量相对干流较差,尤其是五路岭溪、西溪、东溪、中梗溪、岳塘溪和义乌溪,部分月份水质为劣V类,这些支流河主要集中在城镇中心和农业聚集区,大部分企业及市政污水进入污水厂处理,影响其水质的主要因素为面源污染。(2)研究区河岸带淋溶层土壤As、Cr和Cu的平均值分别为55.71、66.95和30.13mg/kg。As平均含量超过国家二级农用地土壤质量标准,Cr和Cu未超过二级标准。As、Cr和Cu分别是浙江省水稻土土壤背景值的9.49、1.16和1.45倍。土壤淋溶层氮素和磷素平均值含量高于沉积层土壤存在表面富集的现象,重金属表面富集现象不明显。研究区土壤酸化程度较重。近岸土壤中TN平均含量略低于远岸土壤中的TN含量,TP、As、Cr和Cu含量近岸土壤中的含量均明显高于远岸土壤中的含量,污染物有向地表水体聚集的趋势。应用多元统计分析方法,将土壤中污染物分为为三组,第一组为As和Cu主要受人为因素影响,研究区土壤As污染较严重,分析来源主要与当地的水晶加工产业存在较大的关系,有较大潜在危害。第二组为Cr、TP、TN、NH-N和AP受到人为源和自然条件共同影响。第三组为土壤NO-N含量主要受到自然因素的控制。(3)生态缓冲带泥沙输入量与土壤可蚀性因子相关,粉质壤土、砂质黏壤土的泥沙输入量大,需要定期对淤积在生态缓冲带内的泥沙进行清理,避免生态缓冲带内大量的泥沙堆积,影响生态缓冲带内径流流动的均匀性,进而降低生态缓冲带污染物的削减效率。坡度越大,径流截留效率(RIR)和沉积物截留效率(SIR)越小。在土壤质地为壤土的条件下,当坡度1%～30%时,达到60%的RIR,生态缓冲带宽度为43.9～68.8m。不同的土壤质地对生态缓冲带截留效率有较大的影响,当RIR为60%,砂质黏壤土、粉质黏壤土、壤土和黏土所需的生态缓冲带的宽度为56.4～128.7m。土壤质地对SIR的影响小,10m宽的生态缓冲带的SIR可达到99%以上。当主要目标为颗粒物的截留,10m宽的生态缓冲带可获得90%以上的截留效果。主要的目标为溶解性污染物时,增加生态缓冲带的宽度为50～70m,能够达到40%以上的截留效果。