黔中平寨水庫保護區非點源污染風險評價與敏感區域識別

涂剛琴,劉鴻雁, 2,趙志鵬,吳 攀,劉 沛,吳 斌,安 勇

(1.貴州大學資源與環境工程學院,貴州 貴陽 550025;2.貴州大學環境工程規劃設計研究所,貴州 貴陽 550025; 3.六盤水市環境保護局監測站,貴州 六盤水 553000)

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黔中平寨水庫保護區非點源污染風險評價與敏感區域識別

涂剛琴1,劉鴻雁1, 2,趙志鵬1,吳 攀1,劉 沛1,吳 斌3,安 勇3

(1.貴州大學資源與環境工程學院,貴州 貴陽 550025;2.貴州大學環境工程規劃設計研究所,貴州 貴陽 550025; 3.六盤水市環境保護局監測站,貴州 六盤水 553000)

以黔中平寨水庫保護區和準保護區為研究對象,采集了干流斷面水樣59個,支流斷面水樣41個,和88個土壤樣品,分析評價流域的非點源污染現狀,并用GIS進行空間解析。結果表明,枯水期時,流域水質以Ⅰ類居多, 占觀測點個數的59.62%,Ⅱ～Ⅲ類占15.38%,Ⅳ類占5.77%,Ⅴ類占9.62%;豐水期時,水質以Ⅳ類居多,占72.92%,Ⅰ～Ⅲ類只占22.91%,Ⅴ類占4.17%,主要超標指標為TN、NH3-N、TP,流域呈現出非點源污染的典型特征。通過評價土地利用因子(L)、徑流因子(Q)、距離因子(D),利用改進的理想解法(TOPSIS)確定各因子所占的權重,得到流域非點源污染風險評價指數,并將流域劃分為4類敏感控制區域。其中,中度敏感區分布較為均勻,主要是靠近水系的坡耕地區域,應對坡耕地進行種植區劃調整,并加強對肥料等農用化學品的管理;而高度敏感區域主要分布在準保護區,其污染源主要是城鎮生活污水和煤礦開采廢水,應加快該區域城鎮生活污水集中處置和煤礦廢水治理工程的建設力度。

非點源污染;水質;土地利用因子;徑流因子;距離因子;TOPSIS法

隨著點源污染控制能力的提高,非點源污染成為影響水環境質量的重要來源。非點源污染以農業面源污染為主[1-2]。由于非點源污染具有隨機性、廣泛性、隱蔽性和滯后性,使得非點源污染控制難度大。對區域內土壤和水質現狀進行綜合評價,實現非點源污染敏感區域的識別,對保護和合理利用區域內水土資源至關重要。評價土壤和水質現狀的方法很多,可以將其分為兩類,一類為定量分析[3],一類為定性分析[4-5]。定性評價可以很好地反應土壤和水質所處的質量級別水平。其中,灰色關聯度法由于其評價步驟簡潔實用,并且所需參數較少,從而被廣泛運用[6-8]。賴坤容等[6]采用灰色關聯法對延安市寶塔區境內的流域水質現狀進行了評價,得到各河段的水質評價等級,便于研究區內水資源的合理利用與重點防治。非點源污染識別和評價的方法,根據建立機理和模擬過程的不同,主要分為兩種,即機理模型和經驗模型[9]。機理模型通過定量描述整個流域內的復雜污染過程,識別非點源污染的主要來源和遷移路徑,并評估其對水質的影響,如AnnAGNPS模型[10]，SWAT模型[11]，HSPF模型[12]。但機理模型結構復雜,所需的基礎數據龐大,在數據信息缺乏的地區使用困難。經驗模型通過建立污染負荷與土地利用類型或徑流量間的關系,反映非點源污染的輸出強度,如潛在污染指數(PNPI)法[13]、輸出系數法[14]。這類模型所需參數少,并能保證一定的精度,可滿足數據缺乏地區進行非點源污染評價的要求。

黔中水利樞紐工程是貴州省首個大型跨地區、跨流域長距離水利調水工程,總庫容 10.8億m3,覆蓋面積達4 711 km2,干渠總長為156.5 km,總灌溉面積4.348萬hm2,建成后可以解決39.5萬人畜飲水問題。黔中水利樞紐工程平寨水庫集水流域溶解態重金屬質量濃度均低于Ⅲ類水標準限值,這與周圍匯入水體水質密切相關[15]。劉鴻雁等[16]的研究表明,烏江流域水質有逐漸惡化的趨勢,主要污染的區域在烏江上、中游地區的支流河段。為了降低由于非點源污染導致水體受到的影響,有必要研究該區域內土壤的養分分布特征及水質現狀,并對研究區進行非點源污染敏感性分區。由于基礎數據缺乏,需要一個數據輸入少,但又精度高,且操作簡單,能全面評價非點源污染的模型。筆者利用潛在污染指數(PNPI)的機理,通過適當的參數指標改進后,對研究區進行了非點源污染評價,以期為制定合理的監管措施提供理論依據,促進區域內非點源污染狀況的監測和農業管理措施的研究。

1 研究區域概況

平寨水庫上游流域見圖1。研究區范圍主要設在保護區和準保護區內,其地理坐標為:北緯26°25′～26°40′、東經105°10′～105°30′，涉及納雍、織金、六枝和水城4個縣共 7個鄉鎮(新房鄉、陽長鎮、曙光鄉、比德鄉、化樂鄉、百興鎮和雞場鄉),總面積約375.52 km2。流域內地形復雜,地勢高低懸殊,冷暖氣流常被海拔高的山脈阻擋,局部地區形成較強對流天氣,年平均氣溫10.4～15.1℃。水量季節性變化明顯,冬季主要受到北方西伯利亞氣流影響,多為陰雨天氣,雨量較少;夏季受到印度孟加拉灣西南暖濕氣流和西太平洋海洋氣候影響,5—10月雨量較多,尤其集中在6—7月,區域水資源豐富,多年平均降雨量為1 089.6 mm。流域為烏江上游三岔河流域,屬于長江流域。

圖1 平寨水庫上游流域

2 研究方法

2.1 樣品采集與分析

2014年3月進行土壤樣品的采集,運用GPS定位功能,取0～20 cm表層土樣,每個樣點周圍進行5次重復采樣,按4分法混合組成待測土樣約1kg,共采集土壤樣品88個,見圖1。土樣經風干處理后過1 mm篩,部分樣品過0.25 mm篩備用。pH值用電極法測定,其他測定方法為:土壤TP用NaoH熔融-鉬銻抗比色法,TN用半微量開氏法,有機質用油浴加熱重鉻酸鉀容量法,土壤中有效磷用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法,堿解氮用擴散吸收法[17]。水樣的采集分枯水期(4月)和豐水期(9月)進行,采樣點布設涉及平寨水庫整個集水流域,包括主干斷面和主要的支流,在每一個主要支流匯入主干斷面前50～100 m、主干斷面匯入點上游200～500 m及支流匯入主干斷面完全混合處設置監測斷面,采樣點分布見圖1。共采集水樣100個,其中枯水期水樣52個,豐水期水樣48個。DO質量濃度采用便攜式水質參數儀(Multi340i,德國)現場測定;NH3-N質量濃度的測定使用納氏試劑比色法;TN質量濃度采用分光光度法測定;TP質量濃度的測定采用鉬酸銨分光光度法;CODMn質量濃度參照國際標準ISO 8467—1986《水質高錳酸鹽指數的測定》進行測定。

2.2 評價和分區方法

由于本研究中有限的水質時空監測數據所提供的信息是不完全的,并且水環境中污染物質與周圍環境存在著復雜的聯系[18],水環境是一個典型的具有灰色性的系統[19],所以,運用灰色關聯分析(GRA)法將水質狀態看作灰色變量,水質級別看作灰類,以避免分級臨界值附近的實測濃度值的微小變化可能導致的評價結果級別歸屬的改變[20]。筆者在IP等[21]所采用的鄧聚龍灰色關聯系數分析方法的基礎上,提出采用正弦函數計算灰色關聯系數。進行土壤養分評價時,將評價對象的實測值作為待比序列,將全國第二次土壤普查養分分級標準作為參比序列。進行水質評價時,將評價對象的實測值作為待比序列,GB 3838—2002《地表水環境質量標準》作為參比序列。根據評價結果,判斷研究區是否具有非點源的污染特征。

潛在非點源污染指數(potential non-point population index,PNPI)法在2005年成功運用在意大利Tiber河流評價中,它的計算基于GIS,且能在流域尺度上反映每個土地單元對河流造成污染的可能性[13]。筆者借鑒PNPI指標參數的選擇原則,在確保評價結果客觀的基礎上,對指標參數進行了改進和優化,計算公式為

(1)

式中:LI為非點源污染風險評價指數;D為距離影響因子;Q為徑流影響因子;L為土地利用影響因子。w1、w2、w3分別為D、Q、L的評價權重。

2.2.1 徑流影響因子的確定

(2)

式中，θ為土地坡度。

表1 不同土地類別CN值與L值

注：A為厚層黃土；B為薄層黃土或沙壤土；C為黏壤土；D為粉砂壤土。

2.2.2 土地利用影響因子的確定

非點源污染物的輸出主要通過地表徑流,其質量濃度受土地利用類型的影響很大[28],土地利用影響因子反映的是不同下墊面對污染物流失的影響。本文中L值由不同土地利用類型土壤降雨徑流中N、P的質量濃度確定,為兩者之和。具體的數值,參照呂喚春等[29-30]的研究所得,結果見表1。

2.2.3 距離影響因子的確定

距離影響因子反映了土地單元到河網間的距離,距離越近,則進入河流的潛在污染物就越多。本文采用核密度函數(Kernel Density)來確定距離影響因子。核密度函數在分析產業聚集和生態環境之間的關系[31],以及分析路網密度對交通事故的影響[32]中有大量運用。核密度函數不僅考慮了幾何距離,也考慮了河網密度的作用,而且它已經被整合到ArcGIS10.0中,應用非常方便。

2.2.4 權重的確定

權重對最后的評價結果至關重要。PNPI指標參數中對權重的確定,采用的是專家打分法[33],但各區域的社會、經濟、自然等條件是不同的,一個區域內的打分不一定適合另一個區域。本研究中采用改進的理想解法(technique for order preference by similarity to ideal solution,TOPSIS)來確定權重,但首先要對L、D、Q3個因子進行歸一化處理[9]。

表2 土壤養分及水質參數的統計特征及環境標準

表3 水質灰色關聯評價結果

最后根據公式(1)得到非點源污染風險評價指數LI,LI數值的范圍為0～1,值越大,則污染物流失風險越大,故按照研究區的實際情況,將流域進行非點源污染敏感區劃分:當風險評價指數LI為0.00～0.35時,劃分為不敏感區;LI為0.35～0.45時,劃分為輕度敏感區;LI為0.45～0.65及0.65～1.00時,分別劃分為中度敏感區和重度敏感區。

3 結果與討論

3.1 非點源污染現狀評價

研究區水質參數和土壤養分的統計特征見表2。從平均值來看,區域內土壤養分質量都在Ⅰ～Ⅲ類標準之間,說明區域內的土壤養分狀況良好。水質中TN質量濃度超出Ⅴ類標準;NH3-N質量濃度在豐水期達到Ⅲ類標準,為枯水期的2.53倍;TP質量濃度在豐水期達到Ⅴ類標準,為0.36 mg/L,而枯水期TP質量濃度為0.02 mg/L,屬于Ⅰ類水質。可見,流域中污染物超標物質為TN、NH3-N、TP,而且豐水期NH3-N、TP的質量濃度遠大于枯水期。

根據表2中的數據,參照GB 3838—2002《地表水環境質量標準》,采用灰色關聯評價法進行污染現狀評價,得到灰色關聯等級(j0)和綜合評分值(J*)。土壤的綜合評分值(J*)符合正態分布,對其進行克里金插值,得到流域內土壤質量的分布情況,見圖2。水質的灰色關聯評價結果見表3?？菟跇狱c個數中,水質在Ⅰ類標準(即j0=1)的觀測點占59.62%,Ⅱ～Ⅲ類占15.38%,Ⅳ類占5.77%,Ⅴ類占9.62%。豐水期時,水質以Ⅳ類居多,Ⅳ類占72.92%,Ⅰ～Ⅲ類只占22.91%,Ⅴ類占4.17%。這說明流域中水質質量的空間差異性大,在豐水期時隨徑流流失的污染物質量濃度高,流域非點源污染較大,結合前面對水質參數平均值的分析,可知流域內非點源污染主要對NH3-N、TP的貢獻大,所以有必要對流域進行非點源污染敏感區域的劃分,使非點源污染得到有效的控制。

圖2 土壤質量評價克里金插值結果

圖3 基礎數據

3.2 非點源污染風險評價與敏感分區

圖3(a)、圖3(b)、圖3(c)分別為研究區的土地利用類型、土壤類型和坡度數據。要確定研究區的徑流影響影響因子(Q),首先要確定流域內石灰土的CN參數選C類,黃壤和紫色土的CN參數選B類,石灰土和水稻土為D類[35],對土壤類型進行SCS水文土壤劃分,得到校正前的CN值。然后根據公式(2)和坡度數據(圖3(c)),通過ArcGIS中 Spatial Analysis 模塊的Raster Calculator進行CN值的校正,得到校正后的CN值圖,最后得到徑流量Q,歸一化計算后生成Q因子分布圖,見圖4(a)。

圖4 評價因子Q、L、D的空間分布

計算土地利用影響因子(L),根據表1中的值在GIS中對不同土地利用類型進行賦值,歸一化后得到L因子圖,見圖4(b)。距離影響因子(D)需要水系數據,見圖1。打開水系圖后,利用ArcGIS中的Kernel Density 模塊,創建一個光滑且每個柵格網格都有相應數值的密度分布圖,歸一化后得到距離影響因子圖,見圖4(c)。距離影響因子隨著距河道距離的增加而減小,隨河網密度的增加而增大。

權重的計算需要歸一化后的D、L、Q值的數據,計算后得到LI=0.55L+0.32Q+0.13D。通過ArcGIS中 Spatial Analysis 模塊的Raster Calculator,生成相應的流域非點源分析評價結果,結果的范圍在(0,1)之間,然后根據劃分標準劃分流域非點源污染敏感區,見圖5。

圖5 流域非點源污染敏感區劃分結果

從圖5可以發現研究區非點源污染敏感區分布的特征:①中度和高度敏感區分布在距離水系近的地方,不敏感區和輕度敏感區距離水系遠;②不敏感區和輕度敏感區分布地人為干擾少,多為林地、灌木林、草地等;③中度和高度敏感區分布的地方人為干擾大,主要包括耕地和居民區聚集地。人類活動的集中,使得下墊面產生了變動,導致徑流量和污染物質的輸出發生改變,使水體受到污染。這與實際情況相符。

4 結 論

a.黔中水利樞紐工程水源地平寨水庫保護區和準保護區水污染較為嚴重。水質的評價結果顯示,枯水期時Ⅰ類水居多,占觀測點的59.62%;豐水期時水質以Ⅳ類居多,占觀測點的72.92%。從時間變化上看,豐水期水質要劣于枯水期,超標指標主要為TN、NH3-N、TP,流域水體表現出非點源污染的顯著特征。土壤灰色關聯評價的結果表明,流域內土壤質量狀況良好,都在Ⅲ類標準以內。

b.在借鑒PNPI法計算機理的基礎上,對參評指標進行了適合研究區的適當改進,計算了研究區非點源污染風險指數,并劃分為了4類非點源污染敏感區域。整體上,距離河道越近且人為活動越集中的區域,非點源污染風險指數越大,區域非點源污染越敏感。敏感區域的劃分便于對研究區進行有針對性的分區治理和合理的污染防控。

[1] 趙倩, 馬建, 問青春, 等.應用AnnAGNPS模型模擬柴河上游農業非點源污染[J].農業環境科學學報, 2010,29(2):344-251.(ZHAO Qian,MA Jian,WEN Qingchun,et al.Modeling pollutant load and management altternatives in headwater of Chai River Watershed with AnnAGNPS[J].Journal of Agro-Environment Science,2010,29(2):344-251.(in Chinese))

[3] LENTZSCH P, WIELAND R, WIRTH S.Application of multiple regression and neural network approaches for landscape-scale assessment of soil microbial biomass[J].Soil Biology and Biochemistry, 2005, 37: 1577-1580.

[4] DITZLER C A, TUGEL A J.Soil quality field tools: experiences of US-DA-NRCS soil quality institute [J].Agronomy Journal, 2002, 94(1): 33-38.

[5] 林紹霞,林昌虎,何騰兵,等.灰色關聯度法在農業非點源污染土壤影響因子分析中的應用[J].水土保持通報,2010,30 (4): 171-174.(LIN Shaoxia, LIN Changhu, HE Tengbing, et al.Application of grey relation grade in the analysis of soil factors influencing agricultural non-point source pollution [J].Bulletin of Soil and Water Conservation,2010,30 (4): 171-174.(in Chinese))

[6] 賴坤容,周維博.灰色關聯分析在延安市寶塔區延河段水質評價中的應用[J].成都理工大學學報:自然科學版,2010,37(5):570-572.(LAI Kunrong,ZHOU Weibo.Application of the grey association analysis method to the Yanhe water environmental quality assessment in Yan’an,Shanxi,China[J].Journal of Chengdu University of Technology:Science & Technology Edition,2010,37(5):570-572.(in Chinese))

[7] 張同娟,楊勁松,劉廣明,等.基于灰色關聯度法河口地區土壤鹽分影響因子分析[J].土壤通報,2010,41(4):793-795.(ZHANG Tongjuan,YANG Jingsong,LIU Guangming,et al.Application of grey system theory evaluating the influencing factors of soil salinity[J].Chinese Journal of Soil Science,2010,41(4):793-795.(in Chinese))

[8] 張軍,梁川.基于灰色關聯系數矩陣的TOPSIS模型在水環境質量評價中的應用[J].四川大學學報:工程科學版,2009,41(4):97-101.(ZHANG Jun, LIAN Chuan.Application of TOPSIS model based on gray correlation coefficient matrix in the evaluation of water environmental quality[J].Journal of Sichuan University:Engineering Science Edition,2009,41(4):97-101.(in Chinese))

[9] 張汪壽,耿潤哲,王曉燕,等.基于多準則分析的非點源污染評價和分區:以北京懷柔區北宅小流域為例[J].環境科學學報,2013,33(1):258-266.(ZHANG Wangshou, GENG Runzhe,WANG Xiaoyan,et al.Assessment and zoning of non-point source pollution by multi-eriteria analysis: A case study in the watershed of Beizhai[J].Acta Scientiae Circumstantiae,2013,33(1):258-266.(in Chinese))

[10] 洪華生,黃金良,張珞平,等.AnnAGNPS模型在九龍江流域農業非點源污染模擬應用[J].環境科學,2005,26(4):63-69.(HONG Huasheng,HUANG Jinliang, ZHANG Luoping,et al.Modelling pollutant loads and management alternatives in Jiulong River Watershed with AnnAGNPS[J].Environmental Science,2005,26(4):63-69.(in Chinese))

[11] 王曉燕, 秦福來, 歐洋,等.基于 SWAT模型的流域非點源污染模擬:以密云水庫北部流域為例[J].農業環境科學學報,2008,27(3):1098-1105.(WANG Xiaoyan, QIN Fulai, OU Yang, et al.SWAT-based simulation on non-point source pollution in the northern watershed of Miyun Reservoir[J].Journal of Agro-Environment Science,2008,27(3):1098-1105.(in Chinese))

[12] 薛亦峰,王曉燕,王立峰,等.基于HSPF模型的大閣河流域徑流量模擬[J].環境科學與技術,2009,32(10):103-107.(XUE Yifeng,WANG Xiaoyan, WANG Lifeng, et al.Runoff simulation on watershed of Dage River by HSPF model[J].Environmental Science & Technology,2009,32(10):103-107.(in Chinese))

[14] 丁曉雯,沈珍瑤.涪江流域農業非點源污染空間分布及污染源識別[J].環境科學,2012,33(11):4025-4031.(DING Xiaowen,SHEN Zhenyao.Spatial distribution and pollution source identification of agricultural non-point source pollution in Fujiang Watershed[J].Environmental Science,2012,33(11):4025-4031.(in Chinese))

[15] 李本云,吳攀,張翅鵬,等.黔中水利樞紐工程平寨水庫集水流域溶解態重金屬特征及健康風險評價[J].安全與環境學報,2013,13(3):122-126.(LI Benyun, WU Pan, ZHANG Chipeng,et al.Features of the dissolved heavy-metal pollutants and health risk assessment of Pingzhai Reservoir Basin in Central Guizhou [J].Journal of Safety and Environment,2013,13(3):122-126.(in Chinese))

[16] 劉鴻雁,劉奇,毛健全.烏江流域水資源、水質變化與水庫建設關系分析[J].水資源保護,2010,26(3):18-22.(LIU Hongyan, LIU Qi, MAO Jianquan.Study on relationship between water resources, water quality changes and reservoir construction in Wujiang Basin[J].Water Resources Protection,2010,26(3):18-22.(in Chinese))

[17] 魯如坤.土壤農業化學分析方法[M].北京:中國農業科技出版社,2000.

[18] 張靜,孫省利.海水環境質量模糊-灰色關聯評價及應用[J].廣東海洋大學學報,2011,31(6):68-72.(ZHANG Jing, SUN Xingli.Fuzzy-grey correlation evaluation and its application to seawater environmental quality[J].Journal of Guangdong Ocean University,2011,31(6):68-72.(in Chinese))

[19] 于洪濤,吳澤寧.灰色關聯分析在南水北調中線澧河水質評價中的應用[J].節水灌溉,2010(3):39-41.(YU Hongtao,WU Zening.Application of grey relation analysis method in water quality evaluation of Li River for South-to-North Water Diversion Project[J].Water Saving Irrigation,2010(3):39-41.(in Chinese))

[20] 申劍,史淑娟,周揚,等.基于改進灰色關聯分析法的丹江口流域地表水環境質量評價[J].中國環境監測,2014,30(5):41-46.(SHEN Jian,SHI Shujuan,ZHOU Yang, et al.Surface water environmental quality assessment of Danjiangkou Valley based on improved grey correlation analysis[J].Environmental Monitoring in China,2014,30(5):41-46.(in Chinese))

[21] IP W C, HU B Q, WONG H, et al.Applications of grey relational method to river environment quality evaluation in China[J].Journal of Hydrology, 2009, 379:284-290.

[22] 王曉鳳,邵紅兵,夏訓峰.聊城市城市地表徑流污染負荷估算[J].環境科學與技術,2012,35(3):164-167.(WANG Xiaofeng,SHAO Hongbing,XIA Xunfeng.Estimation of Liaocheng urban non-point source pollution load[J].Environmental Science & Technology,2012,35(3):164-167.(in Chinese))

[23] 馬東,杜志勇,吳娟,等.嶗山水庫流域不同土地利用類型地表徑流的氮磷流失特征[J].水土保持學報,2011,25(6):31-39.(MA Dong,DU Zhiyong,WU Juan, et al.Losses characters of nitrogen and phosphorus in runoff with different land use pattern in Watershed of Laoshan Reservoir[J].Journal of Soil and Water Conservation,2011,25(6):31-39.(in Chinese))

[24] 溫海廣,周勁風,李明,等.流溪河水庫流域非點源溶解態氮磷污染負荷估算[J].環境科學研究,2011,24(4):387-394.(WEN Haiguang, HOU Jinfeng, LI Ming, et al.Estimation of non-point soluble nitrogen and phosphorus pollutant loads in the drainage area of Liuxi River Reservoir[J].Research of Environmental Sciences,2011,24(4):387-394.(in Chinese))

[25] 袁作新.流域水文模型[M].北京:水利電力出版社,1990:142-149.

[26] 史培軍,袁藝,陳晉.深圳市土地利用變化對流域徑流的影響[J].生態學報,2001,21(7):1041-1049.(SHI Peijun,YUAN Yi,CHEN Jin.The effect of land use on runoff in Shenzhen City of China[J].Acta Ecologica Sinica,2001,21(7):1041-1049.(in Chinese))

[27] ZHANG H, HUANG G H.Assessment of non-point source pollution using a spatial multicriteria analysis approach[J].Ecological Modelling, 2011, 222(2): 313-321.

[28] 曾立雄,黃志霖,肖文發,等.三峽庫區不同土地利用類型氮磷流失特征及其對環境因子的響應[J].環境科學,2012,33(10):3390-3395.(ZENG Lixiong, HUANG Zhilin, XIAO Wenfa, et al.Nitrogen and phosphorus loss in different land use types and its response to environmental factors in the Three Gorges Reservoir Area[J].Environmental Science,2012,33(10):3390-3395.(in Chinese))

[29] 呂喚春, 薛生國, 方志發,等.千島湖流域不同土地利用方式對氮和磷流失的影響[J].中國地質,2004,31(增刊1):112-117.(LYU Huanchun, XUE Shengguo, FANG Zhifa, et al.Influence of different land use patterns upon nitrogen and phosphorus loss in the Qiandaohu Drainage Area[J].Geology in China,2004,31(Sup1):112-117.(in Chinese))

[30] 耿潤哲,王曉燕,吳在興,等.北運河下游不同土地利用非點源污染負荷估算[J].農業環境科學學報,2012,31(7):1412-1420.(GENG Runzhe, WANG Xiaoyan, WU Zaixing,et al.Non-point source pollution loads from the different land use type in the downstream areas of the Beiyunhe River Basin,China[J].Journal of Agro-Environment Science,2012,31(7):1412-1420.(in Chinese))

[31] 高爽,魏也華,陳雯,等.發達地區制造業集聚和水污染的空間關聯:以無錫市區為例[J].地理研究,2011,30(5):902-911.(GAO Shuang, WEI Yehua, CHEN Wen,et al.Study on spacial-correlation between water pollution and industrial agglomeration in the developed region of China: A case study of Wuxi City[J].Geographical Research,2011,30(5):902-911.(in Chinese))

[32] GAO C, ZHU J G, ZHU J Y, et al.Nitrogen export from an agriculture watershed in the Taihu Lake Area,China[J].Environmental Geochemistry and Health, 2004, 26(2):199-207.

[33] 李婷,武曉峰.基于 PPI 的河段水體潛在污染研究[J].環境科學,2010,31(11):2619-2626.(LI Ting, WU Xiaofeng.Study on the potential pollution in river section based on PPI[J].Environmental Science,2010,31(11):2619-2626.(in Chinese))

[34] 貴州省農業廳,中國科學院南京土壤研究所.貴州土壤[M].貴陽:貴州人民出版社,1980:28-98.

Risk assessment of non-point source pollution and sensitive region recognition to Pingzhai Reservoir protection areas in central Guizhou

TU Gangqin1, LIU Hongyan1, 2, ZHAO Zhipeng1, WU Pan1, LIU Pei1, WU Bin3, AN Yong3

(1.CollegeofResourceandEnvironmentalEngineering,GuizhouUniversity,Guiyang550025,China;2.InstituteofEnvironmentalEngineeringPlanningandDesign,GuizhouUniversity,Guiyang550025,China;3.MonitoringStationofLiupanshuiEnvironmentalProtectionBureau,Liupanshui553000,China)

Taking Pingzhai Reservoir Protection Area and Quasi-protection Area as the study object, we collected 59 water samples from the trunk stream section and 41 ones from the branch stream section, and 88 soil samples to analyze and evaluate the situation of non-point source pollution in the basin, and made a space analysis by GIS.The results show that, in the low water period, the water quality of class I accounted for 59.62% in all water samples, class Ⅱ～Ⅲ accounted for 15.38%, class Ⅳ accounted for 5.77%, class V accounted for 9.62%; In the high water period, the ratio of class IV water was as much as 72.92%, classⅠ～Ⅲ accounted for 22.91%, class V accounted for 4.17%, and the main index exceeding standards are TN、NH3-N and TP, showing a typical characteristics of non-point source pollution.The weights of land utilization factor(L)、runoff factor(Q)and distance factor (D) were determined by the modified TOPSIS, getting the risk assessment index of non-point source pollution.The research areas were divided into 4 categories of sensitive control areas according to the risk assessment index.Among them, moderately sensitive areas was mainly distributed in the slope farmland near the river, so we should adjustment planting structure and strengthen the management of fertilizer and other agricultural chemicals in these areas.Highly sensitive regions were mainly distributed in urban residential areas, the main source of pollution were the urban sewage and coal mining wastewater, so we should promote the construction of urban sewage and coal mine wastewater disposal system.

non-point source pollution; water quality; land utilization factor; runoff factor; distance factor; TOPSIS

10.3880/j.issn.1004-6933.2015.04.016

貴州省科技廳黔科合重大專項(〔2012〕6009-7)

涂剛琴(1990—),女,碩士研究生,研究方向為水環境模擬。E-mail:tugangqin11@163.com

劉鴻雁,教授。E-mail: re.hyliu@gzu.edu.cn

X820.4,X522

A

1004-6933(2015)04-0087-07