Ecological Indicators | 胡程程,吴起鑫等:乌江上游喀斯特流域氮磷面源污染分析:关键源区识别及其影响因素
随着农业生产和城市化进程的加快,面源污染问题日益严重。贵州省耕地属于高破碎化水平,高破碎化导致面源污染的风险增大。此外,破碎化还可能降低生态系统的恢复能力,进一步加剧环境污染的扩散和累积。贵州省北部、西部土壤侵蚀相对严重,土壤侵蚀化严重会破坏土壤结构和水土保持功能,增加污染物流失,进而加剧面源污染的风险。
面源污染对水生环境的安全构成严重威胁。岩溶系统的自清洁能力可以有效降低面源污染水平。然而,受高强度降雨和农业面源污染的影响,水质在特殊时期恶化。据毕节市水质检测结果显示目前东风水库流域存在丰水期水质变差的情况,库区长期保持稳定Ⅱ类水体存在重大风险。
在此背景下,贵州大学喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室吴起鑫教授指导课题组硕士研究生胡程程,以我国乌江上游喀斯特流域为研究区,系统地研究和评估了乌江上游喀斯特流域综合水质情况,并基于SWAT建立了适合于喀斯特地区面源污染的估算模型。取得的主要认识包括:
1. 通过水质综合评价结果显示,乌江上游喀斯特流域在白甫河段水质较差;
2. 通过SWAT模型识别出研究区域面源污染关键源区为8、9、10、13、15、21和22号子流域;
3. 通过对面源污染影响因素分析表明,倾斜的农田对喀斯特河流面源污染影响显著,尤其是坡度在11°-25°之间的耕地。倾斜的农田加剧了土壤侵蚀,导致氮和磷的损失加剧。
图1率定期(2020-2021年)和验证期(2022-2023年)模拟值与实测值对比:(a)径流(b)TP(c)NH3-N
图2 流域单位面积流失强度:(a) TN;(b) TP
图3 流域TN、TP输出负荷与土地类型(a)、不同坡度耕地(b)的相关性分析
图4 流失强度与地表径流的双变量LISA分析:(a) TN;TP (b);流失强度与地表径流的空间自相关分析:(c) TN;TP (d)
上述研究成果发表在环境科学与生态学领域TOP期刊Ecological Indicators,贵州大学喀斯特地质资源与环境教育部重点实验室硕士研究生胡程程为论文的第一作者,吴起鑫教授为论文的通讯作者。上述研究工作得到了国家自然科学基金项目(No. 42467032)、(No. 42403054)、贵州省高层次创新型“百”层次人才项目(黔科合平台人才-GCC[2023]061)、贵州省科技支撑项目([2021]465)、贵州省科技计划项目([2021]10,黔科合[2021]4006)等的联合资助。
论文信息:Chengcheng Hu, Qixin Wu. et al., Nitrogen and phosphorus non-point source pollution in the upper Wujiang River Karst Basin: Critical source areas identification and influencing factors. Ecological Indicators. 2025. 170.
论文链接:https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2024.112989.