[发明专利]一种基于源控理念的华北平原区非点源污染控制技术

说明书

技术领域

本发明属于非点源污染控制领域，具体是一种以源项消减为核心，原位控制为辅的华北平原区非点源污染控制技术。

背景技术

非点源污染是指溶解性或固体污染物在降水和径流冲刷作用下汇入受纳水体而引起的水体污染。其特点是时空上难以定点监测的，与大气、水文、土壤、植被、地质、地貌、地形等环境条件和人类活动密切相关的，发生具有不确定性，且能直接对大气、土壤、水构成污染。与点源污染相比，非点源污染的时空范围更广，不确定性更大，成分、过程更复杂。目前，包括我国在内的许多国家的点源污染排放已得到较好地控制。与此相比，非点源污染的研究和治理则还处于起步阶段。近年来，我国农村地区畜禽养殖及农田耕种业的快速发展，大量的养殖废水和过量的化肥施用，使得大量的氮、磷等营养元素进入水体，导致水体富营养化现象严重，水生生物的生存环境遭到破坏，局域水生生态系统失调。因此，如何有效地实现农业非点源污染的控制，是解决我国水环境问题的关键所在。

我国华北平原区气候特征为干旱少雨，其区域内蓄水量及面积均呈现逐渐缩小的趋势。我国华北平原区非点源污染具有以下特征：1)平原区由于地势平坦、河流边界模糊、水流运动缓慢、自然地理环境的多样，其非点源污染的产汇流特征明显区别于山区、丘陵地区。区域污染物迁移转化规律较为复杂，发生具有分散性、广泛性及迁移过程具有高度随机性；2)相对于南方高降雨区域，华北平原气候较为干旱，其土壤自身含水率较低。因此日常灌溉及小强度降雨均难以产生非点源污染物，地表径流以及其携带的非点源污染物通常只在较大降雨或暴雨时产生。因此，华北平原区非点源污染具有滞后性及模糊性，在流域尺度进行集中控制无论在理论上或者在实践上均不可行。基于华北平原区非点源污染特征，相对传统的过程及末端控制，“源控”应是实现华北平原区非点源污染有效控制的核心。

基于以上认识，本发明提出源项消减为华北平原区非点源污染削减的主要控制手段，此外辅以原位阻控技术的重要理念，以实现对华北平原区非点源污染的有效控制。

发明内容

本发明的目的是提供一种针对华北平原区非点源污染的控制技术。本发明通过以下步骤实现：

1)建立基础资料数据库：通过3S技术包括GIS、RS、GPS技术，构建研究区空间数据库，主要包括土地利用图、土壤类型图等，其中土地利用类型通过解译遥感影像获取；通过实地调研和资料调研，收集当地气候、地形、农田播种、灌溉、施肥量、作物类型、作物种植、作物收获量在内的该地区农田基本信息。在此基础上，建立基础资料数据库。

2)样本采集及监测：对研究区进行GPS定位网格取样，以500m网格距离布置示范区农田土壤采样地块，并用GPS定位，记录其经纬度坐标；在各地块按对角线法设置5个或5个以上的采样点，对每个地块所取土壤样品均匀混合，进行土壤养分数据分析，分析项包括有效氮、速效磷、速效钾。

3)获取土壤养分空间分布：以土壤样本监测为基准，利用空间插值如克里格插值法、反距离加权法，生成整个研究区的土壤养分空间分布信息。

4)利用土壤养分表观平衡模型(OECD)，获得土壤养分状况及其空间变异性；根据养分输入和养分支出，得到养分平衡量(Balance)；评价养分输入和养分支出计算结果，进行土壤营养丰缺度评价；

5)非点源污染控制方案制订与实施：根据OECD模型土壤营养丰缺度评价结果和研究区的化肥施用量，制订该地区非点源污染控制方案。

a)源项控制：根据模型计算结果，对该地区不同地块推荐化肥施用的削减量，以通过源项控制实现对研究区非点源污染的源头控制。

b)原位阻控：针对土壤营养丰缺度评价中的1级和2级区域，辅以原位阻控的手段，以实现对非点源污染最为有效控制。

本发明步骤2)中采样土样应为0～20cm农田表层土壤，且采样应尽量避免沟边、田埂、堆肥处特殊部位。

本发明步骤3)中，土壤中各元素的测定均应采用国标法。其中有效氮采用碱解扩散法、速效磷采用NaHCO₃浸提-ICP法、速效钾则采用醋酸铵浸提-ICP法。

本发明步骤4)中，OECD模型所得养分平衡量Balance的计算公式为：

Balance＝(Ftlz+Mnr+Seed+Irr+Dpzt+Bnf)-(Hvst+Runoff+Leach+GNH₃+GNO_X)