农药非点源模拟研究进展:流失、传输及归趋

农药非点源污染指农药自田块流失产生经水沙传输到水体,并通过迁移转化最终进入并残留在各个环境介质中,从而对生态环境产生不利影响的污染,非点源模拟模型能为农药污染防控和管理提供更科学的理论和技术支撑。本文通过对国内外研究进行梳理,从农药环境流失、传输、归趋的角度,综述了各类模型的方法、特点和应用。对代表性模型进行综合分析,总结出现有模型存在的问题,即对农药环境行为考虑不完善、结果存在不确定性以及对决策和管理支持不足等,并从多方面对模型进行了展望,未来农药非点源模拟将向机理化、精准化、动态化和决策支撑等方向发展。

长江流域农药面源多介质归趋评估

为明确长江流域典型农药面源时空分布,本研究基于逸度理论,构建了适合大尺度、多区域、长时期的农药面源多介质环境归趋模型,量化了1991-2020年长江流域克百威农药在水、土、气、沉积物等环境介质中的累积水平、赋存浓度及传输通量。结果表明:长江流域的克百威总残留量呈现先上升后下降的趋势,在2010年达到峰值(1647 t);水体和土壤为克百威的主要赋存介质,其范围分别为0.278~135 ng·L^(-1)和0.0522~16.7 ng·g^(-1);长江流域中下游地区为热点区域,尤其是赣江流域;每年施用的农药约5.40%会残留在环境中,主要去除方式为降解,其次是输移到近海(2017年约109 t·a^(-1))。研究表明,农药面源在大时空尺度的累积和传输作用不容忽视,模型改进使得面源模拟结果更加合理,为长江流域农药面源的科学管控提供了重要的数据参考和技术支持。

分布式水土流失型面源污染模型初探

为研究丘陵山区水土流失与面源污染协同过程机理对丘陵山区环境改善的作用,本研究研发出一种分布式水土流失型面源污染模型,该模型通过耦合多个水土流失型面源污染关键过程模块,从源、流、汇等角度精准刻画水土流失型面源污染过程机理;进而开发了基于优化算法的汇流模块,解决了分布式模型运算效率低等技术问题。本研究利用新模型评价了三峡库区菁林溪流域水土流失型面源污染时空演变规律,并模拟了退耕还林、化肥减量、坡改梯和滨岸缓冲带对水土流失型面源污染的防治效果。结果表明:菁林溪流域年均泥沙、吸附态磷、溶解态磷的负荷量分别为17.23 t·hm^(-2)、1.22 kg·hm^(-2)和0.56 kg·hm^(-2),入河量分别为9032.2 t·a^(-1)、601.3 kg·a^(-1)和541.7 kg·a^(-1),分别占负荷量的54.32%、50.87%和72.99%。不同土地利用类型的吸附态磷负荷强度为坡耕地>林地>水田,溶解态磷负荷强度为坡耕地>水田>林地,表明水土流失型面源污染优先控制区与传统农业面源有所差异。同时,滨岸缓冲带的防控效果最好,可减少25.01%的泥沙量和26.22%的吸附态磷。本模型较好地模拟了水土流失型面源污染及防控措施效果,可为水土流失型面源污染过程机理精准解析和优化防控提供依据。