阚德龙.南阳市农业面源污染特征及典型小流域治理效果评价. 南阳：南阳师范学院硕士论文，2021.

摘  要

农业面源污染已成为当今水体污染的主要来源，严重制约了水环境质量的改善和农业的可持续发展。南阳作为河南省的一个农业大市，同时又是我国南水北调中线工程渠首所在地和核心水源区，加强农业面源污染研究与治理，减小农业面源污染负荷与风险，对于确保丹江口水库水质长期稳定达标和南阳农业可持续发展具有重要意义。本研究应用统计数据、文献资料和实验室实验数据等，采用清单分析法、排放系数法估算南阳市及其下辖县（市、区）1995-2018年间化肥施用、作物秸秆、畜禽养殖、农村生活和水产养殖对农业面源污染化学需氧量（COD_Cr）、总氮（TN）和总磷（TP）排放负荷，应用等标污染负荷法进行综合评价分析，确定农业面源污染的主要污染物和主要污染源，分析其时空分布特征，同时，结合《丹江口库区淅川县农业面源污染综合治理试点项目》，对典型小流域农业面源污染治理效果进行评价，主要研究结果如下：

（1）南阳市1995-2018年农业面源污染COD_Cr、TN和TP负荷量分别为12.46～23.30、6.81～12.09和0.92～1.54万t·a^-1，相应地其等标污染负荷量分别为0.62×10¹⁰～1.16×10¹⁰、6.81×10¹⁰～12.09×10¹⁰和4.59×10¹⁰～7.71×10¹⁰m³·a^-1，总等标污染负荷量为12.06×10¹⁰～20.97×10¹⁰m³·a^-1，农业面源污染是南阳市水环境污染不可忽视的重要来源；TN和TP是南阳市农业面源污染的主要污染物，其贡献分别为55.22%～58.97%和33.93%～39.36%，畜禽养殖和化肥施用的TN和TP排放是南阳市农业面源污染防控的关键。

（2）南阳市1995-2018年农业面源污染的主要污染源依次为畜禽养殖、化肥、农村生活、作物秸秆和水产养殖，年平均贡献分别为41.51%、30.84%、14.91%、10.12%和2.62%；畜禽养殖、农村生活、作物秸秆和水产养殖中分别以大牲畜、生活污水、小麦和鱼类的污染负荷最大，在农业面源污染防控中应重点关注。

（3）南阳市1995-2006年绝大部分县（市、区）单位面积总等标污染负荷和单位面积COD_Cr、TN和TP等标污染负荷均随时间总体呈增大趋势，而2006年后大部分县（市、区）呈减小趋势；1995-2018年南阳市各县（市、区）单位面积化肥、秸秆和畜禽养殖等标污染负荷总体呈先增加后减小的变化趋势，但不同县（市、区）出现峰值的年份存在差异，所有县（市、区）农村生活单位面积等标污染负荷随时间总体呈下降趋势，水产养殖总体呈增加趋势。污染物中TN一直是南阳市各县（市、区）最主要的污染物，但其比重随时间呈缓慢下降趋势，而TP比重呈缓慢上升趋势；污染来源中各县（市、区）畜禽养殖和农村生活单位面积等标污染负荷占比随时间总体呈下降趋势，化肥、秸秆和水产养殖单位面积等标污染负荷占比随时间总体呈上升趋势，尤其是化肥，已成为大多数县（市、区）最主要的污染源。

（4）南阳市农业面源污染单位面积等标污染负荷总体空间分布格局为从西北方向东南方呈加重趋势（桐柏县除外）。新野县、唐河县、社旗县、邓州市、宛城区和卧龙区是单位面积等标污染负荷相对严重区域，尤其是新野县，1995-2018各阶段单位面积总等标污染负荷达10.53～16.18万m³·hm^-2；单位面积等标污染负荷相对轻微区域为西峡县、内乡县和南召县，尤其是西峡县，1995-2018各阶段单位面积总等标污染负荷为1.00～1.17万m³·hm^-2，区域间差异明显。

（5）从全局空间自相关来看，南阳市农业面源污染存在明显的空间聚集性，但1995-2000到2011-2015阶段，单位面积总、COD_Cr、TN、TP、化肥、秸秆、畜禽养殖和农村生活等标污染负荷的空间聚集性均随时间呈降低趋势，而2016-2018阶段其空间聚集性又有所增加。从局部空间自相关来看，1995-2000和2001-2005阶段单位面积COD_Cr、TN和TP等标污染负荷显著（P < 0.05）热点区域均为新野县和宛城区，显著（P < 0.05）冷点区域均为西峡县，2006-2010、2011-2015和2016-2018三个阶段无显著（P > 0.05）冷、热点区域；单位面积化肥、秸秆、畜禽养殖和农村生活各阶段等标污染负荷显著冷、热点区域存在差异，但新野县和宛城区大多时间均为显著热点区域，而西峡县大多时间为显著冷点区域。

（6）TN是金竹河小流域农业面源污染的主要污染物，TP次之，氨氮（NH₃-N）和硝氮（NO₃-N）在整个监测期间含量均较低，达到地表水II类水质标准。治理前生态沟进水口（XX）、出水口（即湿地进水口，XM）和湿地出水口（XR）水体溶解氧量（DO）（4.35～5.02 mg·L^-1）、TN（4.91～5.10 mg·L^-1）和TP含量（0.12～0.19 mg·L^-1）分别为地表水IV类、V类和III类水质标准，治理中各断面水质明显恶化，治理后XR断面DO（8.25～9.30 mg·L^-1）、TN（0.97～0.98 mg·L^-1）和TP含量（0.03～0.04 mg·L^-1）分别达地表水I类、III类和II类水质标准。治理前、中和后生态沟和湿地对DO的总增加率分别为15.40%、–1.25%～–17.37%和13.48%～24.00%，对TN和TP的总去除率分别为0.04%、–40.32％～–28.53％、30.50%～42.28%和–25.86%、–20.00％～–16.67％、49.06%～67.44%。水质综合指数表明，治理前和治理中各断面水质均表现为XX>XR>XM，治理后表现为XX<XM<XR。因此，金竹河小流域综合治理工程对该区域农业面源污染具有较好的治理效果，但需注意工程建设期间污染加重的问题，治理模式适合在丹江口库区小流域农业面源污染治理中推广应用。

    关键词：农业面源污染负荷；等标污染；源解析；时空特征；空间自相关；南阳市