农业非点源污染模型网络教学平台.ppt

前 言 全球环境问题日益突出 气候变迁 臭氧层减少 水土流失 森林破坏 沙漠化 非点源污染 提高单位面积产量，造成了对环境质量的冲击。 研究与控制农业环境污染已是发达国家农业和环保部门的主要议程之一，控制农业环境污染是进一步提高水质的关键。 我国的农业生态环境破坏严重 水土流失有加剧之势，加上近年来化肥农药用量的不断提高以及施用上的不合理性，农业环境污染日益突出。 人们越来越关注环境质量，除了要求加强环保立法、执法、监督及强化管理外，还要求随时掌握环境状况以及变化的趋势。由于农业污染空间上的广泛性，时间上的不确定性，迁移及流失机制的复杂性 ，90年代迅速发展的信息技术(特别是GIS技术)在农业环境评价与管理中发挥不可替代的作用。 第一节 农业环境污染评价信息系统概述 一、农业环境污染概况 1、农业环境污染源 任何物质，以不适当的浓度、数量、速率、形态和途径进入环境系统，并对环境系统生产污染或破坏的物质，称为污染物。污染源是指污染物的发生源。农业污染源主要有农药、化肥、水土流失、农业废弃物等。 农业生产对环境产生的负面影响 : ①水土流失造成的沉积物（土壤颗粒）、氮磷等植物营养元素、重金属、农药、有机生物降解物、病原菌、盐分等污染地表水和地下水； ②土壤中积累过量的无机（盐分、微量元素等）、有机物（农药等）、造成土壤质量、农业生产能力和农产品质的下降； ③农业生产中排放的甲烷、二氧化碳、氧化氮等温室气体造成的大气污染。 本章讨论农业非点源为主的农业环境污染评价信息系统。 2、农业非点源污染 非点源污染物也称面源污染物已成为世界范围内地表水与地下水污染的主要来源（Duda,1993），而农业是最主要的非点源污染来源（Humenik等1987）。 农业非点源污染（Agricultural Nonpoint Source Pollution）是指农业生产活动中，氮磷等植物营养、农药、重金属等有机和无机污染物，以及土壤颗粒等沉积物，通过地表径流和地下渗漏，造成环境尤其是水域环境的污染。 全球范围30-50%的地球表面已受非点源污染的影响（Pimental,1993） 美国80%的河流与湖泊已受非点源污染（USEPA,1994） 欧共体国家农业所造成的地表水和地下水硝酸盐污染增加 我国肥料和农药的污染。地面水富营养化已较为普遍。造成水体富营养化的大量氮磷营养，不仅有市政污水、工业废水的点源输入，同时有大量包括地表径流、水土流失等非点源输入。随着我国畜牧业的发展，动物排泄物引起的非点源污染也应引起高度重视。 3、农业污染特征及其防治对策 由于面广、影响时间长、绝对量大，而且控制与修复很困难。 采取预防和控制污染源头的策略。 对现有农业生产系统的环境影响作出客观及系统的评价，并且制订出农业产出与环境保护协调发展的最佳农业管理措施(BMPs)和体系。 GIS具有及时快速处理与分析大量时空与属性数据及其预测与决策等功能，决定了GIS在农业环境评价与管理中发挥不可替代的作用。 二、农业环境污染评价现状及其发展趋势 1、常规评价方法 在实地监测降雨及排水径流水质、水量的基础上，应用流域水文模型或与水文模型紧密相关的模型来模拟和估测农业污染负荷，已成为农业污染研究的基本方法之一。 首先，在研究区域内选择一块面积不大，能代表研究区域各类特征的封闭性或半封闭性小流域，同步监测降雨径流的水质、水量。然后据此确定污染物的单位负荷量，最后通过单位负荷量乘研究区域面积来估算农业污染负荷量。 该方法的优点:可以减少工作量，费用较低。 不足之处:农业污染由于其自然及人为管理所造成的时空差异很强，仅以小区研究代替大区域，显然污染负荷的计算精度不高，也不利于污染地域分异规律的真实把握，不便于确定优先控制区及制定针对性的控制对策。 2、高新技术应用及发展趋势 能否获取必要的基本数据（包括背景资料和降雨径流或排水的监测数据）是区域性农业环境污染研究与管理工作成败的关键所在。 区域性农业污染负荷是一种间歇发生的，随机性、突发性、不确定性以及时空变异很强的复杂过程 。 农业环境污染的特性决定了只有多学科交叉及高新技术的采用，提出科学地评价与预测方法。 遥感技术主要用于获取土壤物理、化学及生物学性质，以及建立现时、经济上可承受的大面积环境监测。遥感数据特别是高分辨力数字式遥感图像在环境评价中有很大应用潜力。遥感技术已能直接监测土壤湿度、植被覆盖等地球物理和生物性质。由于它能周期性地获取数据，对监测有关环境质量、土壤和植被等参数的变化是十分有用的。 GIS已被应用于环境动态监测与预报、环境污