嚴(yán)長(zhǎng)安， 杜展鵬， 姚 波， 雷 英， 王 凱， 陳靜敏， 蔣洪強(qiáng)

1.昆明市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院， 昆明市環(huán)境系統(tǒng)模擬與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 云南 昆明 650032

2.生態(tài)環(huán)境部環(huán)境規(guī)劃院， 國(guó)家環(huán)境保護(hù)環(huán)境規(guī)劃與政策模擬重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 100012

氮、磷是維系陸生、水生生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的兩大關(guān)鍵性營(yíng)養(yǎng)元素，增加活性氮、磷輸入負(fù)荷有利于提高生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力，但過(guò)量氮磷輸入將導(dǎo)致區(qū)域水環(huán)境質(zhì)量下降、水生態(tài)系統(tǒng)退化和水生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)降低等問(wèn)題[1]. 因此，有效控制氮磷流失是改善水環(huán)境的重要措施之一，而高分辨率的水污染源排放清單是研究氮磷流失的重要基礎(chǔ). 高分辨率的排放清單研究主要集中于大氣環(huán)境中[2-7]，空間分辨率主要從1°×1°到1 km×1 km不等，受限于網(wǎng)格化數(shù)據(jù)的獲取，高分辨率的水污染源排放清單主要體現(xiàn)在流域?qū)用鎇8]. 周文婷等[9]以2008年的污染調(diào)查結(jié)果為依據(jù)，研究了茂名市的高州水庫(kù)水源地的污染排放情況；邱斌等[10]以整個(gè)海河流域?yàn)檠芯繂卧?，采用較低的分辨率對(duì)流域內(nèi)氮磷等污染物的排放進(jìn)行核算和分析，發(fā)現(xiàn)流域內(nèi)平原區(qū)的污染程度要遠(yuǎn)高于山區(qū). 近年來(lái)很多研究[11-13]主要集中在污染源排放清單，發(fā)現(xiàn)高分辨率的水污染源排放清單解析不僅有利于精準(zhǔn)治污，有效控制氮磷污染物的流失，而且有利于精細(xì)管理，有效改善水生態(tài)環(huán)境[9]. 但針對(duì)水環(huán)境，高分辨率的污染源排放清單只是研究水環(huán)境的基礎(chǔ)，如何有效控制污染物流失量才是水質(zhì)持續(xù)改善的關(guān)鍵因素，因而基于高分辨率排放清單的污染物流失量的研究對(duì)于有效控制污染物流失和改善水環(huán)境具有十分重要的理論價(jià)值和實(shí)踐指導(dǎo)意義.

滇池是云貴高原面積最大的淡水湖泊，一直以來(lái)接納了流域內(nèi)生產(chǎn)生活中排放的大量氮磷污染物，水質(zhì)常年處于中度或重度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài). 隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，入滇污染源排放逐漸加劇，不僅會(huì)導(dǎo)致滇池水質(zhì)的進(jìn)一步惡化，而且將成為流域甚至昆明經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要短板，因此現(xiàn)階段滇池已經(jīng)成為全國(guó)重點(diǎn)治理的湖庫(kù)之一. 寶象河是滇池流域最主要的入湖河流之一，其入滇水質(zhì)的優(yōu)劣直接影響到滇池水生態(tài)環(huán)境[14-18].

因此，該研究基于第二次全國(guó)污染源普查數(shù)據(jù)及核算方法，采用2018年為基準(zhǔn)年，對(duì)寶象河流域的污染源進(jìn)行核算，建立寶象河流域高分辨率的氮磷排放清單，通過(guò)構(gòu)建寶象河流域LODEST模型，科學(xué)估算流域非點(diǎn)源污染入河系數(shù)和寶象河流域氮磷流失量，并對(duì)其空間格局進(jìn)行解析，以期為寶象河流域的水環(huán)境精準(zhǔn)控污和精細(xì)化管理提供有效的決策支撐，同時(shí)也為滇池流域入湖污染負(fù)荷控制與削減研究提供重要的科學(xué)依據(jù).

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

寶象河屬金沙江水系，是昆明古六河之一，位于昆明市的主城區(qū)——官渡區(qū)，該區(qū)位于昆明主城東南部，地處滇池北岸、牛欄江下游，在102°38′E～103°03′E、24°54′N～25°17′N之間. 該流域面積344 km2，地形高程在 1 884.3～2 728.5 m之間，多年平均降雨量為937.1 mm，降雨時(shí)空分布不均勻，約85%以上的降雨集中在汛期. 寶象河流域(見(jiàn)圖1)屬于典型的農(nóng)業(yè)-城市混合型流域，以林地、耕地和建設(shè)用地為主. 流域內(nèi)不同土地利用類型相對(duì)集中，寶象河上游區(qū)域人類活動(dòng)較少，河道環(huán)境以及徑流特征都接近天然狀態(tài)；寶象河中游流經(jīng)大板橋街道和阿拉街道，以農(nóng)業(yè)用地為主，主河道周圍集中分布著耕地和少量村鎮(zhèn)建筑；寶象河下游河道進(jìn)入昆明主城區(qū)，河道周圍為城市建設(shè)用地，區(qū)域內(nèi)河道均被人工硬化，失去了原始河道的特征，最終于寶豐濕地入湖口注入滇池.

圖1 寶象河流域區(qū)位圖

1.2 數(shù)據(jù)來(lái)源

該研究所需數(shù)據(jù)的主要來(lái)源： ①水文水質(zhì)數(shù)據(jù)，寶象河流域干海子水文站多年逐日流量，來(lái)源于《長(zhǎng)江流域西南諸河水文年鑒(2008—2018年)》；水質(zhì)數(shù)據(jù)(TN、TP)來(lái)源于課題組試驗(yàn)觀測(cè)，自2018年1月開(kāi)始開(kāi)展了寶象河干海子水文站的水質(zhì)監(jiān)測(cè)，時(shí)間跨度為2018年1月1日—12月31日，采樣頻率為每周一次，全年共監(jiān)測(cè)了51次. ②污染源數(shù)據(jù)，城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源數(shù)據(jù)來(lái)源于昆明市第六水質(zhì)凈化廠.

1.3 子流域劃分

為了建立寶象河流域高分辨率氮磷排放清單，將寶象河流域劃分為8個(gè)子流域，其步驟如下： ①按照最陡坡度(5%)原則和最小集水面積閾值要求，充分考慮氣象、土壤、土地利用的空間異質(zhì)性，利用SWAT 2012軟件處理DEM(比例尺為1∶50 000)生成流域河網(wǎng)水系和節(jié)點(diǎn)，識(shí)別8個(gè)子流域；②通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)勘探落實(shí)流域河網(wǎng)水系和節(jié)點(diǎn)，同時(shí)考慮城市排水片區(qū)的影響，人工修正子流域邊界，最終確定了8個(gè)子流域劃分方案(見(jiàn)圖2)，其平均空間分辨率達(dá)6 km×6 km.

注： 1～8為寶象河子流域編號(hào).

1.4 污染源排放量核算方法

a) 城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源. 城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源污染物排放量根據(jù)《第二次全國(guó)污染源普查生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》[18]中的公式〔見(jiàn)式(1)〕來(lái)核算. 由于昆明主城區(qū)存在城鎮(zhèn)生活污水收集系統(tǒng)不完善、雨污分流和清污分流不徹底的問(wèn)題，城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源不能完全收集進(jìn)入污水處理廠. 因此，城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源的排放量主要包括了污水處理廠的尾水排放量和未收集城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源排放量. 根據(jù)《集中式污染治理設(shè)施產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》中的公式，將式(1)進(jìn)一步優(yōu)化〔見(jiàn)式(2)〕.

PE=Pup-PR

(1)

PE=CwpQwp×10-2

(2)

b) 未收集城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源. 由于寶象河流域所在區(qū)域現(xiàn)階段無(wú)法實(shí)現(xiàn)城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源的完全收集，存在未收集城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源，因此，可通過(guò)城鎮(zhèn)污水處理廠實(shí)際污水收集率來(lái)計(jì)算未收集城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源排放量〔見(jiàn)式(3)〕，可通過(guò)《生活污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》中的公式〔見(jiàn)式(4)～(6)〕來(lái)核算城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源產(chǎn)生量.

Pnup=Rsc×(1-Pup)

(3)

Pup=kRqc×365×10-5

(4)

q=2.74×QyRy

(5)

(6)

式中：Pnup為未收集點(diǎn)源排放量，ta；Rsc為城鎮(zhèn)污水處理廠實(shí)際污水收集率，%，根據(jù)《昆明市環(huán)境保護(hù)與生態(tài)建設(shè)“十三五”規(guī)劃》，目前昆明主城區(qū)旱季污水收集處理率為92.3%；k為城鎮(zhèn)綜合生活污水折污系數(shù)，取值參考《生活污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》；R為城鎮(zhèn)常住人口數(shù)，104人；q為人均日生活用水量，L；c為城鎮(zhèn)綜合生活污水平均濃度，mgL；Qy為城鎮(zhèn)綜合生活用水量，104m3；Ry為用水人口；為城鎮(zhèn)污水處理廠進(jìn)水口濃度平均值，為入河(海)排污口排污濃度平均值，mgL.

c) 工業(yè)點(diǎn)源. 從第二次全國(guó)污染源普查數(shù)據(jù)中可直接獲得工業(yè)點(diǎn)源污染物排放量，利用ArcGIS 10.2軟件可以將不同行政區(qū)的工業(yè)點(diǎn)源劃分至寶象河流域，得到寶象河流域的工業(yè)點(diǎn)源排放量.

d) 規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖點(diǎn)源. 規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖點(diǎn)源污染物排放量采用《第二次全國(guó)污染源普查農(nóng)業(yè)源普查核算方法》中的公式〔見(jiàn)式(7)〕來(lái)核算.

P=Am×(1-Aupi)

(7)

式中：P為規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖污染物產(chǎn)生量，ta；Am為第m種動(dòng)物產(chǎn)生的污染物，ta；Aupi為第i種污染物的處理率，%.

e) 種植業(yè)非點(diǎn)源. 種植業(yè)非點(diǎn)源主要是指化肥流失導(dǎo)致的污染，主要影響因素是化肥施用強(qiáng)度、區(qū)域降雨量、地形、土壤等. 根據(jù)研究區(qū)統(tǒng)計(jì)年鑒中化肥施用量情況，結(jié)合官渡區(qū)及盤龍區(qū)的農(nóng)田面積以及寶象河流域內(nèi)總農(nóng)田面積，可得到流域范圍內(nèi)種植業(yè)非點(diǎn)源排放量.

1.5 非點(diǎn)源入河系數(shù)估算方法

非點(diǎn)源入河系數(shù)是估算污染物流失量的關(guān)鍵，目前入河系數(shù)的測(cè)算方法主要有實(shí)地監(jiān)測(cè)[19]、統(tǒng)計(jì)模型[20]和機(jī)理模型[21]等，受限于流域內(nèi)詳細(xì)數(shù)據(jù)及參數(shù)的獲取，該研究基于傳統(tǒng)方法，提出了非點(diǎn)源入河系數(shù)的估算方法. 根據(jù)河道斷面污染物徑流通量與流域污染物排放量估算非點(diǎn)源污染物入河系數(shù)(NICi)〔見(jiàn)式(8)〕.

NICi=(RLi-WPPi-IPi)NPDi

(8)

式中：NICi為第i種污染物非點(diǎn)源入河系數(shù)；RLi為第i種污染物徑流通量，ta；WPPi為污水處理廠第i種污染物排放量，ta；IPi為第i種污染物未收集點(diǎn)源，ta；NPDi為第i種污染物非點(diǎn)源產(chǎn)生量，ta.

污染物斷面徑流通量的計(jì)算需要斷面流量與污染物濃度數(shù)據(jù). 一般河流徑流通量估算方法可以分為統(tǒng)計(jì)估算法和模型估算法. LOADEST模型被廣泛應(yīng)用在河道斷面徑流通量計(jì)算中，并且有很好的適用性，已經(jīng)在寶象河流域得到了較好的應(yīng)用[22-23]. 因此，該研究運(yùn)用LOADEST模型估算流域氮磷徑流通量.

LOADSET模型是美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局基于FORTRAN編程語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的河流污染物負(fù)荷估算模型. 該模型運(yùn)用離散的水質(zhì)數(shù)據(jù)和連續(xù)的流量數(shù)據(jù)估算河流污染物徑流通量〔見(jiàn)式(9)〕，并從11種估算河流污染物徑流通量的回歸方程中優(yōu)選出擬合度最高的方程，用來(lái)模擬不同時(shí)間尺度(日、月、年)下河流斷面的污染物徑流通量.

(9)

2 結(jié)果與討論

2.1 氮磷排放清單

基于第二次全國(guó)污染源普查數(shù)據(jù)及核算方法，建立了寶象河流域高分辨率氮磷排放清單. 由表1和圖3可見(jiàn)，2018年寶象河流域TN和TP排放量分別為 1 456.92和191.16 t，排放強(qiáng)度分別為4.24和0.56 t(km2·a)，略高于滇池流域〔分別為3.60、0.38 t(km2·a)〕[8]，一方面是因?yàn)榻?0年滇池流域的氮磷流失量增加，另一方面是由于寶象河流域人類活動(dòng)強(qiáng)度增大，導(dǎo)致寶象河成為滇池污染最為嚴(yán)重的入湖河流之一[22].

從表1也可以看出：TN主要來(lái)源于種植業(yè)和城鎮(zhèn)生活，占比分別為52.24%和47.53%；TP主要來(lái)源于種植業(yè)，占比為90.66%，城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源次之，占比為9.21%. 該研究的流域污染源排放結(jié)構(gòu)與已有的研究[8]結(jié)論相似，但主導(dǎo)污染源已變?yōu)槌擎?zhèn)生活源，體現(xiàn)了污水處理廠對(duì)城鎮(zhèn)生活源的削減貢獻(xiàn)，尤其是TP. 因此，寶象河流域不僅需要繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源的控制，而且應(yīng)重視農(nóng)業(yè)源的控污問(wèn)題.

表1 2018年寶象河流域TN和TP排放清單

不同子流域的TN和TP排放量對(duì)流域水環(huán)境變化的貢獻(xiàn)率存在顯著性差異(見(jiàn)圖3)，依據(jù)TN和TP的等標(biāo)污染負(fù)荷對(duì)8個(gè)子流域污染類型進(jìn)行劃分，即把TN等標(biāo)排放量與TP等標(biāo)排放量的比值作為劃分標(biāo)準(zhǔn). 由圖3可見(jiàn)，62.5%子流域(即1號(hào)、3號(hào)、6號(hào)、7號(hào)、8號(hào)子流域)的TN等標(biāo)污染排放負(fù)荷高于TP，表明TN為流域主導(dǎo)污染物類型. 其中，7號(hào)和8號(hào)子流域的TN和TP等標(biāo)污染負(fù)荷比均超過(guò)5號(hào)子流域，原因是在寶象河流域西南片區(qū)，城鎮(zhèn)人口密集，相應(yīng)的城鎮(zhèn)生活污染貢獻(xiàn)率較高.

圖3 2018年寶象河各子流域TN和TP排放量及其等標(biāo)污染負(fù)荷比

該研究對(duì)TN和TP排放量占比較大的3種污染源進(jìn)行了空間分析(見(jiàn)圖4). TN和TP具有一致的空間排放格局，城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源主要集中在寶象河下游子流域，主要是緣于污水處理廠尾水的排放；未收集城鎮(zhèn)生源點(diǎn)源呈現(xiàn)出西南城區(qū)明顯高于中部城區(qū)的特征，主要是因?yàn)槲髂铣菂^(qū)是寶象河流域乃至官渡區(qū)人口最集中、經(jīng)濟(jì)最發(fā)達(dá)的中心區(qū)域，人口密度遠(yuǎn)高于中部的城郊混合區(qū)；種植業(yè)非點(diǎn)源主要分布在東北部農(nóng)田為主的子流域，主要來(lái)源于化肥施用.

圖4 寶象河流域TN和TP主要污染源排放量空間格局

2.2 非點(diǎn)源氮磷入河系數(shù)

基于河流污染物徑流通量的估算原理，通過(guò)輸入寶象河干海子斷面的水質(zhì)監(jiān)測(cè)資料和逐日流量數(shù)據(jù)，LOADEST模型將根據(jù)AIC準(zhǔn)則和SPPC準(zhǔn)則進(jìn)行參數(shù)率定和優(yōu)化選擇，確定了TN和TP徑流通量的最優(yōu)回歸方程，并對(duì)回歸方程的有效性進(jìn)行檢驗(yàn)[24-26]. TN和TP徑流通量回歸方程分別如式(9)(10)所示.

ln LoadTN=aTN0+aTN1lnQ+a2lnQ2+aTN3dTNtime

(AIC=-1.198, SPPC=26.685)

(9)

ln LoadTP=aTP0+aTP1lnQ+aTP2dTPtime

(AIC=0.084, SPPC=-5.033)

(10)

式中：LoadTN、LoadTP分別為污染物TN和TP徑流通量，kgd；Q為河流斷面流量，m3d；dtime為估算模型根據(jù)研究對(duì)象(TN、TP)水文監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的頻率復(fù)核出的時(shí)間累積；a0、a1、a2、a3均為污染物(TN、TP)徑流通量最優(yōu)回歸方程的參數(shù)；AIC為Aksike信息準(zhǔn)則；SPPC為Schwarz后驗(yàn)概率準(zhǔn)則.

由表2可知，TN徑流通量回歸方程的相關(guān)系數(shù)(R2)為 0.940 2，TP的R2為 0.785 1，證明污染物徑流通量回歸方程的總體擬合程度較好；顯著性檢驗(yàn)P值均小于0.05，證明優(yōu)選出的各污染物徑流通量回歸方程均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義；概率曲線相關(guān)系數(shù)(PPCC)均大于0.90，證明污染物徑流通量回歸方程的殘差服從正態(tài)分布；殘差序列相關(guān)系數(shù)(SCR)取值范圍為 0.095 0～0.159 0，證明殘差不存在序列相關(guān)性. 綜上，LOADEST模型優(yōu)選出的各污染物徑流通量回歸方程較為有效，適用于對(duì)寶象河TN和TP徑流通量的估算.

表2 氮磷徑流通量回歸方程檢驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)估算，2018年寶象河流域干海子斷面的TN和TP徑流通量分別為270.49和11.19 ta，與李娜等[22]研究的寶象河氮磷多年平均徑流通量的估算值(239.2 ta)較為相近. 從逐日的時(shí)間尺度來(lái)看，寶象河干海子斷面TN和TP的平均日徑流通量分別為741.07和30.662 kgd，最小值分別為292.55和11.817 kgd，最大值分別為 2 169.20 和120.08 kgd. 如圖5所示，全年TN和TP徑流通量具有顯著的季節(jié)性特征，徑流通量主要集中在6—9月，夏季較高，夏季農(nóng)業(yè)氮磷肥施用量大，大量的氮磷被雨水沖刷進(jìn)入附近的水體，而春冬季較低. 隨著逐月降雨量的增多，TN和TP徑流通量逐漸增大，8月達(dá)到最大值，之后直到12月呈逐月減少的趨勢(shì). 因此，降雨是流域氮磷污染物流失的主要驅(qū)動(dòng)因素[20]，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注汛期流域氮磷流失的控制.

圖5 2018年寶象河流域TN和TP逐日負(fù)荷

根據(jù)河道污染物徑流通量與區(qū)域污染物排放數(shù)據(jù)，采用非點(diǎn)源污染入河系數(shù)計(jì)算公式，得到寶象河流域TN和TP的非點(diǎn)源入河系數(shù)(見(jiàn)表3). 結(jié)果表明：寶象河流域TN的非點(diǎn)源入河系數(shù)為0.297，95%置信區(qū)間為0.281～0.312，TP的入河系數(shù)為0.048，95%置信區(qū)間為0.041～0.053. 與高偉等[27]基于灰水足跡理念所測(cè)算得到的長(zhǎng)江流域非點(diǎn)源氮磷淋溶流失系數(shù)(分別為0.143和0.021)相比，該研究基于徑流通量得到的非點(diǎn)源氮磷入河系數(shù)偏高，可能的原因是：①該研究核算非點(diǎn)源產(chǎn)生量偏小，可能與未考慮大氣沉降中的氮磷輸入量有關(guān)，寶象河流域來(lái)源于大氣沉降的氮約占流域非點(diǎn)源污染負(fù)荷的38%[28]；②該研究測(cè)算的未收集生活點(diǎn)源偏低，作為城中村較多的官渡區(qū)，城鎮(zhèn)生活污水收集率要低于昆明市主城區(qū). 盡管該研究估算的非點(diǎn)源氮磷入河系數(shù)偏高于同類研究，但仍然處于非點(diǎn)源氮磷的淋溶流失范圍內(nèi)[29]，并不影響流域氮磷流失量的空間格局解析. 因此，該研究提出的從徑流通量角度核算流域氮磷流失量的方法能夠較好地揭示流域氮磷流失空間分布規(guī)律，其估算結(jié)果具有一定的可靠性.

表3 寶象河流域TN和TP的非點(diǎn)源入河系數(shù)

2.3 氮磷流失量及空間格局解析

2018年寶象河流域的TN和TP流失量分別為432.28和18.57 t. 蘇斌[30]于2019年通過(guò)試驗(yàn)觀測(cè)估算了2017年寶象河入湖TN徑流通量(687.12 t)，發(fā)現(xiàn)該研究的氮磷流失量估算值偏低，可能主要與2018年降水量顯著減少有關(guān). 由于滇池流域入湖河流中的氮磷主要來(lái)自于城市面源和農(nóng)業(yè)面源[30-32]，氮磷通過(guò)降水-沖刷作用進(jìn)入河流，2018年降雨量的減少致使寶象河氮磷徑流通量偏小. 非點(diǎn)源氮磷流失量除受降雨因子影響外[20]，還受到流域地形因子、土地利用類型和土壤類型的影響[29,31,33]，降水和地形因子的不均勻性最終導(dǎo)致了寶象河流域氮磷流失的空間異質(zhì)性.

由圖6可知，TN流失的空間格局主要集中在1號(hào)和8號(hào)子流域，流失量分別達(dá)到111.91和147.25 t，兩個(gè)子流域的流失量占比整個(gè)流域流失量的60%以上. 究其原因主要是：1號(hào)子流域位于寶象河流域的上游區(qū)域，是流域內(nèi)種植業(yè)非點(diǎn)源污染的主要區(qū)域，且受到降雨影響最大[29]；8號(hào)子流域位于入湖口位置，是流域內(nèi)人口最為密集的地區(qū)之一，城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源污染較為嚴(yán)重，是流域內(nèi)TN流失最為嚴(yán)重的區(qū)域. 此外，4號(hào)和5號(hào)子流域因種植業(yè)與人口兩個(gè)原因疊加，致使其成為流域內(nèi)TN流失的次級(jí)重點(diǎn)區(qū)域. TP流失的空間格局主要集中在上游區(qū)域的1號(hào)、2號(hào)、4號(hào)子流域，流失量分別達(dá)到3.06、1.27和1.76 t，3個(gè)子流域的流失量占比高于70%，成為全流域TP污染最為嚴(yán)重的區(qū)域. 這主要與農(nóng)村生活和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)息息相關(guān)，因而進(jìn)一步證實(shí)了TP的主要污染來(lái)源為農(nóng)村農(nóng)業(yè)面源，如何有效控制農(nóng)村農(nóng)業(yè)污染源已成為當(dāng)前亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題.

圖6 2018年寶象河流域的TN和TP流失量空間分布特征

從圖6也可以看出，流域氮磷流失量空間分布特征具有一定的相關(guān)性，1號(hào)子流域的氮磷流失量是流域內(nèi)污染最為嚴(yán)重的區(qū)域，TN的流失量占比為26%，TP的流失量占比為36%. 已有研究[28]顯示，降雨因子和地形因子是導(dǎo)致流域氮磷流失量較大結(jié)果的最重要的因素. 因此，有效防控1號(hào)子流域的氮磷污染，是控制整個(gè)流域氮磷污染的最為重要的途徑之一. 此外，氮磷流失量空間差異最大的是流域入湖口所在的8號(hào)子流域，其TN的流失量較大，而TP的流失量卻較小，導(dǎo)致這樣結(jié)果的原因主要是8號(hào)子流域承接了污水處理廠的尾水，其TN的負(fù)荷較大，而TP的負(fù)荷較小，如何提升污水處理廠TN的出水標(biāo)準(zhǔn)是解決流域TN污染的關(guān)鍵.

該研究通過(guò)與高偉等[8,34]研究成果的對(duì)比，進(jìn)一步證實(shí)了近10年寶象河氮磷的主要污染源依然在寶象河上游和入湖口附近的流域[35]. 然而，高偉等[8]所計(jì)算的滇池流域的高分辨率排放清單，由于是基于DEM數(shù)據(jù)，所提取的子流域存在一定的偏差性. 該研究以此為基礎(chǔ)，對(duì)流域出口進(jìn)行了實(shí)地勘驗(yàn)，并重新確定了流域出口，使得子流域劃分更加貼近實(shí)際情況，對(duì)氮磷流失的空間異質(zhì)性和污染源類型的劃分更為精確，因而將更有利于提出切合實(shí)際的污染物有效控制的研究建設(shè)方案.

由于流域是一個(gè)復(fù)雜的復(fù)合系統(tǒng)，對(duì)污染物的核算存在諸多的影響因素，無(wú)法對(duì)其進(jìn)行一個(gè)完全準(zhǔn)確的核算. 在排放因子核算方面，雖然該研究已經(jīng)盡量增加了現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)和實(shí)際測(cè)量次數(shù)，但核算中仍存在一定的偏差性. 同時(shí)，該研究?jī)H針對(duì)各污染源的空間分異進(jìn)行了分析，未能對(duì)年內(nèi)和年際變化進(jìn)行有效分析. 在數(shù)據(jù)核算方面，該研究基于第二次全國(guó)污染普查數(shù)據(jù)，對(duì)流域氮磷污染進(jìn)行核算，但是由于未對(duì)大氣沉降[36-37]和水土流失[38-40]等情況進(jìn)行充分考慮，致使研究結(jié)果可能存在估值偏小的情況.

3 結(jié)論

a) 該研究基于第二次全國(guó)污染源普查數(shù)據(jù)，建立了2018年寶象河流域高分辨率的氮磷排放清單，分別為 1 456.92 和191.16 t. 通過(guò)測(cè)算，流域內(nèi)種植業(yè)非點(diǎn)源是貢獻(xiàn)最大的污染源，其次是城鎮(zhèn)生活點(diǎn)源和未收集點(diǎn)源. 通過(guò)解析，氮磷排放量呈現(xiàn)顯著的空間異質(zhì)性，流域內(nèi)單位面積的氮磷排放強(qiáng)度總體呈現(xiàn)外高內(nèi)低的分布. 依據(jù)TN和TP的等標(biāo)污染負(fù)荷子流域污染類型進(jìn)行劃分，發(fā)現(xiàn)TN為流域主導(dǎo)污染物類型，對(duì)于該區(qū)域的水環(huán)境安全具有較大風(fēng)險(xiǎn).

b) 基于寶象河流域氮磷徑流通量分別為270.49和11.19 ta，TN和TP徑流通量年內(nèi)變化特征與降水量有著較高相關(guān)性，具有顯著的季節(jié)性差異，主要集中在6—9月，呈現(xiàn)夏季較高、春冬季較低的特征. 此外，通過(guò)測(cè)算分析，寶象河流域TN和TP的非點(diǎn)源入河系數(shù)分別為0.297和0.048.

c) 該研究證實(shí)了流域氮磷流失量主要受降雨因子、地形因子、土地利用類型等影響，2018年寶象河流域的TN和TP流失量分別為432.28和18.57 t，降雨和地形的不均勻性造成了氮磷流失量呈現(xiàn)顯著的空間異質(zhì)性，1號(hào)子流域是整個(gè)流域內(nèi)污染最為嚴(yán)重的區(qū)域，而TN流失量集中分布在寶象河上游的1號(hào)子流域和寶象河下游的8號(hào)子流域，TP流失量集中分布在流域上游農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活最為活躍的子流域.