水土流失的概念 水土流失面源污染及其防控研究综述
【摘要】水土流失是面源污染发生的主要途径和载体，他将大量的泥沙和营养物质带入各种水体，造成水体污染。研究水土流失面源污染及其防控措施，对于土壤保持和水体保护具有重要作用。本文阐述了我国水土流失面源污染的概况及其危害，并综述了面源污染的防控研究，仅供参考。
【关键词】水土流失；概况；面源污染；防控研究
中图分类号： S157 文献标识码： A 文章编号：
随着经济的发展和人口的增加，对土地资源和水资源的需求也越快来越大。然而，由于人类不合理的生产活动，导致植被破坏，水土流失和面源污染越来越严重，使得原本有限的土地资源和水资源问题日益严峻，这一基本事实使水土流失面源污染成为人们亟待解决的问题。加强水土流失面源污染的防控研究，有利于促进水土保持，提高水资源的质量，对于保障小区域的生态安全具有重要的作用。
一、水土流失面源污染概况
水土流失面源污染是相对于点源污染而言,对水环境的污染并不是由于某个排污点所引起,而是在一个较大的尺度范围内所形成的污染源,通常也称作非点源污染。我国最早于60年代初开展的化学侵蚀与化学径流的研究,是我国面源污染研究的先导。从80年代开始,由于水库、湖泊等水体的富营养化现象严重,以及河流水质、泥沙等方面研究的需要，才正式开展了农村面源污染的研究。在面源污染研究中,土地利用方式与污染物负荷之间的关系是国内外研究面源污染的基本出发点。通常在不同的土地利用类型上,采用具有代表性的区域,同步监测降雨径流的水质、水量、确定出污染物的单位负荷量, 然后通过单位负荷与面积的乘积来估算,来监测面源污染的发生负荷量。但由于面源污染是一种时空差异性很强的现象,仅仅以小区研究来代替大区域的结果,估算精度较差,同时也不利于进行对面源污染的发生规律的研究。现阶段形成的以小区研究和大区域调查相结合的方法,为研究水土流失面源污染开创了一条新道路。
二、水土流失面源污染的危害
1、增加了水体中的悬着物
当发生水土流失后, 被侵蚀掉的土壤在到达河流或其它水体以前,大部分在径流中沉积下来,但仍有一部分达到某个水体,形成水体中的悬着物,增加了水的浑浊度,形成一种物理污染。以黄河为例来说,由于黄土高原强烈的水土流失,致使大量泥沙进入黄河,使黄河的平均含沙量高达37. 60kg/ m3,对黄河的水质造成污染,使水质下降,开发利用难度加大 成本增高。
2、增加了水体的富营养化
水体富营养化是由于各种营养物质大量进入水体,使其浓度增高,促使各种藻类的大量繁殖,从而影响水生动物生存和人类用水的现象。在降雨侵蚀过程中, 雨滴到达地表,一方面分离土壤,另一方面溶解土壤中的营养物质 当产生径流后, 这些物质与泥沙一起进入水体；同时主要来自于土壤的泥沙作为人类施用化肥及其它农用化合物的载体,也将大量营养物质带入水体,增加了水体的富营养化程度。Abrams对美国杜阿拉丁流域的磷含量进行了分析, 认为周围农耕地土壤中的磷随水土流失而进入流域,是本流域的面源污染源之一。Hancus在佛罗里达奥基乔比湖进行了研究,发现防止周围农耕地的水土流失后,湖中的氮磷浓度下降。这均说明了水土流失可增加水体的富营养化程度。我国水土流失面积达150万km2,年流失氮磷钾高达4000万t,假如残留在各种水体的仅为1%,即每年水体残留氮磷钾达40000t之多。
三、水土流失面源污染防控研究
1、水土流失面源污染影响因素
水土流失面源污染的防控与其影响因素密切相关，面源污染物的产生主要以水土流失为途径，因此影响水土流失的主要因素(自然因素和人为因素)对面源污染也有很大影响。自然因素包括降雨坡度下垫面条件土壤初始含水率植被覆盖率等，近地表土壤水文条件对坡面的侵蚀过程产生显著影响，进而影响到面源污染物的迁移过程。人为因素主要指对土地的不合理利用等，尤其是施肥和农业耕作对面源污染有很大影响。
水土流失产生的泥沙一方面给水体带来物理、化学、生物等方面的污染，另一方面当水环境条件发生改变时，由废、污水携带的泥沙吸附的污染物质被解吸到水相中造成二次污染，故土壤与化学物质之间的相互作用( 吸附与解吸) 等是决定泥沙和径流携带化学物质浓度的关键因素。因此，对侵蚀泥沙的防治可减少水土流失面源污染。
为防控水土流失面源污染，国内外学者对水土保持耕作法(少耕、免耕)、农地过度施肥、近地表土壤水分条件等影响污染物运移的机理进行了研究。水土保持措施能够吸收、过滤、迁移和转化土壤或水体中的一些有害物质，防治面源污染，优化流域或区域水环境。因此，研究不同水土保持措施在防控化肥农药和有机肥等面源污染方面的作用，采取有效的水土保持措施控制水体污染，是面源污染水土保持控制技术研究的主要内容。
2、水土流失面源污染防控
面源污染控制主要有3种途径: 第一种是对污染源系统的控制，第二种是对污染物运移途径的控制，第三种是对污染汇系统的控制。水土保持措施对前两种控制途径均有重要影响，尤其是生物措施，通过提高植物覆盖度改善土壤质地，增强土壤团粒结构，增加土壤微生物种类和数量，改善土壤水分条件等，对化肥、农药、重金属等污染物的植物吸收、微生物降解、化学降解等具有显著的正向促进作用，能减少污染源系统的污染物通量。此外，工程措施通过控制侵蚀和搬运过程来控制面源污染物的扩散，截断面源污染的污染链和减少污染量，主要表现在拦蓄径流、泥沙，从而减少吸附的营养盐和有毒元素等，达到净化径流水质、保护水体功能的目的。
美国环保署(USEPA)提出的“最佳管理措施(BMPs)”是目前普遍认为值得采用的面源污染防治体系,它是指任何能够减少或预防水资源污染的方法措施或操作程序，其工程措施既包括修建沉沙池渗滤池和集水设施等传统的工程措施，也包括建设湿地植被缓冲区和水陆交错带等新兴的生态工程措施。杨爱民认为水土保持、生物措施、工程措施( 除传统的水土保持工程措施外，还包括兼具拦截径流净化水质功能的小型人工湿地措施等)和农业技术措施(除水土保持耕作技术外，还包括合理施肥技术等)都对面源污染的防控具有重要作用。
我国学者采用设置径流小区进行天然降雨观测和人工模拟降雨试验等方法，对生物毯、生物带、秸秆覆盖、鱼鳞坑、梯田、台地等不同水保措施防治面源污染的效果进行了研究。此外，生态清洁型小流域建设是防治流域内水土流失和面源污染的主要措施，如2006年北京市综合治理后的小流域比未治理的小流域平均削减总氮34.8%，总磷20.8%，小流域出口的水质达到地表水3类标准以上。目前我国对于水土流失面源污染防控的试验研究多以小区尺度的观测分析为主，在流域尺度中对水土保持措施的减流抗蚀效应研究得较多，而对于面源污染防控还有待进一步深入研究。
3、水土流失面源污染研究现状
水土流失面源污染的实质在于水土流失,作为水土流失预测预报的模型,经过合理的修正后,可用于非点源污染的监测。USLE方程因为较好地解决了估算特定条件下的长期平均土壤流失问题而被广泛应用于面源污染模拟模型之中。刘枫等曾利用USLE方程定量地研究了于桥水库的非点源污染规律,发现流域地貌和植被是制约面源污染空间差异的两个关键因素,调控植被覆盖的空间分布是非点源污染管理的重要途径。陈西平等根据径流小区试验发现降雨历时、降雨量、最大雨强三个参数中, 降雨量与污染物输出量有较的相关关系, 并研究了涪陵地区五种污染物的各次降雨冲刷预测方程。王全九等根据土壤溶质随径流的迁移特性, 认为土壤溶质随径流迁移过程主要受控于土壤可供径流挟带的溶质量及径流挟带溶质的能力,径流挟带能力可利用时流质量传递系数来表示,将降雨特性, 下垫面条件等因素对径流过程的影响归功于对流质量传递系数,任一时刻径流溶质质量均是土壤可供挟带的溶质量及对流质量传递系数的函数,并推导出了对流质量传递模型。
立足于受纳水体水质分析的统计模型,在实际工作中得到了广泛应用,但由于未涉及水土流失型非点源污染的本质, 使其精度及应用范围受到一定影响。从水土流失面源污染的三个环节—降雨径流、水土流失及污染物迁移等过程出发, 研究非点源污染的实质并进行预测预报, 已成为水土流失型非点污染的研究方向。
四、结语
水土流失导致土壤退化，减少有效耕地面积，并且引发相关的次生灾害，影响经济的发展和农业地位的安全，已经成为国家和人民普遍关注的问题。由于水土流失与面源污染之间相互影响相互制约的特殊关系，笔者认为应将两者结合起来研究，重点研究: 一是结合水土流失模型开展面源污染模拟及其预测预警研究; 二是加强水土流失对面源污染形成和运移机理及其对水质影响研究; 三是建立水土流失与面源污染一体化监测体系并推广应用。
参考文献：
[1] 胡宝祥，马友华水土流失及其对农业非点源污染的影响[J]. 中国农学通报，2008 ，24(6 ) ：408—412.
[2] 杨爱民，王浩，孟莉. 水土保持对水资源量与水质的影响研究［J］.中国水土保持科学，2008 ，6(1) :72—76.
[3] 文军，骆东奇，罗献宝等.千岛湖区域农业面源污染及其控制对策［J］.水土保持学报，2004，18 (3) :126—129.
[4] 鲍全盛,王华东.我国水环境非点源污染研究与展望.地理科学,1996,16(1):66～71.
[5] 关君蔚. 关于我国水土保持学科体系的展望. 见:水土保持科学理论与实践.北京: 中国林业出版社, 1992,1～4.
[6] P.克罗森.侵蚀对美国土地生产力和水质的影响.见: 土壤侵蚀与水土保持.黄河水利委员会水土保持处,1988,142～155.
[7] 刘枫, 王华东, 刘培桐. 流域非点源污染的量化识别方法及其在于桥水库流域的应用. 地理学报, 1988,43(4):329～339
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。