[00116731]湘江水環境目標重金屬污染負荷控制系統

本項研究以湘江楓溪至馬家河段476平方公里的匯水面積作為研究區，以湘江干流楓溪-馬家河段為目標河段，以鎘為研究因子，結合我國典型流域的環境現狀、重金屬污染特征及管理需求，基于流域內點源、內源、面源污染特征及不確定性的研究，以SWAT、WASP等模型為主要工具，建立了湘江水環境目標重金屬污染負荷控制系統。該系統的應用能夠為我國流域重金屬污染的總量控制、定量評估與管理分析提供技術支撐?？刂葡到y包括如下三部分內容：基礎信息數據庫、基于SWAT模型的區域重金屬面源污染負荷計算體系、基于WASP模型的河道重金屬污染負荷控制系統。 鑒于污染負荷控制系統對各類數據的需求，本研究針對所設定的研究區域進行了系統考察，建立了包括區域水系、地形、土地利用、水環境質量、點源排放、內源污染、面源污染等在內的各類信息數據庫，形成了對污染負荷系統的數據支撐體系。 在區域重金屬面源污染負荷計算體系中，本研究基于重金屬在環境中的遷移轉化規律，構建了城市化流域重金屬面源污染負荷量的整體計算框架；在整體計算框架的指導下，以SWAT模型為工具建立了區域重金屬面源污染負荷計算體系，并對研究區鎘面源污染負荷量進行了計算。計算結果表明：流域土壤鎘面源污染的年均負荷量為1600.0千克，其中污染最為嚴重的區域為清水塘工業區及其附近區，次嚴重的區域為城區及城市近郊，離城區較遠的山區受污染最輕，土壤鎘污染的空間差異主要由污染源的位置所決定。 在河道重金屬污染負荷控制系統，本研究利用美國環境保護局（USEPA）的WASP（Water Quality Analysis Simulation Program）水質分析模擬軟件，對湘江株洲段2009年的鎘濃度進行動態模擬，并進行總量控制的情景分析。本研究為國內河流重金屬污染的總量管理建立了一個定量評估與管理分析的框架。經調參后的WASP模型能較好重現鎘濃度的時間變化規律，表明了該模型工具的可應用性?；诤拥浪|模型進行了總量管理的情景分析，結果發現，目標河段的水質很大程度上受到上游來水水質的控制，水文、源強條件對鎘濃度的影響僅在污染較嚴重的區段或枯水月份體現的較為明顯。因此，在進行總量管理的時候，對于邊界條件的考慮十分關鍵，污染物的總量分配方案應當充分考慮區外污染物輸入的時間變化規律。 湘江流域水環境重金屬污染由來已久，重金屬污染問題是制約整個流域經濟社會發展的主要瓶頸之一。實行湘江流域水環境重金屬污染綜合與管理，對于改善湘江水環境質量、保障水生態系統安全和人體健康具有重大意義。而合理的水環境污染負荷控制是實現水環境綜合管理的必備條件。 湘江水環境目標重金屬污染負荷控制系統不同于傳統的基于污染控制技術和廢水排放標準的管理方式，該系統實現了對點源和非點源的綜合管理，是流域為單元，基于水質目標的管理模式。該系統的應用能夠為我國流域重金屬污染的總量控制、定量評估與管理分析提供技術支撐，進而促進流域水質改善和生態安全，具有良好的環境、經濟和社會效益。