02 课题工作汇报集水区入湖生源要素发生过程与机理研究

02课题工作汇报集水区入湖生源要素 发生过程与机理研究汇报人：侯文华汪金舫中国环境科学研究院中科院南京土壤研究所

一、主要研究内容

集水区入湖生源要素发生过程与机理研究 大气干湿沉降过程生源要素发生通量及形态特征的研究不同下垫面对生源要素迁移特征和径流产生量影响的研究村落废弃物、集约化养殖等对生源要素发生过程及对水环境影响的研究集水区生源要素解析模型

二、预期目标

研究“水—土壤—植物”系统中的入湖生源要素发生、赋存、输移的过程及入湖的数量和形态特征与生物可利用性，揭示集水区入湖生源要素对湖泊富营养化的影响，并建立模型。研究“水—土壤—植物”系统中的入湖生源要素发生、赋存、输移的过程及入湖的数量和形态特征与生物可利用性，揭示集水区入湖生源要素对湖泊富营养化的影响，并建立模型。在国内外核心期刊发表论文24篇，其中SCI收录论文6篇。

具体目标为： • 弄清大气干湿沉降所带生源要素的入湖过程以及对湖泊富营养化的影响机理； • 阐明不同下垫面条件“水—土壤—植物”系统中入湖生源要素的发生、赋存形态、分配、输移过程及入湖的数量、形态与生物可利用性； • 确定村落废弃物和集约化养殖中生源要素对水环境的影响机理和对湖泊水体富营养化产生过程的贡献份额； • 建立源解析模型揭示集水区生源要素与湖泊富营养化的动态响应关系。 • 在国内外核心期刊发表论文24篇，其中SCI收录论文6篇。

针对集水区入湖生源要素的发生过程与机理 • 研究方法 • 现场试验研究 • 现场调查研究 • 室内模拟研究 • 理论分析开展四方面研究综合生源要素发生过程与机理建立模型阐明集水区入湖生源要素的发生过程与机理，揭示动态响应关系三、研究方案及技术路线不同下垫面对生源要素迁移特征和径流产生量影响的研究村落废弃物、集约化养殖等对生源要素发生过程及对水环境影响的研究大气干湿沉降过程生源要素发生通量及形态特征的研究集成各类发生源，利用解析模型揭示集水区入湖生源要素与湖泊富营养化的关系

三、已开展的工作 1。选定了现场研究基地

不同下垫面对生源要素迁移特征和径流产生量的影响不同下垫面对生源要素迁移特征和径流产生量的影响室内模拟现场试验区域调查研究不同下垫面条件水—土—植物系统生源要素N、P、C的产生机理、分配与生物可利用性理论分析旱田水田研究水—土—植物系统生源要素N、P、C的产生机理、迁移和入湖特征、循环规律以及生物可利用性研究水—土—植物系统生源要素N、P、C的产生机理、迁移和入湖特征、循环规律以及生物可利用性区域水平上水—土—植物系统生源要素N、P、C的循环规律及生物可利用性比例阐明不同下垫面对生源要素迁移特征和径流产生量的影响机理不同下垫面对生源要素迁移特征和径流产生量影响研究技术路线图不同下垫面对生源要素迁移特征和径流产生量影响的研究

村落废弃物、集约化养殖等对生源要素发生过程及对水环境影响的研究村落废弃物、集约化养殖等对生源要素发生过程及对水环境影响的研究 • 采用定位监测与小流域控制等研究方法，结合GIS、GPS和RS技术，应用数字地理模型和相关参数从宏观上对集水区村落废弃物、集约化养殖等各种途径的生源要素排放通量进行估算，得出各种途径生源要素对湖泊富营养化的贡献。 • 在选定集水区的不同地段设置监测断面，通过断面监测实时研究进入湖泊的生源要素的总量及形态，在流域的最终出口处监测流出该流域的生源要素的总量与形态。对农业养殖业则选择有代表性的养殖场，对其排放的生源要素进行监测，计算出生源要素进入土体和水体形态与总量。 • 通过田间试验和实验室模拟，阐明主要生源要素N、P、C等不同化学形态在土壤和水等介质中的赋存特征、迁移特性与再分布规律。 • 通过定点监测和室内模拟试验研究主要生源要素N、P、C等在土壤和水体向湖泊的迁移过程、化学形态和再分配过程，以及生源要素进入水体后与河流底泥之间的交换过程，了解生源要素在迁移过程中的消长规律与动态变化，以及在迁移过程中的再分布规律，为估算生源要素的迁移总量提供依据。

集水区生源要素源解析模型的研究 • 利用数字地理模型、区域环境土壤与水文资料以及生源要素各产生途径的研究结果对小流域的生源要素输出进行模拟，推算获得不同尺度的面源污染输出量，应用GIS技术，系统研究生源要素N、P、C的输入输出数学模型。 • 利用数字地理模型、区域环境土壤与水文资料以及生源要素各产生途径的研究结果对小流域的生源要素输出进行模拟，推算获得不同尺度的面源污染输出量，应用GIS技术，系统研究生源要素N、P、C的输入输出数学模型。

四、课题分解及进度安排 第一年 • 研究内容 • 进行选定集水区域的调查研究以及相关资料的收集 • 研究集水区内大气干湿沉降物中主要入湖生源要素N、P、C的组分、形态和数量 • 研究不同下垫面条件下水—土—植物系统生源要素的产生机理与存赋形态 • 研究选定的典型集水区内村落废弃物和畜禽水产养殖中N、P、C的排放强度及通量，宏观评估上述污染源对水体水质的影响程度（如水体中COD、BOD、无机氮等的变化）和对湖泊水体富营养化产生过程的贡献份额 • 预期目标 • 弄清集水区内大气沉降物中主要入湖生源要素N、P、C的组分、形态、数量 • 阐明不同下垫面条件下水—土—植物系统生源要素的产生机理与存赋形态 • 确定污染源生源要素的排放强度及通量，宏观量化其对湖泊水体富营养化的贡献份额 • 发表学术论文5篇

第二年 • 研究内容 • 研究集水区内大气沉降物中主要入湖生源要素N、P、C的发生、入湖特征及影响因素 • 研究不同下垫面条件下水—土—植物系统生源要素的分配、迁移和转化特征 • 研究村落废弃物和畜禽水产养殖中N、P、C的化学形态特征、转化机理，阶段性完成现场实测和实验室模拟研究当地土壤环境、水文要素等对其赋存形态、输移过程等的影响 • 预期目标 • 明确集水区内大气沉降物中主要入湖生源要素N、P、C的发生过程 • 阐明不同下垫面条件水—土—植物系统生源要素的分配和转化特征 • 弄清污染物中N、P、C等生源要素的不同化学形态在土壤和水等介质中的赋存特征、迁移特性及相互转化机理 • 发表学术论文8篇

第三年 • 研究内容 • 实验模拟研究集水区内大气沉降物中主要入湖生源要素N、P、C入湖后的形态转化 • 研究不同下垫面条件下水—土—植物系统生源要素的生物可利用性与循环 • 研究畜禽水产养殖的废物排放量化特征，污染物由陆地向水体的迁移及空间再分配规律 • 分析整理以土壤为中心的一系列地参比（geo-referenced）数据，包括土地利用、植被、气候、土壤数据库等。获得不同尺度的面源污染输出量，应用GIS技术，系统和同步研究污染源中N、P、C的输入输出数学模型 • 预期目标 • 阐明集水区内大气沉降物中主要生源要素N、P、C入湖后的形态转化 • 弄清不同下垫面条件下水—土—植物系统生源要素的生物可利用性与循环规律 • 确定养殖场生源要素的排放量化计算，弄清其向水体迁移与空间再分配规律 • 对比研究污染物中N、P、C等在土壤和水等介质中迁移转化的数学模型。明确多种环境、土壤、水文因素等对模型的影响和动态响应机制 • 发表学术论文5篇

第四年 • 研究内容 • 模拟研究集水区内大气沉降物中主要入湖生源要素N、P、C入湖后的形态转化及其对湖泊富营化的影响 • 研究不同下垫面条件下水—土—植物系统生源要素对径流产生量的影响、入湖特征和输移规律 • 通过对污染源输出计算模型。农业非点源污染的模拟模型，如农业非点源污染的模拟模型（AGNPS），水流水质模型（DUFLOW）等对比研究，确定其与湖泊富营养化的动态响应机理和响应关系数学模型，揭示集水区入湖生源要素与富营养化的相关关系 • 预期目标 • 阐明集水区内大气沉降物中主要入湖生源要素N、P、C入湖后的形态转化及其对湖泊富营化的影响 • 弄清不同下垫面条件下水—土—植物系统生源要素对径流产生量的影响、入湖特征和输移规律 • 揭示所获得到数理模型与湖泊富营养化的动态响应机理，实地验证和实验室模拟修正模型，不断完善模型的建立和应用 • 发表学术论文5篇

第五年 • 研究内容 • 进行区域水平的污染负荷计算，研究集水区内大气沉降物中主要入湖生源要素N、P、C对湖泊富营养化的作用 • 总结试验、模拟、调查与理论分析研究不同下垫面条件下水—土—植物系统生源要素的循环规律 • 区域水平上主要生源要素的循环、生物可利用性等方面的宏观分析 • 进一步揭示集水区入湖生源要素与富营养化的相关关系。完成所有研究任务，编写完成相关的研究报告和研究论文 • 预期目标 • 得出区域水平的大气干湿沉降所带的污染负荷以及对湖泊富营养化的作用 • 阐明不同下垫面条件下水—土—植物系统生源要素的循环规律与各部分分配比例 • 为减少和控制村落废弃物、集约化养殖对湖泊富营养化的影响提供科学的技术措施与参考建议 • 完成课题所有目标，提交相关研究报告和论文，提出区域水平的宏观管理意见 • 发表学术论文3篇

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