前言
农业污染是我国水环境污染的主要来源之一。在农业生产过程中，农药、化肥的大量施用通过水循环以排水、地下渗透以及地表径流等方式进入到附近的地表水和地下水中，产生水体污染。我国第一次污染源普查结果显示，我国超过一半的总氮、总磷污染排放来自于农业源污染，但因其污染范围广、发生随机、污染途径的不确定和污染负荷量的时空差异等特性，使污染物入水体的核算方法困难重重。全球约12亿公顷遭受退化的耕地面积中，约有12%是由农业源污染造成，因此，针对农业源污染入水体负荷核算是国内外研究的热点和重点内容之一。
我国对农业源污染的关注度较高，在第一次全国污染源普查(2007-2009年)中，已全面调查了我国境内农业源污染排放的种类、数量及污染治理等情况。近十年，我国社会、经济结构改变明显，污染源及污染类型也随之改变，面源污染尤其是农业面源污染产生的环境质量恶化等问题也日益突显。就农业源污染方面，虽已摸清污染排放的基本情况，但对污染物入水体污染负荷量的关注仍相对不足。因此，如何通过科学合理地核算体系获得我国较为精准的农业源污染物入水体负荷量是本次研究的重要内容。
国内外农业源污染入水体核算方法研究进展
农业源污染监测与防控自20世纪中后期陆续开展，农业源污染入水体核算主要经历了:野外监测阶段、人工模拟阶段和模型模拟阶段三个阶段的发展。早期的野外监测通过监测典型流域的水质、水量等数据估算农业源污染入水体的负荷量。该方法适用的尺度存在一定的局限性，同时估算结果由小推大，其精度也存在一定质疑，但该方法目前仍是农业污染估算的一种重要方法。人工模拟方法主要通过人为控制条件的方式研究农业污染流失负荷机理，从而估算出典型流域污染物入水体负荷量。
20世纪20年代，国外逐渐开展面源污染模型的研究，农业源入水体核算进入模型模拟阶段。这一时间大量数学模型和经验统计模型出现，如:土壤流失通用方程(LISLE,Universal Soil Loss Equation)和径流曲线<SCS, Soil Conservation Service)，这是农业污染核算的理论基础。但由于这类模型缺乏过程描述，结果受到质疑。到了70, 80年代，大量集总性模型出现，对污染流失负荷的估算分单元计算，这主要包括:CREAMS (Chemicals Runoffand Erosion from Agricultural ManagementSystems)模型、HSPF (Hydrological SimulateProgram—Fortran)模型和SWMM(Storm WaterManagement Model)模型等。随着“3S”(GPS,GIS, RS)技术的发展，基于GIS操作平台的水文模型不断开发，这类模型可用于不同时空尺度的农业污染流失负荷状况。我国这一阶段起步较晚(20世纪80年代)，且主要沿用国外开发的模型，如:LISLE模型、AGNPS模型、SWAT模型等。近些年，为准确估算我国农业源污染入水体量，对国外模型不断进行修正。
国外农业污染核算相对较早，基于野外观测和模型研究农业流失机理及污染核算体系已经较为丰富圈。我国这方面起步虽相对较晚，但有大量专家学者长期在长江流域、黄河流域、东南诸河等流域进行农业污染野外实验与监测。农业源污染物入水体的核算是农业污染估算的重点。农业源污染物入水体负荷核算思路与方法研究
我国幅员辽阔，地形、气候、水系及生产方式差异明显，典型流域农业源污染入水体负荷核算可考虑采用实测法、模拟法或者两者相结合的方法，再通过相似流域推广的方法将典型流域估算结果推广至全国范围。
典塑流域的筛选
全国范围内选择具有代表性的流域是农业源污染物入水体估算的重要内容之一。具体筛选原则如下:
(1)筛选的流域需明确了解其水系特征、平均降水量、土地利用类型、地形地貌、农村生产生活特征(包括:农作物种植作物类型、化肥使用强度、畜禽养殖强度等)。
(2)流域污染物主要来源于农业源污染，其他工业源、生活源基本没有或所占比例较小。
(3)尽可能选择流域边界、水系情况和水流流向明确的封闭流域;在平原河网地区可选择封闭性较好的坪区。
(4)选取的典型流域面积在20—500km2范围内为宜。干旱半干旱地区，流域面积太小无法产生地表径流的，可适当扩大流域面积;平原河网地区，可适当缩小流域面积。
(5)流域要有长期的数据资料和研究基础，前期数据积累不少于3年。
实测法估算流域的负荷
实测法遵循受纳水体污染物质量平衡的原则，即以受纳水体污染物浓度为监测依据，考虑污染物在陆地系统的削减量及水体中的滞留、降解过程，反推出污染物的入水体量。
(1)测量方法:从估算原则及污染物入水体影响因素入手，从气象、水文、河流水质等方面考虑，形成较为系统的监测体系。
(2)监测点位布设方法:丘陵山区流域的监测点位遵循源头一上游一中游一下游一流域出口系统布点原则，同时在流域出入口断面、各支流汇入点、不同土地利用类型上下游等关键点位设置监测点。
在封闭较好的平原坪区需根据流域水系、水闸泵站分布及农用用地(包括水田、旱地与水产养殖用地)分布，沿着水系流向:“坪区外河~不同土地利用类型上下游~支河进入河道断面~坪区外河”布设若干监测点位。
(3)计算方法:实测法估算农业源污染物入水体的计算过程分为两步，第一步计算不同类型面源污染物入河的削减参数;第二步计算农业面源污染总入河量及其出口断面的负荷量。
第一，不同类型面源污染物入河削减参数计算。流域内面源污染物的削减参数包括两部分，分别是次级亚流域内面状汇集与土壤渗漏的降减参数RI和沟河输送降减参数。第二，农业源污染总入河量及其出口断面负荷量计算。流域总出口累计降减参数可由流域出口断面不同次级亚流域按汇流路径，在各次级亚流域降减后累计计算得到。
模塑法估算流域的负荷
第一，模型选取。模型模拟是农业源污染入水体核算较为常见的一种估算方法。
第二，模型构建。模型是基于数字高程模型对流域作细致的离散化处理，对降雨分布、地形坡度、土壤各向异性、地表覆被等的描述都是镶嵌在网格之上，通过对单元尺度水文过程的刻画、汇总得到流域尺度上的总响应。
第三，模型敏感分析。水文模型是利用物理、数学公式将复杂水文讨程概化的一种工具，其中涉及的参数可达数百个，通过敏感性分析可分析对模型输出结果影响较大的参数，明确不敏感参数，同时确定不同组合的参数对模型模拟的影响是模型模拟中的重要环节圈。
第四，模型率定与验证。模型率定与验证需采用两套独立的实测或监测数据，3年及以上的逐日水文、水质数据，包括:泥沙、径流、氮、磷等相关指标。农业源污染物入水体负荷核算外推方法
农业源污染物入水体核算是以典型流域作为核算单元，探索将典型流域的核算结果外推到全国范围。典型流域的推广可根据流域水生态环境功能二级区的划分明确典型流域所属二级区及可推广的二级区，并将典型流域的研究成果推广。此外，还可将典型流域作为目标流域，评估目标流域与参证流域的相似度，利用典型流域实测或模拟出来的系数及相关性估算农业污染物入水体负荷量。
依据水生态环境功能推广
通过气候、地势、土壤类型、土地利用类型及农业种植模式等选出与典型流域相似的水生态环境功能二级区，通过实测法获取的计算成果可采用面积比拟法和水量比拟法推算至所在三级分区所对应的控制断面。
依据属性推广
将典型流域作为目标流域，识别流域内影响农业源污染的影响因素，主要包括水文气象因素、地貌特征、土地利用要素、土壤要素、农作制度及人类活动等影响因素。利用上述指标计算出目标流域与参证流域所包含的共有(指标)属性和特征的差异性，采用变异系数法评估流域内各项指标的权重，以消除量纲不同的影响。再通过相似度计算公式得到流域之间的相似度，得到相似度系数，进而估算相似流域农业源入水体负荷量。
采用模拟法估算农业源污染物入水体负荷量的流域可借助参数敏感性评估流域相似度，即采用感敏性分析得到目标流域与对照流域各自的敏感性参数及敏感参数排序。若参证流域与目标流域具有相同的敏感性参数且排序一致，则判断参证流域为相似流域，基于参数的排序得到相似度系数，估算相似流域农业源入水负荷量。若参证流域与目标流域敏感性参数不同，仍采用流域属性评估流域相似度。
总结
农业源污染入水体的准确核算存在较大难度，本文结合国内外农业源污染核算较为常用的实测法和模拟法，系统、全面地分析核算方法，以期为农业源污染入水体的核算提供科学的理论支撑。
