基于流域水环境模型评估重金属面源污染负荷

为定量评估重金属面源污染负荷，以分布式流域水环境模型SWAT为基础，借鉴输出系数模型，考虑溶出率影响，发展了一个重金属面源污染模型SWAT-MT. SWAT-MT模拟重金属在流域内的大气沉降、地表径流冲刷、土壤和河道中的运移过程，结构较为简单，兼具机理模型和输出系数模型的优点. 本文应用SWAT-MT评估了湘江株洲段一个子流域的铅面源负荷，并通过敏感性分析和蒙特卡洛模拟识别了铅面源模拟的敏感参数，量化了模型输出中的不确定性. 结果表明：①研究区铅的面源侵蚀量为2.09 t/a，侵蚀强度为5.27 kg/(km²·a)，与文献中结果一致. 铅侵蚀强度时空差异明显. 汛期(4—7月)雨水集中，铅的侵蚀量大. 侵蚀强度高的地方集中在流域下游，城镇用地的侵蚀强度约为流域平均水平的2倍. ②流域出口的铅负荷为0.79 t/a. 约60%的铅侵蚀量滞留在河道，说明沉降是河道运移的主要过程. ③蒙特卡洛模拟结果显示，模型输出存在显著的不确定性. 95%置信区间下，铅的面源侵蚀量为1.62～2.59 t/a，流域出口负荷为0.50～1.16 t/a. 为降低模拟不确定性并提高模型可靠性，应重点关注城市地表积尘的铅浓度、铅溶出率和河道铅沉降速率等敏感参数的取值. 研究显示，通过合理的参数赋值，SWAT-MT能够提供较为可靠的重金属面源负荷估算结果，为重金属污染综合防治工作提供科学工具.