《Marine Pollution Bulletin》文章:莱州湾流域农药输移过程与入海通量数值模拟计算

流域农药残留正日益输送至海洋,对近岸海域生态系统的稳定性与健康构成潜在威胁。然而,现有研究多集中于单一区域或单一农药类型,难以全面揭示农药在“流域—海湾”系统中的多过程迁移机制。因此,厘清农药在流域中的迁移路径、入海通量及其驱动因素,对于制定精准的源头减排策略和强化海岸带生态管理具有重要意义。
中国海洋大学工作组于2022年夏季(8月)和2023年春季(5月)对莱州湾的表层海水进行采样,结合流域水文与农药使用信息,构建了“Pesticides Export from Watersheds to Sea (PEWS)”模型,模拟了典型农药从陆域到海湾的入海通量,分析了农药的输移过程与优先管理对象。结果表明,2001—2023年莱州湾农药入海通量呈下降趋势。2023年阿特拉津、烟嘧磺隆、毒死蜱和吡虫啉的入海通量分别为11.5×10³、0.1×10³、0.01×10³和0.6×10³千克/年。季节上呈现夏季峰值、冬季谷值的倒“U”型变化规律。在空间分布上,农药入海通量在农业区最为突出,其中阿特拉津和烟嘧磺隆在小清河下游达到最高,吡虫啉主要集中在弥河与白浪河,毒死蜱则在潍河上游更为明显。进一步分析表明,不足3%的农药负荷进入海洋,1%–4%被作物吸收,而超过90%滞留于土壤和河流系统,表明陆域过程对农药削减具有关键作用。
本研究从流域尺度揭示了农药入海的主要控制机制,强调应加强源头减量、优化农药使用结构,并在流域农药贡献热点区实施精准治理,以有效降低莱州湾的农药输入风险。研究成果为农药在陆海交界面的输移规律提供了科学依据,也为近岸海域农药污染治理与陆海统筹管理提供了科技支撑。

《Marine Pollution Bulletin》文章:莱州湾流域农药输移过程与入海通量数值模拟计算
图12022年环莱州湾周边地区向沿海输出农药年通量(千克/年)。a,b,c,d分别为阿特拉津、烟嘧磺隆、毒死蜱、吡虫啉。
《Marine Pollution Bulletin》文章:莱州湾流域农药输移过程与入海通量数值模拟计算
图22022年环莱州湾周边地区向沿海输出农药月通量(千克/月)。a,b,c,d分别为阿特拉津、烟嘧磺隆、毒死蜱、吡虫啉。
《Marine Pollution Bulletin》文章:莱州湾流域农药输移过程与入海通量数值模拟计算
图3 2022年环莱州湾周边地区河流上游、中游、下游不同月份农药通量的模拟值与实测值比较。(a) 阿特拉津;(b) 烟嘧磺隆;(c) 毒死蜱;(d) 吡虫啉。
《Marine Pollution Bulletin》文章:莱州湾流域农药输移过程与入海通量数值模拟计算
图4环莱州湾周边地区农药各过程流失占比。a,b,c,d分别为阿特拉津、烟嘧磺隆、毒死蜱、吡虫啉。

来源:Marine Pollution Bulletin

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