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为解决新安江流域非点源氮（N）污染对水资源管理的挑战，研究人员基于 SWAT 模型开展新安江流域上游非点源 N 污染研究。结果表明该模型模拟效果良好，明确了主要污染源。研究为流域 N 污染治理提供科学依据。
在生态环境领域，氮（N）作为生物生存的基本元素，其在流域中的污染问题日益严峻。非点源氮污染逐渐成为全球水污染的重要难题，因其来源广泛，包括大气氮沉降、农业肥料使用、畜禽养殖等，且具有空间分散、复杂多变、难以监测和控制的特点，给水资源管理和环境保护带来巨大挑战。新安江流域作为长三角地区重要的战略水源地，其水质状况关乎下游城市的用水安全。然而，该流域总氮（TN）浓度偏高，威胁着水质，尽管已有不少研究探索其非点源污染问题，但对上游氮污染的时空格局及关键污染源分析仍不够系统。在此背景下，为了深入了解新安江流域上游氮污染状况，国内研究人员开展了基于 SWAT 模型的相关研究，其成果发表在《Ecological Indicators》上，为该流域氮污染治理提供了重要依据。
研究人员运用了多种关键技术方法。首先，利用 SWAT（Soil and Water Assessment Tool）模型，这是一种广泛应用于农业非点源污染研究的分布式流域水文模型，能模拟流域内水文、物理和化学过程。同时，收集了大量数据，包括地形数据（DEM）、土地利用数据、土壤数据、气象数据、水文水质监测数据等，为模型构建和验证提供支持。此外，通过建立不同情景进行模拟分析，探究不同污染源对 TN 污染的贡献及控制效果。
研究结果主要包括以下几方面：
- TN 负荷的时空分布特征：通过 SWAT 模型模拟 2003 - 2018 年流域非点源 N 污染迁移转化过程发现，该地区年均降水量 1785mm，TN 负荷 12327.83t，年均负荷强度 2.14t/km2。TN 负荷年际变化与降水相关，降水多的年份 TN 负荷高，2015 年降水最多，TN 负荷也达到峰值。在空间上，流域西南部降水多，而 TN 负荷强度高值区集中在中部农业用地，说明 TN 负荷不仅受降水影响，还与土地利用条件密切相关。
- 不同污染源转化率分析：研究区域非点源 N 污染主要来源于肥料氮施用（21286.99t）、畜禽氮输入（5025.81t）、大气氮沉降（13234.77t）以及农村固体废物和生活排放（2505.12t）。其中，肥料氮施用占多年平均 TN 污染负荷比例最高（50.62%），但大气氮沉降的转化率最高（10.57%），肥料氮施用转化率最低（4.11%）。
- 出口断面 TN 浓度变化：新安江流域出口断面（街口站）TN 浓度影响下游千岛湖水质安全。2003 - 2018 年，TN 浓度年际范围为 0.43mg/L - 1.47mg/L，月际范围为 0.38mg/L - 2.81mg/L。除 2015 年外，多年中位数 TN 浓度低于优质饮用水标准（TN > 1.0mg/L），且 5 月起月 TN 浓度中位数超过标准阈值。
- 情景设置与分析：设置十个情景，结果显示减少大气氮沉降对 TN 负荷降低效果比减少肥料氮施用更显著。如在无大气氮沉降排放情景（S4）下，TN 负荷降低率最高（11.34%），且在年降水量超过 1600mm 的年份，S4 情景下 TN 排放明显低于其他情景。
研究结论表明，SWAT 模型在模拟该区域降雨径流及氮迁移转化过程方面效果良好，校准和验证期内 Ens 和 R2 值均超 0.7。大气氮沉降、肥料氮施用和畜禽氮输入是主要污染源，且大气氮沉降对 TN 负荷影响最大，其在流域内影响更均匀，而肥料氮施用和畜禽氮输入主要影响流域中部地区。减少大气氮沉降在降低 TN 负荷和浓度方面效果更优，不同水文年条件下，减少大气氮沉降和肥料氮施用的效果存在差异，中等水年时减少大气氮沉降对降低 TN 负荷和浓度最为有效。
研究讨论部分指出，不同水文年对 TN 污染负荷影响显著，大气氮沉降和肥料氮施用减排效果在不同水文年有所不同。不同情景对出口断面水质影响也不同，大气氮沉降减排在降低 TN 浓度上更有效。同时，研究也存在一定局限性，如未充分考虑农田空间异质性、替代灌溉方法影响、地下水氮贡献等。但总体而言，该研究明确了新安江流域上游非点源氮污染的主要来源和分布特征，为制定基于水文年的精准氮管理策略提供了科学依据，对保护新安江流域水质、保障下游用水安全具有重要意义，也为其他类似流域的氮污染研究和治理提供了参考。
