黄河三角洲畜禽粪便氮磷有机质排放特征与污染潜力空间分布研究

为解决黄河三角洲生态脆弱区畜禽粪便污染问题，研究人员通过实地监测与模型分析，揭示了规模化养殖场粪便中TN（总氮）和TP（总磷）分别超标3-6倍和7.2倍的污染现状，提出优化养殖规模、冲洗强度及粪污处理技术可降低入海污染风险。该研究为陆海统筹污染防控提供科学依据。

　　

黄河三角洲作为中国重要的河口湿地生态系统，正面临日益严峻的畜禽养殖污染威胁。这片由黄河泥沙淤积形成的年轻土地，具有高度敏感的生态特性，而密集的养殖活动导致粪便中过量氮(N)、磷(P)通过径流和渗滤进入土壤与水体，最终威胁渤海近岸海域环境。尽管已有学者对农业非点源污染开展研究，但传统排放系数法因区域差异导致估算偏差，且缺乏对污染物迁移机制的系统解析。如何精准评估养殖污染负荷及其空间风险，成为实现陆海统筹环境治理的关键科学问题。

针对这一挑战，中国科学院相关团队联合高校研究人员，在黄河三角洲核心区东营市选取29家不同规模养猪场开展多介质环境采样，结合结构方程模型(SEM)和最小累积阻力模型(MCR)，首次揭示了养殖管理-污染物排放-空间风险的连锁机制。相关成果发表于环境领域期刊《Resources, Environment and Sustainability》。

研究团队采用多学科交叉技术路线：通过网格采样法获取养殖场周边土壤(6 cm深度)与水体样本，采用元素分析仪(Elementar EL-III)测定总氮(TN)，钼锑抗分光光度法检测总磷(TP)；运用结构方程模型解析养殖规模、清粪方式等6类管理因素对污染物的直接/间接效应；基于30米分辨率DEM数据计算降雨侵蚀力(R)和土壤可蚀性(K)，构建包含高程、植被覆盖指数(NDVI)等6因子的阻力基面，最终通过最小累积阻力模型识别污染物入海高风险区。

污染现状与驱动机制
研究发现三角洲养殖场粪便TN(31.47 g/kg)和TP(24.54 g/kg)分别超国家标准5.4倍和7.2倍。结构方程模型显示：大规模养殖通过增加冲洗水量间接降低污染物浓度(路径系数b=-0.237)；湿式清粪较干式减少TN和有机质负荷；好氧堆肥处理使粪便污染物含量显著低于沼气发酵，但增加沼液有机质。值得注意的是，距河流500米内的养殖场，其沼液TN和铵态氮(NH₄
⁺
-N)浓度随距离缩短而升高，揭示近河养殖的高环境风险。

污染物迁移特征
土壤聚类分析发现：养殖场邻近耕地土壤TN(363 mg/kg)和有机质(11,302 mg/kg)含量显著高于场-河垂直样带(分别为181 mg/kg和5,490 mg/kg)，表明农田施肥加剧污染扩散。水体中仅邻近养殖场位点出现有机质异常高值(34 mg/L)，反映规模化养殖的污染控制效果。距离梯度分析显示，耕地周边土壤污染物呈"先升后降"趋势，印证了粪污农用与化肥叠加的协同效应。

空间风险分布
基于MCR模型的空间模拟表明：东营西北部和广饶县南部为高风险区，污染物易通过广利河、支脉河等入海；黄河虽属低风险河道，但因流经中心高风险区后携带污染物长距离迁移，对东北部海域构成潜在威胁。阻力分析显示，黄河河道及小清河南部因高植被覆盖形成天然阻隔，而城市建成区因人类活动密集成为污染扩散通道。

该研究创新性地构建了从微观管理到宏观空间的污染评估框架，证实中等规模养殖场(1000-3000头)的环境风险最大，而优化养殖布局(增加场-河距离)、推广湿式清粪与好氧堆肥可有效降低污染负荷。研究不仅为黄河三角洲"种养结合"模式优化提供量化依据，其建立的阻力表面模型更为沿海地区陆源污染管控提供了普适性方法。值得注意的是，即便达标排放的河流如黄河，在长期累积效应下仍可能导致近海富营养化，这一发现对完善河口区域环境标准具有重要政策启示。未来研究可进一步耦合水文模型，精确模拟潮汐作用下的污染物扩散路径。