基于高程汇流作用的城镇化流域重金属污染谱空间分异驱动机制

Rainfall-runoff is an important driving force for heavy metal migration in soil. However, the fate of heavy metal under watershed scale remain unclear. Based on rainfall-runoff physical process, the project aims to explore driving mechanism for spatial variability of heavy metal along the elevation gradient at a watershed scale. The objectives are to: (1) calculate the weight of pollution sources on the spectrum of heavy metal in soil by isotope analysis techniques; (2) summarize the migration characteristics of heavy metal by runoff monitoring; (3) construct a multivariate statistical response relationship between environmental variables and heavy metal at a watershed scale. The findings from the project will contribute to enrich our information of diffuse heavy metal pollution in the south of China, and the related study methods can also be applied to other similar areas.

汇流作用是陆域重金属搬迁的重要驱动力之一。然而，在流域尺度下其对重金属归趋的分异驱动机制尚不明确。因此本申请立项将围绕流域尺度下汇流发生的实际物理过程，从污染来源（人为因素）和汇流驱动（自然因素）角度试图诠释流域尺度下重金属污染谱异质性的驱动机制。具体分解为：（1）基于同位素解析技术，定量解析污染来源对重金属污染谱空间分布影响程度；（2）基于径流监测，分析汇流过程中重金属的运迁的共性特征；（3）基于统计学原理方法，构建集水单元尺度各类环境变量与重金属污染谱分异的响应关系。本研究成果不仅可以丰富我国南方典型土石山区重金属面源污染基础资料，而且所使用的主要技术和方法也可推广应用于其它类似地区。

申请立项主要针对污染物在流域尺度上空间分布异质性驱动机制解析展开。通过不同空间尺度环境的调查与分析，发现地形结构与水文作用耦合驱动是污染物自“陆域源”到“水域汇”污染差异性的主要驱动力。在方法论方面，大数据诊断技术提高环境介质污染水平稳定性的研判，“点线面”空间概化技术为大尺度空间定量化研究提供了技术参考模式。取得的研究成果，不仅提高了流域污染空间分异驱动机制的认知，而且为我国水环境治理，尤其是流域水环境系统治理提供了技术探索和参考，有助于我国“山、水、林、田、湖、草、沙”系统治理技术的实现，也有利于水环境“基于自然的解决方案”中技术理论的完善