在满足全球人口日益增长的粮食、饲料、纤维和燃料需求中,农业已经取得了相当大的成功。然而,这种成功也损害水质。除气候影响和土地利用变化,在自然水系统已观察到越来越多的污染物。因为对这些农业水污染源认知不断增长,因此专门了设计最佳管理措施(BMPs)用来解决农业水污染和保护水质。佛罗里达水与土壤科学系的学者们发布文章介绍了BMP植被过滤带(VFSS)有效地控制沉积物、养分和农药等非点源污染,详述了植被过滤带主要功能,关键设计因素,vfs的维护。
植被过滤带(VFS)是什么?
植被过滤带(VFS)是设计的植被区域,通过地表水径流的过滤、沉淀、渗透、吸附、吸收、分解和/或挥发作用去除泥沙等污染物。最初过滤带是农业治理的做法,但最近发展成为城市实践。在农业方面,植被过滤带通常指种植或原生植被区域,它位于潜在的污染源(农田)和接收径流的地表水体间的区域。他们经常被用来与其他的最佳实践管理措施结合,如适当的营养和病虫害管理。好几个州和联邦机构(如EPA,USDA)已将VFSS纳入了农业最佳农业管理措施库中。在城市环境中,VFSS通常是与不透水表面相邻的平缓植被区。
虽然VFSS对城市雨水径流中污染物的去除效果已在佛罗里达州被证明,但他们还没有被广泛的应用在农业污染控制中,主要有以下原因:1)在开放的区域中,由于大多数地区广泛分布沙质土壤(或碎石),径流受限(水容易渗透,径流量在地表剩余较少)和2)浅水存在(或泛滥)减少了入渗时间。然而,这并不意味着VFSS对佛罗里达州的农业景观没有用处。事实上,VFSS应该经常用于入渗有限的土壤(尤其是在南佛罗里达州的泥灰岩土壤)和渠道岸边,以提供可能径流的突发事件的保护。
VFSS的主要功能是什么?
美国环境保护署(EPA)鼓励种植者在现场使用工程植被过滤带减少非点源污染(NPS)(美国EPA 2002)。VFSS效果已被美国的几个州使用,并被证明从农田和饲养场径流去除污染物是有效的。虽然有人称VFSS去除非点源污染物的能力取决于滤带的设计和维护,但这些现场实验研究清楚地表明,如果设计合理,VFSS能够成功去除90%以上的沉积物、50-80%的营养素和44-100%的阿特拉津除草剂。因此,如果对南佛罗里达州的入渗土壤进行合理的设计和应用VFSS,有理由期望得到类似的污染物去除效果。
VFSS设计的关键因子
VFSS设计的关键因子主要包括植被、坡度、土壤、宽度、流动方式、潜表水。设计VFSS时,种植者面临着一个复杂的系统,需要考虑大量的参数和不确定因素。为了解决这个问题,一个面向设计的植被过滤带建模系统(VFSMOD-W)(http://abe.ufl.edu/carpena/vfsmod/index.shtml)已被开发出来。它基于微软Windows的图形用户界面(GUI),包括4个主要组成部分:数值模型VFSMOD、一个用来生成源(上坡扰动区)基于现成的NRCS网站特征模型输入的程序、不确定性和敏感性分析的组件和与逆标定和设计菜单驱动组件。VFSMOD-W在各种测试环境(农林、矿山、道路)中,对沉积物、磷(颗粒物和溶解)和农药具有良好的模型预测结果与渗透、流出测量值和植被捕集效率。虽然该模型最初是作为一种研究工具,但现在被顾问、规划者和监管者广泛用于为现有VFSS具体优化方案或有效性评估进行最优化过滤带设计。