随着我国城市生活污水和工业废水等点源污染得到有效防治,农业面源污染问题日益凸显,已成为水生态环境污染的最重要来源。农业小流域一般多为湖泊、河流、水库等水域的源头,降雨形成的径流所携带的污染物会导致湖泊、河流及水库水质的恶化,尤其是氮、磷等养分会造成水体的富营养化。河口前置库技术作为过程消减技术之一,具有投资小、运营管理简单、兼具生态修复及景观效应等优点,在国内外已有很多成功的案例,是值得推崇的生态修复工程技术。本论文依托国家“水体污染控制与治理”科技重大专项中的“东江上游典型集水区水环境风险控制技术集成与综合示范研究课题”,以小流域面源污染特征控制技术研究为主要内容,经过大量实践调查和野外试验,在分析流域面源污染特征和主要污染物负荷的基础上,开展前置库复合生态系统的示范研究,通过对河水污染物的净化作用及沉积物中主要污染物分布特征的研究,分析前置库截污效果及去除氮、磷、农药类有机物等主要污染物的作用机理,并综合评价高埔小河前置库在小流域面源污染控制中的应用前景,探讨将河口前置库技术应用于小流域的适宜性,为东江流域水污染防治提供理论依据和技术方法。本论文主要研究结论有:(1)前置库系统对CODCr、TP、TN、SS有较为明显的去除作用,平均去除率分别为42.8%、23.39%、13.03%、68.95%(雨天)。其中,TP和SS去除效果较为稳定,沉淀作用是其主要去除机理。砾石河床对CODCr、NH3-N及晴天低SS浓度河水净化效果显著,对TP、TN净化效果不明显,对雨天高SS浓度河水净化效果有限;前置库沉淀区(K1)对颗粒性氮磷、有机物、泥沙具有很好的沉降去除作用,但这部分污染物更多的是水相到泥相的转移,所以沉积物定期疏浚很关键。(2)高埔小河前置库系统全年处理水量约2747.52万m3,全年污染物削减量:CODcr=203.85t/a,TP=3.59t/a,TN=47.30t/a,SS=736.64t/a,运营成本低廉,效果明显,对小流域面源污染负荷起到明显削减作用。(3)前置库沉积物主要以粉砂和砂砾为主,有机质含量均高于高埔小河沉积物,且沿水流方向有机物含量呈明显的递减趋势,在入江河道处达最小。前置库去除的磷含量大部分沉降到沉积物中,前置库沉积物磷主要以IP形式为主,IP主要以NaOH-P为主。前置库沉积物TP含量范围为467.81mg/kg~3719.44mg/kg,平均值为1357.43mg/kg,其中IP含量占70.2%。TP和IP之间相关方程为Y=0.7789X-88.508。磷形态相互之间的转化不明显。通过计算,每年不同水文期泥沙清淤含磷泥量为:枯水期221.81t,平水期202.78t,丰水期3809.18t,总清淤量为4233.77t;沉淀区泥沙清淤情况为:枯水期71.74t,平水期66.40t,丰水期2285.81t,总清淤量为2423.64t,占前置库总清淤量的57.2%。(4)研究区表层沉积物中所检农药总含量分布从大到小依次为:丰水期>平水期>枯水期,沉积物农药来源受泥沙冲刷作用影响,具有面源污染特征;前置库沉积物农药含量整体上沿工艺流程方向呈递减趋势,前置库沉积物是农药的重要归宿。沉积物有机物含量和粒径分布对沉积物农药的含量与分布起着重要的作用。前置库主要通过颗粒沉降作用去除水中的农药类有机污染物,对溶解性农药去除效果不明显。沉积物中农药向水体迁移的速率大体上等于前置库对农药降解的速率,沉积物农药作为二次污染源对上覆水风险性较小。