Sources of Nitrogen_SEPARATE

SEPARATE Dataset Summary This dataset presents modelled annual loads of nitrogen, phosphorus (total and dissolved), and fine sediment delivered to rivers across England and Wales at the Water Framework Directive (WFD) waterbody scale. It was produced using SEPARATE v2 and supports environmental policy development, particularly for the WFD. Pollution Sources Source Description Diffuse Agricultural From grassland, arable land, and woodland Diffuse Urban Highways, residential and industrial areas River Channel Banks Erosion from riverbanks Atmospheric Deposition Direct deposition to water surfaces Sewage Treatment Works (STWs) Discharges > 3 m³/day Septic Tanks Unsewered household/industrial units Combined Sewer Overflows (CSOs) Overflow during runoff events Storm Tanks Overflow storage at STWs Groundwater Baseflow pollutant delivery Pollutants by Source Source Total N Total P Dissolved P Sediment Diffuse Agricultural X X X X Diffuse Urban X X X X River Channel Banks X X X Atmospheric Deposition X X - STWs X X X X Septic Tanks X X X - CSOs X X X - Storm Tanks X X X - Groundwater X X Modelling Methods Agriculture: ADAS APT framework using PSYCHIC (P, sediment) and NIPPER (N) with inputs like soil, slope, rainfall, and farming practices. Urban Runoff: Wallingford Modified Rational Method combined with event mean concentrations. River Banks: Bank erosion index considering channel shape and flow stress. Atmospheric: NEAP-N model (N) and ECN rainfall data (P). STWs: Monitored 2010–2012 EA discharge data for >3m³/day. Septic Tanks: Environment Agency data. CSOs and Storm Tanks: SAGIS model; overflow assumptions based on sewer capacity and rainfall. Groundwater: N contributions via baseflow. Uncertainties & Limitations High uncertainty for small waterbodies (<25 km²). STW and agriculture data reflect 2010–2012 period; mitigation uptake included for agriculture. STW data does not include estuarine or coastal discharges. Riverbank estimates exclude areas with protective works. Data Fields (Table Extract) Column Description Unit region River Basin District n/a wb_ID WFD Waterbody ID n/a loc_area Local catchment area km² X_au_L_t Agricultural unmitigated load tons/year X_am_L_p Agricultural mitigated load (percent) % X_to_L_t Total load to waterbody tons/year X = Nitrogen (N), Phosphorus (P), Dissolved Phosphorus (D), or Sediment (S) References For full methodology, refer to: Zhang et al. (2014), Environmental Science & Policy, 42, pp. 16–32. DOI:10.1016/j.envsci.2014.04.010 Source data includes PSYCHIC, NIPPER, APT, NEAP-N, and SAGIS frameworks.### SEPARATE数据集概述 本数据集提供了英格兰与威尔士范围内，按水框架指令（Water Framework Directive, WFD）水体尺度建模的年度氮、磷（总磷与溶解态磷）及细泥沙河流输入负荷。本数据集基于SEPARATE v2模型生成，可支撑环境政策制定，尤其服务于水框架指令相关工作。 ### 污染来源 #### 来源说明 - 面源农业：源自草地、耕地与林地 - 面源城市：涵盖公路、住宅及工业区 - 河岸侵蚀：来自河道岸线的侵蚀作用 - 大气沉降：直接沉降至水体表面的污染物 - 污水处理厂（Sewage Treatment Works, STWs）：日排放量大于3立方米的处理设施排放 - 化粪池：未接入公共污水管网的家庭或工业排污单元 - 合流制下水道溢流（Combined Sewer Overflows, CSOs）：径流事件时的管网溢流 - 雨水调蓄池：污水处理厂配套的溢流储存设施 - 地下水基流污染物输送：通过地下水基流输入的污染物 #### 按来源划分的污染物负荷 | 污染来源 | 总氮 | 总磷 | 溶解态磷 | 泥沙 | |-------------------------|------|------|----------|------| | 面源农业 | X | X | X | X | | 面源城市 | X | X | X | X | | 河岸侵蚀 | X | X | - | - | | 大气沉降 | X | X | - | - | | 污水处理厂（STWs） | X | X | X | X | | 化粪池 | X | X | X | - | | 合流制下水道溢流 | 合溢流 | 合溢流 | 合溢流 | 合溢流 | | 注：表中X表示该来源存在对应污染物负荷，-表示无对应负荷。 ### 建模方法 1. 农业模块：采用ADAS APT框架，结合PSYCHIC模型（用于磷与泥沙模拟）与NIPPER模型（用于氮模拟），输入参数涵盖土壤类型、坡度、降雨数据及农业生产方式等。 2. 城市径流模块：采用沃灵福德改进Rational法结合事件平均浓度法进行模拟。 3. 河岸侵蚀模块：采用河岸侵蚀指数模型，综合考量河道形态与水流应力特征。 4. 大气沉降模块：采用NEAP-N模型开展氮模拟，以ECN降雨数据支撑磷负荷计算。 5. 污水处理厂模块：采用2010-2012年英国环境署（Environment Agency, EA）监测的日排放量大于3立方米的设施排放数据。 6. 化粪池模块：数据源自英国环境署公开资料。 7. 合流制下水道溢流与雨水调蓄池模块：采用SAGIS模型，溢流假设基于管网容量与降雨强度数据。 8. 地下水模块：模拟通过基流输送的氮负荷。 ### 不确定性与局限性 1. 面积小于25平方千米的小型水体模拟不确定性较高。 2. 污水处理厂与农业相关数据的时间基准为2010-2012年，农业模块已纳入减排措施的实施影响。 3. 污水处理厂数据未涵盖河口与沿海区域的排放情况。 4. 河岸侵蚀估算未包含设有防护工程的河道岸段。 ### 数据字段（表格节选） | 列名 | 描述 | 单位 | |----------|--------------------------|------------| | region | 流域管理区 | 无 | | wb_ID | WFD水体ID | 无 | | loc_area | 本地集水区面积 | 平方千米 | | X_au_L_t | 未减排农业负荷 | 吨/年 | | X_am_L_p | 农业减排负荷（百分比） | % | | X_to_L_t | 水体总负荷 | 吨/年 | 其中X可代表氮（N）、磷（P）、溶解态磷（D）或泥沙（S）。 ### 参考文献 完整方法学请参见：Zhang等（2014），"Environmental Science & Policy"，第42卷，第16-32页。DOI: 10.1016/j.envsci.2014.04.010 本数据集的源数据涵盖PSYCHIC、NIPPER、APT、NEAP-N及SAGIS模型框架。