摘要：針對洪湖流域農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷進(jìn)行了核算研究，并確定了不同污染源對水環(huán)境的貢獻(xiàn)率。結(jié)果表明，洪湖流域入湖污染物總量為CODCr 38 372.26 t/年、NH3-N 787.667 t/年、TN 4 349.054 t/年、TP 396.106 t/年，農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷估算值為畜禽養(yǎng)殖>水產(chǎn)養(yǎng)殖>居民生活>農(nóng)田種植，它們對水環(huán)境的貢獻(xiàn)率分別為39.33%、32.92%、23.33%、4.41%；畜禽養(yǎng)殖CODCr、TN、TP面源污染負(fù)荷量最高，分別為18 642.69、2 749.99、296.72 t/年，水產(chǎn)養(yǎng)殖NH3-N面源污染所占比例最大。

關(guān)鍵詞：洪湖流域；農(nóng)業(yè)面源污染；污染負(fù)荷；畜禽養(yǎng)殖；水產(chǎn)養(yǎng)殖

中圖分類號：X508 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439-8114（2013）04-0803-04

Investigation of Agricultural Non-Point Source Pollution and Estimation of Pollution Loads in Honghu Valley

MA Yu-bao1，CHEN Li-wen1，LIU Jing-jing1，DENG Chu-zhou2，WU Zhong2，ZHANG Ye-zhong1，DAI Jie1

（1.College of Chemistry and Environmental Engineering， Yangtze University， Jingzhou 434023， Hubei， China；

2. Environmental Protection Bureau of Jingzhou， Jingzhou 434000， Hubei， China）

Abstract： The load of agricultural non-point source pollution and the contribution of different pollution sources to water environment of Honghu valley were studied. The results showed that the total amount of CODCr， NH3-N， TN， and TP into Honghu valley were 38 372.26 t/a， 787.667 t/a， 4 349.054 t/a， and 396.106 t/a respectively. The order of pollution load of different agricultural sources was livestock and poultry > aquaculture > residents life > planting farmland. The contributions of these four agricultural sources were 39.33%， 32.92%， 23.33% and 4.41% respectively. The load of CODCr， TN， and TP of livestock and poultry were highest， were 18 642.69 t/a， 2 749.99 t/a and 296.72 t/a respectively， the NH3-N load of aquaculture was the largest.

Key words： Honghu valley； agricultural non-point source pollution； pollution load； livestock and poultry breeding； aquaculture

洪湖位于湖北省中南部，地處長江中游北岸，橫跨洪湖市和監(jiān)利縣，現(xiàn)有面積348.33 km2，是湖北省第一大湖泊[1]。水面范圍位于29°40′-29°58′N， 113°12′-113°26′E， 集水面積8 265 km2， 在長江中下游淺水湖泊中具有代表意義。洪湖多年平均降水量1 289 mm，年均徑流量22.16億m3。全年的降水量集中分布在4～10月，約占77%，7～8月份降水量充足，主要農(nóng)作物為棉花、水稻[2]。近幾年洪湖水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果表明，其水中CODCr、TN和TP等指標(biāo)嚴(yán)重超標(biāo)，并呈現(xiàn)出持續(xù)惡化的趨勢，目前已處于劣Ⅳ類至Ⅴ類水平，達(dá)不到水功能區(qū)劃（Ⅱ類）標(biāo)準(zhǔn)。隨著對洪湖點源污染的有效控制，農(nóng)業(yè)面源在水體污染中所占的比例不斷增加，貢獻(xiàn)率超過70%，公認(rèn)農(nóng)業(yè)面源污染是洪湖水體污染的第一大污染源。洪湖流域農(nóng)業(yè)面源污染源由農(nóng)村生活污染源、畜禽養(yǎng)殖污染源、農(nóng)田徑流污染源、水產(chǎn)養(yǎng)殖污染源等組成。面源污染危害大，加速水體的富營養(yǎng)化、威脅地下水、淤積水體、降低水體功能、污染飲用水源等[3]。因此，針對洪湖流域農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷進(jìn)行核算，可為洪湖流域面源污染防治提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

儀器：紫外可見分光光度計、手提式不銹鋼蒸汽消毒器、CODCr恒溫加熱器等儀器；試劑：過硫酸鉀、氫氧化鈉、抗壞血酸、鉬酸銨、酒石酸銻鉀、碘化鉀、碘化汞、酒石酸鉀鈉、重鉻酸鉀、鄰菲啰啉、硫酸亞鐵、硫酸亞鐵銨、硫酸錳等。

1.2 方法

1.2.1 計算方法 農(nóng)村生活和畜禽養(yǎng)殖污染源的計算采用查閱資料與直接調(diào)查相結(jié)合的方法，對洪湖流域內(nèi)相關(guān)的村莊和養(yǎng)殖場進(jìn)行調(diào)查，按實際農(nóng)村人口、養(yǎng)殖存欄數(shù)、排放系數(shù)、入水率等進(jìn)行入湖污染物計算；農(nóng)田種植污染負(fù)荷的計算采用典型地塊監(jiān)測法，按實測值計算污染物入湖量；水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷的計算采用實地采樣分析法，按實測值計算污染物入湖量。

1.2.2 水質(zhì)監(jiān)測方法 CODCr采用重鉻酸鹽法（GB11914-1989）測定、NH3-N采用納氏試劑比色法（GB7479-1987）測定、TN采用堿性過硫酸鉀消解紫外可見分光光度法（GB11894-1989）測定、TP采用鉬酸銨消煮紫外可見分光光度法（GB11893-1989）測定。

1.2.3 水質(zhì)監(jiān)測方案 研究區(qū)域界定為洪湖流域中上游，以洪湖上游的福田寺鎮(zhèn)杜劉村水稻和棉花種植區(qū)作為水田以及旱田試驗區(qū)，在2010年7～8月，對不同的降雨狀況下的污染物進(jìn)行監(jiān)測與分析。以洪湖中游的瞿家灣鎮(zhèn)、沙口鎮(zhèn)、濱湖辦事處精養(yǎng)池塘（四大家魚、河蟹）為水產(chǎn)養(yǎng)殖試驗區(qū)，進(jìn)行一個養(yǎng)殖周期（2010年2～11月）的水質(zhì)跟蹤監(jiān)測。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)村生活污染負(fù)荷核算結(jié)果

農(nóng)村生活污水排放系數(shù)為150 kg/（人·d），CODCr排放系數(shù)為64 g/（人·d）、NH3-N排放系數(shù)為7.4 g/（人·d） 、TN排放系數(shù)為10.3 g/（人·d）、TP排放系數(shù)為0.72 g/（人·d），入水率0.05。農(nóng)村生活污染源排入洪湖的CODCr 1 905.24 t/年、NH3-N 220.30 t/年、TN 306.63 t/年、TP 21.43 t/年（表1）。

2.2 畜禽養(yǎng)殖污染負(fù)荷核算結(jié)果

截至2010年底，洪湖流域分散養(yǎng)殖存欄奶牛84頭，肉牛5 140頭，生豬60.70萬頭，蛋雞320.95萬只，肉雞1 151.31萬只。畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)污系數(shù)及畜禽糞尿污染物的入水率分別見表2、表3。按畜禽養(yǎng)殖產(chǎn)污系數(shù)及入水率對污染物入湖量進(jìn)行計算，畜禽養(yǎng)殖污染源排入洪湖的CODCr 18 642.69 t/年、NH3-N 168.27 t/年、TN 2 749.99 t/年、TP 296.72 t/年。

2.3 農(nóng)田徑流污染負(fù)荷核算結(jié)果

洪湖流域主要降雨季節(jié)在每年的7～8月，時間相對較短，便于監(jiān)測。通過對洪湖流域典型農(nóng)田在2010年7～8月降雨徑流時的現(xiàn)場采樣及實驗室分析，得出不同下雨狀況下的試驗結(jié)果見表4。

按公式C=■（Ci×Hi）/■Hi進(jìn)行農(nóng)田徑流主要污染物的加權(quán)平均濃度計算，式中，C為降雨某污染物平均濃度；Hi為某次降雨的降雨量；Ci為某次降雨某污染物監(jiān)測濃度[4，5]。計算結(jié)果為水田徑流CODCr 36.9 mg/L、NH3-N 2.21 mg/L、TN 6.95 mg/L、TP 0.86 mg/L；旱地徑流CODCr 64.5 mg/L、NH3-N 2.57 mg/L、TN 7.98 mg/L、TP 1.35 mg/L。

洪湖流域耕地面積16.61萬hm2，其中水田7.98萬hm2，旱地8.63萬hm2。洪湖流域農(nóng)田徑流產(chǎn)生情況見表5。入水率按10%計算，農(nóng)田徑流污染源排入洪湖的CODCr 1 066.325t/年、NH3-N 50.267 t/年、TN 157.004 t/年、TP 23.236 t/年。

2.4 水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷核算

2010年5～10月的CODCr、NH3-N、TN、TP監(jiān)測值以及進(jìn)出水污染物濃度變化情況見表6。采用化學(xué)分析法[6-10]對污染負(fù)荷進(jìn)行核算，計算公式如下：P=Q（Cout-Cint），式中，P為污染物排放負(fù)荷量；Q為排出池塘的水量；Cout、Cint分別為池塘出水和進(jìn)水的污染物濃度。一般情況下，5～10月養(yǎng)殖池塘換水頻繁，占總換水量90%，共換水約27次。水產(chǎn)養(yǎng)殖面積共11.39萬hm2，大約每次換水深度0.2 m，年外排水量約6.84×109 m3，則水產(chǎn)養(yǎng)殖污染物排入洪湖的CODCr 16 758.00 t/年、NH3-N 348.84 t/年、TN 1 135.44 t/年、TP 54.72 t/年。

2.5 各類污染源對洪湖污染的貢獻(xiàn)率

通過對農(nóng)村生活、畜禽養(yǎng)殖污染源產(chǎn)污系數(shù)的調(diào)查分析及農(nóng)田種植、水產(chǎn)養(yǎng)殖污染源的跟蹤監(jiān)測，對洪湖流域面源污染負(fù)荷進(jìn)行核算，其面源污染貢獻(xiàn)率見圖1。由圖1可見，水產(chǎn)養(yǎng)殖和畜禽養(yǎng)殖是洪湖流域農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源，洪湖流域內(nèi)來自畜禽養(yǎng)殖的CODCr、TN、TP面源污染負(fù)荷量最高，分別為18 642.69 t/年、2 749.99 t/年、296.72 t/年，大大超出了其他污染源；水產(chǎn)養(yǎng)殖NH3-N污染所占比例最大，占44.29%。農(nóng)村生活和農(nóng)田種植的面源污染貢獻(xiàn)率不大，農(nóng)田種植CODCr、NH3-N、TN、TP的面源污染貢獻(xiàn)率僅有2.78%、6.38%、3.61%、5.87%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其他污染源。這與當(dāng)?shù)氐纳钏?、生產(chǎn)方式以及養(yǎng)殖模式等密切相關(guān)，計算結(jié)果基本反應(yīng)了洪湖流域面源污染的實際狀況。

3 結(jié)論

1）洪湖流域農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷估算值為畜禽養(yǎng)殖>水產(chǎn)養(yǎng)殖>農(nóng)村生活>農(nóng)田種植，排入洪湖的污染物總量為CODCr 38 372.26 t/年、NH3-N 787.67 t/年、TN 4 349.05 t/年、TP 396.12 t/年。

2）水產(chǎn)養(yǎng)殖和畜禽養(yǎng)殖是洪湖流域農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源，需要重點控制。畜禽養(yǎng)殖面源污染貢獻(xiàn)率最大，其中TN、TP的貢獻(xiàn)率超過60%，主要由分散養(yǎng)殖畜禽糞尿的隨意排放以及規(guī)?；B(yǎng)殖場的大量出現(xiàn)引起，有較大的治理難度，應(yīng)引起政府的高度重視；農(nóng)田種植面源污染貢獻(xiàn)率最小。

3）洪湖流域水田徑流源強系數(shù)為CODCr 48.630 kg/（hm2·年）、NH3-N 2.910 kg/（hm2·年）、TN 9.165 kg/（hm2·年）、TP 1.140 kg/（hm2·年）；旱田徑流源強系數(shù)為CODCr 78.450 kg/（hm2·年）、NH3-N 3.120 kg/（hm2·年）、TN 9.705kg/（hm2·年）、TP 1.635 kg/（hm2·年）。此數(shù)據(jù)可作為江漢平原地區(qū)農(nóng)田徑流計算的污染源源強系數(shù)。

4）農(nóng)業(yè)面源污染與人類活動、自然地理、社會經(jīng)濟等密切相關(guān)，隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，人口、生產(chǎn)方式、養(yǎng)殖模式等均在不斷變化。因此，應(yīng)及時校正相關(guān)計算模型及計算參數(shù)，從而更加準(zhǔn)確核算洪湖流域面源污染負(fù)荷。

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