謝　飛，王志蕓，譚志衛(wèi)，李　俊

(云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南高原湖泊流域污染過程與管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650034)

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曲靖阿崗水庫徑流區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷分析及評(píng)價(jià)

謝飛，王志蕓，譚志衛(wèi)，李俊

(云南省環(huán)境科學(xué)研究院，云南高原湖泊流域污染過程與管理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南 昆明 650034)

摘要：以區(qū)域水環(huán)境保護(hù)為出發(fā)點(diǎn)，把曲靖阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)作為研究范圍，通過調(diào)查了解研究范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)面源污染情況，核算了農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷，并利用等標(biāo)污染負(fù)荷法對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染進(jìn)行了分析與評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，2013年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)的農(nóng)業(yè)面源污染物 COD 、TN 、TP和NH3-N 的入庫量分別為 1693.67t/a、186.62t/a、41.57t/a 和 90.37t/a。東山鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)的等標(biāo)污染指數(shù)最高，分別為12.97和11.96，對(duì)水庫水體存在污染。農(nóng)業(yè)面源污染的主要污染來源是人畜糞便污染，等標(biāo)污染負(fù)荷比達(dá)到54.28%，主要污染物是TP和TN，等標(biāo)污染負(fù)荷比分別為43.38%和38.95%，磷污染應(yīng)該受到重視。

關(guān)鍵詞：農(nóng)業(yè)面源污染；等標(biāo)污染負(fù)荷；人畜糞便；磷污染；水庫環(huán)境保護(hù)；曲靖

阿崗水庫位于云南省曲靖市羅平縣西北部九龍河上游的篆長河上，流域面積1142km2。其所處的九龍河屬珠江上段的南盤江水系黃泥河中游的右岸最大一級(jí)支流。阿崗水庫的建成，是解決羅平壩區(qū)城鎮(zhèn)生活及工業(yè)用水、農(nóng)業(yè)灌溉用水，以及九龍河中下游農(nóng)村生活、農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)供水、河道生態(tài)用水、干流梯級(jí)水力發(fā)電用水各方矛盾的關(guān)鍵性工程，同時(shí)為羅平壩的城鎮(zhèn)生活及工業(yè)供水、灌溉提供了重要保障。

阿崗水庫流域跨越曲靖市和富源、羅平、師宗、陸良4縣，共涉及5個(gè)縣(區(qū))、4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)、110個(gè)村委會(huì)和5個(gè)居民委員會(huì)。流域內(nèi)農(nóng)業(yè)以傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)為主，阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內(nèi)的農(nóng)村居民生活、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、畜禽養(yǎng)殖都與阿崗水庫的水質(zhì)安全息息相關(guān)。了解阿崗水庫周邊的污染來源，尤其是農(nóng)業(yè)面源污染，對(duì)維護(hù)阿崗水庫的水質(zhì)安全，消除環(huán)境安全隱患，強(qiáng)化阿崗水庫的水源保障功能至關(guān)重要。同時(shí)，本研究希望通過阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內(nèi)的農(nóng)業(yè)面源污染分析與評(píng)價(jià)，為水源保護(hù)區(qū)的水污染調(diào)查與防治提供借鑒和參考。

1材料與方法

1.1研究范圍

以阿崗水庫壩址以上的徑流區(qū)為研究范圍，涉及富源縣墨紅鎮(zhèn)、羅平縣阿崗鎮(zhèn)、馬街鎮(zhèn)、陸良縣活水鄉(xiāng)和麒麟?yún)^(qū)東山鎮(zhèn)五個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)。調(diào)查內(nèi)容包括研究范圍內(nèi)的農(nóng)村生活污染情況、農(nóng)業(yè)種植情況、畜禽養(yǎng)殖情況以及農(nóng)田固廢情況。

1.2資料來源

在阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內(nèi)開展了一次較大規(guī)模的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況調(diào)查，調(diào)查方式包括：①收集阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)所涉及的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)村綜合統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)；②開展農(nóng)村入戶調(diào)查，采用現(xiàn)場(chǎng)訪談和問卷的方式開展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)狀況的調(diào)查。每次調(diào)查結(jié)束后，將所有搜集來的資料加以組織、分類、制表并匯總，使調(diào)查資料成為可供分析的數(shù)據(jù)。

1.3產(chǎn)排污系數(shù)

本研究污染負(fù)荷核算采用產(chǎn)排污系數(shù)法，產(chǎn)排污系數(shù)來源于云南省污染源普查辦公室提供的資料，計(jì)算參數(shù)見表1～表4。

1.4等標(biāo)污染負(fù)荷法

等標(biāo)污染負(fù)荷是污染評(píng)價(jià)中經(jīng)常使用的評(píng)價(jià)指標(biāo)，它主要反映污染源本身潛在的污染水平。采用等標(biāo)污染負(fù)荷法對(duì)污染物進(jìn)行評(píng)價(jià)，是用污染物的排放量除以環(huán)境中污染物的限量標(biāo)準(zhǔn)，把污染物的排放量轉(zhuǎn)化為“把污染物全部稀釋到評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)所需的介質(zhì)量”。計(jì)算結(jié)果不但反映了污染物在量上對(duì)環(huán)境的影響，也反映了污染物在質(zhì)上對(duì)環(huán)境的影響。統(tǒng)一轉(zhuǎn)化之后，使同一污染源所排放污染物之間、不同污染源之間在對(duì)環(huán)境的潛在影響上進(jìn)行比較成為可能[1-2]。本研究采用此方法對(duì)畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染負(fù)荷進(jìn)行評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)因子選擇TN、TP和COD。

表1　農(nóng)村人均生活污染產(chǎn)排系數(shù)

表2　人畜禽糞便產(chǎn)排系數(shù)

表3　農(nóng)田固體廢棄物產(chǎn)排系數(shù)

表4　農(nóng)田化肥施用量流失系數(shù)

式中：Pi—i污染物的等標(biāo)排放量(m3)；Ci—i污染物流失量(t/a)；C0—污染物按GB3838—2002 Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)系列的閾濃度(COD為20mg/L，TN為mg/L，TP為0.2mg/L)。

等標(biāo)污染指數(shù)=該地區(qū)污染源等標(biāo)排放量/水資源總量。

2結(jié)果與分析

2.1農(nóng)業(yè)面源污染調(diào)查結(jié)果

2.1.1種植業(yè)狀況

(1)農(nóng)作物種植情況

徑流區(qū)內(nèi)因現(xiàn)有水利設(shè)施供水不足，現(xiàn)狀大春作物以玉米、烤煙為主，水稻、小麥、油菜多種植在徑流區(qū)東山鎮(zhèn)、墨紅鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)。東山鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)玉米、烤煙、小麥、水稻、油菜、豆類都有種植。其中，東山鎮(zhèn)的小麥面積、水稻面積分別占到作物種植面積的33.25%和11.12%；阿崗鎮(zhèn)小麥面積、水稻面積分別占到作物種植面積的10.18%和1.01%。由于東山鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)與徑流區(qū)內(nèi)的其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)作物種植情況有差異，所以農(nóng)田化肥施用和農(nóng)田化肥流失的情況也與其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)有所不同。當(dāng)?shù)鼐用竦闹饕诩Z—大米有較大部分從徑流區(qū)以外的區(qū)域調(diào)入，糧食供給受外界影響明顯。壩址以上徑流區(qū)內(nèi)主要的種植作物見表5。

表5　壩址以上徑流區(qū)內(nèi)主要的種植作物 　(畝)

(2)農(nóng)田化肥農(nóng)藥施用情況調(diào)查

調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，農(nóng)戶主要使用的肥料類型以氮肥、磷肥、復(fù)合肥為主，尿素、鈣鎂磷肥，農(nóng)家肥也廣泛使用。為提高耕地的產(chǎn)出，化肥施用量較大。農(nóng)戶使用農(nóng)藥種類主要以殺蟲劑、除草劑為主，其中，殺蟲劑類的農(nóng)藥使用量較大。羅平縣作為全國烤煙生產(chǎn)大縣，烤煙種植過程中需要使用大量的殺蟲劑防治蟲害。

(3)農(nóng)田固體廢棄物處置狀況

農(nóng)田固體廢棄物主要包括秸稈和農(nóng)用地膜。農(nóng)田固體廢棄物處置不當(dāng)，會(huì)改變土壤性質(zhì)和土壤結(jié)構(gòu)，影響土地生產(chǎn)力；還可隨地表徑流進(jìn)入河流、水庫，污染水體，危害人體健康。

通過對(duì)農(nóng)戶入戶調(diào)查走訪，徑流區(qū)內(nèi)玉米是主要種植作物，收獲后會(huì)產(chǎn)生大量秸稈，平均秸稈產(chǎn)生量1000kg/畝。當(dāng)?shù)卮迕衿毡轱曫B(yǎng)牲畜，特別大牲畜數(shù)量較多，秸稈收集以后主要作為牲畜的飼料儲(chǔ)存起來，少量剩余會(huì)還田作為肥料，幾乎沒有焚燒秸稈的現(xiàn)象。

煙草是徑流區(qū)內(nèi)主要的經(jīng)濟(jì)作物。為了改善煙株生長環(huán)境，提高肥料利用率，提高煙葉品質(zhì)，當(dāng)?shù)卮罅ν茝V烤煙地膜覆蓋栽培技術(shù)，所以地膜使用量較大，平均5kg/畝。地膜廢棄后，主要有兩種處理方式，一是埋入土中覆蓋，二是當(dāng)做垃圾焚燒掉。

2.1.2畜禽養(yǎng)殖業(yè)狀況

根據(jù)農(nóng)村入戶的生活狀況調(diào)查結(jié)果，散養(yǎng)畜禽在壩址以上徑流區(qū)內(nèi)的農(nóng)村地區(qū)較為普遍，大部分的農(nóng)村家庭都養(yǎng)殖畜禽，養(yǎng)殖的畜禽種類最普遍的包括牛、馬、豬、羊、家禽。在調(diào)查中了解到，一般農(nóng)村居民家禽多是放養(yǎng)的形式，養(yǎng)豬、羊和大牲畜類多以圈養(yǎng)的方式，放養(yǎng)形式的家禽糞便不易收集，圈養(yǎng)方式的牲畜糞便均能夠定期清掃后作為農(nóng)田肥料直接還田，見表6。

表6　壩址以上徑流區(qū)畜禽養(yǎng)殖情況　(頭或只)

2.1.3農(nóng)村生活污染狀況調(diào)查

調(diào)查顯示，壩址以上徑流區(qū)內(nèi)的絕大部分農(nóng)村均未設(shè)置完善的農(nóng)村生活污水和生活垃圾的收集和處理處置措施。村莊環(huán)境衛(wèi)生狀況較差，道路基本沒有硬化，為土路。村民處理垃圾的方式主要是焚燒和埋入土中，部分溝渠內(nèi)可見丟棄的生活垃圾，這些垃圾在雨水的沖刷下，可隨地表徑流進(jìn)入河、庫。村落以戶廁為主，無沖水馬桶式的衛(wèi)生潔具，這些戶廁多為傳統(tǒng)獨(dú)立型農(nóng)村戶外旱廁，散落于村內(nèi)及農(nóng)田附近，既影響村容村貌，又影響村莊環(huán)境衛(wèi)生及健康安全。部分村落設(shè)置了統(tǒng)一的公共廁所，仍舊是旱廁式的公廁，人的糞便基本全部回田作為農(nóng)田肥料。壩址以上徑流區(qū)內(nèi)的村莊幾乎沒有排水支渠，農(nóng)村居民的生活污水以傾倒在自家房屋的房前屋后為主，污水亂排現(xiàn)象普遍。旱季的時(shí)候，污水排放后，由于地下滲漏和自然蒸發(fā)的作用，污水很快蒸干，但是雨季到來，在雨水的沖刷下會(huì)攜帶污染物進(jìn)入河、庫，污染水體，是典型的面源污染。

2.2農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷核算

結(jié)合農(nóng)業(yè)面源污染調(diào)查結(jié)果以及產(chǎn)排污系數(shù)可以計(jì)算得出2014年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內(nèi)的農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷產(chǎn)生量和排放量。根據(jù)《全國水環(huán)境容量核定技術(shù)指南》，并考慮研究范圍內(nèi)的實(shí)際情況，分別考慮污染物到達(dá)入湖距離(流程)、排污渠道的類型以及當(dāng)?shù)貧鉁厝愐蛩兀瑢?duì)污染物進(jìn)入水庫的入庫系數(shù)進(jìn)行修正。綜合分析后，東山鎮(zhèn)、馬街鎮(zhèn)、墨紅鎮(zhèn)入庫修正系數(shù)為0.5，活水鄉(xiāng)和阿崗鎮(zhèn)入庫修正系數(shù)為0.65。因此，阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷核算結(jié)果見表7。

由表7可知，2013年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內(nèi)農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染物入庫總量分別為:COD1693.67t/a、TN186.62t/a、TP41.57t/a、NH3-N 90.37t/a。農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染中，從農(nóng)村污染物的分布區(qū)域來看，污染物入庫量從大到小排列順序依次為東山鎮(zhèn)、阿崗鎮(zhèn)、活水鄉(xiāng)、墨紅鎮(zhèn)和馬街鎮(zhèn)。

表7　壩址以上徑流區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村面源污染負(fù)荷總量

2.3農(nóng)業(yè)面源污染分析與評(píng)價(jià)

2.3.1農(nóng)業(yè)面源污染等標(biāo)污染指數(shù)

根據(jù)農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷核算結(jié)果，結(jié)合等標(biāo)污染負(fù)荷法，可以計(jì)算出阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內(nèi)的農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷污染指數(shù)，見圖1。2013年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內(nèi)東山鎮(zhèn)、馬街鎮(zhèn)、墨紅鎮(zhèn)、活水鄉(xiāng)和阿崗鎮(zhèn)的等標(biāo)污染指數(shù)分別為12.97、0.37、2.82、3.50和11.96。各地區(qū)的等標(biāo)污染指數(shù)存在差異，大小按從高到底排列為：東山鎮(zhèn)、阿崗鎮(zhèn)、活水鄉(xiāng)、墨紅鎮(zhèn)、馬街鎮(zhèn)。其中，東山鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)的等標(biāo)污染指數(shù)遠(yuǎn)高于等標(biāo)污染指數(shù)平均值6.32。因?yàn)闁|山鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)大部分村委會(huì)均位于阿崗水庫徑流區(qū)內(nèi)，人口、耕地面積、畜禽養(yǎng)殖量和化肥施用量都比較高，所以污染排放量自然也比較高，相應(yīng)的等標(biāo)污染指數(shù)也就很高。而馬街鎮(zhèn)只有一個(gè)荷葉村委會(huì)位于徑流區(qū)內(nèi)，所以污染負(fù)荷排放量也低，等標(biāo)污染指數(shù)自然也就最低。從圖1可以看出5個(gè)地區(qū)的三種污染物的等標(biāo)污染指數(shù)均為TP最高，其次為TN和COD，說明TP對(duì)水體的污染負(fù)荷最大，TN次之，COD污染負(fù)荷最小。

參照《GB 3838-2002地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中相應(yīng)水質(zhì)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，本研究中將等標(biāo)污染指數(shù)劃分為5個(gè)等級(jí)：等標(biāo)污染指數(shù)在0～5范圍為Ⅰ級(jí)，對(duì)環(huán)境不構(gòu)成污染風(fēng)險(xiǎn)；5～10范圍為Ⅱ級(jí)，對(duì)環(huán)境稍有污染；10～15范圍為Ⅲ級(jí)，對(duì)環(huán)境有污染；15～20范圍為Ⅳ級(jí)，對(duì)環(huán)境污染較嚴(yán)重；20以上為Ⅴ級(jí)，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。由上述結(jié)果可知，2013年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內(nèi)對(duì)水庫水體存在污染的地區(qū)是東山鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)，均為Ⅲ級(jí)；對(duì)水庫水體不構(gòu)成污染風(fēng)險(xiǎn)的地區(qū)是馬街鎮(zhèn)、墨紅鎮(zhèn)和活水鄉(xiāng)，均為Ⅰ級(jí)，但同樣應(yīng)該引起重視。

2.3.2農(nóng)業(yè)面源污染主要污染源

采用區(qū)域內(nèi)污染源或污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷比可確定主要污染源和污染物。根據(jù)阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內(nèi)的農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷不同污染物排放源和污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷比(表7)可以看出，2013年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內(nèi)的農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷主要污染源貢獻(xiàn)大小從高到底依次排列為：人畜糞便污染、農(nóng)村生活污染、農(nóng)田固廢污染、農(nóng)田化肥污染，其等標(biāo)污染負(fù)荷比分別達(dá)到了54.28%、28.14%、9.73%和7.85%。人畜糞便污染是污染負(fù)荷貢獻(xiàn)最低的農(nóng)田化肥污染的7倍，這是因?yàn)槿诵蠹S便污染的單個(gè)個(gè)體的污染產(chǎn)生量比較大，同時(shí)人口數(shù)量和畜禽養(yǎng)殖數(shù)量也比較高，即阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內(nèi)的農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷的主要污染來源是人畜糞便污染。除此以外，農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷最主要的污染物分別是TP和TN，其等標(biāo)污染負(fù)荷比達(dá)到了43.38%和38.95%，見表8。

表8　畜禽養(yǎng)殖業(yè)等標(biāo)污染負(fù)荷比　%

3結(jié)論

(1)以阿崗水庫壩址以上的徑流區(qū)為研究范圍，通過對(duì)研究范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)面源污染進(jìn)行實(shí)地調(diào)查，估算了2013年該地區(qū)的農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷。COD 、TN 、TP和NH3-N 的入庫量分別為1693.67t/a、186.62t/a、41.57t/a和90.37t/a。

(2)2013年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內(nèi)東山鎮(zhèn)、馬街鎮(zhèn)、墨紅鎮(zhèn)、活水鄉(xiāng)和阿崗鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)面源污染等標(biāo)污染指數(shù)分別為12.97、0.37、2.82、3.50和11.96。東山鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)對(duì)水庫水體均存在污染，達(dá)到Ⅲ級(jí)。

(3)2013年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內(nèi)的農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷主要來源是人畜糞便污染，其等標(biāo)污染負(fù)荷比達(dá)到了54.28%，所以應(yīng)該加強(qiáng)人畜糞便的合理處置，削減污染；主要污染物是TP和TN，尤其是TP，等標(biāo)污染負(fù)荷比達(dá)到43.48%，說明磷對(duì)水體的污染應(yīng)該受到重視。

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Analysis and Evaluation of Agriculture Non-point Source Pollution in the Agang Reservoir Basin，Qujing

XIE Fei, WANG Zhi-yun, TAN Zhi-wei,LI Jun

(Yunnan Institute of Environmental Science, Yunnan Key Laboratory of Pollution Process and Management of Plateau Lake -watershed, Kunming Yunnan 650034 ,China)

Abstract：In order to understand the amount of agriculture non-point source pollution in the Agang reservoir basin, the basin above the dam was taken as the research target. The agriculture non-point source pollution loads were estimated by investigating agricultural production activities. In addition, the agriculture non-point source pollution was evaluated using the equal standard pollution method. The results showed that the amounts of total nitrogen(TN), total phosphorus(TP) , chemical oxygen demand(COD) and ammonia nitrogen(NH3-N) from the target research area were 21693.67t/a、186.62t/a、41.57t/a and 90.37t/a, respectively. The water equal standard pollution indices of Dongshan and Agang Town contributed the most, which were12.97 and 11.96. The primary pollution source of agriculture non-point source pollution was human and animal manure. Its equivalent standard pollution index accounted for 54.28%. The main pollutants were TP and TN. Their load rations in equivalent standard were 43.38% and 38.95%, respectively. Phosphorus pollution should be paid much more attention.

Key words：agriculture non-point source pollution; equal standard pollution method; human and animal manure; phosphorus pollution; reservoir environmental protection; Qujing

中圖分類號(hào)：X52

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-9655(2016)01-0056-05

收稿日期：2015-06-10