彭兆弟，李勝生，劉　莊，楊漢培，李維新，莊　巍，李文靜，杭小帥①

(1.環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京　210042；2.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇 南京　210098；3.安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所，安徽 合肥　230001)

?

太湖流域跨界區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染特征

彭兆弟1,2，李勝生3，劉莊1，楊漢培2，李維新1，莊巍1，李文靜1，杭小帥1①

(1.環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所，江蘇 南京210042；2.河海大學(xué)環(huán)境學(xué)院,江蘇 南京210098；3.安徽省地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究所，安徽 合肥230001)

摘要：采用輸出系數(shù)法，從農(nóng)村生活污水、農(nóng)田徑流和畜禽養(yǎng)殖3個(gè)來(lái)源估算太湖流域跨界區(qū)農(nóng)業(yè)面源COD、TN和TP污染負(fù)荷，并分析其時(shí)空變化特征;采用極值標(biāo)準(zhǔn)化法和均方差賦權(quán)法，進(jìn)一步對(duì)區(qū)域內(nèi)各地區(qū)污染負(fù)荷的入水強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，太湖流域跨界區(qū)2010—2013年COD、TN和TP入水負(fù)荷總體呈下降趨勢(shì)，4 a間高COD負(fù)荷區(qū)分布在湖州市和嘉興市，高TN和TP負(fù)荷區(qū)分布在蘇州市、湖州市和嘉興市，畜禽養(yǎng)殖是3種污染負(fù)荷的主要來(lái)源，均占3種污染物總負(fù)荷量的80%以上。各地區(qū)污染負(fù)荷的入水強(qiáng)度評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，2010—2013年跨界區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷單位GDP綜合評(píng)價(jià)值分別為0.217 6、0.240 2、0.236 4和0.222 2，無(wú)明顯變化規(guī)律；流域農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷單位面積綜合評(píng)價(jià)值分別為0.407 8、0.289 9、0.289 2和0.281 6，呈下降趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：太湖流域跨界區(qū)；農(nóng)業(yè)面源；污染負(fù)荷；入水強(qiáng)度

隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,太湖流域水環(huán)境污染及衍生的問(wèn)題突出[1-2]。太湖流域的主要污染源有工業(yè)點(diǎn)源污染、農(nóng)業(yè)面源污染、城鎮(zhèn)生活污水排放等[3]。近年來(lái),隨著太湖流域工業(yè)廢水和城市生活污水點(diǎn)源污染整治力度的加強(qiáng),農(nóng)業(yè)面源污染對(duì)流域水環(huán)境的貢獻(xiàn)日趨增強(qiáng),已引起社會(huì)各界的廣泛關(guān)注[4]。

太湖流域跨界區(qū)指太湖流域內(nèi)跨省市交界的區(qū)域,一般指交界區(qū)域的區(qū)縣轄區(qū),主要涉及蘇浙、蘇滬、浙滬3個(gè)省(市)級(jí)跨界區(qū)域。該流域是我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)最活躍的區(qū)域,農(nóng)業(yè)集約化程度較高。與其他區(qū)域相比,流域跨界區(qū)因涉及行政區(qū)域較多,水系復(fù)雜,因此,太湖流域跨界區(qū)農(nóng)業(yè)面源具有影響大、污染來(lái)源難以界定等特點(diǎn)。當(dāng)前,關(guān)于整個(gè)太湖流域農(nóng)業(yè)面源污染的研究較多[5-6],但對(duì)太湖流域跨界區(qū)域農(nóng)業(yè)面源方面的研究鮮有報(bào)道。

為研究太湖流域跨界區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷及其強(qiáng)度特征,以農(nóng)村人口所產(chǎn)生的生活污水和生活垃圾、農(nóng)田徑流、畜禽養(yǎng)殖3個(gè)主要污染源為切入點(diǎn),采用輸出系數(shù)模型[7]對(duì)太湖流域跨界區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷進(jìn)行核算,并進(jìn)行空間、時(shí)間特征分析,在此基礎(chǔ)上對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染入水強(qiáng)度進(jìn)行評(píng)價(jià),以期為太湖流域面源污染防治及管理提供科學(xué)依據(jù)。

1研究區(qū)概況與研究方法

1.1太湖流域跨界區(qū)概況

太湖流域跨界區(qū)具體行政區(qū)劃及人口、農(nóng)業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)參見(jiàn)表1～2。

表12010—2013年太湖流域跨界區(qū)農(nóng)業(yè)污染源統(tǒng)計(jì)概況

Table 1Statistics of the transboundary agricultural pollution sources in the Taihu valley from 2010 to 2013

市區(qū)縣農(nóng)村常住人口/萬(wàn)人種植面積/103hm22010年2011年2012年2013年2010年2011年2012年2013年蘇州市吳江市52.947.147.246.137.637.536.938.9昆山市39.152.636.636.018.918.718.525.2太倉(cāng)市25.725.725.527.049.550.150.050.0湖州市德清縣30.330.430.429.220.319.019.519.6南潯區(qū)37.036.936.736.146.645.645.144.8吳興區(qū)28.027.727.126.635.434.635.034.8嘉興市桐鄉(xiāng)市51.652.553.656.555.656.357.557.3嘉善縣32.433.934.634.949.249.148.848.3平湖市33.734.334.634.545.553.653.353.7南湖區(qū)22.822.420.720.240.538.737.638.6秀洲區(qū)34.536.838.839.447.648.248.448.0上海市松江區(qū)10.410.09.810.416.416.917.016.7金山區(qū)32.232.232.030.932.429.732.946.7青浦區(qū)34.233.133.332.335.938.239.738.6嘉定區(qū)17.929.829.927.98.98.88.78.4

表22010—2013年太湖流域跨界區(qū)畜禽養(yǎng)殖污染源統(tǒng)計(jì)概況

Table 2Statistics of the transboundary livestock pollution sources in the Taihu valley from 2010 to 2013

萬(wàn)頭

“—”表示無(wú)數(shù)據(jù)。

跨界區(qū)域總面積8 280 km2,主要指蘇浙、蘇滬、浙滬3個(gè)省(市)級(jí)跨界區(qū)域,約為整個(gè)太湖流域面積的1/5。2013年流域跨界區(qū)總?cè)丝跀?shù)為1 069萬(wàn),約占全流域的20%。2013年跨界區(qū)GDP為1.4萬(wàn)億元,約占全流域的25%。太湖流域跨界區(qū)農(nóng)村人口、種植面積、畜禽養(yǎng)殖情況及各區(qū)域編號(hào)見(jiàn)表1。數(shù)據(jù)來(lái)源于蘇州市、湖州市、嘉興市、上海市及其下轄區(qū)縣統(tǒng)計(jì)年鑒(2010—2013年)。

1.2污染負(fù)荷估算

1.2.1排放污染負(fù)荷估算方法

針對(duì)水體污染排放負(fù)荷的計(jì)算,目前已有較多方法可供參考,其中輸出系數(shù)模型法簡(jiǎn)單易行,可信度較高。該法是20世紀(jì)70年代初美國(guó)、加拿大學(xué)者在研究土地利用營(yíng)養(yǎng)負(fù)荷與湖泊富營(yíng)養(yǎng)化關(guān)系的過(guò)程中提出的,亦稱單位面積負(fù)荷法[8]。經(jīng)過(guò)不斷的拓展和完善,現(xiàn)在的輸出系數(shù)法模型在考慮土地利用分類的基礎(chǔ)上,增加了對(duì)居民、牲畜、禽類等輸出系數(shù)的考慮(依據(jù)數(shù)量、分布判定)[9],從而建立了更為完善的輸出系數(shù)模型[10]。模型的表達(dá)式為

(1)

式(1)中,i為污染物類型;j為流域中營(yíng)養(yǎng)源的種類,共n種;Li為某種污染物i在流域的總排放負(fù)荷量,t·a-1;Ei,j為某種污染物i在流域第j種營(yíng)養(yǎng)源的輸出系數(shù),無(wú)量綱;Aj為耕地面積、人口數(shù)量或畜禽數(shù)量,hm2、萬(wàn)人或萬(wàn)頭;P為由降雨輸入的營(yíng)養(yǎng)物數(shù)量,該研究中未考慮此項(xiàng)影響[11]。

從農(nóng)田徑流、農(nóng)村人口和畜禽養(yǎng)殖3大來(lái)源對(duì)污染負(fù)荷進(jìn)行分析研究。農(nóng)田徑流產(chǎn)污系數(shù)的選取是根據(jù)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外關(guān)于輸出系數(shù)的相關(guān)研究結(jié)果[12-16],具體系數(shù)見(jiàn)表3。

表32010—2013年太湖流域農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷輸出系數(shù)

Table 3Discharge coefficient of the non-point source agricultural pollution load in the Taihu valley from 2010 to 2013

污染物豬/(kg·頭-1·a-1)牛/(kg·頭-1·a-1)羊/(kg·頭-1·a-1)家禽/(kg·頭-1·a-1)農(nóng)村生活污水/(g·人-1·d-1)農(nóng)田徑流/(kg·hm-2·a-1)TN4.5161.002.280.281.5618.32TP1.7010.070.450.120.162.56COD502501500.836435

農(nóng)村人口產(chǎn)生的面源污染的主要來(lái)源是生活污水的排放,根據(jù)原國(guó)家環(huán)境保護(hù)總局推薦的排污系數(shù)和人口輸出系數(shù),計(jì)算出農(nóng)業(yè)人口的輸出系數(shù)[17]。畜禽養(yǎng)殖分為豬、牛、羊和家禽4大類,參考GB 18596—2001《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染排放標(biāo)準(zhǔn)》和文獻(xiàn)[14],得出畜禽養(yǎng)殖的輸出系數(shù)。

1.2.2入水污染負(fù)荷估算方法

污染物入水負(fù)荷的估算是在排放負(fù)荷的基礎(chǔ)上,根據(jù)入水負(fù)荷公式計(jì)算得出,入水率也稱入水系數(shù)、入河系數(shù)[18],是描述入水過(guò)程的重要參數(shù),該研究所討論的入水率是指累積在流域坡面的污染物為降雨沖刷形成的污染負(fù)荷隨流域匯流過(guò)程進(jìn)入主河道的比率。農(nóng)田徑流的入水率為0.1[19],農(nóng)村生活污水的入水率為0.05[19],畜禽養(yǎng)殖COD、TN和TP的入水率分別為0.113 2、0.212 8和0.154 0[11]。

入水負(fù)荷計(jì)算公式為

(2)

式(2)中,Ri為某種污染物i的入水負(fù)荷,t·a-1;Li,j為某種污染物i第j種營(yíng)養(yǎng)源的排放負(fù)荷,t·a-1;λi,j為某種污染物i第j種營(yíng)養(yǎng)源入水率,無(wú)量綱。

1.3入水污染強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法

入水強(qiáng)度指入水的排放強(qiáng)度,即某個(gè)參數(shù)一個(gè)單位的污染物入水量。入水強(qiáng)度的評(píng)價(jià)方法主要從2個(gè)方面進(jìn)行評(píng)價(jià):單位GDP的入水強(qiáng)度和單位面積的入水強(qiáng)度。

1.3.1單位GDP入水污染強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法

單位GDP入水污染強(qiáng)度反映了新創(chuàng)造的單位經(jīng)濟(jì)價(jià)值的環(huán)境負(fù)荷,也間接反映了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)生產(chǎn)技術(shù)水平的高低和污染治理能力的大小[20]。由于數(shù)據(jù)分屬COD、TN、TP這3種污染物,首先用極值標(biāo)準(zhǔn)化法將計(jì)算的強(qiáng)度數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化,消除量綱。其次,采用均方差賦權(quán)法確定各指標(biāo)權(quán)重[21],如表4所示。

表42010—2013年太湖流域跨界區(qū)入水污染強(qiáng)度權(quán)重

Table 4Weights of transboundary pollution intensity in the Taihu valley from 2010 to 2013

入水污染強(qiáng)度類型年份CODTNTP總計(jì)單位GDP20100.3170.3420.341120110.3310.3360.333120120.3520.3250.323120130.3280.3350.3371單位面積20100.3480.3230.329120110.3650.3150.320120120.2870.4520.261120130.3540.3200.3261

最后,將標(biāo)準(zhǔn)化后的值與各指標(biāo)的權(quán)重分別對(duì)應(yīng)相乘,再相加,就得到太湖流域跨界區(qū)3種污染物入水強(qiáng)度的評(píng)價(jià)值。評(píng)價(jià)值越小,表示污染物入水強(qiáng)度越小,單位 GDP 的環(huán)境負(fù)荷越小,環(huán)境效率越高;反之,評(píng)價(jià)值越高,表示污染物入水強(qiáng)度越大,單位 GDP 的環(huán)境負(fù)荷越大,環(huán)境效率越低。

1.3.2單位面積入水污染強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法

單位面積入水污染強(qiáng)度反映了當(dāng)?shù)赝恋乩玫暮侠沓潭群屯恋乩脧?qiáng)度。單位面積入水強(qiáng)度評(píng)價(jià)參照單位GDP入水強(qiáng)度評(píng)價(jià)方法。

2結(jié)果與分析

2.1入水污染負(fù)荷核算

2010—2013年太湖跨界農(nóng)業(yè)人口和各個(gè)區(qū)(縣)畜禽存欄數(shù)見(jiàn)表1～2。根據(jù)1.2.2節(jié)中所述計(jì)算方法,可計(jì)算太湖流域跨界區(qū)由3種污染源產(chǎn)生的COD、TN和TP入水負(fù)荷，如表5所示。

2010—2013年,COD入水負(fù)荷中,3大來(lái)源貢獻(xiàn)率從大到小依次為畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)村生活污水和農(nóng)田徑流,TN和TP入水負(fù)荷中貢獻(xiàn)率從大到小依次為畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)田徑流和農(nóng)村生活污水。張利民等[22]對(duì)太湖流域望虞河西岸地區(qū)的面源污染進(jìn)行研究,結(jié)果表明畜禽養(yǎng)殖業(yè)排放的氨氮和總磷分別占農(nóng)業(yè)面源污染總量的42.7%和48.3%。錢(qián)秀紅等[23]對(duì)杭嘉湖河網(wǎng)平原農(nóng)業(yè)面源污染進(jìn)行調(diào)查,除長(zhǎng)興縣以地表徑流污染居第1位、杭州市以生活污染居第1位外,其余9個(gè)市縣(余杭市、嘉興市、嘉善縣、海鹽縣、海寧市、平湖市、桐鄉(xiāng)市、湖州市及德清縣)均以畜禽養(yǎng)殖污染居第1位。

表52010—2013年太湖流域跨界區(qū)農(nóng)業(yè)面源入水污染負(fù)荷

Table 5Transboundary non-point source agricultural pollution discharged into the water bodies of the Taihu valley from 2010 to 2013

t

2.2污染物入水負(fù)荷時(shí)間變化特征

2010—2013年太湖流域跨界區(qū)污染入水負(fù)荷總量如圖1所示,太湖流域跨界區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染COD、TN、TP負(fù)荷呈現(xiàn)明顯的時(shí)間分布特征。COD、TN和TP負(fù)荷基本呈平穩(wěn)下降趨勢(shì),可能是因?yàn)樵摃r(shí)段內(nèi)流域跨界區(qū)畜禽數(shù)量基本呈下降趨勢(shì)。

2010—2013年COD入水負(fù)荷減少16.03%,TN入水負(fù)荷減少4.05%,TP入水負(fù)荷減少6.03%。與TN和TP相比,COD的下降幅度較大,因?yàn)樾笄蒺B(yǎng)殖是各種污染負(fù)荷的主要來(lái)源,畜禽養(yǎng)殖中COD的輸出系數(shù)是TN和TP的數(shù)倍,而COD的入水率比TN和TP小,所以在原始數(shù)據(jù)相同的降幅下,經(jīng)過(guò)輸出系數(shù)模型的計(jì)算,COD降幅比TN和TP大。

由圖2可知,農(nóng)田徑流輸出負(fù)荷有輕微上升的趨勢(shì),這主要是由于研究區(qū)種植面積逐年增加,在輸出系數(shù)和入水率不變的情況下,種植面積的變化直接導(dǎo)致農(nóng)田徑流輸出負(fù)荷的變化。畜禽養(yǎng)殖輸出有明顯下降趨勢(shì),主要是由畜禽養(yǎng)殖中家禽、豬、牛等牲畜養(yǎng)殖數(shù)量下降導(dǎo)致。在研究時(shí)段內(nèi),流域跨界區(qū)農(nóng)村人口先上升后下降,所以農(nóng)村生活污水輸出的COD負(fù)荷也呈先上升后下降的變化趨勢(shì)。

圖1　2010—2013年太湖流域跨界區(qū)入水污染負(fù)荷總量

2.3入水污染負(fù)荷空間分布特征

農(nóng)業(yè)面源污染的產(chǎn)生具有很強(qiáng)的空間性特征。2010—2013年,太湖流域跨界區(qū)的面源污染入水負(fù)荷存在明顯的空間分布特征(圖3)。

圖2　2010—2013年太湖流域跨界區(qū)污染負(fù)荷輸出總量

圖3　2010—2013年太湖流域跨界區(qū)COD、TN和TP入水污染負(fù)荷空間分布特征

高COD入水負(fù)荷區(qū)主要集中在浙江省湖州德清縣、嘉興桐鄉(xiāng)市和嘉興南湖區(qū)3個(gè)縣區(qū),主要是因?yàn)檫@3個(gè)地區(qū)畜禽養(yǎng)殖數(shù)量是研究區(qū)域內(nèi)最多的,其中豬、羊和家禽的養(yǎng)殖數(shù)量分別約占全跨界區(qū)的34%、51%和25%,在畜禽養(yǎng)殖輸出系數(shù)相同的情況下,較高的養(yǎng)殖數(shù)量導(dǎo)致這些縣市的COD入水負(fù)荷輸出占比較大。高TN入水負(fù)荷區(qū)和高TP入水負(fù)荷區(qū)分布基本相同,這與李志宏等[24]的研究結(jié)果相同,主要分布在江蘇省蘇州太倉(cāng)市、浙江省湖州德清縣、嘉興桐鄉(xiāng)市和南湖區(qū),這與畜禽養(yǎng)殖數(shù)量和耕地的分布基本相同,畜禽養(yǎng)殖導(dǎo)致該地區(qū)TN、TP的高負(fù)荷入水量,但是農(nóng)田徑流污染也不容忽視,這些地區(qū)的耕地占總跨界區(qū)的30%左右,農(nóng)業(yè)活動(dòng)比較集中,農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)達(dá),化肥和農(nóng)藥施用量逐漸增加,大量未被吸收利用的氮、磷流失嚴(yán)重,也是造成區(qū)域TN、TP負(fù)荷高的原因之一[25]。COD、TN和TP低負(fù)荷區(qū)域分布比較相似,主要集中在蘇州昆山市和上海市松江區(qū)和嘉定區(qū),這與李志宏等[24]對(duì)2005年太湖流域農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷的估算結(jié)果相似,即江蘇省昆山市排放量最小。

2.4入水污染強(qiáng)度評(píng)價(jià)

2.4.1單位GDP入水污染強(qiáng)度

根據(jù)1.3.1節(jié)中所述評(píng)價(jià)方法,可估算出2010—2013年各區(qū)域單位GDP入水強(qiáng)度評(píng)價(jià)值和流域跨界區(qū)綜合評(píng)價(jià)值。由表6可知,2010—2013年,太湖流域跨界區(qū)污染物單位GDP入水強(qiáng)度評(píng)價(jià)值均值分別是0.438 9、0.424 2、0.415 2和0.388 4,2010—2013年,低于跨界區(qū)平均入水強(qiáng)度的行政區(qū)域均有8個(gè)。

表62010—2013年太湖流域跨界區(qū)單位GDP面源污染入水強(qiáng)度評(píng)價(jià)結(jié)果

Table 6Discharge intensity of the transboundary non-point source pollution per unit GDP in the Taihu valley from 2010 to 2013

區(qū)縣2010年2011年2012年2013年入水強(qiáng)度排名入水強(qiáng)度排名入水強(qiáng)度排名入水強(qiáng)度排名吳江市0.064040.067240.071450.06904昆山市0.000010.000110.000410.00021太倉(cāng)市0.266360.252660.224970.21686德清縣0.9224150.9418150.9817150.981415南潯區(qū)0.9115140.9035140.8518140.721514吳興區(qū)0.6033100.411180.423780.42938桐鄉(xiāng)市0.6842110.6690110.6571110.568511嘉善縣0.8207130.7291120.6786120.676012平湖市0.550090.5458100.5168100.506610南湖區(qū)0.8078120.8455130.8097130.707613秀洲區(qū)0.520080.495990.487690.48499松江區(qū)0.045330.029320.047440.06453金山區(qū)0.282570.357470.359930.28417青浦區(qū)0.067250.071650.083860.08195嘉定區(qū)0.038220.043130.034020.03342平均值0.43890.42420.41520.3884

4 a中,評(píng)價(jià)值最小的地區(qū)是蘇州昆山市,只有均值的0.9%左右,湖州德清縣的評(píng)價(jià)值最大,約為均值的2.23倍。從地域分布上看,評(píng)價(jià)值較小的3個(gè)地區(qū)為蘇州昆山市、上海市松江區(qū)和嘉定區(qū),評(píng)價(jià)值較大的4個(gè)地區(qū)為湖州德清縣、湖州南潯區(qū)、嘉興嘉善縣和嘉興南湖區(qū),這與地域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平基本相似。

研究區(qū)單位GDP入水污染強(qiáng)度綜合評(píng)價(jià)值如圖4所示,從時(shí)間上看并沒(méi)有明顯的波動(dòng),變化趨勢(shì)較為平緩,評(píng)價(jià)值最大的是湖州市,可能是因?yàn)楹菔行笄蒺B(yǎng)殖業(yè)規(guī)模較大,家禽年存欄數(shù)最高,但經(jīng)濟(jì)并不發(fā)達(dá)。評(píng)價(jià)值最小的地區(qū)是蘇州市,這表明蘇州市單位經(jīng)濟(jì)價(jià)值的環(huán)境負(fù)荷較小,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)比較合理,治理污染能力較高。

2.4.2單位面積入水強(qiáng)度

根據(jù)1.3.2節(jié)中所述評(píng)價(jià)方法,可估算出2010—2013年各區(qū)域單位面積入水強(qiáng)度評(píng)價(jià)值和流域跨界區(qū)綜合評(píng)價(jià)值。從表7可知,2010—2013年,跨界區(qū)內(nèi)單位面積入水強(qiáng)度綜合評(píng)價(jià)值的均值是0.321 0、0.309 3、0.432 3和0.348 5,2010—2011年低于均值的區(qū)(縣)有8個(gè),2012—2013年有7個(gè)。4 a中,評(píng)價(jià)值最低的是蘇州市昆山市,只有均值的1%左右;評(píng)價(jià)值最高的是嘉興市南湖區(qū),是均值的2.8倍左右。從地域分布來(lái)看,評(píng)級(jí)值較小的地區(qū)有蘇州市昆山市、吳江市和上海市青浦區(qū)、嘉定區(qū),評(píng)價(jià)值較大的地域有嘉定市南湖區(qū)、嘉善縣、桐鄉(xiāng)市和平湖市。但是,和單位GDP入水強(qiáng)度分布不同的是,蘇州太倉(cāng)市的單位面積入水強(qiáng)度評(píng)價(jià)值明顯比蘇州和上海市其他區(qū)域大,排名在11位。原因是太倉(cāng)市的耕地面積占比和家禽的存欄量較大,污染輸出大,因此,單位面積入水強(qiáng)度評(píng)價(jià)值較高,而當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展水平高,導(dǎo)致單位GDP入水強(qiáng)度評(píng)價(jià)值變小。

2010—2013年,太湖流域跨界區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染單位面積入水強(qiáng)度綜合評(píng)價(jià)值如圖5所示。從時(shí)間上來(lái)看,流域綜合評(píng)價(jià)值呈下降趨勢(shì)。評(píng)價(jià)值最大的地區(qū)是嘉興市,因?yàn)榧闻d不僅畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá),且農(nóng)村人口和耕地面積也最大。評(píng)價(jià)值最小的是上海市,上海市土地利用比較合理,單位面積產(chǎn)污量較小。

圖4　太湖流域跨界區(qū)單位GDP入水污染強(qiáng)度綜合評(píng)價(jià)值

表7 2010—2013年太湖流域跨界區(qū)單位面積入水污染強(qiáng)度評(píng)價(jià)結(jié)果

Table 7Intensity of the transboundary non-point source pollution discharged into the water bodies per unit area in the Taihu valley from 2010 to 2013

區(qū)縣2010年2011年2012年2013年入水強(qiáng)度排名入水強(qiáng)度排名入水強(qiáng)度排名入水強(qiáng)度排名吳江市0.037420.041340.081920.07282昆山市0.000010.000310.000110.00011太倉(cāng)市0.4448110.4118110.5908110.457911德清縣0.301680.302880.514890.412010南潯區(qū)0.4089100.3919100.5262100.36098吳興區(qū)0.220360.198660.289160.27506桐鄉(xiāng)市0.5776130.5648140.6983130.577213嘉善縣0.6343140.5585130.7652140.632114平湖市0.4931120.4854120.6554120.543712南湖區(qū)0.8794150.9183151.2394150.908915秀洲區(qū)0.344790.321790.451780.38109松江區(qū)0.071740.031720.094240.09515金山區(qū)0.270270.300870.390670.35897青浦區(qū)0.041930.040830.095450.07513嘉定區(qū)0.089250.071150.090830.07674平均值0.32100.30930.43230.3485

3結(jié)論

(1)太湖流域跨界區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷產(chǎn)生量較大,2010—2013年COD、TN和TP入水負(fù)荷分別超過(guò)23 000、3 000和690 t。COD負(fù)荷貢獻(xiàn)從大到小依次為畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)村生活污水和農(nóng)田徑流。TN、TP負(fù)荷貢獻(xiàn)從大到小依次為畜禽養(yǎng)殖、農(nóng)田徑流和農(nóng)村生活污水。畜禽養(yǎng)殖是污染負(fù)荷的主要來(lái)源,占總負(fù)荷量的70%以上。

(2)太湖流域跨界區(qū)內(nèi)入水負(fù)荷呈現(xiàn)明顯的時(shí)間分布特征,入水負(fù)荷總體呈下降趨勢(shì)。其中，畜禽養(yǎng)殖輸出負(fù)荷呈明顯下降趨勢(shì),農(nóng)田徑流輸出負(fù)荷略呈上升趨勢(shì),農(nóng)村生活污水COD輸出負(fù)荷則明顯下降,而TN、TP輸出負(fù)荷變化不明顯。

(3)太湖流域跨界區(qū)面源污染入水負(fù)荷存在一定的空間分布特征。高COD入水負(fù)荷區(qū)主要集中在湖州德清縣和嘉興桐鄉(xiāng)市、南湖區(qū)3個(gè)區(qū)(縣),高TN和高TP入水負(fù)荷區(qū)分布相同,主要集中在湖州德清縣和嘉興桐鄉(xiāng)市、南湖區(qū)和蘇州太倉(cāng)市。

(4)2010—2013年,流域跨界區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷單位GDP綜合評(píng)價(jià)值沒(méi)有明顯的變化趨勢(shì)。流域農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷單位面積綜合評(píng)價(jià)值呈逐漸下降趨勢(shì)。

圖5　2010—2013年太湖流域跨界區(qū)單位

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(責(zé)任編輯： 陳昕)

Characteristics of Transboundary Non-Point Source Agricultural Pollution in the Taihu Valley.

PENG Zhao-di1,2, LI Sheng-sheng3, LIU Zhuang1, YANG Han-pei2, LI Wei-xin1, ZHUANG Wei1, LI Wen-jing1, HANG Xiao-shuai1

(1.Nanjing Institute of Environmental Sciences, Ministry of Environmental Protection, Nanjing 210042, China;2.College of Environment, Hohai University, Nanjing 210098, China;3.Institute of Geoanalysis of Anhui Province, Hefei 230001, China)

Abstract:To illustrate the transboundary non-point source agricultural pollution in the Taihu valley, first of all, COD, TN and TP loads in the pollution were figured out with an export coefficient model by calculating the loads separately in the three major contributors of the pollution, i.e. domestic sewage and household refuse from rural population, agricultural runoff and waste from livestock keeping, and temporal and spatial variations of the loads were characterized; Then, discharge intensities of the loads in various regions of the transboundary area were evaluated with the extremum method and the mean variance weighting method. Results show that during the years from 2010 to 2013, the COD, TN and TP loads on the whole were on a declining trend; during the four years, high COD load appeared in Huzhou and Jiaxing and high TN and TP loads in Suzhou, Huzhou and Jiaxing; livestock keeping was the main contributor of the three loads, explaining 80% of the total load. Evaluation of discharge intensity of the loads indicates that the comprehensive index of the non-point source agricultural pollution per unit GDP was 0.217 6, 0.240 2, 0.236 4 and 0.222 2, respectively, for the four years, which did not show any rule of variation, while the comprehensive index of the non-point source agricultural pollution per unit area was 0.407 8, 0.289 9, 0.289 2 and 0.281 6, which obviously followed a declined trend.

Key words:transboundary area in the Taihu valley;non-point source agricultural pollution;pollution load;discharge intensity

收稿日期：2015-06-09

基金項(xiàng)目：國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專項(xiàng)(2012ZX07506-007);江蘇省自然科學(xué)基金(BK2011081)

中圖分類號(hào)：X24

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1673-4831(2016)03-0458-08

DOI：10.11934/j.issn.1673-4831.2016.03.019

作者簡(jiǎn)介：彭兆弟(1988—),女,河南平頂山人,碩士,主要從事水污染防治研究。E-mail: pengzhaodi2015@163.com

① 通信作者E-mail: hangxiaoshuai@163.com