謝立+年福華+劉鑫

摘要：采用清單分析法、構建壓力—響應指標體系，研究江蘇省泰州市化肥施用、作物秸稈、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)村生活中化學需氧量（COD）、總氮（TN）、總磷（TP）的污染負荷及其在空間上的分布差異。結果表明，2015年泰州市農(nóng)業(yè)面源污染引起的COD、TN、TP實物排放量分別為51 727.46、49 768.90、5 666.26 t/年，相應的等標排放量分別為2 586.37、49 768.90、28 331.29 t/年；對應的排放濃度分別為16.11、15.50、1.77 mg/L。泰州市農(nóng)業(yè)面源污染的主要污染物為TN和TP，主要污染源是化肥施用和水產(chǎn)養(yǎng)殖，主要污染區(qū)域為興化市、姜堰區(qū)、泰興市，并針對性地提出泰州各市（區(qū)）農(nóng)業(yè)面源污染防治措施。

關鍵詞：農(nóng)業(yè)面源污染；源解析；空間異質性

中圖分類號：X501 文獻標識碼：A 文章編號：0439-8114（2018）01-0029-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2018.01.008

Abstract： The pollution load and distribution of chemical oxygen demand （COD）， total nitrogen （TN），total phosphorus （TP） from different fertilizer，crop straw，livestock breeding，aquaculture and rural life in Taizhou，Jiangsu province，was studied，using the method of inventory analysis and “pressure response” index system. The results showed that the real emissions amount of COD，TN and TP from agricultural non-point source pollution was 51 727.46，49 768.90，5 666.26 t/a，corresponding to the standard emissions for 2 586.37，49 768.90，28 331.29 t/a respectively，the corresponding emission concentration were 16.11，15.50，1.77 mg/L. The main pollutants of agricultural non-point source pollution were TN and TP，the main sources of pollution were fertilizer application and aquaculture，and the main pollution areas in Taizhou were Xinghua， Jiangyan and Taixing， and the agricultural non-point source pollution prevention and control measures of Taizhou city were put forward.

Key words： agricultural non-point source pollution； source apportionment； spatial heterogeneity

2015年國務院印發(fā)了《水污染防治行動計劃》（水十條），標志著中國將實施史上最嚴水資源管理制度，“水十條”對農(nóng)業(yè)轉型升級以及2020年全國七大重點流域水質都提出相應目標要求。泰州市地處江蘇省中部，長三角北岸，是長江流域與淮河流域兩大生態(tài)系統(tǒng)交融區(qū)，同時也是南水北調工程與江蘇沿海地區(qū)飲水安全的重要源頭區(qū)，水生態(tài)地位極為重要。隨著“江淮生態(tài)大走廊”建設被上升為省級戰(zhàn)略，并在積極爭取被納入國家生態(tài)建設規(guī)劃，泰州市作為生態(tài)大走廊流經(jīng)市之一，將在南水北調東線水環(huán)境保護方面承擔更重的責任。近年來，隨著點源污染控制能力的提高，農(nóng)業(yè)面源污染已成為泰州市主要污染源，而農(nóng)業(yè)面源污染發(fā)生的廣域性、分散性、隨機性等特征決定了農(nóng)業(yè)面源污染治理相對較難。在中國，面源污染的控制與管理主要是依靠縣市、區(qū)等基層行政機構去執(zhí)行，因此，本研究以一定的行政區(qū)域為基本單元，采用清單分析法、通過構建壓力—響應指標體系，明確泰州市農(nóng)業(yè)面源污染的主要污染物、主要污染源、主要污染區(qū)域，以期為泰州市農(nóng)業(yè)面源污染分類管理提供科學依據(jù)。

1 研究區(qū)域概況與研究方法

1.1 研究區(qū)域基本概況

泰州市地處江蘇省中部，長三角北岸，下轄靖江、泰興、興化3個縣級市，海陵、高港、姜堰和醫(yī)藥高新四區(qū)，總面積5 787.36 km2。2015年泰州市鄉(xiāng)村常住人口384.00萬人，農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值379.53億元，各市（區(qū)）情況見表1，其中興化市、泰興市、姜堰區(qū)3地土地面積、鄉(xiāng)村人口及農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值3項指標均處于前三。泰州市境內(nèi)河網(wǎng)密布，縱橫交織，江淮交匯。江淮分水嶺由西向東從中部穿過城市，以新通揚運河和328國道沿線控制建筑物為界，北部屬淮河流域下游地勢低洼的里下河地區(qū)，南部屬長江下游的通南平原區(qū)。同時，泰州市作為南水北調東線源頭區(qū)，位于江淮生態(tài)大走廊建設范圍內(nèi)，其水環(huán)境保護狀況對于保障南水北調東線水質安全具有重要意義。根據(jù)泰州市環(huán)境質量公報，2015年泰州全市水環(huán)境質量基本穩(wěn)定，水環(huán)境質量達標率為89.3%，居全省首位。根據(jù)《泰州市“十三五”長江淮河流域水環(huán)境綜合治理方案（2016-2020）》，泰州市工業(yè)點源、城鎮(zhèn)生活、農(nóng)業(yè)面源化學需氧量（COD）排放分別占COD排放總量的20.74%、27.72%、51.54%，氨氮排放量分別占10.28%、13.68%、76.04%，農(nóng)業(yè)面源污染已成為泰州市主要污染源。endprint

1.2 數(shù)據(jù)來源

按照泰州市2015年行政區(qū)劃，以7個市（區(qū)）為基本單元，分類收集各項農(nóng)事與人居活動涉及到的原始數(shù)據(jù)，所有數(shù)據(jù)來源于《泰州市統(tǒng)計年鑒2016》《2015年泰州市水資源公報》，同時收集用于負荷核算的必需參數(shù)。

1.3 研究方法

1.3.1 壓力指標核算 根據(jù)壓力—響應系統(tǒng)原理，農(nóng)業(yè)面源污染的壓力指標為各種活動的污染物實物排放量、等標排放量以及由此衍生的相對排放系數(shù)（如國土排放系數(shù)、產(chǎn)值排放系數(shù)、人均排放系數(shù)等）。

1）農(nóng)業(yè)面源污染實物排放量。目前，國內(nèi)外學者在農(nóng)業(yè)面源污染負荷估算方面主要采用的方法有平均濃度法[1]、水質水量相關法[2]、綜合調查法[3]、單元調查法[4]以及清單分析法[5]等，其中清單分析法應用性強，適合在缺乏試驗條件情況下使用[6]。因此，本研究采用清單分析法作為定量核算農(nóng)業(yè)面源污染物的方法。首先是確定農(nóng)業(yè)面源污染源。根據(jù)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和農(nóng)村生活的特征，將農(nóng)業(yè)面源污染主要來源分為化肥施用、作物秸稈、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)村生活5方面。其次是確定產(chǎn)污清單項目?？紤]到清單的全面性以及數(shù)據(jù)的可獲得性，以統(tǒng)計年鑒為主要項目數(shù)據(jù)來源。最后確定各污染物產(chǎn)生量與排放量。各污染源污染物產(chǎn)生系數(shù)與流失系數(shù)參考相關文獻[7-13]，由于涉及系數(shù)過多和文章篇幅限制，不一一列出各個系數(shù)值，僅給出核算結果。

2）農(nóng)業(yè)面源污染等標排放量。各污染物的排放標準與危害程度不一，使得無法在同一尺度上進行各種污染物的量比關系比較，為此在解析污染源時引入目前應用較為普遍的等標污染負荷法[14]。根據(jù)《泰州市水污染防治工作實施方案》，到2020年泰州市地表水水質以Ⅲ類為主，因此統(tǒng)一按照地面水環(huán)境質量標準（GB 3838-2002）中的Ⅲ類標準計算各項活動中COD、總氮（TN）、總磷（TP）的等標排放量，即等標排放量=該污染物實物排放量/標準濃度。

3）農(nóng)業(yè)面源污染等標排放系數(shù)。盡管等標排放量可以在同一尺度上比較，但它考慮的是總量，仍然受到國土面積、農(nóng)業(yè)人口、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值的制約。固此，進一步考察污染物的排放系數(shù)，分別按國土、產(chǎn)值、人口計算相應的等標排放系數(shù)，即等標排放系數(shù)=等標排放量/區(qū)域國土面積（或農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值或農(nóng)業(yè)人口）。

1.3.2 響應指標核算 響應指標為各種活動的污染物排放之后測算出來的水質濃度以及由此衍生的水質指數(shù)，即：

污染物排放濃度=污染物實物排放量/區(qū)域水資源量；

水質指數(shù)=污染物排放濃度/該污染物在GB 3838-2002中Ⅲ類標準值。

綜合水質指數(shù)采用內(nèi)梅羅法計算：

綜合水質指數(shù)={[（單項水質指數(shù)的最大值+水質指數(shù)平均值]/2}1/2。

2 結果與分析

2.1 農(nóng)業(yè)面源污染負荷的壓力分析

2.1.1 污染物實物排放量 如表2所示，泰州市2015年農(nóng)業(yè)面源COD、TN、TP實物排放量分別為51 727.46、49 768.90、5 666.26 t/年。從排放空間結構可以看出，3種污染物均以興化市排放居多，其次為姜堰區(qū)與泰興市，其中在TN、TP排放方面姜堰區(qū)相對較多，而在COD排放方面泰興市相對較多，醫(yī)藥高新區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染物排放在所有市（區(qū)）中最少。結合表1發(fā)現(xiàn)，各市（區(qū)）農(nóng)業(yè)面源污染物排放與其國土面積、農(nóng)業(yè)總產(chǎn)值及農(nóng)村人口的分布高度吻合。

2.1.2 污染物等標排放量 如表3所示，泰州市2015年農(nóng)業(yè)面源污染等標排放總量為80 686.57 t/年，其中COD、TN、TP等不同污染物的等標排放量分別為2 586.37、49 768.90、28 331.29 t/年，畜禽養(yǎng)殖、化肥施用、作物秸稈、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)村生活等不同污染源的等標排放量分別為75.09、37 098.61、 4 760.16、34 337.53、4 415.18 t/年，說明泰州市農(nóng)業(yè)面源污染主要是由農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動的化肥施用和水產(chǎn)養(yǎng)殖引起的。從排放空間結構看，農(nóng)業(yè)面源污染排放量排在前三位的分別為興化市、姜堰區(qū)、泰興市，且各市（區(qū)）污染源主要是化肥施用和水產(chǎn)養(yǎng)殖。醫(yī)藥高新區(qū)污染物排放量最少，其主要污染源為化肥施用與農(nóng)村生活。

2.2 農(nóng)業(yè)面源污染負荷的響應分析

如表4所示，泰州市因農(nóng)業(yè)面源污染排放 COD、TN、TP的濃度分別為16.11，15.50，1.77 mg/L，N、P兩種污染物均超過地面水環(huán)境質量Ⅲ類標準。2015年農(nóng)業(yè)面源污染造成的綜合水質指數(shù)為12.46，達到嚴重污染水平。全市COD、TN、TP水質指數(shù)分別為0.81、15.50、8.83，除COD外，均達到嚴重污染水平。從水質指數(shù)看，泰州市污染情況為姜堰區(qū)>興化市>泰興市。

2.3 農(nóng)業(yè)面源污染源和污染物分析

依據(jù)等標排放量計算等標負荷比，將各污染物或污染源的等標污染負荷比從大到小排序，分別累計百分比，大于80%的污染物或污染源列為主要污染物或主要污染源。如表5所示，泰州市2015年農(nóng)業(yè)面源污染的主要污染物是TN和TP，其等標污染負荷比分別為61.68%和 35.11%，主要污染源是化肥施用和水產(chǎn)養(yǎng)殖，其等標污染負荷比分別為45.98%和42.56%。

2.4 農(nóng)業(yè)面源污染空間異質性分析

污染區(qū)域的嚴重程度可以根據(jù)壓力態(tài)勢和響應態(tài)勢兩方面予以綜合確定。通過進一步考察污染物的排放系數(shù)，發(fā)現(xiàn)采用國土等標排放系數(shù)要比產(chǎn)值排放系數(shù)、人均排放系數(shù)更能說明問題?；趪撩娣e的等標排放系數(shù)（表6），各區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染嚴重程度為興化市>姜堰區(qū)>海陵區(qū)>泰興市>靖江市>高港區(qū)>醫(yī)藥高新區(qū)。在水質嚴重污染的區(qū)（市）中，污染響應情況為姜堰區(qū)>興化市>泰興市>市區(qū)（除姜堰區(qū)）>靖江市。

綜合壓力態(tài)勢與響應態(tài)勢，可以確定泰州市農(nóng)業(yè)面源污染嚴重的區(qū)域為興化市、姜堰區(qū)、泰興市，這與《泰州市“十三五”長江淮河流域水環(huán)境綜合治理方案（2016-2020）》污染物排放區(qū)域分析結果較為一致。值得注意的是，海陵區(qū)大多數(shù)指標都較低，但由于化肥施用污染而在綜合壓力態(tài)勢排名中位列第三，今后化肥減量增效將是海陵區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染防治的主要方向。endprint

3 結論

1）2015年泰州市農(nóng)業(yè)面源污染引起的COD、TN、TP實物排放量分別為51 727.46、49 768.90、5 666.26 t/年，相對應的等標排放量分別為2 586.37、49 768.90、28 331.29 t/年。

2）2015年泰州市因農(nóng)業(yè)面源污染引起的COD、TN、TP濃度分別是16.11、15.50、1.77 mg/L，N、P兩種污染物均超過地面水環(huán)境質量Ⅲ類標準。

3）2015年泰州市農(nóng)業(yè)面源污染的主要污染物為TN和TP，其等標污染負荷比分別為61.68%和 35.11%，主要污染源是化肥施用和水產(chǎn)養(yǎng)殖，其等標污染負荷比分別為45.98%和42.56%。因此，今后泰州市農(nóng)業(yè)面源污染防治的主要任務：一是嚴格控制化肥的使用量，全面推廣測土配方施肥，精準施肥技術，同時積極引導農(nóng)民調整種植結構，加快推進農(nóng)業(yè)標準化生產(chǎn)；二是嚴格控制水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模，優(yōu)化水產(chǎn)養(yǎng)殖區(qū)域布局，推進水產(chǎn)養(yǎng)殖場的生態(tài)化改造，推廣生態(tài)養(yǎng)殖。

4）2015年泰州市農(nóng)業(yè)面源污染主要區(qū)域為興化市、姜堰區(qū)、泰興市，其主要污染源與全市總體情況一致，主要為化肥施用和水產(chǎn)養(yǎng)殖，屬于生產(chǎn)性污染。因此，其污染防治措施應與全市同步，是泰州市農(nóng)業(yè)面源污染防治的“主戰(zhàn)場”。

參考文獻：

[1] 李懷恩.估算非點源污染負荷的平均濃度法及其應用[J].環(huán)境科學學報，2000，20（4）：397-400.

[2] 洪小康，李懷恩.水質水量相關法在非點源污染負荷估算中的應用[J].西安理工大學學報，2000，16（4）：384-386.

[3] 錢秀紅.杭嘉湖平原農(nóng)業(yè)非點源污染的調查評價及控制對策研究[D].杭州：浙江大學，2001.

[4] 賴斯蕓，杜鵬飛，陳吉寧.基于單元分析的非點源污染調查評估方法[J].清華大學學報（自然科學版），2004，44（9）：1184-1187.

[5] 陳敏鵬，陳吉寧，賴斯蕓.中國農(nóng)業(yè)和農(nóng)村污染的清單分析與空間特征識別[J].中國環(huán)境科學，2006，26（6）：751-755.

[6] 蔡金洲，范先鵬，黃 敏，等.湖北省三峽庫區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染解析[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2012，31（7）：1421-1430.

[7] 葛繼紅，周曙東.農(nóng)業(yè)面源污染的經(jīng)濟影響因素分析———基于1978-2009年的江蘇省數(shù)據(jù)[J].中國農(nóng)村經(jīng)濟，2011（5）：72-81.

[8] 賴斯蕓.非點源調查評估方法及其應用研究[D].北京：清華大學，2003.

[9] 陸尤尤.基于“壓力—狀態(tài)—響應”機制的江蘇省農(nóng)業(yè)面源污染研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學，2012.

[10] 國家環(huán)境保護總局自然生態(tài)保護司.全國規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖業(yè)污染情況調查及防治對策[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，2002.

[11] 段華平.農(nóng)業(yè)非點源污染控制區(qū)劃方法及其應用研究[D].南京：南京農(nóng)業(yè)大學，2010.

[12] 林雪原.山東省農(nóng)業(yè)面源污染負荷分析及控制研究[D].山東濟寧：曲阜師范大學，2015.

[13] 陳玉成，楊志敏，陳慶華，等.基于“壓力-響應”態(tài)勢的重慶市農(nóng)業(yè)面源污染的源解析[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2008，41（8）：2362-2369.

[14] 李麗華，李強坤.農(nóng)業(yè)非點源污染研究進展和趨勢[J].農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境學報，2014，31（1）：13-22.endprint