項(xiàng) 頌， 吳 越， 呂興菊， 高思佳， 儲(chǔ)昭升， 龐 燕*

1.中國環(huán)境科學(xué)研究院， 湖泊水污染治理與生態(tài)修復(fù)技術(shù)國家工程實(shí)驗(yàn)室， 北京 100012

2.大理州洱海湖泊研究中心， 云南 大理 671000

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的大量氮磷(N、P)等污染物，其通過各種途徑進(jìn)入湖泊水體后，會(huì)引發(fā)湖泊富營養(yǎng)化及有害藻類的暴發(fā)，對(duì)水環(huán)境造成嚴(yán)重威脅，繼而影響人類生產(chǎn)生活[1-3]. 隨著水污染防治行動(dòng)的逐步推進(jìn)，全國工業(yè)源和城市生活源等污染逐漸得到控制，而農(nóng)業(yè)源污染在地表水體污染中的占比卻不斷升高[4]. 根據(jù)《第二次全國污染普查公報(bào)》，2017年全國農(nóng)業(yè)污染源水污染物COD、TN、TP排放量分別為 1 067.13×104、141.49×104和21.20×104t，分別占全國水污染物排放(流失)量的49.8%、46.52%和67.21%[5]，較《第一次全國污染源普查公報(bào)》數(shù)值有所上升，農(nóng)業(yè)源污染治理將成為我國下一階段污染攻堅(jiān)的重點(diǎn). 開展區(qū)域農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷分析及評(píng)價(jià)，對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染控制對(duì)策和措施的制定、流域水環(huán)境管理具有重要意義[6].

農(nóng)業(yè)源污染中以面源污染為主，受降雨、地形、土壤、種植模式、人類生產(chǎn)活動(dòng)等因素多層次和多尺度的綜合影響，呈形成機(jī)理復(fù)雜、來源模糊、發(fā)生隨機(jī)、流失分散、時(shí)空差異大等特征，導(dǎo)致面源污染物來源不易識(shí)別和監(jiān)測(cè)，負(fù)荷不易估算，給管理措施的制定和控制工程的落實(shí)帶來了較大困難[7-9]. 目前，國內(nèi)外關(guān)于農(nóng)業(yè)源的研究主要圍繞農(nóng)業(yè)源形成機(jī)理分析、污染物遷移轉(zhuǎn)化過程、污染負(fù)荷定量估算及影響評(píng)價(jià)、污染管控措施及政策分析等內(nèi)容，其中關(guān)于農(nóng)業(yè)面源發(fā)生、遷移、轉(zhuǎn)化及定量分析的研究較為廣泛. 對(duì)農(nóng)業(yè)面源發(fā)生及轉(zhuǎn)化機(jī)理的研究主要通過選擇代表性區(qū)域進(jìn)行場(chǎng)地試驗(yàn)[10]，人工降雨模擬污染物發(fā)生過程[11-12]，研究受納水體的水質(zhì)變化[13]等途徑來實(shí)現(xiàn)；對(duì)農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染負(fù)荷的定量化研究主要依靠田間監(jiān)測(cè)試驗(yàn)[14]和機(jī)理模型進(jìn)行模擬研究[15-16]來完成，其估算方法還有多準(zhǔn)則分析法[17]、排污系數(shù)法[18]、清單法[19]、等標(biāo)污染負(fù)荷法[20]等，其中，排污系數(shù)法相對(duì)簡單、應(yīng)用性強(qiáng)，而等標(biāo)污染負(fù)荷法不僅考慮污染排放來源特征，還考慮了環(huán)境水體水質(zhì)的功能要求，適用于針對(duì)性的管理，因而得到廣泛應(yīng)用[21-24].

洱海位于云南省大理白族自治州中部，是云南省第二大高原淡水湖泊，為國家重點(diǎn)保護(hù)的水域，農(nóng)業(yè)是流域的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，2000年以來，隨著洱海流域的快速發(fā)展，入湖污染負(fù)荷不斷增加，洱海水質(zhì)狀況不斷下滑，已成為富營養(yǎng)化初期湖泊，其中農(nóng)業(yè)面源污染是導(dǎo)致洱海水質(zhì)下降和水體富營養(yǎng)化的重要因素[25]. 洱海流域農(nóng)業(yè)面源污染一直受到關(guān)注，已有研究主要關(guān)注洱海農(nóng)業(yè)面源調(diào)查與評(píng)價(jià)[26]、農(nóng)業(yè)面源對(duì)洱海水環(huán)境影響[27-28]、農(nóng)田污染物流失特征研究[29-30]、模型模擬[31-32]以及各種農(nóng)業(yè)面源污染調(diào)控方案[33-36]等.

2017年洱海被原環(huán)境保護(hù)部列入“新三湖”，隨著《洱海搶救性保護(hù)行動(dòng)方案》和《洱海保護(hù)治理與流域生態(tài)建設(shè)“十三五”規(guī)劃》的快速推進(jìn)，特別是流域截污治污體系的建成，流域內(nèi)的污染收集、治理方式以及污染源結(jié)構(gòu)都產(chǎn)生較大的變化. 該研究基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)資料和實(shí)地調(diào)查研究，以洱海流域?yàn)檠芯繉?duì)象，以鎮(zhèn)為單元，結(jié)合排污系數(shù)法、等標(biāo)污染分析法和GIS空間分析技術(shù)，對(duì)流域內(nèi)主要農(nóng)業(yè)面源污染物進(jìn)行定量核算、空間分析及綜合評(píng)價(jià)，并提出針對(duì)性的控制措施，為洱海流域農(nóng)業(yè)污染控制和洱海水質(zhì)目標(biāo)管理提供技術(shù)支撐.

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

洱海流域面積 2 565 km2，湖面高程 1 966 m時(shí)湖面面積為252 km2. 洱海流域?qū)俚途暩咴瓉啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，多年平均降水量為 1 048 mm，主要集中在雨季(5—10月)，占全年降雨量的85%以上. 受地形影響，洱海流域內(nèi)河流呈聚集狀匯入中心湖泊. 境內(nèi)有大小河溪117條，入湖水量較大的河流有北部的彌苴河、羅時(shí)江、永安江，西部的蒼山十八溪，南部的波羅江；主要入湖溝渠125條，多分布在西部區(qū)域.

洱海流域轄大理市、洱源縣兩市縣的16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)和2個(gè)辦事處，共167個(gè)村委會(huì)和33個(gè)社區(qū). 2018年，流域地區(qū)生產(chǎn)總值456×108元，人口95×104人[37]. 農(nóng)業(yè)是流域的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，其中種植業(yè)和畜牧養(yǎng)殖業(yè)是農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，其產(chǎn)值占整個(gè)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值的94%. 洱海流域農(nóng)業(yè)種植分“大春”和“小春”兩季，農(nóng)作物主要以水稻、玉米、豆類等糧食作物，以及大蒜、蔬菜、煙葉等經(jīng)濟(jì)作物為主；畜禽養(yǎng)殖以奶牛、生豬、家禽為主. 流域耕地面積占比為1.58%，主要分布在離湖泊較近的平壩區(qū)，且多沿河溪分布(見圖1)；畜禽主要分布在洱海上游的洱源縣境內(nèi)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活產(chǎn)生的污染物極易入湖，對(duì)洱海水質(zhì)產(chǎn)生不利影響.

圖1 洱海流域概況及主要農(nóng)田農(nóng)村分布

1.2 研究方法

1.2.1數(shù)據(jù)來源

研究中所用鄉(xiāng)鎮(zhèn)人口數(shù)量、畜禽養(yǎng)殖量、氮肥施用量數(shù)據(jù)來自《洱海保護(hù)治理規(guī)化(2018—2035年)》和《大理統(tǒng)計(jì)年鑒(2019)》[38-39]；流域農(nóng)家樂的旅游人次、平均出游時(shí)長數(shù)據(jù)來源于大理白族自治州文化和旅游局. 環(huán)湖截污體系中污水處理設(shè)施的污染物削減量等數(shù)據(jù)來自《大理市截污治污工程環(huán)境績效評(píng)估報(bào)告》[40].

1.2.2污染排放估算方法

1.2.2.1種植業(yè)污染源貢獻(xiàn)量估算

根據(jù)對(duì)用地方式與種植模式的調(diào)查，將洱海流域的農(nóng)業(yè)種植模式分為旱地(山地)-其他、旱地(壩區(qū))-其他、旱地-大蒜、蔬菜、煙葉-其他、水田-其他、水稻-大蒜、園地等8種，重點(diǎn)關(guān)注作物為大蒜、水稻、蠶豆及蔬菜. 對(duì)洱海水環(huán)境產(chǎn)生影響的種植業(yè)污染物主要來自本年度的“大春”種植以及前一年度的“小春”種植的累積，污染物在雨季隨地表徑流入湖，因此該研究中種植業(yè)污染量的核算范圍為2017年“小春”及2018年“大春”. 為了保證結(jié)果的準(zhǔn)確性，使用高精度衛(wèi)星影像(2.5 m)對(duì)流域種植結(jié)構(gòu)統(tǒng)計(jì)結(jié)果進(jìn)行校核，具體方法為獲取2017年9月—2018年7月的洱海流域GF-2影像進(jìn)行預(yù)處理，得到研究區(qū)洱海的高分辨衛(wèi)星影像圖，再使用無人機(jī)在各種植模式主要分布區(qū)域獲取這些地塊的高分辨率可見光影像，并選定環(huán)洱海周邊20個(gè)典型地塊，對(duì)其種植結(jié)構(gòu)進(jìn)行實(shí)地勘測(cè)，最終確定各類種植模式的面積；同時(shí)根據(jù)不同區(qū)域地貌及降雨差異，參考中國農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院、大理州農(nóng)業(yè)科學(xué)推廣研究院“十一五”與“十二五”期間對(duì)洱海流域內(nèi)施肥與肥料流失率的相關(guān)研究成果[41-46]，估算各植模式種植業(yè)的流失系數(shù)，利用流失系數(shù)計(jì)算排放量〔見式(1)(2)〕.

(1)

Si×43.66%×Ki

(2)

式中：QN、QP分別為洱海流域8類種植模式的農(nóng)田N、P流失量，t；Si為種植模式i的農(nóng)田面積，hm2；NetNi、NetPi分別為種植模式i使用的化肥折純含N量、P2O5量，kghm2；Orgi為種植模式i的有機(jī)肥使用量，kghm2；WOrgP為有機(jī)肥中P含量(以P2O5計(jì))，洱海流域使用的有機(jī)肥中P含量為1.7%；WOrgN為有機(jī)肥中N含量，洱海流域使用的有機(jī)肥中N含量為1.8%；Ki為種值模式i的肥料(N、P)流失系數(shù)(見表1)，%.

1.2.2.2農(nóng)村生活污染源貢獻(xiàn)量估算

農(nóng)村生活污水是洱海流域污染源的重要組成部分，農(nóng)村居民日常排水主要來自日常洗浴和廚房烹飪，以及村落零散的以乳扇為主的食品加工等生產(chǎn)性廢水. 乳扇加工業(yè)在洱海流域生產(chǎn)量大且多以農(nóng)村小作坊形式零散生產(chǎn)，尤其是上關(guān)鎮(zhèn)和北部等奶牛養(yǎng)殖密集區(qū)[47]，此類乳制品產(chǎn)生的廢水有機(jī)物含量高[48-49]，直接排放對(duì)環(huán)境威脅大. 該研究根據(jù)流域內(nèi)自然村落中乳制品加工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的抽查結(jié)果以及各鄉(xiāng)鎮(zhèn)乳制品原料的生產(chǎn)量，將各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的食品加工業(yè)廢水排放負(fù)荷按當(dāng)?shù)剞r(nóng)村生活污水排放負(fù)荷的10%～40%估算.

表1 洱海流域不同種植模式N、P流失系數(shù)

2018年6月底，洱海流域內(nèi)的沿湖村落污水處理站點(diǎn)與環(huán)湖截污體系連接，實(shí)現(xiàn)了環(huán)湖村落污水收集全覆蓋，各類污水處理設(shè)施均按排水分區(qū)經(jīng)截污管道接入各城鎮(zhèn)污水廠. 根據(jù)調(diào)查，環(huán)湖截污后大理市水沖廁普及率在95%以上，洱源縣為70%～80%，流域內(nèi)形成了農(nóng)戶化糞池、村落污水收集支管、污水收集主干管、污水處理廠站、尾水庫塘等污水收集處理系統(tǒng). 環(huán)湖區(qū)域大部分原農(nóng)村生活源由面源轉(zhuǎn)為點(diǎn)源. 但由于環(huán)湖截污體系由一系列不同時(shí)期建成的管路組成，雨污混流沒有得到徹底解決，在雨季污水冒井、溢流的問題仍然存在，此外管網(wǎng)破損造成的“跑冒滴漏”問題也導(dǎo)致污水直接進(jìn)入環(huán)境，這部分未收集的污水應(yīng)計(jì)入面源污染. 對(duì)于使用水沖式廁所且接入環(huán)湖截污體系的區(qū)域，采用污染產(chǎn)生量與片區(qū)內(nèi)污水處理設(shè)施入口負(fù)荷的差值作為面源的排放量；而對(duì)于未使用水沖廁所的區(qū)域，則按直接排放納入面源負(fù)荷的計(jì)算，農(nóng)村生活污染排放量的估算根據(jù)收集與調(diào)查獲得的流域內(nèi)各村落居民化糞池出口污水濃度及村落截污干管進(jìn)出水濃度與排放量的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來確定(見表2).

表2 洱海流域農(nóng)村生活污染物排放系數(shù)[40]

Table 2 The discharge coefficient of rural domestic pollution in Erhai Lake Basin[40] g(人·d)

表2 洱海流域農(nóng)村生活污染物排放系數(shù)[40]

污染物有水沖廁所無水沖廁所COD 3922TN 0.610.87TP 0.150.17

1.2.2.3畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染源貢獻(xiàn)量估算

畜禽養(yǎng)殖業(yè)排放量按照《第一次全國污染源普查畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》[50]中報(bào)道的西南地區(qū)排放系數(shù)進(jìn)行估算. 根據(jù)走訪勘察結(jié)果，2018年洱海流域畜禽養(yǎng)殖的處理方式為干清糞，牲畜糞便主要出售給有機(jī)肥料公司后委托處理制成有機(jī)肥或直接還田，剩余的尿液與污水等由管網(wǎng)收集送至污水處理廠集中處理，接入率約75%. 排放量中還田部分造成的面源流失納入種植業(yè)污染計(jì)算，接入集中收集系統(tǒng)的排放量按式(3)(4)計(jì)算，由于環(huán)湖區(qū)域內(nèi)采取污水集中收集處理方式，即工業(yè)、集鎮(zhèn)生活、村落、畜禽養(yǎng)殖等統(tǒng)一收集至污水處理廠處理，因此污水廠入口負(fù)荷難以區(qū)分各類污染源的來源比例，為估算集中收集與處理系統(tǒng)對(duì)不同來源污染物的收集量，將總收集量按污染物產(chǎn)生量比例分配至各類污染源，計(jì)算公式：

B=Ge, fG

(3)

He, f=B×T

(4)

式中：Ge, f為第e類污染物來源于行業(yè)f的源頭排放量，ta,e為COD、TN、TP，f為工業(yè)、城鎮(zhèn)生活、農(nóng)村生活、畜禽養(yǎng)殖；G為該類污染物的源頭總排放量，ta；B為該類污染源的權(quán)重系數(shù)；He, f為來源于行業(yè)f的第e類污染物進(jìn)入各類污水處理設(shè)施的負(fù)荷量，ta；T為各類污水處理設(shè)施的入口負(fù)荷總量，ta.

1.2.2.4水產(chǎn)養(yǎng)殖污染源貢獻(xiàn)量估算

根據(jù)洱海保護(hù)治理“七大行動(dòng)”的安排，流域核心區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)全面清退. 目前，僅海西的部分池塘開展了水產(chǎn)生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)試驗(yàn)示范，實(shí)施了種植水生蔬菜和利用微生物制劑調(diào)節(jié)水質(zhì)等生態(tài)養(yǎng)殖技術(shù)，以改善養(yǎng)殖水體環(huán)境. 由于養(yǎng)殖技術(shù)試驗(yàn)示范污染小，環(huán)境影響有限，該研究將其忽略.

1.2.3污染負(fù)荷評(píng)價(jià)

1.2.3.1等標(biāo)污染負(fù)荷

等標(biāo)污染負(fù)荷法是采用等標(biāo)污染負(fù)荷來綜合評(píng)價(jià)不同污染物或污染源對(duì)環(huán)境潛在污染能力的大小，將不同污染物在同一尺度上進(jìn)行比較以確定主要污染源或主要污染物[20]，計(jì)算公式[21]：

(5)

(6)

式中，Me為第e類污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷，m3a；De為第e類污染物的排放量，ta；coe為第e類污染物基于水質(zhì)管理目標(biāo)的類別標(biāo)準(zhǔn)值；Re為第e類污染物的等標(biāo)污染負(fù)荷占比. 根據(jù)《洱海流域水環(huán)境保護(hù)治理“十三五”規(guī)劃》，洱海的保護(hù)目標(biāo)為湖心斷面水質(zhì)穩(wěn)定達(dá)到GB 3838—2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中Ⅱ類標(biāo)準(zhǔn)，入湖河流水質(zhì)不低于Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)，因此按照Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)中污染物濃度(COD濃度≤20 mgL，TN濃度≤1.0 mgL，TP濃度≤0.2 mgL)來計(jì)算洱海流域的等標(biāo)污染負(fù)荷.

1.2.3.2農(nóng)業(yè)面源污染排放強(qiáng)度

農(nóng)業(yè)面源排放強(qiáng)度為單位面積耕地承載的排放負(fù)荷，用以衡量和比較不同區(qū)域間農(nóng)業(yè)面源污染物排放強(qiáng)度之間的大小關(guān)系，分析農(nóng)業(yè)面源污染排放格局，計(jì)算公式：

Le,j=Ue,jAj

(7)

式中：Le,j為第e類污染物在鄉(xiāng)鎮(zhèn)j的排放強(qiáng)度，kghm2；Ue,j第e類污染物在鄉(xiāng)鎮(zhèn)j的年負(fù)荷量，t；Aj為鄉(xiāng)鎮(zhèn)j的耕地面積，hm2.

1.2.3.3污染類型劃分方法

污染類型的劃分主要依據(jù)聚類分析的結(jié)果，聚類變量為洱海流域內(nèi)鄉(xiāng)鎮(zhèn)各污染源的等標(biāo)污染負(fù)荷，使用類間平均法作為聚類方法計(jì)算各類污染源等標(biāo)污染負(fù)荷之間的歐氏距離，再根據(jù)聚類結(jié)果中各類別污染物污染負(fù)荷的比重特征確定最終分類[22].

1.2.4數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析主要采用Excel 2016軟件，聚類分析使用SPSS 24.0軟件，空間分析與地圖處理使用ArcGIS 10.2軟件.

2 結(jié)果與討論

2.1 洱海流域農(nóng)村面源污染物排放量及空間分布特征

由表3可見，2018年洱海流域農(nóng)業(yè)面源污染物排放量為 14 200.09 t，其中COD、TN和TP排放量分別為 11 188.20、2 752.56 和259.33 t，排放占比分別為78.79%、19.38%和1.83%. COD排放量主要來自畜禽養(yǎng)殖，占比達(dá)60.53%；TN排放量主要來自種植業(yè)，占比達(dá)42.64%；TP排放量主要來自種植業(yè)，占比達(dá)38.83%.

表3 洱海流域農(nóng)業(yè)面源污染物排放量及排放占比

洱海流域各鄉(xiāng)鎮(zhèn)COD、TN、TP 排放量空間分布如圖2所示. 由圖2可見：洱海流域北部洱源縣各地區(qū)耕地面積較大，且為傳統(tǒng)的奶牛養(yǎng)殖區(qū)，分散式庭院養(yǎng)殖模式?jīng)]有完善的清污分離、收集設(shè)施，養(yǎng)殖污染物流失量大，因此是排放量最大的區(qū)域，主要包括茈碧湖鎮(zhèn)、三營鎮(zhèn)、右所鎮(zhèn)；環(huán)湖區(qū)域污染物排放量較大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)為海西的喜洲鎮(zhèn)、上關(guān)鎮(zhèn)、大理鎮(zhèn)以及海東的雙廊鎮(zhèn). 所有鄉(xiāng)鎮(zhèn)中排放量最大的4個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)(右所鎮(zhèn)、茈碧湖鎮(zhèn)、三營鎮(zhèn)、喜洲鎮(zhèn))的COD、TN和TP排放量之和在流域排放總量中的占比分別達(dá)49.0%、44.6%和43.5%. 污染物排放量大小首先與人口、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)的發(fā)展強(qiáng)度有關(guān)；其次，環(huán)湖區(qū)域污水處理設(shè)施較為完善，使得這些地區(qū)農(nóng)村生活和畜禽養(yǎng)殖的污染物通過環(huán)湖截污系統(tǒng)得到了不同程度地削減，從而降低了排放量.

圖2 洱海流域各鄉(xiāng)鎮(zhèn)COD、TN、TP排放量空間分布

2.2 洱海流域各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)污染排放強(qiáng)度的空間分布特征

對(duì)比圖2和圖3可見：洱海流域的農(nóng)業(yè)污染排放強(qiáng)度分布與排放量分布差異較大，北部的鄧川鎮(zhèn)由于耕地面積小，因此COD、TN、TP的排放強(qiáng)度均最高；海西區(qū)域的TN與TP排放強(qiáng)度高于海北，尤其是下關(guān)鎮(zhèn)與喜洲鎮(zhèn).

圖3 洱海流域各鄉(xiāng)鎮(zhèn)COD、TN、TP排放強(qiáng)度空間分布

在TN和TP排放源中，化肥流失導(dǎo)致的TN和TP排放較高，流域內(nèi)化肥流失主要來自露地蔬菜種植模式及旱地-大蒜輪作模式的耕地，大蒜與蔬菜的化學(xué)肥料施用量為其他常規(guī)作物施肥量的3～5倍[41-42,46]，且翻耕、排水等農(nóng)事頻繁，是農(nóng)田面源污染重要的排放源，也是農(nóng)田面源污染重點(diǎn)控制對(duì)象. 旱地-大蒜輪作模式主要位于流域北部區(qū)域，種植面積最大的為三營鎮(zhèn)，占流域旱地-大蒜種植面積的 40%～50%. 流域內(nèi)蔬菜種植業(yè)在大理市較為集中，特別是大理鎮(zhèn)和下關(guān)鎮(zhèn)，其蔬菜種植面積分別占流域蔬菜種植總面積的24%和15%. 所有高排放強(qiáng)度片區(qū)與洱海的距離均在10 km以內(nèi)，對(duì)洱海的水環(huán)境構(gòu)成極大威脅. 此外，海西區(qū)域地勢(shì)西高東低，雨水充足，在沿蒼山流向洱海雨水徑流的反復(fù)沖刷下，產(chǎn)流系數(shù)和流失率均高于流域北部的平坦地區(qū). 因此，控制海西的高強(qiáng)度農(nóng)業(yè)面源排放，改變種植結(jié)構(gòu)和農(nóng)田徑流管理是關(guān)鍵.

2.3 洱海流域農(nóng)業(yè)面源污染特征評(píng)價(jià)

2018年洱海流域農(nóng)業(yè)污染等標(biāo)污染負(fù)荷總量為 4 608.60 m3a，其中種植業(yè)和畜禽養(yǎng)殖的等標(biāo)污染負(fù)荷分別為 1 667.31 和 1 587.27 m3a，較2014年分別提高了54.94%和52.67%[28]. 由表4可見，種植業(yè)等標(biāo)污染負(fù)荷在總等標(biāo)污染負(fù)荷中的占比最高，為36.40%，其次是畜禽養(yǎng)殖業(yè)，為33.44%. 就污染指標(biāo)而言，TN等標(biāo)污染負(fù)荷達(dá) 2 752.56 m3a，遠(yuǎn)高于TP和COD的等標(biāo)污染負(fù)荷，說明TN是流域內(nèi)需要控制的首要污染物，這是由于化學(xué)形態(tài)與土壤顆粒的結(jié)合能力不同所致，土壤中氮更容易以硝態(tài)氮和氨氮的形式流失[51]，在南四湖流域和漢豐湖流域的研究[21,23]中也得類似結(jié)論. 在空間分布上，洱海流域各鄉(xiāng)鎮(zhèn)等標(biāo)污染負(fù)荷差異較大，等標(biāo)污染負(fù)荷范圍為(286.16±150.67)m3a，等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度范圍為(0.13±0.067)m3a，變異系數(shù)分別為0.53和0.51. 等標(biāo)污染負(fù)荷與等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度的空間分布規(guī)律與實(shí)際污染排放量與排放強(qiáng)度的分布情況類似，即三營鎮(zhèn)、右所鎮(zhèn)、茈碧湖鎮(zhèn)等流域北部鄉(xiāng)鎮(zhèn)的等標(biāo)污染負(fù)荷占比較高而流域西部各鄉(xiāng)鎮(zhèn)的等標(biāo)污染負(fù)荷強(qiáng)度較大，說明洱海流域的農(nóng)業(yè)面源污染分布較為集中.

表4 洱海流域農(nóng)業(yè)面源污染物等標(biāo)負(fù)荷及其占比

2.4 洱海流域農(nóng)業(yè)污染類型劃分及控制對(duì)策

對(duì)流域內(nèi)16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的3類污染源等標(biāo)污染負(fù)荷進(jìn)行聚類分析(見表5和圖4)，聚類的結(jié)果表明各鄉(xiāng)鎮(zhèn)污染源可分成4種類型. 種植業(yè)主導(dǎo)型主要分布在洱海流域東部和南部地區(qū)，包括海東鎮(zhèn)、挖色鎮(zhèn)、雙廊鎮(zhèn)、鳳儀鎮(zhèn)和灣橋鎮(zhèn)，其等標(biāo)污染負(fù)荷平均值為171.09 m3a，種植業(yè)等標(biāo)污染負(fù)荷占比為44.39%，畜禽養(yǎng)殖源占比也較高. 因此，該區(qū)域農(nóng)業(yè)面源控制應(yīng)以推進(jìn)種養(yǎng)加循環(huán)農(nóng)業(yè)建設(shè)為主，聚焦畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈等種養(yǎng)業(yè)廢棄物，以種帶養(yǎng)、以養(yǎng)促種，以稻魚與稻蟹互利共生、畜禽糞便生產(chǎn)有機(jī)肥供應(yīng)種植業(yè)、農(nóng)產(chǎn)品加工等為切入點(diǎn)，推進(jìn)流域種養(yǎng)加循環(huán)農(nóng)業(yè)示范基地建設(shè)，提高農(nóng)業(yè)資源利用效率.

種植業(yè)高污染型區(qū)域包括大理鎮(zhèn)、鳳羽鎮(zhèn)與牛街鄉(xiāng)，其等標(biāo)污染負(fù)荷平均值為277.89 m3a，種植業(yè)等標(biāo)污染負(fù)荷占比在50%以上. 該區(qū)域的種植作物復(fù)種指數(shù)高，施肥強(qiáng)度大，造成肥料流失率高. 該區(qū)域要推進(jìn)種植業(yè)綠色發(fā)展，包括優(yōu)化種植業(yè)結(jié)構(gòu)，逐漸減少大蒜、蔬菜等高水高肥作物種植，推行水稻-蠶豆、水稻-油菜、烤煙-大莢豌等輪作模式，重點(diǎn)培育“水稻+”“烤煙+”等綠色高質(zhì)高效生產(chǎn)模式，促進(jìn)生產(chǎn)與生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展；同時(shí)，要強(qiáng)化農(nóng)田徑流污染治理，以環(huán)湖N、P流失較嚴(yán)重的蔬菜種植區(qū)為治理重點(diǎn)，結(jié)合洱海環(huán)湖湖濱緩沖帶生態(tài)修復(fù)、河道緩沖帶建設(shè)與沿河低污染水處理，采用生態(tài)溝渠、庫塘調(diào)蓄、濕地凈化等生態(tài)工程措施，對(duì)農(nóng)田徑流進(jìn)行凈化和調(diào)蓄. 最后全面推動(dòng)農(nóng)田徑流攔截調(diào)蓄回用的治理模式，分區(qū)構(gòu)建，提高農(nóng)田徑流中N、P營養(yǎng)鹽的利用率，降低污染排放量.

農(nóng)村生活污染主導(dǎo)型鄉(xiāng)鎮(zhèn)包括喜洲鎮(zhèn)、銀橋鎮(zhèn)與上關(guān)鎮(zhèn)，其等標(biāo)污染負(fù)荷平均值為322.02 m3a，農(nóng)村生活污染源等標(biāo)污染負(fù)荷占比超過50%. 該區(qū)域地下水豐富，農(nóng)村人口密集，占流域總農(nóng)村人口的27.33%，普遍使用水沖式廁所且接入管網(wǎng)系統(tǒng)，但管網(wǎng)系統(tǒng)的內(nèi)滲和外漏影響了污水處理設(shè)施的處理效率，分流能力差導(dǎo)致雨季發(fā)生管內(nèi)沉積物溢流，產(chǎn)生了面源污染. 治理策略上主要應(yīng)強(qiáng)力推進(jìn)農(nóng)村生活污水治理提質(zhì)增效，首先要實(shí)現(xiàn)村外來水、農(nóng)田灌溉水與村內(nèi)污水分流；其次加強(qiáng)村落污水管網(wǎng)入戶漏接排查，管網(wǎng)破損、滲漏、連通性排查，提升污水收集率和污水濃度；最后，還需壓實(shí)設(shè)施運(yùn)營方的維護(hù)和管理責(zé)任，對(duì)設(shè)備定期檢查與監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)截污體系正常運(yùn)行，充分發(fā)揮效益.

畜禽養(yǎng)殖主導(dǎo)高污染型區(qū)域集中分布在洱海流域北部，包括茈碧湖鎮(zhèn)、三營鎮(zhèn)與右所鎮(zhèn)，其等標(biāo)污染負(fù)荷平均值為539.14 m3a，畜禽養(yǎng)殖業(yè)等標(biāo)污染負(fù)荷占比為41.77%，為流域內(nèi)最高的區(qū)域. 除此之外，該區(qū)域廣泛種植玉米-大蒜等高施肥作物，且農(nóng)村污水收集系統(tǒng)改造相對(duì)環(huán)湖區(qū)域滯后，因此種植業(yè)源和農(nóng)村生活污染源的等標(biāo)污染負(fù)荷平均值也處于較高水平，屬于畜禽養(yǎng)殖主導(dǎo)的綜合高面源污染區(qū)域. 該區(qū)域應(yīng)首先針對(duì)畜禽養(yǎng)殖數(shù)量大且分散的現(xiàn)狀，通過逐步推行畜禽標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖和適度規(guī)模集中養(yǎng)殖、加快奶牛產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移發(fā)展、強(qiáng)化畜禽糞污處理和資源化利用的手段，提高農(nóng)業(yè)資源利用效率，減少畜禽養(yǎng)殖源污染物的排放. 在種植業(yè)上推動(dòng)生產(chǎn)社會(huì)化服務(wù)體系建設(shè)，通過標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化的種植服務(wù)和重點(diǎn)發(fā)展綠色種植、測(cè)土配方和節(jié)水灌溉技術(shù)降低面源污染. 農(nóng)村生活上則以提升污水收集率為首要任務(wù)，制定實(shí)施綜合的防治策略是該區(qū)域污染控制的關(guān)鍵.

表5 洱海流域不同污染類型分區(qū)等標(biāo)負(fù)荷平均值及其占比

圖4 洱海流域鄉(xiāng)鎮(zhèn)基于等標(biāo)污染負(fù)荷的聚類及各污染類型分區(qū)在流域內(nèi)的空間分布

3 結(jié)論

a) 運(yùn)用排污系數(shù)法和等標(biāo)污染負(fù)荷法對(duì)2018年洱海流域內(nèi)16個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)的農(nóng)業(yè)面源污染狀況進(jìn)行了綜合分析與評(píng)價(jià). 排污系數(shù)法結(jié)果表明，2018年洱海流域農(nóng)業(yè)污染物排放量最大的來源為畜禽養(yǎng)殖業(yè)，排放量最大的區(qū)域?yàn)楸辈?，但排放?qiáng)度較高的區(qū)域主要分布在西部和北部臨湖鄉(xiāng)鎮(zhèn).

b) 等標(biāo)污染負(fù)荷法評(píng)價(jià)結(jié)果表明，流域內(nèi)種植業(yè)是對(duì)水環(huán)境造成威脅的首要污染來源，其等標(biāo)污染負(fù)荷在流域總等標(biāo)污染負(fù)荷中的占比為36.40%，其次是畜禽養(yǎng)殖業(yè)，占比為34.44%. TN是對(duì)水環(huán)境造成威脅的首要污染物類型，等標(biāo)污染負(fù)荷占流域總等標(biāo)污染負(fù)荷的59.73%.

c) 對(duì)農(nóng)業(yè)面源污染的空間分布進(jìn)行聚類分析，結(jié)果表明流域內(nèi)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)按等標(biāo)污染負(fù)荷主要來源不同劃分為4個(gè)類型，第1類是種植業(yè)主導(dǎo)型，包括6個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，種植業(yè)源等標(biāo)污染負(fù)荷占比為44.39%，污染控制以推進(jìn)種養(yǎng)平衡為主；第2類是種植業(yè)高污染型，種植業(yè)源等標(biāo)污染負(fù)荷占比超過50%，污染控制措施為推廣綠色種植和分區(qū)控制農(nóng)田徑流；第3類是農(nóng)村生活污染主導(dǎo)型，包括3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，其農(nóng)村生活源的等標(biāo)污染負(fù)荷占比超過50%，治理策略為推進(jìn)農(nóng)村生活污水治理提質(zhì)增效；第4類是畜禽養(yǎng)殖主導(dǎo)高污染型，包括3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)，畜禽養(yǎng)殖源等標(biāo)污染負(fù)荷占比為41.77%，且等標(biāo)污染負(fù)荷平均值較高，綜合防治是該區(qū)域污染控制的關(guān)鍵.