那榮越

(遼寧省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，沈陽(yáng) 110006)

0 引 言

水是生態(tài)之基、生產(chǎn)之要、生命之源，我國(guó)正重點(diǎn)解決生態(tài)退化、水質(zhì)惡化、用水效率低下、河湖水空間占用、過(guò)度用水等一系列水問(wèn)題。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生態(tài)環(huán)境認(rèn)識(shí)的提高，水環(huán)境污染與水資源短缺正逐漸成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要問(wèn)題[1-2]。鐵嶺屬于中國(guó)典型的缺水地區(qū)，遼河承擔(dān)著重要的供水任務(wù)，而近年來(lái)因城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的快速發(fā)展，流域內(nèi)居民生活、養(yǎng)殖、種植、工業(yè)污水不斷排入河流，常年水質(zhì)較差，水資源水環(huán)境壓力持續(xù)增大。目前，水資源與水環(huán)境問(wèn)題已成為制約鐵嶺地區(qū)可持續(xù)發(fā)展的“瓶頸”。

對(duì)流域水環(huán)境污染情況開展科學(xué)合理的評(píng)價(jià)是提高流域水資源綜合利用效率、制定水污染治理方案的重要條件，對(duì)此國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了諸多評(píng)價(jià)方法，如物元可拓法、模糊數(shù)學(xué)法、灰色關(guān)聯(lián)法、內(nèi)梅羅水污染指數(shù)法等[3-6]，但在評(píng)價(jià)過(guò)程中這些方法大多未考慮水量對(duì)水環(huán)境的影響。2008年，Hoekstra等[7]學(xué)者最先提出了灰水足跡的概念，即以現(xiàn)有的環(huán)境水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和自然本地濃度為基準(zhǔn)，吸收同化一定污染物負(fù)荷所需的淡水體積，該方法提供了一種新的水環(huán)境評(píng)價(jià)思路，即從水量的角度對(duì)比分析水資源量值與水污染程度，結(jié)合經(jīng)濟(jì)社會(huì)相關(guān)指標(biāo)還可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者比較側(cè)重于省級(jí)、國(guó)家、全球等大尺度水環(huán)境評(píng)價(jià)，對(duì)流域等小尺度層面的灰水足跡研究相對(duì)較少，如黃萬(wàn)霞等[8]定量預(yù)測(cè)了大伙房水庫(kù)上游流域的灰水足跡；張?chǎng)蔚萚9]從定量計(jì)算、定性分析的角度研究了汾河流域農(nóng)業(yè)灰水足跡。然而以上研究?jī)H考慮養(yǎng)殖業(yè)、農(nóng)業(yè)等流域內(nèi)的幾種污染源，而未核算居民生活、工業(yè)等污染源，并且核算過(guò)程中未采用統(tǒng)一的原則選取各項(xiàng)參數(shù)，從而導(dǎo)致核算結(jié)果缺少相互可比性，結(jié)果精準(zhǔn)度較低。

文章以遼河流域鐵嶺段為例，通過(guò)核算研究區(qū)內(nèi)種植業(yè)、禽畜養(yǎng)殖業(yè)、工業(yè)和居民生活污染的灰水足跡，評(píng)價(jià)分析了灰水足跡空間分布特征及其水環(huán)境狀況。本研究解決了以往的參數(shù)選擇不統(tǒng)一、污染核算不全面等灰水足跡評(píng)價(jià)中存在的問(wèn)題，可為其它流域水污染治理與水環(huán)境評(píng)價(jià)提供一定借鑒。

1 區(qū)域概況

遼河屬于中國(guó)七大河流之一，橫跨河北、吉林、遼寧、內(nèi)蒙古四省，全長(zhǎng)1345km，總面積21.9km2，東、西遼河于鐵嶺市的福德店水文站上游匯合后始稱干流。從福德店入境至珠爾山出鐵嶺市稱為遼河干流鐵嶺段，河長(zhǎng)170.1km，遼河主要有清河、招蘇臺(tái)河等支流。鐵嶺市屬于大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，季節(jié)性干濕交替特征明顯，日照豐富，雨熱同季，年均氣溫6.8℃，降水量524.5mm/a，其中汛期降水約占全年的60%，在地域上降水量呈西北少、東南多的分布特征，遼河屬鐵嶺地區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要水源，也是生態(tài)安全屏障區(qū)、水資源配置能源基地和戰(zhàn)略水源地，其賦存的巨大水資源可提供灌溉、供水、發(fā)電、航運(yùn)等服務(wù)功能，支撐著鐵嶺地區(qū)的經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。

遼河干流上布設(shè)有珠爾山、沙寶臺(tái)、通江口水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面，清河和招蘇臺(tái)河兩大支流布設(shè)有八棵樹、開原、王寶慶水質(zhì)監(jiān)測(cè)斷面。調(diào)查顯示，重工業(yè)產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)與食品加工企業(yè)為遼河干流主要工業(yè)污染源，市區(qū)生活污水與重工業(yè)產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)的少量工業(yè)廢水經(jīng)污水處理廠處理后排入遼河支流招蘇臺(tái)河，一般由企業(yè)自建食品加工污水處理設(shè)施，經(jīng)處理后排入遼河干流。牛肉、豬、蛋雞、肉雞養(yǎng)殖為禽畜養(yǎng)殖主要污染源，禽畜養(yǎng)殖場(chǎng)的糞污清理方式大多為干清糞，少量養(yǎng)殖場(chǎng)采取了尿液簡(jiǎn)單沉淀存儲(chǔ)海田、糞便堆發(fā)酵還田等措施，大多數(shù)養(yǎng)殖場(chǎng)都是直接由農(nóng)戶拉走堆肥還田，基本未采取處理措施。城鄉(xiāng)居民生活污水排放是城鎮(zhèn)、農(nóng)村主要生活污染源，除鐵嶺市區(qū)生活污水經(jīng)污水廠處理后排入招蘇臺(tái)河外，其余的均為直接排放。果園與耕地種植實(shí)施的磷肥、氮肥所產(chǎn)生的流失為種植業(yè)主要污染源[10-13]。

2 研究方法

2.1 數(shù)據(jù)來(lái)源

流域灰水足跡準(zhǔn)確核算的重要前提是全面收集流域污染數(shù)據(jù)，以遼河流經(jīng)的10個(gè)典型城鎮(zhèn)污染數(shù)據(jù)作為本研究的基礎(chǔ)，相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)源，見表1。

表1 相關(guān)數(shù)據(jù)來(lái)源

2.2 灰水足跡核算法

流域內(nèi)主要有種植業(yè)、禽畜養(yǎng)殖業(yè)、工業(yè)和居民生活污染等污染源，借鑒《水足跡評(píng)價(jià)手冊(cè)》推薦的方法核算以上4個(gè)方面的污染源[14]，其表達(dá)式為：

TGWF=PGWF+LGWF+IGWF+HGWF

(1)

式中：TGWF為總灰水足跡，m3；PGWF、LGWF、IGWF、HGWF為依次代表種植業(yè)、禽畜養(yǎng)殖業(yè)、居民生活污染和工業(yè)灰水足跡，m3。

2.2.1 種植業(yè)灰水足跡

種植過(guò)程中農(nóng)藥、化肥的施工為種植業(yè)污染主要來(lái)源，農(nóng)藥、化肥的合理使用能夠提高作物質(zhì)量和產(chǎn)量，但施用過(guò)量時(shí)會(huì)引起氮磷的流失，所以總磷和總氮為種植業(yè)主要污染物，并且屬于流失過(guò)程不確定、時(shí)空分布范圍廣闊的面源污染，計(jì)算過(guò)程符合“短板原理”。文章結(jié)合《水足跡評(píng)價(jià)手冊(cè)》和曹連海等研究成果提出流域種植業(yè)灰水足跡核算方法，其表達(dá)式為：

(2)

最終，可以采用以下公式計(jì)算種植業(yè)灰水足跡PGWF，其表達(dá)式為：

PGWF=max(PGWFTP，PGWFTN)

(3)

式中：PGEFTP、PGEFTN為種植業(yè)污染中的總磷、總氮的灰水足跡，m3。

2.2.2 禽畜養(yǎng)殖業(yè)灰水足跡

禽畜糞尿排放中的污染物為造成禽畜養(yǎng)殖的主要污染源，結(jié)合流域內(nèi)實(shí)際養(yǎng)殖情況，養(yǎng)牛場(chǎng)、養(yǎng)豬場(chǎng)和養(yǎng)雞場(chǎng)均采用干清糞工藝清理糞便，并對(duì)殘余糞便用少量水沖洗，養(yǎng)殖場(chǎng)大多未采取處理措施就直接排入河流，或者由農(nóng)戶直接拉走堆肥還田。禽畜糞尿主要有TN、TP、CODCr等污染物，并且會(huì)有一定污水，借鑒《水足跡評(píng)價(jià)手冊(cè)》推薦的方法計(jì)算禽畜養(yǎng)殖業(yè)灰水足跡，其表達(dá)式為：

(4)

式中：IGWFi為禽畜養(yǎng)殖糞尿中污染物i的灰水足跡，m3；Wdli為禽畜養(yǎng)殖污水排放量，m3。另外，若考慮禽畜的出欄和存欄量會(huì)造成污染負(fù)荷量重復(fù)計(jì)算的問(wèn)題[15]。針對(duì)不出欄或飼養(yǎng)周期為一年的蛋雞、奶牛和肉牛等家禽，利用年末存欄量進(jìn)行計(jì)算，對(duì)于一年內(nèi)能夠完成超過(guò)一次飼養(yǎng)周期的餓、生豬、肉雞等家禽，在污染物負(fù)荷核算時(shí)按照年末出欄數(shù)較年末村欄數(shù)進(jìn)行計(jì)算，其表達(dá)式為：

Li=mtlnliλ

(5)

式中：m、tl為某種禽畜的飼養(yǎng)數(shù)量(羽或頭)及其飼養(yǎng)周期，d；nli為禽畜排泄物中某污染物的含量即禽畜養(yǎng)殖產(chǎn)物系數(shù)，g/頭·d；λ為禽畜糞尿水體流失率。禽畜養(yǎng)殖污水排放量Wdli利用以下計(jì)算公式確定，即Wdli=mωi，其中ωi為干糞工藝允許排水量標(biāo)準(zhǔn)值，m3/百頭·d-1。

最終，可以采用以下公式計(jì)算禽畜養(yǎng)殖業(yè)灰水足跡LGWF，其表達(dá)式為：

LGWF=max(LGWFTP,LGWFTN,LGWFCOD)

(6)

式中：LGEFTP、LGEFTN、LGEFCOD分別為禽畜養(yǎng)殖業(yè)中總磷、總氮、CODCr的灰水足跡，m3。

2.2.3 工業(yè)灰水足跡

工業(yè)污染是指工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中形成的污染負(fù)荷經(jīng)處理或隨廢水直接排入水體而產(chǎn)生的污染，排入流域中的形式一般以點(diǎn)源污染為主，排放廢水同時(shí)包含TP、TN、NH3-N、CODCr等污染物質(zhì)。依據(jù)“短板原理”，在考慮工業(yè)廢水排放量的情況下，由稀釋所需水量最大的污染物決定了工業(yè)灰水足跡，利用《水足跡手冊(cè)》推薦的方法計(jì)算工業(yè)灰水足跡，即：

(7)

式中：IGWFi、Wdi為工業(yè)廢水中污染物i的灰水足跡(m3)和工業(yè)廢水排放量(m3)；Li為污染物i的負(fù)荷量，m3。

最終采用以下公式計(jì)算工業(yè)灰水足跡IGWF，其表達(dá)式為：

IGWF=max(IGWFTN，IGWFNH3-N,IGWFCOD)

(8)

式中：IGEFTN、IGEFNH3-N、IGEFCOD分別為工業(yè)污染中總氮、氨氮、CODCr的灰水足跡，m3。

2.2.4 居民生活污染灰水足跡

農(nóng)村與城鎮(zhèn)居民生活污水為居民生活污染主要來(lái)源，其中城鎮(zhèn)和農(nóng)村生活污染分別為點(diǎn)源、面源污染，前者大多經(jīng)污水常處理后排放，后者大多為直接排放。生活污水排放也包含各類污染物，所以可借鑒工業(yè)灰水足跡核算法確定居民生活污染灰水足跡，其表達(dá)式為：

(9)

式中：HGWFi、Wdi為生活污水中污染物i的灰水足跡(m3)和生活污水排放量(m3)。可利用下式確定污染物i的負(fù)荷量Li，即：

Li=Wdh×ni=(PnWpnnhiγ+PcWpcnhiγ)th

(10)

式中：nhi為污水中污染物i的濃度，以污水處理廠進(jìn)水指標(biāo)作為城鎮(zhèn)未處理的生活污水污染物指標(biāo)，按照農(nóng)村總磷3.2mg/L、城鎮(zhèn)總磷4.0mg/L、CODCr260mg/L、氨氮20mg/L估算；Pn、Pc為農(nóng)村和城鎮(zhèn)區(qū)域人口數(shù)；Wpn、Wpc為農(nóng)村最高日用水定額和城鎮(zhèn)平均綜合用水定額，L/人·d；th、γ為時(shí)間(d)和生活污水產(chǎn)生系數(shù)。

最終可利用以下公式計(jì)算居民生活污染灰水足跡HGWF，其表達(dá)式為：

HGWF=max(HGWFTP，HGWFNH3-N,HGWFCOD)

(11)

式中：HGEFTP、HGEFNH3-N、HGEFCOD分別為居民生活污染中總磷、氨氮、CODCr的灰水足跡，m3。

2.2.5 水環(huán)境可持續(xù)性

流域徑流剩余的納污能力和污染物負(fù)荷決定了維持流域水環(huán)境的可持續(xù)性，若水體所有的納污能力均被污染物所消耗，將會(huì)形成灰水足跡熱點(diǎn)地區(qū)。流域水環(huán)境可持續(xù)性評(píng)價(jià)指標(biāo)選用《水足跡評(píng)價(jià)手冊(cè)》中的水污染程度(WPL)，即流域總納污能力中已消耗納污能力所占的比例，這是衡量污染程度的重要參數(shù)。流域納污能力全部被使用時(shí)的水污染程度達(dá)到100%，該條件下無(wú)法容納更多污染物，水質(zhì)超標(biāo)時(shí)的水污染程度達(dá)到100%以上。采用以下公式計(jì)算流域x在時(shí)間t內(nèi)的水污染程度，即：

(12)

式中：WPL(x,t)為2019年遼河流域鐵嶺段水污染程度，%；Ract為流域?qū)嶋H徑流量，遼河流域鐵嶺段年均徑流量35 270萬(wàn)m3；∑WFgrey(x,y)為2019年遼河流域鐵嶺段的灰水足跡，m3；t為時(shí)間，a。

2.3 灰水足跡核算參數(shù)

1)環(huán)境最大允許濃度Cmax。依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》[11]中Ⅲ類地表水的有關(guān)規(guī)定，總氮(TN)、總磷(TP)、氨氮(NH3-N)、化學(xué)需氧量(CODCr)的最大允許排放值依次為1.0mg/L、0.2mg/L、1.0mg/L、20mg/L。遼河流域鐵嶺段水功能區(qū)劃為農(nóng)業(yè)用水區(qū)和飲用水區(qū)，執(zhí)行Ⅲ類以上地表水標(biāo)準(zhǔn)，因此環(huán)境最大允許濃度Cmax確定為Ⅲ類水允許最大污染物排放至。

2)環(huán)境中的本地濃度Cnat。遼河流域覆蓋范圍廣泛，年內(nèi)污染物量值經(jīng)常變化且選取的污染源種類復(fù)雜，一般難以直接獲取自然本底濃度數(shù)據(jù)，加之飲用水區(qū)，水量大、河流長(zhǎng)且對(duì)水質(zhì)要求較高。同時(shí)，考慮到研究成果的對(duì)比分析，借鑒《水足跡評(píng)價(jià)手冊(cè)》近似確定Cnat值為0。

3)肥料的流失系數(shù)αi。氮肥的流失方式一般有反硝化、揮發(fā)、滲漏和徑流等，而占比最大的為滲漏和徑流。磷肥的流失方式一般有淋溶、侵蝕和徑流等，而占比最大的為徑流，東北地區(qū)肥料徑流流失系數(shù)，見表2。

4)干糞凈化工藝允許排水量標(biāo)準(zhǔn)值ωi。禽畜養(yǎng)殖業(yè)干糞凈化工藝允許排放量標(biāo)準(zhǔn)值按《禽畜養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中的有關(guān)規(guī)定確定，干糞凈化工藝允許排水量，見表3。

表3 干糞凈化工藝允許排水量

5)禽畜糞尿水體流失率λ。禽畜糞便污染物水體流失率按照《全國(guó)規(guī)模化禽畜養(yǎng)殖業(yè)污染情況調(diào)查技術(shù)報(bào)告》確定，禽畜糞便污染物水體流失率，見表4。

表4 禽畜糞便污染物水體流失率 %

6)禽畜養(yǎng)殖產(chǎn)物系數(shù)nl。根據(jù)《全國(guó)規(guī)?；菪箴B(yǎng)殖業(yè)污染情況調(diào)查技術(shù)報(bào)告》和《禽畜養(yǎng)殖業(yè)源查排污系數(shù)手冊(cè)》確定我國(guó)東北區(qū)域的禽畜養(yǎng)殖產(chǎn)物系數(shù)，禽畜養(yǎng)殖產(chǎn)污系數(shù)，見表5。

表5 禽畜養(yǎng)殖產(chǎn)污系數(shù) g/(頭·d)

7)禽畜飼養(yǎng)周期tl。通過(guò)實(shí)地調(diào)查分析，并考慮飼料類型、飼養(yǎng)品種等因素，按以下時(shí)間確定涉及禽畜飼養(yǎng)周期，即生豬、肉雞的飼養(yǎng)周期為150d和60d，蛋雞、奶牛、肉牛的飼養(yǎng)周期均為365d。

8)生活污水產(chǎn)生系數(shù)γ。根據(jù)遼河流域鐵嶺段城鄉(xiāng)居民生活實(shí)際情況，并結(jié)合《城市居民生活用水量標(biāo)準(zhǔn)》和《全國(guó)污染源普查城鎮(zhèn)生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊(cè)》確定農(nóng)村和城鎮(zhèn)居民的生活污水產(chǎn)生系數(shù)為0.80、0.85。

9)農(nóng)村最高日居民生活用水定額Wpn。農(nóng)村地區(qū)的公共設(shè)施和建筑用水較少，但存在家庭小作坊、三用汽車拖拉機(jī)和居民散養(yǎng)家禽生產(chǎn)用水。根據(jù)《村鎮(zhèn)供水工程設(shè)計(jì)規(guī)范》遼河流域鐵嶺段屬于有少量衛(wèi)生設(shè)施、有洗滌池的地區(qū)，結(jié)合城鎮(zhèn)農(nóng)村生活污染源調(diào)查結(jié)果和最高日居民生活用水定額45-70L/(人·d)的范圍，本研究取Wpn值為60L/(人·d)。

10)城鎮(zhèn)平均日綜合生活用水定額Wpc。遼河流域鐵嶺段按《室外給水設(shè)計(jì)規(guī)范》屬于二區(qū)城市，結(jié)合城鎮(zhèn)農(nóng)村生活污染源調(diào)查結(jié)果和平均日綜合生活用水定額110-180/(人·d)的范圍，鐵嶺市區(qū)的Wpc取180/(人·d)，其余鄉(xiāng)鎮(zhèn)Wpc取110/(人·d)。

3 水環(huán)境評(píng)價(jià)分析

3.1 灰水足跡的量值

3.1.1 居民生活污染灰水足跡

居民生活污染灰水足跡在很大程度上取決于人口數(shù)量，采用前文所述相關(guān)公式核算2019年遼河流域鐵嶺段10個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)城鄉(xiāng)居民的灰水足跡。以污染物TP、氨氮、COD核算的居民生活污染灰水足跡為5.917億m3、6.177億m3、3.950億m3，考慮到水體對(duì)各類污染物都有稀釋作用，因此以氨氮作為決定性污染物。以氨氮為污染物核算的城鄉(xiāng)居民生活污染灰水足跡量化值，氨氮污染物的居民生活污染灰水足跡，見表6。從表6可以看出，農(nóng)村居民和城鎮(zhèn)居民的生活污染灰水足跡分別為1.185億m3、5.327億m3，城鎮(zhèn)約為農(nóng)村的5倍，其中灰水足跡最高的鐵嶺縣城區(qū)的5.041億m3。

表6 氨氮污染物的居民生活污染灰水足跡

3.1.2 禽畜養(yǎng)殖業(yè)灰水足跡

采用文中所述相關(guān)公式核算2019年遼河流域鐵嶺段生豬、肉雞、蛋雞、奶牛、肉牛的灰水足跡。以污染物TP、TN、COD核算的禽畜養(yǎng)殖業(yè)灰水足跡為13.126億m3、9.881億m3、9.50億m3，考慮到水體對(duì)各類污染物都有稀釋作用，因此以TP作為決定性污染物。以TP為污染物核算的養(yǎng)殖業(yè)灰水足跡量化值，TP污染物的禽畜養(yǎng)殖業(yè)灰水足跡，見表7。從表7可以看出，大甸子鎮(zhèn)的禽畜養(yǎng)殖業(yè)灰水足跡高為2.548億m3；六類禽畜養(yǎng)殖中灰水足跡值最大的為肉雞，達(dá)到8.7095.327億m3，飼養(yǎng)方法、飼養(yǎng)數(shù)量等是影響各類禽畜灰數(shù)組織量值的主要因素。

表7 TP污染物的禽畜養(yǎng)殖業(yè)灰水足跡

3.1.3 工業(yè)灰水足跡

采用前文所述相關(guān)公式核算2019年遼河流域鐵嶺段25家大型企業(yè)的灰水足跡。以污染物TN、氨氮、COD核算的工業(yè)灰水足跡為0.274億m3、0.115億m3、0.042億m3，考慮到水體對(duì)各類污染物都有稀釋作用，因此以TN作為決定性污染物。以TN為污染物核算的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)灰水足跡量化值，TN污染物的工業(yè)灰水足跡，見表8。從表8可以看出，遼河流域鐵嶺段各鄉(xiāng)鎮(zhèn)工業(yè)灰水足跡處于0-0.086億m3之間，李家臺(tái)鄉(xiāng)達(dá)到最大值的0.086億m3，由于昌圖鎮(zhèn)、八棵樹鎮(zhèn)、城東鄉(xiāng)沒(méi)有大型排污企業(yè)，所以核算結(jié)果為0，經(jīng)核算工業(yè)灰水足跡為0.274億m3。

3.1.4 種植業(yè)灰水足跡

采用前文所述相關(guān)公式核算2019年遼河流域鐵嶺段經(jīng)濟(jì)作物、園林水果、糧食作物3類種植業(yè)的灰水足跡。以污染物TN、TP核算的種植業(yè)灰水足跡為0.616億m3、9.712億m3，考慮到水體對(duì)各類污染物都有稀釋作用，因此以TN作為決定性污染物。以TN為污染物核算的種植業(yè)業(yè)灰水足跡量化值，TN污染物的種植業(yè)灰水足跡，見表9。從表9可以看出，遼河流域鐵嶺段3類種植業(yè)灰水足跡相差不大，其中經(jīng)濟(jì)作物、園林水果和糧食作物的灰水足跡占比分別為22.92%、35.65%、41.43%。種植業(yè)灰水足跡較大的鄉(xiāng)鎮(zhèn)有昌圖鎮(zhèn)、大甸子鎮(zhèn)、李家臺(tái)鄉(xiāng)，三者達(dá)到4.716億m3。

表9 TN污染物的種植業(yè)灰水足跡

3.1.5 總灰水足跡

文章核算了2019年遼河流域鐵嶺段禽畜養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)、居民生活污染和工業(yè)灰水足跡，選取TN、TP、氨氮、TN分別作為以上四類灰水足跡核算的決定性污染物，經(jīng)加和運(yùn)算確定總灰水足跡，遼河流域鐵嶺段灰水足跡量值，見表10。從表10可以看出，四類灰水足跡中養(yǎng)殖業(yè)達(dá)到最大值為13.124億m3，工業(yè)灰水足跡最小為0.274億m3。受居民生活污水灰水足跡影響鐵嶺縣城區(qū)屬遼河流域鐵嶺段灰水足跡最高的區(qū)域，其灰水足跡達(dá)到6.059億m3，其次為大甸子鎮(zhèn)、昌圖鎮(zhèn)、八寶鎮(zhèn)、李家臺(tái)相，相應(yīng)的灰水足跡為4.230億m3、3.637億m3、3.386億m3、3.081億m3，禽畜養(yǎng)殖業(yè)為主要影響因素。

表10 遼河流域鐵嶺段灰水足跡量值

從空間分布上，總灰水足跡呈現(xiàn)出上游小于中下游的變化趨勢(shì)。其中，鐵嶺縣城區(qū)的灰水足跡最大達(dá)到6.059億m3，而上游城東鄉(xiāng)的灰水足跡僅有0.754億m3，并且禽畜養(yǎng)殖業(yè)、居民生活污染灰水足跡也表現(xiàn)出相似的分布規(guī)律，由此表明總灰水足跡受禽畜養(yǎng)殖業(yè)和居民生活污的影響較大。

3.2 流域水環(huán)境評(píng)價(jià)

綜上分析，氮磷元素為遼河流域鐵嶺段水環(huán)境的關(guān)鍵污染物，居民生活污染與種植業(yè)污染為氮元素主要來(lái)源，禽畜養(yǎng)殖業(yè)污染為磷元素主要來(lái)源，流域水環(huán)境受工業(yè)污染的影響較低。水環(huán)境污染最為嚴(yán)重的區(qū)域位于鐵嶺縣城區(qū)，其主要影響因素為居民生活污染；大甸子鎮(zhèn)、昌圖鎮(zhèn)、八寶鎮(zhèn)的水環(huán)境污染較為嚴(yán)重，主要與種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)污染有關(guān)。采用流域水污染程度(WPL)指標(biāo)和灰水足跡核算結(jié)果，利用公式(12)以整體流域?yàn)閱卧_定遼河流域鐵嶺段水污染程度為726.20%，表明流域水環(huán)境受污染比較嚴(yán)重，已明顯超過(guò)Ⅲ類地表水標(biāo)準(zhǔn)，僅僅依靠天然來(lái)水量難以實(shí)現(xiàn)流域水質(zhì)的有效恢復(fù)，現(xiàn)有流域污染源甚至?xí)M(jìn)一步加劇水環(huán)境的惡化。

3.3 對(duì)策建議

為改善遼河流域水體環(huán)境，建議采取污水處理、科學(xué)養(yǎng)殖與種植、強(qiáng)化城鎮(zhèn)生活污水治理、推進(jìn)禽畜養(yǎng)殖污染處理、控制種植業(yè)面源污染等措施，加強(qiáng)水環(huán)境保護(hù)，最大程度的減少灰水足跡，逐漸轉(zhuǎn)變水污染形勢(shì)。

4 結(jié) 論

1)灰水足跡量化結(jié)果。2019年遼河流域鐵嶺段總灰水足跡為28.875億m3，其中種植業(yè)、禽畜養(yǎng)殖業(yè)、居民生活污染和工業(yè)灰水足跡依次為9.300億m3、13.124億m3、6.177億m3、0.273億m3。鐵嶺縣城區(qū)的灰水足跡屬于超高水平，達(dá)到6.059億m3。從空間分布上，自上游至下游灰水足跡總體呈波動(dòng)上升趨勢(shì)。

2)水污染程度分析。遼河流域鐵嶺段水污染程度為726.20%，表明已全部耗盡地表水納污能力，流域內(nèi)產(chǎn)生的污染物現(xiàn)已無(wú)法全部吸收凈化。氮、磷污染為流域特征污染物，主要來(lái)源于居民生活污染、養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)。流域灰水足跡較高主要受養(yǎng)殖業(yè)污染的影響，此外居民生活污染是引起鐵嶺縣城區(qū)灰水足跡超高水平的關(guān)鍵，種植業(yè)與養(yǎng)殖業(yè)是引起大甸子鎮(zhèn)、昌圖鎮(zhèn)、八寶鎮(zhèn)的水環(huán)境污染較為嚴(yán)重的主要原因。