于鳳鳴,張可嘉,仕玉治
(1.莒縣水利局,山東 莒縣 276500;2.山東省水利科學研究院,山東 濟南 250014)
隨著點源污染的逐步控制,流域面源污染問題將成為水環(huán)境治理工作的重中之重。截至2019 年末,莒縣水資源人均占有量567 m3,屬極度缺水地區(qū),生活、生產產生的廢料、廢水排放對河道造成較嚴重的污染,應當加強對莒縣面源污染的分析,對制定面源污染治理方案、改善水環(huán)境質量具有重要的現實意義。
莒縣位于山東省日照市西部,轄20 處鄉(xiāng)鎮(zhèn)(街道)和1 處省級經濟開發(fā)區(qū),1 195 個村,總面積1 818.3 km2。地勢北高南低,屬淮河流域,境內有沭河水系和濰河水系,屬暖溫帶半濕潤季風區(qū)大陸性氣候,全縣多年平均降水量為769.5 mm。降水的時空分布差異較大,全縣多年平均徑流深251.5 mm,徑流總量4.57 億m3。河川徑流時空分布變化規(guī)律基本與降水一致。
1)農村生活污水污染估算。采用排污系數法計算莒縣農村生活污水污染負荷。據統計年鑒和水資源公報,2019 年莒縣農村人口54.19 萬人,農村生活用水量為1 368 萬m3。農村生活用水產污系數按0.75 計,則年產生污廢水量為1 026 萬m3。據統計,生活污廢水中污染物濃度COD 含量約400 mg/L,氨氮約25 mg/L,總磷約5 mg/L,總氮約45 mg/L。由此,可得莒縣農村生活污水排放污染物COD 含量約4 104 t,氨氮約256.5 t,總磷
51.3 t,總氮461.7 t,詳見表1。
表1 莒縣農村生活污水污染物濃度排放表t
2)農田面源污染源估算。農田面源污染主要是由于降雨和農田灌溉用水產生農田徑流。2019年,莒縣耕地面積達到9.76 萬hm2,農業(yè)灌溉退水和農田降雨徑流量共5 873 萬m3;化肥折純量合計34 961 t,其中氮肥5 698 t,磷肥1 670 t,鉀肥2 258 t,復合肥25 335 t;農藥使用量881 t。
農田污染物根據不同農田性質,化肥使用量以坡度、土壤類型、作物類型、降水量等確定不同修正系數,其中化肥施用量按折純法計算,在此基礎上計算出各種化肥的施用強度,并估算農田污染,詳見表2。
表2 莒縣農田污染物產生量估算表
3)畜禽養(yǎng)殖污染估算。參考《畜禽養(yǎng)殖業(yè)產污系數與排污系數手冊》估算畜禽養(yǎng)殖產生的污染物量。2019 年,莒縣大牲畜存欄4.39 萬頭,小牲畜存欄58.08 萬頭。結合對應的產污系數,見表3。
表3 莒縣畜禽養(yǎng)殖產污系數表
綜合各地調研監(jiān)測及文獻,標準化規(guī)模養(yǎng)殖場污染物入河系數取0.01,散養(yǎng)畜禽業(yè)入河系數取0.02。莒縣畜禽養(yǎng)殖污染物負荷和入河量估算詳見表4。
表4 莒縣畜禽養(yǎng)殖污染物負荷估算與入河量估算成果表
對于城鎮(zhèn)地表徑流負荷,根據城鎮(zhèn)地表不透水面積和年降雨量,結合典型調查,采用產污系數法進行污染負荷估算。
參考同類地區(qū)經驗值,確定莒縣城鎮(zhèn)不同土地利用類型徑流系數,見表5。
表5 2019 年莒縣城鎮(zhèn)不同土地利用類型徑流系數表
借鑒同類地區(qū)地表徑流水質資料,推斷莒縣地表徑流的污染物濃度見表6。
表6 莒縣地表徑流污染物濃度參考表mg/L
采用莒縣多年平均降雨量729.7 mm 計算,地表徑流污染物的平均濃度乘以年徑流總量,可估算出莒縣城鎮(zhèn)地表徑流各污染物產生量,具體見表7。
表7 2019 年莒縣城鎮(zhèn)地表徑流污染負荷估算表
莒縣主要河道面源污染相對較大,尤其農村生活污水面源污染最大,需進一步加強面源污染綜合治理,保護水生態(tài)環(huán)境系統。面源污染綜合排放數據見表8。
表8 面源污染調查評價匯總表t
農村生活污水COD、氨氮、TP、TN 的排放量為4 873.5 t,城鎮(zhèn)地表徑流COD、氨氮、TP、TN 的排放量為3 426.09 t,農田面源污染源COD、氨氮、TP、TN 的排放量為1 716.82 t,畜禽養(yǎng)殖COD、氨氮、TP、TN 的排放量為645.71 t。農村生活污水是莒縣的最大污染源,需要高度重視,良好管理。各污染源排放量如圖1 所示。
圖1 面源污染排放量柱狀圖
對莒縣面源污染排放量進行統計分析,結果如圖2 所示,可以看出在4 個評價因子里,COD 排放量最高,占86%,氨氮和TN 排放量均占7%,TP 排放量最低,占1%。
圖2 面源污染源結構分析
嚴格落實畜禽養(yǎng)殖禁養(yǎng)區(qū)、限養(yǎng)區(qū)、適養(yǎng)區(qū)的管理規(guī)定,從源頭上控制畜禽養(yǎng)殖污染,切實達到保護和改善農牧區(qū)生態(tài)環(huán)境的目的。養(yǎng)殖場建設糞污收集處理設施,配套成熟、穩(wěn)定的糞污收集處理技術,對畜離糞尿實行無害化處理,減少環(huán)境污染。推進種養(yǎng)一體化或種養(yǎng)加一體化養(yǎng)殖污染治理技術模式,避免產生二次污染。
加快農村生活污水處理廠及配套建設。對可納入污水收集管網的村莊,優(yōu)先考慮納入污水收集管網,統一處理;對不能納入城鎮(zhèn)污水收集管網的村莊,生活污水量大且易于統一收集的,建設雨污分流收集管網,采用建設生物氧化塘、一體化污水處理設施、集中式人工濕地等方式集中處理;對居住相對分散,生活污水難以統一收集的村莊,盡可能利用現有自然溝渠,結合農村改廁實行獨戶或聯戶收集,采用分散式人工濕地、氧化塘、化糞池等方式分散處理。
農田面源污染治理可采用源端控制、中端攔截的思路。通過投入化學品包裝田間收集池,化學農藥替代、友好型農藥推廣、精確高效施用農藥、統防統治等綜合防治措施,科學確定施肥時期,實現農田污染源頭減量及控制,建立農田病蟲害綠色防控體系和綠色施肥體系。通過改造農田排水生態(tài)溝渠,實現農田面源污染的過程攔截。
城市地表徑流污染可采用工程措施和非工程措施相結合的方法進行。工程措施通過修建沉淀池、滲漏坑、多孔路面、蓄水池等控制污染,非工程措施通過分流制小區(qū)域水處理,增大城市綠化面積,加強對施工現場、機修廠、停車場廢棄物管理,控制城市綠地肥料、農藥使用等方式減少污染。