山區(qū)小流域污染與治理對(duì)策研究
——以重慶市梁灘河流域?yàn)槔?/h1>
2010-08-03 08:32:04杜利瓊張永戰(zhàn)傅瓦利
水資源保護(hù) 2010年4期
杜利瓊,夏 非,張永戰(zhàn),傅瓦利
(1.南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院,江蘇 南京 210093;2.海岸與海島開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210093;3.西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,重慶 400715)
1 研究區(qū)概況
梁灘河流域位于縉云山與中梁山之間的北碚丘陵谷地及中梁山的狹長(zhǎng)槽谷地帶,系溫塘峽背斜和觀音峽背斜之間的白市驛向斜控制形成的山間坳陷,南北長(zhǎng),東西窄,地勢(shì)北低南高,東西高,中間凹,流域面積520.5 km2,平均海拔高度300m左右。它地處亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū),四季分明,冬暖夏涼,年平均氣溫17.5～18.8℃,多年平均降水量1000～1200mm,蒸發(fā)量略低于降水量。降水主要集中于春末夏初,5～6月是降水高峰季節(jié),多以大雨、暴雨形式發(fā)生,降水強(qiáng)度大;盛夏(7～8月)降水量較少。夏季平均氣溫27.5～28.5℃,日最高氣溫超過(guò)35℃的年平均日數(shù)達(dá)20d以上,易出現(xiàn)嚴(yán)重伏旱[1]。
梁灘河是嘉陵江一級(jí)支流之一,發(fā)源于白市驛,流經(jīng)重慶市九龍坡、沙坪壩、北碚3區(qū),在北碚歇馬鎮(zhèn)注入嘉陵江(圖1),全長(zhǎng)88km,有5條主要支流,河道平均比降0.26%,多年平均流量6.6 m3/s[2]。該河底有厚約1.5m的泥質(zhì)淤積,可分3層,頂部為平均厚度0.3m的流動(dòng)浮泥層,中部為平均厚度0.45m的黑色泥層,底部為平均厚度0.75m的灰黃色泥層[3]。
圖1 梁灘河流域示意圖(據(jù)文獻(xiàn)[3]修改)
梁灘河流域涉及15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,新城鎮(zhèn)多集中沿河發(fā)展,常住人口近40萬(wàn),成為重慶市重要的糧食、蔬菜、油料、蠶繭、畜禽生產(chǎn)基地。如回龍壩鎮(zhèn)發(fā)展以家庭作坊為主的紡織業(yè),逐漸成為沙坪壩區(qū)的紡織工業(yè)基地;鳳凰鎮(zhèn)以加工摩托車零配件為主,為當(dāng)?shù)貛?lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益;畜禽業(yè)從20世紀(jì)90年代初興起,經(jīng)政府大力扶植而快速發(fā)展,沿河的白市驛、西永、土主、回龍壩、歇馬等鎮(zhèn)養(yǎng)殖業(yè)尤其興盛,養(yǎng)殖規(guī)模每年都近百萬(wàn)頭(只),至今畜禽養(yǎng)殖已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收的重要途徑之一。
經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),帶來(lái)了一系列的環(huán)境問(wèn)題。20世紀(jì)90年代初期以前,梁灘河河水清澈,魚(yú)蝦成群。90年代中后期以來(lái),流域水質(zhì)開(kāi)始惡化,很快變成了一條散發(fā)著惡臭的“黑河”,水質(zhì)已成劣Ⅴ類,不能用于人畜飲用和灌溉,嚴(yán)重威脅沿河居民的飲用水安全,同時(shí)也在一定程度上影響到嘉陵江的水質(zhì)和流域內(nèi)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,制約著重慶市西部生態(tài)農(nóng)業(yè)基地的建設(shè)。如不及時(shí)進(jìn)行污染治理,還可能影響到三峽庫(kù)區(qū)的水質(zhì)。
2 研究方法
通過(guò)文獻(xiàn)資料的查閱、搜集、整理,全面認(rèn)識(shí)梁灘河流域的基本現(xiàn)狀;走訪土主鎮(zhèn)政府,獲取可靠數(shù)據(jù),并對(duì)土主鎮(zhèn)養(yǎng)殖戶進(jìn)行抽樣問(wèn)卷調(diào)查,運(yùn)用實(shí)證分析法研究分析污染源;通過(guò)對(duì)土主鎮(zhèn)的實(shí)地調(diào)查并結(jié)合對(duì)其他類似鄉(xiāng)鎮(zhèn)的調(diào)查了解,分析以往采取的治污措施及效果,利用對(duì)土主鎮(zhèn)抽樣調(diào)查問(wèn)卷的統(tǒng)計(jì)結(jié)果并結(jié)合具體案例,探討該地區(qū)發(fā)展沼氣的可行性及其發(fā)展模式。
3 梁灘河流域的污染
梁灘河作為飲用水源、工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)灌溉用水等,其功能應(yīng)是執(zhí)行地表水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn),但從2001年的檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看,整個(gè)流域水體污染嚴(yán)重,特別是在西永和土主兩鎮(zhèn)以下的小石門(mén)段污染尤為嚴(yán)重 ,其中 COD、TP、NH3-N、BOD、Cr6+、Pb、Cd、CODMn、石油類、大腸菌群等10項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)(表1)[4],水質(zhì)已成劣Ⅴ類。
3.1 污染源分析
短短幾年間,梁灘河從山清水秀變成劣Ⅴ類水質(zhì)的臭水溝,其污染源主要有農(nóng)業(yè)點(diǎn)源加面源污染、工業(yè)點(diǎn)源污染、城鎮(zhèn)生活面源污染,其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的畜禽養(yǎng)殖污染問(wèn)題尤為突出與嚴(yán)重。
表12001年梁灘河水質(zhì)監(jiān)測(cè)小石門(mén)測(cè)站統(tǒng)計(jì)[4]
3.1.1 農(nóng)業(yè)污染源
養(yǎng)殖污染嚴(yán)重是導(dǎo)致梁灘河污染的主要原因。流域內(nèi)白市驛、西永、土主、回龍壩、歇馬等鎮(zhèn)沿河分布有大量畜禽養(yǎng)殖戶,每鎮(zhèn)的年養(yǎng)殖規(guī)模數(shù)百萬(wàn)頭(只),有的養(yǎng)殖大戶已向小規(guī)模化發(fā)展。下面以土主鎮(zhèn)為例說(shuō)明畜禽養(yǎng)殖污染情況。
該鎮(zhèn)養(yǎng)鴨戶共有159戶,鴨只需1個(gè)月即可出欄;養(yǎng)豬戶共有21戶,豬4個(gè)月即可出欄;養(yǎng)奶牛數(shù)量超過(guò)10頭的共有2戶,其余的少量飼養(yǎng)戶不足10戶。其他殖的畜禽還包括雞、鵝、狗等,但規(guī)模很小,一般在5頭(只)以內(nèi),其排泄物較少,忽略不計(jì);屠宰戶有9戶,主要是宰鴨(生豬都外運(yùn)集中屠宰),鎮(zhèn)里的鴨子幾乎都是在這9戶屠宰場(chǎng)屠宰后再供應(yīng)市場(chǎng)銷售。該鎮(zhèn)全年養(yǎng)殖和屠宰的排污量見(jiàn)表2,排污量約為8億～11億kg,而這些污染物未經(jīng)任何處理,幾乎全部直接排入河流。
表2 土主鎮(zhèn)畜牧業(yè)全年排污量
畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢水主要是高濃度有機(jī)糞尿廢水和沖舍廢水,其中豬糞尿混合排出物的 ρ(COD)達(dá)81000mg/L,牛糞尿混合排出物的ρ(COD)達(dá)36000mg/L,籠養(yǎng)蛋雞沖洗廢水的ρ(COD)達(dá)43000～77000mg/L,ρ(BOD)為17000～ 32000mg/L,ρ(NH3-N)為 25000 ～4000mg/L[5],初步估算土主鎮(zhèn)畜牧業(yè)COD年排放量為35000t～85000t(表2)。沿河的白市驛、西永、回龍壩、歇馬等鎮(zhèn)(圖1)的畜禽養(yǎng)殖業(yè)也很興盛,其養(yǎng)殖規(guī)模與土主鎮(zhèn)相當(dāng),由此可見(jiàn)流域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖的污染嚴(yán)重程度。
此外,春、秋季氣候溫和,為養(yǎng)鴨旺季,排污量較大,而正值豐水季節(jié)使得點(diǎn)源污染在春秋最嚴(yán)重;盛夏炎熱干旱,養(yǎng)鴨戶大多休養(yǎng),排污量也減少,時(shí)值枯水期,點(diǎn)源污染相對(duì)較輕,但暴雨多發(fā)的夏季,雨水沖刷殘積地面的固體污物入河,使面源污染特別嚴(yán)重。
其他農(nóng)業(yè)面源污染。農(nóng)業(yè)(種植業(yè))使用的農(nóng)藥、化肥等在使用過(guò)程中浪費(fèi)嚴(yán)重,其中化肥利用率僅為35%～40%,大部分殘留在土壤、水體中,其主要成分氮、磷隨著農(nóng)業(yè)灌溉用水和地表徑流進(jìn)入河流、湖泊和水庫(kù),易造成富營(yíng)養(yǎng)化;農(nóng)藥利用率也僅為30%左右,70%的農(nóng)藥會(huì)隨灌溉水、降水等淋溶作用散逸入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中,是三峽庫(kù)區(qū)流域有毒害物質(zhì)污染源之一[6]。
3.1.2 工業(yè)污染源
梁灘河流域沿河布局著數(shù)百家企業(yè),包括紡織、摩配、電鍍、塑料等行業(yè),其廢水以及固體廢棄物等幾乎都沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格處理,直排入河,成為點(diǎn)狀污染源,使得水量不大、自凈能力差、環(huán)境容量小的梁灘河加重了負(fù)擔(dān)。紡織印染行業(yè)對(duì)環(huán)境的影響主要以廢水污染為主。據(jù)統(tǒng)計(jì),中國(guó)每年排放的印染廢水占工業(yè)廢水排放總量的35%,而排放的廢水又會(huì)污染20倍量的水體[7]。重慶市作為老紡織工業(yè)基地,僅沙坪壩區(qū)沿河就有400多家紡織企業(yè),巨大的排污量對(duì)梁灘河污染相當(dāng)嚴(yán)重;沙坪壩區(qū)沿河分布有十多家摩配、電鍍作坊,不易分解、擴(kuò)散性強(qiáng)的油污和污水直排梁灘河,增大了治污難度;沙坪壩區(qū)有100多家塑料廠,收購(gòu)的廢舊塑料經(jīng)過(guò)破碎處理后用水清洗,然后將污水直接排入梁灘河,造成污染。據(jù)統(tǒng)計(jì),2003年梁灘河流域沙坪壩段重點(diǎn)工業(yè)污染源排放的工業(yè)廢水量為977萬(wàn)m3,工業(yè)廢水中的主要污染物COD的排放量為1016t/a,BOD5為111.1t/a,石油類為0.8t/a,Cr6+為313.6t/a[3](表3)。
表3 梁灘河沙坪壩段重點(diǎn)企業(yè)工業(yè)廢水年排放總量[3]
3.1.3 城鎮(zhèn)生活污染源
據(jù)調(diào)查,梁灘河流域除北碚區(qū)建有1座日處理5萬(wàn)t的城市污水處理廠外,其他城鎮(zhèn)均無(wú)生活污水處理廠,雖然部分城鎮(zhèn)的污水經(jīng)化糞池簡(jiǎn)單處理后再排放,但其絕大部分未經(jīng)任何處理就直接排入梁灘河及其流域。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,以前分散的居民大量集中到城鎮(zhèn),兩岸居民的生活污水全部直排,每天的排放量近10萬(wàn)t,其COD排放量約4500t/a;固體垃圾等廢棄物也大量增加,并隨雨水沖刷產(chǎn)生大量的污水。城鎮(zhèn)化以前,分散農(nóng)戶所產(chǎn)生的污水以及廢棄物不會(huì)超過(guò)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境自凈能力,基本不會(huì)產(chǎn)生污染。不斷擴(kuò)建的新城鎮(zhèn)資金缺乏,沒(méi)有配套污水處理廠,大量直排的生活污水遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)環(huán)境的自凈能力,加重流域污染。
對(duì)比表2和表3,土主鎮(zhèn)畜牧業(yè)COD年排放量為35000～85000t,而沙區(qū)重點(diǎn)企業(yè)工業(yè)廢水中的COD的年排放量?jī)H為1016t,沿岸生活污水年排放COD約4500t。表2中的畜牧業(yè)COD排放僅列了土主鎮(zhèn)的指標(biāo),累計(jì)沿河的白市驛、西永、回龍壩、歇馬等鎮(zhèn),使得流域的畜牧業(yè)COD排放指標(biāo)最大。表3中只列了沙坪壩段重點(diǎn)企業(yè)工業(yè)的指標(biāo),累計(jì)九龍坡、北碚等區(qū)的所有工業(yè)COD排放量,其指標(biāo)應(yīng)高于沿岸生活污水排放量。從整個(gè)流域來(lái)看,畜禽養(yǎng)殖污染應(yīng)是最嚴(yán)重的,即表1中的有機(jī)污染主要源自畜禽養(yǎng)殖業(yè),再是工業(yè)污染,最次為城鎮(zhèn)生活及種植業(yè)污染,因此治污的首要問(wèn)題是解決畜禽養(yǎng)殖污染。
3.2 近年來(lái)的治理措施與效果
梁灘河1998年被重慶市政府列為亟待重點(diǎn)整治的嘉陵江支流之一,并被列入《三峽庫(kù)區(qū)及其上游水污染防治規(guī)劃》中,2004年被列入重慶市首批開(kāi)工治理的9條污染較重的河流之一。近期,在國(guó)務(wù)院新批準(zhǔn)的《三峽庫(kù)區(qū)及其上游水污染防治規(guī)劃(修訂本)》中,重慶市8條次級(jí)河流共獲得國(guó)家補(bǔ)助14.08億元,其中梁灘河的補(bǔ)助最高,達(dá)到了3.95億元。
由于2000年以來(lái)梁灘河污染日益嚴(yán)重,環(huán)境不斷惡化,當(dāng)?shù)卣扇〉闹挝鄞胧┲饕ú糠纸桂B(yǎng)鴨、建立化糞池與河道清淤等。
2003年沙坪壩區(qū)政府要求農(nóng)民逐漸減少養(yǎng)鴨數(shù)量,并規(guī)定在沿河300m以內(nèi)、公路沿線200m以內(nèi)、城鎮(zhèn)集中居住區(qū)、飲用水源地范圍內(nèi)農(nóng)民不準(zhǔn)養(yǎng)鴨,希望從限養(yǎng)到禁養(yǎng)最終發(fā)展為不養(yǎng)。然而,由于20世紀(jì)90年代政府鼓勵(lì)農(nóng)民養(yǎng)鴨并逐步走上了規(guī)模化養(yǎng)殖道路,每只鴨的純利潤(rùn)為2元,農(nóng)民養(yǎng)鴨年創(chuàng)收可達(dá)數(shù)萬(wàn)元,生活得到了顯著改善,并促進(jìn)了地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。但規(guī)模養(yǎng)殖的污染處理機(jī)制未形成,又未找到合理的替代產(chǎn)業(yè)來(lái)彌補(bǔ)取締養(yǎng)鴨業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失,所以減少養(yǎng)鴨方案的貫徹執(zhí)行遇到了很大阻力,養(yǎng)鴨規(guī)模幾乎沒(méi)有變化。此外,養(yǎng)殖戶從嚴(yán)查嚴(yán)打的地方搬到鄰村鄉(xiāng)鎮(zhèn)繼續(xù)養(yǎng)殖并排污入河,即在梁灘河流域僅換了地方排污入河,污染問(wèn)題沒(méi)有得到實(shí)質(zhì)性解決。
當(dāng)?shù)卣硪豁?xiàng)治污措施是鼓勵(lì)農(nóng)民建化糞池,將鴨糞中的有害物質(zhì)分解來(lái)減輕對(duì)梁灘河的污染程度。但是,農(nóng)民無(wú)力承擔(dān)昂貴的化糞池建池費(fèi),政府補(bǔ)貼的經(jīng)費(fèi)遲遲沒(méi)有到位。同時(shí),缺乏處理化糞池的固、液殘?jiān)募夹g(shù)規(guī)劃和具體措施,所以這一方案也告落空。
由濱江公司承擔(dān)的梁灘河清淤工作已經(jīng)開(kāi)始了一段時(shí)間了,通過(guò)開(kāi)挖河底淤泥運(yùn)到岸邊來(lái)改善河流環(huán)境。清淤工作投入了大量的人力物力,耗費(fèi)巨大,然而清淤大多只開(kāi)挖了頂部的浮泥,中部的黑色泥層開(kāi)挖不徹底,影響清淤成效。而且清淤只是清理已經(jīng)污染的河道,僅暫時(shí)緩解污染情況,無(wú)法從源頭上解決污染問(wèn)題,走的是一條先污染后治理的老路子,這樣的內(nèi)源污染整治勢(shì)必收效甚微,所以從該工程投入至今,梁灘河的污染情況并沒(méi)有得到根本性的改善。
綜上所述,梁灘河的治污情況可概括為:問(wèn)題關(guān)注度高,措施可行性差,河流污染依舊,水質(zhì)惡化加速。
4 沼氣化治污措施
梁灘河流域目前最主要的污染源是畜禽養(yǎng)殖污染,其次是工業(yè)點(diǎn)源污染及城鎮(zhèn)生活污染。實(shí)施沼氣化、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是科學(xué)解決畜禽養(yǎng)殖污染這一主要污染源的有效措施,結(jié)合工業(yè)點(diǎn)源、城鎮(zhèn)生活污染源的集中處理、達(dá)標(biāo)排放,梁灘河流域的環(huán)境污染問(wèn)題可基本得到控制和改善。
4.1 沼氣化治污可行性分析
a.技術(shù)成熟。我國(guó)沼氣已有100多年的發(fā)展歷史。20世紀(jì)30年代田立方開(kāi)辦“漢口天然瓦斯總行”,開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)沼氣利用之先河;20世紀(jì)50年代、70年代沼氣池建設(shè)分別有兩次大發(fā)展,但廢池較多;80年代以后沼氣池建設(shè)技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,廣泛應(yīng)用于發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)[8]。現(xiàn)在沼氣池的建設(shè)、維護(hù)和利用都已經(jīng)達(dá)到較高水平,而且其安全性也得到了大大的提高。重慶市沙坪壩區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站2007年組織沼氣推廣培訓(xùn)班,每個(gè)鎮(zhèn)都派人參加了學(xué)習(xí),為每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)都培養(yǎng)了一批專門(mén)的技術(shù)員。土主鎮(zhèn)一養(yǎng)豬大戶建有1座16m3的沼氣池,投入使用1年,運(yùn)轉(zhuǎn)良好,具有示范作用,便于技術(shù)推廣。
b.原料來(lái)源充沛。鴨糞、豬糞是很好的沼氣池原料,具有產(chǎn)氣量高、沼液可利用性強(qiáng)、沼渣較易處理等特點(diǎn)。養(yǎng)殖大戶日產(chǎn)大量的固、液有機(jī)廢物,比如養(yǎng)鴨每戶日排泄有機(jī)廢物約(2～3)×107kg,能保證沼氣池原料的充足連續(xù)供應(yīng)。大量的生活污水和液體廢棄物、屠宰場(chǎng)的污水及有機(jī)廢棄物亦可入池。豐富且優(yōu)質(zhì)的原料保證了沼氣池建成后可以長(zhǎng)效運(yùn)轉(zhuǎn),完成投資回收并帶來(lái)持續(xù)的經(jīng)濟(jì)效益。
c.農(nóng)戶參與積極性高。沼氣經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益顯著。沼氣池的建立可以滿足農(nóng)戶大部分炊事、照明、取暖等能源消耗,節(jié)省能源開(kāi)支。沼液、沼渣可以用于種植業(yè)當(dāng)作有機(jī)肥,節(jié)省肥料開(kāi)支;沼渣經(jīng)過(guò)除臭技術(shù)可以用作養(yǎng)殖業(yè)的飼料,節(jié)省養(yǎng)殖投入。同時(shí),沼氣清潔環(huán)保,與沼氣配套的改村、改灶、改廁有利于改善村容村貌,提高農(nóng)戶的生活質(zhì)量,利于農(nóng)民身心健康。從調(diào)查問(wèn)卷中可以看出,農(nóng)戶有迫切的建池愿望,希望政府投入50%～80%的建池費(fèi),自己籌資一部分建立沼氣池。
目前,該流域農(nóng)村的能源主要包括電力、煤炭、薪柴等。養(yǎng)殖戶月均耗電約300元,用于煮飯燒水、電器運(yùn)轉(zhuǎn)等;煤炭月花費(fèi)冬天約400元,夏天100元左右,用于加工喂養(yǎng)畜禽的食物。因此,戶均能耗約為500元/月(燃燒禾草薪柴的供能未算入)。調(diào)查問(wèn)卷的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,對(duì)于這筆能耗費(fèi)用,農(nóng)戶普遍認(rèn)為偏高。建1個(gè)8～10m3的沼氣池約需投入1500元,利用沼氣農(nóng)戶每年可以節(jié)約燃料和電費(fèi)250～350元,減少農(nóng)藥和化肥費(fèi)用150～200元,畜業(yè)增收150～200元,種植業(yè)增收也在150元左右,直接經(jīng)濟(jì)效益在800元左右,從而2年即可收回成本,1個(gè)沼氣池的壽命大概在10～15年[9],其推廣具有較好的可行性。
4.2 實(shí)例研究
以土主鎮(zhèn)力量村一建池的養(yǎng)豬戶為例分析沼氣效益。該戶一家8口人,能源消費(fèi)主要有:電力,用于電器運(yùn)轉(zhuǎn),月電費(fèi)約50元;煤炭,用于煮熟豬食,月花費(fèi)900元;沼氣,煮飯燒水。沼氣作為能源,年節(jié)省花費(fèi)約400元;沼液用于灌溉蔬菜和豬飼料,年節(jié)省化肥開(kāi)支約300～400元。該池年創(chuàng)收約700～800元,建池花費(fèi)了2000元,2～3年即可回收資金。該戶的生豬存欄量近百頭,沼氣池規(guī)模大,沼液沼渣贈(zèng)予鄰里,節(jié)省了化肥開(kāi)支,且作物長(zhǎng)勢(shì)好,病蟲(chóng)害少,被廣為傳頌。
該戶所有排污包括大量的豬糞以及生活污水都排入沼氣池,經(jīng)過(guò)沼氣池處理后COD的去除率在70%～80%左右,大腸菌值下降2～4個(gè)數(shù)量級(jí),改善了水質(zhì)。
5 沼氣池的發(fā)展模式探討
以土主鎮(zhèn)為例,該地發(fā)展沼氣必須遵循因地制宜的原則。不同類型的農(nóng)戶和不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段,沼氣發(fā)展的模式不同。該鎮(zhèn)的養(yǎng)殖大戶聚居在河流沿岸,這里水源充足,交通方便,便于飼料、疫苗及成品的運(yùn)輸和管理;一般的農(nóng)戶以及小規(guī)模養(yǎng)殖戶多散居在離河較遠(yuǎn)處。隨著勞動(dòng)力大量外出務(wù)工,種植業(yè)萎縮,種植面積小,耗肥量小,興盛的養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的大量的有機(jī)肥無(wú)法在鎮(zhèn)內(nèi)完全利用。因此,沼氣發(fā)展模式中必須考慮到養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)發(fā)展不平衡這一因素。
5.1 小池+還田:對(duì)于分散的養(yǎng)殖規(guī)模一般農(nóng)戶
離河較遠(yuǎn)的農(nóng)戶以種植業(yè)為主,養(yǎng)殖規(guī)模一般,沼氣原料不足,可建立小型池子,將畜禽排泄物歸池后,沼渣、沼液還田,肥效高,可增產(chǎn)增收。
5.2 中池+綜合利用:對(duì)于聚居的養(yǎng)殖大戶
養(yǎng)殖大戶一般離河較近,沼氣池原料充分,但種植業(yè)萎縮,肥耗少,開(kāi)展沼氣、沼液、沼渣的綜合利用必須采取特殊的模式。沼氣用作煮飯燒水、照明、取暖,經(jīng)濟(jì)衛(wèi)生,亦可用于畜禽保暖及用沼氣燈適當(dāng)延長(zhǎng)禽類光照時(shí)間以提高其產(chǎn)卵量而增收。沼渣、沼液肥效高,可以施于農(nóng)作物、果樹(shù)、花卉及護(hù)岸林等。盈余沼渣可制成有機(jī)肥外銷。用沼氣供熱蒸干沼渣所含的大量水分,調(diào)配各元素的比例制成高效的復(fù)合肥,促進(jìn)有機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展的同時(shí)也解決當(dāng)?shù)夭糠质Ｓ鄤趧?dòng)力的就業(yè)問(wèn)題,促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。另外,沼渣除臭之后,可作畜禽飼料,為養(yǎng)殖戶節(jié)約飼料投資的同時(shí)也處理了排污物,經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
重慶市四季分明、降水充沛、日照較長(zhǎng),適合多種農(nóng)作物、果樹(shù)、花卉生長(zhǎng),以沼氣池為紐帶將養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)和果樹(shù)、花卉業(yè)及林業(yè)結(jié)合起來(lái)發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),可取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。
5.3 池群+循環(huán)經(jīng)濟(jì):養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；⒓s化發(fā)展階段
政府正逐漸加大對(duì)養(yǎng)殖業(yè)的宏觀調(diào)控力度,促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)向規(guī)模化、集約化的經(jīng)營(yíng)方式轉(zhuǎn)型,實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益,便于監(jiān)管以消減食品安全隱患并緩解生態(tài)環(huán)境壓力。另一方面,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,農(nóng)戶的環(huán)保意識(shí)也在不斷提高。沼氣發(fā)展模式必須與該階段相適應(yīng)。
集約化的養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽排泄物多,建池規(guī)模應(yīng)擴(kuò)大,聚居戶可建立聯(lián)立的沼氣池群來(lái)處理污物。成規(guī)模的沼氣除了前述用途外,更關(guān)鍵的是可以用來(lái)發(fā)電,產(chǎn)生方便、穩(wěn)定、多用途的電能,突破了沼氣作為直接能源本身的局限,拓展了利用空間。沼液、沼渣除上述利用方式外,還可以建立加工廠,利用先進(jìn)的工藝提取出相應(yīng)的肥效元素,供給化工業(yè)、農(nóng)業(yè)等相關(guān)行業(yè),解決大量剩余勞動(dòng)力就業(yè)問(wèn)題的同時(shí),也促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在這些基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)以沼氣為紐帶的由養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)、花卉業(yè)、果樹(shù)業(yè)、護(hù)岸綠化林構(gòu)成的生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì),形成產(chǎn)業(yè)鏈。剩余沼渣經(jīng)過(guò)動(dòng)力生化過(guò)程,降低其COD,再排放入環(huán)境,且山區(qū)河流湍急,流動(dòng)過(guò)程中自凈作用也會(huì)降低其COD,其物質(zhì)、能量流動(dòng)模式如圖2所示。
畜禽排泄物等經(jīng)過(guò)沼氣化過(guò)程,COD的去除率可達(dá)70%～80%,沼渣采用動(dòng)力生化處理,可使COD的去除率更高,大大減少排入環(huán)境中的污染物,以促進(jìn)梁灘河功能的恢復(fù),改善流域生態(tài)環(huán)境。
圖2 以沼氣為紐帶的生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式
6 結(jié)論與討論
梁灘河流域系山區(qū)小流域,氣候溫暖濕潤(rùn),適于養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,經(jīng)濟(jì)發(fā)展也較快。隨著養(yǎng)殖業(yè)的興盛、工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,缺少相應(yīng)的環(huán)保措施而造成河流污染,水質(zhì)成劣Ⅴ類,嚴(yán)重影響人們的生活,反過(guò)來(lái)也制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展。本項(xiàng)研究表明,梁灘河流域目前最主要的污染源是畜禽養(yǎng)殖污染,其次是工業(yè)點(diǎn)源污染及城鎮(zhèn)生活污染。建立沼氣池、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是科學(xué)且可行地解決畜禽養(yǎng)殖污染這一主要污染源的可持續(xù)發(fā)展措施。沼氣池的技術(shù)成熟、效益顯著、農(nóng)戶參與積極性高使建池可行,但要遵循因地制宜的原則,在不同階段采取不同模式。對(duì)于集約化養(yǎng)殖,在梁灘河流域發(fā)展以沼氣為紐帶的生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì),其經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益均非常顯著,是解決當(dāng)前問(wèn)題的有效可行的措施,可以從根本上改善過(guò)去10年來(lái)采取的養(yǎng)鴨禁而不止、建立化糞池、河道清淤等治污措施成效較差的現(xiàn)狀。
梁灘河的污染問(wèn)題反映出城鎮(zhèn)化過(guò)程中經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)之間的矛盾。然而,在不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段,只要采用相適應(yīng)的以沼氣為紐帶的生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式,結(jié)合工業(yè)點(diǎn)源、城鎮(zhèn)生活污染源的集中處理、達(dá)標(biāo)排放,梁灘河流域的環(huán)境污染問(wèn)題可基本得到控制和改善。
山區(qū)河流往往是居民生活用水及當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)用水的主要水源,河流污染將嚴(yán)重影響人民生活生產(chǎn)。山區(qū)水系往往成羽狀,坡陡流急,多暴雨,污染物隨暴雨徑流迅速匯入主河道易造成干流污染。山區(qū)坡度大,平地有限,村鎮(zhèn)沿河集聚發(fā)展。山區(qū)的自然環(huán)境,適宜發(fā)展禽畜養(yǎng)殖,是當(dāng)?shù)鼐用裨黾邮杖氲闹匾a(chǎn)業(yè)。山區(qū)小流域的地形和水系特征促使畜牧業(yè)得到較好發(fā)展,因此畜禽養(yǎng)殖污染是山區(qū)水資源的一個(gè)重要污染源,保護(hù)與永續(xù)利用山區(qū)水資源的關(guān)鍵工作之一是治理畜禽養(yǎng)殖污染。不同山區(qū),經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段不同,畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)模各異,但大致都可以劃歸到上述的3個(gè)階段,分別采取相應(yīng)的沼氣發(fā)展模式解決不同山區(qū)的污染問(wèn)題應(yīng)是切實(shí)可行與有效的。不過(guò),山區(qū)小流域不同子區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式與相應(yīng)的土地利用方式的差異將導(dǎo)致環(huán)境污染源的差異,進(jìn)而產(chǎn)生不同類型和不同強(qiáng)度的污染組合特點(diǎn)[10],畜禽養(yǎng)殖污染對(duì)于某一局部流域地區(qū)可能并非是主要污染源,這點(diǎn)在實(shí)際工作中需要注意。
致謝:在本項(xiàng)實(shí)地調(diào)查研究中,重慶市沙坪壩區(qū)土主鎮(zhèn)政府相關(guān)工作人員和參與調(diào)查問(wèn)卷的村民提供了很多有價(jià)值的實(shí)地?cái)?shù)據(jù)資料;南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院竇貽儉教授給予了環(huán)境評(píng)價(jià)及沼液處理等有益建議,鄒欣慶教授對(duì)文章提出了建議和意見(jiàn);審稿專家對(duì)本文提出了寶貴的修改意見(jiàn),謹(jǐn)致謝忱。
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杜利瓊,夏 非,張永戰(zhàn),傅瓦利
(1.南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院,江蘇 南京 210093;2.海岸與海島開(kāi)發(fā)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210093;3.西南大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院,重慶 400715)
1 研究區(qū)概況
梁灘河流域位于縉云山與中梁山之間的北碚丘陵谷地及中梁山的狹長(zhǎng)槽谷地帶,系溫塘峽背斜和觀音峽背斜之間的白市驛向斜控制形成的山間坳陷,南北長(zhǎng),東西窄,地勢(shì)北低南高,東西高,中間凹,流域面積520.5 km2,平均海拔高度300m左右。它地處亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū),四季分明,冬暖夏涼,年平均氣溫17.5～18.8℃,多年平均降水量1000～1200mm,蒸發(fā)量略低于降水量。降水主要集中于春末夏初,5～6月是降水高峰季節(jié),多以大雨、暴雨形式發(fā)生,降水強(qiáng)度大;盛夏(7～8月)降水量較少。夏季平均氣溫27.5～28.5℃,日最高氣溫超過(guò)35℃的年平均日數(shù)達(dá)20d以上,易出現(xiàn)嚴(yán)重伏旱[1]。
梁灘河是嘉陵江一級(jí)支流之一,發(fā)源于白市驛,流經(jīng)重慶市九龍坡、沙坪壩、北碚3區(qū),在北碚歇馬鎮(zhèn)注入嘉陵江(圖1),全長(zhǎng)88km,有5條主要支流,河道平均比降0.26%,多年平均流量6.6 m3/s[2]。該河底有厚約1.5m的泥質(zhì)淤積,可分3層,頂部為平均厚度0.3m的流動(dòng)浮泥層,中部為平均厚度0.45m的黑色泥層,底部為平均厚度0.75m的灰黃色泥層[3]。
圖1 梁灘河流域示意圖(據(jù)文獻(xiàn)[3]修改)
梁灘河流域涉及15個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn),隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,新城鎮(zhèn)多集中沿河發(fā)展,常住人口近40萬(wàn),成為重慶市重要的糧食、蔬菜、油料、蠶繭、畜禽生產(chǎn)基地。如回龍壩鎮(zhèn)發(fā)展以家庭作坊為主的紡織業(yè),逐漸成為沙坪壩區(qū)的紡織工業(yè)基地;鳳凰鎮(zhèn)以加工摩托車零配件為主,為當(dāng)?shù)貛?lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益;畜禽業(yè)從20世紀(jì)90年代初興起,經(jīng)政府大力扶植而快速發(fā)展,沿河的白市驛、西永、土主、回龍壩、歇馬等鎮(zhèn)養(yǎng)殖業(yè)尤其興盛,養(yǎng)殖規(guī)模每年都近百萬(wàn)頭(只),至今畜禽養(yǎng)殖已成為當(dāng)?shù)剞r(nóng)民增收的重要途徑之一。
經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí),帶來(lái)了一系列的環(huán)境問(wèn)題。20世紀(jì)90年代初期以前,梁灘河河水清澈,魚(yú)蝦成群。90年代中后期以來(lái),流域水質(zhì)開(kāi)始惡化,很快變成了一條散發(fā)著惡臭的“黑河”,水質(zhì)已成劣Ⅴ類,不能用于人畜飲用和灌溉,嚴(yán)重威脅沿河居民的飲用水安全,同時(shí)也在一定程度上影響到嘉陵江的水質(zhì)和流域內(nèi)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展,制約著重慶市西部生態(tài)農(nóng)業(yè)基地的建設(shè)。如不及時(shí)進(jìn)行污染治理,還可能影響到三峽庫(kù)區(qū)的水質(zhì)。
2 研究方法
通過(guò)文獻(xiàn)資料的查閱、搜集、整理,全面認(rèn)識(shí)梁灘河流域的基本現(xiàn)狀;走訪土主鎮(zhèn)政府,獲取可靠數(shù)據(jù),并對(duì)土主鎮(zhèn)養(yǎng)殖戶進(jìn)行抽樣問(wèn)卷調(diào)查,運(yùn)用實(shí)證分析法研究分析污染源;通過(guò)對(duì)土主鎮(zhèn)的實(shí)地調(diào)查并結(jié)合對(duì)其他類似鄉(xiāng)鎮(zhèn)的調(diào)查了解,分析以往采取的治污措施及效果,利用對(duì)土主鎮(zhèn)抽樣調(diào)查問(wèn)卷的統(tǒng)計(jì)結(jié)果并結(jié)合具體案例,探討該地區(qū)發(fā)展沼氣的可行性及其發(fā)展模式。
3 梁灘河流域的污染
梁灘河作為飲用水源、工業(yè)用水和農(nóng)業(yè)灌溉用水等,其功能應(yīng)是執(zhí)行地表水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn),但從2001年的檢測(cè)數(shù)據(jù)來(lái)看,整個(gè)流域水體污染嚴(yán)重,特別是在西永和土主兩鎮(zhèn)以下的小石門(mén)段污染尤為嚴(yán)重 ,其中 COD、TP、NH3-N、BOD、Cr6+、Pb、Cd、CODMn、石油類、大腸菌群等10項(xiàng)指標(biāo)超標(biāo)(表1)[4],水質(zhì)已成劣Ⅴ類。
3.1 污染源分析
短短幾年間,梁灘河從山清水秀變成劣Ⅴ類水質(zhì)的臭水溝,其污染源主要有農(nóng)業(yè)點(diǎn)源加面源污染、工業(yè)點(diǎn)源污染、城鎮(zhèn)生活面源污染,其中農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的畜禽養(yǎng)殖污染問(wèn)題尤為突出與嚴(yán)重。
表12001年梁灘河水質(zhì)監(jiān)測(cè)小石門(mén)測(cè)站統(tǒng)計(jì)[4]
3.1.1 農(nóng)業(yè)污染源
養(yǎng)殖污染嚴(yán)重是導(dǎo)致梁灘河污染的主要原因。流域內(nèi)白市驛、西永、土主、回龍壩、歇馬等鎮(zhèn)沿河分布有大量畜禽養(yǎng)殖戶,每鎮(zhèn)的年養(yǎng)殖規(guī)模數(shù)百萬(wàn)頭(只),有的養(yǎng)殖大戶已向小規(guī)模化發(fā)展。下面以土主鎮(zhèn)為例說(shuō)明畜禽養(yǎng)殖污染情況。
該鎮(zhèn)養(yǎng)鴨戶共有159戶,鴨只需1個(gè)月即可出欄;養(yǎng)豬戶共有21戶,豬4個(gè)月即可出欄;養(yǎng)奶牛數(shù)量超過(guò)10頭的共有2戶,其余的少量飼養(yǎng)戶不足10戶。其他殖的畜禽還包括雞、鵝、狗等,但規(guī)模很小,一般在5頭(只)以內(nèi),其排泄物較少,忽略不計(jì);屠宰戶有9戶,主要是宰鴨(生豬都外運(yùn)集中屠宰),鎮(zhèn)里的鴨子幾乎都是在這9戶屠宰場(chǎng)屠宰后再供應(yīng)市場(chǎng)銷售。該鎮(zhèn)全年養(yǎng)殖和屠宰的排污量見(jiàn)表2,排污量約為8億～11億kg,而這些污染物未經(jīng)任何處理,幾乎全部直接排入河流。
表2 土主鎮(zhèn)畜牧業(yè)全年排污量
畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)廢水主要是高濃度有機(jī)糞尿廢水和沖舍廢水,其中豬糞尿混合排出物的 ρ(COD)達(dá)81000mg/L,牛糞尿混合排出物的ρ(COD)達(dá)36000mg/L,籠養(yǎng)蛋雞沖洗廢水的ρ(COD)達(dá)43000～77000mg/L,ρ(BOD)為17000～ 32000mg/L,ρ(NH3-N)為 25000 ～4000mg/L[5],初步估算土主鎮(zhèn)畜牧業(yè)COD年排放量為35000t～85000t(表2)。沿河的白市驛、西永、回龍壩、歇馬等鎮(zhèn)(圖1)的畜禽養(yǎng)殖業(yè)也很興盛,其養(yǎng)殖規(guī)模與土主鎮(zhèn)相當(dāng),由此可見(jiàn)流域內(nèi)畜禽養(yǎng)殖的污染嚴(yán)重程度。
此外,春、秋季氣候溫和,為養(yǎng)鴨旺季,排污量較大,而正值豐水季節(jié)使得點(diǎn)源污染在春秋最嚴(yán)重;盛夏炎熱干旱,養(yǎng)鴨戶大多休養(yǎng),排污量也減少,時(shí)值枯水期,點(diǎn)源污染相對(duì)較輕,但暴雨多發(fā)的夏季,雨水沖刷殘積地面的固體污物入河,使面源污染特別嚴(yán)重。
其他農(nóng)業(yè)面源污染。農(nóng)業(yè)(種植業(yè))使用的農(nóng)藥、化肥等在使用過(guò)程中浪費(fèi)嚴(yán)重,其中化肥利用率僅為35%～40%,大部分殘留在土壤、水體中,其主要成分氮、磷隨著農(nóng)業(yè)灌溉用水和地表徑流進(jìn)入河流、湖泊和水庫(kù),易造成富營(yíng)養(yǎng)化;農(nóng)藥利用率也僅為30%左右,70%的農(nóng)藥會(huì)隨灌溉水、降水等淋溶作用散逸入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中,是三峽庫(kù)區(qū)流域有毒害物質(zhì)污染源之一[6]。
3.1.2 工業(yè)污染源
梁灘河流域沿河布局著數(shù)百家企業(yè),包括紡織、摩配、電鍍、塑料等行業(yè),其廢水以及固體廢棄物等幾乎都沒(méi)有經(jīng)過(guò)嚴(yán)格處理,直排入河,成為點(diǎn)狀污染源,使得水量不大、自凈能力差、環(huán)境容量小的梁灘河加重了負(fù)擔(dān)。紡織印染行業(yè)對(duì)環(huán)境的影響主要以廢水污染為主。據(jù)統(tǒng)計(jì),中國(guó)每年排放的印染廢水占工業(yè)廢水排放總量的35%,而排放的廢水又會(huì)污染20倍量的水體[7]。重慶市作為老紡織工業(yè)基地,僅沙坪壩區(qū)沿河就有400多家紡織企業(yè),巨大的排污量對(duì)梁灘河污染相當(dāng)嚴(yán)重;沙坪壩區(qū)沿河分布有十多家摩配、電鍍作坊,不易分解、擴(kuò)散性強(qiáng)的油污和污水直排梁灘河,增大了治污難度;沙坪壩區(qū)有100多家塑料廠,收購(gòu)的廢舊塑料經(jīng)過(guò)破碎處理后用水清洗,然后將污水直接排入梁灘河,造成污染。據(jù)統(tǒng)計(jì),2003年梁灘河流域沙坪壩段重點(diǎn)工業(yè)污染源排放的工業(yè)廢水量為977萬(wàn)m3,工業(yè)廢水中的主要污染物COD的排放量為1016t/a,BOD5為111.1t/a,石油類為0.8t/a,Cr6+為313.6t/a[3](表3)。
表3 梁灘河沙坪壩段重點(diǎn)企業(yè)工業(yè)廢水年排放總量[3]
3.1.3 城鎮(zhèn)生活污染源
據(jù)調(diào)查,梁灘河流域除北碚區(qū)建有1座日處理5萬(wàn)t的城市污水處理廠外,其他城鎮(zhèn)均無(wú)生活污水處理廠,雖然部分城鎮(zhèn)的污水經(jīng)化糞池簡(jiǎn)單處理后再排放,但其絕大部分未經(jīng)任何處理就直接排入梁灘河及其流域。隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,以前分散的居民大量集中到城鎮(zhèn),兩岸居民的生活污水全部直排,每天的排放量近10萬(wàn)t,其COD排放量約4500t/a;固體垃圾等廢棄物也大量增加,并隨雨水沖刷產(chǎn)生大量的污水。城鎮(zhèn)化以前,分散農(nóng)戶所產(chǎn)生的污水以及廢棄物不會(huì)超過(guò)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境自凈能力,基本不會(huì)產(chǎn)生污染。不斷擴(kuò)建的新城鎮(zhèn)資金缺乏,沒(méi)有配套污水處理廠,大量直排的生活污水遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)環(huán)境的自凈能力,加重流域污染。
對(duì)比表2和表3,土主鎮(zhèn)畜牧業(yè)COD年排放量為35000～85000t,而沙區(qū)重點(diǎn)企業(yè)工業(yè)廢水中的COD的年排放量?jī)H為1016t,沿岸生活污水年排放COD約4500t。表2中的畜牧業(yè)COD排放僅列了土主鎮(zhèn)的指標(biāo),累計(jì)沿河的白市驛、西永、回龍壩、歇馬等鎮(zhèn),使得流域的畜牧業(yè)COD排放指標(biāo)最大。表3中只列了沙坪壩段重點(diǎn)企業(yè)工業(yè)的指標(biāo),累計(jì)九龍坡、北碚等區(qū)的所有工業(yè)COD排放量,其指標(biāo)應(yīng)高于沿岸生活污水排放量。從整個(gè)流域來(lái)看,畜禽養(yǎng)殖污染應(yīng)是最嚴(yán)重的,即表1中的有機(jī)污染主要源自畜禽養(yǎng)殖業(yè),再是工業(yè)污染,最次為城鎮(zhèn)生活及種植業(yè)污染,因此治污的首要問(wèn)題是解決畜禽養(yǎng)殖污染。
3.2 近年來(lái)的治理措施與效果
梁灘河1998年被重慶市政府列為亟待重點(diǎn)整治的嘉陵江支流之一,并被列入《三峽庫(kù)區(qū)及其上游水污染防治規(guī)劃》中,2004年被列入重慶市首批開(kāi)工治理的9條污染較重的河流之一。近期,在國(guó)務(wù)院新批準(zhǔn)的《三峽庫(kù)區(qū)及其上游水污染防治規(guī)劃(修訂本)》中,重慶市8條次級(jí)河流共獲得國(guó)家補(bǔ)助14.08億元,其中梁灘河的補(bǔ)助最高,達(dá)到了3.95億元。
由于2000年以來(lái)梁灘河污染日益嚴(yán)重,環(huán)境不斷惡化,當(dāng)?shù)卣扇〉闹挝鄞胧┲饕ú糠纸桂B(yǎng)鴨、建立化糞池與河道清淤等。
2003年沙坪壩區(qū)政府要求農(nóng)民逐漸減少養(yǎng)鴨數(shù)量,并規(guī)定在沿河300m以內(nèi)、公路沿線200m以內(nèi)、城鎮(zhèn)集中居住區(qū)、飲用水源地范圍內(nèi)農(nóng)民不準(zhǔn)養(yǎng)鴨,希望從限養(yǎng)到禁養(yǎng)最終發(fā)展為不養(yǎng)。然而,由于20世紀(jì)90年代政府鼓勵(lì)農(nóng)民養(yǎng)鴨并逐步走上了規(guī)模化養(yǎng)殖道路,每只鴨的純利潤(rùn)為2元,農(nóng)民養(yǎng)鴨年創(chuàng)收可達(dá)數(shù)萬(wàn)元,生活得到了顯著改善,并促進(jìn)了地區(qū)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。但規(guī)模養(yǎng)殖的污染處理機(jī)制未形成,又未找到合理的替代產(chǎn)業(yè)來(lái)彌補(bǔ)取締養(yǎng)鴨業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失,所以減少養(yǎng)鴨方案的貫徹執(zhí)行遇到了很大阻力,養(yǎng)鴨規(guī)模幾乎沒(méi)有變化。此外,養(yǎng)殖戶從嚴(yán)查嚴(yán)打的地方搬到鄰村鄉(xiāng)鎮(zhèn)繼續(xù)養(yǎng)殖并排污入河,即在梁灘河流域僅換了地方排污入河,污染問(wèn)題沒(méi)有得到實(shí)質(zhì)性解決。
當(dāng)?shù)卣硪豁?xiàng)治污措施是鼓勵(lì)農(nóng)民建化糞池,將鴨糞中的有害物質(zhì)分解來(lái)減輕對(duì)梁灘河的污染程度。但是,農(nóng)民無(wú)力承擔(dān)昂貴的化糞池建池費(fèi),政府補(bǔ)貼的經(jīng)費(fèi)遲遲沒(méi)有到位。同時(shí),缺乏處理化糞池的固、液殘?jiān)募夹g(shù)規(guī)劃和具體措施,所以這一方案也告落空。
由濱江公司承擔(dān)的梁灘河清淤工作已經(jīng)開(kāi)始了一段時(shí)間了,通過(guò)開(kāi)挖河底淤泥運(yùn)到岸邊來(lái)改善河流環(huán)境。清淤工作投入了大量的人力物力,耗費(fèi)巨大,然而清淤大多只開(kāi)挖了頂部的浮泥,中部的黑色泥層開(kāi)挖不徹底,影響清淤成效。而且清淤只是清理已經(jīng)污染的河道,僅暫時(shí)緩解污染情況,無(wú)法從源頭上解決污染問(wèn)題,走的是一條先污染后治理的老路子,這樣的內(nèi)源污染整治勢(shì)必收效甚微,所以從該工程投入至今,梁灘河的污染情況并沒(méi)有得到根本性的改善。
綜上所述,梁灘河的治污情況可概括為:問(wèn)題關(guān)注度高,措施可行性差,河流污染依舊,水質(zhì)惡化加速。
4 沼氣化治污措施
梁灘河流域目前最主要的污染源是畜禽養(yǎng)殖污染,其次是工業(yè)點(diǎn)源污染及城鎮(zhèn)生活污染。實(shí)施沼氣化、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是科學(xué)解決畜禽養(yǎng)殖污染這一主要污染源的有效措施,結(jié)合工業(yè)點(diǎn)源、城鎮(zhèn)生活污染源的集中處理、達(dá)標(biāo)排放,梁灘河流域的環(huán)境污染問(wèn)題可基本得到控制和改善。
4.1 沼氣化治污可行性分析
a.技術(shù)成熟。我國(guó)沼氣已有100多年的發(fā)展歷史。20世紀(jì)30年代田立方開(kāi)辦“漢口天然瓦斯總行”,開(kāi)創(chuàng)了我國(guó)沼氣利用之先河;20世紀(jì)50年代、70年代沼氣池建設(shè)分別有兩次大發(fā)展,但廢池較多;80年代以后沼氣池建設(shè)技術(shù)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步,廣泛應(yīng)用于發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)[8]。現(xiàn)在沼氣池的建設(shè)、維護(hù)和利用都已經(jīng)達(dá)到較高水平,而且其安全性也得到了大大的提高。重慶市沙坪壩區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站2007年組織沼氣推廣培訓(xùn)班,每個(gè)鎮(zhèn)都派人參加了學(xué)習(xí),為每個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)都培養(yǎng)了一批專門(mén)的技術(shù)員。土主鎮(zhèn)一養(yǎng)豬大戶建有1座16m3的沼氣池,投入使用1年,運(yùn)轉(zhuǎn)良好,具有示范作用,便于技術(shù)推廣。
b.原料來(lái)源充沛。鴨糞、豬糞是很好的沼氣池原料,具有產(chǎn)氣量高、沼液可利用性強(qiáng)、沼渣較易處理等特點(diǎn)。養(yǎng)殖大戶日產(chǎn)大量的固、液有機(jī)廢物,比如養(yǎng)鴨每戶日排泄有機(jī)廢物約(2～3)×107kg,能保證沼氣池原料的充足連續(xù)供應(yīng)。大量的生活污水和液體廢棄物、屠宰場(chǎng)的污水及有機(jī)廢棄物亦可入池。豐富且優(yōu)質(zhì)的原料保證了沼氣池建成后可以長(zhǎng)效運(yùn)轉(zhuǎn),完成投資回收并帶來(lái)持續(xù)的經(jīng)濟(jì)效益。
c.農(nóng)戶參與積極性高。沼氣經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益顯著。沼氣池的建立可以滿足農(nóng)戶大部分炊事、照明、取暖等能源消耗,節(jié)省能源開(kāi)支。沼液、沼渣可以用于種植業(yè)當(dāng)作有機(jī)肥,節(jié)省肥料開(kāi)支;沼渣經(jīng)過(guò)除臭技術(shù)可以用作養(yǎng)殖業(yè)的飼料,節(jié)省養(yǎng)殖投入。同時(shí),沼氣清潔環(huán)保,與沼氣配套的改村、改灶、改廁有利于改善村容村貌,提高農(nóng)戶的生活質(zhì)量,利于農(nóng)民身心健康。從調(diào)查問(wèn)卷中可以看出,農(nóng)戶有迫切的建池愿望,希望政府投入50%～80%的建池費(fèi),自己籌資一部分建立沼氣池。
目前,該流域農(nóng)村的能源主要包括電力、煤炭、薪柴等。養(yǎng)殖戶月均耗電約300元,用于煮飯燒水、電器運(yùn)轉(zhuǎn)等;煤炭月花費(fèi)冬天約400元,夏天100元左右,用于加工喂養(yǎng)畜禽的食物。因此,戶均能耗約為500元/月(燃燒禾草薪柴的供能未算入)。調(diào)查問(wèn)卷的統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示,對(duì)于這筆能耗費(fèi)用,農(nóng)戶普遍認(rèn)為偏高。建1個(gè)8～10m3的沼氣池約需投入1500元,利用沼氣農(nóng)戶每年可以節(jié)約燃料和電費(fèi)250～350元,減少農(nóng)藥和化肥費(fèi)用150～200元,畜業(yè)增收150～200元,種植業(yè)增收也在150元左右,直接經(jīng)濟(jì)效益在800元左右,從而2年即可收回成本,1個(gè)沼氣池的壽命大概在10～15年[9],其推廣具有較好的可行性。
4.2 實(shí)例研究
以土主鎮(zhèn)力量村一建池的養(yǎng)豬戶為例分析沼氣效益。該戶一家8口人,能源消費(fèi)主要有:電力,用于電器運(yùn)轉(zhuǎn),月電費(fèi)約50元;煤炭,用于煮熟豬食,月花費(fèi)900元;沼氣,煮飯燒水。沼氣作為能源,年節(jié)省花費(fèi)約400元;沼液用于灌溉蔬菜和豬飼料,年節(jié)省化肥開(kāi)支約300～400元。該池年創(chuàng)收約700～800元,建池花費(fèi)了2000元,2～3年即可回收資金。該戶的生豬存欄量近百頭,沼氣池規(guī)模大,沼液沼渣贈(zèng)予鄰里,節(jié)省了化肥開(kāi)支,且作物長(zhǎng)勢(shì)好,病蟲(chóng)害少,被廣為傳頌。
該戶所有排污包括大量的豬糞以及生活污水都排入沼氣池,經(jīng)過(guò)沼氣池處理后COD的去除率在70%～80%左右,大腸菌值下降2～4個(gè)數(shù)量級(jí),改善了水質(zhì)。
5 沼氣池的發(fā)展模式探討
以土主鎮(zhèn)為例,該地發(fā)展沼氣必須遵循因地制宜的原則。不同類型的農(nóng)戶和不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段,沼氣發(fā)展的模式不同。該鎮(zhèn)的養(yǎng)殖大戶聚居在河流沿岸,這里水源充足,交通方便,便于飼料、疫苗及成品的運(yùn)輸和管理;一般的農(nóng)戶以及小規(guī)模養(yǎng)殖戶多散居在離河較遠(yuǎn)處。隨著勞動(dòng)力大量外出務(wù)工,種植業(yè)萎縮,種植面積小,耗肥量小,興盛的養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)生的大量的有機(jī)肥無(wú)法在鎮(zhèn)內(nèi)完全利用。因此,沼氣發(fā)展模式中必須考慮到養(yǎng)殖業(yè)和種植業(yè)發(fā)展不平衡這一因素。
5.1 小池+還田:對(duì)于分散的養(yǎng)殖規(guī)模一般農(nóng)戶
離河較遠(yuǎn)的農(nóng)戶以種植業(yè)為主,養(yǎng)殖規(guī)模一般,沼氣原料不足,可建立小型池子,將畜禽排泄物歸池后,沼渣、沼液還田,肥效高,可增產(chǎn)增收。
5.2 中池+綜合利用:對(duì)于聚居的養(yǎng)殖大戶
養(yǎng)殖大戶一般離河較近,沼氣池原料充分,但種植業(yè)萎縮,肥耗少,開(kāi)展沼氣、沼液、沼渣的綜合利用必須采取特殊的模式。沼氣用作煮飯燒水、照明、取暖,經(jīng)濟(jì)衛(wèi)生,亦可用于畜禽保暖及用沼氣燈適當(dāng)延長(zhǎng)禽類光照時(shí)間以提高其產(chǎn)卵量而增收。沼渣、沼液肥效高,可以施于農(nóng)作物、果樹(shù)、花卉及護(hù)岸林等。盈余沼渣可制成有機(jī)肥外銷。用沼氣供熱蒸干沼渣所含的大量水分,調(diào)配各元素的比例制成高效的復(fù)合肥,促進(jìn)有機(jī)農(nóng)業(yè)發(fā)展的同時(shí)也解決當(dāng)?shù)夭糠质Ｓ鄤趧?dòng)力的就業(yè)問(wèn)題,促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。另外,沼渣除臭之后,可作畜禽飼料,為養(yǎng)殖戶節(jié)約飼料投資的同時(shí)也處理了排污物,經(jīng)濟(jì)環(huán)保。
重慶市四季分明、降水充沛、日照較長(zhǎng),適合多種農(nóng)作物、果樹(shù)、花卉生長(zhǎng),以沼氣池為紐帶將養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)和果樹(shù)、花卉業(yè)及林業(yè)結(jié)合起來(lái)發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè),可取得顯著的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。
5.3 池群+循環(huán)經(jīng)濟(jì):養(yǎng)殖業(yè)規(guī)?；⒓s化發(fā)展階段
政府正逐漸加大對(duì)養(yǎng)殖業(yè)的宏觀調(diào)控力度,促進(jìn)養(yǎng)殖業(yè)向規(guī)模化、集約化的經(jīng)營(yíng)方式轉(zhuǎn)型,實(shí)現(xiàn)規(guī)模效益,便于監(jiān)管以消減食品安全隱患并緩解生態(tài)環(huán)境壓力。另一方面,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,農(nóng)戶的環(huán)保意識(shí)也在不斷提高。沼氣發(fā)展模式必須與該階段相適應(yīng)。
集約化的養(yǎng)殖場(chǎng)畜禽排泄物多,建池規(guī)模應(yīng)擴(kuò)大,聚居戶可建立聯(lián)立的沼氣池群來(lái)處理污物。成規(guī)模的沼氣除了前述用途外,更關(guān)鍵的是可以用來(lái)發(fā)電,產(chǎn)生方便、穩(wěn)定、多用途的電能,突破了沼氣作為直接能源本身的局限,拓展了利用空間。沼液、沼渣除上述利用方式外,還可以建立加工廠,利用先進(jìn)的工藝提取出相應(yīng)的肥效元素,供給化工業(yè)、農(nóng)業(yè)等相關(guān)行業(yè),解決大量剩余勞動(dòng)力就業(yè)問(wèn)題的同時(shí),也促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在這些基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)以沼氣為紐帶的由養(yǎng)殖業(yè)、種植業(yè)、花卉業(yè)、果樹(shù)業(yè)、護(hù)岸綠化林構(gòu)成的生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì),形成產(chǎn)業(yè)鏈。剩余沼渣經(jīng)過(guò)動(dòng)力生化過(guò)程,降低其COD,再排放入環(huán)境,且山區(qū)河流湍急,流動(dòng)過(guò)程中自凈作用也會(huì)降低其COD,其物質(zhì)、能量流動(dòng)模式如圖2所示。
畜禽排泄物等經(jīng)過(guò)沼氣化過(guò)程,COD的去除率可達(dá)70%～80%,沼渣采用動(dòng)力生化處理,可使COD的去除率更高,大大減少排入環(huán)境中的污染物,以促進(jìn)梁灘河功能的恢復(fù),改善流域生態(tài)環(huán)境。
圖2 以沼氣為紐帶的生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)模式
6 結(jié)論與討論
梁灘河流域系山區(qū)小流域,氣候溫暖濕潤(rùn),適于養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展,經(jīng)濟(jì)發(fā)展也較快。隨著養(yǎng)殖業(yè)的興盛、工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、城鎮(zhèn)化進(jìn)程的加快,缺少相應(yīng)的環(huán)保措施而造成河流污染,水質(zhì)成劣Ⅴ類,嚴(yán)重影響人們的生活,反過(guò)來(lái)也制約經(jīng)濟(jì)發(fā)展。本項(xiàng)研究表明,梁灘河流域目前最主要的污染源是畜禽養(yǎng)殖污染,其次是工業(yè)點(diǎn)源污染及城鎮(zhèn)生活污染。建立沼氣池、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)是科學(xué)且可行地解決畜禽養(yǎng)殖污染這一主要污染源的可持續(xù)發(fā)展措施。沼氣池的技術(shù)成熟、效益顯著、農(nóng)戶參與積極性高使建池可行,但要遵循因地制宜的原則,在不同階段采取不同模式。對(duì)于集約化養(yǎng)殖,在梁灘河流域發(fā)展以沼氣為紐帶的生態(tài)農(nóng)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì),其經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益均非常顯著,是解決當(dāng)前問(wèn)題的有效可行的措施,可以從根本上改善過(guò)去10年來(lái)采取的養(yǎng)鴨禁而不止、建立化糞池、河道清淤等治污措施成效較差的現(xiàn)狀。
梁灘河的污染問(wèn)題反映出城鎮(zhèn)化過(guò)程中經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)之間的矛盾。然而,在不同的經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段,只要采用相適應(yīng)的以沼氣為紐帶的生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式,結(jié)合工業(yè)點(diǎn)源、城鎮(zhèn)生活污染源的集中處理、達(dá)標(biāo)排放,梁灘河流域的環(huán)境污染問(wèn)題可基本得到控制和改善。
山區(qū)河流往往是居民生活用水及當(dāng)?shù)毓まr(nóng)業(yè)用水的主要水源,河流污染將嚴(yán)重影響人民生活生產(chǎn)。山區(qū)水系往往成羽狀,坡陡流急,多暴雨,污染物隨暴雨徑流迅速匯入主河道易造成干流污染。山區(qū)坡度大,平地有限,村鎮(zhèn)沿河集聚發(fā)展。山區(qū)的自然環(huán)境,適宜發(fā)展禽畜養(yǎng)殖,是當(dāng)?shù)鼐用裨黾邮杖氲闹匾a(chǎn)業(yè)。山區(qū)小流域的地形和水系特征促使畜牧業(yè)得到較好發(fā)展,因此畜禽養(yǎng)殖污染是山區(qū)水資源的一個(gè)重要污染源,保護(hù)與永續(xù)利用山區(qū)水資源的關(guān)鍵工作之一是治理畜禽養(yǎng)殖污染。不同山區(qū),經(jīng)濟(jì)發(fā)展階段不同,畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)模各異,但大致都可以劃歸到上述的3個(gè)階段,分別采取相應(yīng)的沼氣發(fā)展模式解決不同山區(qū)的污染問(wèn)題應(yīng)是切實(shí)可行與有效的。不過(guò),山區(qū)小流域不同子區(qū)域產(chǎn)業(yè)發(fā)展模式與相應(yīng)的土地利用方式的差異將導(dǎo)致環(huán)境污染源的差異,進(jìn)而產(chǎn)生不同類型和不同強(qiáng)度的污染組合特點(diǎn)[10],畜禽養(yǎng)殖污染對(duì)于某一局部流域地區(qū)可能并非是主要污染源,這點(diǎn)在實(shí)際工作中需要注意。
致謝:在本項(xiàng)實(shí)地調(diào)查研究中,重慶市沙坪壩區(qū)土主鎮(zhèn)政府相關(guān)工作人員和參與調(diào)查問(wèn)卷的村民提供了很多有價(jià)值的實(shí)地?cái)?shù)據(jù)資料;南京大學(xué)地理與海洋科學(xué)學(xué)院竇貽儉教授給予了環(huán)境評(píng)價(jià)及沼液處理等有益建議,鄒欣慶教授對(duì)文章提出了建議和意見(jiàn);審稿專家對(duì)本文提出了寶貴的修改意見(jiàn),謹(jǐn)致謝忱。
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