曲靖阿崗水庫徑流區(qū)農業(yè)面源污染負荷分析及評價

謝　飛，王志蕓，譚志衛(wèi)，李　俊

(云南省環(huán)境科學研究院，云南高原湖泊流域污染過程與管理重點實驗室，云南 昆明 650034)

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曲靖阿崗水庫徑流區(qū)農業(yè)面源污染負荷分析及評價

謝飛，王志蕓，譚志衛(wèi)，李俊

(云南省環(huán)境科學研究院，云南高原湖泊流域污染過程與管理重點實驗室，云南 昆明 650034)

摘要：以區(qū)域水環(huán)境保護為出發(fā)點，把曲靖阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)作為研究范圍，通過調查了解研究范圍內的農業(yè)面源污染情況，核算了農業(yè)面源污染負荷，并利用等標污染負荷法對農業(yè)面源污染進行了分析與評價。結果表明，2013年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)的農業(yè)面源污染物 COD 、TN 、TP和NH3-N 的入庫量分別為 1693.67t/a、186.62t/a、41.57t/a 和 90.37t/a。東山鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)的等標污染指數最高，分別為12.97和11.96，對水庫水體存在污染。農業(yè)面源污染的主要污染來源是人畜糞便污染，等標污染負荷比達到54.28%，主要污染物是TP和TN，等標污染負荷比分別為43.38%和38.95%，磷污染應該受到重視。

關鍵詞：農業(yè)面源污染；等標污染負荷；人畜糞便；磷污染；水庫環(huán)境保護；曲靖

阿崗水庫位于云南省曲靖市羅平縣西北部九龍河上游的篆長河上，流域面積1142km2。其所處的九龍河屬珠江上段的南盤江水系黃泥河中游的右岸最大一級支流。阿崗水庫的建成，是解決羅平壩區(qū)城鎮(zhèn)生活及工業(yè)用水、農業(yè)灌溉用水，以及九龍河中下游農村生活、農業(yè)灌溉、工業(yè)供水、河道生態(tài)用水、干流梯級水力發(fā)電用水各方矛盾的關鍵性工程，同時為羅平壩的城鎮(zhèn)生活及工業(yè)供水、灌溉提供了重要保障。

阿崗水庫流域跨越曲靖市和富源、羅平、師宗、陸良4縣，共涉及5個縣(區(qū))、4個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、110個村委會和5個居民委員會。流域內農業(yè)以傳統(tǒng)農業(yè)為主，阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內的農村居民生活、農業(yè)生產、畜禽養(yǎng)殖都與阿崗水庫的水質安全息息相關。了解阿崗水庫周邊的污染來源，尤其是農業(yè)面源污染，對維護阿崗水庫的水質安全，消除環(huán)境安全隱患，強化阿崗水庫的水源保障功能至關重要。同時，本研究希望通過阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內的農業(yè)面源污染分析與評價，為水源保護區(qū)的水污染調查與防治提供借鑒和參考。

1材料與方法

1.1研究范圍

以阿崗水庫壩址以上的徑流區(qū)為研究范圍，涉及富源縣墨紅鎮(zhèn)、羅平縣阿崗鎮(zhèn)、馬街鎮(zhèn)、陸良縣活水鄉(xiāng)和麒麟區(qū)東山鎮(zhèn)五個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。調查內容包括研究范圍內的農村生活污染情況、農業(yè)種植情況、畜禽養(yǎng)殖情況以及農田固廢情況。

1.2資料來源

在阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內開展了一次較大規(guī)模的農業(yè)生產狀況調查，調查方式包括：①收集阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)所涉及的各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農村綜合統(tǒng)計數據；②開展農村入戶調查，采用現場訪談和問卷的方式開展農業(yè)生產狀況的調查。每次調查結束后，將所有搜集來的資料加以組織、分類、制表并匯總，使調查資料成為可供分析的數據。

1.3產排污系數

本研究污染負荷核算采用產排污系數法，產排污系數來源于云南省污染源普查辦公室提供的資料，計算參數見表1～表4。

1.4等標污染負荷法

等標污染負荷是污染評價中經常使用的評價指標，它主要反映污染源本身潛在的污染水平。采用等標污染負荷法對污染物進行評價，是用污染物的排放量除以環(huán)境中污染物的限量標準，把污染物的排放量轉化為“把污染物全部稀釋到評價標準所需的介質量”。計算結果不但反映了污染物在量上對環(huán)境的影響，也反映了污染物在質上對環(huán)境的影響。統(tǒng)一轉化之后，使同一污染源所排放污染物之間、不同污染源之間在對環(huán)境的潛在影響上進行比較成為可能[1-2]。本研究采用此方法對畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染負荷進行評價，評價因子選擇TN、TP和COD。

表1　農村人均生活污染產排系數

表2　人畜禽糞便產排系數

表3　農田固體廢棄物產排系數

表4　農田化肥施用量流失系數

式中：Pi—i污染物的等標排放量(m3)；Ci—i污染物流失量(t/a)；C0—污染物按GB3838—2002 Ⅲ類標準系列的閾濃度(COD為20mg/L，TN為mg/L，TP為0.2mg/L)。

等標污染指數=該地區(qū)污染源等標排放量/水資源總量。

2結果與分析

2.1農業(yè)面源污染調查結果

2.1.1種植業(yè)狀況

(1)農作物種植情況

徑流區(qū)內因現有水利設施供水不足，現狀大春作物以玉米、烤煙為主，水稻、小麥、油菜多種植在徑流區(qū)東山鎮(zhèn)、墨紅鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)。東山鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)玉米、烤煙、小麥、水稻、油菜、豆類都有種植。其中，東山鎮(zhèn)的小麥面積、水稻面積分別占到作物種植面積的33.25%和11.12%；阿崗鎮(zhèn)小麥面積、水稻面積分別占到作物種植面積的10.18%和1.01%。由于東山鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)與徑流區(qū)內的其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)作物種植情況有差異，所以農田化肥施用和農田化肥流失的情況也與其他鄉(xiāng)鎮(zhèn)有所不同。當地居民的主要口糧—大米有較大部分從徑流區(qū)以外的區(qū)域調入，糧食供給受外界影響明顯。壩址以上徑流區(qū)內主要的種植作物見表5。

表5　壩址以上徑流區(qū)內主要的種植作物 　(畝)

(2)農田化肥農藥施用情況調查

調查中發(fā)現，農戶主要使用的肥料類型以氮肥、磷肥、復合肥為主，尿素、鈣鎂磷肥，農家肥也廣泛使用。為提高耕地的產出，化肥施用量較大。農戶使用農藥種類主要以殺蟲劑、除草劑為主，其中，殺蟲劑類的農藥使用量較大。羅平縣作為全國烤煙生產大縣，烤煙種植過程中需要使用大量的殺蟲劑防治蟲害。

(3)農田固體廢棄物處置狀況

農田固體廢棄物主要包括秸稈和農用地膜。農田固體廢棄物處置不當，會改變土壤性質和土壤結構，影響土地生產力；還可隨地表徑流進入河流、水庫，污染水體，危害人體健康。

通過對農戶入戶調查走訪，徑流區(qū)內玉米是主要種植作物，收獲后會產生大量秸稈，平均秸稈產生量1000kg/畝。當地村民普遍飼養(yǎng)牲畜，特別大牲畜數量較多，秸稈收集以后主要作為牲畜的飼料儲存起來，少量剩余會還田作為肥料，幾乎沒有焚燒秸稈的現象。

煙草是徑流區(qū)內主要的經濟作物。為了改善煙株生長環(huán)境，提高肥料利用率，提高煙葉品質，當地大力推廣烤煙地膜覆蓋栽培技術，所以地膜使用量較大，平均5kg/畝。地膜廢棄后，主要有兩種處理方式，一是埋入土中覆蓋，二是當做垃圾焚燒掉。

2.1.2畜禽養(yǎng)殖業(yè)狀況

根據農村入戶的生活狀況調查結果，散養(yǎng)畜禽在壩址以上徑流區(qū)內的農村地區(qū)較為普遍，大部分的農村家庭都養(yǎng)殖畜禽，養(yǎng)殖的畜禽種類最普遍的包括牛、馬、豬、羊、家禽。在調查中了解到，一般農村居民家禽多是放養(yǎng)的形式，養(yǎng)豬、羊和大牲畜類多以圈養(yǎng)的方式，放養(yǎng)形式的家禽糞便不易收集，圈養(yǎng)方式的牲畜糞便均能夠定期清掃后作為農田肥料直接還田，見表6。

表6　壩址以上徑流區(qū)畜禽養(yǎng)殖情況　(頭或只)

2.1.3農村生活污染狀況調查

調查顯示，壩址以上徑流區(qū)內的絕大部分農村均未設置完善的農村生活污水和生活垃圾的收集和處理處置措施。村莊環(huán)境衛(wèi)生狀況較差，道路基本沒有硬化，為土路。村民處理垃圾的方式主要是焚燒和埋入土中，部分溝渠內可見丟棄的生活垃圾，這些垃圾在雨水的沖刷下，可隨地表徑流進入河、庫。村落以戶廁為主，無沖水馬桶式的衛(wèi)生潔具，這些戶廁多為傳統(tǒng)獨立型農村戶外旱廁，散落于村內及農田附近，既影響村容村貌，又影響村莊環(huán)境衛(wèi)生及健康安全。部分村落設置了統(tǒng)一的公共廁所，仍舊是旱廁式的公廁，人的糞便基本全部回田作為農田肥料。壩址以上徑流區(qū)內的村莊幾乎沒有排水支渠，農村居民的生活污水以傾倒在自家房屋的房前屋后為主，污水亂排現象普遍。旱季的時候，污水排放后，由于地下滲漏和自然蒸發(fā)的作用，污水很快蒸干，但是雨季到來，在雨水的沖刷下會攜帶污染物進入河、庫，污染水體，是典型的面源污染。

2.2農業(yè)面源污染負荷核算

結合農業(yè)面源污染調查結果以及產排污系數可以計算得出2014年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內的農業(yè)面源污染負荷產生量和排放量。根據《全國水環(huán)境容量核定技術指南》，并考慮研究范圍內的實際情況，分別考慮污染物到達入湖距離(流程)、排污渠道的類型以及當地氣溫三類因素，對污染物進入水庫的入庫系數進行修正。綜合分析后，東山鎮(zhèn)、馬街鎮(zhèn)、墨紅鎮(zhèn)入庫修正系數為0.5，活水鄉(xiāng)和阿崗鎮(zhèn)入庫修正系數為0.65。因此，阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)農業(yè)面源污染負荷核算結果見表7。

由表7可知，2013年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內農業(yè)農村面源污染物入庫總量分別為:COD1693.67t/a、TN186.62t/a、TP41.57t/a、NH3-N 90.37t/a。農業(yè)農村面源污染中，從農村污染物的分布區(qū)域來看，污染物入庫量從大到小排列順序依次為東山鎮(zhèn)、阿崗鎮(zhèn)、活水鄉(xiāng)、墨紅鎮(zhèn)和馬街鎮(zhèn)。

表7　壩址以上徑流區(qū)各鄉(xiāng)鎮(zhèn)農業(yè)農村面源污染負荷總量

2.3農業(yè)面源污染分析與評價

2.3.1農業(yè)面源污染等標污染指數

根據農業(yè)面源污染負荷核算結果，結合等標污染負荷法，可以計算出阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內的農業(yè)面源污染負荷污染指數，見圖1。2013年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內東山鎮(zhèn)、馬街鎮(zhèn)、墨紅鎮(zhèn)、活水鄉(xiāng)和阿崗鎮(zhèn)的等標污染指數分別為12.97、0.37、2.82、3.50和11.96。各地區(qū)的等標污染指數存在差異，大小按從高到底排列為：東山鎮(zhèn)、阿崗鎮(zhèn)、活水鄉(xiāng)、墨紅鎮(zhèn)、馬街鎮(zhèn)。其中，東山鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)的等標污染指數遠高于等標污染指數平均值6.32。因為東山鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)大部分村委會均位于阿崗水庫徑流區(qū)內，人口、耕地面積、畜禽養(yǎng)殖量和化肥施用量都比較高，所以污染排放量自然也比較高，相應的等標污染指數也就很高。而馬街鎮(zhèn)只有一個荷葉村委會位于徑流區(qū)內，所以污染負荷排放量也低，等標污染指數自然也就最低。從圖1可以看出5個地區(qū)的三種污染物的等標污染指數均為TP最高，其次為TN和COD，說明TP對水體的污染負荷最大，TN次之，COD污染負荷最小。

參照《GB 3838-2002地表水環(huán)境質量標準》中相應水質分級標準，本研究中將等標污染指數劃分為5個等級：等標污染指數在0～5范圍為Ⅰ級，對環(huán)境不構成污染風險；5～10范圍為Ⅱ級，對環(huán)境稍有污染；10～15范圍為Ⅲ級，對環(huán)境有污染；15～20范圍為Ⅳ級，對環(huán)境污染較嚴重；20以上為Ⅴ級，對環(huán)境污染嚴重。由上述結果可知，2013年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內對水庫水體存在污染的地區(qū)是東山鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)，均為Ⅲ級；對水庫水體不構成污染風險的地區(qū)是馬街鎮(zhèn)、墨紅鎮(zhèn)和活水鄉(xiāng)，均為Ⅰ級，但同樣應該引起重視。

2.3.2農業(yè)面源污染主要污染源

采用區(qū)域內污染源或污染物的等標污染負荷比可確定主要污染源和污染物。根據阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內的農業(yè)面源污染負荷不同污染物排放源和污染物的等標污染負荷比(表7)可以看出，2013年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內的農業(yè)面源污染負荷主要污染源貢獻大小從高到底依次排列為：人畜糞便污染、農村生活污染、農田固廢污染、農田化肥污染，其等標污染負荷比分別達到了54.28%、28.14%、9.73%和7.85%。人畜糞便污染是污染負荷貢獻最低的農田化肥污染的7倍，這是因為人畜糞便污染的單個個體的污染產生量比較大，同時人口數量和畜禽養(yǎng)殖數量也比較高，即阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內的農業(yè)面源污染負荷的主要污染來源是人畜糞便污染。除此以外，農業(yè)面源污染負荷最主要的污染物分別是TP和TN，其等標污染負荷比達到了43.38%和38.95%，見表8。

表8　畜禽養(yǎng)殖業(yè)等標污染負荷比　%

3結論

(1)以阿崗水庫壩址以上的徑流區(qū)為研究范圍，通過對研究范圍內的農業(yè)面源污染進行實地調查，估算了2013年該地區(qū)的農業(yè)面源污染負荷。COD 、TN 、TP和NH3-N 的入庫量分別為1693.67t/a、186.62t/a、41.57t/a和90.37t/a。

(2)2013年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內東山鎮(zhèn)、馬街鎮(zhèn)、墨紅鎮(zhèn)、活水鄉(xiāng)和阿崗鎮(zhèn)的農業(yè)面源污染等標污染指數分別為12.97、0.37、2.82、3.50和11.96。東山鎮(zhèn)和阿崗鎮(zhèn)對水庫水體均存在污染，達到Ⅲ級。

(3)2013年阿崗水庫壩址以上徑流區(qū)內的農業(yè)面源污染負荷主要來源是人畜糞便污染，其等標污染負荷比達到了54.28%，所以應該加強人畜糞便的合理處置，削減污染；主要污染物是TP和TN，尤其是TP，等標污染負荷比達到43.48%，說明磷對水體的污染應該受到重視。

參考文獻：

[1]徐成漢.等標污染負荷法在污染源評價中的應用[J].長江工程職業(yè)技術學院學報，2004，21(3): 23-23，50.

[2]孫亞梅，鐘定勝，張宏偉，等.用單位產值等標污染負荷法評價區(qū)域工業(yè)污染源[J].天津大學學報：社會科學版，2007，9(2): 144-147．

Analysis and Evaluation of Agriculture Non-point Source Pollution in the Agang Reservoir Basin，Qujing

XIE Fei, WANG Zhi-yun, TAN Zhi-wei,LI Jun

(Yunnan Institute of Environmental Science, Yunnan Key Laboratory of Pollution Process and Management of Plateau Lake -watershed, Kunming Yunnan 650034 ,China)

Abstract：In order to understand the amount of agriculture non-point source pollution in the Agang reservoir basin, the basin above the dam was taken as the research target. The agriculture non-point source pollution loads were estimated by investigating agricultural production activities. In addition, the agriculture non-point source pollution was evaluated using the equal standard pollution method. The results showed that the amounts of total nitrogen(TN), total phosphorus(TP) , chemical oxygen demand(COD) and ammonia nitrogen(NH3-N) from the target research area were 21693.67t/a、186.62t/a、41.57t/a and 90.37t/a, respectively. The water equal standard pollution indices of Dongshan and Agang Town contributed the most, which were12.97 and 11.96. The primary pollution source of agriculture non-point source pollution was human and animal manure. Its equivalent standard pollution index accounted for 54.28%. The main pollutants were TP and TN. Their load rations in equivalent standard were 43.38% and 38.95%, respectively. Phosphorus pollution should be paid much more attention.

Key words：agriculture non-point source pollution; equal standard pollution method; human and animal manure; phosphorus pollution; reservoir environmental protection; Qujing

中圖分類號：X52

文獻標志碼：A

文章編號：1673-9655(2016)01-0056-05

收稿日期：2015-06-10