寧武縣恢河流域面源污染狀況與防治對策

王雪，賈寧鳳，王曉軍，陳美娟，陳文英

（1.山西大學(xué)黃土高原研究所，山西太原030006；2.山西大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，山西太原030006）

寧武縣恢河流域面源污染狀況與防治對策

王雪1，賈寧鳳1，王曉軍2，陳美娟2，陳文英2

（1.山西大學(xué)黃土高原研究所，山西太原030006；2.山西大學(xué)環(huán)境與資源學(xué)院，山西太原030006）

水環(huán)境面源污染的嚴(yán)重性已經(jīng)受到國內(nèi)外的普遍關(guān)注，面源污染業(yè)已成為國際上水環(huán)境問題研究的活躍領(lǐng)域。以寧武縣恢河流域為研究對象，在對恢河流域面源污染現(xiàn)狀進行資料收集和數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，從面源污染的發(fā)生機理和面源污染的特點出發(fā)，分析面源污染與水體環(huán)境之間的關(guān)系，并探討了農(nóng)業(yè)面源污染對水環(huán)境的影響，對寧武縣恢河流域的面源污染現(xiàn)狀進行判斷并提出相應(yīng)對策，可為改善寧武縣恢河流域水體質(zhì)量、保護生態(tài)環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)。

恢河流域；水體環(huán)境；面源污染

隨著社會和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，河流的污染問題受到廣泛關(guān)注。河流污染的來源包括點源污染和面源污染，其中，點源污染由于排污口相對集中且易于控制，目前已經(jīng)逐步得到改善；而面源污染的污染范圍廣、影響深遠，已經(jīng)成為河流污染的主要來源[1-2]。面源污染的污染物濃度較低，但由于污染面積大，其總量也非?？捎^[3]。根據(jù)面源污染發(fā)生區(qū)域和特點，一般將其分為城市和農(nóng)業(yè)面源污染兩大類，其中，農(nóng)業(yè)面源污染是面源污染的最主要組成部分，因此，開展相關(guān)研究并尋求解決該污染問題的方法顯得尤為重要[4]。

山西省寧武縣是全省的資源大縣和水源地，保證水資源安全至關(guān)重要。然而，由于工業(yè)、農(nóng)業(yè)的不斷發(fā)展以及城市人口的快速增加，寧武縣面臨的水資源保護形勢非常嚴(yán)峻。

本研究以寧武縣境內(nèi)的恢河流域為對象，因其流經(jīng)農(nóng)業(yè)種植區(qū)和縣城，更能充分反映寧武縣河流面源污染的狀況，通過分析恢河流域面源污染的現(xiàn)狀及成因，旨在為寧武縣恢河流域的面源污染提出相應(yīng)的防治對策，為保護寧武縣的生態(tài)環(huán)境、實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供一定理論依據(jù)。

1 面源污染

面源污染是指污染物從非特定的地點，在降雨或融雪沖刷作用下，通過徑流而匯入受納水體（包括河流、湖泊、水庫、海灣等）并造成水體的富營養(yǎng)化或其他形式的污染[5]。以全球范圍內(nèi)來看，30%～50%的地球表面已受到面源污染的影響[6]，面源污染已經(jīng)對地球環(huán)境產(chǎn)生了相當(dāng)廣泛而且非常嚴(yán)重的影響。

1.1 農(nóng)業(yè)面源污染

美國清潔水法修正案[7]定義非點源（面源）污染為“污染物以廣域的、分散的、微量的形式進入地表及地下水體”。與點源污染相比，面源污染的時空范圍更廣，不確定性更大，成分、過程更復(fù)雜，因而加深了相應(yīng)研究、治理和管理政策制定的難度[8]。

農(nóng)業(yè)面源污染是在降水、灌溉等過程中，水流將農(nóng)田中的土壤、化肥、農(nóng)藥和其他污染物質(zhì)帶到河流等水體中，由于水體的不斷運動，污染物也隨之?dāng)U散到更大的范圍。為了加快農(nóng)業(yè)發(fā)展，2002年我國化肥總用量約占到世界總用量的30%。在每年進入長江和黃河的氮素中，分別有92%和88%來自于農(nóng)業(yè)，而化肥氮占約50%[9]。在全世界不同程度退化的12億hm2耕地中，約有12%是由農(nóng)業(yè)面源污染引起[6]。農(nóng)業(yè)面源污染的危害巨大，積累在土壤和水體中的各種污染物質(zhì)不僅會對廣大居民的健康構(gòu)成威脅，而且會引起各種水體的富營養(yǎng)化，使水藻瘋長，導(dǎo)致大量水生動物因缺氧而死亡。

1.2 城市面源污染

城市面源污染也是面源污染中不可忽視的一部分。由于城市化的不斷發(fā)展，城市地表大量硬化，降水等形成的地表徑流無法滲入地下，只能在地表匯集起來，最終進入自然水體中。而城市地面中包含許多污染物質(zhì)，有固態(tài)廢物碎屑、化學(xué)藥品、空氣沉降、車輛排放物、屋面沉積物及析出物等[10-11]，成分復(fù)雜，因此，在地表徑流匯集的過程中，水流從地表攜帶了大量的污染物，最終污染了自然水體。與其他國家相比，我國城市道路、屋面雨水徑流污染物濃度均偏高，道路徑流中的SS，CODCr和BOD5污染最嚴(yán)重[12]。

2 研究區(qū)概況

寧武縣地處山西省北部，南北長約80 km，東西寬約45 km，總面積1 944.21 km2。寧武境內(nèi)山脈高聳，溝壑縱橫，中部的分水嶺將寧武境內(nèi)源于管涔山的汾河、洪河、恢河分隔為西南、正東、東北方向的3條河流。其中，恢河是寧武縣境內(nèi)第三大河，為桑干河上游，屬海河水系。源于余莊鄉(xiāng)分水嶺腳下，流經(jīng)縣城后從陽方口鎮(zhèn)流出寧武縣境（圖1）?；趾釉趯幬渚硟?nèi)全長33 km，流域面積240 km2，流域平均寬度9.61 km，縣城至陽方口段一般寬度在100～200 m。2008年5月陽方口橋處實測河寬180 m，平均水深0.81 m，洪峰流量500 m3/s?；趾恿饔蚨嗷纳蕉d嶺，植被覆蓋較差，水土流失嚴(yán)重；加之坡度較陡，每遇汛期，水勢迅猛，常造成災(zāi)害。

3 數(shù)據(jù)調(diào)查與污染現(xiàn)狀分析

3.1 數(shù)據(jù)調(diào)查

研究所用的數(shù)據(jù)均來自2008年寧武縣第二次水資源調(diào)查評估報告，選取恢河的2個監(jiān)測斷面進行恢河水質(zhì)評價。針對恢河水質(zhì)調(diào)查中，調(diào)查河長33.1 km，分為2個單元河段，分別為從上游至縣城以上段和縣城至下游出縣境段。其中，上游至縣城以上段斷面代表河長18.7 km，據(jù)調(diào)查無較大的排污口，水質(zhì)接近天然狀態(tài)，確定該河段汛期水質(zhì)為Ⅲ類?？h城至下游出縣境段斷面代表河長14.4 km，監(jiān)測資料表明，該河段非汛期和全年水質(zhì)類別均為超Ⅴ類。汛期缺少資料，未進行評價。超標(biāo)項目主要是氨氮和溶解氧，超標(biāo)程度分別為37%和40%。另外，恢河縣城至下游出縣境段的化學(xué)耗氧量也嚴(yán)重超標(biāo)，表明該水體受到還原性物質(zhì)的污染。

3.2 污染現(xiàn)狀分析

本次調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于恢河在寧武境內(nèi)流經(jīng)大面積的農(nóng)田以及縣城居民生活區(qū)，因此，受到城市和農(nóng)業(yè)面源污染的影響較大。從入河廢污水量與恢河徑流量相比，寧武縣入河污水足以對恢河水體造成明顯的污染。

恢河流域的城鎮(zhèn)人口有28 788人，農(nóng)村人口有40 283人，該區(qū)耕地面積0.93萬hm2，有效灌溉面積0.14 hm2，農(nóng)田實灌面積0.07 hm2。在調(diào)查的寧武縣恢河流域，沿岸的農(nóng)村有相當(dāng)一部分的廢水排放，農(nóng)村廢水中一般含有有機質(zhì)、病原體、懸浮物、化肥、農(nóng)藥等污染物；畜禽養(yǎng)殖業(yè)排放的廢水中，常含有高濃度的有機物。因此，恢河沿線農(nóng)村排放的廢水會造成一定程度的面源污染。同時，寧武縣恢河沿岸有大量的耕地，農(nóng)民施用過量化肥、農(nóng)藥（表1），導(dǎo)致地面徑流中含有大量的氮、磷營養(yǎng)物和有毒的農(nóng)藥。這些都是恢河流域農(nóng)業(yè)面源污染的主要來源，也是造成地表水污染的主要原因。而水體中氮素和揮發(fā)酚的增高也與化肥、農(nóng)藥施用量有關(guān)。

表1 恢河農(nóng)業(yè)面源污染調(diào)查結(jié)果

另外，恢河緊鄰寧武縣縣城，該縣城在降雨后地表徑流大量流入恢河，其中，包括許多工業(yè)污染物、垃圾滲濾液污染物等，形成的城市面源污染也在一定程度上加重了恢河水質(zhì)的污染程度。

恢河流域的面源污染形勢嚴(yán)峻，農(nóng)田的農(nóng)藥、化肥使用超標(biāo)現(xiàn)象普遍，寧武縣城的城市面源污染也逐步顯現(xiàn)，恢河流域面源污染現(xiàn)狀不容樂觀。

4 防治對策

對農(nóng)業(yè)面源污染的控制包括2個方面：一方面是對污染擴散源的控制，從污染物產(chǎn)生的時間對其采取一定的措施回收處理，避免后續(xù)污染范圍的擴大和污染程度的加深；另一方面是控制污染物的擴散，減少其向水體的運輸和轉(zhuǎn)移[13]。在污染源控制方面，最佳管理措施、關(guān)鍵控制區(qū)的管理和岸邊植被緩沖帶、水陸交錯帶濕地生態(tài)工程是減少污染物的水體遷移的重要生態(tài)工程技術(shù)。

4.1 政策措施

發(fā)達國家對農(nóng)業(yè)面源污染主要采取源頭控制對策。其核心特征為依靠農(nóng)業(yè)科技、研究和發(fā)展環(huán)境友好的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)替代原有的技術(shù)，通過鼓勵農(nóng)民自愿或通過政府獎懲措施，推動農(nóng)民采用新的替代技術(shù)，在重要的水源保護區(qū)和流域，制定和執(zhí)行限定性農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，減少農(nóng)田、畜禽養(yǎng)殖業(yè)和農(nóng)村地區(qū)氮、磷徑流和淋溶。美國和歐盟等國家和地區(qū)都撥出專項資金用于啟動水污染治理項目[14]。

4.2 管理措施

在農(nóng)業(yè)面源污染控制中，最佳的管理措施能適應(yīng)面源污染的復(fù)雜性特點，已在美國、加拿大等成功應(yīng)用[15]。農(nóng)田最佳養(yǎng)分管理（Best Nutrient Management Practice，BNMP），通過對水源保護區(qū)農(nóng)田輪作、施肥量、施肥時期、施肥方式的規(guī)定，進行源頭控制；畜禽場面源污染主要通過畜禽場與農(nóng)田的合理配置以及畜禽場化糞池容量、密封性等方面進行規(guī)定，有效減少了污染物向水體的排放量[15]。

4.3 治理措施

現(xiàn)已提出并應(yīng)用的治理措施有人工濕地、植被過濾帶、草地緩沖帶、岸邊緩沖區(qū)、免耕少耕法、綜合病蟲害防治、灌溉水的生態(tài)化、生物廢棄物的再利用、防護林、地下水位控制等方法和措施[9]。意大利在東北部威尼托區(qū)的平原農(nóng)耕地上進行了窄植被過濾帶對除草劑（異丙甲草胺、特丁津、異丙隆）徑流的影響研究，提出了植被過濾帶對除草劑有稀釋與吸收的作用[16]。德國在水庫周邊與溪流兩岸都設(shè)有不同寬度的植被過濾帶，用于過濾來自農(nóng)田的泥沙和污染物，并將河岸改造成緩坡草地。我國研究人員也提出了人工濕地、植被過濾帶與緩沖帶在面源污染控制中的應(yīng)用。其中，人工濕地法是采用濕地溝槽配合不同的過濾物質(zhì)，清除水體中的污染物質(zhì)。韓秀娣[17]研究表明，淺水池清除作用在夏天最高，在秋天和冬天最低；麥秸在夏天清除氮的能力最高，脫氮作用在秋天和冬天無差別。

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Situation of Non-point Source Pollution and Prevention Countermeasures of the Huihe River Basin in Ningwu County

WANG Xue1，JIA Ning-feng1，WANG Xiao-jun2，CHEN Mei-juan2，CHEN Wen-ying2
（1.Institute of Loess Plateau，Shanxi University，Taiyuan 030006，China；2.College of Environmental&Resource Sciences，Shanxi University，Taiyuan 030006，China）

The ponderance of non-point source pollution in water environment had been attentioned togenerally,and the non-point source pollution was already the active field for the research on the problem of water environment in the world.Taking Huihe River Basin in Ningwu county as the study area,this paper started from the occuring mechanisms and the characteristics of non-point source pollution,analyzed the interrelation between non-point source pollution and the water environment,and discussed the influences based on the data collection and the analysis of the current situation,and then judged the non-point source pollution states of the Huihe River Basin in Ningwu county and put forward the corresponding countermeasures.The study can provide scientific basis for improving the water environment quality and protecting the ecological environment in Ningwu county.

Huihe River Basin;water environment;non-point source pollution

X522

A

1002-2481（2016）01-0060-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.01.17

2015-09-10

國家青年科學(xué)基金項目（41301609）；山西省青年科技研究基金項目（2013021031-3）

王雪（1991-），女，山西晉中人，在讀碩士，研究方向：生態(tài)恢復(fù)。賈寧鳳為通信作者。