湖北省農(nóng)村生活面源污染現(xiàn)狀及時空特征

張富林+夏穎+許樹斌+范先鵬+黃敏+熊桂云+劉冬碧+楊利

摘 要：本文采用系數(shù)法對湖北省農(nóng)村生活面源污染產(chǎn)生和排放現(xiàn)狀及時空特征進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，湖北省2007、2010和2012年農(nóng)村生活源生活污水、垃圾、有機(jī)垃圾、COD、總氮、總磷、氨氮的年平均產(chǎn)生量分別為44 514.55萬t、407.31萬t、212.26萬t、 456 279.68 t、35 412.59 t、5 456.51 t、12 604.63 t，年均排放量分別為36 996.53萬t、237.55萬t、63.58萬t、364 910.13 t、28 202.75t、3 866.51 t、11 818.72 t，各污染物的產(chǎn)生和排放量呈增加趨勢，年增幅約0.15%；不管氮素還是磷素，農(nóng)村生活污水都是其產(chǎn)生和排放的主要貢獻(xiàn)者。此外，從污染物的空間分布來看，江漢平原和鄂東沿江平原是各污染物的主要產(chǎn)生和排放區(qū)域。

關(guān)鍵詞：農(nóng)村生活；面源污染；現(xiàn)狀；特征；湖北省

中圖分類號：X508 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2017.12.025

Abstract：The situation and spatio-temporal characteristics of rural living non-point source pollution in Hubei were studied based on producing and discharge coefficients method. The results showed that the annual producing quantities of wastewater， garbage， organic garbage， COD， TN， TP and ammonia nitrogen from rural living were 445.14 million tons， 4.07 million tons， 2.13 million tons， 456 279.68 tons， 35 412.59 tons， 5 456.51 tons， and 12 604.63 tons respectively in Hubei province， the annual discharge quantities of these pollutants were 369.96 million tons， 2.38 million tons， 0.64 million tons， 364 910.13 tons， 28 202.75 tons， 3 866.51 tons， and 11 818.72 tons respectively. The producing and discharge quantities of these pollutants increased at the rate of 0.15% per year. No matter nitrogen or phosphorus， the rural wastewater was the main contributor to producing and discharge. From the view of spatial distribution， Jianghan Plain and Eastern Hubei Plain along the Yangtze River were the main producing and discharge regions of all pollutants from rural living in Hubei province.

Key words：rural living； non-point source pollution； situation； characteristics； Hubei province

當(dāng)前，我國農(nóng)業(yè)面源污染問題日益突出[1-2]。據(jù)2007年開展的第一次全國污染源普查結(jié)果，我國農(nóng)業(yè)源氮、磷和化學(xué)需氧量排放數(shù)量已達(dá)270.46萬t、28.47萬t和1 324.09萬t，分別占各類污染源總排放量的57.2%、67.4%和43.7%[3]。農(nóng)業(yè)面源污染特別是在集約化農(nóng)區(qū)，已成為農(nóng)田生態(tài)環(huán)境質(zhì)量下降、地表水富營養(yǎng)化、地下水硝酸鹽污染、農(nóng)田生產(chǎn)能力降低的重要原因[4-5]。

農(nóng)村生活面源污染是農(nóng)業(yè)面源污染的重要組成部分，其污染物隨意排放不僅會產(chǎn)生臭氣、滋生病菌，也會對當(dāng)?shù)厮w和土壤的質(zhì)量產(chǎn)生影響，進(jìn)而影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[6]。隨著農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，我國農(nóng)村生活面源污染變得日益不可忽視[7]。湖北省是農(nóng)業(yè)大省，但關(guān)于湖北省農(nóng)村生活面源污染的現(xiàn)狀和趨勢鮮有系統(tǒng)研究報道。本文對湖北省農(nóng)村生活面源污染現(xiàn)狀和時空變化特點進(jìn)行了研究，以期為開展相關(guān)治理提供科學(xué)支撐。

1 研究方法

本文農(nóng)村生活源污染物研究類別為農(nóng)村生活污水的污水量及COD、總磷、總氮量，生活垃圾的垃圾量、有機(jī)垃圾量及總氮、總磷量。其中有機(jī)垃圾主要指剩菜、剩飯等食品類廢物和動植物纖維類。湖北省2007、2010和2012年農(nóng)村生活各污染物產(chǎn)生與排放量通過系數(shù)法計算。具體方法是：先根據(jù)生態(tài)類型、經(jīng)濟(jì)發(fā)展程度將湖北省各縣區(qū)分類，并通過查閱湖北農(nóng)業(yè)統(tǒng)計年鑒獲得各縣區(qū)農(nóng)村常住人口數(shù)量，再參考全國第一次污染源中三峽庫區(qū)、太湖流域和巢湖流域的污染物產(chǎn)排系數(shù)計算各縣區(qū)各種污染物的產(chǎn)排量。參照污染物產(chǎn)生排放系數(shù)見表1和表2。具體各污染物的產(chǎn)排量計算方法如下。

其中N為污染物產(chǎn)生排放總量（t·年-1），ki 為第i個縣區(qū)市的污染物產(chǎn)生排放系數(shù)，ni為第i個縣區(qū)市的農(nóng)村人口數(shù)（萬人）。

2 結(jié)果與分析

2.1 農(nóng)村生活源污染物產(chǎn)排總量endprint

對湖北省農(nóng)村生活源各污染物的產(chǎn)生、排放量進(jìn)行了3年調(diào)查分析，結(jié)果顯示，全省農(nóng)村生活源污水、垃圾、有機(jī)垃圾、COD、總氮、總磷、氨氮的年平均產(chǎn)生量分別為44 514.55萬t、407.31萬t、212.26 萬t、456 279.68 t、35 412.59 t、5 456.51 t、12 604.63 t，各污染物的產(chǎn)生量呈小幅增加趨勢，年增幅約0.15%（表3）。全省農(nóng)村生活源污水、垃圾、有機(jī)垃圾、COD、總氮、總磷、氨氮的年平均排放量分別為36 996.53萬t、237.55萬t、63.58萬t、364 910.13 t、28 202.75 t、3 866.51 t、11 818.72 t，各污染物的排放量也以年0.15%的幅度增加（表4）。

2.2 農(nóng)村生活源氮磷產(chǎn)排組成特征

對農(nóng)村生活源氮素產(chǎn)生和排放的組成進(jìn)行分析可知，不管是哪個年份，農(nóng)村生活源氮素的產(chǎn)生都以農(nóng)村生活污水為主，農(nóng)村生活污水產(chǎn)生總氮量平均為85 061.99 t·年-1，占總產(chǎn)生量的比例平均為80.1%，生活垃圾中有機(jī)垃圾產(chǎn)生氮素較少，僅為7 058.6 t·年-1。農(nóng)村生活源排放氮素也以生活污水為主，其排放量平均為25 936.03 t·年-1，占總排放量的比重高達(dá)92.0%，有機(jī)垃圾排放氮素占比也較低，僅為8.0%（圖1）。

農(nóng)村生活源磷素的產(chǎn)生和排放特點與氮素類似，農(nóng)村生活污水也是磷素的主要產(chǎn)生和排放貢獻(xiàn)者，其產(chǎn)生量和排放量分別為3 575.83 t·年-1和3 288.47 t·年-1，占總產(chǎn)生量和排放量的比重分別高達(dá)65.5%和85.0%（圖2）。

2.3 農(nóng)村生活源污染物產(chǎn)生排放的空間分布特征

湖北省農(nóng)村生活源生活污水、有機(jī)垃圾、COD、總氮、總磷和氨氮等污染物的產(chǎn)生量空間分布見圖3。從圖中可以看出，江漢平原和鄂東沿江平原地區(qū)，特別是江漢平原地區(qū)是上述污染物的主要產(chǎn)生區(qū)域，兩個區(qū)域農(nóng)村生活污水、有機(jī)垃圾、COD、總氮、總磷和氨氮的產(chǎn)生量分別占總產(chǎn)生量的51.6%，44.9%，49.8%，59.0%，58.0%和64.4%。

從污染物排放的空間分布來看，江漢平原和鄂東沿江平原地區(qū)，特別是江漢平原地區(qū)也是上述污染物的主要排放區(qū)域，兩個區(qū)域農(nóng)村生活污水、有機(jī)垃圾、COD、總氮、總磷和氨氮的排放量占總排放量的比例分別60.2%，34.0%，60.5%，64.5%，62.3%和68.2%。

3 討 論

農(nóng)村生活源污染是農(nóng)業(yè)面源污染的重要組成部分，其污染物包括生活污水和生活垃圾以及伴隨的氮素、磷素及COD等。農(nóng)村生活面源污染的產(chǎn)生和排放與農(nóng)村常住人口數(shù)、生活水平、生活習(xí)慣、水資源的享有狀況等有關(guān)。有研究表明，收入水平越高，生活污水、有機(jī)垃圾以及伴隨氮磷的產(chǎn)生和排放量都越大[8-9]。本研究發(fā)現(xiàn)江漢平原和鄂東沿江平原地區(qū)是湖北省農(nóng)村生活面源污染的主要產(chǎn)生和排放區(qū)域，可能與這些地區(qū)經(jīng)濟(jì)比較發(fā)達(dá)、農(nóng)民生活水平較高有關(guān)。

從本研究來看，生活污水是湖北省農(nóng)村面源污染氮素和磷素產(chǎn)生和排放的主要貢獻(xiàn)者，特別是排放的主要貢獻(xiàn)者，其排放的氮素和磷素占農(nóng)村生活源排放總量的比例分別高達(dá)92.0%，85.0%；江漢平原和鄂東沿江平原地區(qū)是農(nóng)村生活面源污染的主要排放區(qū)域。因此，防治湖北省農(nóng)村生活面源污染應(yīng)重點防治生活污水，并重點在江漢平原和鄂東沿江平原地區(qū)進(jìn)行。

此外，本研究中的污染物排放是以農(nóng)戶庭院為界限，即只要污染物離開農(nóng)戶庭院這個小環(huán)境就認(rèn)為是排放到環(huán)境中，而污染物要對水體產(chǎn)生污染，還需要從農(nóng)戶庭院外遷移到次級河流、湖泊等水體，在此過程中污染物還會轉(zhuǎn)化、衰減[10-11]。因此，本研究雖然已初步摸清了湖北省農(nóng)村生活面源污染產(chǎn)生、排放現(xiàn)狀及空間分布，但為了更準(zhǔn)確掌握全省農(nóng)村生活面源污染的狀況和貢獻(xiàn)，還需要進(jìn)一步監(jiān)測研究污染物的入河湖系數(shù)，測算全省農(nóng)村生活面源污染的入河入湖量。

4 結(jié) 論

（1）湖北省農(nóng)村生活污水、垃圾、有機(jī)垃圾、COD、總氮、總磷、氨氮等污染物在2007、2010和2012年的平均產(chǎn)生量分別為44 514.55萬t、407.31萬t、212.26萬t、456 279.68 t、35 412.59 t、5 456.51 t、12 604.63 t，平均排放量分別為36 996.53萬t、237.55萬t、63.58萬t、364 910.13 t、28 202.75 t、3 866.51 t、11 818.72 t，各污染物的產(chǎn)生和排放量呈增加趨勢，年增幅約0.15%。

（2）從排放源來看，不管氮素還是磷素，農(nóng)村生活污水都是其產(chǎn)生和排放的主要貢獻(xiàn)者。

（3）從空間分布來看，江漢平原和鄂東沿江平原是農(nóng)村生活各污染物的主要產(chǎn)生和排放區(qū)域。

參考文獻(xiàn)：

[1]冉江華，黃潔.農(nóng)業(yè)面源污染研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（3）：7-10.

[2]李華，馬麗.綿陽市農(nóng)業(yè)面源污染特征與區(qū)域差異分析[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，43（11）：59-64.

[3]代偉.北戴河及相鄰地區(qū)近海岸海域農(nóng)業(yè)面源污染測算及特征分析[J].河南農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，42（2）：58-61.

[4]劉宏斌，張云貴，李志宏，等.北京市平原農(nóng)區(qū)深層地下水硝態(tài)氮污染狀況研究[J].土壤學(xué)報，2005，42（3）：411-418.

[5]張維理，武淑霞，冀宏杰，等.中國農(nóng)業(yè)面源污染形勢估計及控制對策.I.21世紀(jì)初期中國農(nóng)業(yè)面源污染的形勢估計[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2004，37（7）：1008-1017.

[6]YANG Y， CHENn Y， ZHANGg X L， et al. Study on the control model of rural non-point source pollution——taking Ninghe county in Tianjin as an example [J]. Meteorological & environmental research， 2011（6）：85-89.

[7]趙會薇，劉伊明，李菊梅，等.促進(jìn)精準(zhǔn)高效清潔農(nóng)業(yè)發(fā)展，防治河北面源污染[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（9）：1156-1159.

[8]王文林，胡孟春，唐曉燕.太湖流域農(nóng)村生活污水產(chǎn)排污系數(shù)測算[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報，2010，26（6）：616-621.

[9]萬寅婧，王文林，唐曉燕，等.太湖流域農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)排污系數(shù)測算研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報，2012，31（10）：2046-2052.

[10]TIM U S，JOLLY R.Evaluating agricultural nonpoint-source pollution using integrated geographic information-systems and hydrologic/water quality model[J].Journal of environmental quality，1994，23（1）：25-35.

[11]賀纏生，傅伯杰，陳利頂.非點源污染的管理及控制[J].環(huán)境科學(xué)，1998，19（5）： 88-92+97.endprint