新豐江水庫集水區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀分析與控制對策研究

周建利，田玖銀 (長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025)

丘錦榮 (環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣東 廣州 510655)

新豐江水庫集水區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀分析與控制對策研究

周建利，田玖銀 (長江大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖北 荊州 434025)

丘錦榮 (環(huán)境保護(hù)部華南環(huán)境科學(xué)研究所，廣東 廣州 510655)

通過對河源市新豐江水庫集水區(qū)兩縣(連平縣、東源縣)2006～2010年5年間農(nóng)業(yè)面源污染基礎(chǔ)資料調(diào)查，并對兩縣生活污染、種植業(yè)、畜禽養(yǎng)殖業(yè)等污染源排放情況進(jìn)行重點調(diào)查分析，結(jié)果顯示：近年來連平縣生活污染源COD和氨氮的排放量均大于東源縣，而東源縣種植業(yè)面源和畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染源的COD和氨氮排放量均高于連平縣，因此、提出連平縣以控制生活污染為重點，而東源縣以控制畜禽養(yǎng)殖污染為重點，以確保新豐江水庫優(yōu)質(zhì)水的可持續(xù)利用。

農(nóng)業(yè)；面源污染；現(xiàn)狀；控制對策

農(nóng)業(yè)面源污染已成為世界共同關(guān)注的一個嚴(yán)重環(huán)境問題[1]。研究表明,農(nóng)業(yè)面源污染已經(jīng)成為中國流域性水體污染、土壤污染和空氣污染的重要來源。在中國水體污染嚴(yán)重流域,由農(nóng)田、農(nóng)村畜禽養(yǎng)殖地帶和城鄉(xiāng)結(jié)合部的生活排污而造成流域水體氮、磷素營養(yǎng)化已超過了來自城市地區(qū)的生活點源污染和工業(yè)點源污染[2]。就全球范圍來看,30%～50%的地球表面已受到非點源污染的影響,并且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)非點源污染引起的[3]。近年來,雖然國內(nèi)有關(guān)農(nóng)業(yè)面源污染的理論研究也取得了較為豐富的學(xué)術(shù)成果[4-8]。但我國由于人口眾多,農(nóng)民數(shù)量比重較大,農(nóng)業(yè)面源污染增長迅速。

本研究以廣東省河源市新豐江水庫集水區(qū)兩縣——東源縣、連平縣為例，以新豐江水庫飲用水源地為研究對象，通過查閱統(tǒng)計年鑒等文獻(xiàn)獲得相關(guān)數(shù)據(jù)，分析兩縣近幾年來農(nóng)業(yè)面源污染的變化趨勢，確定引起庫區(qū)面源污染的主要污染源及其貢獻(xiàn)率,為庫區(qū)流域農(nóng)業(yè)面源污染的控制提供基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

新豐江是東江最大的支流，經(jīng)新豐江水庫調(diào)配水量后流入東江。東江是粵東和珠江三角洲東部的主要水源，并向香港輸水。新豐江水庫位于河源市東源縣境內(nèi)，是華南地區(qū)最大的水庫，庫容面積2.8×104hm2，總庫容達(dá)1390×108m3，占東江多年平均來水量的47%，是廣東省最大的飲用水源保護(hù)區(qū)。新豐江水庫水質(zhì)優(yōu)良，多年來水庫水質(zhì)總體達(dá)到Ⅰ類地表水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，部分指標(biāo)達(dá)到Ⅱ類。新豐江水庫的集水區(qū)包括新豐江水庫庫區(qū)各大小河流流域界內(nèi)的地區(qū)，包括河源市東源縣西部、連平縣中部和南部、和平縣西南部一小部分，以及韶關(guān)市新豐縣東部、東北部，面積5735km2。

1.2 調(diào)查內(nèi)容

包括人口、農(nóng)作物種植面積、化肥施用量和畜禽養(yǎng)殖量等。資料主要來自廣東省和河源市的統(tǒng)計年鑒。

1.3 污染源污染物排放量的計算方法

生活污染源污染物排放量計算公式[9 ]為：G=3650·N·F，其中：G—污染物排放量，kg/a；N—城鎮(zhèn)居民常住人口數(shù)，以萬計；F—單位城鎮(zhèn)居民的污染物排放系數(shù)，g/(人·d)；COD的排放系數(shù)為61，氨氮的排放系數(shù)為9.2。農(nóng)村居民按照城鎮(zhèn)居民排污系數(shù)的0.7倍計算。

種植業(yè)污染源污染物排放量計算公式[10]為：污染物排放量=污染物源強(qiáng)系數(shù)×∑(不同類型農(nóng)田的廢水流失系數(shù)×不同類型農(nóng)田的播種面積)，其中農(nóng)田的污水流失系數(shù)：水田為0.2，旱田為0.05；污染物源強(qiáng)系數(shù) = 標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田源強(qiáng)系數(shù)×坡度修正系數(shù)×土壤類型修正系數(shù)×降雨量修正系數(shù)×化肥施用量修正系數(shù)。各項修正系數(shù)見表1。

表1 各項修正系數(shù)

畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染源污染物排放量計算公式為：D=3650·Q·R，其中：D—污染物排放量，kg/a；Q—畜禽飼養(yǎng)數(shù)量，以萬計；R—單位畜禽的污染物排放系數(shù)，g/(頭·d)。

2 結(jié)果與分析

2.1 集水區(qū)兩縣生活污染源污染物調(diào)查統(tǒng)計分析

2.1.1 集水區(qū)兩縣人口狀況

根據(jù)《2010廣東統(tǒng)計年鑒》[11]，東源縣和連平縣兩縣的總?cè)丝诰噬仙厔?表2)，農(nóng)業(yè)人口也呈上升趨勢，兩縣城鎮(zhèn)人口比僅分別為11%和18%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于同年全國平均水平(45.7%)。由于兩縣是河源市扶貧開發(fā)重點縣，故農(nóng)業(yè)對兩縣來說占很大的比例，起著很大的作用。

表2 2006～2010集水區(qū)兩縣人口統(tǒng)計

2.1.2 生活污染源污染物的排放量

表3 新豐江水庫集水區(qū)居民生活污染源污染物排放量 t/a

根據(jù)2006～2010年新豐江水庫集水區(qū)鄉(xiāng)村、城鎮(zhèn)人口數(shù)和生活污水排放系數(shù)，計算出生活污染源污染物的排放量(表3)。從表3可以看出，2008～2010年這3年間連平縣生活污染源COD和氨氮的排放量均大于東源縣。在2006～2010年這5年間東源縣COD和氨氮的排放情況基本上呈“跌-漲-跌-漲”的趨勢，但總體變異不大；而連平縣則呈上升趨勢。

2.2集水區(qū)兩縣種植業(yè)面源污染調(diào)查統(tǒng)計分析

2.2.1 集水區(qū)兩縣化肥施用量調(diào)查

圖1 2006～2010年集水區(qū)兩縣化肥施用量

根據(jù)《河源統(tǒng)計年鑒(2010)》[12]，近幾年兩縣的化肥施用量發(fā)生了微小的變化(圖1)。從圖1可看出兩縣的化肥施用量都在不斷的增加，且東源縣的化肥施用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于連平縣的化肥施用量，增速也大于連平縣。

表4 2006～2010年集水區(qū)兩縣化肥施用量 kg/hm2

國際公認(rèn)的化肥施用安全上限是225kg/hm2,但目前我國農(nóng)用化肥單位面積平均施用量達(dá)到434.3kg/hm2,是安全上限的1.93倍[13]。從表4可看出，集水區(qū)兩縣的化肥施用量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過全國化肥施用量的平均水平，且近年來均呈上升趨勢。由于集水區(qū)兩縣在東南沿海，氣候偏暖，雨水充沛，地勢平坦，適合農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。因此，該地區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動較全國其他地區(qū)要頻繁得多，從而導(dǎo)致農(nóng)藥和化肥施用量也相對偏多，農(nóng)業(yè)污染程度也相對嚴(yán)重[14]，從而增大新豐江水庫集水區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染風(fēng)險。

2.2.2 集水區(qū)兩縣種植業(yè)面源污染排放量

表5 2006～2010集水區(qū)兩縣種植業(yè)污染源污染物排放量 t

集水區(qū)兩縣種植業(yè)的活動，導(dǎo)致化肥施用量超標(biāo)，遠(yuǎn)超全國化肥施用的平均水平。化肥的大量使用會造成氮的流失。由表5可知，東源縣種植業(yè)面源COD和氨氮排放量有逐年增長的趨勢，而連平縣變化不大。這可能與東源縣化肥施用量增長較快有關(guān)。而東源縣種植業(yè)面源COD和氨氮排放量均高于連平縣。

2.3 集水區(qū)兩縣畜禽養(yǎng)殖污染源調(diào)查統(tǒng)計分析

表6 2006～2010年集水區(qū)兩縣生豬存欄量 萬頭

表7 集水區(qū)兩縣畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放量 t/a

根據(jù)《河源統(tǒng)計年鑒(2010)》[12]，獲得集水區(qū)兩縣畜禽飼養(yǎng)現(xiàn)狀。由于兩縣在集水區(qū)，畜禽養(yǎng)殖以分散養(yǎng)殖為主，加上雞鴨鵝的養(yǎng)殖量較少，故忽略不計，只統(tǒng)計2006～2010年的生豬存欄數(shù)(表6)來計算COD和氨氮的排放量。

畜禽養(yǎng)殖根據(jù)《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 18596-2001)，該標(biāo)準(zhǔn)中對養(yǎng)殖場的排水量和污染物濃度均有規(guī)定，分散養(yǎng)殖按標(biāo)準(zhǔn)折合每頭豬的COD排放量為50g/(頭·d)，氨氮排放量為10g/(頭·d)，利用上述數(shù)據(jù)和參數(shù)，根據(jù)畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染源污染物排放量計算公式，估算2006～2010年5年間集水區(qū)兩縣畜禽污染物的排放量(表7)。從表7可看出，東源縣從2007～2010年、連平縣從2006～2010年畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染源COD和氨氮排放量均呈逐年下降趨勢，而連平縣的下降速率更大。2007年后東源縣畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染源COD和氨氮排放量均高于連平縣。

2.4 集水區(qū)兩縣各污染源污染物排放量的統(tǒng)計分析

表8是集水區(qū)各污染源COD和氨氮排放量兩縣總和的統(tǒng)計分析數(shù)據(jù)。從每年的合計來看，2007年后集水區(qū)兩縣COD和氨氮排放總量均有逐年下降趨勢，2008年比2007年分別下降了11.3%和10.6%，2009年和2010年比前一年分別下降了1.3%和1.4%。表明集水區(qū)兩縣COD和氨氮排放總量逐年下降，但近兩年來下降速率很低。由表8可知，近五年來集水區(qū)兩縣COD排放負(fù)荷均是生活污染源gt;畜禽養(yǎng)殖污染源gt;種植業(yè)污染源，生活污染源COD負(fù)荷在44%～47%之間，畜禽養(yǎng)殖污染源在33%～38%，種植業(yè)污染源在19%～22%。而近五年來集水區(qū)兩縣氨氮排放負(fù)荷均是生活污染源(負(fù)荷比：37%～40%)和畜禽養(yǎng)殖污染源(負(fù)荷比：37%～42%)大于種植業(yè)污染源(負(fù)荷比：21%～25%)，生活污染源與畜禽養(yǎng)殖污染源氨氮排放負(fù)荷較接近，不同年份兩者的負(fù)荷比大小不同。由此可見，集水區(qū)兩縣的面源污染來源主要為生活污染源和畜禽養(yǎng)殖污染源。

表8 集水區(qū)各污染源污染物排放量兩縣總和統(tǒng)計分析

3 小結(jié)

本研究結(jié)果表明，近年來連平縣生活污染源COD和氨氮的排放量均大于東源縣，而東源縣種植業(yè)面源和畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染源的COD和氨氮排放量均高于連平縣；集水區(qū)兩縣COD和氨氮排放總量逐年下降，但近兩年來下降速率較低，分別為1.3%和1.4%；集水區(qū)兩縣的面源污染來源主要為生活污染源和畜禽養(yǎng)殖污染源。

根據(jù)以上研究結(jié)果，為了控制和降低新豐江水庫的面源污染，維持新豐江水庫優(yōu)質(zhì)水的持續(xù)利用，提出連平縣以控制生活污染源為重點，東源縣以控制畜禽養(yǎng)殖污染源為重點。具體控制對策如下：

(1)生活污染源控制對策 在集水區(qū)應(yīng)盡快建立污水處理廠，開展對生活污水垃圾處理設(shè)施建設(shè)，因地制宜開發(fā)建設(shè)推廣自然濕地和人工濕地、土地法生活污水處理技術(shù)、生態(tài)塘生活污水處理技術(shù)等。

(2)畜禽養(yǎng)殖污染源控制對策 對集水區(qū)做好畜禽養(yǎng)殖規(guī)模控制、發(fā)展規(guī)劃和污染治理規(guī)劃；調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)；根據(jù)畜禽業(yè)環(huán)境污染的特點，嚴(yán)格按照國家有關(guān)環(huán)保法規(guī)監(jiān)督和管理河源市的畜禽污染；進(jìn)行畜禽養(yǎng)殖的清潔生產(chǎn)等控制對策。

[1]朱鐵群.我國水環(huán)境農(nóng)業(yè)非點源污染防治研究簡述[J].農(nóng)村生態(tài)環(huán)境,2000,16(3):55-57.

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[3]郝芳華,楊勝天,程紅光,等.大尺度區(qū)域非點源污染負(fù)荷估算方法研究的意義、難點和關(guān)鍵技術(shù)[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報,2006,26(3):362-365.

[4]宋家永,英 濤,宋 宇,等.農(nóng)業(yè)面源污染的研究進(jìn)展[J].中國農(nóng)學(xué)通報,2010,26(11):362-365.

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[10]中國環(huán)境規(guī)劃院.全國水環(huán)境容量核定技術(shù)指南[EB/OL].http://www.docin.com/p-119849532.html,2010:36-39.

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[12]河源統(tǒng)計局.河源統(tǒng)計年鑒(2010)[M].北京：中國統(tǒng)計年鑒出版社，2010.

[13]蔣高明.中國生態(tài)環(huán)境危急[M].海口：海南出版社,2011.

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10.3969/j.issn.1673-1409(S).2012.01.014

X524

A

1673-1409(2012)01-S050-05

2011-12-07

國家科技重大專項(2009ZX07211-002)

周建利(1971-)，男(壯族)，廣西橫縣人，博士，講師，主要從事污染環(huán)境修復(fù)研究。

丘錦榮，E-mailqiujinrong918@126.com。