廣州市南沙新區流域污染分布特征及控制策略

宣雍祺 張俊 葉智峰 周璟

摘要 廣州市南沙新區作為粵港澳大灣區的門戶樞紐，對水環境建設提出了新的要求。對南沙地區現有污染源及其分布特征進行了調研和分析，并提出了有針對性的控制策略。結果表明，南沙新區污染負荷壓力較大的區域主要集中于北部的欖核、東涌、大崗3鎮的中心鎮區；南沙新區當前污染源類型以面源污染為主，農村生活源和水產養殖源是主要的化學需氧量和總磷污染來源，農村生活源和城鎮生活源是主要的氨氮污染來源；不同地區應結合自身污染程度和發展定位采取相應的污染控制策略。

關鍵詞 南沙新區；污染負荷；控制單元；分布特征；控制策略

中圖分類號 X522文獻標識碼 A文章編號 0517-6611（2018）15-0067-05

Abstract Nansha New District of Guangzhou， as the gateway to Guangdong， Hong Kong and Macao Bay Area， put forward new requirements for water environment construction. In order to meet these requirements， existing pollution sources and their distribution characteristics of Nansha District were investigated and analyzed， and targeted control strategies were put forward. The results demonstrated that the areas with large pollution load in Nansha District were mainly concentrated in the central town areas of Lanhe， Dongchong and Dagang towns in the northern part of Nansha District. The current pollution sources in Nansha were mainly non-point. Rural living sources and aquatic products breeding sources were the main sources of COD and total phosphorus pollution. Rural living sources and urban living sources were the main sources of ammonia nitrogen pollution. Different regions should adopt corresponding pollution control strategies in combination with their own pollution levels and development orientation.

Key words Nansha New District；Pollution load；Control unit；Distribution characteristics；Control strategies

南沙新區位于廣東省廣州市南部，依托珠三角地區。2012年9月6日，國務院正式批復《廣州南沙新區發展規劃》，南沙新區成為全國第六個國家級新區。2017年國務院政府工作報告中提出了建設粵港澳大灣區的戰略構想，南沙新區作為粵港澳大灣區中心區域，將圍繞門戶樞紐定位，全面整合來自大陸、港澳等多方資源，建成高水平的國際化城市和國際航運、貿易、金融中心[1-2]。在此基礎上，南沙新區對水環境建設提出了新的要求：到2020年，全區基本消除黑臭水體，重點區域內河涌水質穩定達到Ⅳ類以上[3]。因此，急需對南沙地區污染源及其分布特征進行系統性的整理。筆者對南沙地區現有污染源情況進行了調查和分析，并提出了有針對性的控制策略，以期為當地水環境治理項目的規劃和實施提供數據支撐，并對珠江流域類似地區的水環境治理提供參考。

1 研究區概況與研究方法

1.1 研究區概況

南沙新區處于珠江三角洲經濟區的幾何中心，位于珠江出海口虎門水道西岸，是西江、北江、東江三江匯集之處，東與東莞虎門隔海相望，西連中山市。目前南沙新區總面積為803 km 下轄萬頃沙鎮、黃閣鎮、橫瀝鎮、東涌鎮、大崗鎮、欖核鎮、南沙街、珠江街、龍穴街9個鎮（街）；設有128個行政村、28個社區居民委員會、4個農（林）場。

南沙新區位于珠江水系河口區范圍，水網密布，水資源豐富。區內共有11條主要的大型水道：獅子洋、伶仃洋、沙灣水道、欖核水道、騮崗水道、蕉門水道、洪奇瀝水道、大崗瀝水道、潭洲瀝水道和上、下橫瀝（圖1）。全區被主要水道劃分為13個圍區，分別是蕉東聯圍、小虎島圍、沙仔島圍、魚窩頭圍、大坳圍、四六村圍、高新沙圍、番順聯圍、義沙圍、萬頃沙聯圍、瀝沁沙圍、缸瓦沙圍和龍穴圍。各圍區內部還有300多條內河涌，圍內外河道總長達333 km。

南沙新區現有水質監測數據顯示，南沙新區各圍外水道水質基本達到地表水Ⅲ類要求，且總體呈現向好趨勢，但個別年份存在一定的反彈問題。圍內河涌方面，萬頃沙圍、瀝沁沙圍等以農業區為主的圍區，其河涌水質一般都在Ⅲ類左右；其他區域在目前人口密集程度不大，工業廢水和生活污水排放較少的情況下，多數河涌水質可以達到Ⅳ類以上；少數流經南沙街、黃閣鎮等人口密集較大或工業廢水排放量較大的河涌，局地局時水質劣于Ⅴ類。

1.2 調查數據來源

原始數據來源于南沙新區實地調研及當地政府部門提供的2014—2016年統計資料，包括統計年鑒、環境統計數據、河流水質監測數據等。

1.3 污染負荷計算方法

以化學需氧量（COD）、氨氮和總磷為主要污染因子，工業和生活點源污染負荷根據2016年環境統計數據中的監測值進行計算，其他非點源污染負荷（非點源生活源、畜禽養殖源、水產養殖源、農田種植源、城鎮面源）采用輸出系數法模型進行計算。該方法適用于以流域為單元的長期年均負荷估算，不考慮汛期與非汛期的非點源污染物入河差異[4-5]，計算公式如下：

式中，L為污染物的流失總量，t/a；Ei為流域內第i種污染源的輸出系數，即單位面積或每頭（只）畜禽、人均生活污染的污染物年輸出量，L（kg）/[km2（hm2）或頭（只）或人·a]；Ai為第i類土地利用類型的面積或第i種畜禽數量或流域的人口數量等，km2或頭（只）或人；Ii為第i種污染物輸入量；p為降雨輸入的污染物量，t/a。該研究中忽略降雨輸入的污染物量。

1.3.1 污染物輸出系數的確定。

影響污染物輸出系數的因素很多，包括流域內地形地貌、水文、氣候、土地利用、土壤類型和結構、植被、水分和養分管理措施以及人類活動等[5]。根據相關技術標準和文獻資料[6-10]，分別介紹不同類型污染源污染輸出系數。

在生活污染源計算中，城鎮、農村生活污水輸出系數按照《廣州市污水治理總體規劃修編》確定，分別取為250和160 L/（人·d），城鎮生活污水污染物濃度依據《第一次全國污染源普查城鎮生活源產排污系數手冊》取COD 63 g/（人·d）、氨氮 9.4 g/（人·d）、總磷3 g/（人·d）。農村生活污水污染物濃度依據《廣州市南沙區農村水環境整治技術指引》取COD 150 mg/L、氨氮 15 mg/L、總磷2 mg/L。生活垃圾產生系數依據《第一次全國污染源普查城鎮生活源產排污系數手冊》取0.68 kg/（人·d）。

在畜禽養殖污染計算中，將所有畜禽均折算成標準豬進行污染負荷統計。折算按照60只肉雞折合為1頭豬，10頭豬折合為1頭奶牛進行計算。根據廣東省《畜禽養殖業污染物排放標準（DB44 613—2009）》，養殖污水輸出系數按照集約化畜禽養殖業水沖工藝最高允許排水量取25 kg/（頭·d），污染物排放系數按照珠三角地區集約化畜禽養殖業水污染物最高允許日均排放濃度取COD 380 mg/L、氨氮 70 mg/L、總磷7 mg/L。

在水產養殖污染計算中，水產養殖業平均產量根據《南沙年鑒2015》中南沙全區淡水養殖產量進行估算得15 t/hm2，COD、氨氮、總磷排放系數參照《第一次全國污染源普查水產養殖業污染源產排污系數手冊》進行取值。

在農業種植污染源計算中，農田徑流系數根據《2005年全國水資源公報》中的廣東省農田徑流廢水源強系數確定為9 765 kg/（hm2·a）。COD、氨氮輸出系數參照《感潮河西南涌的水質分析與污染源控制研究》取COD 225 kg/（hm2·a）、氨氮45 kg/（hm2·a）。總磷輸出系數參照《第一次全國污染源普查——農業污染源肥料流失系數手冊》進行取值。

在城鎮面源污染計算中，根據《2015年南沙區水資源公報》，南沙新區年均降雨量值取南沙區多年平均降雨量1 556.1 mm。不同地類徑流系數和污染物濃度參考廣州市相關研究文獻進行取值（表1）。

1.3.2 入河系數的確定。

污染物入河量采用入河系數法進行估算，即將各污染源產生量乘以對應的入河系數。依據相關標準及文獻[6，10]，各污染源入河系數取值如下：工業污染1.0，城鎮生活0.9，農村生活0.7，農田種植0.1，畜禽養殖0.6，水產養殖0.4，城鎮面源0.1。

1.4 控制單元劃分方法

目前污染源調查大多按照行政區劃來進行統計，該方法雖便于行政管理，卻難以直觀地展現出污染源與水系的對應關系。為避免上述方法的局限性，將污染源按控制單元進行重新分類。根據環保部印發的《水體達標方案編制技術指南（試行）》中對控制單元細化分解的要求，結合《廣東省地表水環境功能區劃》（粵府函〔2011〕29號）對地表水環境功能區和常規監測斷面的設定，并在此基礎上綜合考慮各行政區地形特征、匯水區劃分和主要污染源去向，將整個南沙新區劃分為19個控制單元（圖2）。

2 結果與分析

2.1 污染源現狀

根據前期調研結果，南沙區主要的污染源類型可分為6類：工業污染源、生活污染源、畜禽養殖污染源、水產養殖污染源、農田種植污染源和城鎮面源。

2.1.1 工業污染源。

南沙新區2016年重點排污企業共有150家，主要涉及行業涵蓋化工、造紙、印染、紡織、電子、塑料金屬加工等，其中COD產生量較大的主要有毛染整精加工、機制紙及紙板制造、印制電路板制造等行業，氨氮產生量較大的主要有印制電路板制造、毛染整精加工、紡織服裝制造、調味品和發酵制品制造等行業。從污水處理角度看，南沙新區重點排污企業基本已配備污水預處理設施，可削減約95%的COD和88%的氨氮。

2.1.2 生活污染源。

生活污染源產生量主要通過研究區內的人口數量加以推算。2015年末，南沙區常住人口80.97萬，其中農村常住人口61.52萬，城鎮常住人口19.45萬。北部3鎮（欖核、東涌、大崗）是主要的農村人口聚集區，而城鎮人口則主要集中在南沙街和明珠灣區。目前南沙區共建有7座污水處理廠，處理能力19.75萬t/d，出水排放標準以一級B為主。大部分城鎮生活污水和一部分工業污水均能夠在圍區內得到處理，但農村地區污水管網覆蓋率偏低，農村污水處理率僅約30%，老城區和中心鎮區排水體制以截流式合流制為主。

2.1.3 畜禽養殖污染源。

2016年南沙新區規模化畜禽養殖場總數為86家，相比2014年下降了約80%，其地域分布如圖3所示。養殖場的主要集中區域位于南沙區西北部的欖核鎮和中部的珠江街，養殖種類主要為肉雞、生豬和奶牛，大多數養殖場采用水沖方式清糞，糞便的主要利用方式為直接農業利用。

2.1.4 水產養殖污染源。

南沙區2016年水產養殖面積為6 671.55 hm 水產養殖品種有34種，其中魚類養殖面積占全區水產養殖面積的56.8%，品種以四大家魚為主。從區域分布特點上來看，水產養殖較為集中的區域為萬頃沙聯圍南部的圍墾區，其養殖面積占總養殖面積的46.3%（圖4）。

2.1.5 農田種植污染源。

2016年南沙新區糧食種植面積為1 302.17 hm2（其中水稻700.83 hm 玉米601.35 hm2），蔬菜常年面積約4 000 hm2（播種面積16 000 hm2），水果種植約11 333.33 hm 花卉園林面積約2 600.00 hm2。從區域分布來看，北部大崗、東涌、欖核3鎮以種植甘蔗和蔬菜為主；南部珠江街和萬頃沙鎮基本以種植蓮藕及香蕉、木瓜和番石榴等特色水果為主；東部南沙街、黃閣鎮農業面積較少，以山林荔枝作為主要農業品種；橫瀝鎮的主要作物為甜玉米。另外，花卉種植以大崗和東涌為中心形成了綠化苗木及盆花為主的花卉產業區。目前南沙區耕地面積最大的區域為萬頃沙鎮、東涌鎮，其次是大崗鎮和欖核鎮。

目前南沙區農林部門正在大力推廣化肥、農藥零增長措施，現階段采取的措施有：開展農田土壤和灌溉水定期監測；推廣病蟲害綠色防控技術；推廣測土配方施肥等科學施肥技術。

2.1.6 城鎮面源。

城鎮面源污染主要來源于降雨沖刷城市建成區地表而形成的徑流。南沙區2016年現狀用地情況見圖5。由圖5可知，南沙區建設用地面積為146.8 km 約占全區總面積的18%，其中工業和居住用地是最主要的用地類型。從地域分布上看，建設用地最集中的區域為蕉東聯圍，其次為番順聯圍。

根據計算，全區現狀污染物COD、氨氮、總磷入河總量分別為8 792.35、886.05和144.77 t/a。

2.2 污染負荷空間分布特征

為了更直觀地展現南沙區各主要水道流域污染的空間分布特征，按照所劃分的控制單元對各控制單元的污染程度進行評價。由于不同控制單元面積大小不一致，不能僅以各自的入河污染量作為同一尺度進行比較。故采用單位面積污染負荷來表征各控制單元的污染程度，計算結果見圖6。

由圖6可知，3種污染因子在南沙區的空間分布規律基本一致。整個南沙地區污染分布較為集中的區域主要有洪奇瀝上游（欖核鎮）、潭洲瀝（大崗鎮）、大崗瀝（大崗鎮）、騮崗水道上游（東涌鎮）和沙灣水道下游（東涌鎮）。可見，南沙區污染負荷壓力較大的區域主要在南沙北部，其區位恰好與欖核、東涌、大崗3鎮的中心鎮區相吻合。出現這種情況一方面是由于北部3鎮近年來人口增長較快且聚居于中心鎮區，產生的污染也較為集中，另一方面中心鎮區污水管網和處理設施建設年代久遠，建設規模和標準都已難以滿足現狀的需求。因此，在進行水環境治理的過程中，應有針對性地將這些區域作為重點治理區域，一方面積極加強污水收集處理設施的改擴建工程，另一方面通過水域生態治理等綜合手段提升上述區域的水質。

2.3 污染負荷行業分布特征

污染負荷行業分布見圖7。

農村生活源入河量占比最大，COD、氨氮和總磷入河量分別占總量的34.92%、36.42%和29.36%，其最主要的來源為騮崗水道和蕉門水道周邊區域。水產養殖源是COD和總磷的第二大來源，入河量分別占總量的24.64%和27.77%，最主要的來源為洪奇瀝下游和伶仃洋周邊區域，其排放受養殖區域的集聚程度和清塘時間的影響，具有較強的區域性和季節性。城鎮生活源對氨氮排放的貢獻較大，占21.32%，為僅次于農村生活源的第二大氨氮來源，其最主要的來源為獅子洋（小虎瀝水道）。其他污染源中，工業源和城鎮面源目前占比不明顯，但隨著南沙區城鎮化的推進，未來存在較大的增長預期。另外可以注意到，與目前典型的城市污染源組成不同，南沙區作為一個尚處于開發起步階段的新區，當前污染源中面源污染的占比很高，約占75%，且城鎮面源污染和農業面源污染并存，這給相關污染源的監測和防治帶來一定的困難。

2.4 污染控制策略

針對上述分布特點，結合南沙各鎮（街）的自身條件和發展定位，建議南沙區現狀條件下的污染控制策略如下：

①對現狀污染程度較高的洪奇瀝上游、潭洲瀝、大崗瀝、騮崗水道上游和沙灣水道下游等區域，應重點開展農村生活污水處理設施和管網的建設和水產養殖污染的治理，同時對控制單元內的主要河涌及其支涌實施水質人工強化和水域生態治理措施。

②對現狀污染程度不高但未來城鎮化需求強烈的獅子洋、伶仃洋、蕉門水道以及上、下橫瀝等區域，應根據自身的開發建設速度，提前布局城鎮污水廠及其配套管網，同時結合海綿城市等徑流控制措施，對城鎮面源污染加以削減。

③對洪奇瀝中下游、欖核水道、騮崗水道下游等現狀污染程度不高且未來以工農業、旅游觀光為主要產業的地區，應在維持現狀的基礎上通過企業截污納管、清潔生產改造、畜禽分區管理、生態養殖及廢棄物資源化利用[11-12]等途徑進一步削減入河污染。

3 結論

根據研究區內的土地利用類型、人口數量、種植和養殖數量等統計數據，以控制單元為單位對研究區內的COD、氨氮、總磷污染負荷進行了計算，并分別從空間和行業分布角度對研究區污染特征進行了分析，得到以下結論：①從污染物空間分布角度看，南沙區污染負荷壓力較大的區域主要集中于北部的欖核、東涌、大崗3鎮的中心鎮區。②從污染物行業分布角度看，主要的COD和總磷污染來源為農村生活源和水產養殖源，主要的氨氮污染來源為農村生活源和城鎮生活源，南沙區當前污染源類型以面源污染為主。③在治理策略方面，洪奇瀝上游、潭洲瀝、大崗瀝、騮崗水道上游和沙灣水道下游地區應重點開展農村生活污染和水產養殖污染的治理，同時開展河涌水質人工強化和水域生態治理；獅子洋、伶仃洋、蕉門水道以及上、下橫瀝地區應提前布局對城鎮生活污染和城鎮面源污染的治理；洪奇瀝中下游、欖核水道、騮崗水道下游地區應在維持現狀的基礎上進一步削減入河污染。

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