太湖上游典型區(qū)域農(nóng)業(yè)非點源污染排放負(fù)荷估算

周俊　翟康　周游

摘要? 通過收集解譯基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料，參考污染排放負(fù)荷系數(shù)，對太湖上游典型區(qū)域武進(jìn)區(qū)農(nóng)業(yè)種植、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖和農(nóng)村生活污染排放負(fù)荷進(jìn)行估算。結(jié)果表明，太湖上游區(qū)域農(nóng)村生活污染排放負(fù)荷最為嚴(yán)重，畜禽養(yǎng)殖是TP污染排放負(fù)荷的主要來源。在此基礎(chǔ)上，針對性提出污染防治技術(shù)措施，為探索太湖水環(huán)境綜合整治和調(diào)控提供科學(xué)參考。

關(guān)鍵詞? 太湖上游;農(nóng)業(yè);非點源;排放負(fù)荷;估算

中圖分類號? X508??? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼? A

文章編號? 0517-6611（2019）24-0097-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2019.24.029

Estimation of Emission Load of Agricultural Non-point Source Pollution in Typical Region of Taihu Lake Upstream Area

ZHOU Jun1， ZHAI Kang2， ZHOU You1

（1.Changzhou Academy of Environmental Science， Changzhou， Jiangsu 213022;2.Changzhou Environmental Information Centre， Changzhou， Jiangsu 213022）

Abstract? Based on collecting data and selecting emission coefficients， emission loads of various types of pollution sources i.e.， agricultural cultivating， livestock and poultry breeding， aquatic farming and domestic pollution were estimated in Taihu Lake upstream area. The results showed that domestic pollution emission load was the most serious， however livestock and poultry breeding was the main source of TP pollution emission load. On this basis， the targeted technical measures for pollution prevention and control were proposed， as a scientific reference to regulate and control water environment of Taihu Lake.

Key words? Taihu Lake upstream area;Agriculture;Non-point source;Emission load;Estimation

基金項目? 國家水體污染控制與治理科技重大專項“武南區(qū)域河湖水系綜合調(diào)控與生態(tài)恢復(fù)技術(shù)集成與示范”（2017ZX07202-006）。

作者簡介? 周俊（1980—），女，重慶人，工程師，碩士，從事環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境科研、環(huán)境管理等工作。

收稿日期? 2019-05-23

常州市武進(jìn)區(qū)屬于太湖上游西北部，平原河網(wǎng)密布，水系縱橫交錯，是太湖污染負(fù)荷的重要來源區(qū)，強(qiáng)化區(qū)域水污染防控措施，對改善太湖水質(zhì)、緩解湖體富營養(yǎng)化起著舉足輕重的作用。非點源污染是指溶解性或固體污染物在大面積降水和徑流沖刷作用下匯入受納水體而引起的水體污染[1]。研究表明，隨著常州市對其太湖流域區(qū)污染專項治理的整體推進(jìn)，點源污染排放得到有效控制和削減，農(nóng)業(yè)非點源污染成為流域及其主干河道的重要污染來源[2-3]。同時國內(nèi)外大量統(tǒng)計研究也表明，相對于點源污染，非點源污染對氮、磷等營養(yǎng)鹽類污染物的貢獻(xiàn)率更大，甚至占主導(dǎo)地位[4-7]。因此，研究太湖流域農(nóng)業(yè)非點源污染負(fù)荷排放的核算方法，是摸清區(qū)域水污染源匯、進(jìn)一步探索太湖水環(huán)境綜合治理技術(shù)和調(diào)控政策的基礎(chǔ)性工作。

農(nóng)業(yè)非點源污染主要來源于農(nóng)業(yè)種植、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)村生活等方面[8-9]。目前，對農(nóng)業(yè)非點源污染負(fù)荷核算的方法主要有兩大類：一是模擬污染物遷移過程，在局部區(qū)域通過構(gòu)建輸出模型，結(jié)合水文水質(zhì)實測數(shù)據(jù)，預(yù)測流域非點源污染負(fù)荷排放量[9-11];二是通過各影響因子的產(chǎn)排污系數(shù)，結(jié)合基礎(chǔ)調(diào)查數(shù)據(jù)資料，估算大尺度范圍非點源污染負(fù)荷排放量[12-13]。前者應(yīng)用模型核算較為準(zhǔn)確，但應(yīng)用范圍較小，且對野外監(jiān)測和技術(shù)手段要求較高;后者利用各因子系數(shù)估算，更側(cè)重于占比和趨勢分析，但覆蓋尺度范圍較大，基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資料相對易得。太湖流域河網(wǎng)密集，水系匯流復(fù)雜，主要河道節(jié)點閘泵密集且調(diào)控規(guī)律難以摸清，給模型構(gòu)建造成諸多不確定因素，因而農(nóng)業(yè)非點源污染負(fù)荷估算更適用大尺度范圍的產(chǎn)排污系數(shù)法。筆者以太湖上游典型匯水區(qū)為研究單元，通過對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動中各因素的產(chǎn)排污負(fù)荷進(jìn)行估算，關(guān)注區(qū)域農(nóng)業(yè)面源可能對太湖造成的氮、磷污染輸出影響，為合理調(diào)控農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)提供依據(jù)支撐。

1? 資料與方法

1.1? 研究區(qū)域概況

武進(jìn)區(qū)位于常州市南部、太湖平原西北（31°20′～31°48′N、119°40′～120°12′E），國土總面積1 065.26 km2，境內(nèi)地勢低平，河網(wǎng)縱橫交錯，區(qū)域內(nèi)有滆湖、陽湖、宋劍湖等自然湖泊，養(yǎng)殖水域面積60 km2，適宜于魚、蟹、蝦、蚌等水產(chǎn)養(yǎng)殖。武進(jìn)區(qū)屬亞熱帶北緣，光溫適宜，雨水充沛，土地肥沃，物產(chǎn)豐富，全區(qū)耕地面積316 km2，東部雪堰、潘家低山丘陵地區(qū)盛產(chǎn)茶葉和桃、梨、葡萄等水果，中部嘉澤是花木之鄉(xiāng)。2017年平均氣溫17.4 ℃，降水量1 495.4 mm，日照時數(shù)2 108.6 h。

同時，武進(jìn)區(qū)也是靠鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)非農(nóng)化實現(xiàn)工業(yè)化起步的“蘇南模式”區(qū)，廠村融合發(fā)展的現(xiàn)象較為突出，城鎮(zhèn)人口密度大、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)達(dá)、國民經(jīng)濟(jì)產(chǎn)值高，但也造成區(qū)域污染來源復(fù)雜、負(fù)荷強(qiáng)度高等問題。“十一五”以來，武進(jìn)區(qū)作為太湖上游典型代表性區(qū)域，成為國家水專項課題持續(xù)關(guān)注研究的重點區(qū)域。

1.2? 數(shù)據(jù)資料獲取

研究流域尺度上的農(nóng)業(yè)非點源污染，需綜合考慮自然和社會經(jīng)濟(jì)的雙重交互作用[13]，數(shù)據(jù)資料的獲取需全面可靠。該研究畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖、農(nóng)村生活等調(diào)查數(shù)據(jù)的獲取，主要通過查閱匯總武進(jìn)統(tǒng)計年鑒（2017年度數(shù)據(jù)）和利用全國第二次污染源普查數(shù)據(jù)成果（表1）。農(nóng)業(yè)種植不同類型及面積，主要利用目視解譯法對2017年度分辨率為15 m的Landsat 8衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行解譯，并統(tǒng)計不同土地利用類型面積。

1.3? 研究方法

1.3.1? 污染排放負(fù)荷估算方法。

1.3.1.1? 農(nóng)業(yè)種植污染負(fù)荷。根據(jù)解譯得到的土地利用類型面積與各土地利用類型的產(chǎn)污系數(shù)相乘，得到不同農(nóng)業(yè)種植土地利用類型的年污染負(fù)荷量。

1.3.1.2

畜禽養(yǎng)殖污染負(fù)荷。將不同類型的畜禽統(tǒng)計數(shù)量與畜禽養(yǎng)殖的產(chǎn)污系數(shù)相乘，得到畜禽養(yǎng)殖年污染負(fù)荷量。

1.3.1.3? 水產(chǎn)養(yǎng)殖污染負(fù)荷。將不同類型水產(chǎn)養(yǎng)殖面積與水產(chǎn)養(yǎng)殖的產(chǎn)污系數(shù)相乘，得到水產(chǎn)養(yǎng)殖年污染負(fù)荷量。

1.3.1.4? 生活污染負(fù)荷。將2017年武進(jìn)區(qū)城鎮(zhèn)和農(nóng)村人口數(shù)量分別與生活污染的產(chǎn)污系數(shù)相乘，得到區(qū)域生活污染年污染負(fù)荷量。

1.3.2? 污染排放負(fù)荷系數(shù)確定。

污染負(fù)荷系數(shù)主要通過查閱太湖流域農(nóng)業(yè)非點源污染產(chǎn)排相關(guān)研究文獻(xiàn)[8，13-16]，同時結(jié)合第一次全國污染源普查《畜禽養(yǎng)殖業(yè)產(chǎn)污系數(shù)與排污系數(shù)手冊》《水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》《城鎮(zhèn)生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》《農(nóng)業(yè)污染源肥料流失系數(shù)手冊》等確定（表2～5）。

2? 結(jié)果與分析

分別計算不同類型農(nóng)業(yè)非點源污染排放負(fù)荷，結(jié)果如表6和圖1所示，總體而言武進(jìn)區(qū)農(nóng)業(yè)非點源污染排放負(fù)荷中，農(nóng)村生活是最主要污染來源，其COD、TN和TP污染負(fù)荷占比分別達(dá)到區(qū)域總負(fù)荷的71%、58%和31%;畜禽養(yǎng)殖是區(qū)域TP污染負(fù)荷的最主要來源，占比達(dá)到區(qū)域TP排放總負(fù)荷的64%;農(nóng)業(yè)種植和水產(chǎn)養(yǎng)殖引起的污染排放不突出。

農(nóng)村生活污染中，城鎮(zhèn)人口雖數(shù)量少于農(nóng)村人口，但污染貢獻(xiàn)卻明顯大于農(nóng)村人口。畜禽養(yǎng)殖污染中，養(yǎng)豬造成的污染排放負(fù)荷遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其他。農(nóng)業(yè)種植類型污染中，水田面積小于旱地、花木林地，但其污染貢獻(xiàn)卻明顯較高，尤其TN排放負(fù)荷較高。

3? 結(jié)論與建議

3.1? 結(jié)論

通過開展太湖上游典型區(qū)域武進(jìn)區(qū)的數(shù)據(jù)資料解譯收集，利用污染負(fù)荷排放系數(shù)，對大尺度范圍污染負(fù)荷排放進(jìn)行估算，結(jié)果表明，在太湖上游這類經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)、人口稠密的地區(qū)，農(nóng)村生活所造成的污染排放負(fù)荷最為嚴(yán)重，同時隨著城鎮(zhèn)化水平提高和人們消費追求的提升，城鎮(zhèn)生活污染排放負(fù)荷權(quán)重變大。畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染管控取得實效，隨著上游入湖區(qū)域?qū)π笄蒺B(yǎng)殖污染管控力度不斷加大，其污染排放負(fù)荷水平較10年前明顯降低[13]。農(nóng)業(yè)種植結(jié)構(gòu)中，“江南魚米之鄉(xiāng)”的特征明顯，水田的污染排放負(fù)荷占比較大，對總氮排放貢獻(xiàn)較高;花木種植作為武進(jìn)特色農(nóng)業(yè)值得推廣，其種植面積雖大于水田，但各項污染指標(biāo)負(fù)荷均處于最低水平。

3.2? 對策建議

（1）重點針對農(nóng)村生活污染為農(nóng)村非點源污染精準(zhǔn)施策，加快城鎮(zhèn)居民相對集中居住區(qū)的污水收集管網(wǎng)建設(shè)，增加城鎮(zhèn)污水處理能力。在村民分散居住區(qū)，積極開展生活污水沼氣凈化、生態(tài)濕地等分散式處理工程技術(shù)研究，推廣成套成熟技術(shù)。

（2）持續(xù)規(guī)范畜禽養(yǎng)殖，繼續(xù)清退禁養(yǎng)區(qū)內(nèi)分散養(yǎng)殖戶，引導(dǎo)規(guī)模化養(yǎng)殖場轉(zhuǎn)遷入宜養(yǎng)區(qū)。不斷加大畜禽污染防治力度，現(xiàn)有各類畜禽養(yǎng)殖場固廢實施必須規(guī)范化處置，實現(xiàn)污染物排放濃度和總量雙達(dá)標(biāo)。積極推廣種養(yǎng)結(jié)合循環(huán)利用技術(shù)，建立以種植業(yè)為基礎(chǔ)、養(yǎng)殖業(yè)為中心、污染減量轉(zhuǎn)化為紐帶的生態(tài)養(yǎng)殖業(yè)，運(yùn)用生態(tài)系統(tǒng)工程方法，因地制宜發(fā)展經(jīng)濟(jì)與生態(tài)良性循環(huán)的可持續(xù)發(fā)展養(yǎng)殖模式。

（3）農(nóng)業(yè)種植方面，推廣品種結(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)，大力推廣花木種植的區(qū)域特色種植產(chǎn)業(yè)。推廣集成型化肥增效技術(shù)，延緩氮肥轉(zhuǎn)化和損失，提高作物對氮肥的吸收利用，提倡綠肥種植、精準(zhǔn)測算、科學(xué)施肥，施肥時間與植物生長供肥高峰銜接，最大限度減少肥料用量，提高化肥利用效率。

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