東圳水庫保護區(qū)農(nóng)業(yè)面源污染現(xiàn)狀及風(fēng)險評估

原瑞芬朱錦樂陳勇紅

(1.莆田市農(nóng)業(yè)環(huán)保能源站，福建 莆田 351100；2.莆田市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，福建 莆田 351100；3.福建省莆田市仙游縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局能源站，福建 莆田 351200)

東圳水庫是福建省莆田市最大的一座集飲水、灌溉、防洪和發(fā)電等功能為一體的綜合性大型水利樞紐工程，承擔(dān)著莆田市區(qū)及東南沿海地區(qū)近150萬城鄉(xiāng)居民的生活和工農(nóng)業(yè)用水的重要作用[1]。水庫壩址以上集雨面積32123hm2，多年平均入庫水量3.13億m3。水庫總庫容4.35億m3，相應(yīng)庫容為2.83億m3，死庫容400萬m3[1,2]。近年來，莆田市政府通過對保護區(qū)進行全流域畜禽禁養(yǎng)、封山育林、生活污水管網(wǎng)截污工程、修復(fù)庫區(qū)生態(tài)治理水土流失等綜合治理，水庫水質(zhì)明顯改善，總體上達到《GB 3838-2002 地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但在夏秋季節(jié)仍會出現(xiàn)中層水總氮總磷超標(biāo)、底層水鐵錳離子超標(biāo)、表層水呈輕度富營養(yǎng)化等異常現(xiàn)象[3]。本文根據(jù)庫區(qū)匯水全流域農(nóng)業(yè)面源污染狀況的調(diào)查結(jié)果，進行非點源的風(fēng)險識別與評估，為水庫水環(huán)境保護及應(yīng)急防控提供依據(jù)。

1 非點源調(diào)查結(jié)果

1.1 水土流失狀況

東圳水庫流域主要土壤屬赤紅壤類型，土層較薄，結(jié)構(gòu)疏松，容易發(fā)生水土流失。根據(jù)《莆田市水土保持規(guī)劃(2016—2030年)》，東圳水庫現(xiàn)有水土流失總面積為5449hm2，占土地總面積的16.9%。其中，輕度流失面積3531hm2，占水土流失總面積的64.8%；中度流失面積為1093hm2，占水土流失總面積的20.1%；強度流失面積為748hm2，占水土流失總面積的13.7%；極強度流失面積為77hm2，占水土流失總面積的1.4%。由于庫區(qū)周圍大量種植枇杷，果園常年松土除草，地表層植被破壞，造成大量土壤裸露而流失。因此，果園水土流失是庫區(qū)水土流失的主要來源，流失面積為2893hm2，占水土流失總面積的53.09%[2]。

1.2 土地利用狀況

東圳水庫流域土地總面積32123hm2，主要包括林地、水田、果園、建設(shè)、小水域等5種用地類型。林地總面積達25371hm2，占總面積的78.98%，其中一級保護區(qū)內(nèi)果樹林677hm2，生態(tài)公益林109hm2，其它商品林2hm2,；二級保護區(qū)內(nèi)果樹林5108hm2，桉樹林975hm2，生態(tài)公益林7356hm2，其它商品林11144hm2；園地面積3452hm2，占總面積的10.75%，耕地943hm2，占總面積的1.78%，；水域1786hm2，占總面積的5.56%；居民點及工礦交通用地572hm2，占總面積的2.54%。由此可見，東圳水庫流域用地類型以林地為主，園地面積次之，流域城鎮(zhèn)化率處于較低水平。

1.3 農(nóng)田徑流污染狀況

東圳水庫流域內(nèi)共有農(nóng)田1943hm2，其中水田694hm2、旱地250hm2，園地3452hm2。種植作物主要包括水稻、蔬菜、枇杷、龍眼等。

1.3.1 源強系數(shù)及修正標(biāo)準(zhǔn)

標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田指的是平原，種植作物為小麥，土壤類型為壤土，化肥施用量為25～35kg·667m-2·a-1，降水量在400～800mm范圍內(nèi)的農(nóng)田。標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田源強系數(shù)為COD10kg·667m-2·a-1，氨氮2kg·667m-2·a-1，總氮3kg·667m-2·a-1，總磷0.25kg·667m-2·a-1。若用于其它源強估算，其源強系數(shù)需要進行修正。

1.3.1.1 坡度修正

土地坡度在25°以下，流失系數(shù)為1.0～1.2；25°以上，流失系數(shù)為1.2～1.5。流域內(nèi)農(nóng)田的土地坡度基本在25°以下，其中不同的種植類型的土地坡度稍有差別，水田和園地的流失系數(shù)選取1.0，旱地的流失系數(shù)選取1.1。

表1 東圳水庫水源地保護區(qū)范圍內(nèi)土地利用情況

1.3.1.2 農(nóng)田類型修正

農(nóng)田類型分旱地、水田、其它3種情況給出修正系數(shù)。旱地的修正系數(shù)取1，水田的修正系數(shù)取1.5，其它類型修正系數(shù)取0.7。

1.3.1.3 土壤類型修正

將農(nóng)田土壤按質(zhì)地進行分類，即根據(jù)土壤成分中的粘土和砂土比例進行分類，分為砂土、壤土和粘土。以壤土為1.0；砂土修正系數(shù)為1.0～0.8；粘土修正系數(shù)為0.8～0.6。

1.3.1.4 化肥施用量修正

化肥施用量在25kg·667m-2以下，修正系數(shù)取0.8～1.0；在25～35kg·667m-2，修正系數(shù)取1.0～1.2；在35kg·667m-2以上，修正系數(shù)取1.2～1.5。根據(jù)《莆田市統(tǒng)計年鑒2018》以及實地調(diào)查資料，流域內(nèi)化肥平均施用量為31.50kg·667m-2，化肥施用量系數(shù)選取1.1。

1.3.1.5 降水量修正

年降雨量在400mm以下的地區(qū)，取流失系數(shù)為0.6～1.0；年降雨量在400～800mm的地區(qū)，取流失系數(shù)為1.0～1.2；年降雨量在800mm以上的地區(qū)，取流失系數(shù)為1.2～1.5。

流域多年平均降雨量遠大于800mm，取修正系數(shù)為1.2；根據(jù)年降雨量在800mm以上的地區(qū)取流失系數(shù)為1.2～1.5，綜合考慮流域內(nèi)水土流失情況，選取降水量修正系數(shù)為1.2。

1.3.2 污染物估算

根據(jù)《全國水環(huán)境容量核定技術(shù)指南》中相應(yīng)的修正系數(shù)進行修正，根據(jù)實地調(diào)查和國土資源部門提供的土地利用數(shù)據(jù)對流域內(nèi)農(nóng)田徑流污染物進行估算，則保護區(qū)內(nèi)農(nóng)田徑流COD排放量761.98t·a-1，NH3-N排放量104.45t·a-1，TN排放量155.34t·a-1，TP排放量12.94t·a-1。

1.4 畜禽養(yǎng)殖污染狀況

經(jīng)調(diào)查，自2011年東圳庫區(qū)全面完成全流域禁養(yǎng)畜禽專項整治后，一級保護區(qū)范圍內(nèi)已無畜禽養(yǎng)殖現(xiàn)象，二級保護區(qū)范圍內(nèi)沒有集中式畜禽養(yǎng)殖場，但各行政村落均有家庭式零散畜禽養(yǎng)殖現(xiàn)象，家禽種類以雞鴨為主，由于養(yǎng)殖量小且不集中，數(shù)量難以測算。因保護區(qū)家家戶戶林果面積較大，少量的畜禽養(yǎng)殖糞污足以被完全消納利用，對環(huán)境已不造成威脅。

1.5 農(nóng)村生活污染狀況

東圳水庫飲用水水源二級保護區(qū)跨城廂、仙游、荔城、涵江等4個縣區(qū)，8個鄉(xiāng)鎮(zhèn)1個街道53個村9270戶，常住居民25937人[1]。參考《全國水環(huán)境容量核定指南》中人均產(chǎn)污系數(shù)的推薦值，確定農(nóng)村人均綜合用水量為每人120L·d-1，污水排放系數(shù)為0.60，人均產(chǎn)污系數(shù)為COD每人16.4g·d-1，氨氮每人4g·d-1，總氮每人5g·d-1，總磷每人0.44g·d-1。則保護區(qū)內(nèi)生活污水排放量67.9萬t·a-1，污染物COD排放量154.66t·a-1，NH3-N排放量37.72t·a-1，TN排放量47.15t·a-1，TP排放量4.15t·a-1。

參考《全國第一次污染源普查》中農(nóng)村生活垃圾產(chǎn)污系數(shù)為每人0.51kg·d-1，積存生活垃圾的COD、氨氮、總氮和總磷釋放負荷分別為55kg·t-1、8.1kg·t-1、14kg·t-1和2.8kg·t-1。則保護區(qū)內(nèi)生活垃圾產(chǎn)生量4809.56萬t·a-1，污染物COD產(chǎn)生量264.53t·a-1，NH3-N產(chǎn)生量38.96t·a-1，TN產(chǎn)生量13.47t·a-1，TP產(chǎn)生量67.33t·a-1。

2 非點源風(fēng)險識別與評估

2.1 非點源風(fēng)險識別

以上調(diào)查數(shù)據(jù)表明，東圳水庫集雨區(qū)內(nèi)的農(nóng)業(yè)面源污染仍較為嚴重，其主要污染物指標(biāo)為COD、氨氮、TP、TN。由于莆田市境內(nèi)雨量充沛，大暴雨及特大暴雨天氣出現(xiàn)頻次較高，易出現(xiàn)大暴雨引發(fā)的大面積地表徑流現(xiàn)象，形成面源污染集聚風(fēng)險。在強降雨天氣下，東圳水庫集雨區(qū)范圍內(nèi)的地表及溝渠內(nèi)殘留化肥、農(nóng)藥、生活垃圾等污染物在雨水沖刷和地表徑流作用下集聚，最終匯入東圳水庫，引起水體水質(zhì)變化。

2.2 非點源風(fēng)險評估

根據(jù)《集中式飲用水源環(huán)境保護指南》，非點源評價指標(biāo)及評分值見下表。

表2非點源評價指標(biāo)及評分值(Ry)

調(diào)查結(jié)果顯示，一級保護區(qū)存在少量的耕地，P1(耕地)=10，生態(tài)緩沖帶寬帶>50m，P1(生態(tài)緩沖帶)=0；二級保護區(qū)耕地所占比例<5%，P2(耕地)=2，不存在生態(tài)緩沖帶，P2(生態(tài)緩沖帶)=0。Ry=P1(耕地)+P1(生態(tài)緩沖帶)+P2(耕地)+P2(生態(tài)緩沖帶)=10+0+2+0=12>9，應(yīng)按照《集中式地表水飲用水源地環(huán)境應(yīng)急管理工作指南(試行)》采取風(fēng)險應(yīng)急措施。

據(jù)莆田市生態(tài)環(huán)境局多年監(jiān)測數(shù)據(jù)評價，水庫水質(zhì)總體上符合Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，但每年夏秋因氣溫高，水庫水量少，原水中的總氮含量有時會超過Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，水源富營養(yǎng)化，出現(xiàn)藻類大量繁殖現(xiàn)象[4]。結(jié)合東圳水庫非點源調(diào)查和風(fēng)險識別情況，東圳水庫飲用水源地應(yīng)重點防控區(qū)域為東圳水庫流域內(nèi)的耕地和農(nóng)村生活排污，重點防控時段為每年的5—10月。

2.3 水華災(zāi)害風(fēng)險評價

東圳水庫處于山區(qū)，水庫流域的工業(yè)和人口較少，主要受水庫周邊居民生活排污和農(nóng)業(yè)面源污染。根據(jù)《莆田市集中式地表水飲用水源地環(huán)境監(jiān)測體系水質(zhì)監(jiān)測報告》可知，2018年5月、9月、11月東圳水庫水體綜合營養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)分別為44.4、32.2、39.4，水質(zhì)均達到中營養(yǎng)級，水質(zhì)定性評價為良好，而且全年平均水溫21.8℃、pH值6.88、生化需氧量1.5、化學(xué)需氧量10、高錳酸鹽指數(shù)2.7、溶解氧7.26、葉綠素4.2，可能造成水華爆發(fā)的指標(biāo)均小于標(biāo)準(zhǔn)值，所以通過加強防控，可降低水庫發(fā)生水華災(zāi)害的發(fā)生風(fēng)險。但水體溫度超過25℃的夏秋季節(jié)期間，當(dāng)TN濃度升高時，氮磷比也將隨之增大，形成水華的藍藻占有生長優(yōu)勢，可能誘發(fā)水華災(zāi)害事件，應(yīng)重點防控。

3 非點源環(huán)境風(fēng)險防控

為進一步提高水源地風(fēng)險防范能力，應(yīng)加快建設(shè)一系列針對性的風(fēng)險防范建設(shè)項目進行截污，主要包括污水處理設(shè)施、垃圾中轉(zhuǎn)站、村莊環(huán)境整治、縣道沿線生態(tài)修復(fù)及綠化、飲用水源標(biāo)識與警告設(shè)施、保護區(qū)隔離防護和水源地自動監(jiān)測系統(tǒng)等工程建設(shè)；大力推廣低毒、低殘留農(nóng)藥使用補助試點經(jīng)驗，開展農(nóng)作物病蟲害綠色防控和統(tǒng)防統(tǒng)治，實行測土配方施肥，推廣精準(zhǔn)施肥技術(shù)和機具，同時深入推廣生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)施肥、保護性耕作等措施，減少農(nóng)業(yè)面源污染負荷。