新丰江水库集水区农业面源污染现状分析与控制对策研究

2012-11-07周建利田玖银长江大学农学院湖北荆州434025

长江大学学报(自科版) 2012年2期

关键词：面源污染源氨氮

周建利，田玖银 (长江大学农学院，湖北荆州 434025)

丘锦荣 (环境保护部华南环境科学研究所，广东广州 510655)

新丰江水库集水区农业面源污染现状分析与控制对策研究

周建利，田玖银 (长江大学农学院，湖北荆州 434025)

丘锦荣 (环境保护部华南环境科学研究所，广东广州 510655)

通过对河源市新丰江水库集水区两县(连平县、东源县)2006～2010年5年间农业面源污染基础资料调查，并对两县生活污染、种植业、畜禽养殖业等污染源排放情况进行重点调查分析，结果显示：近年来连平县生活污染源COD和氨氮的排放量均大于东源县，而东源县种植业面源和畜禽养殖业污染源的COD和氨氮排放量均高于连平县，因此、提出连平县以控制生活污染为重点，而东源县以控制畜禽养殖污染为重点，以确保新丰江水库优质水的可持续利用。

农业；面源污染；现状；控制对策

农业面源污染已成为世界共同关注的一个严重环境问题[1]。研究表明,农业面源污染已经成为中国流域性水体污染、土壤污染和空气污染的重要来源。在中国水体污染严重流域,由农田、农村畜禽养殖地带和城乡结合部的生活排污而造成流域水体氮、磷素营养化已超过了来自城市地区的生活点源污染和工业点源污染[2]。就全球范围来看,30%～50%的地球表面已受到非点源污染的影响,并且在全世界不同程度退化的12亿hm2耕地中,约有12%是由农业非点源污染引起的[3]。近年来,虽然国内有关农业面源污染的理论研究也取得了较为丰富的学术成果[4-8]。但我国由于人口众多,农民数量比重较大,农业面源污染增长迅速。

本研究以广东省河源市新丰江水库集水区两县——东源县、连平县为例，以新丰江水库饮用水源地为研究对象，通过查阅统计年鉴等文献获得相关数据，分析两县近几年来农业面源污染的变化趋势，确定引起库区面源污染的主要污染源及其贡献率,为库区流域农业面源污染的控制提供基础。

1 材料与方法

1.1 研究区域概况

新丰江是东江最大的支流，经新丰江水库调配水量后流入东江。东江是粤东和珠江三角洲东部的主要水源，并向香港输水。新丰江水库位于河源市东源县境内，是华南地区最大的水库，库容面积2.8×104hm2，总库容达1390×108m3，占东江多年平均来水量的47%，是广东省最大的饮用水源保护区。新丰江水库水质优良，多年来水库水质总体达到Ⅰ类地表水水质标准，部分指标达到Ⅱ类。新丰江水库的集水区包括新丰江水库库区各大小河流流域界内的地区，包括河源市东源县西部、连平县中部和南部、和平县西南部一小部分，以及韶关市新丰县东部、东北部，面积5735km2。

1.2 调查内容

包括人口、农作物种植面积、化肥施用量和畜禽养殖量等。资料主要来自广东省和河源市的统计年鉴。

1.3 污染源污染物排放量的计算方法

生活污染源污染物排放量计算公式[9 ]为：G=3650·N·F，其中：G—污染物排放量，kg/a；N—城镇居民常住人口数，以万计；F—单位城镇居民的污染物排放系数，g/(人·d)；COD的排放系数为61，氨氮的排放系数为9.2。农村居民按照城镇居民排污系数的0.7倍计算。

种植业污染源污染物排放量计算公式[10]为：污染物排放量=污染物源强系数×∑(不同类型农田的废水流失系数×不同类型农田的播种面积)，其中农田的污水流失系数：水田为0.2，旱田为0.05；污染物源强系数 = 标准农田源强系数×坡度修正系数×土壤类型修正系数×降雨量修正系数×化肥施用量修正系数。各项修正系数见表1。

表1 各项修正系数

畜禽养殖业污染源污染物排放量计算公式为：D=3650·Q·R，其中：D—污染物排放量，kg/a；Q—畜禽饲养数量，以万计；R—单位畜禽的污染物排放系数，g/(头·d)。

2 结果与分析

2.1 集水区两县生活污染源污染物调查统计分析

2.1.1 集水区两县人口状况

根据《2010广东统计年鉴》[11]，东源县和连平县两县的总人口均呈上升趋势(表2)，农业人口也呈上升趋势，两县城镇人口比仅分别为11%和18%左右，远远低于同年全国平均水平(45.7%)。由于两县是河源市扶贫开发重点县，故农业对两县来说占很大的比例，起着很大的作用。

表2 2006～2010集水区两县人口统计

2.1.2 生活污染源污染物的排放量

表3 新丰江水库集水区居民生活污染源污染物排放量 t/a

根据2006～2010年新丰江水库集水区乡村、城镇人口数和生活污水排放系数，计算出生活污染源污染物的排放量(表3)。从表3可以看出，2008～2010年这3年间连平县生活污染源COD和氨氮的排放量均大于东源县。在2006～2010年这5年间东源县COD和氨氮的排放情况基本上呈“跌-涨-跌-涨”的趋势，但总体变异不大；而连平县则呈上升趋势。

2.2集水区两县种植业面源污染调查统计分析

2.2.1 集水区两县化肥施用量调查

图1 2006～2010年集水区两县化肥施用量

根据《河源统计年鉴(2010)》[12]，近几年两县的化肥施用量发生了微小的变化(图1)。从图1可看出两县的化肥施用量都在不断的增加，且东源县的化肥施用量远远大于连平县的化肥施用量，增速也大于连平县。

表4 2006～2010年集水区两县化肥施用量 kg/hm2

国际公认的化肥施用安全上限是225kg/hm2,但目前我国农用化肥单位面积平均施用量达到434.3kg/hm2,是安全上限的1.93倍[13]。从表4可看出，集水区两县的化肥施用量远远超过全国化肥施用量的平均水平，且近年来均呈上升趋势。由于集水区两县在东南沿海，气候偏暖，雨水充沛，地势平坦，适合农业生产。因此，该地区农业生产活动较全国其他地区要频繁得多，从而导致农药和化肥施用量也相对偏多，农业污染程度也相对严重[14]，从而增大新丰江水库集水区农业面源污染风险。

2.2.2 集水区两县种植业面源污染排放量

表5 2006～2010集水区两县种植业污染源污染物排放量 t

集水区两县种植业的活动，导致化肥施用量超标，远超全国化肥施用的平均水平。化肥的大量使用会造成氮的流失。由表5可知，东源县种植业面源COD和氨氮排放量有逐年增长的趋势，而连平县变化不大。这可能与东源县化肥施用量增长较快有关。而东源县种植业面源COD和氨氮排放量均高于连平县。

2.3 集水区两县畜禽养殖污染源调查统计分析

表6 2006～2010年集水区两县生猪存栏量万头

表7 集水区两县畜禽养殖业污染物排放量 t/a

根据《河源统计年鉴(2010)》[12]，获得集水区两县畜禽饲养现状。由于两县在集水区，畜禽养殖以分散养殖为主，加上鸡鸭鹅的养殖量较少，故忽略不计，只统计2006～2010年的生猪存栏数(表6)来计算COD和氨氮的排放量。

畜禽养殖根据《畜禽养殖业污染物排放标准》(GB 18596-2001)，该标准中对养殖场的排水量和污染物浓度均有规定，分散养殖按标准折合每头猪的COD排放量为50g/(头·d)，氨氮排放量为10g/(头·d)，利用上述数据和参数，根据畜禽养殖业污染源污染物排放量计算公式，估算2006～2010年5年间集水区两县畜禽污染物的排放量(表7)。从表7可看出，东源县从2007～2010年、连平县从2006～2010年畜禽养殖业污染源COD和氨氮排放量均呈逐年下降趋势，而连平县的下降速率更大。2007年后东源县畜禽养殖业污染源COD和氨氮排放量均高于连平县。

2.4 集水区两县各污染源污染物排放量的统计分析

表8是集水区各污染源COD和氨氮排放量两县总和的统计分析数据。从每年的合计来看，2007年后集水区两县COD和氨氮排放总量均有逐年下降趋势，2008年比2007年分别下降了11.3%和10.6%，2009年和2010年比前一年分别下降了1.3%和1.4%。表明集水区两县COD和氨氮排放总量逐年下降，但近两年来下降速率很低。由表8可知，近五年来集水区两县COD排放负荷均是生活污染源gt;畜禽养殖污染源gt;种植业污染源，生活污染源COD负荷在44%～47%之间，畜禽养殖污染源在33%～38%，种植业污染源在19%～22%。而近五年来集水区两县氨氮排放负荷均是生活污染源(负荷比：37%～40%)和畜禽养殖污染源(负荷比：37%～42%)大于种植业污染源(负荷比：21%～25%)，生活污染源与畜禽养殖污染源氨氮排放负荷较接近，不同年份两者的负荷比大小不同。由此可见，集水区两县的面源污染来源主要为生活污染源和畜禽养殖污染源。