东莞市农业面源污染变化趋势分析

罗世豪 谢毅文 李 越 陈笠翔 张方均 周仕良 叶碧华

东莞市农业面源污染变化趋势分析

罗世豪1谢毅文2，3李 越4陈笠翔2张方均2周仕良1叶碧华1

（1.东莞市海汇环保科技有限公司，广东东莞 523000；2.东莞理工学院化学与环境工程学院，广东东莞 523808；
3.华南地区水循环与水安全广东省普通高校重点实验室，广州 510275；4.珠江水利委员会珠江水利科学研究院，广州 510611）

通过计算2000年和2010年东莞市的农业面源污染负荷排放量和入河量，分析过去十年来东莞市农业面源污染分布特征和变化趋势。研究结果表明：2000～2010年东莞市农业面源污染负荷呈下降趋势。其中，总磷入河量的降幅最大，达73.5%；农村生活污水和固体废弃物的农业面源贡献率呈增长趋势，化肥施用和分散式禽畜废水的贡献率呈下降趋势，其中分散式禽畜废水的贡献率下降幅度最大。

农业面源；入河量；趋势；东莞市

农业面源污染是指溶解性或固体的来源于农业生产或农村的污染物在大面积降水和径流冲刷作用下，汇入受纳水体而引起的水体污染，具有起源广泛、随机性强、成因复杂等特点。农业面源污染来源主要有农村生活污水、农村固体废弃物、化肥施用、农药施用和畜禽养殖，主要污染物包括总氮、总磷、氨氮、化学需氧量等指标［1-3］。

东莞市位于珠江三角洲，处在广州、深圳、香港之间的黄金通道之上。改革开放以来，东莞市经济高速发展，一跃成为国际著名的制造业基地。经济快速发展过程中，东莞市第二、第三产业比例和产值持续上升，而第一产业相应快速下降，从而对当地农业面源污染状况和趋势产生深刻、长远的影响。随着政府和民众的重视，以及经济实力的提高，东莞市污水处理设施日渐完善，点源污染在水污染中比重有所下降，而农业面源污染对水环境的影响作用则相应有所提升。目前对东莞市点源污染的研究较多［4-9］，但对于其农业面源污染的研究则相对较少。因此，本文通过计算分析东莞市2000年与2010年的农业面源污染物负荷的排放量、入河量及其分布，揭示农业面源污染状况、特征以及趋势变化，以期为东莞市水环境综合治理、水资源安全保障提供科学依据和有益参考。

1 数据来源及计算方法

1.1 数据来源

本文所采用的数据主要来源于《东莞市统计年鉴2001》［10］和《东莞市统计年鉴2011》［11］。

1.2 计算方法

1）农村生活污染负荷估算：生活污水产生量的估算采用排污系数法，考虑河流系统分布状况，估算区域农村生活污水、固体废弃物的排放系数、入河系数和入河量。其中生活污水中污染物产生量的计算公式为：

2）化肥施用污染负荷估算：把化肥施用量折算为有效成分，化肥有效成分以氮、磷计量，采用化肥污染物流失系数估算当地的化肥污染物流失量。

3）分散式禽畜养殖污染负荷估算：由散养禽畜的养殖种类和数量，根据经验系数估算禽畜养殖污染物排放量。

2 面源的产生量和入河量

2.1 农村生活污水

农村生活污水中的主要污染物包括化学耗氧量，氨氮、总氮、总磷。根据广东省农村生活污水治理现状调查得出珠江三角洲农村生活污水人均排放量为81 L·人-1·d-1［12］，东莞市农村生活污水的人均日排放量也取该值。由于缺乏东莞市农村生活污水的水质数据，本文依据广州市农村生活污水的污染物浓度推断东莞市农村生活污水的水质情况。广州市农村生活污水中各污染物排放浓度一般为：化学需氧量为60～200 mg/L，氨氮为10～25 mg/L，总氮为20～40 mg/L，总磷为1.0～2.5 mg/L［13］。2000年和2010年东莞市农民人均纯收入分别约为广州市农民人均纯收入的1.4和1.6倍，可表明东莞市的农村居民经济条件优于广州市的农村居民经济条件；考虑到经济条件相对好的村庄，其居民卫生设施也相对完善，其排放的生活污水的水质也相对较好；据此估算东莞市农村生活污水中各污染物排放浓度为广州市的平均水平，则东莞市农村生活污水中化学需氧量、氨氮、总氮、总磷的浓度分别为130 mg/L、17.5 mg/L、30 mg/L、1.75 mg/L。2000年和2010年东莞市农村人口分别113.00万人、89.68万人。由公式（1）计算农村生活污水中主要的污染物产生量；考虑东莞市境内河网水系发达，取污染物的入河系数为0.85，由污染物产生量乘以入河系数得出污染物入河量。计算得出，2000年东莞市农村生活污水入河量中化学需氧量为6 381 t，氨氮为859 t，总氮为1 472 t，总磷为86 t；相应2010年的化学需氧量为5 064 t，氨氮682 t，总氮为1 169 t，总磷为68 t。

2.2 农村固体废弃物

农村固体废弃物主要是生活垃圾和农作物秸秆等，这些废弃物随意散乱的堆积在村头、路边、田间，在较大降雨径流冲刷作用下，大部分污染物进入河流沟渠系统向受纳水体运移。按人均日排放生活垃圾和固体废弃物共1 kg计算，2000年和2010年产生固体废弃物量分别为41.25万t、32.27万t。根据污染物含量及流失系数［14］（如表1所示），计算农村生活垃圾和固体废弃物中氨氮、总氮、总磷的产生量和入河量。计算得出，2000年农村生活垃圾和固体废弃物入河量中，总氮为390 t，总磷为408 t，氨氮为195 t；2010年农村生活垃圾和固体废弃物入河量中，总氮则为309 t，总磷为324 t，氨氮为155 t。

即使水库提高防洪能力，河道防洪标准不达标，达不到5%的防洪能力，水库正常调节泄洪也会影响下游安全，一味要求水库保护下游安全是不可行的。

表1 农村固体废弃物中污染物含量及流失系数

2.3 化肥施用及农药施用

农业生产往往离不开化肥和农药的大量施用，特别是过量施用或不合理施用［15-16］。而大量的研究表明，化肥的超量以及不合理使用是造成水体污染与富营养化的一个重要原因，这些农用化学品可以随地表径流、入渗水、土壤侵蚀等途径进入地表水或地下水［17］。2000年至2010年间，东莞市大力发展工业，工业成为推动经济发展的主动力，农业生产渐退居次要，化肥、农药施用总量逐年减少。全市化肥施用量由2000年的10.4万t减少到了2000年的4.1万t（包括钾肥），呈下降趋势，耕地面积从2000年的44 220公顷降到了2010年的38 459公顷，换言之，平均化肥施用量由每公顷耕地2.35 t减少到每公顷耕地1.07 t。总氮、总磷及氨氮的流失系数分别为0.13、0.15、0.013。2000年和2010年东莞市各类化肥的施用量和有效成分比例（见表2），入河量占流失量的60%［14］。计算得出，2000年东莞市化肥施用产生的面源污染物入河量中，总氮为1 485 t，总磷为746 t，氨氮为149 t；相应2010年的总氮为601 t，总磷为360 t，氨氮为60 t。

全市农药施用总量在2000年为1 836 t，到2010年减少到819 t［10-11］，平均每公顷耕地施用农药量由41.52 kg减少到每公顷21.29 kg。虽然施用量总体呈下降趋势，但是农药施用后仍然会有相当部分残留下来并随雨水及农田排水流入河湖、污染水体。

表2 东莞市各类化肥的施用量和有效成分比例

2.4 分散式畜禽养殖

东莞市的畜禽养殖业除了集约化、规模化养殖场和养殖区外，还包括了大量的分散式养殖。分散式养殖是指农民个体家庭和不具规模的小养殖农户饲养的畜禽。禽畜养殖所排放的污染物主要为粪便、伴生物和添加物，这些污染物具有量大、面广、突发性、偶然性等特点。由于禽畜排泄物较难收集，一经降雨或径流冲刷，粪便中所含有的大量氮、磷等元素便进入河流、水库、地下水等，给水体造成巨大污染。其后果是导致水体富营养化，即在人类活动的影响下，氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象［14］。在2000年至2010年间，东莞市内养殖的生猪数量大大减少，2010年东莞市内生猪存栏量约为17万头，仅为2000年的20%。大型牲畜如牛，其存栏量也从2000年的5 550头锐减到2010年的224头。

2000年东莞市分散式养殖的禽畜中大牲畜主要为耕牛，约0.4万只；小牲畜主要为猪，约60万只；三鸟主要指鸡和鸭，约461.2万只［14］。按照2000年分散式禽畜养殖数占总养殖数的比例估算2010年分散式禽畜养殖数，见表3。根据粪便排泄量及其污染物含量（见表4）计算出全年分散式养殖的禽畜排泄物中化学需氧量、氨氮、总氮、总磷的产生量，以40%的流失系数计算污染物入河量。计算得出，2000年东莞市分散式禽畜养殖产生的面源污染物入河量中，化学需氧量为14 934 t，氨氮为77 t，总氮为2 845 t，总磷为5 579 t；相应2010年的化学需氧量为3 023 t，氨氮为15 t，总氮为660 t，总磷为1 051 t。

表3 2000年及2010年东莞市分散式禽畜养殖数

表4 畜禽粪便排泄量、污染物含量

3 农业面源总量与变化分析

分别把农村生活污水、农村固体废弃物、化肥施用、分散式畜禽养殖所作用的农业面源产生量、入河量相加，得出东莞市农业面源产生量和入河量，见表5和表6。

表5 东莞市农业面源产生量

表6 东莞市农业面源入河量

2000年东莞市农业面源产生量中化学需氧量为44 841 t、氨氮为1 882 t、总氮为12 187 t、总磷为16 198 t；入河总量中化学需氧量为21 314 t、氨氮为1 279 t、总氮为6 193 t、总磷为6 819 t。由图1可看到，在2000年东莞市农业面源产生量和入河量中，化学需氧量最大，总磷、总氮相继次之，氨氮最小。

2010年东莞市农业面源产生量中化学需氧量为13 516 t、氨氮为1 283 t、总氮为4 713 t、总磷为4 029 t；入河总量中化学需氧量为8 087 t、氨氮为911 t、总氮为2 738 t、总磷为1 804 t。由图2可看到，在2010年东莞市农业面源产生量和入河量中，化学需氧量最大，总氮、总磷相继次之，氨氮最小。

图1 2000年东莞市农业面源产生量与入河量

图2 2010年东莞市农业面源产生量与入河量

3.2 变化趋势分析

3.2.1 农业面源污染负荷变化分析

比较2010年与2000年东莞市农业面源产生量和入河量，由表7得出化学需氧量、氨氮、总氮及总磷均有所减小；按数量变化从大到小的排序是：化学需氧量＞总磷＞总氮＞氨氮；按减小幅度从大到小的排序量：总磷＞化学需氧量＞总氮＞氨氮。在变化比例上，由图3可知，农业面源产生量的变幅整体上比其入河量的变幅大，产生量和入河量降幅最大的是总磷，分别达到75.1%、73.5%；产生量和入河量降幅最小的是氨氮，分别31.8%、28.7%。东莞市在经济发展过程中，农业呈现不断萎缩趋势，农业人口不断转化为城市人口，大量耕地转化为城市建设用地，禽畜养殖业大幅消减。从2000年到2010年，东莞市的农村人口、耕地面积与猪、牛、三鸟养殖数量分别下降了20.64%、13.03%、

81.96 %，这是东莞市农业面源污染负荷下降的重要因素。

表4 东莞市农业面源产生量与入河量的变化量及变化比例

图3 2000年至2010年东莞市农业面源产生量、入河量变化比例

由表8可见，农村生活污水、固体废弃物、化肥施用、分散式禽畜废水的污染物入河量均有所下降；其中分散式禽畜废水污染负荷的下降幅度最大，平均下降79.5%，其与东莞市分散式禽畜养殖的规模大幅下降有关；化肥施用的污染负荷平均下降56.9%；农村生活污水、固体废弃物的污染负荷均下降20.6%，而三者面源污染负荷下降与农村人口及耕地面积减小相吻合。

表8 2000年至2010年东莞市农业面源各类型入河量变化比例

3.2.2 各类农业面源贡献率变化分析

1）化学需氧量。由图4及图5可知，2000年的分散式禽畜废水产生的化学需氧量入河量占农业面源化学需氧量入河量的71.5%，对农业面源化学需氧量入河量的贡献率远大于农村生活污水产生的化学需氧量入河量；2010年分散式禽畜废水产生的化学需氧量入河量的比例下降到37.4%，显示分散式禽畜废水的贡献率在十年间大幅度减小。

图4 2000年东莞市农业面源化学需氧量入河量比例

图5 2010年东莞市农业面源化学需氧量入河量比例

2）氨氮。由图6及图7可知，2000年和2010年农村生活污水产生的氨氮入河量比例均为最大，其次是固体废弃物、化肥施用，分散式禽畜废水最小。2000～2010年，农村生活污水和固体废弃物产生的氨氮入河量的贡献比例均有所增加，其余类型则减小，尤其分散式禽畜废水的贡献率下降最明显，降至原来的27%。

图6 2000年东莞市农业面源氨氮入河量比例

图4 2010年东莞市农业面源氨氮入河量比例

3）总氮。由图8及图9可知，2000～2010年，农村生活污水和固体废弃物产生的总氮入河量比例分别增大18.9%、5.0%，分散式禽畜废水和化肥施用产生的总氮入河量比例分别下降了21.8%、2.1%。

图8 2000年东莞市农业面源总氮入河量比例

图9 2010年东莞市农业面源总氮入河量比例

4）总磷。由图10及图11可知，在2000年和2010年分散式禽畜废水产生的总磷入河量贡献率均最大，其次是化肥施用、固体废弃物，农村生活污水最小。2000～2010年分散式禽畜废水产生的总氮入河量比例从81.8%下降至58.3%，下降了23.5%，其余类型的总磷入河量贡献率则增大。

图10 2000年东莞市农业面源总磷入河量比例

图11 2010年东莞市农业面源总磷入河量比例

3 结语

分析计算得出，2000年东莞农业面源入河量中化学需氧量为13 516 t、氨氮为1 283 t、总氮为4 713 t、总磷为4 029 t，2010年东莞农业面源入河量中化学需氧量为8 087 t、氨氮为911 t、总氮为2 738 t、总磷为1 804 t。2000～2010年，东莞市农业面源污染物产生量和入河量均有所减小，其中总磷产生量和入河量降幅最大，分别达到75.1%、73.5%。农村生活污水和固体废弃物入河贡献率存在增长趋势，而化肥施用和分散式禽畜废水呈减小趋势，主要原因为分散式禽畜废水和化肥施用的污染负荷大幅下降79.5%和56.9%。

［1］ 张贵龙，秦伟，管永祥，等.苏州市农业面源污染现状与控制研究［J］.河南农业大学学报，2011，45（2）：251-257.

［2］ RIBBE L，DELGADO P，SALGADO E，etal.Nitrate pollution of surface water induced by agricultural non-point pollution in the pocochay watershed，Chile［J］.Article Desalination，2008，226（1/3）：13-20.

［3］ 崔键，马友华，赵艳萍，等.农业面源污染的特性及防治对策［J］.中国农学通报，2006，22（1）：355-340.

［4］ 季冰，朱远生.东莞市水污染现状及其对策探讨［J］.人民珠江，2007（2）：56-58.

［5］ 谢毅文，高卫平，宁玉蓉，等.珠三角工业城市污染物入河量空间特征分析［J］.生态环境学报，2012，21（4）：711-714.

［6］ 谢毅文，李越，吕秀环，等.典型三角洲城市工业污染空间特征分析［J］.人民黄河，2012，34（7）：87-89.

［7］ 谢毅文，张洪波，谢广良，等.三角洲工业城市入河污水空间分布及成因分析［J］.人民长江，2012，43（19）：90-93.

［8］ 谢毅文，林文杰，谢广良，等.东莞市水环境污染行业特征分析［J］.人民珠江，2012，33（2）：50-52.

［9］ 谢毅文，李娴，李越，等.东莞市生活污水及污染物的排放量和空间分布特征分析［J］.人民珠江，2012，33（4）：54-56.

［10］ 东莞市统计局，国家统计局东莞调查队.东莞统计年鉴2001［M］.东莞：中国统计出版社，2001.

［11］ 东莞市统计局，国家统计局东莞调查队.东莞统计年鉴2011［M］.东莞：中国统计出版社，2011.

［12］ 凌霄，杨细平，陈满，等.广东省农村生活污水治理现状调查［J］.中国给水排水，2009，25（8）：8-10.

［13］ 陈楚龙.广州市农村生活污水处理适用技术指引［R］.广州：广州市水务局，2008：8-9.

［14］ 游赞培.东莞市水资源保护规划［R］.东莞：东莞市水利局，2008：98-101.

［15］ 屈亮，同延安，吕殿青.土壤碱解氮快速测定及对还原剂的选择［J］.陕西农业科学，1995（2）：19-21.

［16］ 邵煜庭，马金占，甄清香.土壤有效磷、钾、锰、铜、铁的联合测定［J］.土壤学报，1994，25（3）：142-144.

［17］ 黄雪萍.农业面源污染原因分析及控制对策［J］.安徽农学通报，2006（5）：9-11.

Analysis on the Change Trend of AgriculturalNon-point Source Pollution in Dongguan

LUO Shi-hao1XIE Y i-w en2，3LIYue4CHEN Li-x iang2ZHANG Fang-jun2ZHOU Shi-liang1YE B i-hua1

（1.Dongguan Haihui Environmental Protection Science&Technology Co.，Ltd，Dongguan 523000，China；2.College of Chemical and Environmental Engineering，Dongguan University of Technology，Dongguan 523808，China；3.Guangdong University Key Laboratory ofWater Cycle and Security in South China，Guangzhou 510275，China；4.Pearl River Hydraulic Research Institute，PRWRC，Guangzhou 510611，China）

This paper presents an analysis of the distribution characteristics and change trend of agricultural non-point source pollution over the past decade in Dongguan.Based onthe calculation of the emission load and the ruantity intoriver of the agricultural non-point source pollution in 2000 and 2010.Results show that：the agricultural non-point source pollution load in Dongguan has declined overall from 2000 to 2010.Particularly，the amplitude reduction of the ruantity intoriver of TP is 73.5%，which is the largest.As for the contribution rate of agricultural non-point source pollution，the contribution rates of rural domestic wastewater and solid waste show an increasing trend；while chemical fertilizer application and distributed livestock wastewater show a reducing trend，and the distributed livestock wastewater’s reducing trend is the most remarkable.

agricultural non-point source；ruantity intoriver；trend；Dongguan

X5

A

1009-0312（2014）03-0078-07

2013-12-04

华南地区水循环与水安全广东省普通高校重点实验室开放基金项目（KLB09002）；东莞市高等院校、科研机构科技计划资助项目（2012108102047）；国家自然科学基金国际合作重大和重点项目（51210013，50839005）；国家科技支撑计划（2012BAC21B0103）；水利部公益项目（201201094，201301002-02）；广东省水利科技创新项目（2011-11）；广东省大学生创新创业训练计划项目（1181913014）；广东省大学生创新实验项目（1181912028）；广东省大学生创新创业训练计划项目（1181912026）；广东高校化工清洁生产与绿色化学品工程技术开发中心开放基金项目（201403）。

罗世豪（1990—），男，广东阳江人，主要从事环境科学与工程研究。