农村非点源污染对赤田水库营养化水平的影响研究

杨 波，王文，陈文术，任丙南，耿 静

(三亚学院理工学院，海南三亚572022)

1 引言

水资源是基础性的自然资源，淡水资源的匮乏，往往是限制岛屿经济发展的重要因素之一。海南岛四面环海，与大陆没有水域联系，水库是其主要的水源之一，也是调节岛内水资源分配和蓄水的主要途径。因此，保护水库水体的健康，对当地的经济发展和生态环境的保护起着举足轻重的作用。

湖库水质下降，最常见的表现形式就是水体的富营养化。水体富营养化不但直接危害渔业和水资源的利用，还严重地影响工农业生产的可持续发展。进入20世纪以来，大量工业废水和生活污水的排放，逐步增加的化肥施用量及肥料流失造成水体富营养化日趋严重［1，2］。水体富营养化主要是由于水体中 N、P浓度增加造成的，因此防治的注意力大多放在控制营养物质的来源上，特别是点源污染，例如对重污染企业进行彻底整治和城市污水集中处理等，这些措施有效地降低了水体营养物质的负荷量，但水体营养状态并没有得到明显改善［3］。人们逐渐意识到农业非点源污染在水体富营养化中同样扮演着重要角色，特别是农业生产大量的使用工业化肥，加上环境恶化而造成的水土流失，给受纳水体带来了大量的营养物质［4～6］。所以，农业非点源污染对水体富营养化的影响十分重大，已成为水体富营养化最主要的污染源之一。

本研究以三亚市最大的供水水库——赤田水库为研究对象，在分析了赤田水库库区周边非点源污染概况、水库水质的环境特征和预测模型的基础上，对水库的营养状况进行了预测，就农村非点源污染对水库的营养状态的贡献率进行了探讨，以期望对赤田水库水质保护措施和管理提供一些有效的信息，同时，为评估农村非点源污染对水库水体营养化水平影响提供一些参考。

2 赤田水库概况

赤田水库位于三亚市东北部藤桥镇境内藤桥西河的下游，坝址距三亚市区46 km，是一座集供水、防洪、灌溉等多种功能于一体的综合利用型水利工程。坝址以上河流长29.9 km，控制流域面积220.6 km2，总库容7710万 m3，正常库容5960万 m3，相应水位23m，水面面积6.1 km2。水库实际供水量超过3 456万m3/年，占三亚市实际总供水量的16.9%以上，是该市目前最大的供水水库，在该市的社会和经济发展中具有举足轻重的作用。

3 库区水体污染源分析

本研究中，对于污染源所造成的污染分析，统一采用化学需氧量(COD)、总磷(TP)和总氮(TN)等3个指标来进行量化研究。

3.1 点源污染

点源污染包括集中排放的生活污水和工业废水。目前，水库上游有国营三道农场，人口分布集中，居民生活污水排放也相对集中，可将其视为点源污染。三道农场现有人口7350人，污水排放量21.82万 t/年，污染物排放量 COD为 43.85 t/年，TP为 1.18 t/年，TN为13.37 t/年。库区工业污染主要为三道农场橡胶加工厂产生的制胶废水，废水排放量40992 t/年，主要污染物排放量COD为1.35 t/年、TP为0.11 t/年。

3.2 非点源污染

3.2.1 农业生产活动产生的污染

库区农业种植地坡度大部分在25°以下，水果以荔枝、芒果、红毛丹和无胶菠萝蜜为主，经济林以橡胶、槟榔为主，蔬菜以反季节瓜菜为主，种植总面积为4527.6 hm2，其中经济林 2365.3 hm2，水果 1064.7 hm2、蔬菜167.1 hm2、水稻 744.3 hm2、其他作物 187.2 hm2。该地区土壤以壤土为主，化肥使用氮、磷、钾肥，化肥使用量2635.9 t/年。因农业活动而进入水库的非点源污染物总量采用土地输出系数法进行估算［7］。经计算，污染负荷COD、TN和TP分别为:756.8 t/年、110.3 t/年和8.5 t/年。

3.2.2 禽畜养殖污染

目前，库区养殖家禽68726只、猪2.47万头、牛137头、羊1799头。畜禽养殖污染物产生量按原环境保护总局给出的、统一的畜禽粪尿排泄量和污染物排放量计算方法［8，9］(表 1 和表 2)估算。

表1 畜禽粪尿排泄量

表2 畜禽粪便中污染物平均质量比w(kg/t)

经计算，库区禽畜养殖污染物产生量:COD为1486.1 t/年、TP 为 99.3 t/年、TN 为 251.4 t/年。参考相关研究资料［10］，禽畜粪尿总体流失率取为6%，则进入水库的禽畜养殖污染物:COD为89.2 t/年、TP为6.0 t/年、TN 为 15.1 t/年。

3.2.3 农村生活污染

水库流域内除上游三道农场居民外，还有分布在三道镇、南林镇、国营南田农场的居民，共12365人。这部分人在库区分布较分散，其日常生活产生的污染物的排放也相对分散，可视作非点源污染。通过经验方法估算，进入水库的污染负荷:COD为71.9 t/年，TP为1.9 t/年，TN 为 21.5 t/年。

3.2.4 农村非点源污染各类型对污染总量的贡献率

根据上述赤田水库水体污染源的分析结果，对点源污染和各类型农村非点源污染占整个库区污染的贡献比例(贡献率)进行统计和计算，结果见表3。

表3 赤田水库库区污染统计和各类型非点源污染贡献率

统计和分析结果表明，赤田水库库区的污染源绝大部分来自于农村的非点源污染，其污染物COD、TN和TP的贡献率分别达到了95.3%、91.6%和93.2%。非点源污染中，农业生产为主要的非点源污染来源，经计算，其污染贡献为82.5%，畜禽养殖和农村生活污染贡献相对较小，其污染贡献分别为9.3%和8.2%。

4 库区非点源污染对水库富营养化水平的影响

赤田水库蓄水于1994年，年代较新，且周边没有大的点源污染，底泥污染并不严重，水体和底泥之间的营养交换暂不做重点考虑。在本研究中，采用狄隆模型来预测库区农村非点源污染对水库水体稳定时N、P的平均浓度的贡献负荷。模型如下［11］:

N或P负荷量为库区内所有非点源排污进入水库的N或P所产生的负荷量，水量采用90%保证率的年径流量。根据模型和前述的非点源污染分析结果进行计算可以得到，由于库区农村非点源污染对赤田水库TN质量浓度的贡献为0.236 mg/L，TP质量浓度的贡献为 0.008 6 mg/L。

本研究中，采用预测的非点源污染对赤田水库水体TN和TP浓度的贡献跟实际的水库水质监测结果进行比较，计算得出由于非点源污染造成的营养盐浓度占整个水库水体营养盐水平的比例，从而来预测和表达库区非点源污染对赤田水库营养化水平的影响。

赤田水库水体的TN和TP的测定分别采用碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法和钼酸盐分光光度法进行测定，所测项目的水样均在水面0.5m下采样。由于三亚干湿季节明显，所以全年分别在丰水期和枯水期两次采样，取两次水样的平均值作为监测结果。TN、TP监测结果见表4。

表4 赤田水库TN、TP监测结果

从检测结果可以看出，赤田水库的水质达到国家地表水环境质量标准Ⅱ类标准，根据相关研究，赤田水库的TN、TP水平处于中营养后期状态。本研究中，采用预测的农村非点源污染对赤田水库水体TN、TP的贡献浓度与实际监测的浓度之比，来表示农村非点源污染对赤田水库水体营养化水平的贡献率。据此可以计算得出，农村非点源污染的TN和TP对水库的营养化水平的贡献率分别为72.9%和71.3%。从这个结果可以推测，农村非点源污染对于赤田水库营养化水平的影响占比较大，达到了70%以上。目前，赤田水库水质并没有处于富营养化水平，但是，已经处于中营养状态的后期，富营养化趋势较明显，而非点源污染对营养化的贡献率较高，因此，库区农村非点源污染的控制显得尤为重要。而非点源污染当中，以农业生产活动造成的污染占比最大，达到了82.5%，因此，必须严格控制农业生产活动造成的非点源污染。

5 结语

(1)通过对赤田水库库区农村非点源污染进行分析和研究，发现赤田水库库区的污染源绝大部分来自于农村的非点源污染，其污染物COD、TN和TP的贡献率分别达到了95.3%、91.6%和93.2%。非点源污染中，农业生产为主要的非点源污染来源，经计算，其污染贡献为82.5%，畜禽养殖和农村生活污染贡献相对较小，其污染贡献分别为9.3%和8.2%。

(2)根据模型和非点源污染分析结果，计算得出库区农村非点源污染对赤田水库TN质量浓度的贡献为0.236 mg/L，TP 质量浓度的贡献为0.0086 mg/L。

(3)采用预测的农村非点源污染对赤田水库水体TN、TP的贡献浓度与实际监测的浓度之比，来表示农村非点源污染对赤田水库水体营养化水平的贡献率。结果表明，农村非点源污染的TN和TP对水库的营养化水平的贡献率分别为72.9%和71.3%，农村非点源污染是库区的主要污染源，而主要污染类型为农业生产活动。

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