泗河沿岸面源污染情况分析与治理措施

孔 舒 张 健 胡 星 赵晓旭

水文水资源

泗河沿岸面源污染情况分析与治理措施

孔 舒 张 健 胡 星 赵晓旭

泗河是济宁市境内较大河流，发源于济宁市泗水县,经鲁西南平原，流入南四湖。干流长159km，流域面积2361km2。泗河为山洪性河流，河水主要由降水补给，汛期洪水集中。泗河沿岸主要以农田和村庄为主，受面源污染的危害较大。

面源污染是最为重要且分布最为广泛的污染，农业生产活动中的氮素和磷素等营养物、农药以及其他有机或无机污染物，通过农田地表径流和农田渗漏形成地表和地下水环境污染。土壤中未被作物吸收或土壤固定的氮和磷通过人为或自然途径进入水体，是引起水体污染的一个重要因素。近年来面源污染对水体污染所占比重呈上升趋势，开展相关研究寻求解决面源污染治理的方法尤为必要。

一、面源污染调查方法

此次面源污染调查的对象包括农村生活污水与固体废弃物、化肥农药使用、畜禽养殖和地表径流四项。此次以《2012年济宁市统计年鉴》为基础，结合补充调研，估算泗河面源污染负荷量。

1.农村生活污染源估算

农村生活污染源调查分析主要包括农村生活污水及生活垃圾产污两部分。根据文献《全国水资源综合规划地表水水质评价及污染物排放量调查估算工作补充技术细则》（简称《细则》）可得生活污水中污染物排放系数。农村生活垃圾产污的计算是根据人均生活垃圾系数以及垃圾污染物含量求得。参考《细则》可得生活垃圾和固体废弃物总磷和总氮取值。根据《济宁市统计年鉴》得到计算区域农村人口统计数，最终计算出农村生活污水及生活垃圾污染物产生量（见表1）。

2.农药化肥污染估算

根据《济宁市统计年鉴》，概算出泗河沿岸不同农作物的种植面积，进而根据种植面积估算出相应不同化肥量，同理可求得农药使用量。根据调查统计化肥、农药施用量，折算成有效成分（化肥以N、P计，农药以有机氯、有机磷计），再计算化肥和农药流失量。

的数据计算化肥流失量，公式如下：

总氮=（氮肥+复合肥×0.3+磷肥×0.185）×20%

总磷=（磷肥+复合肥×0.3）×15%

根据费希纳的对数定律，Dehaene(2003)提出了数量觉察的神经网络对数模型〔12〕，认为主观心理数字线是以客观数量的对数函数压缩。主观心理数量级成正态信号分布，与线性模型不同的是，数量梯度变化是固定的。不同数量的心理数字的正态函数分布按空间对数形式排列，数量值越大，空间距离越紧密。其神经机制是，不同数量激活顶内沟(intraparietal sulcus)区域相应位置上神经元组合同时放电，形成各自的调谐曲线。所激活的神经元放电曲线是以对数刻度分布的，因此少量神经元就可完成大范围内数量的编码。

氨氮=（氮肥+复合肥×0.3+磷肥×0.185）×20%×10%

农药污染负荷量则根据有机磷和氨基甲酸酯类进行估算，其中COD估算量根据NH3-H的0.3倍取值。

泗河沿岸农药、化肥污染估算成果表见表2。

3.禽畜养殖污染估算

从《济宁市统计年鉴》得到畜禽的饲养数量。根据统计结果可知每年的禽畜养殖数量，再将禽畜数量乘以对应的粪便年排放量就可求得各个县市的每种禽畜的年粪便排放量。根据表3的畜禽粪便污染物含量进而可以计算得到禽畜污染物年排放量。根据《畜禽养殖业污染物排放标准》（GB18596-2001）得畜禽粪便排泄系数和饲养周期。

通过计算，泗河沿岸畜禽养殖污染情况见表4。

4.地表径流负荷估算

降雨径流初期作用十分明显。特别是在暴雨初期，由于降雨径流将地表的、沉积在下水管网的污染物，在短时间内，突发性冲刷汇入受纳水体，而引起水体污染。具有突发性、高流量和重污染等特点。

表1 农村生活污染源污染物产生量调查表

表2 泗河沿岸农药、化肥污染调查成果表

表3 畜禽粪便污染物含量计算表

地表径流的估算基于SWAT模型，根据SCS曲线数法计算城镇区域地表径流，USGS回归方程估算暴雨径流负荷，最终算得年平均降雨512mm情况下年平均污染负荷：TN为 0.9133kg/ha，TP为0.1679kg/ha，其中TN和TP分别为地表径流、壤中流和地下水回流中污染负荷之和。该平均负荷值与各县城镇面积的乘积得城镇地表径流负荷估算值。其中，各县城镇面积通过ArcGIS工具，利用土地利用图层及县域边界图层，通过叠加、裁切等空间分析手段获得。

表4 泗河沿岸畜禽养殖污染现状调查表

表5 泗河沿岸地表径流负荷现状调查表

表6 泗河沿岸面源污染排放量估算表

表7 泗河沿岸面源污染入河量估算表

图1 泗河沿岸面源污染物不同来源比例情况示意图

二、面源污染现状评价

将各县农村生活污染源、农药化肥污染、禽畜养殖污染和城镇地表径流四部分污染负荷叠加得面源污染负荷产生总量。泗河沿岸面源污染调查成果见表6。

泗河沿岸面源污染物中COD、氨氮、TP和TN分别为7838t/a、4165t/a、198t/a和5729t/a，其中COD和总磷主要来自农村生活污染，农村生活污染的污染物分别占总量的 80.8%和83.2%；氨氮和总氮主要来自农药化肥污染，农药化肥污染源的产生量占总量的89.1%和83.1%。泗河沿岸面源污染中各种污染物不同来源比例情况见图1。

三、面源入河量计算

根据地表径流污染物入河系数取0.7%，化肥农药使用污染物入河系数取7%（其中氨氮入河系数取3%），农村生活污水及固体废弃物污染物入河系数取0.15%，畜禽养殖污水中污染物入河系数取7%。通过计算泗河沿岸入河量见表7。典型区域面源污染物中COD、氨氮、TP和TN入河量共计分别为 20.7t/a、12.4t/a、0.5t/a和36.1t/a。

面源污染涉及面广，影响因素多，只有运用系统的方法对面源污染的全过程进行控制，才能使得面源污染得到遏制。可采用以下方法减少面源的入河量。

（1）在河流的两岸适当增加湿地面积，有效消减农业面源污染负荷。湿地系统作为陆生系统和水生系统的过渡带，通过土壤吸附、植被吸附、生物降解等一系列作用，能有效减少进入水体的氮、磷含量。加强湿地建设还能丰富生态环境与景观多样性。

（2）利用农村多水塘的特点，削减径流量，降低污染源、污染物的输出浓度。多水塘系统是以水塘为点，沟渠为线的流域系统，能有效截留氮、磷污染和水体中的悬浮物。

（3）利用植被对土壤养分的吸收能力和对农业面源污染的截流、过滤能力，在农田与水体之间建立合理的缓冲带，将农田和水体隔开，有效减少农田地表和地下径流带来的污染。缓冲带是与受纳水体邻近、具有一定宽度的植被或林地、在管理上与农田分割的地带，能避免污染源与河流、湖泊贯通，减少侵蚀迁移的土壤进入水体，截留土壤侵蚀的养分污染物，改善水质。

（4）农业面源污染对水环境的主要影响是由地表径流产生的。因而，有效治理水土流失是解决水体污染的根本。通过产业结构的调整，做好退耕还林、还草、还湿，能有效抑制水土流失、土地沙漠化。另外，在适当的区域构筑必要的拦水截沙槽、拦沙坝等工程设施，能有效减少泥沙冲刷，对防治水体污染有较好的效果。

（5）调动农民的环境保护意识和自主参与污染控制工作的积极性。加强对农民的宣传和教育,让农民知道农业面源污染的危害和原因,认识到控制农业面源污染对于农业环境安全的重要性。

（6）大力推广有机肥料资源高效利用技术。针对规模化畜禽养殖业的迅速发展和作物秸秆的过剩，利用应用信息和数据库等技术，构建数字化有机肥资源、分布管理和面源污染监测平台，形成有机肥科学施用决策系统和环境评估预警系统；推广规模化养殖场畜禽粪便无害化、资源化与产业化技术；综合利用农作物秸秆，实现有机养分再循环，实现有机废料资源的科学管理与合理高效使用，减轻对环境的压力

（作者单位：山东省济宁市水文局272000）