哈密市面源污染现状调查及控制对策分析

(新疆哈密水文勘测局，新疆 哈密 839000)

1 水环境污染源概述

水环境污染可划分为点源污染和面源污染(又称非点源污染，分散源污染)，点源污染主要包括工业废水和城市生活污水，通常有固定的排污口，集中排放，哈密市经调查没有入河排污口，点源污染不做考虑。面源污染则是相对点源污染而言，溶解的和固体的污染物从非特定的地点，在降水(或融雪)冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体(包括河流、湖泊、水库和海湾等)并引起有机污染、水体富营养化或有毒有害等其它形式的污染。

对水环境影响较大的面污染源主要有两个方面：(1)源于农牧区生活污水、垃圾，农牧区农药、化肥的使用及牲畜排泄物随地表径流进入水体的面污染源；(2)来自灌区的农田排水。面污染源采用污染负荷当量法估算。其调查内容和方法参照《全国水资源保护规划技术大纲》要求，各类污染源中污染物的流失量、入河量估算系数参照《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》确定。

2 研究区概况

哈密市位于新疆维吾尔自治区最东端，地跨天山南北，总面积14.21 km2。市最东在星星峡东北东经96°23′00″处，最西在七角井以西东经91°06′33″处，最南为哈密市嘎顺戈壁的白龙山附近北纬40°52′47″处，最北在巴里坤哈萨克自治县的大哈甫提克山北纬45°05′33″处。南北距离约440 km，东西相距约404 km。东部、东南部与甘肃省酒泉市为邻；南接巴音郭楞蒙古自治州；西部、西南部与昌吉回族自治州、吐鲁番市毗邻；北部、东北部与蒙古国接壤，有长达577.6 km的国界线[1]。

3 各类面源污染现状调查及入河量估算

3.1 农村生活污水和固体废弃物排放调查及入河量估算

农村生活污水及污染物流失采用人均综合排污系数法。采用哈密市统计局编制的《2017年哈密统计年鉴》中的数据，哈密市农业人口伊州区13.768万人、伊吾县0.993 6万人、巴里坤县5.809 5万人；哈密市牲畜牛7.45万头、大牲畜3.98万头、羊99.96万头、猪11.41万头、家禽71.49万头；哈密市农用化肥施用量为氮肥32 870 t/a、磷肥18 169 t/ a、复合肥4 930 t/ a[2]。

表1 2016年哈密市农村生活污水污染物产生量估算

表2 2016年哈密市农村生活污水污染物入河量估算

3.1.1 农村生活污水及污染物入河量估算

根据农村人口统计数，计算生活污水、固体废弃物产生量与入河量。农村生活污水产生量按45 L/人·d，总氮6.4 g/人·d、总磷1.3 g/人·d、化学需氧量50 g/人·d、氨氮3.2 g/人·d计算。

污染物产生量估算结果：农村生活污水量337.88万 t，总氮480.54 t、总磷 97.61 t、化学需氧量3 754 t、氨氮240.27 t。 农村生活污水污染物产生量见表1。污染物流失量按产生量的12% 估算，入河量按流失量的10%估算，污染物入河量估算结果：生活污水4.05万 t，总氮5.77 t、总磷1.17 t、化学需氧量45.05 t、氨氮2.88 t。 农村生活污水污染物入河量，详见表2。

表3 2016年哈密市农村生活垃圾污染物入河量估算 t/a

3.1.2 农村生活垃圾、固体废弃物及污染物入河量估算

农村生活垃圾和固体废弃物产生量按1.2 kg/人·d，其中总氮按0.21%，总磷按0.22%计算，氨氮0.021%。农村生活垃圾和固体废弃物产生量估算结果：生活垃圾89 568 t，总氮188.1 t、总磷197.1 t、氨氮18.81 t。

污染物入河量按产生量的10%估算，估算结果：总氮18.8 t、总磷19.7 t、氨氮1.88 t，详见表3。

3.2 畜牧业污染及入河量估算

根据《2017年哈密统计年鉴》中的数据统计哈密市共有大、小牲畜194.29万头。牲畜粪便产生量按猪3.5 kg/头·d，牛25 kg/头·d，鸡/鸭 0.10/头·d，大畜(包括驴、马、骡子、骆驼)10 kg/头·d，羊2 kg/头·d计算。牲畜粪便排放量计算见表4。各种牲畜粪便中污染物含量估算参照技术细则，见表5。根据畜禽粪便排放量、畜禽粪便污染物含量计算出畜禽养殖污染物产生量，见表6。

分散式畜禽养殖污染物流失量按产生量的12%估算，入河量按流失量的10%估算。各区县牲畜粪便中污染物入河量估算结果见表 7。

根据估算，哈密市牲畜排泄污染物入河量氨氮为5.83 t/a，总氮156.29 t/a，总磷 90.43 t/a ，化学需氧量659.56 t/a。

3.3 化肥施用量及污染物入河量估算

化肥有效成分以N、P计，氮有效成分按氮肥施用量的46%，磷有效成分按磷肥施用量40%，复合肥中氮有效成分复合肥施用量的19%，磷有效成分按施用量的7%。化肥流失量按施用总折纯量的百分比计算，化肥随水流失量中COD占氮肥有效成分的80%，总氮占氮肥有效成分的20%,氨氮占总氮的10%，总磷占磷肥有效成分的15%。入河量按化肥流失量的25%进行估算。哈密市施用化肥氨氮入河量为26.53 t/a，总氮流失量 265.31 t/a 。哈密市农用化肥施用量及化肥有效成分见表8，入河量统计见表9。

表4 哈密市 牲畜及粪便排泄量统计表

表5 畜禽粪便污染物含量 %

3.4 面源污染物入河总量计算分析

根据以上各类污染源污染负荷估算，哈密市面污染源污染物入河总量估算结果为：总氮978.05 t、总磷395.73 t、化学需氧量3 870.94 t、氨氮 88.01 t，各区县污染物入河量见表10。不同类型面源污染物及所占污染物总量的比例统计见表11。

表6 哈密市畜禽粪便污染物产生量 t/a

表7 哈密市畜禽粪便污染物入河量统计 t/a

表8 哈密市农用化肥施用量及有效成分统计 t/a

4 污染控制对策

通过调查可以发现哈密市污染物入河量化学需氧量>总氮>总磷>氨氮，化学需氧量中贡献最大，主要来源为化肥污染，占比82.96%，应作为主要控制项目，提出几点建议：

4.1 继续推广节水灌溉和农田水分管理

采用大水漫灌的灌溉方式，灌溉水量远远超过土壤系统的下渗和储水能力，不仅造成了农田养分的大量流失，也对当地水资源的可持续利用产生了不利影响。当地政府和环境主管部门应该通过灌溉的日程安排、高效的灌溉方式、高效的灌溉运输方式、灌溉侵蚀控制措施、排水管理措施等方式增加作物对水分的吸收，促进农田灌溉节水，减少灌溉水的径流和渗透损失。

表9 哈密市农用化肥流失量及入河量统计表 t/a

表10 面污染源污染物入河总量统计 t/a

4.2 推广平衡施肥技术

平衡施肥是目前国内外公认的能够有效提高农田养分利用率和控制农田养分流失的重要手段之一。研究表明采用平衡施肥可显著减少氮、磷肥的施用量，氮肥用量可减少25%左右，磷肥用量可减少50%左右。平衡施肥技术的主要措施为：(1)根据作物的产量水平，施用合理的养分；(2)合理安排施肥时间和施肥方法；(3)利用农业种植业技术，提高养分利用率；(4)考虑施肥地点的环境需求；(5)在有机肥料作为养分来源的地方，需优先施用有机肥料。(6)当养分的来源不是商业肥料时，需确定养分含量和用量。(7)确定豆科作物的固氮贡献。(8)采用定期的土壤和植物组织的营养诊断方法。

表11 哈密市不同类型面源污染物入河量及所占比例

4.3 推广人工湿地技术

人工湿地技术是在自然或者半自然净化系统的基础上发展起来的污水处理技术。它是一种人为地将石、沙、土壤、煤渣等一种或者几种介质按一定比例构成基质，并有选择性地植入植物的污水处理生态系统，具有投资小、运行费用地和效果好等优点，尤其适用于农业面源污染处理和控制。可以在巴里坤湖流域积极推广人工湿地的试验，确定人工湿地对湖水水质净化的作用和效果，为大规模的人工湿地技术推广奠定良好的基础。