东圳水库保护区农业面源污染现状及风险评估

原瑞芬朱锦乐陈勇红

(1.莆田市农业环保能源站，福建 莆田 351100；2.莆田市农业技术推广站，福建 莆田 351100；3.福建省莆田市仙游县农业农村局能源站，福建 莆田 351200)

东圳水库是福建省莆田市最大的一座集饮水、灌溉、防洪和发电等功能为一体的综合性大型水利枢纽工程，承担着莆田市区及东南沿海地区近150万城乡居民的生活和工农业用水的重要作用[1]。水库坝址以上集雨面积32123hm2，多年平均入库水量3.13亿m3。水库总库容4.35亿m3，相应库容为2.83亿m3，死库容400万m3[1,2]。近年来，莆田市政府通过对保护区进行全流域畜禽禁养、封山育林、生活污水管网截污工程、修复库区生态治理水土流失等综合治理，水库水质明显改善，总体上达到《GB 3838-2002 地表水环境质量标准》Ⅲ类水质标准，但在夏秋季节仍会出现中层水总氮总磷超标、底层水铁锰离子超标、表层水呈轻度富营养化等异常现象[3]。本文根据库区汇水全流域农业面源污染状况的调查结果，进行非点源的风险识别与评估，为水库水环境保护及应急防控提供依据。

1 非点源调查结果

1.1 水土流失状况

东圳水库流域主要土壤属赤红壤类型，土层较薄，结构疏松，容易发生水土流失。根据《莆田市水土保持规划(2016—2030年)》，东圳水库现有水土流失总面积为5449hm2，占土地总面积的16.9%。其中，轻度流失面积3531hm2，占水土流失总面积的64.8%；中度流失面积为1093hm2，占水土流失总面积的20.1%；强度流失面积为748hm2，占水土流失总面积的13.7%；极强度流失面积为77hm2，占水土流失总面积的1.4%。由于库区周围大量种植枇杷，果园常年松土除草，地表层植被破坏，造成大量土壤裸露而流失。因此，果园水土流失是库区水土流失的主要来源，流失面积为2893hm2，占水土流失总面积的53.09%[2]。

1.2 土地利用状况

东圳水库流域土地总面积32123hm2，主要包括林地、水田、果园、建设、小水域等5种用地类型。林地总面积达25371hm2，占总面积的78.98%，其中一级保护区内果树林677hm2，生态公益林109hm2，其它商品林2hm2,；二级保护区内果树林5108hm2，桉树林975hm2，生态公益林7356hm2，其它商品林11144hm2；园地面积3452hm2，占总面积的10.75%，耕地943hm2，占总面积的1.78%，；水域1786hm2，占总面积的5.56%；居民点及工矿交通用地572hm2，占总面积的2.54%。由此可见，东圳水库流域用地类型以林地为主，园地面积次之，流域城镇化率处于较低水平。

1.3 农田径流污染状况

东圳水库流域内共有农田1943hm2，其中水田694hm2、旱地250hm2，园地3452hm2。种植作物主要包括水稻、蔬菜、枇杷、龙眼等。

1.3.1 源强系数及修正标准

标准农田指的是平原，种植作物为小麦，土壤类型为壤土，化肥施用量为25～35kg·667m-2·a-1，降水量在400～800mm范围内的农田。标准农田源强系数为COD10kg·667m-2·a-1，氨氮2kg·667m-2·a-1，总氮3kg·667m-2·a-1，总磷0.25kg·667m-2·a-1。若用于其它源强估算，其源强系数需要进行修正。

1.3.1.1 坡度修正

土地坡度在25°以下，流失系数为1.0～1.2；25°以上，流失系数为1.2～1.5。流域内农田的土地坡度基本在25°以下，其中不同的种植类型的土地坡度稍有差别，水田和园地的流失系数选取1.0，旱地的流失系数选取1.1。

表1 东圳水库水源地保护区范围内土地利用情况

1.3.1.2 农田类型修正

农田类型分旱地、水田、其它3种情况给出修正系数。旱地的修正系数取1，水田的修正系数取1.5，其它类型修正系数取0.7。

1.3.1.3 土壤类型修正

将农田土壤按质地进行分类，即根据土壤成分中的粘土和砂土比例进行分类，分为砂土、壤土和粘土。以壤土为1.0；砂土修正系数为1.0～0.8；粘土修正系数为0.8～0.6。

1.3.1.4 化肥施用量修正

化肥施用量在25kg·667m-2以下，修正系数取0.8～1.0；在25～35kg·667m-2，修正系数取1.0～1.2；在35kg·667m-2以上，修正系数取1.2～1.5。根据《莆田市统计年鉴2018》以及实地调查资料，流域内化肥平均施用量为31.50kg·667m-2，化肥施用量系数选取1.1。

1.3.1.5 降水量修正

年降雨量在400mm以下的地区，取流失系数为0.6～1.0；年降雨量在400～800mm的地区，取流失系数为1.0～1.2；年降雨量在800mm以上的地区，取流失系数为1.2～1.5。

流域多年平均降雨量远大于800mm，取修正系数为1.2；根据年降雨量在800mm以上的地区取流失系数为1.2～1.5，综合考虑流域内水土流失情况，选取降水量修正系数为1.2。

1.3.2 污染物估算

根据《全国水环境容量核定技术指南》中相应的修正系数进行修正，根据实地调查和国土资源部门提供的土地利用数据对流域内农田径流污染物进行估算，则保护区内农田径流COD排放量761.98t·a-1，NH3-N排放量104.45t·a-1，TN排放量155.34t·a-1，TP排放量12.94t·a-1。

1.4 畜禽养殖污染状况

经调查，自2011年东圳库区全面完成全流域禁养畜禽专项整治后，一级保护区范围内已无畜禽养殖现象，二级保护区范围内没有集中式畜禽养殖场，但各行政村落均有家庭式零散畜禽养殖现象，家禽种类以鸡鸭为主，由于养殖量小且不集中，数量难以测算。因保护区家家户户林果面积较大，少量的畜禽养殖粪污足以被完全消纳利用，对环境已不造成威胁。

1.5 农村生活污染状况

东圳水库饮用水水源二级保护区跨城厢、仙游、荔城、涵江等4个县区，8个乡镇1个街道53个村9270户，常住居民25937人[1]。参考《全国水环境容量核定指南》中人均产污系数的推荐值，确定农村人均综合用水量为每人120L·d-1，污水排放系数为0.60，人均产污系数为COD每人16.4g·d-1，氨氮每人4g·d-1，总氮每人5g·d-1，总磷每人0.44g·d-1。则保护区内生活污水排放量67.9万t·a-1，污染物COD排放量154.66t·a-1，NH3-N排放量37.72t·a-1，TN排放量47.15t·a-1，TP排放量4.15t·a-1。

参考《全国第一次污染源普查》中农村生活垃圾产污系数为每人0.51kg·d-1，积存生活垃圾的COD、氨氮、总氮和总磷释放负荷分别为55kg·t-1、8.1kg·t-1、14kg·t-1和2.8kg·t-1。则保护区内生活垃圾产生量4809.56万t·a-1，污染物COD产生量264.53t·a-1，NH3-N产生量38.96t·a-1，TN产生量13.47t·a-1，TP产生量67.33t·a-1。

2 非点源风险识别与评估

2.1 非点源风险识别

以上调查数据表明，东圳水库集雨区内的农业面源污染仍较为严重，其主要污染物指标为COD、氨氮、TP、TN。由于莆田市境内雨量充沛，大暴雨及特大暴雨天气出现频次较高，易出现大暴雨引发的大面积地表径流现象，形成面源污染集聚风险。在强降雨天气下，东圳水库集雨区范围内的地表及沟渠内残留化肥、农药、生活垃圾等污染物在雨水冲刷和地表径流作用下集聚，最终汇入东圳水库，引起水体水质变化。

2.2 非点源风险评估

根据《集中式饮用水源环境保护指南》，非点源评价指标及评分值见下表。

表2非点源评价指标及评分值(Ry)

调查结果显示，一级保护区存在少量的耕地，P1(耕地)=10，生态缓冲带宽带>50m，P1(生态缓冲带)=0；二级保护区耕地所占比例<5%，P2(耕地)=2，不存在生态缓冲带，P2(生态缓冲带)=0。Ry=P1(耕地)+P1(生态缓冲带)+P2(耕地)+P2(生态缓冲带)=10+0+2+0=12>9，应按照《集中式地表水饮用水源地环境应急管理工作指南(试行)》采取风险应急措施。

据莆田市生态环境局多年监测数据评价，水库水质总体上符合Ⅲ类水质标准，但每年夏秋因气温高，水库水量少，原水中的总氮含量有时会超过Ⅲ类水质标准，水源富营养化，出现藻类大量繁殖现象[4]。结合东圳水库非点源调查和风险识别情况，东圳水库饮用水源地应重点防控区域为东圳水库流域内的耕地和农村生活排污，重点防控时段为每年的5—10月。

2.3 水华灾害风险评价

东圳水库处于山区，水库流域的工业和人口较少，主要受水库周边居民生活排污和农业面源污染。根据《莆田市集中式地表水饮用水源地环境监测体系水质监测报告》可知，2018年5月、9月、11月东圳水库水体综合营养状态指数分别为44.4、32.2、39.4，水质均达到中营养级，水质定性评价为良好，而且全年平均水温21.8℃、pH值6.88、生化需氧量1.5、化学需氧量10、高锰酸盐指数2.7、溶解氧7.26、叶绿素4.2，可能造成水华爆发的指标均小于标准值，所以通过加强防控，可降低水库发生水华灾害的发生风险。但水体温度超过25℃的夏秋季节期间，当TN浓度升高时，氮磷比也将随之增大，形成水华的蓝藻占有生长优势，可能诱发水华灾害事件，应重点防控。

3 非点源环境风险防控

为进一步提高水源地风险防范能力，应加快建设一系列针对性的风险防范建设项目进行截污，主要包括污水处理设施、垃圾中转站、村庄环境整治、县道沿线生态修复及绿化、饮用水源标识与警告设施、保护区隔离防护和水源地自动监测系统等工程建设；大力推广低毒、低残留农药使用补助试点经验，开展农作物病虫害绿色防控和统防统治，实行测土配方施肥，推广精准施肥技术和机具，同时深入推广生态农业、生态施肥、保护性耕作等措施，减少农业面源污染负荷。