引滦入津工程黎河沿岸农业污染源特征分析

2020-11-04周海明梁秋云

海河水利 2020年5期

周海明，梁秋云，蒋锟

（天津市引滦工程黎河管理中心，河北遵化 064200）

引滦入津工程黎河全长56.95 km，沿岸现有8个行政乡镇、79个自然村，其中临近或近靠河道的有35个村，人口49 611人。与堤岸距离小于50 m的村落有11个，共计5 566户，人口22 312人。经过水环境污染源系统调查分析，农业非点源污染来源广泛，主要有农田径流流失、农村村落生活面源、畜禽养殖。没有排污管网的村庄排出的含有氮和磷养分、农药、化肥等非点源污染物，是影响河流水质的重要因素。

1 农田污染源

农业施肥是引起地表水污染的重要原因。在我国，大量使用低质化肥，如碳酸氢铵，极易溶解，被冲入水体中造成水污染。另外，农田氮肥与磷、钾肥的施用不成比例，造成肥料的利用效率低，土壤中残留的大量氮、磷易随地表径流流失，造成水体污染。研究表明，一个地区进入地表水体和地下水体中的氮、磷含量往往与施肥量成正比，施肥量越大进入水体的氮、磷越多。

引滦入津工程黎河流域为山地丘陵地区，流域周边农田面积占全流域面积的32%，是一个典型的农业耕作区，作物以玉米、小麦为主，还种植棉花、蔬菜、果树等，详见表1。化肥施用和农田管理方式为粗放型。根据农户调查数据分析发现，化肥施用时间主要集中在3、4、7、10月。从化肥品种看，该地区农业生产施肥主要有尿素、碳酸氢铵、磷酸二铵、复合肥、过磷酸钙等，其中尿素、碳酸氢铵主要施用于小麦、玉米和蔬菜上，复合肥主要施用于小麦、蔬菜和果树上。区域内单位耕地面积的化肥施用量与作物生产有关，蔬菜化肥施用量较高，其次是粮食作物，再次是林果类作物，详见表2。不同坡度耕地土壤养分流失程度不同，坡度越大养分流失量越多。不同坡度坡耕地养分流失相关研究表明，丘陵地区坡耕地氮素、磷素流失量分别按照1 250、360 kg/km2粗略估算。农田径流产生的COD和氨氮的入河量按照如下公式进行计算：

式中：W入为污染物入河量（t/a）；M为耕地面积（hm2）；α为农田排污系数（kg/hm2·a），COD为150 kg/（hm2·a），氨氮为30 kg/（hm2·a）；β为农田径流污染物入河系数，一般取0.15～0.4，在此取0.25；γ为农田施用肥流失系数，一般取1.0～1.2，在此取1.1；η为修正系数，一般取1.2～1.5，在此取1.35。

表1 黎河流域2007年各乡镇土地利用情况

通过折纯计算，农田施肥总氮入河量为306.32 t/a、总磷入河量为88.22 t/a，农田径流COD入河量为1 363.97 t/a、氨氮入河量为272.80 t/a，详见表3。

表2 流域内几种主要作物化肥平均用量 kg/hm2

表3 农田径流污染物年入河量

2 分散生活污染源

生活排污是非点源污染的重要来源之一。生活污水主要来自人们日常生活，如淘米洗菜、洗衣洗澡和排泄物等。引滦入津工程黎河流域村庄人口分散，基本没有建设排污管网，造成富含氮、磷等营养物质的污水通过塘、渠、支流等直接排入河道，或通过降雨形成的地表径流、淋溶作用、地下渗漏等方式间接进入黎河水体。调查研究发现，生活污水中含有的一定数量的氮、磷等营养物主要来自人粪尿和生活污水。其中，氮主要来自人体食物中蛋白质代谢的废弃产物，磷来自人体代谢废弃物和居民大量使用的含磷合成洗涤剂。根据人均污水产生量及污染物流失系数计算黎河流域生活污染物入河量，其计算公式如下：

式中：W（t）为区域生活污染物入河量（t）；k（t）为污染物流失率（%），取值详见表4；Q（t）为污染物产生系数，取值详见表5；M（t）为区域人口（人）。

黎河流域周边地区有9个乡镇，总人口27.76万人，经计算得出黎河流域生活污染源产生的TN流失量为258.19 t/a、TP流失量为54.54 t/a。

表4 污染物流失率%

表5 污染物产生系数kg/人

生活污水中COD、氨氮的排污系数和入河系数以《全国水环境容量核定技术指南》给定的标准为依据，具体指标详见表6。由此计算出生活污水中COD和氨氮的入河量，详见表7。

表6 生活污水中COD和氨氮的入河量标准

表7 生活污染源产生的污染物入河量

3 畜禽养殖污染源

畜禽养殖业是农民增收的重要途径，但其发展缺乏必要的引导和规划，畜禽粪便和污水等废弃物没有进行无害化处理，造成环境污染。黎河流域周边区域畜禽养殖主要包括牛、羊、猪和鸡、鸭禽类等，采用分散和圈养2种方式，详见表8。畜禽粪尿不加收集处理，降雨时随径流直接进入河道或通过渗漏间接进入黎河水体，是一种主要的农村面污染源。选择牛、羊、猪、家禽这4种动物计算污染物的产生量，其计算公式如下：

式中：W畜禽为畜禽污染物入河量（t/a）；N畜禽为畜禽折算成猪后的养殖数（头），畜禽养殖量需换算成猪，换算关系如下：30只蛋鸡=1头猪，60只肉鸡=1头猪，3只羊=1头猪，5头猪=1头牛，50只鸭=1头猪，40只鹅=1头猪，60只鸽=1头猪；λ为畜禽排污系数，COD取50 g/（头·d），氨氮取10 g/（头·d）；η为畜禽污染物入河系数，COD和氨氮一般取0.5～0.8，此处取0.65。