旱田种植对地表径流污染影响浅析

2022-08-15杨洪岩孙佳妮刘雅

农业与技术 2022年15期

杨洪岩孙佳妮刘雅

(1.通标标准技术服务有限公司大连分公司，辽宁大连 116011；2.辽宁省生态环境监测中心，辽宁沈阳 110161)

随着环境污染治理力度的日益加大，农业面源污染越来越受到重视。农业生产生活所导致的农业面源污染已成为水环境质量改善的主要影响因素，农药、化肥的不合理使用以及农业废弃物无害化处理和资源化利用不足而产生的农业面源污染，加大了对土壤、水体和空气的环境压力，威胁着我国农业和农村生态环境安全[1,2]。因此，农业面源污染不容忽视，有效做好农业面源污染防控工作，改善农业生态环境，对促进生态文明建设具有积极意义[3,4]。为了解旱田种植对地表径流的污染情况，开展了旱田面源污染地表径流调查研究。

1 实验部分

1.1 监测地块的选取

依据监测地块的典型性、代表性、抗干扰性及实地调研情况，最终确定了抚顺清原大石沟村草药有机种植区块及孤山子塘坝玉米种植区块作为旱田研究对象。

1.2 监测地块的基本情况

抚顺清原大石沟村草药有机种植区块位于抚顺市清原满族自治县英额门镇砬子前村松树沟。汇水面积约30万m2，地势高程在400～470m，水流处最低，西北方向地势最高。农田面积约4.5万m2，承包农户9家。

抚顺清原孤山子塘坝玉米种植区块位于抚顺市清原满族自治县英额门镇孤山子村。汇水面积约135万m2，地势高程在330～430m，水流北侧最低，东南侧较高360m，地块南侧地势最高。农田面积约20万m2，承包农户35家。各农户施肥撒药情况由当地技术人员统一指导，各种植区块肥料施加情况见表1。

表1 肥料施加情况

1.3 监测方案

调查研究从2021年4月中旬开始，10月初截止，覆盖农作物的整个生长周期。开展了河流监测、降雨监测，具体监测方案见表2。

表2 监测方案

2 结果与讨论

本次研究选择农田面源对地表水环境影响较大的几项指标进行监测，包括化学需氧量、氨氮、总磷、总氮、高锰酸盐指数、有机磷农药(乐果、甲基对硫磷、马拉硫磷、对硫磷、内吸磷、敌敌畏、敌百虫)、锰、锌。经过前期监测数据分析，未发现有机磷农药、锰、锌的检出，且后期施加的化肥、农药成分中也不包含有机磷农药的成分，故取消对有机磷农药、锰、锌的监测与数据分析。依据《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)(以下简称“标准”)，选择污染物浓度变化较大的指标进行分析评价。

2.1 径流过程中污染物浓度分析

分别统计降水产生径流过程中，2个种植区块在径流前、径流中、径流后河流水质污染物的平均值，分析径流过程中污染物浓度变化情况。

2.1.1 抚顺清原大石沟村草药有机种植区块

对草药有机种植区块监测了形成径流前、中、后的河流水质数据，并进行分析，见表3，各类污染物浓度径流中均高于径流前和径流后，浓度变化图分别见图1、图2。化学需氧量径流前、径流后均符合Ⅰ类水质标准，径流中符合Ⅳ类水质标准；氨氮径流前、径流后均符合Ⅰ类水质标准，径流中符合Ⅱ类水质标准；总磷径流前、径流后均符合Ⅲ类水质标准，径流中符合Ⅴ类水质标准；总氮径流前符合Ⅴ类水质标准，径流中、径流后均劣于Ⅴ类水质标准，分别超Ⅴ类水质标准0.47倍、0.34倍；高锰酸盐指数径流前符合Ⅱ类水质标准，径流中符合Ⅳ类水质标准，径流后符合Ⅲ类水质标准。草药有机种植区块径流前、中、后污染物浓度变化见图1。

图1 草药有机种植区块径流过程CODCr、TN、CODMn污染物浓度变化

图2 草药有机种植区块径流过程NH3-N、TP污染物浓度变化

表3 草药有机种植区块径流前、中、后污染物浓度及类别变化

2.1.2 抚顺清原孤山子塘坝玉米种植区块

对玉米种植区块监测了形成径流前、中、后的河流水质数据并进行分析，见表4，总氮浓度径流后最高，径流中次之，径流前最低，其余污染物均径流中最高，径流后次之，径流前最低。化学需氧量径流前、径流后均符合Ⅰ类水质标准，径流中符合Ⅲ类水质标准；氨氮径流前、径流后均符合Ⅰ类水质标准，径流中符合Ⅱ类水质标准；总磷径流前符合Ⅱ类水质标准，径流中符合Ⅴ类水质标准，径流后符合Ⅲ类水质标准；总氮径流前、径流中、径流后均劣于Ⅴ类水质标准，分别超Ⅴ类水质标准0.15倍、0.20倍、0.35倍；高锰酸盐指数径流前、径流后符合Ⅲ类水质标准，径流后符合Ⅳ类水质标准。玉米种植区块径流前、中、后污染物浓度变化见图3、图4。

表4 草药有机种植区块径流前、中、后污染物浓度及类别变化

图3 玉米种植区块径流过程CODCr、TN、CODMn污染物浓度变化

图4 玉米种植区块径流过程NH3-N、TP污染物浓度变化污染物浓度变化

2.2 上下游污染物浓度变化

2.2.1 抚顺清原大石沟村草药有机种植区块

统计草药有机种植区块河流上游、下游监测数据平均值，分析上、下游污染物浓度变化。化学需氧量、氨氮、总氮下游较上游浓度有所上升，总磷、高锰酸盐指数浓度有所下降。从水质类别来看，化学需氧量上、下游均符合Ⅲ类水质标准；氨氮上游符合Ⅲ类水质标准，下游符合Ⅳ类水质标准；总磷上、下游均符合Ⅳ类水质标准；总氮上、下游均劣于Ⅴ类水质标准，分别超Ⅴ类水质标准1.56倍、2.48倍；高锰酸盐指数上、下游均符合Ⅲ类水质标准。上下游污染物监测结果统计见表5。

表5 上下游污染物监测结果统计表

2.2.1.1 化学需氧量

上下游共分析12次，下游较上游浓度值上升6次，占比50.0%；持平1次，占比8.3%；下降5次，占比41.7%。下游化学需氧量浓度较上游上升趋势不明显。上游化学需氧量出现2次符合Ⅲ类标准，3次符合Ⅳ类标准，下游出现1次符合Ⅲ类标准，2次符合Ⅳ类标准，1次符合Ⅴ类标准，其余上游、下游水质中化学需氧量指标均符合Ⅰ类标准。

2.2.1.2 氨氮

上下游共分析12次，下游较上游浓度值上升6次，占比50.0%；持平1次，占比8.3%；下降5次，占比41.7%。上游氨氮出现4次符合Ⅱ类标准，1次劣Ⅴ类标准，下游出现1次符合Ⅱ类标准，1次劣Ⅴ类标准，其余上游、下游水质中氨氮指标均符合Ⅰ类标准。

2.2.1.3 总磷

上下游共分析12次，下游较上游浓度值上升1次，占比8.3%；持平1次，占比8.3%；下降10次，占比83.4%。上游总磷出现2次符合Ⅳ类标准，2次符合Ⅴ类标准，1次劣于Ⅴ类标准，下游出现1次符合Ⅱ类标准，2次符合Ⅳ类标准，1次劣于Ⅴ类标准，其余上游、下游水质中总磷指标均符合Ⅲ类标准。

2.2.1.4 总氮

上下游共分析12次，下游较上游浓度值上升4次，占比33.3%；下降8次，占比66.7%。7月11日下游总氮浓度较上游上升明显，其余时间变化趋势不明显。上游总氮出现2次符合Ⅴ类标准，下游出现3次符合Ⅴ类标准，其余上游、下游水质中总氮指标均劣于Ⅴ类标准。

2.2.1.5 高锰酸盐指数

上下游共分析11次，下游较上游浓度值上升4次，占比36.4%；下降7次，占比63.6%。下游高锰酸盐指数浓度较上游上升趋势不明显。上游高锰酸盐指数出现2次符合Ⅱ类标准，1次符合Ⅳ类标准，1次符合Ⅴ类标准，下游出现2次符合Ⅱ类标准，1次符合Ⅴ类标准，其余上游、下游水质中高锰酸盐指数指标均符合Ⅲ类标准。

2.2.2 抚顺清原孤山子塘坝玉米种植区块

统计玉米种植区块河流上游、下游监测数据平均值，分析上、下游污染物浓度变化。氨氮、总磷、总氮、高锰酸盐指数下游较上游浓度有所上升，化学需氧量浓度有所下降。从水质类别来看，化学需氧量上、下游均符合Ⅲ类水质标准；氨氮上、下游均符合Ⅱ类水质标准；总磷上游符合Ⅱ类水质标准，下游符合Ⅳ类水质标准；总氮上游符合Ⅴ类水质标准，下游劣于Ⅴ类水质标准，超Ⅴ类水质标准0.30倍；高锰酸盐指数上、下游均符合Ⅲ类水质标准。上、下游污染物监测结果统计见表6。

表6 上下游污染物监测结果统计表单位

2.2.2.1 化学需氧量

上下游共分析13次，下游较上游浓度值上升6次，占比46.2%；下降7次，占比53.8%。下游化学需氧量浓度较上游上升趋势不明显。上游化学需氧量出现3次符合Ⅲ类标准，6次符合Ⅳ类标准，下游出现2次符合Ⅲ类标准，4次符合Ⅳ类标准，1次符合Ⅴ类标准，其余上游、下游水质中化学需氧量指标均符合Ⅰ类标准。

2.2.2.2 氨氮

上下游共分析13次，下游较上游浓度值上升6次，占比46.2%；持平2次，占比15.4%；下降5次，占比38.4%。上游氨氮出现3次符合Ⅱ类标准，1次符合Ⅲ类标准，下游出现2次符合Ⅱ类标准，1次劣Ⅴ类标准，其余上游、下游水质中氨氮指标均符合Ⅰ类标准。

2.2.2.3 总磷

上下游共分析13次，下游较上游浓度值上升8次，占比61.5%；持平1次，占比7.7%；下降4次，占比30.8%。上游总磷出现7次符合Ⅱ类标准，1次符合Ⅳ类标准，1次符合Ⅴ类标准，下游出现3次符合Ⅱ类标准，2次符合Ⅳ类标准，1次符合Ⅴ类标准，1次劣于Ⅴ类标准，其余上游、下游水质中总磷指标均符合Ⅲ类标准。

2.2.2.4 总氮

上下游共分析13次，下游较上游浓度值上升11次，占比84.6%；下降2次，占比15.4%。上游总氮出现2次符合Ⅲ类标准，4次符合Ⅳ类标准，2次符合Ⅴ类标准，下游出现3次符合Ⅲ类标准，1次符合Ⅳ类标准，2次符合Ⅴ类标准，其余上游、下游水质中总氮指标均劣于Ⅴ类标准。