曲靖阿岗水库径流区农业面源污染负荷分析及评价

谢　飞，王志芸，谭志卫，李　俊

(云南省环境科学研究院，云南高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室，云南 昆明 650034)



曲靖阿岗水库径流区农业面源污染负荷分析及评价

谢飞，王志芸，谭志卫，李俊

(云南省环境科学研究院，云南高原湖泊流域污染过程与管理重点实验室，云南 昆明 650034)

摘要：以区域水环境保护为出发点，把曲靖阿岗水库坝址以上径流区作为研究范围，通过调查了解研究范围内的农业面源污染情况，核算了农业面源污染负荷，并利用等标污染负荷法对农业面源污染进行了分析与评价。结果表明，2013年阿岗水库坝址以上径流区的农业面源污染物 COD 、TN 、TP和NH3-N 的入库量分别为 1693.67t/a、186.62t/a、41.57t/a 和 90.37t/a。东山镇和阿岗镇的等标污染指数最高，分别为12.97和11.96，对水库水体存在污染。农业面源污染的主要污染来源是人畜粪便污染，等标污染负荷比达到54.28%，主要污染物是TP和TN，等标污染负荷比分别为43.38%和38.95%，磷污染应该受到重视。

关键词：农业面源污染；等标污染负荷；人畜粪便；磷污染；水库环境保护；曲靖

阿岗水库位于云南省曲靖市罗平县西北部九龙河上游的篆长河上，流域面积1142km2。其所处的九龙河属珠江上段的南盘江水系黄泥河中游的右岸最大一级支流。阿岗水库的建成，是解决罗平坝区城镇生活及工业用水、农业灌溉用水，以及九龙河中下游农村生活、农业灌溉、工业供水、河道生态用水、干流梯级水力发电用水各方矛盾的关键性工程，同时为罗平坝的城镇生活及工业供水、灌溉提供了重要保障。

阿岗水库流域跨越曲靖市和富源、罗平、师宗、陆良4县，共涉及5个县(区)、4个乡镇、110个村委会和5个居民委员会。流域内农业以传统农业为主，阿岗水库坝址以上径流区内的农村居民生活、农业生产、畜禽养殖都与阿岗水库的水质安全息息相关。了解阿岗水库周边的污染来源，尤其是农业面源污染，对维护阿岗水库的水质安全，消除环境安全隐患，强化阿岗水库的水源保障功能至关重要。同时，本研究希望通过阿岗水库坝址以上径流区内的农业面源污染分析与评价，为水源保护区的水污染调查与防治提供借鉴和参考。

1材料与方法

1.1研究范围

以阿岗水库坝址以上的径流区为研究范围，涉及富源县墨红镇、罗平县阿岗镇、马街镇、陆良县活水乡和麒麟区东山镇五个乡镇。调查内容包括研究范围内的农村生活污染情况、农业种植情况、畜禽养殖情况以及农田固废情况。

1.2资料来源

在阿岗水库坝址以上径流区内开展了一次较大规模的农业生产状况调查，调查方式包括：①收集阿岗水库坝址以上径流区所涉及的各乡镇农村综合统计数据；②开展农村入户调查，采用现场访谈和问卷的方式开展农业生产状况的调查。每次调查结束后，将所有搜集来的资料加以组织、分类、制表并汇总，使调查资料成为可供分析的数据。

1.3产排污系数

本研究污染负荷核算采用产排污系数法，产排污系数来源于云南省污染源普查办公室提供的资料，计算参数见表1～表4。

1.4等标污染负荷法

等标污染负荷是污染评价中经常使用的评价指标，它主要反映污染源本身潜在的污染水平。采用等标污染负荷法对污染物进行评价，是用污染物的排放量除以环境中污染物的限量标准，把污染物的排放量转化为“把污染物全部稀释到评价标准所需的介质量”。计算结果不但反映了污染物在量上对环境的影响，也反映了污染物在质上对环境的影响。统一转化之后，使同一污染源所排放污染物之间、不同污染源之间在对环境的潜在影响上进行比较成为可能[1-2]。本研究采用此方法对畜禽养殖业污染负荷进行评价，评价因子选择TN、TP和COD。

表1　农村人均生活污染产排系数

表2　人畜禽粪便产排系数

表3　农田固体废弃物产排系数

表4　农田化肥施用量流失系数

式中：Pi—i污染物的等标排放量(m3)；Ci—i污染物流失量(t/a)；C0—污染物按GB3838—2002 Ⅲ类标准系列的阈浓度(COD为20mg/L，TN为mg/L，TP为0.2mg/L)。

等标污染指数=该地区污染源等标排放量/水资源总量。

2结果与分析

2.1农业面源污染调查结果

2.1.1种植业状况

(1)农作物种植情况

径流区内因现有水利设施供水不足，现状大春作物以玉米、烤烟为主，水稻、小麦、油菜多种植在径流区东山镇、墨红镇和阿岗镇。东山镇和阿岗镇玉米、烤烟、小麦、水稻、油菜、豆类都有种植。其中，东山镇的小麦面积、水稻面积分别占到作物种植面积的33.25%和11.12%；阿岗镇小麦面积、水稻面积分别占到作物种植面积的10.18%和1.01%。由于东山镇和阿岗镇与径流区内的其他乡镇作物种植情况有差异，所以农田化肥施用和农田化肥流失的情况也与其他乡镇有所不同。当地居民的主要口粮—大米有较大部分从径流区以外的区域调入，粮食供给受外界影响明显。坝址以上径流区内主要的种植作物见表5。

表5　坝址以上径流区内主要的种植作物 　(亩)

(2)农田化肥农药施用情况调查

调查中发现，农户主要使用的肥料类型以氮肥、磷肥、复合肥为主，尿素、钙镁磷肥，农家肥也广泛使用。为提高耕地的产出，化肥施用量较大。农户使用农药种类主要以杀虫剂、除草剂为主，其中，杀虫剂类的农药使用量较大。罗平县作为全国烤烟生产大县，烤烟种植过程中需要使用大量的杀虫剂防治虫害。

(3)农田固体废弃物处置状况

农田固体废弃物主要包括秸秆和农用地膜。农田固体废弃物处置不当，会改变土壤性质和土壤结构，影响土地生产力；还可随地表径流进入河流、水库，污染水体，危害人体健康。

通过对农户入户调查走访，径流区内玉米是主要种植作物，收获后会产生大量秸秆，平均秸秆产生量1000kg/亩。当地村民普遍饲养牲畜，特别大牲畜数量较多，秸秆收集以后主要作为牲畜的饲料储存起来，少量剩余会还田作为肥料，几乎没有焚烧秸秆的现象。

烟草是径流区内主要的经济作物。为了改善烟株生长环境，提高肥料利用率，提高烟叶品质，当地大力推广烤烟地膜覆盖栽培技术，所以地膜使用量较大，平均5kg/亩。地膜废弃后，主要有两种处理方式，一是埋入土中覆盖，二是当做垃圾焚烧掉。

2.1.2畜禽养殖业状况

根据农村入户的生活状况调查结果，散养畜禽在坝址以上径流区内的农村地区较为普遍，大部分的农村家庭都养殖畜禽，养殖的畜禽种类最普遍的包括牛、马、猪、羊、家禽。在调查中了解到，一般农村居民家禽多是放养的形式，养猪、羊和大牲畜类多以圈养的方式，放养形式的家禽粪便不易收集，圈养方式的牲畜粪便均能够定期清扫后作为农田肥料直接还田，见表6。

表6　坝址以上径流区畜禽养殖情况　(头或只)

2.1.3农村生活污染状况调查

调查显示，坝址以上径流区内的绝大部分农村均未设置完善的农村生活污水和生活垃圾的收集和处理处置措施。村庄环境卫生状况较差，道路基本没有硬化，为土路。村民处理垃圾的方式主要是焚烧和埋入土中，部分沟渠内可见丢弃的生活垃圾，这些垃圾在雨水的冲刷下，可随地表径流进入河、库。村落以户厕为主，无冲水马桶式的卫生洁具，这些户厕多为传统独立型农村户外旱厕，散落于村内及农田附近，既影响村容村貌，又影响村庄环境卫生及健康安全。部分村落设置了统一的公共厕所，仍旧是旱厕式的公厕，人的粪便基本全部回田作为农田肥料。坝址以上径流区内的村庄几乎没有排水支渠，农村居民的生活污水以倾倒在自家房屋的房前屋后为主，污水乱排现象普遍。旱季的时候，污水排放后，由于地下渗漏和自然蒸发的作用，污水很快蒸干，但是雨季到来，在雨水的冲刷下会携带污染物进入河、库，污染水体，是典型的面源污染。

2.2农业面源污染负荷核算

结合农业面源污染调查结果以及产排污系数可以计算得出2014年阿岗水库坝址以上径流区内的农业面源污染负荷产生量和排放量。根据《全国水环境容量核定技术指南》，并考虑研究范围内的实际情况，分别考虑污染物到达入湖距离(流程)、排污渠道的类型以及当地气温三类因素，对污染物进入水库的入库系数进行修正。综合分析后，东山镇、马街镇、墨红镇入库修正系数为0.5，活水乡和阿岗镇入库修正系数为0.65。因此，阿岗水库坝址以上径流区农业面源污染负荷核算结果见表7。

由表7可知，2013年阿岗水库坝址以上径流区内农业农村面源污染物入库总量分别为:COD1693.67t/a、TN186.62t/a、TP41.57t/a、NH3-N 90.37t/a。农业农村面源污染中，从农村污染物的分布区域来看，污染物入库量从大到小排列顺序依次为东山镇、阿岗镇、活水乡、墨红镇和马街镇。

表7　坝址以上径流区各乡镇农业农村面源污染负荷总量

2.3农业面源污染分析与评价

2.3.1农业面源污染等标污染指数

根据农业面源污染负荷核算结果，结合等标污染负荷法，可以计算出阿岗水库坝址以上径流区内的农业面源污染负荷污染指数，见图1。2013年阿岗水库坝址以上径流区内东山镇、马街镇、墨红镇、活水乡和阿岗镇的等标污染指数分别为12.97、0.37、2.82、3.50和11.96。各地区的等标污染指数存在差异，大小按从高到底排列为：东山镇、阿岗镇、活水乡、墨红镇、马街镇。其中，东山镇和阿岗镇的等标污染指数远高于等标污染指数平均值6.32。因为东山镇和阿岗镇大部分村委会均位于阿岗水库径流区内，人口、耕地面积、畜禽养殖量和化肥施用量都比较高，所以污染排放量自然也比较高，相应的等标污染指数也就很高。而马街镇只有一个荷叶村委会位于径流区内，所以污染负荷排放量也低，等标污染指数自然也就最低。从图1可以看出5个地区的三种污染物的等标污染指数均为TP最高，其次为TN和COD，说明TP对水体的污染负荷最大，TN次之，COD污染负荷最小。

参照《GB 3838-2002地表水环境质量标准》中相应水质分级标准，本研究中将等标污染指数划分为5个等级：等标污染指数在0～5范围为Ⅰ级，对环境不构成污染风险；5～10范围为Ⅱ级，对环境稍有污染；10～15范围为Ⅲ级，对环境有污染；15～20范围为Ⅳ级，对环境污染较严重；20以上为Ⅴ级，对环境污染严重。由上述结果可知，2013年阿岗水库坝址以上径流区内对水库水体存在污染的地区是东山镇和阿岗镇，均为Ⅲ级；对水库水体不构成污染风险的地区是马街镇、墨红镇和活水乡，均为Ⅰ级，但同样应该引起重视。

2.3.2农业面源污染主要污染源

采用区域内污染源或污染物的等标污染负荷比可确定主要污染源和污染物。根据阿岗水库坝址以上径流区内的农业面源污染负荷不同污染物排放源和污染物的等标污染负荷比(表7)可以看出，2013年阿岗水库坝址以上径流区内的农业面源污染负荷主要污染源贡献大小从高到底依次排列为：人畜粪便污染、农村生活污染、农田固废污染、农田化肥污染，其等标污染负荷比分别达到了54.28%、28.14%、9.73%和7.85%。人畜粪便污染是污染负荷贡献最低的农田化肥污染的7倍，这是因为人畜粪便污染的单个个体的污染产生量比较大，同时人口数量和畜禽养殖数量也比较高，即阿岗水库坝址以上径流区内的农业面源污染负荷的主要污染来源是人畜粪便污染。除此以外，农业面源污染负荷最主要的污染物分别是TP和TN，其等标污染负荷比达到了43.38%和38.95%，见表8。

表8　畜禽养殖业等标污染负荷比　%

3结论

(1)以阿岗水库坝址以上的径流区为研究范围，通过对研究范围内的农业面源污染进行实地调查，估算了2013年该地区的农业面源污染负荷。COD 、TN 、TP和NH3-N 的入库量分别为1693.67t/a、186.62t/a、41.57t/a和90.37t/a。

(2)2013年阿岗水库坝址以上径流区内东山镇、马街镇、墨红镇、活水乡和阿岗镇的农业面源污染等标污染指数分别为12.97、0.37、2.82、3.50和11.96。东山镇和阿岗镇对水库水体均存在污染，达到Ⅲ级。

(3)2013年阿岗水库坝址以上径流区内的农业面源污染负荷主要来源是人畜粪便污染，其等标污染负荷比达到了54.28%，所以应该加强人畜粪便的合理处置，削减污染；主要污染物是TP和TN，尤其是TP，等标污染负荷比达到43.48%，说明磷对水体的污染应该受到重视。

参考文献：

[1]徐成汉.等标污染负荷法在污染源评价中的应用[J].长江工程职业技术学院学报，2004，21(3): 23-23，50.

[2]孙亚梅，钟定胜，张宏伟，等.用单位产值等标污染负荷法评价区域工业污染源[J].天津大学学报：社会科学版，2007，9(2): 144-147．

Analysis and Evaluation of Agriculture Non-point Source Pollution in the Agang Reservoir Basin，Qujing

XIE Fei, WANG Zhi-yun, TAN Zhi-wei,LI Jun

(Yunnan Institute of Environmental Science, Yunnan Key Laboratory of Pollution Process and Management of Plateau Lake -watershed, Kunming Yunnan 650034 ,China)

Abstract：In order to understand the amount of agriculture non-point source pollution in the Agang reservoir basin, the basin above the dam was taken as the research target. The agriculture non-point source pollution loads were estimated by investigating agricultural production activities. In addition, the agriculture non-point source pollution was evaluated using the equal standard pollution method. The results showed that the amounts of total nitrogen(TN), total phosphorus(TP) , chemical oxygen demand(COD) and ammonia nitrogen(NH3-N) from the target research area were 21693.67t/a、186.62t/a、41.57t/a and 90.37t/a, respectively. The water equal standard pollution indices of Dongshan and Agang Town contributed the most, which were12.97 and 11.96. The primary pollution source of agriculture non-point source pollution was human and animal manure. Its equivalent standard pollution index accounted for 54.28%. The main pollutants were TP and TN. Their load rations in equivalent standard were 43.38% and 38.95%, respectively. Phosphorus pollution should be paid much more attention.

Key words：agriculture non-point source pollution; equal standard pollution method; human and animal manure; phosphorus pollution; reservoir environmental protection; Qujing

中图分类号：X52

文献标志码：A

文章编号：1673-9655(2016)01-0056-05

收稿日期：2015-06-10