東洞庭湖區(qū)域非點源農(nóng)業(yè)污染負荷評估

歐陽勁進, 顏文洪

(湖南理工學(xué)院 科技處, 湖南 岳陽 414006)

東洞庭湖區(qū)域非點源農(nóng)業(yè)污染負荷評估

歐陽勁進, 顏文洪

(湖南理工學(xué)院 科技處, 湖南 岳陽 414006)

在我國, 規(guī)模農(nóng)業(yè)面源污染已成為影響湖泊流域水環(huán)境質(zhì)量與環(huán)境狀況的重要原因之一. 本文通過相關(guān)污染系數(shù)與污染源統(tǒng)計的方法對東洞庭湖流域的非點源污染總量與污染負荷進行了估算, 分別對農(nóng)田、生活、畜禽養(yǎng)殖、水產(chǎn)養(yǎng)殖等不同類型非點源污染源的污染負荷進行了計算. 研究結(jié)果表明, 畜禽養(yǎng)殖和生活污染是東洞庭湖流域非點源污染的主要負荷來源, 特別是畜禽養(yǎng)殖的TN、TP、COD污染負荷占該區(qū)域總污染負荷的63.1%、82.2%、62.5%, 其次是城市和農(nóng)村生活污染負荷. 今后東洞庭湖區(qū)域應(yīng)將畜禽養(yǎng)殖業(yè)以及生活污染作為該區(qū)域非點源污染控制的重點對象, 并完善相關(guān)農(nóng)業(yè)環(huán)境保護政策.

東洞庭湖; 農(nóng)業(yè); 污染負荷; 估算

引言

國內(nèi)外大量研究表明, 與點源污染相比, 區(qū)域性非點源污染對N、P等營養(yǎng)鹽類污染物的貢獻率更大,往往占主導(dǎo)地位[1]. 隨著我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型升級, 關(guān)于非點源污染負荷估算越來越受到重視. 非點源污染來源廣泛, 污染負荷量難以通過直接的監(jiān)測獲得相關(guān)數(shù)據(jù), 國內(nèi)外研究大多通過構(gòu)建非點源相關(guān)污染模型, 對非點源污染負荷進行分析計算. 目前國外已經(jīng)開發(fā)出一系列相對成熟的非點源污染負荷計算模型和軟件包, 如美國開發(fā)使用的SWAT和AGNPS模型是較成功的[2～4]. 我國也有學(xué)者運用這些模型在部分地區(qū)開展了相關(guān)研究[5～9], 但這些模型在我國的應(yīng)用需要改進.

1 研究地概況

洞庭湖位于中國湖南省北部, 長江荊江河段以南, 介于北緯28°30′～30°20′、東經(jīng)110°40′～113°10′.洞庭湖是中國第二大淡水湖, 湖區(qū)面積2820km2(1998年), 天然湖面4040平方公里, 另有內(nèi)湖1200平方公里. 原為古云夢大澤的一部分, 洞庭湖南納湘、資、沅、澧四水匯入, 北與長江相連, 也是長江中游重要吞吐湖泊. 洞庭湖現(xiàn)是長江流域最重要的集水、蓄洪湖盆. 洞庭湖因泥沙淤積嚴重, 現(xiàn)已分割為東洞庭湖、南洞庭湖、西洞庭湖三個部分. 東洞庭湖是洞庭湖湖系中最大的湖泊, 年平均過湖水量達3126億立方米, 常年湖容量178億立方米, 水深4.22m, 其地貌呈溝港縱橫的濕地景觀,土壤為湖沼土和河沼土. 洞庭湖濕地為亞洲最大濕地, 其中858.9 km2列入國際濕地名錄, 洞庭湖濕地在保持長江流域生態(tài)平衡、減輕自然危害、確保生態(tài)安全方面發(fā)揮了重要的作用. 洞庭湖流域也是重要的物種基因庫, 其生物多樣性在世界上占有極其重要的作用, 是鰣魚、白鱘等珍貴動物的產(chǎn)卵場和洄游繁育地.

新世紀以來, 隨著東洞庭湖區(qū)域人口增加和城鎮(zhèn)化進程加快帶來的生活污染、農(nóng)業(yè)污染、環(huán)湖地區(qū)工業(yè)及養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展造成的污染, 湖泊嚴重萎縮、水質(zhì)越來越差、生態(tài)環(huán)境遭受嚴重破壞、生物多樣性受到嚴重威脅. 尤其近幾年, 湖泊水體全部超過國家Ⅲ類水質(zhì)標準, 2010年, 根據(jù)桂花園控制斷面和南湖的水質(zhì)監(jiān)測顯示, Ⅳ類、Ⅴ類分別占到52%、37%. 在東洞庭湖退耕還湖的背景下, 探討該區(qū)域農(nóng)業(yè)非點源污染負荷具有現(xiàn)實意義, 可為今后環(huán)洞庭湖區(qū)域進行綜合開發(fā)和污染治理提供依據(jù)和借鑒.

2 分析方法

2.1 污染系數(shù)的確定

(1) 土地利用方式與產(chǎn)污系數(shù)[10].

東洞庭湖區(qū)域以水田、旱地、果園為主, 利用岳陽市環(huán)保局相關(guān)連續(xù)監(jiān)測1年的數(shù)據(jù), 收集相關(guān)土地利用類型的排水, 利用地下水裝置收集地下水進行監(jiān)測, 結(jié)合資料調(diào)研, 估算得到相關(guān)土地利用類型的產(chǎn)污系數(shù)(表1).

表1 土地利用類型與產(chǎn)污系數(shù)(kg·ha·a-1)

(2) 畜禽養(yǎng)殖方式與產(chǎn)污系數(shù).

以岳陽縣麻塘鎮(zhèn)為調(diào)查點, 選擇3個養(yǎng)殖場為現(xiàn)場監(jiān)測點,包括牛、豬、雞3個畜禽種類. 根據(jù)畜禽種類、養(yǎng)殖類型、飼養(yǎng)模式等設(shè)置不同類型的監(jiān)測以獲得不同種類、不同階段畜禽飼料使用量、糞便和污水產(chǎn)生量及其主要特征污染物濃度等數(shù)據(jù), 結(jié)合劉莊[10]等人的數(shù)據(jù), 確定不同種類畜禽的特征污染物產(chǎn)污系數(shù)(表2).

表2 不同畜禽養(yǎng)殖類型的產(chǎn)污系數(shù)(kg·只-1·a-1)

(3) 水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)污系數(shù).

環(huán)洞庭湖區(qū)域有多處大型養(yǎng)殖場包括魚類、河蟹及其他等多種養(yǎng)殖模式. 作為封閉的人工生態(tài)系統(tǒng), 池塘養(yǎng)殖所產(chǎn)生的污染物總量與排放量與污染物通量直接相關(guān). 產(chǎn)污系數(shù)取決于補給水水質(zhì)、排水水質(zhì)以及污水排放總量. 至于開放式的水產(chǎn)養(yǎng)殖模式可以采用投入產(chǎn)出和物料平衡的方法進行測算. 再對水質(zhì)狀況和底泥成分進行分析, 再對水域單位面積、相關(guān)產(chǎn)污系數(shù)進行確定(表3).

表3 水產(chǎn)養(yǎng)殖類型的產(chǎn)污系數(shù)(kg·ha·a-1)

(4) 農(nóng)村與城鎮(zhèn)生活污染產(chǎn)污系數(shù).

對于農(nóng)村生活污染產(chǎn)污系數(shù), 采用經(jīng)驗公式與數(shù)據(jù), 采用劉莊等人的數(shù)據(jù)[10,11]; 對于城鎮(zhèn)生活污染產(chǎn)污系數(shù), 采用《第一次全國污染源普查城鎮(zhèn)生活源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》中的COD、TN、TP對應(yīng)數(shù)據(jù)(表4).

表4 生活污染產(chǎn)污系數(shù)(kg·人-1·a-1)

2.2 污染負荷量計算

水田、旱地、果園等不同土地利用類型的面積與土地利用類型的產(chǎn)污系數(shù)相乘, 得出相應(yīng)的年污染負荷量; 畜禽數(shù)量與畜禽養(yǎng)殖的產(chǎn)污系數(shù)相乘, 獲得畜禽養(yǎng)殖年污染負荷量; 不同類型水產(chǎn)養(yǎng)殖面積與水產(chǎn)養(yǎng)殖的產(chǎn)污系數(shù)相乘, 獲得水產(chǎn)養(yǎng)殖年污染負荷量. 區(qū)域城鎮(zhèn)和農(nóng)村人口數(shù)量分別與生活污染的產(chǎn)污系數(shù)相乘, 獲得生活污染年污染負荷量[12,13].

3 調(diào)查結(jié)果及分析

結(jié)果表明, 近年來隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的提高, 人們對肉、蛋、奶等畜禽產(chǎn)品的需求量增大, 畜禽養(yǎng)殖業(yè)得到較快的發(fā)展. 畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染源相對集中, 但對區(qū)域性污染有加重趨勢. 分散養(yǎng)殖的畜禽糞尿不容易收集, 利用率很低; 此外大多數(shù)小型規(guī)模的養(yǎng)殖場沒有科學(xué)合理的處理手段, 大畜禽糞尿不經(jīng)過無害化處理而直接隨意排放, 不僅浪費了有用的有機肥料, 也污染了環(huán)境. 畜禽養(yǎng)殖已經(jīng)成為東洞庭湖區(qū)域最大的非點源農(nóng)業(yè)污染源, TN、TP、COD污染負荷分別達到了63.1%、82.2%、62.5%; 水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染負荷最小; 在生活污染方面, 城鎮(zhèn)居民的污染負荷遠大于農(nóng)村居民, 見表5、表6、表7.

表5 東洞庭湖各縣市區(qū)域污染負荷(105 kg)

表6 東洞庭湖各類別污染量(105 kg)

表7 東洞庭湖各類別污染負荷(%)

4 東洞庭湖區(qū)域非點源農(nóng)業(yè)污染控制措施

4.1 規(guī)范畜禽養(yǎng)殖, 加大畜禽污染防治

首先要規(guī)范畜禽養(yǎng)殖, 科學(xué)布局畜禽禁養(yǎng)區(qū)和宜養(yǎng)區(qū), 以減少蓄禽養(yǎng)殖業(yè)對水環(huán)境的污染. 在禁養(yǎng)區(qū)內(nèi)不得新建和擴建各類規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場, 已有規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場逐步實現(xiàn)關(guān)停轉(zhuǎn)遷. 在宜養(yǎng)區(qū)內(nèi)合理規(guī)劃和適度發(fā)展畜禽養(yǎng)殖業(yè), 建立畜禽養(yǎng)殖場、養(yǎng)殖小區(qū), 其建設(shè)項目必須經(jīng)環(huán)保部門審批, 符合國家規(guī)定的動物防疫條件, 并辦理排污申報登記. 其次, 需要加大畜禽污染防治, 對現(xiàn)有的各類畜禽養(yǎng)殖場必須規(guī)范處置固體廢棄物, 畜禽排放的污染物濃度以及總量須達到國家或地方規(guī)定的控制標準, 新建改建擴建項目一定要經(jīng)環(huán)保部門審批.

4.2 加強生活污染治理力度

我國生活污染治理率遠低于發(fā)達國家, 在傳統(tǒng)上不太注重生活污染的處理. 進入現(xiàn)代社會后, 生活污染成為工業(yè)污染之外的重要污染源. 在沒有建設(shè)集中污水處理設(shè)施的農(nóng)村, 不宜推廣使用水沖式廁所, 以避免造成污水直接集中排放, 在上述地區(qū)鼓勵推廣非水沖式衛(wèi)生廁所. 對于分散居住的農(nóng)戶, 鼓勵采用低能耗小型分散式污水處理; 在土地資源相對豐富、氣候條件適宜的農(nóng)村, 鼓勵采用集中自然處理; 人口密集、污水排放相對集中的村落, 宜采用集中處理. 鼓勵采用糞便與生活雜排水分離的新型生態(tài)排水處理系統(tǒng). 宜采用沼氣池處理糞便, 采用氧化塘、濕地、快速滲濾及一體化裝置等技術(shù)處理生活雜排水.

4.3 完善農(nóng)業(yè)環(huán)境保護政策

可以借鑒國外在農(nóng)業(yè)環(huán)境立法的先進經(jīng)驗, 通過制訂嚴格的農(nóng)業(yè)環(huán)境保護立法, 使農(nóng)業(yè)生產(chǎn)者的生產(chǎn)行為自覺轉(zhuǎn)向環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)技術(shù)的應(yīng)用上來. 制定以促進清潔生產(chǎn)、循環(huán)農(nóng)業(yè)為核心的農(nóng)業(yè)財政補貼新政策, 將財政對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的支持與保護環(huán)境進行結(jié)合, 逐步使農(nóng)業(yè)補貼轉(zhuǎn)化為對農(nóng)業(yè)環(huán)境有利的補貼.鼓勵對畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈等農(nóng)業(yè)資源進行綜合開發(fā)利用; 對規(guī)?；笄蒺B(yǎng)殖場廢水處理達排放標準的,或通過種養(yǎng)結(jié)合生態(tài)循環(huán)模式自行消納的, 實行免收排污費或補貼等優(yōu)惠政策; 對生態(tài)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)給予財政支持.

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Estimation of the Agricultural Non-Point Source Pollution Loads of Eastern Dongting Lake Region

OUYANG Jing-jin, YAN Wen-hong
(Scientific Research and Management Dept, Hunan Institute of Science and Technology, Yueyang 414006, China)

The scale agriculture noodles source pollution has become one of the important factors of influencing eastern river valley water in Dongting Lake environment quality. By use of viable method to carry on to estimate non-point source pollution of the eastern Dongting Lake region, farmland- life- livestock farming and marine products farming were computed respectively to the pollution load. The related calculation result expresses that the TN, TP and COD of livestock farming pollution load were 63.1%, 82.2% and 62.5% respectively. Secondly is living pollution load. From now on, in Eastern Dongting Lake district, livestock farming industry and life's polluting will become key elements to control non-point source pollution. And agriculture environmental protection policy should be perfected.

Eastern Dongting Lake; agriculture; pollution load; assessment

X131

A

1672-5298(2012)02-0051-04

2012-03-28

湖南省教育廳科研項目(08C394; 11A042)

歐陽勁進(1971- ), 女, 湖南岳陽人, 碩士, 湖南理工學(xué)院科技處工程師. 主要研究方向: 環(huán)境監(jiān)測