西南涌流域农业面源污染状况分析

西南涌流域农业面源污染状况分析

徐文,罗建中

*

(广东工业大学环境科学与工程学院,广东广州510006)

摘要 以西南涌流域为研究对象,通过实地考察,对其农业面源污染现状进行分析,并分析了研究区域内化肥农药流失、畜禽养殖和农村生活污染对面源TN、TP的影响。最后,针对该流域农业面源污染的特点,提出了一些防治面源污染的技术对策。关键词 西南涌流域;农业面源污染;污染负荷;控制措施

中图分类号 X522 文献标识码 A 文章编号 0517-6611(2011)07-04148-03

AnalysisontheStatusofAgriculturalNon-pointSourcePollutioninXinanRiverBasinXUWenetal (CollegeofEnvironmentalScienceandEngineering,GuangdongUniversityofTechnology,Guangzhou,Guangdong510006)Abstract TakingXinanriverbasinasresearchobjec,tthestatusofagriculturalnon-pointsourcepollutionwasanalyzedbasedonfieldsur-vey,aswellastheeffectoffertilizerandpesticideleachingandrunof,flivestockandpoultryraisingandrurallivingpollutiononnon-pointsourceTNandTP.Atlas,tsometechnicalcountermeasuresofcontrollingnon-pointsourcepollutionwereputforwardaccordingtothecharac-teristicsofagriculturalnon-pointsourcepollutioninXinanriverbasin.Keywords Xinanriverbasin;Agriculturalnon-pointsourcepollution;Pollutionloading;Controlmeasure

河流污染是区域人口、经济、社会发展到一定阶段后造成的。随着工业的发展和人口的密集,珠三角河涌污染问题日益显露出来。有机污染普遍,河涌富营养严重,河道水体污浊、黑臭现象较为普遍,藻类疯长泛滥,严重影响沿岸居民生活和城市形象。继工业和城市点源污染之后,我国农业污染逐渐凸显,西南涌流经区域主要为城镇和乡村,因此主要的污染来源就是农业面源污染。农业面源污染又称农业非点源污染。它是指在农业生产活动中,由农业生产过程中对农用化学物质不合理使用、过度畜物养殖和农村生活污水排放等使氮、磷等营养物质、农药、重金属等有机和无机污染物及土壤颗粒等沉积物通过地表径流和地下渗漏,造成环境尤其是水环境的污染。农业面源污染主要包括化肥污染、农药污染、秸秆污染、畜禽养殖业污染、塑料农膜污染、农村生活污染、自然灾害引起的污染等。由于农业活动的广泛性和普遍性,农业面源污染已成为目前水质恶化的一大威胁。笔者以西南涌流域为研究对象,通过实地考察,对其农业面源污染现状进行分析,并分析了研究区域内化肥农药流失、畜禽养殖和农村生活污染对面源TN、TP的影响;最后,针对该流域农业面源污染的特点,提出了一些防治面源污染的技术对策,以期为农业面源污染的防治工作提供依据。1 西南涌流域污染状况

西南涌流经佛山三水区和南海区,是北江水系左岸由西往东的一级支流。西南涌全河段是指上岸、凤岗、和顺3个

2

断面平均。全长41km,流域面积485km。西南涌的流域水系有多个支涌,分别有大棉涌、左岸涌、大塱涡、乐平涌、涌、汀圃涌、芦苞涌等,其中芦苞涌的水量最大、河宽最长,其水量约占西南涌下游的50%。西南涌全河段水质监测结果详见表1。从西南涌全河段的指标来看,西南涌水质是属于劣Õ类。主要超标的项目是COD(化学需氧量)、BOD5(生化需氧量)、NH3-N(氨氮)、TP(总磷)这4个项目。

[1]

2 西南涌流域农业面源污染的来源

2.1 畜禽养殖业的粪便流失 近年来,西南涌流域畜禽养殖的畜禽种类为大牲畜、猪、羊和鸡、鸭、鹅。以佛山市南海

区内养殖情况为例,2008年佛山市南海区畜禽养殖业的养殖场176个、养殖户2077个,合计2253个。目前饲养以生猪

2

和肉鸡为主,其中生猪饲养面积为105.7万m,污水年产生量112.0万m;肉鸡饲养面积为136.2万m,其污水年产生

3

量9.1万m。目前畜禽养殖业的养殖场废水主要是养殖场冲洗废水,冲洗废水直接排入鱼塘,少数企业采用简单3级过滤污水处理装置。在西南涌沿岸,生猪、奶牛、肉鸡总体排放污水户数57户,年排放污水量为7117.5;t肉鸡总体排放污水户数53户,年产生污水量为4051.5t。该河涌接纳排污户数占南海区总户数的50%,是主要的畜禽养殖业污染河段。通过对多家养殖场的监测(表2)可知,水质污染主要为DO偏低,NH3-N与TP较高,流入水体造成其水质恶化。畜禽粪便主要污染物COD、BOD5、NH3-N、TP的流失逐年增加,预计到2010年,我国的流失量分别为728.26、498.83、132.20和345.50万,t其中TN和TP流失量超过化肥的流失量

表1

basin

试验号Testnumber123456710

平均值Average

DO2.874.032.434.833.203.882.822.283.773.433.35\\3.0\\2.0

COD26.2225.4026.0252.5831.1933.6139.70.47

49.6131.1935.60[30.0[40.0

BOD57.425.3.6718.2810.2312.2712.5714.51

13.869.1611.33[6.0[10.0

NH3-N2.612.092.283.812.711.112.143.88

5.402.932.

西南涌全河段水质监测结果

mg/LTP0.910.370.580.490.380.220.210.31

0.420.430.43

[2]

3

2

。

Table1 ResultsofwaterqualitymonitoringinthewholeXinanRiver

作者简介 徐文(1983-),男,山东聊城人,硕士研究生,研究方向:水

污染控制。*通讯作者,教授,博士,硕士生导师,从事水污染控制研究,E-mai:la6238@163.com。

收稿日期 2010-12-20

Ô类标准ÔclassstandardÕ类标准Õclassstandard

[1.5[0.3[2.0[0.4

畜禽粪尿污染物中的N、P有一部分随地表径流流失进入39卷7期 徐文等 西南涌流域农业面源污染状况分析4149

地表水体,其流失率与所在地区的地理环境、气候状况、地质结构、土壤植被和人类的经营管理等因素有着密切关系。根据研究区域2006年畜禽养殖存栏数、畜禽污染排泄系数及污染物进入水体的流失系数,利用公式Mx=E@Qi@Ci@Gi计算南i=1海区和三水区对西南涌流域水体TN、TP的贡献(表3)。式中,Mx为畜禽养殖引起的TN或TP负荷,t/a;Qi为第i种畜禽的

m

存栏数,万头或万只;Ci为第i种畜禽TN或TP的年排泄系数,kg/(头#a)或kg/(只#a);Gi为第i种畜禽产生TN或TP进入水体的流失系数,%

[3]

。由表3可知,随着社会经济的不断

发展,流域内畜禽养殖规模在不断的发展壮大,由此引起的污

染负荷逐年增加。可见,畜禽养殖业引起的面源污染十分严重,是农业面源污染的重要来源之一。

表2 南海区畜禽养殖业水质指标监测数据

Table2 WaterqualityindexesoflivestockandpoultrybreedinginNanhaiDistrict

测点

Site

仙溪养猪场Xianxipigfarm仙溪养鸡场

Xianxichickenfarm仙溪养鸭场Xianxiduckfarm钟坑养鸭场

Zhongkenduckfarm东风养殖处

Dongfengbreedingarea钟坑养鸭场

Zhongkengduckfarm

DO7.342.523.028.4.928.12

NH3-N2.5742.5747.3830.49413.01.738

COD27.126.631.510.919.916.1

pH7.016.977.457.357.597.59

BOD59.17.69.23.26.34.9

TP0.1120.1620.3990.05219.4000.175

石油类Oiltype

0.1430.1230.1240.1270.0560.024

挥发酚Ar-OH

0.0200.0200.0190.0060.0050.005

LAS0.530.360.400.220.280.50

mg/LTN6.819.4013.801.3425.906.10

表3 南海区和三水区畜禽数量与养殖面源污染TN、TP贡献breedinginnon-pointpollutioninNanhaiandSanshuiDistrict

87.77mg/kg,该地区土壤有效磷含量总体达极丰富水平,对环境的负面影响最为严重的是氮肥。氮肥的损失主要途径是氨挥发、硝化、反硝化,占损失比重的60%以上,地表径流

带走和下渗至地下水中的占损失比重20%左右。

2.3 生活污水的排放 随着农村经济的发展,农村生活所产生的废水和垃圾量日益增多,与其同时,随着农村生活水平的逐步提高,生活污水量会增大,成分变复杂,其中氮磷排入水体,会引起水体富营养化,病源菌、虫卵等进入水体造成污染

[5]

Table3 TNandTPcontributionoflivestockandpoultryquantityand测点Site

南海区

NanhaiDistrict三水区SanshuiDistrict

牛M万只Cattle0.30.8

猪M万只

Pig30.429.9

鸡M万只Chicken676728

TNt/a374.148.52

TPt/a68.9670.92

。三水区生活污水日排放量约为14万,t其中农村生

2.2 化肥和农药的使用 西南涌流域是广东省重要的畜牧、水产、蔬菜生产基地之一,西南涌流域大量种植农作物、花卉及其他经济农作物。其中有相当一部分耕地是当地居民自由耕种的,较为分散,不集中,管理难度大。西南涌污染现象大部分由于农民在耕作时候施用过量的化肥和农药造成。据调查统计,我国被农业污染的耕地约940万hm

2[4]

活污水量占总排放量约占1/2。但由于三水的污水处理网络

建设起步慢,目前西南城区的驿岗污水处理厂接纳处理城区排放的生活污水总量的80%,另外芦苞、乐平、白坭三镇均建有污水处理厂,总处理量达6000t/d,其余生活污水则直接排放河涌。由此可知,农村有90%的生活污水是没有经过处理直接进入河涌的,而南海区的情况较三水区好,区内管网配套设施健全,基本上每个镇都建有污水处理厂,全区污水日处理量达77万,t污水处理率超过70%。 由表4可知,农村生活污水含磷较高,主要原因是农村大量使用洗涤剂,而没有配套建设污水管网和污水处理厂,大量洗涤剂就近排进内河涌,汇入西南涌,最终造成西南涌总磷含量较高。表明洗涤剂是农村生活污水的主要污染源,而未经过处理的含磷污水直接排入河涌又是西南涌含磷高的主要原因。农村生活污水含氨氮量比较高,同时西南涌河段氨氮含量严重超标,据此可以推断出农村生活污水是造成西南涌氨氮超标的主要原因之一。3 农业面源污染整治对策

3.1 进一步加大对各禽畜养殖户废水废渣处理设施运行情况的监管力度 坚决关闭位于饮用水源区、城市居民集中区、近郊区等禁养区内的非规模化养殖场,严禁未经处理或处理未达标的禽畜养殖废水废渣排放,且开发应用畜禽养殖。以西

南涌流域的南海区为例,据佛山市南海区耕地地力调查统

计,2004年全年化肥的施用总量为5.60万,t其中磷肥施用总量为0.96,t主要为过磷酸钙和磷矿粉;同样,农药造成的面源污染也不能忽视。世界谷物产量每年因虫害损失14%,病毒损失10%,草害损失11%,而使用农药可以挽回15%~30%的农作物损失,每投放一元农药可以得到数十元的直接经济效益

2

[2]

。南海区使用各种农药实物约951t/a,平均27

kg/hm,远高于全国的平均水平,甚至是全世界用量最高水平。尽管我国近年来禁止使用有机氯的高残高毒农药,然而至今仍能在土壤中检出六六六、DDT等农药,因为这些农药价格便宜,使用的效果良好。

据有关部门对西南涌流域土壤的测定结果显示,目前该地区菜地土壤全氮含量范围为0.49~3.50g/kg,平均为1.51g/kg,总体来说,该地区菜地土壤全氮含量属于中等偏上水平。菜地土壤有效磷含量为10.50~250.60mg/kg,平均为4150 安徽农业科学 2011年

[6]

废水废弃物处理处置技术。3.3 加快推进镇级生活污水处理厂的建设 特别一些人口较集中但污水未进行集中处理的地区,要大力推进农村生活污水处理设施建设,为全面推广农村污水处理工作,在全区条件具备的自然村庄全面建成农村污水处理系统,力争实现农村污水处理系统与城镇和工业污水处理厂有机结合,形成完善的城乡污水处理系统,全面提升城乡生态水平和宜居环境。

表4 农村生活污水TP和氨氮监测结果

3.2 控制化肥的用量 应科学施肥,防治肥料污染,根据气候、土壤类型、作物对养分的吸收规律,科学预算作物需肥量,合理配比,适时适量施肥,以提高肥料的利用率,减少化肥在土壤中的淋失和污染。鼓励农户施用有机肥,积极研发和引进农业生产新技术,引导农民发展有机农业、生态农业和绿色产业。

[7]

Table4

时间Time08:0012:0016:0020:00平均值Average

宝月村

BaoyueVillageTP0.490.680.510.720.60

氨氮2.312.592.512.462.47

MonitoringresultsofTPandammonianitrogeninruraldomesticsewage新旗村

XinqiVillageTP0.510.710.500.690.61

氨氮1.992.472.452.392.33

鲁村

LuVillageTP0.450.680.470.660.56

氨氮2.222.572.492.502.45

渔民村

YuminVillageTP0.440.620.440.700.55

氨氮2.212.492.522.472.42

三江村

SanjiangVillageTP0.480.670.470.690.58

氨氮2.192.502.592.2.48

mg/L

凤岗村

FenggangVillageTP0.460.660.500.730.59

氨氮2.152.552.482.612.45

4 结论与讨论

通过对西面涌农业面源污染现状的分析可知,其TN、TP等污染严重,且西南涌水体中的氨氮浓度有明显上升趋势,西南涌水质正受农田施肥、农药、畜禽养殖和农村生活面源污染的影响。因此应加强对面源污染的管理,减少污染源,减少污水流入西南涌,加强法制管理和提高农民的环保意识;还应认真探讨河流污染问题,建立科学有效的管理模式,及时总结良好的治污经验,使流域内的入河污水得到有效处理,水系的水质得到提高,河道生态系统得到恢复;改善流域水环境质量,实现水资源的高效利用,构建健康的水生态系统,促进流域经济社会可持续发展,为广东省总体发展战略提供可靠的水环境保障。(上接第4147页)

转化利用将为能源开发和发酵工业原料开辟新的来源,可实现资源持续利用,符合可持续发展战略的要求。秸秆作为农作物的副产物,其利用途径是多种多样的,但目前开发利用多数属于粗加工,而精细加工的技术还有待于研究和开发。因此,必须加大作物秸秆的开发利用力度,寻找一条彻底解决农作物秸秆浪费和综合利用率低的有效途径。秸秆的主要成分为纤维素及半纤维素,利用化学或生物技术转化成可溶性糖,然后利用微生物发酵技术可将可溶性糖转化为有机酸等化工原料,从而可以实现秸秆的资源化利用,同时也解

参考文献

[1]王柯,朱荫湄.土壤耕作与农业非点源污染[J].耕作与栽培,1996(2):

15-17.

[2]崔键,马友华,赵艳萍,等.农业面源污染的特性及防治对策[J].中国农

学通报,2006,22(1):335,340.

[3]徐祖信.河流污染治理技术与实践[M].北京:中国水利水电出版社,

2003.

[4]崔峰.浅谈农业面源污染的危害与治理[J].山西水体保持科技,2006

(2):7-9.

[5]方淑荣,刘正库.论农业面源污染及其防治对策[J].农业科技管理,

2006,25(3):22.23.

[6]史光华.北京郊区集约化畜牧业发展的生态环境影响及其对策研究

[D].北京:中国农业大学,2004.

[7]李伟华,袁仲,张慎举.农业面源污染现状与控制措施[J].安徽农业科

学,2007,35(33):10784-10786.

决了环境污染的难题参考文献

[5-6]

。

[1]袁振宏,吴创之,马隆龙,等.生物质能利用原理与技术[M].北京:化学工业出版社,2004.

[2]孙振锋,贾海燕.河北省秸秆能源化利用新途径的研究[J].现代农业

科技,2008(23):338-341.

[3]郝素琴,刘艳.我国农作物秸秆综合利用概况[J].中国环境管理干部

学院学报,2007,17(1):65-67,73.

[4]程东祥,于光,赵虹.秸秆转化为交通能源的应用概述[J].安徽农业科

学,2009,37(6):2679-2680,2685.

[5]戚国富.农作物秸秆的综合开发利用[J].吉林农业,2010(1):56.

[6]胡伟,王明丽,辛永波.农作物秸秆综合利用的新进展[J].农机市场,

2009(2):38-40