東莞市農(nóng)業(yè)面源污染變化趨勢分析

羅世豪 謝毅文 李 越 陳笠翔 張方均 周仕良 葉碧華

東莞市農(nóng)業(yè)面源污染變化趨勢分析

羅世豪1謝毅文2，3李 越4陳笠翔2張方均2周仕良1葉碧華1

（1.東莞市海匯環(huán)?？萍加邢薰?，廣東東莞 523000；2.東莞理工學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，廣東東莞 523808；
3.華南地區(qū)水循環(huán)與水安全廣東省普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣州 510275；4.珠江水利委員會珠江水利科學(xué)研究院，廣州 510611）

通過計(jì)算2000年和2010年東莞市的農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷排放量和入河量，分析過去十年來東莞市農(nóng)業(yè)面源污染分布特征和變化趨勢。研究結(jié)果表明：2000～2010年東莞市農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷呈下降趨勢。其中，總磷入河量的降幅最大，達(dá)73.5%；農(nóng)村生活污水和固體廢棄物的農(nóng)業(yè)面源貢獻(xiàn)率呈增長趨勢，化肥施用和分散式禽畜廢水的貢獻(xiàn)率呈下降趨勢，其中分散式禽畜廢水的貢獻(xiàn)率下降幅度最大。

農(nóng)業(yè)面源；入河量；趨勢；東莞市

農(nóng)業(yè)面源污染是指溶解性或固體的來源于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)或農(nóng)村的污染物在大面積降水和徑流沖刷作用下，匯入受納水體而引起的水體污染，具有起源廣泛、隨機(jī)性強(qiáng)、成因復(fù)雜等特點(diǎn)。農(nóng)業(yè)面源污染來源主要有農(nóng)村生活污水、農(nóng)村固體廢棄物、化肥施用、農(nóng)藥施用和畜禽養(yǎng)殖，主要污染物包括總氮、總磷、氨氮、化學(xué)需氧量等指標(biāo)［1-3］。

東莞市位于珠江三角洲，處在廣州、深圳、香港之間的黃金通道之上。改革開放以來，東莞市經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，一躍成為國際著名的制造業(yè)基地。經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過程中，東莞市第二、第三產(chǎn)業(yè)比例和產(chǎn)值持續(xù)上升，而第一產(chǎn)業(yè)相應(yīng)快速下降，從而對當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)面源污染狀況和趨勢產(chǎn)生深刻、長遠(yuǎn)的影響。隨著政府和民眾的重視，以及經(jīng)濟(jì)實(shí)力的提高，東莞市污水處理設(shè)施日漸完善，點(diǎn)源污染在水污染中比重有所下降，而農(nóng)業(yè)面源污染對水環(huán)境的影響作用則相應(yīng)有所提升。目前對東莞市點(diǎn)源污染的研究較多［4-9］，但對于其農(nóng)業(yè)面源污染的研究則相對較少。因此，本文通過計(jì)算分析東莞市2000年與2010年的農(nóng)業(yè)面源污染物負(fù)荷的排放量、入河量及其分布，揭示農(nóng)業(yè)面源污染狀況、特征以及趨勢變化，以期為東莞市水環(huán)境綜合治理、水資源安全保障提供科學(xué)依據(jù)和有益參考。

1 數(shù)據(jù)來源及計(jì)算方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文所采用的數(shù)據(jù)主要來源于《東莞市統(tǒng)計(jì)年鑒2001》［10］和《東莞市統(tǒng)計(jì)年鑒2011》［11］。

1.2 計(jì)算方法

1）農(nóng)村生活污染負(fù)荷估算：生活污水產(chǎn)生量的估算采用排污系數(shù)法，考慮河流系統(tǒng)分布狀況，估算區(qū)域農(nóng)村生活污水、固體廢棄物的排放系數(shù)、入河系數(shù)和入河量。其中生活污水中污染物產(chǎn)生量的計(jì)算公式為：

2）化肥施用污染負(fù)荷估算：把化肥施用量折算為有效成分，化肥有效成分以氮、磷計(jì)量，采用化肥污染物流失系數(shù)估算當(dāng)?shù)氐幕饰廴疚锪魇Я俊?/p>

3）分散式禽畜養(yǎng)殖污染負(fù)荷估算：由散養(yǎng)禽畜的養(yǎng)殖種類和數(shù)量，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)系數(shù)估算禽畜養(yǎng)殖污染物排放量。

2 面源的產(chǎn)生量和入河量

2.1 農(nóng)村生活污水

農(nóng)村生活污水中的主要污染物包括化學(xué)耗氧量，氨氮、總氮、總磷。根據(jù)廣東省農(nóng)村生活污水治理現(xiàn)狀調(diào)查得出珠江三角洲農(nóng)村生活污水人均排放量為81 L·人-1·d-1［12］，東莞市農(nóng)村生活污水的人均日排放量也取該值。由于缺乏東莞市農(nóng)村生活污水的水質(zhì)數(shù)據(jù)，本文依據(jù)廣州市農(nóng)村生活污水的污染物濃度推斷東莞市農(nóng)村生活污水的水質(zhì)情況。廣州市農(nóng)村生活污水中各污染物排放濃度一般為：化學(xué)需氧量為60～200 mg/L，氨氮為10～25 mg/L，總氮為20～40 mg/L，總磷為1.0～2.5 mg/L［13］。2000年和2010年東莞市農(nóng)民人均純收入分別約為廣州市農(nóng)民人均純收入的1.4和1.6倍，可表明東莞市的農(nóng)村居民經(jīng)濟(jì)條件優(yōu)于廣州市的農(nóng)村居民經(jīng)濟(jì)條件；考慮到經(jīng)濟(jì)條件相對好的村莊，其居民衛(wèi)生設(shè)施也相對完善，其排放的生活污水的水質(zhì)也相對較好；據(jù)此估算東莞市農(nóng)村生活污水中各污染物排放濃度為廣州市的平均水平，則東莞市農(nóng)村生活污水中化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷的濃度分別為130 mg/L、17.5 mg/L、30 mg/L、1.75 mg/L。2000年和2010年東莞市農(nóng)村人口分別113.00萬人、89.68萬人。由公式（1）計(jì)算農(nóng)村生活污水中主要的污染物產(chǎn)生量；考慮東莞市境內(nèi)河網(wǎng)水系發(fā)達(dá)，取污染物的入河系數(shù)為0.85，由污染物產(chǎn)生量乘以入河系數(shù)得出污染物入河量。計(jì)算得出，2000年東莞市農(nóng)村生活污水入河量中化學(xué)需氧量為6 381 t，氨氮為859 t，總氮為1 472 t，總磷為86 t；相應(yīng)2010年的化學(xué)需氧量為5 064 t，氨氮682 t，總氮為1 169 t，總磷為68 t。

2.2 農(nóng)村固體廢棄物

農(nóng)村固體廢棄物主要是生活垃圾和農(nóng)作物秸稈等，這些廢棄物隨意散亂的堆積在村頭、路邊、田間，在較大降雨徑流沖刷作用下，大部分污染物進(jìn)入河流溝渠系統(tǒng)向受納水體運(yùn)移。按人均日排放生活垃圾和固體廢棄物共1 kg計(jì)算，2000年和2010年產(chǎn)生固體廢棄物量分別為41.25萬t、32.27萬t。根據(jù)污染物含量及流失系數(shù)［14］（如表1所示），計(jì)算農(nóng)村生活垃圾和固體廢棄物中氨氮、總氮、總磷的產(chǎn)生量和入河量。計(jì)算得出，2000年農(nóng)村生活垃圾和固體廢棄物入河量中，總氮為390 t，總磷為408 t，氨氮為195 t；2010年農(nóng)村生活垃圾和固體廢棄物入河量中，總氮?jiǎng)t為309 t，總磷為324 t，氨氮為155 t。

即使水庫提高防洪能力，河道防洪標(biāo)準(zhǔn)不達(dá)標(biāo)，達(dá)不到5%的防洪能力，水庫正常調(diào)節(jié)泄洪也會影響下游安全，一味要求水庫保護(hù)下游安全是不可行的。

表1 農(nóng)村固體廢棄物中污染物含量及流失系數(shù)

2.3 化肥施用及農(nóng)藥施用

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)往往離不開化肥和農(nóng)藥的大量施用，特別是過量施用或不合理施用［15-16］。而大量的研究表明，化肥的超量以及不合理使用是造成水體污染與富營養(yǎng)化的一個(gè)重要原因，這些農(nóng)用化學(xué)品可以隨地表徑流、入滲水、土壤侵蝕等途徑進(jìn)入地表水或地下水［17］。2000年至2010年間，東莞市大力發(fā)展工業(yè)，工業(yè)成為推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主動(dòng)力，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)漸退居次要，化肥、農(nóng)藥施用總量逐年減少。全市化肥施用量由2000年的10.4萬t減少到了2000年的4.1萬t（包括鉀肥），呈下降趨勢，耕地面積從2000年的44 220公頃降到了2010年的38 459公頃，換言之，平均化肥施用量由每公頃耕地2.35 t減少到每公頃耕地1.07 t?？偟?、總磷及氨氮的流失系數(shù)分別為0.13、0.15、0.013。2000年和2010年東莞市各類化肥的施用量和有效成分比例（見表2），入河量占流失量的60%［14］。計(jì)算得出，2000年東莞市化肥施用產(chǎn)生的面源污染物入河量中，總氮為1 485 t，總磷為746 t，氨氮為149 t；相應(yīng)2010年的總氮為601 t，總磷為360 t，氨氮為60 t。

全市農(nóng)藥施用總量在2000年為1 836 t，到2010年減少到819 t［10-11］，平均每公頃耕地施用農(nóng)藥量由41.52 kg減少到每公頃21.29 kg。雖然施用量總體呈下降趨勢，但是農(nóng)藥施用后仍然會有相當(dāng)部分殘留下來并隨雨水及農(nóng)田排水流入河湖、污染水體。

表2 東莞市各類化肥的施用量和有效成分比例

2.4 分散式畜禽養(yǎng)殖

東莞市的畜禽養(yǎng)殖業(yè)除了集約化、規(guī)?；B(yǎng)殖場和養(yǎng)殖區(qū)外，還包括了大量的分散式養(yǎng)殖。分散式養(yǎng)殖是指農(nóng)民個(gè)體家庭和不具規(guī)模的小養(yǎng)殖農(nóng)戶飼養(yǎng)的畜禽。禽畜養(yǎng)殖所排放的污染物主要為糞便、伴生物和添加物，這些污染物具有量大、面廣、突發(fā)性、偶然性等特點(diǎn)。由于禽畜排泄物較難收集，一經(jīng)降雨或徑流沖刷，糞便中所含有的大量氮、磷等元素便進(jìn)入河流、水庫、地下水等，給水體造成巨大污染。其后果是導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化，即在人類活動(dòng)的影響下，氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)大量進(jìn)入湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質(zhì)惡化，魚類及其他生物大量死亡的現(xiàn)象［14］。在2000年至2010年間，東莞市內(nèi)養(yǎng)殖的生豬數(shù)量大大減少，2010年東莞市內(nèi)生豬存欄量約為17萬頭，僅為2000年的20%。大型牲畜如牛，其存欄量也從2000年的5 550頭銳減到2010年的224頭。

2000年東莞市分散式養(yǎng)殖的禽畜中大牲畜主要為耕牛，約0.4萬只；小牲畜主要為豬，約60萬只；三鳥主要指雞和鴨，約461.2萬只［14］。按照2000年分散式禽畜養(yǎng)殖數(shù)占總養(yǎng)殖數(shù)的比例估算2010年分散式禽畜養(yǎng)殖數(shù)，見表3。根據(jù)糞便排泄量及其污染物含量（見表4）計(jì)算出全年分散式養(yǎng)殖的禽畜排泄物中化學(xué)需氧量、氨氮、總氮、總磷的產(chǎn)生量，以40%的流失系數(shù)計(jì)算污染物入河量。計(jì)算得出，2000年東莞市分散式禽畜養(yǎng)殖產(chǎn)生的面源污染物入河量中，化學(xué)需氧量為14 934 t，氨氮為77 t，總氮為2 845 t，總磷為5 579 t；相應(yīng)2010年的化學(xué)需氧量為3 023 t，氨氮為15 t，總氮為660 t，總磷為1 051 t。

表3 2000年及2010年東莞市分散式禽畜養(yǎng)殖數(shù)

表4 畜禽糞便排泄量、污染物含量

3 農(nóng)業(yè)面源總量與變化分析

分別把農(nóng)村生活污水、農(nóng)村固體廢棄物、化肥施用、分散式畜禽養(yǎng)殖所作用的農(nóng)業(yè)面源產(chǎn)生量、入河量相加，得出東莞市農(nóng)業(yè)面源產(chǎn)生量和入河量，見表5和表6。

表5 東莞市農(nóng)業(yè)面源產(chǎn)生量

表6 東莞市農(nóng)業(yè)面源入河量

2000年東莞市農(nóng)業(yè)面源產(chǎn)生量中化學(xué)需氧量為44 841 t、氨氮為1 882 t、總氮為12 187 t、總磷為16 198 t；入河總量中化學(xué)需氧量為21 314 t、氨氮為1 279 t、總氮為6 193 t、總磷為6 819 t。由圖1可看到，在2000年東莞市農(nóng)業(yè)面源產(chǎn)生量和入河量中，化學(xué)需氧量最大，總磷、總氮相繼次之，氨氮最小。

2010年東莞市農(nóng)業(yè)面源產(chǎn)生量中化學(xué)需氧量為13 516 t、氨氮為1 283 t、總氮為4 713 t、總磷為4 029 t；入河總量中化學(xué)需氧量為8 087 t、氨氮為911 t、總氮為2 738 t、總磷為1 804 t。由圖2可看到，在2010年東莞市農(nóng)業(yè)面源產(chǎn)生量和入河量中，化學(xué)需氧量最大，總氮、總磷相繼次之，氨氮最小。

圖1 2000年東莞市農(nóng)業(yè)面源產(chǎn)生量與入河量

圖2 2010年東莞市農(nóng)業(yè)面源產(chǎn)生量與入河量

3.2 變化趨勢分析

3.2.1 農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷變化分析

比較2010年與2000年東莞市農(nóng)業(yè)面源產(chǎn)生量和入河量，由表7得出化學(xué)需氧量、氨氮、總氮及總磷均有所減??；按數(shù)量變化從大到小的排序是：化學(xué)需氧量＞總磷＞總氮＞氨氮；按減小幅度從大到小的排序量：總磷＞化學(xué)需氧量＞總氮＞氨氮。在變化比例上，由圖3可知，農(nóng)業(yè)面源產(chǎn)生量的變幅整體上比其入河量的變幅大，產(chǎn)生量和入河量降幅最大的是總磷，分別達(dá)到75.1%、73.5%；產(chǎn)生量和入河量降幅最小的是氨氮，分別31.8%、28.7%。東莞市在經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，農(nóng)業(yè)呈現(xiàn)不斷萎縮趨勢，農(nóng)業(yè)人口不斷轉(zhuǎn)化為城市人口，大量耕地轉(zhuǎn)化為城市建設(shè)用地，禽畜養(yǎng)殖業(yè)大幅消減。從2000年到2010年，東莞市的農(nóng)村人口、耕地面積與豬、牛、三鳥養(yǎng)殖數(shù)量分別下降了20.64%、13.03%、

81.96 %，這是東莞市農(nóng)業(yè)面源污染負(fù)荷下降的重要因素。

表4 東莞市農(nóng)業(yè)面源產(chǎn)生量與入河量的變化量及變化比例

圖3 2000年至2010年東莞市農(nóng)業(yè)面源產(chǎn)生量、入河量變化比例

由表8可見，農(nóng)村生活污水、固體廢棄物、化肥施用、分散式禽畜廢水的污染物入河量均有所下降；其中分散式禽畜廢水污染負(fù)荷的下降幅度最大，平均下降79.5%，其與東莞市分散式禽畜養(yǎng)殖的規(guī)模大幅下降有關(guān)；化肥施用的污染負(fù)荷平均下降56.9%；農(nóng)村生活污水、固體廢棄物的污染負(fù)荷均下降20.6%，而三者面源污染負(fù)荷下降與農(nóng)村人口及耕地面積減小相吻合。

表8 2000年至2010年東莞市農(nóng)業(yè)面源各類型入河量變化比例

3.2.2 各類農(nóng)業(yè)面源貢獻(xiàn)率變化分析

1）化學(xué)需氧量。由圖4及圖5可知，2000年的分散式禽畜廢水產(chǎn)生的化學(xué)需氧量入河量占農(nóng)業(yè)面源化學(xué)需氧量入河量的71.5%，對農(nóng)業(yè)面源化學(xué)需氧量入河量的貢獻(xiàn)率遠(yuǎn)大于農(nóng)村生活污水產(chǎn)生的化學(xué)需氧量入河量；2010年分散式禽畜廢水產(chǎn)生的化學(xué)需氧量入河量的比例下降到37.4%，顯示分散式禽畜廢水的貢獻(xiàn)率在十年間大幅度減小。

圖4 2000年東莞市農(nóng)業(yè)面源化學(xué)需氧量入河量比例

圖5 2010年東莞市農(nóng)業(yè)面源化學(xué)需氧量入河量比例

2）氨氮。由圖6及圖7可知，2000年和2010年農(nóng)村生活污水產(chǎn)生的氨氮入河量比例均為最大，其次是固體廢棄物、化肥施用，分散式禽畜廢水最小。2000～2010年，農(nóng)村生活污水和固體廢棄物產(chǎn)生的氨氮入河量的貢獻(xiàn)比例均有所增加，其余類型則減小，尤其分散式禽畜廢水的貢獻(xiàn)率下降最明顯，降至原來的27%。

圖6 2000年東莞市農(nóng)業(yè)面源氨氮入河量比例

圖4 2010年東莞市農(nóng)業(yè)面源氨氮入河量比例

3）總氮。由圖8及圖9可知，2000～2010年，農(nóng)村生活污水和固體廢棄物產(chǎn)生的總氮入河量比例分別增大18.9%、5.0%，分散式禽畜廢水和化肥施用產(chǎn)生的總氮入河量比例分別下降了21.8%、2.1%。

圖8 2000年東莞市農(nóng)業(yè)面源總氮入河量比例

圖9 2010年東莞市農(nóng)業(yè)面源總氮入河量比例

4）總磷。由圖10及圖11可知，在2000年和2010年分散式禽畜廢水產(chǎn)生的總磷入河量貢獻(xiàn)率均最大，其次是化肥施用、固體廢棄物，農(nóng)村生活污水最小。2000～2010年分散式禽畜廢水產(chǎn)生的總氮入河量比例從81.8%下降至58.3%，下降了23.5%，其余類型的總磷入河量貢獻(xiàn)率則增大。

圖10 2000年東莞市農(nóng)業(yè)面源總磷入河量比例

圖11 2010年東莞市農(nóng)業(yè)面源總磷入河量比例

3 結(jié)語

分析計(jì)算得出，2000年東莞農(nóng)業(yè)面源入河量中化學(xué)需氧量為13 516 t、氨氮為1 283 t、總氮為4 713 t、總磷為4 029 t，2010年東莞農(nóng)業(yè)面源入河量中化學(xué)需氧量為8 087 t、氨氮為911 t、總氮為2 738 t、總磷為1 804 t。2000～2010年，東莞市農(nóng)業(yè)面源污染物產(chǎn)生量和入河量均有所減小，其中總磷產(chǎn)生量和入河量降幅最大，分別達(dá)到75.1%、73.5%。農(nóng)村生活污水和固體廢棄物入河貢獻(xiàn)率存在增長趨勢，而化肥施用和分散式禽畜廢水呈減小趨勢，主要原因?yàn)榉稚⑹角菪髲U水和化肥施用的污染負(fù)荷大幅下降79.5%和56.9%。

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Analysis on the Change Trend of AgriculturalNon-point Source Pollution in Dongguan

LUO Shi-hao1XIE Y i-w en2，3LIYue4CHEN Li-x iang2ZHANG Fang-jun2ZHOU Shi-liang1YE B i-hua1

（1.Dongguan Haihui Environmental Protection Science&Technology Co.，Ltd，Dongguan 523000，China；2.College of Chemical and Environmental Engineering，Dongguan University of Technology，Dongguan 523808，China；3.Guangdong University Key Laboratory ofWater Cycle and Security in South China，Guangzhou 510275，China；4.Pearl River Hydraulic Research Institute，PRWRC，Guangzhou 510611，China）

This paper presents an analysis of the distribution characteristics and change trend of agricultural non-point source pollution over the past decade in Dongguan.Based onthe calculation of the emission load and the ruantity intoriver of the agricultural non-point source pollution in 2000 and 2010.Results show that：the agricultural non-point source pollution load in Dongguan has declined overall from 2000 to 2010.Particularly，the amplitude reduction of the ruantity intoriver of TP is 73.5%，which is the largest.As for the contribution rate of agricultural non-point source pollution，the contribution rates of rural domestic wastewater and solid waste show an increasing trend；while chemical fertilizer application and distributed livestock wastewater show a reducing trend，and the distributed livestock wastewater’s reducing trend is the most remarkable.

agricultural non-point source；ruantity intoriver；trend；Dongguan

X5

A

1009-0312（2014）03-0078-07

2013-12-04

華南地區(qū)水循環(huán)與水安全廣東省普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放基金項(xiàng)目（KLB09002）；東莞市高等院校、科研機(jī)構(gòu)科技計(jì)劃資助項(xiàng)目（2012108102047）；國家自然科學(xué)基金國際合作重大和重點(diǎn)項(xiàng)目（51210013，50839005）；國家科技支撐計(jì)劃（2012BAC21B0103）；水利部公益項(xiàng)目（201201094，201301002-02）；廣東省水利科技創(chuàng)新項(xiàng)目（2011-11）；廣東省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（1181913014）；廣東省大學(xué)生創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目（1181912028）；廣東省大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃項(xiàng)目（1181912026）；廣東高?；で鍧嵣a(chǎn)與綠色化學(xué)品工程技術(shù)開發(fā)中心開放基金項(xiàng)目（201403）。

羅世豪（1990—），男，廣東陽江人，主要從事環(huán)境科學(xué)與工程研究。