廣州市南沙新區(qū)流域污染分布特征及控制策略

宣雍祺 張俊 葉智峰 周璟

摘要 廣州市南沙新區(qū)作為粵港澳大灣區(qū)的門戶樞紐，對水環(huán)境建設(shè)提出了新的要求。對南沙地區(qū)現(xiàn)有污染源及其分布特征進行了調(diào)研和分析，并提出了有針對性的控制策略。結(jié)果表明，南沙新區(qū)污染負荷壓力較大的區(qū)域主要集中于北部的欖核、東涌、大崗3鎮(zhèn)的中心鎮(zhèn)區(qū)；南沙新區(qū)當(dāng)前污染源類型以面源污染為主，農(nóng)村生活源和水產(chǎn)養(yǎng)殖源是主要的化學(xué)需氧量和總磷污染來源，農(nóng)村生活源和城鎮(zhèn)生活源是主要的氨氮污染來源；不同地區(qū)應(yīng)結(jié)合自身污染程度和發(fā)展定位采取相應(yīng)的污染控制策略。

關(guān)鍵詞 南沙新區(qū)；污染負荷；控制單元；分布特征；控制策略

中圖分類號 X522文獻標(biāo)識碼 A文章編號 0517-6611（2018）15-0067-05

Abstract Nansha New District of Guangzhou， as the gateway to Guangdong， Hong Kong and Macao Bay Area， put forward new requirements for water environment construction. In order to meet these requirements， existing pollution sources and their distribution characteristics of Nansha District were investigated and analyzed， and targeted control strategies were put forward. The results demonstrated that the areas with large pollution load in Nansha District were mainly concentrated in the central town areas of Lanhe， Dongchong and Dagang towns in the northern part of Nansha District. The current pollution sources in Nansha were mainly non-point. Rural living sources and aquatic products breeding sources were the main sources of COD and total phosphorus pollution. Rural living sources and urban living sources were the main sources of ammonia nitrogen pollution. Different regions should adopt corresponding pollution control strategies in combination with their own pollution levels and development orientation.

Key words Nansha New District；Pollution load；Control unit；Distribution characteristics；Control strategies

南沙新區(qū)位于廣東省廣州市南部，依托珠三角地區(qū)。2012年9月6日，國務(wù)院正式批復(fù)《廣州南沙新區(qū)發(fā)展規(guī)劃》，南沙新區(qū)成為全國第六個國家級新區(qū)。2017年國務(wù)院政府工作報告中提出了建設(shè)粵港澳大灣區(qū)的戰(zhàn)略構(gòu)想，南沙新區(qū)作為粵港澳大灣區(qū)中心區(qū)域，將圍繞門戶樞紐定位，全面整合來自大陸、港澳等多方資源，建成高水平的國際化城市和國際航運、貿(mào)易、金融中心[1-2]。在此基礎(chǔ)上，南沙新區(qū)對水環(huán)境建設(shè)提出了新的要求：到2020年，全區(qū)基本消除黑臭水體，重點區(qū)域內(nèi)河涌水質(zhì)穩(wěn)定達到Ⅳ類以上[3]。因此，急需對南沙地區(qū)污染源及其分布特征進行系統(tǒng)性的整理。筆者對南沙地區(qū)現(xiàn)有污染源情況進行了調(diào)查和分析，并提出了有針對性的控制策略，以期為當(dāng)?shù)厮h(huán)境治理項目的規(guī)劃和實施提供數(shù)據(jù)支撐，并對珠江流域類似地區(qū)的水環(huán)境治理提供參考。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

南沙新區(qū)處于珠江三角洲經(jīng)濟區(qū)的幾何中心，位于珠江出?？诨㈤T水道西岸，是西江、北江、東江三江匯集之處，東與東莞虎門隔海相望，西連中山市。目前南沙新區(qū)總面積為803 km 下轄萬頃沙鎮(zhèn)、黃閣鎮(zhèn)、橫瀝鎮(zhèn)、東涌鎮(zhèn)、大崗鎮(zhèn)、欖核鎮(zhèn)、南沙街、珠江街、龍穴街9個鎮(zhèn)（街）；設(shè)有128個行政村、28個社區(qū)居民委員會、4個農(nóng)（林）場。

南沙新區(qū)位于珠江水系河口區(qū)范圍，水網(wǎng)密布，水資源豐富。區(qū)內(nèi)共有11條主要的大型水道：獅子洋、伶仃洋、沙灣水道、欖核水道、騮崗水道、蕉門水道、洪奇瀝水道、大崗瀝水道、潭洲瀝水道和上、下橫瀝（圖1）。全區(qū)被主要水道劃分為13個圍區(qū)，分別是蕉東聯(lián)圍、小虎島圍、沙仔島圍、魚窩頭圍、大坳圍、四六村圍、高新沙圍、番順聯(lián)圍、義沙圍、萬頃沙聯(lián)圍、瀝沁沙圍、缸瓦沙圍和龍穴圍。各圍區(qū)內(nèi)部還有300多條內(nèi)河涌，圍內(nèi)外河道總長達333 km。

南沙新區(qū)現(xiàn)有水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，南沙新區(qū)各圍外水道水質(zhì)基本達到地表水Ⅲ類要求，且總體呈現(xiàn)向好趨勢，但個別年份存在一定的反彈問題。圍內(nèi)河涌方面，萬頃沙圍、瀝沁沙圍等以農(nóng)業(yè)區(qū)為主的圍區(qū)，其河涌水質(zhì)一般都在Ⅲ類左右；其他區(qū)域在目前人口密集程度不大，工業(yè)廢水和生活污水排放較少的情況下，多數(shù)河涌水質(zhì)可以達到Ⅳ類以上；少數(shù)流經(jīng)南沙街、黃閣鎮(zhèn)等人口密集較大或工業(yè)廢水排放量較大的河涌，局地局時水質(zhì)劣于Ⅴ類。

1.2 調(diào)查數(shù)據(jù)來源

原始數(shù)據(jù)來源于南沙新區(qū)實地調(diào)研及當(dāng)?shù)卣块T提供的2014—2016年統(tǒng)計資料，包括統(tǒng)計年鑒、環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)、河流水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)等。

1.3 污染負荷計算方法

以化學(xué)需氧量（COD）、氨氮和總磷為主要污染因子，工業(yè)和生活點源污染負荷根據(jù)2016年環(huán)境統(tǒng)計數(shù)據(jù)中的監(jiān)測值進行計算，其他非點源污染負荷（非點源生活源、畜禽養(yǎng)殖源、水產(chǎn)養(yǎng)殖源、農(nóng)田種植源、城鎮(zhèn)面源）采用輸出系數(shù)法模型進行計算。該方法適用于以流域為單元的長期年均負荷估算，不考慮汛期與非汛期的非點源污染物入河差異[4-5]，計算公式如下：

式中，L為污染物的流失總量，t/a；Ei為流域內(nèi)第i種污染源的輸出系數(shù)，即單位面積或每頭（只）畜禽、人均生活污染的污染物年輸出量，L（kg）/[km2（hm2）或頭（只）或人·a]；Ai為第i類土地利用類型的面積或第i種畜禽數(shù)量或流域的人口數(shù)量等，km2或頭（只）或人；Ii為第i種污染物輸入量；p為降雨輸入的污染物量，t/a。該研究中忽略降雨輸入的污染物量。

1.3.1 污染物輸出系數(shù)的確定。

影響污染物輸出系數(shù)的因素很多，包括流域內(nèi)地形地貌、水文、氣候、土地利用、土壤類型和結(jié)構(gòu)、植被、水分和養(yǎng)分管理措施以及人類活動等[5]。根據(jù)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和文獻資料[6-10]，分別介紹不同類型污染源污染輸出系數(shù)。

在生活污染源計算中，城鎮(zhèn)、農(nóng)村生活污水輸出系數(shù)按照《廣州市污水治理總體規(guī)劃修編》確定，分別取為250和160 L/（人·d），城鎮(zhèn)生活污水污染物濃度依據(jù)《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》取COD 63 g/（人·d）、氨氮 9.4 g/（人·d）、總磷3 g/（人·d）。農(nóng)村生活污水污染物濃度依據(jù)《廣州市南沙區(qū)農(nóng)村水環(huán)境整治技術(shù)指引》取COD 150 mg/L、氨氮 15 mg/L、總磷2 mg/L。生活垃圾產(chǎn)生系數(shù)依據(jù)《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》取0.68 kg/（人·d）。

在畜禽養(yǎng)殖污染計算中，將所有畜禽均折算成標(biāo)準(zhǔn)豬進行污染負荷統(tǒng)計。折算按照60只肉雞折合為1頭豬，10頭豬折合為1頭奶牛進行計算。根據(jù)廣東省《畜禽養(yǎng)殖業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)（DB44 613—2009）》，養(yǎng)殖污水輸出系數(shù)按照集約化畜禽養(yǎng)殖業(yè)水沖工藝最高允許排水量取25 kg/（頭·d），污染物排放系數(shù)按照珠三角地區(qū)集約化畜禽養(yǎng)殖業(yè)水污染物最高允許日均排放濃度取COD 380 mg/L、氨氮 70 mg/L、總磷7 mg/L。

在水產(chǎn)養(yǎng)殖污染計算中，水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)平均產(chǎn)量根據(jù)《南沙年鑒2015》中南沙全區(qū)淡水養(yǎng)殖產(chǎn)量進行估算得15 t/hm2，COD、氨氮、總磷排放系數(shù)參照《第一次全國污染源普查水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)污染源產(chǎn)排污系數(shù)手冊》進行取值。

在農(nóng)業(yè)種植污染源計算中，農(nóng)田徑流系數(shù)根據(jù)《2005年全國水資源公報》中的廣東省農(nóng)田徑流廢水源強系數(shù)確定為9 765 kg/（hm2·a）。COD、氨氮輸出系數(shù)參照《感潮河西南涌的水質(zhì)分析與污染源控制研究》取COD 225 kg/（hm2·a）、氨氮45 kg/（hm2·a）。總磷輸出系數(shù)參照《第一次全國污染源普查——農(nóng)業(yè)污染源肥料流失系數(shù)手冊》進行取值。

在城鎮(zhèn)面源污染計算中，根據(jù)《2015年南沙區(qū)水資源公報》，南沙新區(qū)年均降雨量值取南沙區(qū)多年平均降雨量1 556.1 mm。不同地類徑流系數(shù)和污染物濃度參考廣州市相關(guān)研究文獻進行取值（表1）。

1.3.2 入河系數(shù)的確定。

污染物入河量采用入河系數(shù)法進行估算，即將各污染源產(chǎn)生量乘以對應(yīng)的入河系數(shù)。依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及文獻[6，10]，各污染源入河系數(shù)取值如下：工業(yè)污染1.0，城鎮(zhèn)生活0.9，農(nóng)村生活0.7，農(nóng)田種植0.1，畜禽養(yǎng)殖0.6，水產(chǎn)養(yǎng)殖0.4，城鎮(zhèn)面源0.1。

1.4 控制單元劃分方法

目前污染源調(diào)查大多按照行政區(qū)劃來進行統(tǒng)計，該方法雖便于行政管理，卻難以直觀地展現(xiàn)出污染源與水系的對應(yīng)關(guān)系。為避免上述方法的局限性，將污染源按控制單元進行重新分類。根據(jù)環(huán)保部印發(fā)的《水體達標(biāo)方案編制技術(shù)指南（試行）》中對控制單元細化分解的要求，結(jié)合《廣東省地表水環(huán)境功能區(qū)劃》（粵府函〔2011〕29號）對地表水環(huán)境功能區(qū)和常規(guī)監(jiān)測斷面的設(shè)定，并在此基礎(chǔ)上綜合考慮各行政區(qū)地形特征、匯水區(qū)劃分和主要污染源去向，將整個南沙新區(qū)劃分為19個控制單元（圖2）。

2 結(jié)果與分析

2.1 污染源現(xiàn)狀

根據(jù)前期調(diào)研結(jié)果，南沙區(qū)主要的污染源類型可分為6類：工業(yè)污染源、生活污染源、畜禽養(yǎng)殖污染源、水產(chǎn)養(yǎng)殖污染源、農(nóng)田種植污染源和城鎮(zhèn)面源。

2.1.1 工業(yè)污染源。

南沙新區(qū)2016年重點排污企業(yè)共有150家，主要涉及行業(yè)涵蓋化工、造紙、印染、紡織、電子、塑料金屬加工等，其中COD產(chǎn)生量較大的主要有毛染整精加工、機制紙及紙板制造、印制電路板制造等行業(yè)，氨氮產(chǎn)生量較大的主要有印制電路板制造、毛染整精加工、紡織服裝制造、調(diào)味品和發(fā)酵制品制造等行業(yè)。從污水處理角度看，南沙新區(qū)重點排污企業(yè)基本已配備污水預(yù)處理設(shè)施，可削減約95%的COD和88%的氨氮。

2.1.2 生活污染源。

生活污染源產(chǎn)生量主要通過研究區(qū)內(nèi)的人口數(shù)量加以推算。2015年末，南沙區(qū)常住人口80.97萬，其中農(nóng)村常住人口61.52萬，城鎮(zhèn)常住人口19.45萬。北部3鎮(zhèn)（欖核、東涌、大崗）是主要的農(nóng)村人口聚集區(qū)，而城鎮(zhèn)人口則主要集中在南沙街和明珠灣區(qū)。目前南沙區(qū)共建有7座污水處理廠，處理能力19.75萬t/d，出水排放標(biāo)準(zhǔn)以一級B為主。大部分城鎮(zhèn)生活污水和一部分工業(yè)污水均能夠在圍區(qū)內(nèi)得到處理，但農(nóng)村地區(qū)污水管網(wǎng)覆蓋率偏低，農(nóng)村污水處理率僅約30%，老城區(qū)和中心鎮(zhèn)區(qū)排水體制以截流式合流制為主。

2.1.3 畜禽養(yǎng)殖污染源。

2016年南沙新區(qū)規(guī)模化畜禽養(yǎng)殖場總數(shù)為86家，相比2014年下降了約80%，其地域分布如圖3所示。養(yǎng)殖場的主要集中區(qū)域位于南沙區(qū)西北部的欖核鎮(zhèn)和中部的珠江街，養(yǎng)殖種類主要為肉雞、生豬和奶牛，大多數(shù)養(yǎng)殖場采用水沖方式清糞，糞便的主要利用方式為直接農(nóng)業(yè)利用。

2.1.4 水產(chǎn)養(yǎng)殖污染源。

南沙區(qū)2016年水產(chǎn)養(yǎng)殖面積為6 671.55 hm 水產(chǎn)養(yǎng)殖品種有34種，其中魚類養(yǎng)殖面積占全區(qū)水產(chǎn)養(yǎng)殖面積的56.8%，品種以四大家魚為主。從區(qū)域分布特點上來看，水產(chǎn)養(yǎng)殖較為集中的區(qū)域為萬頃沙聯(lián)圍南部的圍墾區(qū)，其養(yǎng)殖面積占總養(yǎng)殖面積的46.3%（圖4）。

2.1.5 農(nóng)田種植污染源。

2016年南沙新區(qū)糧食種植面積為1 302.17 hm2（其中水稻700.83 hm 玉米601.35 hm2），蔬菜常年面積約4 000 hm2（播種面積16 000 hm2），水果種植約11 333.33 hm 花卉園林面積約2 600.00 hm2。從區(qū)域分布來看，北部大崗、東涌、欖核3鎮(zhèn)以種植甘蔗和蔬菜為主；南部珠江街和萬頃沙鎮(zhèn)基本以種植蓮藕及香蕉、木瓜和番石榴等特色水果為主；東部南沙街、黃閣鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)面積較少，以山林荔枝作為主要農(nóng)業(yè)品種；橫瀝鎮(zhèn)的主要作物為甜玉米。另外，花卉種植以大崗和東涌為中心形成了綠化苗木及盆花為主的花卉產(chǎn)業(yè)區(qū)。目前南沙區(qū)耕地面積最大的區(qū)域為萬頃沙鎮(zhèn)、東涌鎮(zhèn)，其次是大崗鎮(zhèn)和欖核鎮(zhèn)。

目前南沙區(qū)農(nóng)林部門正在大力推廣化肥、農(nóng)藥零增長措施，現(xiàn)階段采取的措施有：開展農(nóng)田土壤和灌溉水定期監(jiān)測；推廣病蟲害綠色防控技術(shù)；推廣測土配方施肥等科學(xué)施肥技術(shù)。

2.1.6 城鎮(zhèn)面源。

城鎮(zhèn)面源污染主要來源于降雨沖刷城市建成區(qū)地表而形成的徑流。南沙區(qū)2016年現(xiàn)狀用地情況見圖5。由圖5可知，南沙區(qū)建設(shè)用地面積為146.8 km 約占全區(qū)總面積的18%，其中工業(yè)和居住用地是最主要的用地類型。從地域分布上看，建設(shè)用地最集中的區(qū)域為蕉東聯(lián)圍，其次為番順聯(lián)圍。

根據(jù)計算，全區(qū)現(xiàn)狀污染物COD、氨氮、總磷入河總量分別為8 792.35、886.05和144.77 t/a。

2.2 污染負荷空間分布特征

為了更直觀地展現(xiàn)南沙區(qū)各主要水道流域污染的空間分布特征，按照所劃分的控制單元對各控制單元的污染程度進行評價。由于不同控制單元面積大小不一致，不能僅以各自的入河污染量作為同一尺度進行比較。故采用單位面積污染負荷來表征各控制單元的污染程度，計算結(jié)果見圖6。

由圖6可知，3種污染因子在南沙區(qū)的空間分布規(guī)律基本一致。整個南沙地區(qū)污染分布較為集中的區(qū)域主要有洪奇瀝上游（欖核鎮(zhèn)）、潭洲瀝（大崗鎮(zhèn)）、大崗瀝（大崗鎮(zhèn)）、騮崗水道上游（東涌鎮(zhèn)）和沙灣水道下游（東涌鎮(zhèn)）?？梢?，南沙區(qū)污染負荷壓力較大的區(qū)域主要在南沙北部，其區(qū)位恰好與欖核、東涌、大崗3鎮(zhèn)的中心鎮(zhèn)區(qū)相吻合。出現(xiàn)這種情況一方面是由于北部3鎮(zhèn)近年來人口增長較快且聚居于中心鎮(zhèn)區(qū)，產(chǎn)生的污染也較為集中，另一方面中心鎮(zhèn)區(qū)污水管網(wǎng)和處理設(shè)施建設(shè)年代久遠，建設(shè)規(guī)模和標(biāo)準(zhǔn)都已難以滿足現(xiàn)狀的需求。因此，在進行水環(huán)境治理的過程中，應(yīng)有針對性地將這些區(qū)域作為重點治理區(qū)域，一方面積極加強污水收集處理設(shè)施的改擴建工程，另一方面通過水域生態(tài)治理等綜合手段提升上述區(qū)域的水質(zhì)。

2.3 污染負荷行業(yè)分布特征

污染負荷行業(yè)分布見圖7。

農(nóng)村生活源入河量占比最大，COD、氨氮和總磷入河量分別占總量的34.92%、36.42%和29.36%，其最主要的來源為騮崗水道和蕉門水道周邊區(qū)域。水產(chǎn)養(yǎng)殖源是COD和總磷的第二大來源，入河量分別占總量的24.64%和27.77%，最主要的來源為洪奇瀝下游和伶仃洋周邊區(qū)域，其排放受養(yǎng)殖區(qū)域的集聚程度和清塘?xí)r間的影響，具有較強的區(qū)域性和季節(jié)性。城鎮(zhèn)生活源對氨氮排放的貢獻較大，占21.32%，為僅次于農(nóng)村生活源的第二大氨氮來源，其最主要的來源為獅子洋（小虎瀝水道）。其他污染源中，工業(yè)源和城鎮(zhèn)面源目前占比不明顯，但隨著南沙區(qū)城鎮(zhèn)化的推進，未來存在較大的增長預(yù)期。另外可以注意到，與目前典型的城市污染源組成不同，南沙區(qū)作為一個尚處于開發(fā)起步階段的新區(qū)，當(dāng)前污染源中面源污染的占比很高，約占75%，且城鎮(zhèn)面源污染和農(nóng)業(yè)面源污染并存，這給相關(guān)污染源的監(jiān)測和防治帶來一定的困難。

2.4 污染控制策略

針對上述分布特點，結(jié)合南沙各鎮(zhèn)（街）的自身條件和發(fā)展定位，建議南沙區(qū)現(xiàn)狀條件下的污染控制策略如下：

①對現(xiàn)狀污染程度較高的洪奇瀝上游、潭洲瀝、大崗瀝、騮崗水道上游和沙灣水道下游等區(qū)域，應(yīng)重點開展農(nóng)村生活污水處理設(shè)施和管網(wǎng)的建設(shè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖污染的治理，同時對控制單元內(nèi)的主要河涌及其支涌實施水質(zhì)人工強化和水域生態(tài)治理措施。

②對現(xiàn)狀污染程度不高但未來城鎮(zhèn)化需求強烈的獅子洋、伶仃洋、蕉門水道以及上、下橫瀝等區(qū)域，應(yīng)根據(jù)自身的開發(fā)建設(shè)速度，提前布局城鎮(zhèn)污水廠及其配套管網(wǎng)，同時結(jié)合海綿城市等徑流控制措施，對城鎮(zhèn)面源污染加以削減。

③對洪奇瀝中下游、欖核水道、騮崗水道下游等現(xiàn)狀污染程度不高且未來以工農(nóng)業(yè)、旅游觀光為主要產(chǎn)業(yè)的地區(qū)，應(yīng)在維持現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上通過企業(yè)截污納管、清潔生產(chǎn)改造、畜禽分區(qū)管理、生態(tài)養(yǎng)殖及廢棄物資源化利用[11-12]等途徑進一步削減入河污染。

3 結(jié)論

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)的土地利用類型、人口數(shù)量、種植和養(yǎng)殖數(shù)量等統(tǒng)計數(shù)據(jù)，以控制單元為單位對研究區(qū)內(nèi)的COD、氨氮、總磷污染負荷進行了計算，并分別從空間和行業(yè)分布角度對研究區(qū)污染特征進行了分析，得到以下結(jié)論：①從污染物空間分布角度看，南沙區(qū)污染負荷壓力較大的區(qū)域主要集中于北部的欖核、東涌、大崗3鎮(zhèn)的中心鎮(zhèn)區(qū)。②從污染物行業(yè)分布角度看，主要的COD和總磷污染來源為農(nóng)村生活源和水產(chǎn)養(yǎng)殖源，主要的氨氮污染來源為農(nóng)村生活源和城鎮(zhèn)生活源，南沙區(qū)當(dāng)前污染源類型以面源污染為主。③在治理策略方面，洪奇瀝上游、潭洲瀝、大崗瀝、騮崗水道上游和沙灣水道下游地區(qū)應(yīng)重點開展農(nóng)村生活污染和水產(chǎn)養(yǎng)殖污染的治理，同時開展河涌水質(zhì)人工強化和水域生態(tài)治理；獅子洋、伶仃洋、蕉門水道以及上、下橫瀝地區(qū)應(yīng)提前布局對城鎮(zhèn)生活污染和城鎮(zhèn)面源污染的治理；洪奇瀝中下游、欖核水道、騮崗水道下游地區(qū)應(yīng)在維持現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上進一步削減入河污染。

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