秦皇島市面源污染的分析與治理

(1.河北省秦皇島水文水資源勘測(cè)局，河北 秦皇島 066000；2.云南省廣播電視學(xué)校，云南 昆明 650041；3.北京艾力泰爾信息技術(shù)股份有限公司，北京 100089)

1 引 言

面源污染通常是指以廣域的、分散的、微量的形式進(jìn)入地表及地下水體的污染物，具有成因復(fù)雜、隨機(jī)性強(qiáng)、滯后性、模糊性和潛伏周期長(zhǎng)等特點(diǎn)。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，面源污染對(duì)水體的影響日益凸顯，已成為全球范圍內(nèi)水環(huán)境污染的主要來(lái)源[1-3]。我國(guó)面源污染情況呈現(xiàn)為不同區(qū)域的污染源狀況分布不同，客觀上也增大了區(qū)域面源評(píng)價(jià)和治理工作的難度。

近年來(lái)，多名學(xué)者對(duì)秦皇島市面源污染進(jìn)行了探討[4-5]，但大多集中在農(nóng)業(yè)面源污染的研究，且相關(guān)成果多集中在秦皇島市水污染保護(hù)行動(dòng)和重點(diǎn)治理前期。依據(jù)最新調(diào)查成果顯示，秦皇島市通過(guò)對(duì)排污口等點(diǎn)源進(jìn)行關(guān)閉或整治后，入河污水量中COD和氨氮等因子排放量已經(jīng)大量減少，但部分河流水質(zhì)仍然不達(dá)標(biāo)，故針對(duì)面源污染及其具體污染源的研究已經(jīng)成為秦皇島市進(jìn)行水生態(tài)修復(fù)中不可忽視的難題。

為分析秦皇島市面源污染的主要污染源和不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的主要貢獻(xiàn)污染源，本文采用參數(shù)法對(duì)2016年秦皇島市面源污染源和對(duì)應(yīng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的污染量進(jìn)行計(jì)算。

2 面源污染量計(jì)算

結(jié)合秦皇島市實(shí)際污染源分布情況，將秦皇島市面源污染源主要?dú)w類為農(nóng)藥和化肥污染、分散禽獸養(yǎng)殖污染、農(nóng)村生活污染和城鎮(zhèn)地表徑流負(fù)荷污染4個(gè)方面。

2.1 農(nóng)藥和化肥污染量計(jì)算

化肥和農(nóng)藥污染的計(jì)算均需先折算成有效成分，其中化肥施用量以總氮(TN)、總磷(TP)和氨氮計(jì)算，農(nóng)藥施用量以有機(jī)氯、有機(jī)磷計(jì)算；兩者的各項(xiàng)入河量按照流失量的60%計(jì)算。

化肥流失量計(jì)算公式：

TN=(氮肥+復(fù)合肥×0.3+磷肥×0.185)×20%

(1)

TP=(磷肥+復(fù)合肥×0.3)×15%

(2)

氨氮= (氮肥+復(fù)合肥×0.3+磷肥×0.185)

×20%×10%

(3)

農(nóng)藥流失量計(jì)算方式如下：

有機(jī)磷=農(nóng)藥×20%×39%

(4)

2.2 分散禽獸養(yǎng)殖污染量計(jì)算

秦皇島市分散禽畜養(yǎng)殖污染額畜禽排放量、畜禽糞便污染物排放量、牲畜糞便污染物排放量見表1—3。

表1 畜禽排放量單位：kg/(只/頭·d)

表2 畜禽糞便污染物排放表 單位：g/kg

表3 畜禽糞便污染物進(jìn)入水體流失率 單位：%

2.3 農(nóng)村生活污染量計(jì)算

依據(jù)《全國(guó)水資源綜合規(guī)劃—地表水水質(zhì)評(píng)價(jià)及污染物排放量調(diào)查估算工作補(bǔ)充技術(shù)細(xì)則》的相關(guān)內(nèi)容和秦皇島的實(shí)際情況，污染物排放系數(shù)按照以下數(shù)據(jù)進(jìn)行估算：COD為50g/人·天，氨氮為3.2g/人·天，TN為6.4g/人·天，TP為1.3g/人·天。根據(jù)《河北省綜合規(guī)劃》，灤河山區(qū)污水量及其所含污染物的入河量按7%估算，而灤河平原及冀東沿海諸河污水量及其所含污染物的入河量則適當(dāng)調(diào)低至2%估算，農(nóng)村生活污染量計(jì)算見式(5)～(8)：

COD(t/a)= 農(nóng)村人口(人)×50(g/人·天)

×365×7%(2%)×10-6

(5)

氨氮(t/a)=農(nóng)村人口(人)×3.2(g/人·天)

×365×7%(2%)×10-6

(6)

TN(t/a)=農(nóng)村人口(人)×6.4(g/人·天)

×365×7%(2%)×10-6

(7)

TP(t/a)=農(nóng)村人口(人)×1.3(g/人·天)

×365×7%(2%)×10-6

(8)

2.4 城鎮(zhèn)地表徑流負(fù)荷污染量計(jì)算

根據(jù)《河北省綜合規(guī)劃》，秦皇島市城鎮(zhèn)地表徑流的年污染負(fù)荷采用簡(jiǎn)易模型：

L=R×C×A/106

(9)

式中L——年負(fù)荷量,kg；

R——年徑流深,mm；

C——徑流污染物平均濃度,mg/L；

A——集水區(qū)面積,m2。

其中徑流系數(shù)按0.5計(jì)算，不透水系數(shù)按0.6計(jì)算，不同因子的參考濃度見表4。

表4 地表徑流污染物參考濃度

3 成果分析

結(jié)合《2016秦皇島統(tǒng)計(jì)年鑒》《秦皇島市水文手冊(cè)》(2016)等資料，分別估算秦皇島市不同面源污染源的污染量及相關(guān)評(píng)價(jià)指標(biāo)的大小，具體成果見表5。

表5 秦皇島市面源污染量估算成果

注青龍滿族自治縣簡(jiǎn)寫為青龍縣，秦皇島市經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)簡(jiǎn)寫為經(jīng)開區(qū)。

3.1 面源污染的分布

3.1.1 不同污染源的分布

由表5可知：秦皇島市面源總污染量為37363.79t/a，其中農(nóng)村生活污染量為1860.18t/a，占總面源污染量的4.98%；農(nóng)藥、化肥污染量為35461.77t/a，占總面源污染量的94.91%；禽畜養(yǎng)殖污染量為38.02t/a，占總面源污染量的0.10%；城鎮(zhèn)地表徑流負(fù)荷量為3.82t/a，占總面源污染量的0.01%。不同面源污染分類的權(quán)重分布柱狀圖如圖1(a)所示。

3.1.2 不同縣(區(qū))污染分布

圖1 面源污染的相關(guān)權(quán)重分布

由表5可知：海港區(qū)污染量為1577.47t/a，占總污染量的4.22%；山海關(guān)區(qū)污染量為402.60t/a，占總污染量的1.08%；北戴河區(qū)污染量為564.13t/a，占總污染量的1.51%；北戴河新區(qū)污染量為1452.57t/a，占總污染量的3.89%；撫寧區(qū)污染量為5216.48t/a，占總污染量的13.96%；青龍滿族自治縣(簡(jiǎn)稱青龍縣)污染量為3360.77t/a，占總污染量的8.99%；昌黎縣污染量為13387.93t/a，占總污染量的35.83%；盧龍縣污染量為11277.51t/a，占總污染量的30.18%；秦皇島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)(簡(jiǎn)稱經(jīng)開區(qū))污染量為124.32t/a，占總污染量的0.33%，不同縣(區(qū))面源污染量的權(quán)重分布柱狀圖如圖1(b)所示。

結(jié)合以上分析可知：從污染源來(lái)說(shuō)，農(nóng)藥、化肥污染源對(duì)秦皇島市面源污染影響最大，污染量權(quán)重高達(dá)94.91%；其次是農(nóng)村生活污染源，城鎮(zhèn)地表徑流負(fù)荷污染源影響最小，基本可以忽略；從縣區(qū)分布來(lái)說(shuō)，面源污染主要分布在昌黎縣、盧龍縣和撫寧區(qū)，污染量權(quán)重高達(dá)79.98%，其次是青龍縣、海港區(qū)等縣區(qū)。

3.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)的分布分析

3.2.1 不同污染源的分布

結(jié)合表5，對(duì)不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的具體污染源分布權(quán)重進(jìn)行分析計(jì)算，計(jì)算成果見表6。

表6 不同污染源的分布權(quán)重統(tǒng)計(jì)

由表6可知：COD的主要貢獻(xiàn)源是農(nóng)村生活污染，禽畜養(yǎng)殖污染次之；氨氮的主要貢獻(xiàn)源是農(nóng)藥和化肥污染，農(nóng)村生活污染次之；TP的主要貢獻(xiàn)源是農(nóng)藥、化肥污染，農(nóng)村生活污染次之；TN的主要貢獻(xiàn)源是農(nóng)藥、化肥污染，農(nóng)村生活污染次之。

不同污染源的評(píng)價(jià)指標(biāo)分布比重如圖2(a)所示。

3.2.2 不同縣(區(qū))污染分布分析

結(jié)合表5對(duì)不同評(píng)價(jià)指標(biāo)的具體污染源分布進(jìn)行分析計(jì)算，計(jì)算成果見表7。

表7 不同縣(區(qū))污染的分布統(tǒng)計(jì)

由表7可知：COD主要分布在昌黎縣，撫寧區(qū)、盧龍縣和青龍縣等縣區(qū)依次次之；氨氮主要分布在昌黎縣，盧龍縣、撫寧區(qū)和青龍縣等縣區(qū)依次次之；TP主要分布在盧龍縣，昌黎縣、撫寧區(qū)和青龍縣等縣區(qū)依次次之；TN主要分布在昌黎縣，盧龍縣、撫寧區(qū)和青龍縣等縣區(qū)依次次之。

不同指標(biāo)相關(guān)的縣(區(qū))污染權(quán)重分布如圖2(b)所示。

圖2 不同評(píng)價(jià)方式的評(píng)價(jià)指標(biāo)比重分布

4 治理措施

面源污染的治理是一項(xiàng)復(fù)雜與長(zhǎng)期的系統(tǒng)工程。為更有針對(duì)性地對(duì)秦皇島市面源污染進(jìn)行治理，建議從法律法規(guī)、政府投資與引導(dǎo)、公眾參及和科技創(chuàng)新等方面進(jìn)行。以下是對(duì)秦皇島市的面源污染治理方向進(jìn)行的一定程度的說(shuō)明，具體如下：

a.建立全市的農(nóng)業(yè)面源污染監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)，尤其是盧龍縣、昌黎縣和撫寧區(qū)等面源污染嚴(yán)重的縣區(qū)，開展農(nóng)業(yè)面源污染長(zhǎng)期定位監(jiān)測(cè)工作。在全市推進(jìn)有機(jī)肥替代化肥，推廣秸稈還田、綠肥種植等技術(shù)，提高化肥利用率，大力扶持綠色農(nóng)業(yè)的發(fā)展，減少農(nóng)藥和化肥施用量。此外在盧龍縣、昌黎縣等地形地貌多變的農(nóng)田區(qū)，在合適區(qū)域布設(shè)坡耕地生物攔截帶、坡耕地徑流集蓄與再利用設(shè)施，降低農(nóng)田排水的氮、磷等污染物含量，并做好相關(guān)污水的導(dǎo)流工程。

b.針對(duì)不同研究分區(qū)，結(jié)合其資源環(huán)境承載能力和污染現(xiàn)狀，科學(xué)布設(shè)畜禽養(yǎng)殖模式，合理確定養(yǎng)殖物種和規(guī)模，以地定養(yǎng)，以養(yǎng)促種，加快畜牧業(yè)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，推行種養(yǎng)結(jié)合和生態(tài)養(yǎng)殖模式，同時(shí)鼓勵(lì)建立養(yǎng)殖糞污處理和循環(huán)使用工程，如：回用于農(nóng)田、果林施肥，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)資源循環(huán)利用。

c.建立健全全市農(nóng)村環(huán)保相關(guān)法律條文，加強(qiáng)環(huán)保法制宣傳，提高農(nóng)村環(huán)保意識(shí)，積極引導(dǎo)農(nóng)村污染治理。同時(shí)以政府投資為主導(dǎo)，布設(shè)農(nóng)村垃圾收集設(shè)施，在污染影響嚴(yán)重的鄉(xiāng)鎮(zhèn)興建污水處理設(shè)施。

d.建立健全全市城市徑流污染控制相關(guān)的政策和法規(guī)條例，為城市徑流污染控制與工程設(shè)計(jì)的結(jié)合提供政策支持。積極推廣徑流污染源頭控制措施，如：建設(shè)下凹式綠地、采用透水型鋪裝、嚴(yán)控雨水口垃圾傾倒并進(jìn)行雨水口去污整治等，在此基礎(chǔ)上，做好雨洪污染治理和利用。