余珊 潘文斌 王靜
(1 福州大學(xué)環(huán)境與安全工程學(xué)院 福建福州 350108 2 福建省環(huán)境科學(xué)研究院 福建福州 350013 3 福建省環(huán)境工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 福建福州 350013)
流域一般指集水區(qū)域,處于分水嶺中間,且有分明的地理界限[1]。流域是一個(gè)開放、動(dòng)態(tài)的自然生態(tài)系統(tǒng),是人類生活的重要支撐。它具有一定的環(huán)境承載力,健康的流域能通過自身凈化系統(tǒng),減緩污染帶來的影響,維持河流正常功能[2]。隨著20 世紀(jì)早期社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展,生豬養(yǎng)殖帶來的效益使得生豬養(yǎng)殖業(yè)在鄉(xiāng)村發(fā)展迅速,在一些流域,老百姓環(huán)保意識(shí)較薄弱,動(dòng)物排放污染物中的COD、氨氮、磷等總量超過流域內(nèi)工業(yè)污水排放量[3],導(dǎo)致流域水環(huán)境受到影響。1960—1980 年間,美國、日本、歐洲等地區(qū)的養(yǎng)殖業(yè)帶來的環(huán)境污染問題開始呈現(xiàn)[4],各國通過完善畜禽養(yǎng)殖污染防治理論體系、管理政策、相關(guān)法律法規(guī)等,開始解決規(guī)?;笄蒺B(yǎng)殖帶來環(huán)境污染的問題。
我國在2001 年后相繼出臺(tái)多個(gè)法規(guī),詳見表1。國務(wù)院于2013 年11 月11 日發(fā)布《畜禽規(guī)模養(yǎng)殖污染防治條例》,為畜禽污染整治提供了法律支撐,開展全國范圍內(nèi)的畜禽養(yǎng)殖環(huán)境污染整治[6]。福建省為貫徹落實(shí)畜禽養(yǎng)殖面源污染的防治工作,下發(fā)了《福建省人民政府關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)生豬養(yǎng)殖面源污染防治工作六條措施的通知》(閩政〔2014〕44 號(hào))文件,以推進(jìn)福建省生態(tài)建設(shè)[7]。
表1 我國頒布的關(guān)于畜禽養(yǎng)殖環(huán)境污染防治政策法規(guī)[5]
福建省武平縣象洞溪流域地處閩粵交界,本文以該流域?yàn)檠芯繉?duì)象,通過對(duì)比整治前后流域水質(zhì)情況,對(duì)探討如何在環(huán)境容量有限的小流域內(nèi)開展畜禽養(yǎng)殖整治、進(jìn)而取得環(huán)境治理成效具有重要意義。
象洞溪流域位于福建省武平縣象洞鎮(zhèn)(圖1),地處閩粵交界。象洞溪總長(zhǎng)14.5 km,流域面積125 km2,屬汀江(韓江)流域松源河水系上游地區(qū),經(jīng)廣東省蕉嶺縣南磜鎮(zhèn)多寶水庫流向松源河到梅州市,集雨面積89 km2、年徑流量?jī)H0.613 億m3,枯水期每秒流量?jī)H0.5 m3左右,環(huán)境容量很小。流域地勢(shì)西高東低,屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候。
圖1 象洞溪流域位置及研究區(qū)
(1)土地利用來源。本研究遙感和DEM 數(shù)據(jù)來源于http://www.gscloud.cn/。選用云量較低的2016 年3 月28 日和2018年1 月13 日軌道號(hào)為120/43 的衛(wèi)星遙感影像數(shù)據(jù),影像類型為L(zhǎng)andsat8 OLI。利用ASTER GDEM 第一版(V1)的數(shù)據(jù)進(jìn)行加工得來,是分辨率為30 m 的數(shù)字高程數(shù)據(jù)。
利用ArcSWAT(SWAT:Soil &Water Assessment Tool,土壤和水評(píng)估工具是小尺度流域模型)提取流域邊界,使用EN-VI5.1 對(duì)研究年份土地利用情況進(jìn)行分析。
(2)生豬養(yǎng)殖及水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)來源。通過和鄉(xiāng)鎮(zhèn)管理部門溝通以及對(duì)養(yǎng)殖戶的時(shí)間調(diào)查得到生豬養(yǎng)殖數(shù)據(jù);水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)由專業(yè)人員實(shí)地采樣監(jiān)測(cè)獲取。
(3)行政區(qū)劃邊界來源。行政邊界數(shù)據(jù)是國家基礎(chǔ)地理信息中心(https://www.webmap.cn)發(fā)布的中國國家基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息行政邊界數(shù)量數(shù)據(jù)。村級(jí)行政邊界數(shù)據(jù)來自于當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)部門提供的規(guī)劃圖。
基于PLOAD 模型(The Basins Pollutant Loading Estimator)對(duì)研究年份內(nèi)流域非點(diǎn)源污染變化進(jìn)行分析評(píng)估,根據(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(cè)》,象洞溪流域內(nèi)村民生活源產(chǎn)排系數(shù)參照二區(qū)5 類標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行估算,從而扣除研究年份內(nèi)污染物本底變化的影響。
本研究參照福州市畜牧業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2011—2015 年)環(huán)境影響報(bào)告書得到的象洞鎮(zhèn)畜禽養(yǎng)殖污染物產(chǎn)污系數(shù),象洞鎮(zhèn)畜禽養(yǎng)殖污染物排污系數(shù)按現(xiàn)有養(yǎng)殖模式估算,見表2。
表2 生豬養(yǎng)殖污染物產(chǎn)排污系數(shù) 單位:g/(d·頭)
畜禽養(yǎng)殖污染產(chǎn)生量計(jì)算公式如式(1):
式中:W 為生豬養(yǎng)殖污染物產(chǎn)生(排放)量,t/a;Q 為生豬飼養(yǎng)數(shù)量,頭;C 為生豬養(yǎng)殖污染物產(chǎn)(排)污系數(shù),g/(d·頭)。
武平縣人民政府下發(fā) 《武平縣人民政府關(guān)于同意象洞鎮(zhèn)生豬養(yǎng)殖“禁養(yǎng)區(qū)和可養(yǎng)區(qū)”調(diào)整方案的批復(fù)》(武政文〔2015〕465 號(hào))文件,同意象洞鎮(zhèn)《關(guān)于請(qǐng)求確認(rèn)生豬養(yǎng)殖“禁養(yǎng)區(qū)和可養(yǎng)區(qū)”調(diào)整方案的請(qǐng)示》(象政〔2015〕12 號(hào))文件中關(guān)于“兩區(qū)”的界定并開展生豬養(yǎng)殖整治。通過整治后,象洞溪流域生豬養(yǎng)殖分布情況如圖2。
圖2 象洞溪流域2016 年和2018 年生豬養(yǎng)殖分布圖
生豬養(yǎng)殖整治后污染物產(chǎn)排量削減情況見表3。
表3 生豬養(yǎng)殖整治后污染物產(chǎn)排量削減情況
由表3 可見,生豬養(yǎng)殖整頓前后,該流域生豬養(yǎng)殖所排放的COD 和氨氮削減量為17 098.661 t/a 和687.877 t/a。尤其是子流域編號(hào)為9、14 和18,生豬養(yǎng)殖所排放的COD 削減量分別為3 369.002 t/a、3 376.075 t/a 和2 749.498 t/a,所排放的氨氮削減量分別為135.535 t/a、135.819 t/a 和110.612 t/a,其余子流域也均有明顯減少。畜禽糞便中,最主要的污染物指標(biāo),包括尿液里的COD 指標(biāo),含量可高達(dá)20 000 mg/L,尿液里的總氮指標(biāo)(TN),含量高達(dá)5 000 mg/L[8]。相較流域內(nèi)非點(diǎn)源污染及村民生活排放污染物對(duì)象洞溪的影響(表4),畜禽養(yǎng)殖整治對(duì)水環(huán)境的影響占主導(dǎo)地位。
表4 非點(diǎn)源污染及人類生活污染情況 單位:t/a
通過實(shí)地考察,收集象洞溪下游和與廣東省接壤的羊角口水電站斷面水質(zhì)情況。水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示:生豬養(yǎng)殖污染整治前后,象洞溪流域的水環(huán)境質(zhì)量逐日提升,較少存在水質(zhì)超標(biāo)情況。整體上從生豬養(yǎng)殖整治開始,水質(zhì)由劣Ⅴ類逐漸提升至Ⅲ類以上,一年時(shí)間內(nèi),有超過2/3 的比例是優(yōu)于Ⅲ類水質(zhì)。
當(dāng)前我國經(jīng)濟(jì)已經(jīng)從高速發(fā)展轉(zhuǎn)變?yōu)楦哔|(zhì)量發(fā)展,嚴(yán)厲管控、打壓以破壞環(huán)境為代價(jià)發(fā)展經(jīng)濟(jì)的行為。從各項(xiàng)數(shù)據(jù)可以證明:合理整治無序管理的生豬養(yǎng)殖能大幅降低對(duì)環(huán)境的污染,日后仍需加大對(duì)散養(yǎng)、個(gè)體養(yǎng)殖戶隨意排放污染的管控力度。與此同時(shí),需加大對(duì)生豬養(yǎng)殖規(guī)模化建設(shè)的扶持,促進(jìn)產(chǎn)學(xué)研深度融合,引導(dǎo)規(guī)?;B(yǎng)殖所排放污染物的有效處理,解決養(yǎng)殖污染問題,從而在保障人民“米袋子”與“菜籃子”的同時(shí),提供良好生活環(huán)境,保護(hù)綠水青山,實(shí)踐“兩山理論”經(jīng)濟(jì)觀,助力生態(tài)文明建設(shè)。